KR101506104B1 - 고액 분리장치 - Google Patents

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Abstract

고액 분리기는 복수의 고정 부재들과, 인접하는 고정 부재들 사이에 이동가능하게 배치된 가동 부재들, 및 고정 부재들과 가동 부재들과 접촉하지 않은 상태에서 고정 부재들과 가동 부재들을 관통하여 연장하는 스크류를 포함한다. 스크류는 그 중심축선 둘레로 회전 구동된다. 스크류의 회전에 따라, 고정 부재들과 가동 부재들에 의해 형성된 고액 분리부에 침입한 처리 대상물은 고액 분리부의 배출구를 향하여 이동되도록 작동되고, 대상물로부터 분리된 여과액은 고정 부재들과 가동 부재들 사이의 여과액 배출갭을 통해 고액 분리부의 외측으로 배출된다. 대상물의 탈수율을 크게 증가시키기 위하여, 가동 부재들은 스크류와 접촉하지 않고, 스크류의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서 이동하도록 형성된다.

Description

고액 분리장치{SOLID-LIQUID SEPARATION DEVICE}
본 발명은 복수의 고정부재들과, 인접하는 고정 부재들 사이에 이동가능하게 배치되는 복수의 가동 부재들과, 상기 고정부재들과 상기 가동 부재들에 접촉하지 않는 상태에서 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들을 관통하여 연장하며 그 중심 축선 둘레로 회전 구동되며, 고정 부재들과 가동 부재들에 의해 형성된 고액 분리부로 침입하는 처리 대상물이 스크류의 회전에 의해 상기 고액 분리부의 배출구를 향하여 이동되도록 형성되는 적어도 하나의 스크류, 및 고정 부재들과 가동 부재들 사이의 여과액 배출갭을 통해 상기 고액 분리부의 외부로 배출되며 감소된 액체 함량비를 가지며 이어서 상기 배출구를 통해 상기 고액 분리부의 외부로 배출되는 처리 대상물로부터 이격되는 필터를 포함하는 고액 분리장치에 대한 것이다.
스크류가 가동 부재들과 고정 부재들과 접촉하지 않는 상기 설명된 시스템에서 고액 분리기(무접촉 시스템의 고액 분리기)는 처리될 대상물, 예컨대, 콩 폐기물, 수처리로부터 나온 폐수, 하수 처리의 오수, 돼지 농장으로부터 배출된 폐수와 같은 유기 슬러지, 도금처리로부터의 폐액, 잉크 폐액, 안료 폐액, 및 도료 폐액, 및 채소 폐기물, 과일 껍질, 음식 잔류물, 및 토푸(tofu) 쓰레기와 같은 무기 슬러지로부터의 액체를 분리하기에 적합한 고액 분리기의 하나로 알려져 있다.
JP-S59-218298-A는 고정판들 사이에 배치된 복수의 슬라이딩 판들이 서로 일체로 연결되고 스크류가 고정판과 슬라이딩판들의 관통 홀들을 통해 진행하는 스크류-프레스 탈수 장치를 개시한다.
WO 00/32292 A1(5 페이지)은, 고정판들과 가동판들이 상호 중첩되면서 교대로 배치되는 여과 튜브의 내주 단면을 통해 스크류가 진행하며, 고정판들의 개구 에지들이 내주 단면을 형성하고, 개구 에지들이 고정판들의 내주 단면을 관통하지 않는 범위에서 가동판들이 진동하는 구조를 설명한다.
JP-2000-135595-A는 사이에 갭을 가진 연속으로 배치된 다수의 환형 고정판들과 대응하는 갭에 배치된 다수의 환형 가동판들을 가지는 여과 튜브의 내주면에 의해 형성된 원통형 공간 내측으로 스크류가 통과하는 스크류 프레스 장치를 개시한다.
무접촉 시스템의 고액 분리기를 개시하는 다른 특허 문헌들의 예들이 JP-2005-230852-A, JP-4036383-B2, 및 JP-4374396-B1을 포함한다.
무접촉 시스템의 고액 분리기에서, 가동 부재들은 원 운동, 왕복 직선 운동, 또는 고정 부재들에 대해 왕복 경사 운동과 같은 운동을 수행한다. 그러므로, 고형물들이 고정 부재들과 가동 부재들 사이의 여과액 배출갭들을 폐색하는 것이 방지된다. 또한 가동 부재들이 스크류와 접촉하지 않으므로, 가동 부재들은 신속하게 마모되는 것이 방지된다. 그러나, 무접촉 시스템의 고액 분리기와 연관된 문제는 처리 대상물로부터의 액체 제거 효율이 낮으며 처리될 대상물이 양호한 효율로서 액체 제거처리가 수행될 수 없는 점이다. 그 이유는 오랫 동안 명확하지 않았다. 발명자들은 상기 설명한 문제의 이유를 명확히 하기 위하여 포괄적인 시험을 수행하고 이하의 사실을 명확히 하였다.
고정 부재들에 대해 이동하는 가동 부재들이 스크류 블레이드와 저촉하는 무접촉 시스템의 고액 분리기에서, 가동 부재들은 빠르게 마모되고 또는 가동 부재들이 그러한 저촉에 의해 손상될 수 있다. 그러므로, 스크류 블레이드의 외주 에지 외부에서 항상 가동 부재들이 운동함으로써, 가동 부재들이 스크류와 접촉하는 것이 방지되는 구조가 사용되었다.
예컨대, JP-S59-218298-A는 양측의 홀들이 점 접촉하도록 슬라이딩 판들이 원 운동을 수행하는 구조를 설명한다. 위에서 설명된 바와 같이, WO 00/32292A1(5페이지)는 개구 에지들이 고정판들의 내주 외형의 내부로 관통하지 않는 범위 내에서 가동 판들이 진동하는 구조를 설명한다.
JP-2000-135595-A는 또한 가동판들이 진동할 때 고정판들의 열을 이루는 개구들에 의해 정해진 관형 공간의 내주면을, 가동판들의 개구 에지들이 좁힐 수 없도록, 크기들이 설정되는 구조를 개시한다. 이와 같이 가동 부재들이 스크류 블레이드의 외주 에지 외측에서 진동하는 경우, 가동 부재들은 스크류와 접촉하지 않으며 따라서 가동 부재들은 빠르게 마모되지 않는다. 그러므로, 그러한 방안은 공통적인 기술 상식으로 되었다.
그러나, 발명자들에 의하여 수행된 많은 시험들은, 무접촉 시스템의 고액 분리기가 그러한 공통의 기술 상식을 기초로 구성될 때, 가동 부재들에 의해 회전 스크류에 의해 이송되는 처리될 대상물에 가해진 압착 작용이 충분하지 않은 것을 보여주었다. 따라서, 처리될 대상물로부터의 액체 제거 효율이 감소하고 처리될 대상물은 양호한 효율로서 액체제거 처리가 수행될 수 없다.
본 발명은 상기 설명한 새로운 정보를 기초로 이루어진 것으로 본 발명의 목적은 가동 부재들의 신속한 마모로부터 보호될 수 있으며 처리 대상물로부터의 액체 제거 효율이 크게 향상될 수 있는 무접촉 시스템의 고액 분리기를 제공함에 있다.
본 발명은 위에서 설명된 무접촉 시스템의 고액 분리기로서, 스크류와 접촉하지 않고 스크류 블레이드의 외부 둘레 에지보다 스크류의 중심 접촉선에 더 근접하게 침입하면서 가동 부재들의 적어도 일부가 운동하도록 형성되는 무접촉 시스템의 고액 분리기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 가동 부재들은 스크류와 접촉하지 않으며, 따라서 가동 부재들은 빠르게 마모되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 스크류 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서, 가동부재들의 적어도 일부가 이동하므로, 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서 이동하는 이들 가동 부재들은, 회전 스크류에 의해 이송된 처리될 대상물을 절단하기 위하여 침입하면서 큰 전단력을 가한다. 따라서, 처리 대상물로부터의 액체 제거 효율은 증가되고 처리 대상물은 양호한 효율로서 액체 제거처리가 수행될 수 있다.
도 1은 일부 부재들의 도시는 도면의 이해를 촉진하기 위하여 생략되며 연결 로드의 단지 길이방향 단부들만이 도시되는, 고액 분리기의 일부 단면 정면도이며;
도 2는 고액 분리기의 평면도이며; 도면에서 고정 부재들, 가동 부재들, 필터를 수용하는 필터 수용부재, 스테이 볼트들, 및 스테이 볼트에 결합된 너트는 생략되며;
도 3은 고액 분리기의 일부를 도시하는 사시도이며;
도 4는 인접한 두 개의 고정 부재들, 이들 두 인접한 고정 부재들 사이에 배치된 가동 부재, 및 그들과 관련된 일부 부재들을 도시하는 사시도이며;
도 5는 고정 부재, 가동 부재, 및 그를 관통하여 연장하는 스크류의 일부를 도시하는 확대 수직 단면도이며;
도 6은 도 3의 I-I 선을 따라 취한 확대 단면도이며;
도 7은 도 6의 Ⅱ--Ⅱ선을 따라 취한 단면도이며;
도 8은 가동 부재의 원 운동을 명확히 하는 단면도이며;
도 9는 가동 부재의 원 운동을 명확히 하는 단면도이며;
도 10은 스크류와 가동 부재의 상호 배치를 설명하는 단면도로서, 본 도면은 도 8A의 Ⅲ--Ⅲ선을 따라 절단하여 얻은 도면에 대응하며;
도 11은 도 8A 도시의 스크류와 가동 부재가 제거된 확대 단면도이며;
도 12는 도 8의 단면도에 유사하고 침입할 수 없는 영역에 위치된 가동 부재의 작동을 명시하는 단면도이며;
도 13은 도 9의 단면도에 유사하고 침입할 수 없는 영역에 위치된 가동 부재의 작동을 명시하는 단면도이며;
도 14는 가동 부재의 관통 홀의 반경과 침입할 수 있는 영역 사이의 단지 예로서의 관계를 도시하는 그래프이며;
도 15는 도 10의 단면도에 유사하고 침입할 수 있는 영역이 도 10의 단면보다 좁은 예를 도시하는 설명적인 단면도이며;
도 16은 도 10의 단면도에 유사하고 침입할 수 없는 영역에 위치된 가동 부재가 스크류 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하는 방법을 설명하는 단면도이며;
도 17은 가동 부재에 형성된 관통 홀의 중심 축선이 편심 캠의 중심 축선과 일치하지 않는 경우에 가동 부재가 스크류 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하는 방법을 예시하는 설명도이며;
도 18은 가동 부재에 형성된 관통 홀의 중심 축선이 편심 캠의 중심 축선과 일치하지 않는 경우에 가동 부재가 스크류 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하는 방법을 예시하는 설명도이며;
도 19는 가동 부재에 형성된 관통 홀의 중심 축선이 편심 캠의 중심 축선과 일치하지 않는 경우에 가동 부재가 스크류 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입할 수 없는 이유를 예시하는 설명도이며;
도 20은 가동 부재에 형성된 관통 홀의 중심 축선이 편심 캠의 중심 축선과 일치하지 않는 경우에 가동 부재가 스크류 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입할 수 없는 방법을 예시하는 설명도이며;
도 21은 타원 관통 홀을 가진 가동 부재의 원 운동을 예시하는 설명도이며;
도 22는 사변형 또는 삼각형 형상을 가지는 가동 부재들의 관통 홀들을 예시하는 설명도이며;
도 23은 관통 홀을 형성하는 가동 부재의 둘레 에지의 일부에 형성된 돌출부를 가지는 가동 부재가 원 운동을 수행하는 것을 예시하는 단면도이며;
도 24는 관통 홀을 형성하는 가동 부재의 둘레 에지의 일부에 형성된 돌출부를 가지는 가동 부재가 원 운동을 수행하는 것을 예시하는 단면도이며;
도 25는 일부 가동 부재들의 관통 홀들의 중심 축선이 다른 가동 부재들의 관통 홀들의 중심 축선과 일치하지 않는 고액 분리기를 도시하며;
도 26은 도 21A 도시의 구조가 구현된 고액 분리기의 사시도이며;
도 27은 도 31의 Ⅵ--Ⅵ선을 따라 취한 단면에 대응하는 단면도이며;
도 28은 도 31의 Ⅶ--Ⅶ 선을 따라 취한 단면에 대응하는 단면도이며;
도 29는 도 26의 Ⅷ--Ⅷ 선을 따라 취한 단면에 대응하는 확대된 단면도이며;
도 30은 도 26의 Ⅸ--Ⅸ선을 따라 취한 확대된 단면도이며;
도 31은 도 10 도시 단면에 유사하며 가동 부재들과 스크류의 상호 배치를 도시하는 단면도이며;
도 32는 가동 부재가 원 회전을 수행하는 방식을 도시하는 단면도이며;
도 33은 도 10 도시 단면에 유사하며 가동 부재들과 스크류의 상호 배치를 도시하는 단면도이며;
도 34는 다른 고액 분리기를 도시하는 사시도이며;
도 35는 도 34 도시 고액 분리기의 수직 단면도이며;
도 36은 도 34 및 35 도시 고액 분리기의 스크류와 가동 부재들의 이동을 도시한 단면도이며;
도 37은 도 34 및 35 도시 고액 분리기의 스크류와 가동 부재들의 이동을 도시한 단면도이며;
도 38은 또 다른 고액 분리기의 사시도이며;
도 39는 도 38 도시 고액 분리기가 축방향으로 반대 방향으로부터 도시된 사시도이며;
도 40은 도 38 도시 고액 분리기의 수직 단면도이며;
도 41은 도 40 도시 고액 분리기의 횡단면도로서, 본 도면은 스크류와 가동 부재들의 운동을 도시하며;
도 42는 도 41의 단면에 유사하며 스크류가 도 41 도시 위치로부터 추가로 회전되는 상태를 도시하는 단면도이며;
도 43은 도 41 도시 단면과 유사하며 두 스크류들을 가지는 고액 분리기를 도시하는 단면도이며;
도 44는 도 43의 단면에 유사하며 스크류가 도 43 도시 위치로부터 더욱 회전된 상태를 도시하는 단면도이며;
도 45는 도 41 도시 단면에 유사하고 세 개의 스크류들을 가지는 고액 분리기를 도시하는 단면도이며;
도 46은 도 45 도시 단면에 유사하고 스크류가 도 45 도시 위치로부터 더욱 회전된 상태를 도시하는 단면도이며;
도 47은 가동 부재가 수평 방향으로 왕복 운동을 수행하는 고액 분리기의 단면도이며; 및
도 48은 가동 부재가 도 47 도시 위치로부터 더욱 이동된 상태를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하에 보다 상세하게 설명될 것이다. 도 1은 고액 분리기의 일부 단면의 정면도이다. 도 2는 고액 분리기의 평면도이다. 이 도면들에서, 이하 설명하는 고정 부재들과 가동 부재들의 도시는 생략된다. 도 3은 고액 분리기의 일부를 도시하는 사시도이다. 이들 도면들에 도시된 고액 분리기는 액체를 포함한 여러 처리 대상물의 고액 분리에 적합하나, 이하의 설명은 다량의 물을 포함하는 슬러지가 탈수되는 경우와 관련해서 이루어질 것이다.
도 1 내지 도 3 도시의 무접촉 시스템의 고액 분리기는 상부에 유입 포트(5)가 형성되고 중공 내부를 가지도록 형성된 유입 부재(1)와, 그 하부에 탈수에 의해 얻어진 케이크-형상의 슬러지를 배출하기 위한 배출부(11)를 가지는 유출 부재(2)와, 유출 부재(2)와 유입 부재(1) 사이에 배치된 복수의 고정 부재(3)들, 및 인접하는 고정 부재(3)들 사이에 배치된 가동 부재(4)를 포함한다. 각각의 가동 부재(4)는 이하 설명되는 바와 같이 원 운동을 수행한다.
도 4는 두 고정 부재들과 이들 두 고정 부재(3)들 사이에 배치된 하나의 가동 부재(4)를 도시하는 분리 사시도이다. 도 5는 다수의 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 일부를 도시하는 확대된 수직 단면도이다. 도 1, 4 및 5로부터 설명되는 바와 같이, 서로 평행한 위치들에서 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들이 축방향으로 배치된다. 복수의 고정 부재(3)들이 축방향으로 간격을 두고 동심으로 배치되며, 이러한 배치는 인접하는 고정 부재(3)들 사이에 배치된 작은 링-형상의 스페이서(14)들에 의해 형성되며, 하나의 가동 부재(4)는 인접 고정 부재(3)들 사이에 배치된다. 도면들에 도시된 예에서, 4개의 스페이서(14)들은 인접하는 고정 부재(3)들 사이에 배치된다.
