KR101277443B1 - 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 원심분리기의 회전력을 유압모터로 제공하여 세척수의 유출을 방지함과 동시에 보올 내에 케이크가 남아 있는 상태에서 세척수를 공급받아 세척수의 충전량을 줄임으로써 보올의 회전수 감속에 따라 발생되는 진동, 소음 및 세척 시간을 줄이도록 한 원심분리기 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 회전하는 외동 보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)과 그 내부에 장치되어 회전하는 내동 스크류 컨베이어(112)로 이루어져 투입된 슬러지를 유압차속제어에 의해 상등수와 고형분의 케이크로 분리하는 데칸더형 원심분리기에 있어서, 상기 외동보올 및 외동 테이퍼보올과 결합된 구동풀리(12)에 벨트(11)를 통해 구동력을 제공하여 회전시키는 주모터(10)와; 상기 스크류에 회전력을 제공하는 유압차속모터(14)와, 이 유압차속모터에 유압을 제공하고 회수하는 유압펌프(13)와; 상기 주모터 및 유압차속모터의 회전수 제어, 슬러지 공급 및 배출 제어, 세척수 공급 및 배수 제어 프로그램을 내장한 컨트롤러(19)로 구성된 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기를 발명의 특징으로 한다.

Description

세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기 및 그 제어 방법{Hydraulic differential speed control type centrifugal separator for reducing vibration, noise and time in washing process and control method thereof}

본 발명은 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 자세하게는 분뇨 및 축산폐수, 고농도 유기폐수를 고액 원심분리하여 고형분과 상등수로 분리하는 원심분리기의 차속 회전 구동원으로 유압모터를 사용하여 차속 유압제어에 의해 스크류를 가동, 정지 및 콘트롤하여 보올 내부에 고형분이 남아 있는 상태에서 상등수의 워터링 상태가 깨지도록 함으로써 상등수의 양을 줄여 세척과정에서 발생하는 진동, 소음 및 시간을 줄인 원심분리기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

분뇨 및 축산폐수, 고농도 유기폐수를 고액분리하는 일반적인 방법으로는 드럼스크린, 시브스크린과 같은 스크린분리와, 특수 스폰지 흡입분리 및 망을 이용한 원심필터법, 진동식 고액분리장치, 약품주입 후 전액 탈수하는 방법, 또는 약품주입후 부상 또는 침전분리후 탈수하는 방식 등이 주로 사용되어 왔다.

하지만 상기한 고액분리 방식은 고액분리의 효율이 낮을 뿐만 아니라 털과 같은 이상 협작물로 인해 스크린 또는 망이 막히는 현상이 빈번하게 발생됨으로써 사용의 불편성은 물론 그 기능의 상실을 초래하는 문제점이 있어서 근래에는 주로 원심분리를 이용한 고액분리장치인 원심분리기(원심탈수기 또는 농축기라고도 불림)가 사용된다.

원심분리기의 기본 원리는 공급된 슬러지를 기계적 원심력을 이용하여 농축 또는 탈수처리를 하는 것으로, 내측 회전체인 스크류 콘베어와 외측 회전체인 외동보올 및 외동 테이퍼보올이 각각 고속으로 회전하여 양 회전체에서 발생하는 원심력에 의해 좁은 직경측인 외동 테이퍼보올로의 침강속도가 중력하에서보다 수천배 이상 빨라져 가벼운 슬러지 내의 상등수는 직경이 큰 원통형 외동보올로 이동하여 액 토출구를 흘러나와 액 배출구를 통해 배출되고 상등수에 비해 비중이 높은 슬러지 내의 고형분인 케이크는 직경이 좁은 외동 테이퍼보올의 고형물 토출구를 통해 토출 후 고형물 배출구를 통해 배출된다. 한편, 외동보올을 기준으로 할때는 원심력에 의해 슬러지의 고액성분 중 상대적으로 무거운 케이크가 외동보올의 내경부에 쌓이고, 이보다 가벼운 상등수는 상기 케이크의 내측으로 모이게 된다. 또한 상기 상등수의 배출은 스크류 콘베어 스크류의 외경과 보울의 외벽 사이의 간극을 통해 일정 수위를 넘긴 상등수가 액 배출구를 넘어 배출되는 방식이다. 이때 배출되는 슬러지의 고형물 농축 및 탈수 조절은 스크류 컨베이어와 외동 보올간의 회전차나 회전통 내부의 액층 깊이를 댐 또는 스키머를 변화시킴으로써 이루어진다.

이하 구체적으로 종래 원심분리기의 구조를 설명한다.

