KR101443735B1 - 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기 - Google Patents

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Abstract

레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기가 개시된다.
이를 위하여 슬러지가 포함된 원수가 수용되는 원형조, 슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성되며, 회전에 의해 침강된 슬러지를 원형조의 중앙으로 모으는 나선형 메인 스크레이퍼, 원형조의 가장자리 내벽에 메인 스크레이퍼의 회전 궤적을 따라 설치되는 스크레이퍼 레일, 및 메인 스크레이퍼가 스크레이퍼 레일을 따라 회전하도록 메인 스크레이퍼에 장착되는 스크레이퍼 가이드 롤러를 포함하는 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기를 제공한다. 본 발명에 의하면, 침전효율을 높이고 스크레이퍼 상부의 퇴적슬러지를 스스로 제거하여 노동력이 절감되고 내구성 향상과 정수 수질을 개선시킬 수 있다.

Description

레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기{RAIL BUOYANCY SPIRAL CIRCLE TYPE SLUDGE COLLECTING APPARATUS}
본 발명은 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정수처리시설, 산업설비, 상수도설비의 정수장 및 하수처리장의 각종 착수정, 수로, 응집지, 침전지, 저류조, 농축조에 관한 것으로 종래의 원형 슬러지 수집기를 보완할 수 있는 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기에 관한 것이다.
일반적으로 정수 및 하수처리 설비는 발생되는 슬러지(Sludge)를 단계적으로 농축하여 배출하는 시스템으로 구성된다. 농축조는 정수처리의 최종 처리공정으로 슬러지를 탈수기로 보내기 위한 전처리 과정에 설치되며, 슬러지 수집기는 농축조에 침점된 슬러지를 밖으로 배출하기 위해 농축조 내의 슬러지를 중앙으로 수집한다.
슬러지 수집기에는 사이폰 슬러지 수집기, 블릿지 주행 슬러지 수집기, 수중대차 슬러지 수집기, 체인플라이트 슬러지 수집기, 및 원형 슬러지 수집기 등이 있다. 이러한 슬러지 수집기에는 통상적으로 침전지의 바닥에 침전된 슬러지를 긁어모아 밖으로 배출하기 위한 스크레이퍼(Scraper)가 구비되어 있다.
종래의 일반적인 슬러지 수집기는 스크레이퍼 회전 시 슬러지와의 각종 마찰저항으로 인해 동력이 불필요하게 소모되고 고장도 빈번히 발생하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-0720622호에서와 같이 나선형 스크레이퍼가 개발되었다. 상기 기술에는 회전축(60)을 중심으로 한 쌍의 나선형상의 아암(20)과 한 쌍의 보조 아암(30)이 설치되어 슬러지와의 마찰 손실을 줄여줌으로써, 효율적으로 슬러지를 수집할 수 있다.
하지만, 한 쌍의 나선형상의 아암(20)과 한 쌍의 보조 아암(30)의 상면에 슬러지가 퇴적되는 경우, 제거하기가 어려워 슬러지가 부패되어 수면위로 상승되는 문제점이 발생한다. 또한, 아암(20,30) 내부는 폐쇄된 관의 형태로 형성되어 내부에 공간을 두고 있으므로 부력이 발생한다. 아암(20,30)의 부력과 슬러지량의 변화로 인해 정속으로 회전되지 않는 경우가 발생하고 있어, 슬러지 수집이 원활하지 않게 된다.
대한민국 등록특허 제10-0943944호에도 나선형의 메인슬러지수집암(126,128) 및 보조슬러지수집암(130,132)이 개시되어 있다. 여기서는 바닥면 중심부에 형성된 콘 형상의 호퍼(112)가 형성되고, 호퍼를 향해 하향경사진 원형조(110), 원형조(110)의 중심부에서 바닥면으로부터 지지부에 의해 이격된 상태로 지지되는 고정주(116), 고정주(116) 주위에 설치되어 구동수단에 의해 회전 가능한 회전주(118), 회전주에 고정되는 복수의 슬러지 수집암(126,128,130,132), 호퍼(112)의 중심 아래측을 향해 물을 분사하는 분사기구를 포함하여 수처리 효율을 향상시킬 수 있다.