본 실시예의 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들은 내부에 형성된 둥근 관통 홀(15)들을 가진 링-형상 판들에 의해 구성된다. 도 1 도시와 같이, 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들을 향하는 측면 위의 유입 부재(1)의 측판(7)에 개구(8)가 형성되고, 개구(10)는 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들을 향하는 측면의 유출 부재(2)의 측판(9)에 형성된다. 도 5 도시와 같이, 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 관통 홀(15, 16)들에 의해 형성된 중공 고액 분리부(21)는 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들 내에 형성된다. 도 1 도시와 같이, 유입 부재(1)와 유출 부재(2)에 형성된 개구(8, 10)들은 대응하게 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 관통 홀(15, 16)들에 위치된다. 이와 같이, 고액 분리부(21)는 고정 부재들과 가동 부재들 내측에서 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들에 의해 형성되고, 도 1 도시와 같이, 유출 부재(1) 측면 위의 고액 분리부(21)의 단부는 고액 분리부(21)의 유입부(22)로 되고, 유출 부재(2)의 측면 위의 단부는 고액 분리부(21)의 유출부(23)로 된다. 또한, 도 1 도시와 같이, 유입 부재(1)의 측판(7)의 하부는 지지 프레임의 스테이(12)에 고정되고, 유출 부재(2)의 측판(9)의 하부는 또한 지지 프레임의 스테이(13)에 고정된다.
도 4, 5 도시와 같이, 각각의 고정 부재(3)에는 4개의 장착 홀(17)들이 형성되고, 스테이 볼트(18)들이 인접하는 고정 부재(3)들 사이에 배치된 장착 홀(17)들과 스페이서(14)들의 중심 홀들을 관통하여 연장한다. 도 1 도시와 같이, 이들 스테이 볼트(18)들은 유입 부재(1)의 측판(7)과 유출 부재(2)의 측판(9)을 통하여 연장하고, 너트(19, 20)들은 각 스테이 볼트(18)의 길이 방향의 단부들에 형성된 수나사들에 나사 결합되고 조여진다(도 3 참조). 따라서, 복수의 고정 부재(3)들이 일체로 고정되고 서로 연결되며, 고정 부재(3)들은 또한 유입 부재(1)와 유출 부재(2)에 고정된다. 도 2에서, 스테이 볼트(18)들과 스테이 볼트(18)들 위에 나사 결합된 너트(19, 20)들은 생략된다. 도 8A, 8B 및 도 9A, 9B는 가동 부재(4)들이 이하에 설명되는 바와 같이 원 운동을 수행하는 상태를 명시하는 설명적인 단면도들이며, 이들 도면들에 의해, 고액 분리부(21)가 축 방향으로 보여질 때, 고정 부재(3)들, 가동 부재(4)들, 스테이 볼트(18), 및 스페이서(14)들의 상태를 명확하게 이해할 수 있다.
고액 분리부(21)를 형성하는 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 관통 홀(15, 16)들을 통해 연장하는 단일 스크류(24)는 상기 설명한 고액 분리부(21)에 배치된다. 스크류(24)는 나선형으로 연장하는 단일 블레이드(26)와 블레이드(26)와 일체로 형성된 샤프트(25)를 가진다. 샤프트(25)는 스크류(24)의 중심부를 구성하고, 샤프트(25)의 중심 축선(X)(도 2, 5, 8, 및 9)은 스크류(24) 자체의 중심 축선으로 된다. 특히, 도 8 및 9 도시로부터 명확한 바와 같이, 스크류(24)가 그 중심 축선(X) 방향으로부터 볼 때, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)는 원 형상을 가진다.
이상 설명된 바와 같이, 본 실시예의 고액 분리기의 복수의 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들은 내부에 형성된 관통 홀(15, 16)들을 가지며, 스크류(24)는 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 관통 홀(15, 16)들을 통해 연장한다.
스페이서(14)들에 의해 서로 이격된 고정 부재(3)들은 매우 작은 유격을 형성하도록 조립될 수 있다. 또한 두 인접한 고정 부재들의 하나의 고정 부재와 일체로 스페이서를 형성할 수 있으며, 이 스페이서에 의해 두 인접한 고정 부재들 사이에 갭을 형성하고, 갭에 가동 부재(4)를 배치할 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 5 도시 고액 분리기에서, 하나의 가동 부재(4)는 두 인접한 고정 부재(3)들 사이에 배치되나, 복수의 가동 부재(4)들이 또한 인접한 고정 부재(3)들 사이에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 가동 부재(4)는 축방향으로 인접한 고정 부재(3)들 사이에 배치된다.
도 5 도시와 같이, 고정 부재(3)들 사이에 배치된 각각의 가동 부재(4)의 두께(T)는 고정 부재들 사이의 갭의 폭 "G" 보다 작게 설정되며, 각 고정 부재(3)의 단부면과 그에 대응하는 가동 부재(4)의 단부면 사이에, 예컨대, 약 0.1㎜ 내지 1㎜의 매우 작은 여과액 배출갭 "g"이 형성된다. 이들 매우 작은 여과액 배출 갭"g"은 슬러지로부터 분리된 물이 이하의 방식으로, 즉, 필터를 통과시킨다. 가동 부재(4)의 두께(T)는, 예컨대, 1.0㎜ 내지 3㎜으로 설정되고, 갭의 폭(G)은 예컨대, 약 1.2㎜ 내지 5㎜로 설정된다. 고정 부재(3)의 두께(t)는, 예컨대, 약 1.5㎜ 내지 3㎜으로 설정된다. 매우 작은 여과액 배출갭 "g", 두께 "T", 및 배출갭의 폭"G"의 값들은 처리될 대상물의 형태를 고려하여 적절하게 설정된다.
도 1 및 2 도시와 같이, 유출 부재(2)의 측면 상의 스크류(24)의 샤프트(25)의 단부는 유출 부재(2)의 다른 측의 측판(27)에 고정되어 지지되는 감속기를 구비한 전기 모터(28)에 의해 구성되는 구동 유닛에 구동되게 연결된다. 유입 부재(1)의 측면 위의 샤프트(25)의 부분은 유입 부재(1)의 다른 측 위의 측판(29)에서 베어링(55)에 의해 회전 지지된다. 전기 모터(28)에 의해 구성되는 구동 유닛은 그 중심 축선(X) 둘레로 스크류(24)를 회전시켜 구동하도록 작용한다.
도 5, 8, 및 9 도시와 같이, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외경은 고정 부재(3)에 형성된 원형 관통 홀(15)의 직경보다 작도록 설정된다. 또한, 가동 부재(4)들이 이하에 설명되는 바와 같이, 원 운동을 수행하더라도, 스크류(24)는 측판(7, 9)들에 형성된 개구(8, 10)들 및 가동 부재(4)들에 형성된 관통 홀(16)들의 내주면들과 접하도록 되지 않는다. 이와 같이, 본 실시예의 고액 분리기에는 가동 부재(4)들과 고정 부재(3)들과 접촉하지 않고 가동 부재(4)들과 고정 부재(3)들을 관통하여 연장하는 스크류(24)와, 중심 축선(X) 둘레로 스크류(24)를 회전 구동하는 구동 유닛이 제공된다.
도 1의 화살표(A)에 의해 도시된 바와 같이, 다량의 물을 함유하는 슬러지는 유입 포트(5)로부터 유입 부재(1)로 흐른다. 이 경우, 처리 전의 슬러지 내의 함수율은, 예컨대, 약 99%이다. 장래 슬러지에 응집제(flocculant)가 혼합되어 슬러지는 응집된다. 슬러지가 유입 부재(1)에 유입하면, 스크류(24)는 전기 모터(28)의 작동에 의해 스크류의 중심 축선(X) 둘레로 회전된다. 따라서, 슬러지는 유입 부재(1)의 측판(7)에 형성된 개구(8)를 관통하여 진행하고 도 1에서 화살표(B)로 표시된 바와 같이, 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들에 의해 구성되는 고액 분리부(21)로 유입한다. 이와 같이, 슬러지는 일 단부측에서 그 축방향으로 유입 포트(22)로부터 고액 분리부(21)에 유입한다. 도면에서 슬러지의 도시는 생략된다.
위에서 설명된 바와 같이 고액 분리부(21)로 유입된 슬러지는 도 1 및 5에서 화살표(C)에 의해 도시된 바와 같이, 전기 모터(28)에 의하여 회전 구동되는 스크류(24)에 의하여 다른 단부에서 고액 분리부(21)의 축 방향으로 배출구(23)를 향하여 이송된다. 이 경우, 슬러지로부터 분리된 물, 즉, 여과액은 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들 사이의 여과액 배출 갭("g")(도 5)을 통해 고액 분리부(21)의 외부로 배출된다. 배출된 여과액은 도 1 도시와 같이 스테이(12, 13)들에 고정된 여과액 수용부재(30)(도 2에 도시 없음)에 의해 접수되고, 이어서 여과액 배출관(31)을 통하여 아래로 흐른다.
고액 분리부(21) 내측의 슬러지의 함수율은 이로써 감소되고, 감소된 함수량을 가진 케이크-형상의 슬러지는 도 1에서 화살표(D)로 도시된 바와 같이, 고액 분리부(21)의 축 방향으로 다른 단부측 위의 배출구(23)로부터 배출된다. 고액 분리부(21)로부터 배출된 슬러지는 유출 부재(2)의 하부에 위치된 배출 포트(11)를 통해 아래로 낙하한다. 처리된 케이크-형상의 슬러지의 함수율은, 예컨대, 약 75% 내지 80%이다.
본 실시예의 고액 분리기에는 고정부재(3)들과 가동 부재(4)들 사이의 여과액 배출 갭("g")(도 5)이 슬러지가 이와 같이 탈수된 때 고형물들에 의해 막히는 것을 방지하기 위하여 이하의 구조가 제공된다.
도 1 내지 3 및 도 6과 7 도시와 같이, 외주면이 둥근 형상을 가지도록 형성된 편심캠(57)은 스크류(24)의 샤프트(25)와 일체로 회전할 수 있도록 스크류(24)의 샤프트(25)의 일 단부에 키홈에 고정된 키(56)(도 7)에 의해 분리가능하게 장착된다. 특히, 도 6과 7 도시와 같이, 편심캠(57)의 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)에 대해 (δ)로 표시된 거리만큼 오프셋되고, 편심캠(57)의 둥근 외주면은 슬라이딩 베어링에 의해 구성된 베어링(59)의 둥근 캠 홀(60)에 결합된다. 이 경우, 편심캠(57)의 둥근 외주면(58)은 베어링(59)의 둥근 캠 홀(60)의 내주면 위에 직접 또는 그 사이에 윤활제를 개재하여 미끄럼가능하게 접촉한다.
또한, 상기 설명된 베어링(59)은 연결판(61)의 장착홀(62)에 결합되며, 이 베어링(59)은 볼트(도면에 도시없음)와 이 볼트에 결합되어 조여진 너트(또한 도면에 도시없음)에 의해 연결판(61)에 도 3 및 도 6 도시와 같이 분리가능하게 장착된다. 본 실시예의 베어링(59)은 이와 같이 연결판(61)에 고정되나, 베어링(59)은 또한 연결판(61)에 형성된 장착 홀(62)에 회전가능하게 고정된다. 어느 경우에나, 연결판(61)이 이하 설명하는 원 운동을 수행하도록 연결판(61)이 베어링(59)에 연결된다.
도 1 및 2 도시와 같이, 상기 설명된 편심캠(57)과, 이 편심캠(57)과 결합된 베어링(59)은 유입 부재(1) 측 위에서 스크류(24)의 샤프트(25)에 제공된다. 본 실시예의 고액 분리기에서, 상기 설명된 편심캠(57), 베어링(59), 및 연결판(61)에 유사하게 구성된 편심캠(157), 베어링(159), 및 연결판(161)은 또한 유출 부재(2)의 측면 위에서 샤프트(25)의 부분 위에 제공된다. 두 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)들은 일치하고, 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대한 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)의 편심량(δ)은 동일하다.
편심캠(57, 157)들, 편심캠(57, 157)들에 결합된 베어링(59, 159)들, 및 연결판(61, 161)들은 스크류(24)의 블레이드(26)의 길이방향 외측 위에서 샤프트(25)의 각 단부에 하나씩 각각 제공된다.
도 2 도시와 같이, 하나의 연결판에 두 개의 장착 홀들의 비율로, 내부에 고정된 각각의 베어링(59, 159)들을 가진 쌍을 이루는 각각의 연결판(61, 161)들에는 장착 홀(64, 164)들이 형성된다. 또한, 도 4 도시와 같이, 두 개의 장착 홀(65)들이 복수의 가동 부재(4)들 각각에 형성된다. 도 2 내지 4 도시와 같이, 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대해 대칭으로 배치된 한 쌍의 연결 로드(66)(도 8과 9 참조)들은 이들 장착 홀(64, 164, 65)들을 관통하여 연장하고, 너트(67, 167)들이 각 연결 로드(66)의 길이 방향으로 각 단부에 형성된 수나사 부분들 위에 결합되어 조여진다. 한 쌍의 연결 로드(66)들은 또한 유입 부재(1)의 측판(7)과 유출 부재(2)의 측판(9)을 관통하여 연장한다. 도 1에서, 길이 방향으로 단지 단부 부분만이 연결 로드(66)에 대해 도시된다.
본 실시예의 연결로드(66)들은 연결 판(61, 161)들에 고정 연결되나, 연결 로드(66)들은 또한 연결판(61, 161)들에 느슨하게 연결될 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 한 쌍의 연결판(61, 161)들이 한 쌍의 연결 로드(66)들에 의해 연결되고, 다수의 가동 부재(4)들이 두 연결 로드(66)들에 장착된다. 각각의 연결 로드(66)는 갭이 없이 각 가동 부재(4)의 장착 홀(65)에 견고하게 삽입될 수 있으며, 연결 로드(66)는 각 가동 부재(4)에 고정되게 연결될 수 있거나, 또는 연결 로드(66)는, 일정한 갭이 그 사이에 잔류하도록, 장착 홀(65)에 결합될 수 있다. 또한, 3개 또는 4개의 연결 로드들이 제공될 수 있다.
쌍을 이루는 연결판(61, 161)들과 복수의 연결 로드(66)들이 복수의 가동 부재(4)들을 연결하기 위한 연결 수단을 구성하며, 베어링(59, 159)들이 각각 연결 수단의 연결 판(61, 161)들에 연결된다.
도 8과 9는 스크류(24), 가동 부재(4), 및 고정 부재(3)(도면들에서, 편심캠(57, 157)들이 부가적으로 가상선들에 의해 도시된다)들 사이의 관계를 명시하는 단면도들이다. 도면들에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선은 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)과 일치한다. 이러한 이유로서, 이 도면에서, 관통 홀(16)들의 중심 축선은 참조 부호(Y)로 표시된다. 도면들로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)에 대해 편심량(δ)만큼 오프셋된다. 또한, 본 실시예의 가동 부재(4)에 형성된 관통 홀(16)이 둥근 형상을 가지므로, 그 중심 축선(Y)은 관통 홀(16)을 형성하는 원의 중심이 된다. 또한, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)은 또한 그 외주면(58, 158)들을 형성하는 원의 중심이며, 이하에 설명되는 편심캠들의 중심 축선들은 유사하게 또한 그 둥근 외주면들의 중심들이다.
이하에 제공되는 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 고액 분리기는, 이하에 설명되는 방식으로 복수의 가동 부재(4)들이 원 운동을 수행하도록 구성된다. 그러므로, 본 실시예의 고액 분리기는 복수의 가동 부재(4)들, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)으로부터 중심이 어긋나고 샤프트(25)와 일체로 회전하는 편심캠(57, 157)들, 및 상기 설명된 연결 수단에 연결되고 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들에 결합하는 둥근 캠 홀(60, 160)들이 제공된 베어링(59, 159)들을 연결하기 위한 연결 수단을 포함한다. 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들은 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면들 위에 직접 또는 그들 사이에 윤활제를 개재하여, 미끄럼가능하게 접촉한다.
또한, 본 실시예의 고액 분리기에서, 편심캠(57, 157)들과, 편심캠(57, 157)들에 결합된 베어링(59, 159)들은 스크류(24)의 블레이드(26)의 길이 방향으로 외측의 샤프트(25)의 각 부분에 각각 하나씩 제공된다. 또한, 연결 수단은 베어링(59, 159)들에 각각 연결된 한 쌍의 연결판(61, 16)들과, 복수의 가동 부재(4)들에 연결된 복수의 연결 로드(66)들을 가지며, 연결 로드(66)들은 각각의 연결 판(61, 161)들에 연결된다.