도 4은 종래 일반적인 스큐류 데칸터형 원심분리기의 단면을 보인 구성도로, 우측에 위치한 슬러지 투입관(501)을 통해 공급된 슬러지는 내동 스크류 컨베이어(512)의 토출구(516)를 통해 토출된 후, 원심력에 의해 상등수인 탈리액 또는 분리액과 고형물인 탈수케이크 또는 농축액으로 분류하도록 구성된다.

탈리액 또는 분리액은 외동보올(506) 및 외동 테이퍼보올(507)의 회전에 의해 액 토출구(511)에 의해 흘러나와 일측 케이싱을 통하여 액 배출구(502)에 의해 배출되고, 탈수케이크 또는 농축액은 외동 보올(506) 및 외동 테이퍼보올(507)과 회전차를 가지고 상대적으로 느린 회전수로 회전하는 내동 스크류 컨베이어(512)에 의해 필요한 함수율 및 농도로 탈수 또는 농축되면서 고형물 토출구(508)를 통해 토출된 후 고형물 배출구(503)를 통해 배출된다.

일반적으로 외동보올(506) 및 외동 테이퍼보올(507)의 구동력은 우측에 설치된 구동모터(513) 및 구동풀리(510)의 동력을 인가받는 회전축이 외동 테이퍼보올(507)의 일측과 연동하여 제공한다. 외동보올(506)과 외동 테이퍼보올(507)의 회전 지지는 대경축(515)에 조립되고 프레임(505)에 설치된 베어링블록(519)이 외동보올(506) 타측을 지지하고, 구동력이 제공되는 외동 테이퍼보올(507) 쪽 역시 또 다른 베어링블록(520)에 의해 지지되면서 회전하게 된다.

스크류 컨베이어(512)의 회전력은 차동모터(514) 및 차동풀리를 거쳐 차동풀리를 통해 전달된다. 스크류 컨베이어는 베어링블록(519)에 설치된 대경축(515)을 관통하여 외동보올(506)과 외동 테이퍼보올(507) 내부에서 회전하도록 설치 구성된다. 이에 따라 스크류 컨베이어가 회전하면서 탈수케이크 및 농축액을 일측방향으로 이송시키게 된다.

도면중 미설명 부호 (504)는 지면위에 설치되어 탈수, 농축시키는 원심분리기 전체의 하중을 지지하는 기초 프레임이다.

또한 상기에서는 미도시 되었지만 구동모터(513) 및 차동모터(514)는 주파수 제어를 위한 인버터가 구비된다.

하지만 상기와 같이 구성된 종래 원심분리기는 차속모터의 구동방식이 전기모터 형식으로 이루어져 있어 원심분리기의 세척과정에서 진동과 소음이 심하게 발생하고 전체 세척과정을 완료하는데 많은 시간이 걸린다는 단점이 있다.

그 이유는 전기모터 방식은 회전수 조절을 위해 보통 감속기와 감속기의 회전수를 주파수 변경 방식으로 제어하는 인버터를 이용하게 되는데, 이와 같은 전기모터는 정확한 차속제어가 어렵고, 2000G 이상의 중력가속도를 가지고 고속 회전하는 보올 및 스크류 가동중 급격한 차속제어시 부하가 발생하기 때문에 서서히 감속하여 모터 및 감속기의 손상을 방지하기 위함이다.

이 때문에 종래 원심분리기는 세척과정에서 진동과 소음이 심하게 발생하고 전체 세척과정을 완료하는데 많은 시간이 걸리게 된다. 이하 도 5를 참조하여 종래 원심분리기의 세척과정을 설명한다. 참고로 이하 설명 중 나오는 원심분리기의 구성은 도 4를 참조한다.

도시된 바와 같이 종래 원심분리기의 운전 중 또는 정지시 시행되는 세척방법은,

인버터 주파수 제어에 의해 주모터 회전수를 조절하여 원심분리 운전중인 보올의 회전속도를 감속하는 단계(S501);

슬러지 투입관을 통한 슬러지 공급을 중단하는 단계(S502);

슬러지 투입관을 통해 보올 내에 세척수를 공급하는 단계(S503);

인버터 주파수 제어에 의해 차속모터의 회전수를 조절하여 스크류 컨베이어 회전 속도를 감속하는 단계(S504);

감속된 스크류 컨베이어가 보올 내 슬러지 잔량을 배출하는 단계(S505);

보올 내부를 세척하는 단계(S506);

슬러지 투입관을 통한 세척수 공급을 중단하는 단계(S507);

보올의 회전속도를 더 감속하여 세척수를 배수하는 단계(S508);로 이루어진다.

이와 같은 단계가 종료된 후 원심분리 운전을 다시 시작하고자 하면 인버터 주파수 제어에 의해 차속모터의 회전수를 증가시켜 스크류컨베이어의 회전속도를 증속하고, 인버터 주파수 제어에 의해 주모터의 회전수를 증가시켜 보올의 회전속도를 증속한후 슬러지 투입관을 통해 슬러지를 보올 내로 재공급하면 된다.