하지만, 이 경우에도 나선형의 메인슬러지수집암(126,128) 및 보조슬러지수집암(130,132)의 상면에 슬러지가 퇴적되는 경우, 제거하기가 어려워 슬러지가 부패되어 수면위로 상승되는 문제점이 발생한다.
대한민국 등록특허 제10-0720622호(2007.05.15. 등록) 대한민국 등록특허 제10-0943944호(2010.02.17. 등록) 대한민국 등록특허 제10-0826996호(2008.04.25. 등록)
따라서, 본 발명의 목적은 나선형 스크레이퍼의 상부에 슬러지가 쌓이지 않도록 하여, 부패된 슬러지가 수면위로 상승되는 문제점을 해결하고, 스크레이퍼의 부력과 슬러지량의 변화에 의해 정속으로 회전되지 않는 문제점을 해결하여 슬러지 수집의 효율성을 향상시키기 위한 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 원형 슬러지 수집기는 슬러지가 포함된 원수가 수용되는 원형조, 슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성되며, 회전에 의해 침강된 슬러지를 상기 원형조의 중앙으로 모으는 나선형 메인 스크레이퍼, 상기 원형조의 가장자리 내벽에 상기 메인 스크레이퍼의 회전 궤적을 따라 설치되는 스크레이퍼 레일, 및 상기 메인 스크레이퍼가 상기 스크레이퍼 레일을 따라 회전하도록 상기 메인 스크레이퍼에 장착되는 스크레이퍼 가이드 롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 원형 슬러지 수집기는 상기 메인 스크레이퍼보다 상측에 설치되어, 상기 메인 스크레이퍼의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하면서 상기 원수에 포함된 슬러지를 하측으로 침강시키는 양력이 발생되도록 기울어진 경사판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스크레이퍼 레일은 원형 및 각형 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스크레이퍼 가이드 롤러는 상기 메인 스크레이퍼가 회전하면서 상하로 요동치지 않도록 상기 메인 스크레이퍼에 한 쌍이 설치되어 상기 스크레이퍼 레일의 상측 및 하측에 맞물려 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원형 슬러지 수집기는 상기 원형조 내부에 쌓이는 슬러지 퇴적량을 측정하는 슬러지 계면계, 상기 슬러지 계면계의 측정결과에 따라 퇴적량이 많아질수록 상기 메인 스크레이퍼가 가속되도록 제어하는 회전 구동부, 및 상기 메인 스크레이퍼 및 상기 경사판이 설치되어, 상기 회전 구동부의 회전력을 상기 메인 스크레이퍼 및 상기 경사판에 전달하는 센터 케이지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원형 슬러지 수집기는 슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성되어 중앙으로 모인 슬러지가 외부로 배출되도록 상기 센터 케이지에 높이가 조절되는 서브 스크레이퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 메인 스크레이퍼 및 상기 서브 스크레이퍼가 회전할 때, 슬러지가 배면 쪽으로 떨어져 바닥으로 침강하도록 상기 메인 스크레이퍼 및 상기 서브 스크레이퍼의 상면이 회전 방향으로 전진하는 전면이 배면보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기에 의하면, 슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성된 나선형 메인 스크레이퍼에 의해 부패되는 슬러지 양을 최소화하여 수질을 개선시킬 수 있다.
또한, 메인 스크레이퍼가 스크레이퍼 레일을 따라 회전되도록 설치하여 메인 스크레이퍼의 처짐이나 부력에 의한 기계 하중을 줄임으로써, 회전 운동 시, 메인 스크레이퍼가 편심 구동되는 것을 방지하여 센터 케이지의 변형을 방지하는 등 원형 슬러지 수집기 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있다.