위에 설명된 바와 같이, 본 실시예의 고액 분리기에서, 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선은 일치하고, 모든 가동 부재(4)들의 중심 축선(Y)이 또한 일치한다. 그러나, 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선(Y)이 일치하지 않거나, 또는 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선이 편심캠(57, 157)들의 중심 축선과 일치하지 않으며 이들 중심 축선들이 서로 어긋나는 구조가 사용될 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 바와 같이, 관통 홀(16)들은 둥근 형상 외의 다른 형상으로 형성될 수 있으며, 관통 홀(16)들은 또한, 관통 홀(16)의 중심 축선이 한정되지 않은 형상으로 형성될 수 있다.
도 1과 2 도시의 전기 모터(28)가 작동을 시작하고 스크류(24)가 그 중심 축선(X) 둘레로 회전하면, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)이, 도 7에 화살표(E)로 도시된 바와 같이 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 편심캠(57, 157)의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성하면서, 편심캠(57, 157)들은 스크류(24)의 회전을 따라 회전한다. 이 경우, 편심캠(57, 157)들은 연결판(61, 161)들에 연결되고, 복수의 가동 부재(4)들은 복수의 연결 로드(66)들에 의해 연결판(61, 161)들에 연결되며, 편심 캠(57,157)들의 중심 축선(Y)과 연결 수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선은 양자의 중심 축선들을 나타내는 참조 부호(Y)에 의하여 도시된 바와 같이 일치한다. 그러므로, 상기 설명한 바와 같은 편심캠(57, 157)들의 회전과 동시에, 연결판(61, 161)들과 연결 로드(66)들에 의하여 구성되는 연결 수단과 연결 수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4)들이 편심 캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 동일한 반경을 가지는 원 운동을 수행한다.
도 8A, 8B, 9A, 및 9B 도시와 같이, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)이 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 화살표(E) 방향으로 회전하므로, 궤적의 반경은 편심량(δ)이며, 연결 수단에 의하여 연결된 가동 부재(4)들은 또한, 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)이 도 8A, 8B, 9A, 및 9B 도시의 순서로 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 도시하도록 원 운동을 수행한다. 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)이 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 도시하도록 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)과 연결 수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선(Y)이 일치하고 편심캠(57, 157)들이 스크류(24)의 회전을 따라 회전하며, 연결 수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4)들은, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 편심캠(57, 157)의 편심량과 같은 반경을 가지는 원을 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선(Y)이 도시하도록 원 운동을 수행한다.
위에 설명된 바와 같이, 본 실시예에서, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)들의 중심 축선은 편심캠(57, 157)들의 중심 축선과 일치하며, 모든 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선(Y)들은 또한 일치한다. 그러나, 가동 부재(4)들이 또한, 위에 설명된 구조와 대조적으로, 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선이 일치하지 않거나, 또는 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선들이 서로 일치하지 않을 때, 및 가동 부재들의 관통 홀(16)들의 중심 축선이 한정되지 않을 때, 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원 운동을 수행한다. 이와 같이, 가동 부재(4)들은, 어느 경우에나 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원 운동을 가동 부재들이 수행하도록, 편심캠(57, 157)들에 연결된다.
위에 설명된 바와 같이, 고액 분리부(21)의 내측에서 이동하면서 슬러지가 탈수되는 때, 가동 부재(4)들은 위에 설명된 바와 같은 방식으로 원 운동을 수행하며, 고정 부재(3)들은 이동할 수 없게 유지된다. 그러므로, 상호 인접하는 가동 부재(4)들과 고정 부재(3)들 사이의 여과액 배출갭 "g"(도 5)을 통과한 고체 물질은 갭으로부터 효과적으로 배출되고 갭은 고체 물질에 의해 막히는 것이 방지된다. 또한, 회전 스크류(24)의 블레이드(26)가 고정 부재(3)와 접촉하지 않을뿐더러 가동 부재(4)들과도 접촉하지 않으므로, 가동 부재(4)들은 빠르게 마모되는 것이 방지된다.
그러나, 그 둥근 외주면(58, 158)들이 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면들을 따라 슬라이드하도록 편심캠(57, 157)들이 회전하므로, 편심캠(57, 157)들 또는 베어링(59, 159)들, 또는 편심캠(57, 157)들과 베어링(59, 159)들 모두는 시간이 흐름에 따라 불가피하게 마모되고, 그러나 이러한 마모 양은 다음과 같이 감소된다.
위에 설명된 바와 같이, 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들은, 전체 둘레에 걸쳐 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면들과, 직접 또는 그들 사이에 윤활제를 개재하여 접촉한다. 그 결과, 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들과 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면들에 작용하는 외력은 분산되고 양측 둘레 표면들의 단위 표면의 접촉 압력은 낮다. 따라서, 편심캠(57,157)들 또는 베어링(59, 159)들 또는 편심캠(57,157)들과 베어링(59, 159)들 모두의 마모량은 감소될 수 있으며, 그 수명은 연장될 수 있으며, 이들 부품들의 교체 주기는 감소될 수 있다. 또한, 전체 둘레에 걸쳐 편심 캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들과 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면들이 서로 접촉되더라도, 연결판(61, 161)들은, 편심캠들의 좌우 쌍보다 스크류(24)의 샤프트(25)에 고정된 편심캠(57, 157)들에 의해 구동되므로, 편심캠(57, 157)들과 베어링(59, 159)들의 형상 정확성과 장착 정확성이 그다지 높지 않더라도 정확한 원 운동을 수행하도록 될 수 있다.
상기 설명된 방식으로 가동 부재(4)들과 연결 수단이 원 운동을 수행할 때, 편심캠(57, 157)들로부터 연결 수단의 연결판(61, 161)에 가해진 외력의 영향으로 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 도 8A 도시의 화살표(F)로 도시된 방향으로 연결판(61, 161), 연결 로드(66)들, 및 가동 부재(4)들이 회전(회동)하고, 가동 부재(4)들은 고정 부재들 사이에 위치된 스페이서(14)들 또는 고정 부재(3)들에 접촉하여 손상을 미친다. 따라서, 도 2와 3 도시와 같은 본 실시예의 고액 분리기에서, 링-형상의 가이드(도 1에 도시 없음)들은 볼트와 너트(도면에 도시 없음)에 의해 측판(7, 9)들의 홀들에 분리가능하게 부착되며, 이 홀들을 통해 연결 로드(66)들이 삽입된다. 연결 로드(66)들이 상기 설명한 원 운동을 수행할 때, 연결 로드(66)는 링-형상 가이드(69)의 내주면을 따라 슬라이딩하면서 안내되고, 연결 로드(66)는 도 8A 도시의 화살표(F) 방향으로 회전하는 것이 방지된다. 이와 같이, 가이드(69)들은 연결 수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4)들과 같이 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 화살표(F) 방향으로 연결 수단을 회전시키고 가동 부재(4)들이 다른 부재들과 접하는 것을 방지하도록 사용된다.
상기 설명된 고액 분리기에서, 편심캠(57, 157)들은 스크류(24)와 분리된 부재들로 구성되나, 편심캠(57, 157)들은 또한 스크류(24)와 일체로 또한 형성될 수 있다. 또한, 편심캠(57, 157)들이 본 실시예에서와 같이, 스크류(24)의 샤프트(25)에 분리가능하게 부착되는 경우, 편심캠(57, 157)들은 마모된 때 샤프트(25)로부터 분리될 수 있으며 새로운 편심캠들이 샤프트(25) 위에 용이하게 장착될 수 있다.
상기 설명한 고액분리기에서, 단일 블레이드(26)를 가지는 단일 스크류(24)가 사용된다. 그러나, JP-4374396 B1에 설명된 바와 같이, 둘 이상의 블레이드들을 가지는 스크류를 사용하거나, 또는 고정 부재들과 가동 부재들을 관통하여 연장하는 둘 이상의 스크류들을 사용할 수 있다. 또한, JP=4374396-B1에 설명된 바와 같이 그 상부 부분들에 형성된 리세스들을 가진 판들에 의해 구성되는 고정 부재들과 가동 부재들을 사용할 수 있다. 이 경우, 고정 부재들과 가동 부재들과 접촉하지 않고, 고정 부재들과 가동 부재들을 관통하여 연장하는 적어도 하나의 스크류를 사용할 수 있다.
더욱이, 도면에 도시된 고액 분리기의 경우에서,인접한 고정 부재들 사이에 배치된 가동 부재(4)들은 고정 부재들에 평행한 자세를 유지하면서 회전 운동을 수행하도록 구성된다(참조 JP-S59-218298-A, WO 00/32292 A1, JP-2000-135595-A, JP-2005-230852-A, 및 JP-4036383-B2, 및 JP-4374396-B1). 또한, 이들 특허 문헌들에 설명된 구조들 또는 다른 잘 알려진 구조들은 가동 부재들을 구동하기에 적합한 것으로 사용될 수 있다. 이들 특수 구조들은 이하에 더욱 상세하게 설명될 것이다.
위에 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 고액 분리기는 복수의 고정 부재들과, 인접 고정 부재들 사이에 배치되고 그 사이에서 이동할 수 있는 가동 부재들과, 고정 부재들과 가동 부재들과 접촉하지 않은 상태에서 고정 부재들과 가동 부재들을 관통하여 연장하는 적어도 하나의 스크류를 포함하며, 이 고액 분리기는, 스크류가 그 중심 축선 둘레로 회전하게 구동되도록 구성되며, 고정 부재들과 가동 부재들에 의해 형성되는 고액 분리부를 통과하는 처리된 대상물이 스크류의 회전에 의하여 고액 분리부의 배출구를 향하여 이동하도록 구성되고, 처리될 대상물로부터 이격된 필터는 고정 부재들과 가동 부재들 사이의 여과액 배출갭들을 통하여 고액 분리부의 외부로 배출되고, 감소된 함수율을 가지는 처리될 대상물은 배출구로부터 고액 분리부의 외부로 배출된다. 이러한 기본적인 구조는 이하 설명되는 여러 형태의 고액 분리기들에 공통적이다.
그러나, 위에서 이미 설명된 바와 같이, 이 시스템의 종래의 고액 분리기들의 결점은, 고정 부재들에 대해 이동하는 가동 부재들이, 스크류의 외주 에지의 외측에서 가동 부재들이 항상 이동하도록 구성되므로, 처리 대상물로부터의 액체 제거 효율을 불가피하게 감소시킨다.
따라서, 본 발명에 따른 고액 분리기에서, 가동 부재들의 적어도 일부가 스크류와 접촉하지 않고, 스크류 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서 이동하도록 형성된다. 그러한 구조로서, 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서 이동하는 가동 부재들은 슬러지를 절단하도록 침입함에 따라, 회전 스크류에 의하여 이송되는 처리될 대상물에 전단력을 가한다. 그러므로, 처리 대상물로부터의 액체 제거 효율이 크게 향상된다.
본 발명의 특징적인 특성인 상기 설명한 구조가 도 1 내지 도 9와 관련하여 위에 설명된 고액 분리기에 사용된 특수한 예가 이하 설명될 것이다.
위에 설명된 바와 같이, 도 8A, 8B, 9A, 및 9B는 가동 부재(4)의 원 운동을 예시하는 단면도들이다. 이 도면들에서, 참조 부호(26A)로 표시된 부분은 나선형으로 연장하는 블레이드(26)의 단면을 나타낸다. 도 10은 도 8A의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단하여 얻어진 단면에 대응한다. 이는, 고정 부재들의 도시가 스크류(24)와 가동 부재(4)의 상호 배치를 명시하기 위하여 생략된 설명 도면이다. 반대로, 도 8A는 도 10의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취해진 단면에 대응한다. 도 10은 가동 부재(4)들과 스크류(24)의 관계를 예시하며, 이 도면에서 가동 부재(4)들과 스크류(24)의 상대적인 위치와 스크류 형상은 도 5 도시의 그들과 완전히 합치하지 않는다(도 15, 16, 31, 및 33에 대해서도 같은 내용이 적용된다).
도 8과 9에 제공된 경사진 음영은 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 가동 부재(4)의 일부를 나타낸다. 도 8 내지 10에서, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 가동 부재(4)의 부분은 참조 부호(51)로 표시된다. 도 10으로부터 명백한 바와 같이, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 가동 부재(4)의 부분은 스크류(24)의 블레이드(26)와의 저촉을 피하기 위하여 두 인접한 블레이드 부분(33)들 사이에 위치된다.
도 8A와 도 10에 도시된 바와 같이, 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대해 가동 부재(4)의 부분(51)에 대향하는 측에 위치된 가동 부재(4)의 부분(52)을 고려하면, 블레이드(26)의 다른 부분(34)이 가동 부재(4)의 부분(52)에 더 근접하게 위치된다. 그러나, 가동 부재 부분(52)은 그 반경 방향으로 스크류(24)의 블레이드 부분(34)으로부터 떨어지게 설정되므로, 블레이드 부분(34)은 스크류(24)의 블레이드(26)와 저촉하지 않는다.
이하에서는, 가동 부재(4)가 스크류(24)의 블레이드(26)에 저촉하지 않고, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 가동 부재(4)를 관통시킬 수 있는 조건들이 명시된다.
도 11은 도 8A 도시의 스크류(24)와 가동 부재(4)가 도면들의 이해를 촉진하기 위하여 제거된 확대된 설명을 위한 단면도이다. 도 11 도시와 같이, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)으로부터 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리는 K로 표시되고, 스크류(24)의 반경이 S로 표시되고, 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)이 스크류(24)의 중심 축선(X)으로부터 벗어나는 거리, 즉, 그 편심량은, 위에서 설명되는 바와 같이, (δ)로서 표시된다. 본 실시예의 고액 분리기에서, 관통 홀(16)이 둥근 형상을 가지므로, 최단 거리(K)는 둥근 관통 홀(16)의 반경이다.
도 11로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 도 11에 경사진 음영으로 표시된 가동 부재(4)의 부분(51)이 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하기 위하여 K < S + (δ)의 조건은 충족되어야 한다. 역으로, 가동 부재(4)의 부분(52)이 블레이드 부분(34)과 저촉하는 것을 방지하기 위하여 S - (δ)< K의 조건이 충족되어야 한다. 이들 조건들은 가동 부재(4)가, 도 8A, 8B, 9A, 및 9B 도시와 같이 스크류(24)에 대해 다른 위치를 점유할 때, 변하지 않고 유지된다. 이와 같이, 원 운동을 수행하는 가동 부재(4)의 관통 홀(16)은, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, S - (δ) < K < S + (δ)의 조건을 충족하도록 형성된다. 이 조건은 가동 부재의 침입을 위한 제1 조건이다.
도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 스크류(24)의 두 인접한 블레이드 부분(33)들 사이의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 가동 부재 부분(51)은 스크류(24)의 중심 축선 방향으로 영역(Z) 범위 내에 위치된다. 본 실시예의 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 전체 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대해 같은 방향으로 같은 거리(δ)만큼 오프셋된다. 게다가, 스크류(24)의 블레이드(26)는 나선형으로 연장한다. 그러므로, 상기 설명된 영역(Z) 외측의 영역(W)에 위치된 가동 부재(4)에 대해, 침입을 위한 상기 제1 조건이 충족되도록 관통 홀(16)이 형성되더라도, 가동 부재(4)는 스크류(24)의 블레이드(26)와 저촉할 것이다. 그러므로, 영역(W)에 위치된 가동 부재(4)는 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입할 수 없다. 도 16 도시와 같이, 영역(W)에 위치된 가동 부재(4)의 관통 홀(16)이 침입을 위한 상기 설명된 제1 조건이 충족되도록 형성되는 것으로 상정하면, 가동 부재(4)의 부분(53)은 스크류(24)의 블레이드(26)와 저촉한다. 그러므로, 영역(W)에 위치된 가동 부재(4)의 관통 홀(16)은 제1 조건을 충족하도록 실제로 형성될 수 없다.
이하의 설명에서, 도 10 도시의 영역(Z)은 침입가능한 영역으로 칭해지고 같은 도면에 도시된 영역(W)은 침입이 불가능한 영역으로 불린다.
도 12A, 12B, 13A, 및 13B는 침입이 불가능한 영역(W)(도 10 도시)에 위치된 가동 부재(4)와 스크류(24)의 상대적인 위치 관계를 도시한다. 도 11에 유사하게, 고정 부재들은 생략되고 스크류(24)의 블레이드(26)의 단면은 참조 부호(26A)로 표시된다. 도 13은 도 10의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면에 대응하고, 이들 도면들은 또한 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)이 도 12A, 12B, 13A, 및 13B 도시의 순서로 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 도시하는 원 운동을 가동 부재(4)가 수행하는 방식을 또한 도시한다.