그렇지 않고 원심분리 운전을 완전 종료코자 하면 인버터 제어에 의해 주모터와 차속모터의 회전을 서서히 감속시켜 정지시키면 된다.

하지만 상기와 같은 흐름을 가지는 종래 원심분리기의 세척과정은 인버터에 의해 회전수가 조절되는 전기모터 방식인 차속모터의 정지 후 재가동에 따른 부하를 방지하고자 완전히 정지할 수 없기 때문에 서서히 차속모터의 회전수를 감속하는 단계를 가져야 하기 때문에 세척수가 유입되는 과정에서도 여전히 스크류를 회전시키면서 슬러지 잔량을 배출하는 단계를 가짐으로써 지속적으로 유입되는 세척수도 함께 배출되어 이송용 콘베어 또는 탈수해 놓은 고형분에 세척수가 혼입되어 농도가 다시 묽어지는 구조적인 단점이 발생한다는 문제점이 있다.

더구나 이와 같이 스크류가 지속적으로 운전됨으로써 보올 내부에 남아있는 슬러지가 모두 제거되면 보올 내부에 많은 양의 세척수가 충전되게 되는데, 보올의 회전속도가 500G 근처부터는 진동과 소음이 생기기 시작하고, 특히 200G 근처까지 저하되게 되면 보올의 내벽쪽에 위치한 세척수의 워터링(원심력에 의해 물이 보올 내벽쪽에 형성된 링(ring) 형상)이 깨지면서 세척수 중량이 순간적으로 보올의 일측 내벽 또는 스크류와 충돌하게 되어 원심분리기에 의한 진동과 소음이 심하게 발생하여 원심분리기의 내구성을 저하하는 문제가 발생한다.(도 6 참조)

다만, 상기한 세척과정에서 발생하는 세척수의 고형분에 유입되는 문제점을 해결하기 위해 임시 방편으로 슬러지 배출구쪽에 물이 빠질수 있는 게이트 밸브가 추가 되어 물의 혼입을 막도록 구성된 원심분리기가 있으나, 이와 같은 세척수 유입방지용 추가 구성을 가지는 원심분리기는 구조가 복잡하고 제조단가가 상승될 수밖에 없다는 단점이 있다. 또한 이와 같은 세척수 유입방지 구조를 가지는 원심분리기도 주파수 변경에 의한 인버터 제어로 전기모터의 회전속도를 변경하는 방식이어서 여전히 세척수의 워터링이 깨질 때 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 없고, 차속모터의 감속에 따른 세척시간이 늘어난다는 문제점은 여전히 해결하지 못하고 있는 실정이다.

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상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 원심분리기의 내동스크류 회전을 유압모터로 제공하여 정확히 회전수를 제어토록 함으로써 재가동에 따른 부하 없이 세척 운전중에 스크류를 급속 정지 또는 콘트롤하여 세척수의 유출을 방지함과 동시에 보올 내에 케이크가 남아 있는 상태에서 세척수를 공급받아 세척수의 충전량을 줄임으로써 보올의 회전수 감속에 따라 발생되는 진동, 소음 및 세척 시간을 줄이도록 한 유압차속제어형 원심분리기 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 회전하는 외동 보올 및 외동 테이퍼보올과 그 내부에 장치되어 회전하는 내동 스크류 컨베이어로 이루어져 투입된 슬러지를 차속제어에 의해 상등수와 고형분의 케이크로 분리하는 데칸더형 원심분리기에 있어서,

상기 외동보올 및 외동 테이퍼보올과 결합된 구동풀리(12)에 벨트(11)를 통해 구동력을 제공하여 회전시키는 주모터와;

상기 스크류에 회전력을 제공하는 유압차속모터와, 이 유압차속모터에 유압을 제공하고 회수하는 유압펌프와;

상기 주모터 및 유압펌프의 회전수 제어, 슬러지 공급 및 배출 제어, 세척수 공급 및 배수 제어 프로그램을 내장한 컨트롤러;로 구성된 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기를 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 컨트롤러는,

주모터를 제어하여 구동풀리에 전달되는 회전력을 낮추어 원심분리 운전중인 보올(외동 보올 및 외동 테이퍼 보올)의 회전속도를 감속시키는 단계;

슬러지 투입관을 통한 슬러지 공급을 중단시키는 단계;

비례제어벨브를 제어하여 유압펌프로부터 유압차속모터에 공급되는 유압을 차단 또는 감소시켜 스크류 컨베이어의 회전을 중지 또는 감속시키는 단계;