그리고 경사판에 의해 발생된 양력에 의해 원수에 포함된 슬러지를 침강시키고, 슬러지의 퇴적량을 측정하여 스크레이퍼의 회전 속도를 제어할 수 있으므로, 슬러지 수집 효과를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 평면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 단면 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 나선형 스크레이퍼의 형상을 나타낸 도면, 그리고
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 스크레이퍼 레일 및 스크레이퍼 가이드 롤러의 형상을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기(이하, '원형 슬러지 수집기'라 칭함)를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 평면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 단면 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 나선형 스크레이퍼의 형상을 나타낸 도면, 그리고 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원형 슬러지 수집기의 스크레이퍼 레일 및 스크레이퍼 가이드 롤러의 형상을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 살펴보면, 원형조(101)에는 슬러지가 포함된 원수가 수용되며, 원형조(101)의 중앙에 회전 구동부(110), 슬러지 계면계(125), 센터 케이지(Center Cage)(130), 피드 웰(Feed Well)(140), 센터 컬럼(Center Column)(150), 메인 스크레이퍼(Main Scraper)(160,162), 서브 스크레이퍼(Sub Scraper)(164,166), 스크레이퍼 러버(Scraper Rubber)(161), 서포트 파이프(Support Pipe)(170), 스크레이퍼 레일(Scraper Rail)(180), 스크레이퍼 가이드 롤러(Scraper Guide Roller)(185), 경사판(190)이 설치된다.
또한, 관리자가 회전 구동부(110)에 접근하여 회전 구동부(110)을 유지보수 할 수 있도록 관리자 접근부(120)이 도면과 같이 설치된다.
회전 구동부(110)은 모터, 감속기, 턴테이블(Turn Table)로 구성되며, 센터 컬럼(150)에 의해 지지된다. 또한, 회전 구동부(110)은 센터 케이지(130)과 연결되어 센터 케이지(130)을 회전 및 감속시킨다. 즉, 모터가 구동되면서 감속기에 의해 1차 감속되고, 턴테이블에서 2차 감속되면서 턴테이블이 회전하게 된다. 턴테이블의 중앙에 파이프 형태의 센터 컬럼(150)의 상측에 설치되어 센터 컬럼(150)에 의해 지지된다. 이러한 턴테이블에 센터 케이지(130)이 연결되어 회전하게 된다.
슬러지 계면계(125)는 원형조 내부에 쌓이는 슬러지 퇴적량을 초음파를 이용하여 측정한다. 물 표면에 설치된 슬러지 계면계(125)를 통해 일정 PPM(Parts Per Million) 이상의 높이를 측정하여 슬러지 퇴적량을 알 수 있다. 슬러지 계면계(125)에서 측정된 결과에 따라, 메인 스크레이퍼(160,162)의 회전 속도가 회전 구동부(110)에 의해 제어된다. 즉, 슬러지 계면계(125)의 측정결과에 따라 퇴적량이 많아질수록 메인 스크레이퍼(160,162)가 가속되도록 회전 구동부(110)에 의해 제어된다.
센터 케이지(130)에는 메인 스크레이퍼(160,162), 서브 스크레이퍼(164,166), 및 경사판(190)이 고정 설치되며, 회전 구동부(110)의 회전력을 스크레이퍼(160,162,164,166) 및 경사판(190)에 그대로 전달한다. 즉, 센터 케이지(130)의 회전에 따라 스크레이퍼(160,162,164,166) 및 경사판(190)이 함께 회전하게 된다.
피드 웰(140)은 원수 유입관(104)를 통해 원형조(101)에 유입된 원수가 파동을 일으킴으로써, 배출되는 상등수를 오염시키는 것을 막아서 슬러지가 더욱 효율적으로 침강하도록 한다. 즉, 피드 웰(140)은 센터 케이지(130)의 상측을 소정 간격을 두고 감싸도록 고정 설치되어, 원수 유입관(104)를 통해 유입되는 원수가 배출되면서 피드 웰(140)의 내벽에 부딪혀서 하측방향으로 방향을 바꾸도록 설치된다.
센터 컬럼(150)은 회전 구동부(110) 및 관리자 접근부(120)을 지지하도록 설치된다. 센터 컬럼(150)이 스크레이퍼(160,162,164,166) 및 경사판(190)의 회전축이 된다.