이 경우, 역시, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)으로부터 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리(K)(이 예에서, 관통 홀(16)의 반경)는 K로 표시되고 스크류(24)의 반경은 S로 표시되며, K, S, 및 편심량(δ)의 관계가 K > S + (δ)인 조건을 충족한다. 이 조건은 가동 부재 저촉(interference) 회피 조건으로 불린다. 도 12A, 12B, 13A, 및 13B로부터 알 수 있는 바와 같이, 저촉 회피 조건이 충족되는 경우, 가동 부재(4)는 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입(penetration)하지 않으며, 따라서, 가동 부재(4)가 침입이 불가능한 영역(W)에 존재할 때, 가동 부재(4)는 블레이드(26)와 저촉하지 않으며 스크류(24)에 대해 일정한 위치를 점유한다. 이와 같이, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않고, 원 운동을 수행하는 가동 부재(4)의 관통 홀(16)은 K > S + (δ)인 조건을 충족하도록 형성된다.
이 경우, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 원 운동을 수행할 수 있는 가동 부재(4)는 침입가능한 영역(Z) 내에 위치되어야 하며; 이 침입가능한 영역(Z)은 이하와 같이 결정된다.
위에 설명된 바와 같이, 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 그 중심 축선(Y)의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 가동 부재(4)의 중심 축선(Y)이 형성하도록 가동 부재(4)가 원 운동을 수행할 때, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(y)으로부터 스크류(24)의 반경 방향으로 스크류(24)의 중심 축선(X)을 향하여 형성되는 직선(H)이 스크류(24)의 중심 축선(X)을 지나 진행 후에 스크류(24)의 외주 에지(32)를 포함하는 가상 튜브(I)와 교차하는 점은, 도 10과 11 도시와 같이, 외주 에지 교차점(J)으로 설정된다. 외주 에지 교차점(J)을 통과하고 스크류(24)의 중심 축선(X)에 평행하게 연장하는 직선이 중심 평행선(L)으로 설정되고 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향으로 인접한 스크류(24)의 두 블레이드 부분(33)들을 가진 중심 평행선(L)의 교차점들은 블레이드 교차점(M)으로 설정되면, 상기 설명한 두 블레이드 부분(33)들 사이의 거리보다 더 좁고 두 블레이드 교차점(M)들의 중심점을 포함하는 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향의 정해진 폭의 영역은 침입할 수 있는 상기 설명한 영역(Z)일 것이다. 위에 설명된 바와 같이, 침입할 수 있는 영역(Z)은 두 인접한 블레이드 부분(33)들 사이의 거리보다 더 좁으며, 즉, 피치(P)보다 더 좁다. 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 원 운동을 수행하는 상기 설명한 가동 부재(4)는, 이러한 폭의 영역, 즉, 침입할 수 있는 영역(Z) 내에 위치된다. 이 조건은 가동 부재의 침입을 위한 제2 조건으로 취급된다. 상기 설명한 제1 및 제2 조건들이 충족되면, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 가동 부재(4)는 원 운동을 수행할 수 있다.
침입할 수 있는 상기 설명한 영역(Z)은 도 10 도시의 스크류(24)의 블레이드(26)의 피치(P), 블레이드(26)의 두께(d), 가동 부재의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)으로부터의 상기 설명한 최단 거리(K), 상기 설명된 편심량(δ), 및 스크류(24)의 반경(S)에 의해 결정된다. 도 14는 침입할 수 있는 영역(Z)이, P = 100㎜ 및 (δ)= 8㎜일 때, 최단 거리(K)의 값(이 경우, 관통 홀(16)의 반경)에 따른 변화 방식을 결정하기 위하여 실제 고액 분리기를 사용하여 수행된 분석 결과를 나타내는 그래프이다. 도면에서, L1는 d = 2mm일 때 얻어진 결과들을 나타내며, L2는 d=4mm일 때 얻어진 결과를 나타내며, L3는 d=6mm일 때 얻어진 결과를 나타낸다. 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 침입할 수 있는 영역(Z)의 폭이 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 반경의 증가와 같이 증가한다. 도 15는 침입할 수 있는 영역(Z)의 폭이 도 10 도시의 경우와 같이 감소되는 예를 도시한다.
도 8 내지 13 도시의 예에서, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선이 일치하며, 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레에 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)이 원을 형성하면서, 가동 부재(4)는 원 운동을 수행한다. 이 경우, 위에 설명된 바와 같이, 최단 거리(K)는 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선으로부터 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리로 된다.
대조적으로서, 관통 홀(16)의 중심 축선과 편심 캠(57, 157)들의 중심 축선이 일치하지 않고 상기 설명한 최단 거리(K)가 고려되는 경우, 이 최단 거리(K)는 편심캠(57, 157)들의 중심 축선으로부터 가동 부재(4)의 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리로서 규정된다.
도 17A, 17B, 18A, 및 18B는 상기 설명한 특징을 도시하는 설명하며 가동 부재의 관통 홀(16)의 중심 축선과 둥근 외주면으로 형성된 편심캠(57, 157)의 중심 축선이 일치하지 않는 경우에 침입할 수 있는 영역의 상태를 도시하는 도면들이다. 여기에서, 도면들의 간단화를 위하여, 가동 부재의 관통 홀(16)이 이점 쇄선으로 표시되고, 편심캠(57, 157)들은 점선으로 도시되고, 스크류(24)는 실선으로 표시되며, 스크류(24)의 블레이드(26)의 단면은 참조 부호(26A)로 표시된다. 이 경우, 스크류(24)가 그 중심 축선(X) 둘레로 회전(회동)하므로, 스크류(24)의 샤프트(25)에 고정된 편심캠(57, 157)들은 도 17A, 17B, 18A, 및18B 도시의 순서로 회전하며, 화살표(E)로 표시한 바와 같이, 편심캠들의 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성한다.
도 17 및 18에서 경사지게 음영 표시된 가동 부재 부분은 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입한다. 그러나, 이 예에서, 관통 홀(16)의 중심 축선은 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)과 일치하지 않으며 이러한 측면에서 상기 설명한 구조는 도 8, 9 및 11 도시의 예들의 구조와 다르다.
여기서, 도 17A와 18A 도시와 같이, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)으로부터 가동 부재의 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리는 K로 표시되고 스크류(24)의 반경은 S로 표시되며, 스크류(24)의 중심 축선(X)으로부터 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)의 편심량이 (δ)로 표시되면, 가동 부재 부분(51)이 도 17A 도시와 같이 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입할 수 있도록 K < S + (δ)인 조건이 충족된다. 역으로, 도 18A 도시와 같이, 가동 부재의 부분(52)이 블레이드 부분(34)과 저촉하지 않도록 S - (δ) < K인 조건은 충족되어야 한다.
이 경우, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 원 운동을 수행하는 가동 부재의 관통 홀(16)은, 침입을 위한 제1 조건인 S - (δ) < K < S + (δ)의 조건이 충족되도록 또한 형성된다.
도 8, 9, 및 11 도시의 예에서, 관통 홀(16)의 중심 축선은 편심캠(57, 157)들의 중심 축선과 일치한다. 그러므로, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)으로부터 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리(K)는 관통 홀(16)의 중심 축선으로부터 관통 홀(16)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리(K)로 된다. 도 8, 9, 및 11은 도 17 및 18 도시의 예의 특수 경우를 도시한다.
한편, 도 19A, 19B, 20A, 및 20B는 가동 부재의 관통 홀(16)의 중심 축선이 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)과 일치하지 않는 경우에 침입할 수 없는 영역의 상태를 도시하는 도 17과 18와 유사한 설명 도면들이다. 스크류(24)는 도 19A, 19B, 20A, 및 20B 도시의 순서로 회전하며, 편심캠(57, 157)들은 회전하고, 화살표(E)로 표시한 바와 같이, 그 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 중심 축선(Y)의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성한다. 따라서, 관통 홀(16)을 가지는 가동 부재는 원 운동을 수행한다.
이 경우, 역시, 도 17 및 18 도시와 같은 방식으로, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)으로부터 가동 부재의 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리는 K로 표시되고, 스크류(24)의 반경이 S로 표시되고, 스크류(24)의 중심 축선(X)으로부터의 편심캠(57, 157)들의 편심량이 (δ)로 표시되는 경우, 도 19A로부터, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않고 원 운동을 수행하는 가동 부재는, 가동 부재의 저촉 조건인 K > S + (δ)의 조건을 충족함이 명백하다.
도 19A, 19B, 20A, 및 20B로부터 알 수 있는 바와 같이, 그러한 조건이 충족될 때, 침입할 수 없는 영역(W)에 존재하는 가동 부재가 스크류(24)에 대해 소정 위치를 점유하는 경우에도, 이 가동 부재는 스크류(224)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않으며 그러므로 가동 부재는 블레이드(26)와 저촉하지 않는다.
도 12와 13은 도 19와 20 도시의 특수한 경우를 도시하며, 즉, 관통 홀(16)의 중심 축선이 편심캠(57, 157)들의 중심 축선과 일치하는 경우를 도시한다.
침입할 수 있는 영역(Z)은, 관통 홀(16)의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선이 일치하지 않는 경우를 포함하는, 도 10과 관련해서 위에 설명된 바와 같은 방식으로 결정될 수 있다. 이와 같이, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)으로부터 스크류(24)의 반경 방향으로 스크류(24)의 중심 축선(X)을 향하여 형성되는 직선(H)이 스크류(24)의 중심 축선(X)을 지나 진행 후에 스크류(24)의 외주 에지(32)를 포함하는 가상 튜브(I)와 교차하는 점은 외주 에지 교차점(J)으로 설정되고, 도 10 도시와 같이, 외주 에지 교차점(J)을 통과하고 스크류(24)의 중심 축선(X)에 평행하게 연장하는 직선이 중심 평행선(L)으로 설정되고 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향으로 인접한 스크류(24)의 두 블레이드 부분(33)들을 가진 중심 평행선(L)의 교차점들은 블레이드 교차점(M)으로 설정되면, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서 원 운동을 수행하는 가동 부재(4)는, 관통 홀(16)의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선이 일치하는 여부와 무관하게, 침입할 수 있는 영역(Z) 내에 위치되고 스크류의 중심 축선(X) 방향으로 정해진 폭을 가지며 상기 설명된 두 블레이드 부분(33)들 사이의 거리보다 더 좁으며 두 블레이드 교차점(M)들의 중심점(N)을 포함한다. 관통 홀(16)의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선이 일치할 때, 관통 홀(16)의 중심 축선으로부터 상기 설명된 특수한 경우에서와 같이, 스크류(24)의 중심 축선(X)을 향하여 직선이 형성된다.
위에 설명된 고액 분리기에서, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)은 둥근 형태를 가지나, 위에 설명된 바와 같이, 관통 홀(16)은 예컨대, 타원 또는 다각형 형상과 같은 둥근 형상 외의 다른 적절한 형상을 가질 수 있다. 여기 설명된 바와 같은 타원(oval) 형상은 타원(elliptical) 형상만이 아니라 원을 찌그려서 얻어진 형상을 포함한다.
가동 부재의 관통 홀의 형상이 둥근 형상 외의 다른 형상이더라도, 가동 부재들의 침입을 위한 제1 및 제2 조건들은, 스크류의 블레이드의 외부 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서, 가동 부재들이 스크류와 접촉하지 않고, 원 운동을 수행할 수 있도록 충족될 수 있다. 명확하게, 관통 홀들의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선이 일치하고 관통 홀들이 타원인 경우에 대해 조건이 설명될 것이다. 가동 부재들의 제2 침입 조건은 위에서 설명된 바와 절대적으로 동일하므로, 그 추가적인 설명은 여기서 생략되며, 가동 부재들의 제1 침입 조건이 설명될 것이다.
도 21A 내지 21D는 도 8과 9에 유사하고 침입가능한 영역에 위치된 가동 부재(4)의 관통 홀(16)과 스크류(24)의 상대적인 위치 관계를 도시한다. 여기서, 도면들의 이해를 용이하게 하기 위하여, 관통 홀(16)은 이점 쇄선으로 표시되고 스크류(24)는 실선으로 표시된다. 이들 도면들에서 참조 부호(26A)는 또한 스크류(24)의 블레이드(26)의 단면을 표시한다. 여기 도시된 가동 부재의 관통 홀(16)이 타원 형상을 가지므로, 그 중심 축선(Y)은 타원의 장축(LA)과 단축(SA)의 교차점이다. 여기 설명된 예에서와 같은 방식으로, 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대해 관통홀(16)의 중심 축선(Y)의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)이 형성하면서, 화살표(E)로 표시된 바와 같이, 도 21A 내지 21D에 표현된 순서로 가동 부재들은 원 운동을 수행한다. 이 경우, 도 21에서 가동 부재의 경사지게 음영 표시된 부분은 또한 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입한다.
이 구조에서, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)으로부터 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리는 K로 표시되고, 스크류(24)의 반경이 S로 표시되고, 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대한 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)의 편심량이 (δ)로서 표시된다. 여기 도시된 관통 홀(16)이 타원이므로, 그 중심 축선(Y)으로부터 둘레 에지(35)까지의 최단거리(K)는 관통 홀(16)의 단축(SA)의 1/2이다.
도 21A로부터 알 수 있는 바와 같이, 경사지게 음영 표시된 가동 부재의 부분(51)이, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입할 수 있도록 K < S + (δ)의 조건이 충족되어야 한다. 또한, 가동 부재의 부분(52)이 스크류(24)의 블레이드(26)에 접촉하는 것을 방지하기 위하여 K > S - (δ)의 조건이 충족되어야 한다. 따라서, 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 가동 부재를 침입시킬 수 있는 조건은 S - (δ) < K < S + (δ)이며 이 조건은 상기 설명한 제1 조건과 합치한다.
도 21A 내지 21D 도시와 같이, 제1 조건이 충족되면, 가동 부재의 관통 홀(16)이 스크류(24)에 대해 특정 위치를 점유하는 경우에도, 가동 부재는 스크류(24)와 저촉하지 않고 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입할 수 있다.
도 21A로부터 알 수 있는 바와 같이 침입할 수 없는 영역에 위치된 가동 부재의 스크류(24)와의 저촉을 피하기 위하여, 스크류의 편심량(δ)과 반경(S)의 합보다 최단 거리(K)가 커야 하며, 즉, K > S + (δ)의 조건이 충족되어야 한다. 이 조건은 상기 설명된 저촉 회피 조건과 합치한다. 그러한 조건이 충족되면, 침입할 수 없는 영역에 존재하는 가동 부재가 스크류(24)에 대해 특정 위치를 점유하는 경우에도, 이 가동 부재는 스크류(24)와 접하지 않고 원 운동을 수행할 수 있다. 도 21의 고액 분리기의 다른 특징들과 작동은 도 1 내지 도 15를 참조하여 위에서 설명된 고액 분리기와 유사하다.
가동 부재의 관통 홀의 형상이 둥글거나 타원 외의 형상이면, 침입할 수 있는 영역(Z), 침입할 수 없는 영역(W), 제1 및 제2의 침입 조건들, 및 저촉 회피 조건은 위에 설명된 바와 정확하게 동일한 방식으로 결정될 수 있으며, 그러한 형상의 관통 홀을 가지는 가동 부재는 아무 장애 없이 사용될 수 있다. 도 22A 도시와 같이, 가동 부재의 관통 홀(16)이 4변형 형상을 가질 때, 일 측의 길이는 (a), 다른 측면의 길이는 (b), 각 측면의 1/2와 같은 선들의 교차점은 그 중심 축선(X)이다. 도 22B 도시와 같이, 가동 부재의 관통 홀(16)이 삼각형 형상을 가질 때, 그 중심 축선(Y)은 삼각형의 무게 중심의 위치이다.
고액 분리부에서 처리될 대상물의 이송 성능과 탈수 효율을 증가시키는 견지에서, 가동 부재의 관통 홀이 다각형 형상보다 둥글거나 타원 형상을 가지는 것이 더 바람직하다. 또한, 가동 부재(4)들의 둥글거나, 타원이거나, 또는 다각형 관통 홀(16)을 형성하는 둘레 에지(35)에서 다수의 지그재그형 돌기들과 오목부들이 형성될 수 있다.