세척수 공급수단을 제어하여 슬러지 투입관을 통해 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수가 공급되도록 제어하는 단계;

보올 내부를 세척하도록 세척수 공급수단을 제어하여 세척수를 분사하도록 제어하는 단계;

세척수 공급수단을 제어하여 슬러지 투입관을 통한 세척수 공급을 중단시키는 단계;

주모터를 제어하여 구동풀리에 전달되는 회전력을 제어하여 보올의 회전속도를 더 감속시키고 세척수를 배수시키도록 하는 단계;

배수 후 비례제어벨브를 제어하여 유압펌프로부터 유압차속모터에 유압을 공급하여 회전이 회전이 중지 또는 감속된 스크류 컨베이어를 재가동시켜 보올 내 케이크 잔량을 배출시키는 단계;로 이루어질 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 컨트롤러는 보올의 회전속도를 감속시 보올의 회전에 따른 중력가속도가 1500 ~ 2000G인 보올을 500 ~ 600G인 지점까지 감속하도록 제어할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 컨트롤러는 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급시 보올 회전에 따른 중력가속도가 500 ~ 600G인 지점에서 세척수를 공급하도록 제어할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 컨트롤러는 세척수를 배수시 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 배수하도록 제어할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 컨트롤러는 보올 내 슬러지 잔량을 배출시 배수가 끝난후 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 스크류 컨베이어를 재가동시키게 제어할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 컨트롤러는 세척과정을 포함한 전체 운전에 대한 보올과 스크류 컨베이어의 회전을 압력센서 및 속도센서의 정보를 가지고 비례제어벨브을 제어하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명은 다른 실시양태로, 회전하는 외동 보올 및 외동 테이퍼보올과 그 내부에 장치되어 회전하는 내동 스크류 컨베이어로 이루어져 투입된 슬러지를 차속제어에 의해 상등수와 고형분의 케이크로 분리하는 데칸더형 원심분리기의 제어방법에 있어서,

컨트롤러가 주모터를 제어하여 구동풀리에 공급되는 회전력을 낮추어 원심분리 운전중인 보올의 회전속도를 감속하는 단계;

슬러지 투입관을 통한 슬러지 공급을 중단하는 단계;

컨트롤러가 유압펌프를 제어하여 유압펌프로부터 유압차속모터에 공급되는 유압을 유압을 차단 또는 감소시켜 스크류 컨베이어의 회전을 중지 또는 감속 시키는 단계;

슬러지 투입관을 통해 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급하는 단계;

보올 내부를 세척하는 단계;

슬러지 투입관을 통한 세척수 공급을 중단하는 단계;

보올의 회전속도를 더 감속하여 세척수를 배수하는 단계;

배수 후 컨트롤러가 비례벨브를 제어하여 유압펌프로부터 유압차속모터로 유압을 공급하여 회전이 중지 또는 감속된 스크류 컨베이어를 재가동시켜 보올 내 케이크 잔량을 배출하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법을 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 보올의 회전속도를 감속하는 단계는 보올의 회전에 따른 중력가속도가 1500 ~ 2000G 인 보올을 500 ~ 600G인 지점까지 감속시키는 단계일 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급하는 단계는 보올 회전에 따른 중력가속도가 500 ~ 600G인 지점에서 세척수를 공급할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 세척수를 배수하는 단계는 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 배수할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 보올 내 케이크 잔량을 배출하는 단계는 배수가 끝난후 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 스크류 컨베이어를 재가동시킬 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 컨트롤러는 세척과정을 포함한 전체 운전에 대한 보올과 스크류 컨베이어의 회전을 압력센서 및 속도센서의 정보를 가지고 비례제어벨브을 제어하도록 구성될 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 원심분리기에 회전력을 제공하는 주모터 및 차속모터를 유압모터로 구성하여 신속하게 회전수(RPM)를 제어하여 스크류 컨베이어 재가동에 따른 부하 발생 염려 없이 스크류를 가동 및 중단할 수 있어서 원심분리기의 세척 단계 또는 운전중지 단계에서 스크류 컨베이어를 신속하게 정지 또는 콘트롤하여 세척수의 유출을 방지하여 이송용 콘베어 또는 탈수해 놓은 고형분에 세척수가 혼입되어 농도가 다시 묽어지는 문제점을 해결하였다는 장점과,

또한 세척수 혼입을 방지하기 위한 별도의 게이트 밸브 등을 원심분리기에 설치하지 않아도 됨으로써 원심분리기의 구조가 간단하고 제조단가가 저렴해진다는 장점과,