메인 스크레이퍼(160,162)는 도면에 나타낸 바와 같이 나선형으로 형성되며, 침강된 슬러지가 원형조(101)의 중앙으로 모이도록 회전한다. 즉, 메인 스크레이퍼(160,162)는 센터 케이지(130)에 연결되어 회전 구동부(110)의 구동에 따라 회전하게 된다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 메인 스크레이퍼(160,162)는 상면에 슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성된다. 여기서, 메인 스크레이퍼(160,162)의 상면은 회전 방향으로 전진하는 전면이 배면보다 높게 형성되어, 메인 스크레이퍼(160,162)가 회전할 때, 슬러지가 유체의 힘과 경사각으로 인해 배면 쪽으로 떨어져 바닥으로 침강하게 된다.
좀 더 상세히 설명하면, 원활한 슬러지 침강을 위하여 메인 스크레이퍼(160,162)는 원주 속도가 2m/min(약 0.08rpm) 이하로 저속 회전하는데, 상면이 평평한 경우 슬러지가 메인 스크레이퍼(160,162)의 상면에 쌓이게 된다. 이를 방지하기 위해, 메인 스크레이퍼(160,162)의 상면을 도 3에 나타낸 바와 같이, 경사지게 제작하여 회전 시, 슬러지가 메인 스크레이퍼(160,162)로부터 박리되도록 한다. 여기서, 경사면은 도 3에 예시한 바와 같이, 메인 스크레이퍼(160)의 상면이 회전 방향으로 전진하는 전면이 배면보다 높게 형성되어, 메인 스크레이퍼(160)가 회전할 때, 슬러지가 유체의 힘과 경사각으로 인해 배면 쪽으로 떨어져 바닥으로 침강한다.
서브 스크레이퍼(164,166)은 센터 케이지(130)에 높이가 조절되도록 설치된다. 또한, 서브 스크레이퍼(164,166)도 슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성되며, 서브 스크레이퍼(164,166)의 회전에 의해 중앙으로 모인 슬러지가 외부로 배출된다. 즉, 메인 스크레이퍼(160,162)에 의해 슬러지가 중앙으로 모이게 되고, 서브 스크레이퍼(164,166)에 의해 원형조(101)의 중앙에 형성된 슬러지 수용부(102)에 수집된 후, 슬러지 배출관(105)을 통해 외부로 배출된다.
서브 스크레이퍼(164,166) 역시 나선형으로 형성되며, 메인 스크레이퍼(160,162)보다 크기가 작다. 여기서, 서브 스크레이퍼(164,166)의 상면은 회전 방향으로 전진하는 전면이 배면보다 높게 형성되어, 서브 스크레이퍼(164,166)가 회전할 때, 슬러지가 배면 쪽으로 떨어져 바닥으로 침강하게 된다.
메인 스크레이퍼(160,162) 및 서브 스크레이퍼(164,166)는 내부에 공기가 채워져 있으며, 하면에는 도 3에 예시한 바와 같이, 고무재질의 스크레이퍼 러버(161,167)가 부착되어 있어, 원형조(101)의 바닥에 잔류하는 슬러지 량을 최소화 할 수 있다. 즉, 메인 스크레이퍼(160,162) 및 서브 스크레이퍼(164,166)가 회전하면서 스크레이퍼 러버(161,167)가 슬러지를 쓸어내리게 되므로 바닥에 잔류하는 슬러지 량을 최소화 할 수 있다.
서포트 파이프(170)은 메인 스크레이퍼(160,162) 및 서브 스크레이퍼(164,166)을 지지하여 부력에 의한 수직 상승력을 보정한다. 즉, 메인 스크레이퍼(160,162) 및 서브 스크레이퍼(164,166)의 내부는 공기가 채워져 있으므로 부력이 발생하게 된다. 따라서 서포트 파이프(170)이 부력에 의해 발생하는 수직 상승력을 보정하여, 메인 스크레이퍼(160,162) 및 서브 스크레이퍼(164,166)의 높이가 달라지는 것을 방지한다.
스크레이퍼 레일(180)은 원형조(101)의 가장자리 내벽에 메인 스크레이퍼(160,162)의 회전 궤적을 따라 설치된다. 여기서, 스크레이퍼 레일(180)은 원형이나 각형 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성된다. 도 4에서는 스크레이퍼 레일(180)이 각형으로 형성된 경우를 예로 들었다.