도 8A, 8B, 9A, 및 9B에 유사한 도 23A, 23B, 24A, 및 24B는 침입할 수 있는 영역에 위치된 가동 부재(4)의 원 운동을 명시하기 위하여 작동하는 또 다른 예를 도시하는 단면도들이다. 도 23과 24에서, 고정 부재들의 도시는 도 11과 같은 방식으로 생략된다. 여기 도시된 가동 부재(4)의 관통 홀(16)은 중심 축선(Y)에 중심이 일치된 둥근 형상을 가지며, 돌출부(36)가 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)에 형성되며, 돌출부(36)가 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하도록 관통 홀이 구성된다. 보다 구체적으로, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 원 운동을 수행하는 가동 부재(4)는, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)의 부분이 둘레 에지의 다른 부분들보다 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)에 더 근접하게 돌출하며, 이러한 돌출부(36)는 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입한다. 도 23과 24에서, 참조 부호(26A)는 또한 스크류(24)의 샤프트(25)와 일체인 블레이드(26)의 단면을 표시한다.
도 23A, 23B, 24A, 및 24B 도시의 고액 분리기의 경우에서, 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)은 또한 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대해 편심량만큼 오프셋되고, 화살표(E)로 표시한 바와 같이, 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 그 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)이 작성하면서, 가동 부재(4)는 도 23A, 23B, 24A, 및 24B 순서로 원 운동을 수행한다. 이 경우, 가동 부재(4)들의 돌출부(36)가, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 그 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서 스크류(24)와 접촉하지 않고, 원 운동을 수행할 수 있도록, 위에서 설명된 바와 같은 가동 부재들의 침입을 위한 제1 및 제2 조건들은 또한 충족될 수 있다. 제2 조건은 위에 설명된 것과 정확하게 동일한 방식으로 얻어지므로, 단지 가동 부재(4)들의 침입을 위한 제1 조건만이 이하에서 명확하게 설명될 것이다.
도 23과 24에서, 가동 부재(4)의 돌출부(36)가 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 부분에 대해 경사지는 음영 부분이 또한 제공된다. 도 23A와 23B 도시와 같이, 이 경우, 역시, 가동 부재(4)의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)으로부터 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리는 K로 표시되는 경우, 이 최단 거리(K)는 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)으로부터 돌출부(36)까지의 거리일 것이다. 또한, 스크류(24)의 반경이 S로 표시되고 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대한 관통홀(16)의 중심 축선(Y)의 편심량이 (δ)로 표시되면, 위에 설명된 바와 같은 방식으로, 도 24A로부터 알 수 있는 바와 같이, 돌출부(36)가 그 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입할 수 있도록 K < S + (δ)의 조건이 충족되어야 한다. 또한, 도 23A에서 알 수 있는 바와 같이, K > S + (δ)의 제1 조건은, 돌출부(36)가 블레이드(26)와 저촉하지 않도록 충족되어야 한다. 따라서, 이 경우, 역시, S - (δ) < K < S + (δ)의 제1 조건이 충족되면, 스크류(24)와 저촉하지 않고, 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 가동 부재(4)는 원 운동을 수행한다.
또한, 도 23과 24에 의해 도시된 실시예에서, K > S + (δ)의 조건이, 도 24A로부터 명백한 바와 같이, 침입할 수 없는 영역에 위치된 가동 부재가 스크류(24)와 저촉하는 것을 방지하기 위하여, 충족되어야 한다. 그러한 조건이 충족되는 경우, 침입할 수 있는 영역에 위치된 가동 부재는 스크류(24)와 접촉하지 않고 원 운동을 수행할 수 있다. 도 23과 24 도시의 고액 분리기의 다른 특징들은 도 1 내지 도 20 도시의 상기 설명한 고액 분리기의 특징들과 유사하다.
도 21, 23, 및 24를 참조하여 위에 설명된 고액 분리기는, 가동 부재의 관통 홀(16)의 중심 축선과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(도 8과 9)이 일치하도록 구성되고, 가동 부재는 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 그 중심 축선(Y)이 형성하도록 원 운동을 수행한다. 그러나, 여기 이루어진 설명은, 편심캠(57, 157)들의 중심 축선으로부터 가동 부재의 관통 홀(16)을 형성하는 가동 부재(4)의 둘레 에지(35)까지의 최단 거리는 K로 표시되고 S -(δ) < K < S + (δ)의 조건이 충족되고 K > S + (δ)의 조건이 충족되는 구조의 경우, 가동 부재들의 중심 축선들이 일치하지 않거나, 또는 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)과 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(X)이 일치하지 않거나, 관통 홀(16)의 중심 축선이 한정되지 않은 경우에도, 가동 부재는 스크류(24)와 저촉하지 않고, 스크류(24)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 것을 명확하게 예시한다.
위에서는 설명된 고액 분리기는, 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 가동 부재(4)의 관통 홀(16)들의 중심 축선(y)의 편심량(δ)과 같은 반경을 가진 원을 가동 부재의 중심 축선(Y)들이 형성하면서, 모든 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선(Y)들이 일치하고 가동 부재들은 원 운동을 수행하나, 위에 설명된 바와 같이, 가동 부재(4)들의 중심 축선들이 일치하지 않는 구조가 또한 사용될 수 있다. 또한, 다른 가능한 구조에서, 도 25A에서 점선과 이점 쇄선으로 개략적으로 도시한 바와 같이, 일부 가동 부재들의 관통 홀(16)들의 모든 중심 축선(Y)들은 일치하고, 다른 가동 부재들의 관통 홀(16A)들의 모든 중심 축선(YA)들이 또한 일치하며, 일부 가동 부재들의 관통 홀(16)들의 중심 축선(Y)은 다른 가동 부재들의 관통 홀(16A)들의 중심 축선(YA)과 일치하지 않으며, 그 관통 홀(16A)들의 중심 축선(Y, YA)들은, 도 25A에 실선으로 도시된 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대해 가동 부재들의 관통 홀(16, 16A)들의 중심 축선(Y, YA)들의 편심량과 같은 반경들을 가지는 원들을 형성하면서, 복수의 가동 부재들의 일부와 다른 가동 부재들은 원 운동을 수행한다.
도 25A는 두 형태들의 가동 부재들, 즉, 중심 축선(Y)을 가지는 관통 홀(16)이 형성된 가동 부재들과 중심 축선(Y)과 일치하지 않는 중심 축선(YA)을 가지는 관통 홀(16A)이 형성된 가동 부재를 도시하나, 중심 축선들이 일치하지 않는 3가지 이상의 형태들의 가동 부재들이 또한 제공될 수 있다. 도 25B는 중심 축선(Y)을 가지는 관통 홀(16)들이 형성된 제1의 복수의 가동 부재들과, 중심 축선(YA)을 가지는 관통 홀(16A)들이 형성된 제2의 복수의 가동 부재들과, 중심 축선(YB)을 가지는 관통 홀(16B)들이 형성된 제3의 복수의 가동 부재들을 도시한다. 중심 축선(Y, YA, YB)들은 스크류(24)의 중심 축선(X)으로부터 중심이 다르며, 중심 축선(Y, YA, YB)들은 일치하지 않는다. 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 가동 부재의 관통 홀(16, 16A, 16B)들의 중심 축선(Y, YA, YB)들의 편심량들과 같은 반경들을 가지는 원들을 그 중심 축선(Y, YA, YB)들이 형성하면서, 세 형태의 가동 부재들은 원 운동을 수행한다.
도 25A, 및 25B로부터 알 수 있는 바와 같이, 고액분리기는 일치하지 않는 중심 축선(Y, YA, YB)들을 가진 복수의 편심캠들을 가지도록 구성될 수 있다. 복수의 편심캠들의 중심 축선(Y, YA, YB)들은 스크류(24)의 중심 축선(X)으로부터 어긋나고, 복수의 편심캠들은 회전하며, 그 중심 축선(Y, YA, YB)들은 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 편심캠들의 편심량과 같은 반경을 가지는 원들을 형성한다. 가동 부재의 중심 축선과 편심캠들의 중심 축선이 일치하는 여부에 상관 없이, 그러한 구조는 사용될 수 있다.
도 26은 도 25A 도시 구조가 구현된 고액 분리기의 사시도이다. 이 도면에서, 도 1 도시의 유출 부재(2)는 간략화되고 도 1 도시의 전기 모터(28)와 같은 일부 소자들은 생략된다. 도 31은 이 고액 분리기에서 가동 부재들과 스크류(24)의 상호 배치를 도시한다. 이 도면은 도 10에 유사한 설명적인 단면도이며, 여기서 고정 부재들의 도시는 생략된다. 도 27은 도 31의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면에 대응하는 도면이다. 도 28은 도 31의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면에 대응하는 도면이다. 이들 도면들은 도 8과 9의 단면들에 유사한 단면도들이다. 도 29는 도 26의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 단면에 대응하는 단면도이다. 도 30은 도 26의 Ⅸ-Ⅸ 선을 따라 취한 확대 단면도이다.
도 26 내지 31에 도시된 고액 분리기의 기본적인 구조는 위에서 설명된 바와 같은 고액 분리기의 구조와 다르다. 이와 같이, 본 실시예의 고액 분리기는 또한 복수의 고정 부재(3)들을 가지며, 인접한 고정 부재(3)들은 도 26 내지 28 도시와 같이 그들 사이에 배치된 스페이서(14)들에 의해 결정된 서로로부터의 거리에 배치된다. 복수의 고정 부재(3)들은 고정 부재(3)들과 스페이서(14)들을 관통하여 연장하는 4개의 스테이 볼트(18)들에 의해 서로 고정되고, 가동 부재(4)들은 인접 고정 부재(3)들 사이에 배치된다. 둥근 관통홀(15)이 고정 부재(3)에 형성되고, 둥근 관통홀(16, 16A)들은 가동 부재(4, 4A)들에 형성되고 고액 분리부(21)는 관통홀(15, 16, 16A)들에 의해 형성된다. 하나의 블레이드(26)를 가진 단일 스크류(24)는 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들과 접촉하지 않고 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 관통홀(15, 16, 16A)들을 관통하여 연장한다.
슬러지는 도 26 도시의 유입 부재(1)의 유입 포트(5)로부터 펌핑 공급되며 도 27과 28 도시의 고액 분리부(21)에 유입한다. 이 경우, 스크류(24)는 전기 모터(도 26에 도시 없음)에 의해 그 중심 축선(X) 둘레로 회전 구동된다. 따라서, 슬러지는 고액 분리부(21)의 배출구(23)를 향하여 이송되고, 여과액은 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들 사이의 여과액 배출갭을 통해 고액 분리부(21)의 외부로 배출되며 감소된 함수율을 가지는 슬러지는 배출구(23)로부터 고액 분리부(21)의 외부로 배출된다. 위에 설명된 스크류에 유사하게, 본 실시예의 고액 분리기의 스크류(24)는 블레이드(26)와, 블레이드(26)와 일체로 형성되고 스크류의 중심부를 구성하는 샤프트(25)를 가진다. 이와 같이, 본 실시예의 고액 분리기의 기본적인 구조와 작동은 위에 설명된 고액 분리기의 구조와 작동과 다르지 않다.
위에 설명된 바와 같이, 본 실시예의 고액 분리기는 도 26 내지 도 31에 도시된 바와 같은 복수의 가동 부재(4)들과 또한 복수의 가동 부재(4A)들을 가지나, 필요하면, 전자의 가동 부재(4)는 “일부 가동 부재들”로 칭하고 후자의 가동 부재(4A)들은 “다른 가동 부재들”로 호칭할 수 있다. 도 27, 28, 및 31로부터 알 수 있는 바와 같이, 이들 가동 부재(4, 4A)들의 둥근 관통 홀(16, 16A)들의 중심 축선(Y, YA)들은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)에 대해 (δ)만큼 모두 오프셋되나, 일부 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)의 중심 축선(Y)들은 모두 서로 일치하며, 다른 가동 부재(4A)들의 관통 홀(16A)들의 중심 축선(YA)들은 모두 서로 일치한다. 그러나, 일부 가동 부재(4)들의 관통 홀(16)들의 중심 축선(Y)들은 다른 가동 부재(4A)들의 관통 홀(16A)들의 중심 축선(YA)과 일치하지 않는다.
도 26, 29, 및 30 도시와 같이, 본 실시예의 고액 분리기에서, 도 1 내지 도 15 도시의 고액 분리기에 유사하게, 둥근 외주면(58, 158)들을 가진 편심캠(57, 157)들은 스크류(24)의 샤프트(25)의 길이 방향으로 단부들에서 분리가능하게 부착되며, 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들은 슬라이딩 베어링에 의해 구성되는 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들에 결합된다. 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)에 대해 (δ)만큼 오프셋되며, 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들은 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면들 위에 직접 또는 그 사이에 윤활제를 개재시키고 미끄럼가능하게 접촉한다. 두 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)들은 일치한다. 베어링(59, 159)들은 연결판(61, 161)들의 장착 홀(62, 162)들에 결합하며 연결판(61, 161)들에 연결된다.
도 26 도시와 같이, 두 연결 로드(66)들은 너트(67, 167)들에 의해 연결판(61, 161)들에 분리가능하게 부착되며 두 연결판(61, 161)들은 두 연결 로드(66)들에 의해 고정 연결된다. 두 연결 로드(66)들은 복수의 가동 부재(4)들의 일부에 형성된 장착 홀(65)(도 27과 28 참조)들을 통해 연장한다. 이와 같이, 본 실시예의 고액 분리기의 경우, 한 쌍의 연결판(61, 161)들과 연결 로드(66)들이 또한 복수의 가동 부재(4)들의 일부를 연결하기 위한 연결 수단을 구성한다. 또한, 복수의 가동 부재(4)들의 일부의 둥근 관통홀(16)들의 중심 축선(Y)들은 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)들과 일치한다. 이와 같이, 본 실시예의 고액 분리기에 설치된 편심캠(57, 157)들과 그와 연관된 소자들은 도 1 내지 15 도시의 고액 분리기의 편심캠(57, 157)들과 그와 연관된 소자들로부터 실질적으로 다르지 않다.
본 실시예의 고액 분리기에서, 제2 편심캠과 그와 연관된 소자들은, 위에 설명된 바와 같이, 상기 설명된 편심캠(57, 157)들에 부가하여 제공된다. 그러므로, 상기 설명한 편심캠(57, 157)들, 베어링(59, 159)들, 연결수단, 및 연결수단을 구성하는 연결판(61, 161)들과 연결 로드(66)들은 각각 제1 편심캠(57, 157)들, 제1 베어링(59, 159)들, 제1 연결 수단, 제1 연결판(61, 161)들, 및 제1 연결 로드(66)들로 불릴 것이다.
위에 설명된 바와 같이, 도 26, 29, 및 30 에 도시된 바와 같이, 제2 편심캠(57A, 157A)들은 스크류(24)의 샤프트(25)의 길이방향 단부들에 분리가능하게 부착되고, 이들 제2 편심캠(57A, 157A)들은 또한 거기에 형성된 둥근 외주면(58A, 158A)들을 가진다. 또한, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)들은 일치하며, 스크류(24)의 중심 축선(X)에 대해 (δ)만큼 오프셋된다. 또한, 다른 가동부재(4A)들의 둥근 관통홀(16A)들의 중심 축선(YA)은 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)과 일치한다. 도 27 내지 30 도시와 같이, 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)은 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)과 일치하지 않는다.
도 29와 30 도시와 같이, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 둥근 외주면(58A, 158A)들은 또한 슬라이딩 베어링들로 구성되는 제2 베어링(59A, 159A)들의 둥근 캠 홀(60A, 160A)들과 결합되며, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 둥근 외주면(58A, 158A)들은 제1 베어링(59A, 159A)들의 둥근 캠 홀(60A, 160A)들의 내주면들 위에, 직접 또는 그 사이에 위치된 윤활제를 개재하여 그의 전체 둘레를 따라 미끄럼가능하게 접한다. 또한, 제2 베어링(59A, 159A)들은 제2 연결판(61A, 161A)들의 장착 홀(62A, 162A)들에 결합되고 각각의 제2 연결판(61A, 161A)들에 분리가능하게 부착되고 연결된다. 두 개의 연결 로드(66A)들은 도 26 도시의 너트(67A, 167A)들에 의해 각각의 제2 연결판(61A, 161A)들에 고정되고, 제2 연결판(61A, 161A)들은 제2 연결 로드(66A)들에 의해 고정 연결된다. 도 27과 28에 도시된 바와 같이, 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분에 형성된 장착 홀(65A)들을 통해 두 개의 제2 연결 로드(66A)들이 연장한다. 이와 같이, 한 쌍의 제2 연결판(61A, 161A)들과 제2 연결 로드(66A)들이 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분을 연결하는 제2 연결 수단을 구성한다. 또한, 도 27과 28에서, 상기 설명된 제1 편심캠(57, 157)들과 제2 편심캠(57A, 157A)들은 부가적으로 이점 쇄선에 의해 도시된다.