또한 스크류 컨베이어의 회전을 정지시킴으로써 보올 내에 케이크가 남아 있는 상태에서 세척수를 공급받아 세척수의 충전량을 줄임으로써 보올의 회전수 감속에 따라 보올내에 형성된 세척수의 워터링이 깨지면서 발생되는 진동, 소음 및 세척 시간을 줄일 수 있다는 장점을 가져 결과적으로 원심분리기의 내구성을 증진시킬 수 있는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스큐류 데칸터형 원심분리기의 단면을 보인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원심분리기의 세척 과정을 보인 흐름도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 세척수의 워터링이 깨질때의 보올 단면 모습을 보인 예시도이고,
도 4는 종래 일반적인 스큐류 데칸터형 원심분리기의 단면을 보인 구성도이고,
도 5는 종래 원심분리기의 세척 과정을 보인 흐름도이고,
도 6은 종래 원심분리기 내부에서 세척수의 워터링이 깨질때의 보올 단면 모습을 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스큐류 데칸터형 원심분리기의 단면을 보인 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 회전하는 외동 보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)과 그 내부에 장치되어 회전하는 내동 스크류 컨베이어(112)로 이루어져 투입된 슬러지를 차속제어에 의해 상등수와 고형분의 케이크로 분리하는 데칸더형 원심분리기에 있어서,

상기 외동보올 및 외동 테이퍼보올과 결합된 구동풀리(12)에 벨트(11)를 통해 구동력을 제공하여 회전시키는 주모터(10)와;

상기 스크류에 회전력을 제공하는 유압차속모터(14)와, 이 유압차속모터에 유압을 제공하고 회수하는 유압펌프(13)와;

상기 주모터 및 유압차속모터의 회전수 제어, 슬러지 공급 및 배출 제어, 세척수 공급 및 배수 제어 프로그램을 내장한 컨트롤러(19)로 구성되어 유압으로 차속을 제어하고 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 원심분리기이다.

이러한 본 발명의 기본 구성은 상기 도 4의 종래 스큐류 데칸터형 원심분리기와 유사하다. 하지만 본 발명은 종래 인버터(도시생략) 전기모터 방식 차동모터 대신 유압 차이로 회전수를 제어하는 유압차속모터에 유압을 제공하고 회수하는 유압펌프와 상기 주모터 및 유압펌프에서 공급 및 회수되는 회전력을 제어하는 컨트롤러로 구성되어 종래 원심분리기의 문제점인 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 혁신적인 원심분리기이다.

이 때문에 유압차속모터가 제공된 본 발명의 원심분리기는 유압에 의한 차속제어에 의해 종래 원심분리기와 달리 차속모터를 구동하기 위한 구동풀리, 벨트 및 감속기 등이 제외되어 구성되었고, 차속 유압모터에는 유압펌프에서 제공되는 유압을 제공하고 회수하는 유압라인이 형성된다.

또한 본 발명의 원심분리기에는 미도시 되었지만 상기 종래 기술에서 설명한 바와 같은 세척수가 고형 케이크 쪽으로 유출되는 것을 방지하는 게이트밸브 구성등이 불필요하여 구조가 간단하게 구성되고 제작비가 낮아지게 되었다.

이하 구체적으로 본 발명의 원심분리기 구성을 설명한다.

좌측에 위치한 슬러지 투입관(101)을 통해 공급된 슬러지는 내동 스크류 컨베이어(112)의 토출구(116)를 통해 토출된 후, 원심력에 의해 상등수인 탈리액 또는 분리액과 고형물인 탈수케이크 또는 농축액으로 분류하도록 구성된다.

탈리액 또는 분리액은 외동보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)의 회전에 의해 액 토출구(111)에 의해 흘러나와 일측 케이싱을 통하여 액 배출구(102)에 의해 배출되고, 탈수케이크 또는 농축액은 외동 보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)과 회전차를 가지고 회전하는 내동 스크류 컨베이어(112)에 의해 필요한 함수율 및 농도로 탈수 또는 농축되면서 고형물 토출구(108)를 통해 토출된 후 고형물 배출구(103)를 통해 배출된다.

상기 외동보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)의 구동력은 좌측에 설치된 주모터(10)의 회전축과 연결된 벨트(11)의 회전을 제공받아 회전하면서 이와 연동되는 구동풀리(12)와 결합된 외동보올(106)의 회전축이 회전하면서 외동보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)을 회전시킨다. 외동보올(106)과 외동 테이퍼보올(107)의 회전 지지는 대경축(115)에 조립되고 프레임(105)에 설치된 베어링블록(119)과 외동 테이퍼보올(107) 쪽의 베어링블록(120)에 의해 지지되면서 회전하게 된다. 이 고속 회전하는 외동보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)의 내벽에는 슬러지의 고형분 및 상등수가 무게에 따라 원심분리 된다. 또한 일반적으로 보올 및 외동보올은 원심분리기가 운전중에는 회전수(RPM)가 높아 원심력이 거의 1500 ~ 2000G 정도가 형성되어 상등수는 워터링이 형성되어 스크류컨베이어 쪽으로 떨어지지 않게 된다.