스크레이퍼 가이드 롤러(185)는 메인 스크레이퍼(160,162)가 회전하면서 상하로 요동치지 않도록 메인 스크레이퍼(160,162)에 한 쌍이 설치된다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 스크레이퍼 가이드 롤러(185)가 스크레이퍼 레일(180)의 상측 및 하측에 맞물려 이동하도록 한 쌍이 설치된다.
경사판(190)은 메인 스크레이퍼(160,162)보다 상측에 설치되며, 메인 스크레이퍼(160,162)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하면서 원수에 포함된 슬러지를 하측으로 침강시키는 양력이 발생되도록 기울어진 상태로 센터 케이지(130)에 설치된다.
즉, 기울어진 상태의 경사판(190)이 회전하면서, 피드 웰(140)의 하측방향으로 배출되는 원수를 하측으로 침강시킨다. 원수에 포함된 슬러지는 중력에 의해 바닥으로 떨어지게 되고 상측에는 청수가 모여 청수 배출부(103)로 배출된다.
이상과 같을 구조를 갖는 원형 슬러지 수집기(100)에 의해 슬러지 수집 효과와 기계적 효율을 개선할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 원형 슬러지 수집기 101 : 원형조
102 : 슬러지 수집부 103 : 청수 배출부
104 : 원수 유입관 105 : 슬러지 배출관
110 : 회전 구동부 120 : 관리자 접근부
125 : 슬러지 계면계 130 : 센터 케이지
140 : 피드 웰 150 : 센터 컬럼
160,162 : 메인 스크레이퍼 164,166 : 서브 스크레이퍼
170 : 서포트 파이프 180 : 스크레이퍼 레일
185 : 스크레이퍼 가이드 롤러 190 : 경사판

Claims (7)

  1. 슬러지가 포함된 원수가 수용되는 원형조;
    슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성되며, 회전에 의해 침강된 슬러지를 상기 원형조의 중앙으로 모으는 나선형 메인 스크레이퍼;
    상기 원형조의 가장자리 내벽에 상기 메인 스크레이퍼의 회전 궤적을 따라 설치되는 스크레이퍼 레일;
    상기 메인 스크레이퍼가 상기 스크레이퍼 레일을 따라 회전하도록 상기 메인 스크레이퍼에 장착되는 스크레이퍼 가이드 롤러;
    상기 메인 스크레이퍼보다 상측에 설치되어, 상기 메인 스크레이퍼의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하면서 상기 원수에 포함된 슬러지를 하측으로 침강시키는 양력이 발생되도록 기울어진 경사판;
    상기 원형조 내부에 쌓이는 슬러지 퇴적량을 초음파를 이용하여 측정하는 슬러지 계면계;
    상기 슬러지 계면계의 측정결과에 따라 퇴적량이 많아질수록 상기 메인 스크레이퍼가 가속되도록 제어하는 회전 구동부;
    상기 메인 스크레이퍼 및 상기 경사판이 설치되어, 상기 회전 구동부의 회전력을 상기 메인 스크레이퍼 및 상기 경사판에 전달하는 센터 케이지; 및
    슬러지가 쌓이지 않도록 상면이 기울어지게 형성되어 중앙으로 모인 슬러지가 외부로 배출될 수 있게 상기 센터 케이지에 높이가 조절되도록 설치되는 나선형 서브 스크레이퍼;를 포함하는 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 레일은 원형 및 각형 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 가이드 롤러는,
    상기 메인 스크레이퍼가 회전하면서 상하로 요동치지 않도록 상기 메인 스크레이퍼에 한 쌍이 설치되어 상기 스크레이퍼 레일의 상측 및 하측에 맞물려 이동하는 것을 특징으로 하는 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메인 스크레이퍼 및 상기 서브 스크레이퍼가 회전할 때, 슬러지가 배면 쪽으로 떨어져 바닥으로 침강하도록 상기 메인 스크레이퍼 및 상기 서브 스크레이퍼의 상면이 회전 방향으로 전진하는 전면이 배면보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 레일형 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기
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