위에 설명된 바와 같이, 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)과 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)들은 일치하지 않으며, 복수의 가동 부재(4)들의 일부의 관통홀(16)들의 중심 축선(Y)과 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)은 일치하고, 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분의 관통홀(16A)들의 중심 축선(YA)과 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)은 일치한다. 그러므로, 복수의 가동 부재(4)들의 일부의 관통홀(16)들의 중심 축선(Y)과 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분의 관통홀(16A)들의 중심 축선(YA)은 일치하지 않는다.
도 26 내지 30에 도시된 고액 분리기에서, 스크류(24)가 전기 모터(28)(도면에 도시 없음)에 의해 회전되고 스크류(24)는 도 27 도시와 같이, 그 중심 축선(X) 둘레로 회동하며, 화살표(E)로 표시한 바와 같이, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 그 중심 축선(Y)이 작성하면서, 제1 편심캠(57, 157)들이 회전한다. 복수의 가동 부재(4)들의 일부가 이러한 회전을 따라서 원 운동을 수행하고, 그 중심 축선(Y)이 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 원을 형성한다. 동시에, 도 28에 도시된 바와 같이, 제2 편심캠(57A, 157A)들이 또한 회전하고, 그 중심 축선(YA)은 화살표(EA)로 표시한 바와 같이, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성한다. 복수의 가동 부재(4)들의 다른 부분이 이러한 회전을 따르며 원 운동을 수행하고, 그 중심 축선(YA)은 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 원을 형성한다. 이 경우, 중심 축선(Ya 및 Y)들이 일치하지 않으므로, 복수의 가동 부재(4)들의 일부와 복수의 가동 부재(4)들의 다른 부분은 다른 위상으로 원 운동을 수행한다. 도면에 도시된 예에서, 가동 부재들은 180°위상차를 가지고 원 운동을 수행한다. 가동 부재(4, 4A)들의 원 운동에 의해 가동 부재들과 고정 부재(3)들 사이의 공간을 고체 물질들이 폐색시키는 것이 방지된다.
위에 설명된 바와 같이, 도 26 내지 30 도시의 고액 분리기는, 복수의 가동 부재(4)들의 일부가 같이 원 운동을 수행할 수 있도록 복수의 가동 부재(4)들의 일부를 연결하는 제1 연결수단과, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)으로부터 중심이 어긋나고 샤프트(25)와 일체로 회전하는 제1 편심캠(57, 157)들과, 제1 연결수단에 연결되고 제1 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들에 결합하는 둥근 캠 홀(60, 160)들이 형성된 제1 베어링(59, 159)들과, 복수의 가동 부재(4)들의 다른 부분이 같이 원 운동을 수행할 수 있도록 복수의 가동 부재(4)들의 다른 부분을 연결하기 위한 제2 연결 수단과, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)으로부터 중심이 어긋나고 샤프트(25)와 일체로 회전되는 제2 편심캠(57A, 157A)들과, 제2 연결수단에 연결되고 제2 편심캠(57A, 157A)들의 둥근 외주면(58A, 158A)들에 결합하는 둥근 캠 홀(60A, 160A)들이 형성된 제2 베어링(59A, 159A)들을 포함한다. 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)과 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)이 일치하지 않으며, 제1 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들은 그 전체 둘레에 걸쳐 제1 베어링(59, 159)의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면 위에 미끄럼가능하게 접하며, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 둥근 외주면(58A, 158A)들은 그 전체 둘레에 걸쳐 제2 베어링(59A, 159A)들의 둥근 캠 홀(60A, 160A)들의 내주면들 위에 미끄럼가능하게 접하며, 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)은 제1 연결수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4)들의 일부의 관통홀(16)들의 중심 축선(Y)과 일치하며, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)은 제2 연결수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4A)들의 일부의 관통홀(16A)들의 중심 축선(YA)과 또한 일치하며, 스크류(24)의 회전에 따라 제1 편심캠(57, 157)들이 회전하며, 이 때 제1 편심캠들의 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 제1 편심캠(57, 157)의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성하며, 이러한 회전의 결과, 제1 연결수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4)들의 일부는 원 운동을 수행하며, 이 때 그 관통홀(16)의 중심 축선(Y)은 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 제1 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성한다.
또한 제2 편심캠(57A, 157A)들이 회전하며, 이 때 그 중심 축선(YA)은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 제2 편심캠(57A, 157A)의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성하며, 제2 연결수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분은 원 운동을 수행하며, 이 때 그 관통홀(16A)의 중심 축선(YA)은 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 제2 편심캠(57A, 157A)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원을 형성한다.
또한, 도 26 내지 도 30에 도시된 고액 분리기에서, 제1 편심캠(57, 157)들과, 제1 편심캠(57, 157)들에 결합된 제1 베어링(59, 159)들은 스크류(24)의 샤프트(25)의 길이방향 외측에 있는 샤프트(25)의 단부들 각각에 각각 하나씩 제공되며, 제1 연결 수단은 각각의 제1 베어링(59, 159)들에 연결된 한 쌍의 제1 연결판(61, 161)들과, 복수의 가동 부재(4)들의 일부에 연결되며 각각의 제1 연결판(61, 161)들에 각각 연결된 복수의 제1 연결 로드(66)들을 가지며, 제2 편심캠(57A, 157A)들과, 제2 편심캠(57A, 157A)들에 결합된 제2 베어링(59A, 159A)들은 스크류(24)의 블레이드(26)의 길이방향 외측에 있는 샤프트(25)의 부분들 각각에 각각 하나씩 제공되며, 제2 연결 수단은 각각의 제2 베어링(59A, 159A)들에 연결된 한 쌍의 제2 연결판(61A, 161A)들과, 복수의 가동 부재(4A)들의 일부에 연결되며 각각의 제2 연결판(61A, 161A)들에 각각 연결된 복수의 제2 연결 로드(66A)들을 가진다.
또한, 도 1 내지 도 15에 도시된 고액 분리기에 유사하게, 도 26에 도시된 고액 분리기에서, 링-형상의 가이드(69, 69A)들은 제1 및 제2 연결 로드(66, 66A)들이 통과하는 유출 부재(2)와 유입 부재(1)의 측판(7, 9)들의 홀들에 볼트들과 너트들(도면에 도시 없음)에 의해 분리가능하게 부착된다. 제1 및 제2 연결 로드(66, 66A)들이 원 운동을 수행하고, 제1 및 제2 연결 로드(66, 66A)들이 안내될 때, 링-형상의 제1 및 제2 가이드(69, 69A)들의 내주면들을 따라 슬라이딩하면서, 제1 및 제2 연결 로드(66, 66A)들은 스크류(24)의 중심 축선(X) 둘레로 회전하는 것이 방지된다(도 8A의 화살표(F) 참조). 이와 같이, 본 실시예의 고액 분리기는 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 제1 연결수단에 의해 연결된 복수의 가동 부재들의 일부와 같이 제1 연결수단이 회전하는 것을 방지하고 가동 부재(4)들이 다른 부재들과 접촉하는 것을 방지하는 제1 가이드(69)와, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레로 제2 연결수단에 의해 연결된 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분과 같이 제2 연결 수단이 회전하는 것을 방지하고 가동 부재(4A)들이 다른 부재들과 접촉하는 것을 방지하는 제2 가이드(69A)를 가진다.
제1 편심캠(57, 157)들과 제2 편심캠(57A, 157A)들을 가지는 구조가, 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선과 복수의 가동 부재(4)들의 일부에 형성된 관통홀(16)들의 중심 축선이 일치하고 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선과 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분에 형성된 관통홀(16A)들의 중심 축선이 일치하는 고액 분리기에 적용되는 예가 도 25 내지 30과 관련하여, 위에 설명된다. 복수의 편심캠들을 가진 구조가 또한 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선과 복수의 가동 부재(4)들의 일부에 형성된 관통홀(16)들의 중심 축선이 일치하지 않고 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선과 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분에 형성된 관통홀(16A)의 중심 축선이 일치하지 않는 고액 분리기에 적용될 수 있으며, 복수의 가동 부재(4)들의 일부의 중심 축선이 서로 일치하지 않으며 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분의 중심 축선들이 서로 일치하지 않는 고액 분리기에 적용될 수 있다. 이 경우, 기본적인 구조는 도 25 내지 30 도시의 구조와 다르지 않다. 이와 같이, 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)으로부터 벗어나며 둥근 외주면을 가지는 제1의 편심캠(57, 157)들과 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X)으로부터 벗어나며 둥근 외주면을 가지는 제2 편심캠(57A, 157A)들은 스크류(24)의 샤프트(25)에 고정되며, 제1 편심캠(57, 157)의 중심 축선과 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선이 일치하지 않으며, 복수의 가동 부재(4)들의 일부가 제1 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원 운동을 복수의 가동 부재(4)들의 일부가 수행하며, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원 운동을 복수의 가동 부재(4)들의 다른 부분이 수행하도록 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분이 제2 편심캠(57A, 157A)들에 연결된다.
또한, 이 고액 분리기에는 다음의 구조가 사용된다. 이와 같이, 고액분리기에는 복수의 가동 부재(4)들의 일부가 원 운동을 수행하도록 복수의 가동 부재(4)들의 일부와, 제1 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들에 결합하는 둥근 캠 홀(60, 160)들이 제공된 제1 베어링(59, 159)들을 연결하는 연결 수단이 제공된다. 고액 분리기에는 또한 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분이 같이 원 운동을 수행하도록 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분을, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 둥근 외주면(58A, 158A)들에 결합하는 둥근 캠 홀(60A, 160A)들이 제공된 제2 베어링(59A, 159A)들을 연결하는 연결 수단이 제공된다. 제1 편심캠(57, 157)들의 둥근 외주면(58, 158)들은 전체 둘레에 걸쳐 제1 베어링(59, 159)들의 둥근 캠 홀(60, 160)들의 내주면 위에서 슬라이드가능하게 접촉하며, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 둥근 외주면(58A, 158A)들은 전체 둘레에 걸쳐 제2 베어링(59A, 159A)들의 둥근 캠 홀(60A, 160A)들의 내주면 위에서 슬라이드가능하게 접촉한다. 스크류(24)의 회전을 따라, 제1 편심캠(57, 157)들은 회전하고, 그 중심 축선은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레에 제1 편심캠(57, 157)들의 편심량과 같은 반경을 가지는 원을 형성한다. 그 결과, 제1 연결 수단에 의하여 연결된 복수의 제1 가동 부재(4)들의 일부는 제1 편심캠(57, 157)들의 편심량(δ)과 같은 반경의 원 운동을 수행한다. 제2 편심캠(57A, 157A)들이 회전하고, 그 중심 축선은 스크류(24)의 샤프트(25)의 중심 축선(X) 둘레에 제2 편심캠(57A, 157A)들의 편심량(δ)과 같은 반경의 원을 형성한다. 따라서, 제2 연결수단에 의해 연결된 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분은 제2 편심캠(57A, 157A)들의 편심량(δ)과 같은 반경을 가지는 원 운동을 수행한다.
상기 설명된 실시예의 복수의 가동 부재(4)의 일부와 복수의 가동 부재(4A)의 다른 부분은 또한, 스크류(24)와 접촉하지 않고, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 가동 부재들의 적어도 일부가 원운동을 수행하도록 구성된다. 이 경우, 가동 부재(4)들의 상기 설명된 침입을 위한 제1 조건 및 제2 조건이, 가동 부재(4, 4A)들이 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하도록 충족되어야 한다. 명확하게, 제1 및 제2 조건들은 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선과 복수의 가동 부재(4)들의 일부에 형성된 관통홀(16)들의 중심 축선이 일치하거나, 또는 이들 중심 축선들이 일치하지 않는 경우들, 및 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선과 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분의 중심 축선이 일치하거나, 또는 이들 중심 축선들이 일치하지 않는 경우들에 대한 모든 예들에 대해 설명될 것이다.
도 31은 도 10에 유사하고 상기 설명된 실시예들의 고액 분리기에서 가동 부재(4, 4A)들과 스크류(24) 사이의 관계의 예를 도시하는 단면 설명도이다. 이 도면에서, 고정 부재들의 도시는 생략되고 가동 부재(4, 4A)들과 스크류(24)의 배치 상태는 도 26에 도시된 상태와 일치하지 않는다. 도 31에서, 일부 가동 부재(4)들의 다섯 및 다른 가동 부재(4A)들의 다섯은 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향으로 교대로 배치된다.
도 31에서, 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)으로부터 또는 복수의 가동 부재(4)들의 일부의 관통홀(16)들의 중심 축선(Y)으로부터 스크류(24)의 반경 방향으로 스크류(24)의 중심 축선(X)을 향하여 형성된 직선(H)이, 스크류(24)의 중심 축선(X0을 지난 후에 스크류(24)의 외주 에지(32)를 포함하는 가상 튜브(I)와 교차하는 점이 외주 에지 교차점(J)으로 설정된다. 외주 에지 교차점(J)을 통과하고 스크류(24)의 중심 축선(X)에 평행하게 연장하는 직선은 중심 평행선(L)으로 설정되고 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향으로 인접하는 스크류(24)의 두 개의 블레이드 부분(33)과 중심 평행선(L)의 교차점들이 블레이드 교차점(M)으로 설정되고, 상기 설명된 두 블레이드 부분(33)들 사이의 거리보다 더 좁으며 두 블레이드 교차점(M)들의 중심점(N)을 포함하며 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향으로 정해진 폭의 영역은 가동 부재(4)들이 침입할 수 있는 영역(Z)일 것이다. 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서 원 운동을 수행하는 가동 부재(4)들은, 침입할 수 있는 영역(Z) 내에 위치된다. 도 31 도시 예에서, 3개의 가동 부재(4)들의 부분(51)은 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접한다. 이것이 가동 부재(4)들이 침입할 수 있는 조건이며 이 조건이 상기 설명된 바와 다르지 않다.
또한, 스크류(24)와 접촉하지 않고, 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입할 수 있는 영역(Z)에 가동 부재(4)들이 위치하기 위하여, 제1 편심캠(57, 157)들의 중심 축선(Y)으로부터 또는 일부 가동 부재(4)들의 관통홀(16)들의 중심 축선(Y)으로부터 관통홀(16)을 형성하는 둘레 에지(35)까지의 최단 거리(K)(이 경우, 둥근 관통홀(16)의 반경), 스크류(24)의 반경(S), 관통홀(16)의 편심량(δ)은 S - (δ) < K < S + (δ)의 관계를 충족해야 한다. 이것이 또한 위에서 설명된 바와 같은 가동 부재(4)들의 침입을 가능하게 할 수 있는 제1 조건이다.
도 31에서, 침입할 수 있는 위에 설명된 영역(Z) 외측에 있고 침입할 수 없는 영역을 나타내는 영역(W)에 위치된 가동 부재(4)들은, 특히 참조 부호(54)로 표시되고, 이 가동 부재(54)들의 관통홀(16)은, K > S + (δ) (저촉회피 조건)이 충족되도록 형성된다. 따라서, 가동 부재(4)들은 스크류(24)와 접촉하지 않고 또는 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않고 원 운동을 수행할 수 있다.
도 32A 내지 32D는 침입할 수 있는 영역(Z)에 위치된 가동 부재(4)들의 관통홀(16)과 스크류(24)의 상대적인 배치와, 가동 부재(4)들의 원 운동을 도시하는 설명 도면들이다. 이 경우, 참조 부호(26A)는 또한 스크류(24)의 블레이드(26)의 단면을 표시한다. 또한, 경사진 음영으로 표시된 가동 부재(4)들의 부분은 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입되는 것을 도시한다. 이들 도면들은 가동 부재(4)들이 원 운동을 수행하고, 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 것을 명확하게 보여준다.
한편, 도 31에서, 위에 설명된 바와 같은 방식으로, 제2 편심캠(57A, 157A)(도 29와 30 참조)들의 중심 축선(YA)으로부터 또는 복수의 가동 부재(4A)들의 일부의 관통홀(16A)들의 중심 축선(YA)으로부터 스크류(24)의 반경 방향으로 스크류(24)의 중심 축선(X)을 향하여 도시된 직선(H)이, 스크류(24)의 중심 축선(X)을 지난 후에 스크류(24)의 외주 에지(32)를 포함하는 가상 튜브(I)와 교차하는 점이 외주에지 교차점(JA)으로 설정되고, 외주에지 교차점(JA)을 통과하고 스크류(24)의 중심 축선(X)에 평행하게 연장하는 직선은 중심 평행선(LA)으로 설정된다. 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향으로 인접하는 스크류(24)의 두 개의 블레이드 부분(33A)과 중심 평행선(LA)의 교차점들이 블레이드 교차점(MA)으로 설정되고, 상기 설명된 두 블레이드 부분(33A)들 사이의 거리보다 더 좁으며 두 블레이드 교차점(MA)들의 중심점(NA)을 포함하며 스크류(24)의 중심 축선(X) 방향으로 정해진 폭의 영역은 가동 부재(4A)들이 침입할 수 있는 영역(ZA)일 것이다. 스크류(24)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서 원 운동을 수행하는 가동 부재(4A)들은 침입할 수 있는 영역(ZA) 내에 위치된다. 도 31 도시 예에서, 3개의 가동 부재(4A)들의 부분(51A)은 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입한다. 이것이 가동 부재(4A)들이 침입할 수 있는 제2 조건이다.