또한 스크류 컨베이어(112)의 회전력은 유압차속모터(14)가 유압펌프(13)의 유압을 제공받아 회전하면서 이와 연동되게 결합된 스크류 컨베이어(112)에 전달된다. 스크류 컨베이어는 베어링블록(119)에 설치된 대경축(115)을 관통하여 외동보올(106)과 외동 테이퍼보올(107) 내부에서 회전하도록 설치 구성된다. 이에 따라 스크류 컨베이어가 회전하면서 탈수케이크 또는 농축액을 외동 테이퍼보올(107)쪽으로 이송시켜 재차 탈수 또는 압착하게 된다.

상기 주모터(10)와 구동풀리(12)간에는 벨트(11)에 의해 구동력이 전달된다.

또한 상기 유압차속모터(14)와 유압펌프(13)간에는 유압 공급라인(17) 및 유압 배출 라인(18)이 형성된다.

또한 상기 구동풀리(12)에 회전력을 제공하는 주모터(10)는 컨트롤러(19)와 연결되어 회전력이 제어되게 구성된다.

이 컨트롤러(19)는 본 발명의 원심분리기의 세척과정을 포함한 전체 운전에 대한 보올과 스크류 컨베이어의 회전을 압력센서(15) 및 속도센서(20)의 정보를 가지고 비례제어벨브(16)을 신속 정확하게 제어하는 프로그램이 내장되어 운용된다.

상기 압력센서는 유압펌프쪽에 설치되고, 상기 속도센서는 공급라인과 배출라인이 연결된 유압차속모터쪽에 설치된다.

구체적인 본 발명에 따른 컨트롤러(19)의 제어흐름을 설명하면, 주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 낮추어 원심분리 운전중인 보올(외동 보올 및 외동 테이퍼 보올)의 회전속도를 감속시키는 단계;

슬러지 투입관을 통한 슬러지 공급을 중단시키는 단계;

비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)에 공급되는 유압을 차단 또는 감소시켜 스크류 컨베이어의 회전을 중지 또는 감속시키는 단계;

세척수 공급수단(도시생략)을 제어하여 슬러지 투입관을 통해 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수가 공급되도록 제어하는 단계;

보올 내부를 세척하도록 세척수 공급수단(도시생략)을 제어하여 세척수를 분사하도록 제어하는 단계;

세척수 공급수단(도시생략)을 제어하여 슬러지 투입관을 통한 세척수 공급을 중단시키는 단계;

주모터를 제어하여 구동풀리에 전달되는 회전력을 제어하여 보올의 회전속도를 더 감속시키고 세척수를 배수시키도록 하는 단계;

배수 후 비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)에 유압을 공급하여 회전이 회전이 중지 또는 감속된 스크류 컨베이어를 재가동시켜 보올 내 케이크 잔량을 배출시키는 단계;의 흐름을 가진 프로그램이 내장되어 처리된다.

도면상에서 상기 각 장치를 제어하는 흐름은 미 도시된 부분이 있을수 있으나, 이와 같은 부분은 유선 또는 무선으로 컨트롤러에 연결되어 제어되는 것은 일반적인 것이므로 편의상 생략하였다. 또한 전원공급수단 및 세척수 공급수단도 도시 편의상 생략하였다.

상기 유압모터 및 유압펌프는 상용품을 사용하면 충분하므로 구체적인 내부 구조 설명은 공지의 기술이므로 생략한다.

도면 중 미설명 부호 104는 지면위에 설치되어 탈수, 농축시키는 원심분리기 전체의 하중을 지지하는 기초 프레임이다.

이하 본 발명의 세척 과정에서의 원심분리기 제어흐름을 첨부 도면에 따라 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원심분리기의 세척 과정을 보인 흐름도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 원심분리기 제어방법은,

컨트롤러(19)가 주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 낮추어 원심분리 운전중인 보올(외동 보올 및 외동 테이퍼 보올)의 회전속도를 감속하는 단계(S101);

슬러지 투입관을 통한 슬러지 공급을 중단하는 단계(S102);

컨트롤러(19)가 비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)에 공급되는 유압을 차단 또는 감소시켜 스크류 컨베이어의 회전을 중지 또는 감속 시키는 단계(S103);

슬러지 투입관을 통해 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급하는 단계(S104);

보올 내부를 세척하는 단계(S105);

슬러지 투입관을 통한 세척수 공급을 중단하는 단계(S106);

주모터를 제어하여 구동풀리에 전달되는 회전력을 제어하여 보올의 회전속도를 더 감속하여 세척수를 배수하는 단계(S107);

배수 후 컨트롤러(19)가 비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)로 유압을 공급하여 회전이 중지 또는 감속된 스크류 컨베이어를 재가동시켜 보올 내 케이크 잔량을 배출하는 단계(S108);로 이루어진다.