또한, 스크류(24)와 접촉하지 않고, 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입할 수 있는 영역(ZA)에 가동 부재(4A)들이 위치하기 위하여, 제2 편심캠(57A, 157A)들의 중심 축선(YA)으로부터 또는 일부 가동 부재(4A)들의 관통홀(16)들의 중심 축선(YA)으로부터 관통홀(16A)을 형성하는 둘레 에지(35)까지의 최단 거리(K)(이 경우, 둥근 관통홀(16A)의 반경), 스크류(24)의 반경(S), 관통홀(16A)의 편심량(δ)은 S - (δ) < K < S + (δ)의 관계를 충족해야 한다. 이것이 가동 부재(4A)들의 침입을 가능하게 할 수 있는 제1 조건이다.
도 31에서, 침입할 수 있는 위에 설명된 영역(ZA) 외측에 있고 침입할 수 없는 영역을 나타내는 영역(WA)에 위치된 가동 부재(4A)들은, 특히 참조 부호(54A)로 표시되고, 이 가동 부재(54A)들의 관통홀(16A)은, K > S + (δ) (저촉회피 조건)이 충족되도록 형성된다. 따라서, 가동 부재(54A)들은 스크류(24)와 접촉하지 않고 또는 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않고 원 운동을 수행할 수 있다.
도 32E 내지 32H는 침입할 수 있는 영역(ZA)에 위치된 가동 부재(4A)들의 관통홀(16A)과 스크류(24)의 상대적인 배치와, 가동 부재(4A)들의 원 운동을 도시하는 설명 도면들이다. 이 경우, 참조 부호(26A)는 또한 스크류(24)의 블레이드(26)의 단면을 표시한다. 또한, 경사진 음영으로 표시된 가동 부재(4A)들의 부분은 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입되는 것을 도시한다. 이들 도면들은 가동 부재(4A)들이 원 운동을 수행하고, 그 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입되는 것을 명확하게 보여준다. 도 32A 내지 32H에 도시된 예에서, 180°위상차를 가지고 서로 대면하는 가동 부재(4)와 가동 부재(4A)들의 부분들은 스크류(24)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접한다.
도 26 내지 도 32와 관련하여 이하에서는 도 25A에 도시된 구조의 구체적인 예, 즉, 일치하지 않는 중심 축선(Y, YA)을 가진 두 형태의 가동 부재(4, 4A)들을 가지고 일치하지 않는 중심 축선(Y, YA)들을 가진 제1 및 제2 편심캠들을 또한 가지는 고액 분리기의 예가 설명된다. 그러나, 도 25B 도시와 같이, 일치하지 않는 중심 축선(Y, YA, YB)들을 가진 셋 이상의 형태의 편심캠들과 셋 이상의 형태의 가동 부재들을 가진 고액 분리기가 또한 위에 설명된 바와 같은 방식으로 구성될 수 있다. 이와 같이, 도 25B 도시의 구조의 경우, 일치하지 않는 중심 축선들을 가진 세 형태의 편심캠들이 사용된다. 유사하게, 고액 분리기가 또한 일치하지 않는 중심 축선들을 가진 넷 이상의 형태의 편심캠들을 이용하여 구성될 수 있다.
위로부터 알 수 있는 바와 같이, 관통홀의 중심 축선이 스크류(24)의 중심 축선(X)으로부터 벗어난 방향으로 서로로부터 다른 둘 이상의 형태의 가동 부재(4, 4A)들이 사용되는 경우, 스크류(24)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 가동 부재들의 수가 증가될 수 있으며 슬러지로부터의 탈수 효과는 더욱 증가될 수 있다.
도 33은 복수의 가동 부재(4)들의 일부와 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분이 침입할 수 있는 영역(Z, ZA)이 확대되는 도 26 내지 도 30 도시의 고액 분리기를 도시한다. 침입할 수 있는 영역(ZA), 즉, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 복수의 가동 부재(4A)들의 다른 부분이 원 운동을 수행할 수 있도록, 이 고액 분리기는 침입할 수 있는 영역(Z), 즉, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 복수의 가동 부재(4)들의 일부가 원 운동을 수행할 수 있는 영역에 인접하게 위치된다. 침입할 수 있는 영역(Z, ZA)에 위치된 모든 가동 부재(4, 4A)들은, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 원 운동을 수행한다. 이 실시예의 경우, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 모든 가동 부재(4)들이 원 운동을 수행하므로, 슬러지로부터 물을 압착하는 효과는 최대 한도로 증가될 수 있다.
도 26 내지 33 도시의 고액 분리기의 다른 특징들과 작동은 도 1 내지 15 도시의 고액 분리기의 특징들과 작동으로부터 다르지 않다. 도 26 내지 33 도시의 고액 분리기에서, 가동 부재(4, 4A)들의 관통홀(16, 16A)들은 타원 형상 또는 다각형 형상을 가지도록 형성될 수 있으며, 도 23 및 24 도시의 돌출부(36)와 유사한 돌출부들을 가진 가동 부재(4, 4A)들이 또한 사용될 수 있다. 또한, 관통홀(16, 16A)들을 형성하는 둘레 에지(35)에는 많은 수의 지그재그형 돌출부들과 오목부들이 형성될 수 있다. 이들 특징들은 이하 설명되는 실시예들의 고액 분리기에 또한 적용될 수 있다.
상기 설명된 고액 분리기들의 침입할 수 있는 영역(Z, ZA)에 위치되는 가동 부재(4, 4A)들이, 필요하면, 일정 범위 외측으로 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않도록 구성될 수 있다. 즉, 특정한 소정 범위의 가동 부재들만이, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하는 구조가 사용될 수 있다. 이 경우, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하면서, 이동하는 가동 부재들은, 처리 대상물의 이동 방향으로 고액 분리부(21)의 길이(R)(도 1)의 1/2에 대응하는 위치의 처리 대상물의 이동 방향으로 하류 영역(R2)에 위치된다. 1/2 길이의 상류 영역(R1)의 고액 분리부(21)를 통과하는 슬러지는 통상 많은 양의 물을 포함하며, 가동 부재(4, 4A)들이 슬러지에 전단력을 적용하더라도, 슬러지를 절단하기 위하여 통과하면서, 물을 탈수하는 효과는 충분히 증가될 수 없다. 하류 영역(R2)에 존재하는 슬러지의 함수율이 이미 감소되었으므로, 슬러지를 절단하기 위하여 가동 부재(4, 4A)들이 침입되고 큰 전단력을 슬러지에 가하는 경우, 물의 탈수 효과는 크게 증가될 수 있다. 이러한 특징은 또한 이하 설명되는 실시예들의 고액 분리기들에 적용될 수 있다.
본 발명이 스크류(24)의 샤프트(25)의 단부들에 연결된 편심캠들이 가동 부재들에 연결되고 가동 부재들은 스크류(24)를 회전 구동함으로써 원 운동을 수행하게 되는 고액 분리기에 적용되는 예가 위에 설명되었다. 그러나, 위에 설명된 바와 같이, 본 발명은 또한 인접하는 고정 부재들 사이에 배치된 가동 부재들이 또 다른 적절한 수단에 의해 이동되는 고액 분리기들에 널리 적용될 수 있다.
예컨대, JP-S59-218298-A는 복수의 고정 부재들, 인접하는 고정 부재들 사이에 배치된 가동 부재들, 및 관통홀들과 접촉하지 않고, 가동 부재들과 고정 부재들에 형성된 관통홀들을 통해 연장하는 스크류를 포함하는 고액분리기를 개시한다. 고정 로드들에 의해 복수의 가동 부재들이 고정되고, 스크류를 중간에 위치시키기 위하여 축방향으로 양 단부들에 위치된 가동 부재들의 좌측과 우측에 형성된 한 쌍의 둥근 캠 홀들에 편심캠들이 삽입되며, 가동 부재들은 쌍을 이루는 편심캠들을 회전 구동함으로써 운 운동을 수행하게 된다. 가동 부재들이 스크류와 접촉하지 않으면서, 스크류의 블레이드의 외주 에지보다 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서, 가동 부재들이 원 운동을 수행하도록 구조를 얻고 그러한 고액 분리기에 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명은 또한 도 34와 35 도시의 고액 분리기에 적용될 수 있다. 이들 도면들에 도시된 고액 분리기는 스페이서(14)들에 의해 형성된 그들 사이의 작은 간격을 두고 배치된 복수의 고정 부재(3)들과, 인접한 고정 부재(3)들 사이에 배치된 가동 부재(4)들, 및 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들에 형성된 관통홀(15, 16)들을 통해 연장하는 스크류(24)를 포함한다. 관통홀(15, 16)들은 스크류(24)와의 접촉을 피하도록 형성된다. 또한, 많은 수의 고정 부재(3)들이 복수의 스테이 볼트(18)들과 너트들에 의해 유입 부재(1)와 유출 부재(2)에 고정되며, 유입 부재(1)의 측면 위의 스크류(24)의 단부는 유입 부재(1) 위에 베어링에 의해 회전가능하게 지지되며, 유출 부재(2)의 측면 위의 스크류(24)의 단부는 전기 모터(28)(도 34)에 구동가능하게 연결되고, 전기 모터(28)는 유입 부재(1)에 고정된 기어 박스(74)에 고정 지지된다. 도 35에서, 고정 부재(43)의 단면을 나타내는 음영은 생략되고 가동 부재(4)의 단면은 도면의 이해를 촉진하기 위하여 흑색으로 표시된다.
고정 부재들의 도시가 생략된 도 36A, 37A, 및 37B는 도 34와 35에 도시된 스크류(24)의 회전을 따라 가동 부재(4)가 원 운동을 수행하는 방식을 예시하는 설명적인 단면도들이다. 이들 도면들에 도시된 바와 같이, 가동 부재(4)는 둥근 외주를 가지도록 형성되며, 지지 샤프트(70)들에 고정된 세 개의 편심캠(71)들은 이러한 둥근 둘레면에 접한다. 도 34와 35 도시와 같이, 지지 샤프트(70)들의 길이 방향의 단부들은 유입 부재(1)와 기어 박스(74) 위에 베어링들에 의해 회전가능하게 지지된다. 도 36과 37 도시와 같이, 둘레 방향으로의 편심캠(71)들의 각 위치들은 서로 다르며, 편심캠(71)들의 위상은 서로 다르다.
또한, 도 35 도시와 같이, 구동 기어(72)는 스크류(24)의 샤프트(25)에 고정되고, 이 구동 기어(72)는 편심캠(71)들의 지지 샤프트(70)에 고정된 피구동 기어(73)와 치합된다.
전기 모터(28)가 가동되면, 스크류(24)는 그 중심 축선(X) 둘레로 회전 구동되고, 이 회전은 구동 기어(72)와 피구동 기어(73)에 의해 편심캠(71)들의 지지 샤프트(70)에 전달되고, 도 36과 37의 화살표로 표시된 방향으로 회전한다. 이 경우, 편심캠(71)들의 위상이 위에 설명된 바와 같이 서로 다르므로, 편심캠(71)들이 화살표로 표시된 방향으로 회전할 때, 가동 부재(4)들은 원 운동을 수행하고 또한 그 자체의 중심 축선 둘레로 회전(회동)한다.
슬러지(도면에 도시 없음)는, 도 35의 화살표(A)로 도시된 바와 같이, 유입 부재(1)의 유입 포트(5)로부터 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 관통홀(15, 16)들에 의해 형성된 고액 분리부(21)로 유입하고, 회전 스크류(24)에 의해 화살표(C)로 도시된 방향으로 이송된다. 이 경우, 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들 사이의 여과액 배출갭을 통해 여과액이 흐르며, 감소된 함수량을 가진 슬러지는 고액 분리부(21)로부터 유출 부재(2)로 배출되고 유출 부재(2)의 배출 포트(11)로부터 낙하된다.
슬러지의 고액 분리 처리가 상기 설명된 방식으로 이루어지면, 가동 부재(4)들은 편심캠(71)들의 회전에 기인하여 원 운동을 수행하고, 슬러지의 고체 물질이 가동 부재(4)들과 고정 부재(3)들 사이의 갭을 폐색시키는 것을 방지한다.
이 경우, 도 35, 36, 37A, 및 37B로부터 알 수 있는 바와 같이, 침입할 수 있는 영역(Z)(도 35)에 존재하는 이전의 실시예들에서 설명되었던 가동 부재(4)들이 원 운동을 수행하고, 스크류(24)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입한다. 도 36 및 37에서, 이와 같이 스크류(24)의 블레이드(26) 내로 침입하는 가동 부재들은 경사된 음영으로 표시된다. 가동 부재(4)는 침입할 수 없는 영역에 존재하며 도 35에서 참조 부호(W)로서 표시되며, 스크류(24)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않는다. 슬러지의 고액 분리는 이와 같이 양호한 효율로서 수행될 수 있다.
도 34 내지 37에 도시된 고액 분리기의 기본적인 구조는 WO 00/32292 A1에 설명된 바와 같이 잘 알려져 있다.
도 38은 또 다른 고액 분리기를 도시하는 사시도이다. 도 39는 축방향의 반대측으로부터 도시한 바와 같은, 도 38 도시의 고액 분리기의 사시도이다. 도 40은 도 38 도시 고액 분리기의 수직 단면도이다. 단면을 나타내는 음영은 도면을 간략화하기 위하여 제거되었다. 이들 도면들에 도시된 고액 분리기는 스페이서(14)들에 의해 그들 사이에 형성된 작은 간격을 가지고 배치된 복수의 고정 부재(3)들과, 인접하는 고정 부재(3)들 사이에 배치된 가동 부재(4)들, 및 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들에 형성된 관통홀(15, 16)들을 통해 연장하는 스크류(24)를 포함한다. 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들이 스크류(24)와 접촉하지 않도록 관통홀(15, 16)들은 형성된다. 또한, 복수의 스테이 볼트(18)와 너트들에 의해 많은 수의 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들이 유입 부재(1)와 유출 부재(2)에 고정되며, 유입 부재(1)의 측면 위의 스크류(24)의 샤프트(25)의 단부는 유입 부재(1) 위의 베어링에 의해 회전 지지되며, 유출 부재(2) 측면의 스크류(24)의 샤프트(25)의 단부는 전기 모터(28)에 구동 연결되며, 전기 모터(28)는 유입 부재(1)에 고정된 기어 박스(74) 위에 고정되어 지지된다.
도 41은 도 40에 도시된 고액 분리기의 확대된 횡단면도이다. 도 42는 도 41에 도시된 것과 유사한 단면도이며 스크류(24)가 도 41에 도시된 상태로부터 더욱 회전된 후에 달성된 상태를 도시한다. 이들 도면들에서, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)는 이점 쇄선으로 도시된다(도 43 내지 48 참조). 도 41과 42의 참조 부호(26A)는 스크류(24)의 블레이드(26)의 단면을 나타낸다.
도 38 내지 40에서, 많은 가동 부재(4)들 중의 일부 가동 부재들(도면에 도시된 예에서 3개의 가동 부재들)은 참조 부호(4B)로 표시된다. 아암(75)은 볼트와 너트(도면에서 도시 없음)에 의해 이들 가동 부재(4B)들에 고정된다. 아암(75)들에는 홀(76)들이 형성된다. 샤프트(77)가 홀(76)들을 통과한다. 샤프트(77)에 분리가능하게 부착된 편심캠(78)이 각 홀(76)에 위치된다. 도 40에 도시된 바와 같이, 샤프트(77)의 길이방향 단부들은 유입 부재(1)와 기어 박스(74) 위에서 베어링들에 의해 회전 지지된다. 또한, 도 40은 스크류(24)의 샤프트(25)에 구동기어(80)가 고정되고, 이 구동 기어(80)는 샤프트(77)에 고정된 피구동 기어(81)와 치합하는 것을 도시한다.