이와 같은 단계가 종료된 후 원심분리 운전을 다시 시작하고자 하면 컨트롤러(19)가 주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 높여 보올의 회전속도를 증속한 후 슬러지 투입관을 통해 슬러지를 보올 내로 재공급하면 된다.

그렇지 않고 원심분리 운전을 완전 종료코자 하면 컨트롤러가 주모터 및 비례제어벨브(16)를 제어하여 주모터(10) 및 유압차속모터(14)에 공급되는 유압을 중단하면 된다.

상기 컨트롤러(19)가 주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 낮추어 원심분리 운전중인 보올(외동 보올 및 외동 테이퍼 보올)의 회전속도를 감속하는 단계(S101) 전에는 보올이 거의 1500 ~ 2000G를 가지게 회전토록 컨트롤러(19)가 제어하게 되는데 이 감속 단계에서는 이를 중력가속도가 500 ~ 600G인 지점까지 감속시키게 된다. 통상 이러한 중력가속도일 때 원심분리기의 진동 및 소음이 발생하게 된다.

이러한 이유 때문에 중력가속도가 500 ~ 600G 가까이 떨어지면 이 구간의 지속시간을 줄이기 위해 스크류 컨베이어의 회전을 중지또는 감속시키고 빨리 세척을 시작하여 끝내는 것이 가장 바람직하다.

상기 슬러지 투입관을 통해 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급하는 단계(S104)는 컨트롤러(19)가 주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 낮추어 중력가속도가 500 ~ 600G인 지점에서 세척수를 공급한다. 세척수의 투입도 컨트롤러가 제어함은 물론이다.

상기 보올의 회전속도를 더 감속하여 세척수를 배수하는 단계(S107)는 컨트롤러(19)가 주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 낮추어 200 ~ 300G까지 떨어뜨리는 단계인데, 이때 보올 내부에 있는 세척수의 워터링이 깨지게 된다. 하지만 내부에 케이크가 남아 있기 때문에 세척수의 워터링에 따른 소음 및 진동이 종래 방식의 원심분리기 보다 훨씬 적어 원심분리기에 끼치는 손상을 최소화하게 된다.

상기 회전이 중지된 스크류 컨베이어를 재가동시켜 보올 내 슬러지 잔량을 배출하는 단계(S108)는 배수를 위해 컨트롤러(19)가 주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 낮추어 200 ~ 300G까지 떨어뜨려 배수가 끝나면 컨트롤러(19)가 유압펌프(13) 및 비례제어벨브(16)를 제어하여 유압차속모터(14)에 공급되는 유압을 공급하여 회전을 재가동시키는 단계이다.

이때 배출되는 케이크에는 세척수 성분이 적기 때문에 기 탈수 또는 농축된 고형 케이크의 농도가 다시 묽어지는 현상이 방지된다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 세척수의 워터링이 깨질때의 보올 단면 모습을 보인 예시도이다. 도시된 바와 같이 보올 내부에 있는 세척수의 워터링이 깨질 때 내부에 케이크가 남아 있기 때문에 세척수의 워터링에 따른 소음 및 진동이 케이크가 남아 있지 않을때보다 월씬 적게 된다. 이 때문에 원심분리기에 끼치는 손상을 최소화하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10) : 주모터 (11) : 구동벨트
(12) : 구동풀리 (13) : 유압펌프
(14) : 유압차속모터 (15) : 압력센서
(16) : 비례제어벨브 (17) : 유압 공급 라인
(18) : 유압 배출 라인 (19) : 컨트롤러
(20) : 속도센서

Claims (13)

1. 회전하는 외동 보올(106) 및 외동 테이퍼보올(107)과 그 내부에 장치되어 회전하는 내동 스크류 컨베이어(112)로 이루어져 투입된 슬러지를 유압차속제어에 의해 상등수와 고형분의 케이크로 분리하는 데칸더형 원심분리기에 있어서,
   상기 외동보올 및 외동 테이퍼보올과 결합된 구동풀리(12)에 벨트(11)를 통해 구동력을 제공하여 회전시키는 주모터(10)와;
   상기 스크류에 회전력을 제공하는 유압차속모터(14)와, 이 유압차속모터에 유압을 제공하고 회수하는 유압펌프(13)와;
   상기 주모터 및 유압차속모터의 회전수 제어, 슬러지 공급 및 배출 제어, 세척수 공급 및 배수 제어 프로그램을 내장한 컨트롤러(19)로 구성하되,
   
   상기 컨트롤러는,
   주모터(10)를 제어하여 구동풀리(12)에 공급되는 회전력을 낮추어 원심분리 운전중인 보올(외동 보올 및 외동 테이퍼 보올)의 회전속도를 감속시키는 단계;
   슬러지 투입관을 통한 슬러지 공급을 중단시키는 단계;
   비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)에 공급되는 유압을 차단 또는 감소시켜 스크류 컨베이어의 회전을 중지 또는 감속시키는 단계;
   세척수 공급수단을 제어하여 슬러지 투입관을 통해 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수가 공급되도록 제어하는 단계;
   보올 내부를 세척하도록 세척수 공급수단을 제어하여 세척수를 분사하도록 제어하는 단계;
   세척수 공급수단을 제어하여 슬러지 투입관을 통한 세척수 공급을 중단시키는 단계;
   주모터를 제어하여 구동풀리에 전달되는 회전력을 제어하여 보올의 회전속도를 더 감속시키고 세척수를 배수시키도록 하는 단계;
   배수 후 비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)에 유압을 공급하여 회전이 중지 또는 감속된 스크류 컨베이어를 재가동시켜 보올 내 케이크 잔량을 배출시키는 단계;로 이루어진 처리 흐름을 가진 프로그램이 내장되어 구성된 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 보올의 회전속도를 감속시 보올의 회전에 따른 중력가속도가 1500 ~ 2000G인 보올을 500 ~ 600G인 지점까지 감속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급시 보올 회전에 따른 중력가속도가 500 ~ 600G인 지점에서 세척수를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 세척수를 배수시 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 배수하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 보올 내 슬러지 잔량을 배출시 배수가 끝난후 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 스크류 컨베이어를 재가동시키게 제어하는 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러(19)는 세척과정을 포함한 전체 운전에 대한 보올과 스크류 컨베이어의 회전을 압력센서(15) 및 속도센서(20)의 정보를 가지고 비례제어벨브(16)을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기.
   
8. 회전하는 외동 보올 및 외동 테이퍼보올과 그 내부에 장치되어 회전하는 내동 스크류 컨베이어로 이루어져 투입된 슬러지를 차속제어에 의해 상등수와 고형분의 케이크로 분리하는 데칸더형 원심분리기의 제어방법에 있어서,
   컨트롤러가 주모터를 제어하여 구동풀리에 전달되는 회전력을 낮추어 원심분리 운전중인 보올의 회전속도를 감속하는 단계(S101);
   슬러지 투입관을 통한 슬러지 공급을 중단하는 단계(S102);
   컨트롤러(19)가 비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)에 공급되는 유압을 차단 또는 감소시켜 스크류 컨베이어의 회전을 중지 또는 감속 시키는 단계(S103);
   슬러지 투입관을 통해 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급하는 단계(S104);
   보올 내부를 세척하는 단계(S105);
   슬러지 투입관을 통한 세척수 공급을 중단하는 단계(S106);
   주모터를 제어하여 구동풀리에 전달되는 회전력을 제어하여 보올의 회전속도를 더 감속하여 세척수를 배수하는 단계(S107);
   배수 후 컨트롤러(19)가 비례제어벨브(16)를 제어하여 유압펌프(13)로부터 유압차속모터(14)로 유압을 공급하여 회전이 중지 또는 감속된 스크류 컨베이어를 재가동시켜 보올 내 케이크 잔량을 배출하는 단계(S108);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 보올의 회전속도를 감속하는 단계(S101)는 보올의 회전에 따른 중력가속도가 1500 ~ 2000G 인 보올을 500 ~ 600G인 지점까지 감속시키는 단계인 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 슬러지가 잔류한 보올 내에 세척수를 공급하는 단계(S104)는 보올 회전에 따른 중력가속도가 500 ~ 600G인 지점에서 세척수를 공급하는 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법.
    
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 세척수를 배수하는 단계(S107)는 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 배수하는 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법.
    
12. 청구항 8에 있어서,
    상기 보올 내 케이크 잔량을 배출하는 단계(S108)는 배수가 끝난 후 보올의 회전에 따른 중력가속도가 200 ~ 300G인 지점에서 스크류 컨베이어를 재가동시키는 단계인 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법.
    
13. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러(19)는 세척과정을 포함한 전체 운전에 대한 보올과 스크류 컨베이어의 회전을 압력센서(15) 및 속도센서(20)의 정보를 가지고 비례제어벨브(16)을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 세척 과정에서의 진동, 소음 및 시간을 줄인 유압차속제어형 원심분리기의 제어방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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