각각의 아암(75)에서, 롤러들에 의해 구성되는 캠 팔로워(79)들이 샤프트(77)의 양측 위에 회전 지지된다. 또한, 도 38과 39 도시와 같이, 한 쌍의 지지 로드(82)들의 단부들이 유입 부재(1)와 유출 부재(2)에 고정되고, 가이드 롤러(83)가 각각의 지지 로드(82) 위에 회전 지지되고, 이들 가이드 롤러(83)들은 아암(75)의 대향면들 위에 인접한다. 도 41 및 42에서, 지지 로드(82)들과 가이드 롤러(83)들의 도시는 생략된다. 또한, 도 40 내지 42 도시와 같이, 연결 로드(84)는 모든 가동 부재(4, 4B)들을 침입하여 연장하고 모든 가동 부재(4, 4B)들은 연결 로드(84)에 의해 연결된다.
슬러지(도면에 도시 없음)는 도 40에 화살표(A)로 도시된 바와 같이, 유입 부재(1)의 유입 포트(5)로부터 공급되고, 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들의 관통홀(15, 16)들에 의해 형성된 고액 분리부(21)로 유입되고, 회전 스크류(24)에 의해 화살표(C)로 표시된 방향으로 이송된다. 이 경우, 여과액은 고정 부재(3)들과 가동 부재(4)들 사이의 여과액 배출갭을 통해 아래로 흐르고, 감소된 함수량을 가진 슬러지는 고액 분리부(21)로부터 유출 부재(2)로 배출되고 유출 부재(2)의 배출 포트(11)로부터 아래로 낙하한다.
슬러지가 상기 설명된 방식으로 고액 분리되면, 스크류(24)의 샤프트(25)의 회전은 구동 기어(80)와 그에 치합된 피구동 기어(81)에 의해 샤프트(77)로 이송된다. 따라서, 편심캠(78)들은 도 41과 42에서 화살표로 도시된 바와 같이 샤프트(77)의 중심 축선 둘레로 회전한다. 그러므로, 편심캠(78)들은 캠 팔로워(79)들에 압력을 가하고, 캠 팔로워들은 아암(75)들과 거기에 고정된 가동 부재(4B)들과 함께 도 41과 42에서 화살표(E1, F1)로 도시된 방향으로 회전하면서 왕복운동한다. 따라서, 연결 로드(84)들에 의해 연결된 모든 가동 부재(4)들은 화살표(E1, F1) 방향으로 왕복운동한다. 이와 같이 슬러지가 고액 분리되면, 가동 부재(4)들은 고정되게 배치된 고정 부재(3)들에 대해 왕복 운동한다. 그러므로, 슬러지의 고체 물질은 가동 부재(4)들과 고정 부재(3)들 사이의 갭을 폐색하지 못한다.
이 경우, 도 40 내지 42로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 침입할 수 있는 영역(Z)(도 40)에 존재하고 이전의 실시예들에서 설명되었던 가동 부재(4)는 왕복 운동을 수행하고, 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입한다. 도 41과 42에서, 이와 같이 스크류(24)의 블레이드(26) 내로 침입하였던 가동 부재의 부분(51)은 경사된 음영으로 표시된다. 이 경우, 역시, 침입할 수 없는 영역에 존재하는 가동 부재(4)는 스크류(24)의 블레이드(26)의 외주 에지(32)보다 스크류(24)의 중심 축선(X)에 더 근접하게 침입하지 않는다. 슬러지의 고액 분리는 이로써 양호한 효율로서 수행될 수 있다.
도 38 내지 42 도시의 고액 분리기는 단일 스크류(24)를 가지나, 둘 이상의 스크류들이 또한 제공될 수 있다. 도 43은 두 개의 스크류(24, 124)들이 고정 부재(3)들에 형성된 관통홀(15)들과 가동 부재(4, 4B)들에 형성된 관통홀(16)들을 통해 연장하며, 슬러지가 이들 스크류(24, 124)들의 회전에 의해 이송되는 고액 분리기의 단면도이다. 스크류(24, 124)들은 고정 부재(3)들 또는 가동 부재(4)들과 접촉하지 않는다. 도 44는 스크류(24, 124)들이 도 43 도시 상태에서 더욱 회전되어 달성된 상태를 도시하는 단면도이다. 도 43과 44에서, 각 부재의 단면을 표시하는 음영은 생략된다(도 45 내지 48도 동일).
도 45는 세 개의 스크류(24, 124, 224)들을 가지는 고액 분리기를 도시한다. 스크류(24, 124, 224)들은 또한 이들 부재(3, 4, 4B)들에 형성된 관통홀들을 통해 연장하고 각각의 화살표들로 표시한 방향으로 고정 부재(3)들이나 가동 부재(4, 4B)들과 접촉하지 않고 회전 구동된다. 도 46은 스크류(24, 124, 224)들이 도 45 도시 상태로부터 더욱 회전된 후에 달성된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 43 내지 46 도시의 고액 분리기의 다른 특징들은 도 38 내지 42 도시 고액 분리기의 특징들과 실질적으로 다르지 않으며, 스크류(24, 124, 224)들의 회전을 따라 편심캠(78)들이 회전하고, 가동 부재(4, 4B)들은 이로써 도 38 내지 42 도시의 고액 분리기에서와 같은 방식으로 화살표(E1, F1) 방향으로 왕복 운동을 수행하게 된다.
이 경우, 스크류(24, 124)들의 블레이드(26, 126)들의 부분들은, 도 43과 44 도시의 스크류(24, 124)들이 그 중심 축선 방향으로부터 볼 때, 겹치는 상태에 위치된다. 이와 같이, 두 개의 스크류(24, 124)들이 제공될 때, 상호 인접하는 스크류(24, 124)들은 이들 스크류(24, 124)들의 블레이드(26, 126)들이 서로 저촉하는 것을 방지하기 위하여 도 43과 44에 화살표들로 도시된 상호 대향하는 방향들로 회전되어야 한다.
도 45와 46 도시의 고액 분리기의 경우, 상호 인접하는 스크류(24, 124, 224)들의 블레이드(26, 126, 226)들은 부분적으로 중첩한다. 그러므로, 상호 인접하는 스크류(24, 124, 224)들은 화살표로 도시된 바와 같은 상호 대향하는 방향으로 회전하게 된다.
도 43 내지 46에서 경사된 음영으로 표시된 바와 같이, 침입할 수 있는 영역에 존재하는 가동 부재(4, 4B)들은 왕복 운동을 수행하고, 스크류(24, 124, 224)들의 외주 에지보다 중심 축선에 더 근접하게 침입한다. 이 경우, 도면에 도시된 예에서, 가동 부재(4, 4B)들은 스크류(24, 224)에 인접하게 위치된 스크류(24)의 블레이드 내로 침입하지 않는다.
도 43과 44로부터 알 수 있는 바와 같이, 스크류(24)의 블레이드(26)의 단면 부분(26A)과 다른 스크류(124)의 블레이드(126)의 단면 부분(126A)은 서로 대향하는 방향으로 향한다. 그러므로, 도 43 도시와 같이 가동 부재(4, 4B)들이 하강할 때, 블레이드(26)의 단면 부분(26A)은 아래로 향하고, 가동 부재(4, 4B)들의 상부는 스크류(24)의 블레이드(26) 내로 침입하여 다른 스크류(124)의 블레이드(126)의 단면 부분(126A)은 위로 향한다. 그러므로, 가동 부재(4, 4B)들의 상부는 다른 스크류(124)의 블레이드 내로 침입하지 않는다. 이와 같이, 가동 부재(4, 4B)들이 인접하는 스크류(24, 124)들 중에서 하나의 스크류의 블레이드 내로 침입하도록 구성되므로 가동 부재(4, 4B)들은 다른 스크류의 블레이드 내로 침입하지 못한다.
도 45와 46 도시의 고액 분리기도 동일하다. 가동 부재(4, 4B)들이 두 개의 스크류(24, 224)들의 블레이드들 내로 침입하도록 구성될 때, 가동 부재(4, 4B)들은 중심 스크류(124)의 블레이드 내로 침입하지 않는 구조이다. 역으로, 가동 부재(4,4B)들이 중심 스크류(124)의 블레이드 내로 침입하도록 구성되는 경우, 가동 부재(4, 4B)들은 양측 스크류(24, 224)들의 블레이드들 내로 침입하지 않는 구조이다.
도 47과 48 도시의 고액 분리기에서, 그 상부 부분에 형성된 리세스(85)를 가지는 많은 수의 고정 부재(103)들이 스페이서(114)들에 의해 형성된 축 방향의 간극을 두고 배치되며, 가동 부재(104)들은 인접하는 고정 부재(103)들 사이에 배치되며, 가동 부재(104)들의 상부 부분에 리세스(86)들이 또한 형성된다. 복수의 고정 부재(103)들이 스테이 볼트(118)들에 의해 고정 연결되며, 두 개의 스크류(24, 124)들이 고정 부재(103)와 가동 부재(104)들과 접촉하지 않는 상태에서 고정 부재(103)들과 가동 부재(104)들의 리세스(85, 86)들을 통해 연장한다. 이들 스크류(24, 124)들은 또한, 그 축방향으로 볼 때, 부분적인 중첩 상태에 위치된다. 그러므로, 이 경우, 역시, 스크류(24, 124)들은, 화살표들로 표시된 바와 같이, 스크류들이 서로 저촉하는 것을 방지하기 위하여, 상호 반대되는 방향으로 회전 구동된다. 스크류(24, 124)들의 상부 부분은 커버(87)로 덮혀진다.
스크류(24, 124)들이 회전될 때, 슬러지는 고정 부재(103)들과 가동 부재(104)들 및 커버(87)의 리세스(85, 86)들에 의해 형성된 고액 분리부(21)로 이송되고, 여과액은 고정 부재(103)들과 가동 부재(104)들 사이의 여과액 배출갭을 통해 아래로 흐르며, 감소된 함수율을 가지는 케이크-형상의 슬러지는 고액 분리부(21)의 배출 포트로부터 배출된다. 그러한 고액 분리기의 기본적인 구조는 JP-3638597-B 및 JP-4036383-B2에 상세하게 설명된다.
도 47 도시의 복수의 가동 부재(104)들은 연결 로드(84)들에 의해 연결되고, 아암(175)은 복수의 가동 부재(104)들 중에서 일부 가동 부재(104B)들에 일체로 부착된다. 캠 팔로워(179)는 아암(175)에 의해 회전가능하게 지지된다. 편심캠(178)은 회전하게 피구동 샤프트(1771)에 고정되고, 편심캠(178)이 회전 구동될 때, 캠 팔로워(179)와 가동 부재(104B)는 도 47과 48에서 화살표(E1, F1)로 표시된 방향으로 왕복운동한다. 따라서, 모든 가동 부재(104)들이 왕복 운동한다. 슬러지의 고형물은 이와 같이 고정 부재(103)들과 가동 부재(104)들 사이의 갭을 폐색시키는 것이 방지된다.
도 47과 48에서 경사되는 음영으로 도시된 바와 같이, 이 고액 분리기에서, 침입가능한 영역에 존재하는 가동 부재(104, 104B)들은 왕복운동하며, 스크류들의 외주 에지보다 스크류(24, 124)들의 중심 축선에 더 근접하게 침입한다. 그러므로, 이 경우, 슬러지는 더욱 양호한 효율로서 탈수될 수 있다.
도 38 내지 48 도시의 고액 분리기의 기본적인 구조는 JP-4374396-B1에 설명된 바와 같이, 그 자체 공개되어 알려져 있다.
여러 형태의 고액 분리기들에 본 발명을 구체적으로 적용하는 것은 위에 설명되었으나, 본 발명은 또한 다른 형태의 고액 분리기들, 예컨대, JP-2000-135595-A와 JP-2005-230852-A에 설명된 고액 분리기들에 적용될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 상기 설명된 실시예들에서 설명된 구조에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 수정될 수 있다.
3, 103: 고정 부재
4, 4A, 4B, 54, 54A, 104, 104A, 104B: 가동 부재
15, 16, 16A, 16B: 관통홀
21:고액분리부
23: 유출 포트
24, 124, 224: 스크류
25, 125: 샤프트
26, 126: 블레이드
32: 외주 에지
33, 33A: 블레이드 부분
35: 둘레 에지
36: 돌출부
57, 157, 57A, 157A: 편심캠
58, 158, 58A, 158A: 외주면
59, 159, 59A, 159A: 베어링
60, 160, 60A, 160A: 캠홀
61, 161, 61A, 161A: 연결 판
66, 66A: 연결 로드
69, 69A: 가이드
g: 배출갭
H, HA: 직선
I: 가상 튜브
J, JA: 외주에지 교차점
K : 최단 거리
L, LA: 중심 평행선
M, MA: 블레이드 교차점
N, NA: 중심점
R: 길이
S: 반경
X, Y, XA, YA, YB: 중심축선
Z, ZA: 침입가능영역
δ: 편심량

Claims (11)

  1. 복수의 고정 부재들과, 인접하는 고정 부재들 사이에 이동가능하게 배치되는 가동 부재들과, 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들과 접촉하지 않은 상태에서 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들을 관통하여 연장하며, 그 중심축선 둘레에 회전 구동되며, 상기 고정 부재들과 가동 부재들에 의해 형성된 고액 분리부로 공급되는 처리 대상물은 스크류의 회전에 의해 상기 고액 분리부의 배출구를 향하여 이동되도록 형성되는 적어도 하나의 스크류, 및, 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들 사이의 여과액 배출갭들을 통해 상기 고액 분리부의 외부로 배출되며, 감소된 액체 함량 비를 가지는 처리 대상물이 이어서 상기 배출구를 통해 상기 고액 분리 부의 외부로 배출되는 처리 대상물로부터 이격되는 필터를 포함하는 고액 분리장치에 있어서,
    상기 가동 부재들의 적어도 일부는, 상기 스크류의 블레이드의 외주 에지보다 상기 스크류의 중심 축선에 더욱 근접하게 침입하면서 상기 스크류와 접촉하지 않고 운동하도록 구성되는 고액분리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크류에는 나선 상으로 연장하는 하나의 블레이드가 제공되며, 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들에는 각각 관통 홀들이 형성되고, 상기 스크류는 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들의 관통 홀들을 관통하여 연장하며, 상기 가동 부재들의 관통 홀들의 중심 축선이 상기 스크류의 중심 축선으로부터 어긋나며, 상기 가동 부재들의 관통홀들의 중심축선이 상기 스크류의 중심 축선 둘레로의 중심 이동에 의한 편심량과 같은 반경을 가진 원을 형성하면서 상기 가동 부재들은 원 운동을 수행하며, 상기 가동 부재의 관통 홀의 중심 축선으로부터 상기 스크류의 중심 축선을 향하여 상기 스크류의 반경 방향으로 형성되는 직선이, 상기 스크류의 중심 축선을 지나 통과한 후에 상기 스크류의 외주 에지를 포함하는 가상 튜브와 교차하는 지점이 외주에지 교차점으로 설정되는 경우, 외주에지 교차점을 통과하고 상기 스크류의 중심 축선에 평행하게 연장하는 직선은 중심 평행선으로 설정되며, 상기 스크류의 중심 축선 방향으로 인접한 상기 스크류의 두 개의 블레이드 부분들과 교차하는 상기 중심 평행선의 점들은 각각의 블레이드 교차점들로 설정되고, 상기 스크류의 블레이드의 외주 에지보다 상기 스크류의 중심 축선에 더욱 근접하게 침입하면서 원 운동을 실행하는 가동 부재는, 두 개의 블레이드 교차 점들의 중심점을 포함하고 스크류의 중심축선 방향으로 두 개의 블레이드 부분들 사이의 거리보다 더 좁은 정해진 폭을 가지는 침입가능한 영역에 위치되며, 상기 가동 부재의 관통홀의 중심 축선으로부터 관통 홀을 형성하는 상기 가동 부재의 둘레 에지까지의 최소 거리가 “K"로 표시되고, 스크류의 직경이 ”S"로 표시되고, 편심량이 “δ”로 표시되고, 상기 스크류의 블레이드의 외주보다 상기 스크류의 중심 축선에 더 근접하게 침입하면서 원 운동을 수행하는 상기 가동 부재의 관통홀이, S - (δ) 〈 K 〈 S + (δ)를 만족하도록 형성되는 고액분리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스크류에는 나선 상으로 연장하는 하나의 블레이드가 제공되며, 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들에는 각각 관통 홀들이 형성되고, 상기 스크류는 상기 고정 부재들과 상기 가동 부재들의 관통 홀들을 관통하여 연장하며, 상기 스크류는 상기 블레이드와 일체로 형성되고 상기 스크류의 중심 부분을 구성하며 상기 스크류의 샤프트에 둥근 외주면을 가지는 편심캠이 고정되며, 이들 캠들에 의해 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선으로부터 어긋나며, 상기 편심 캠들의 편심량과 동일한 직경을 가지는 원 운동을 상기 가동 부재들이 수행하도록 상기 가동 부재들은 상기 편심 캠들에 연결되며, 상기 편심 캠들의 중심 축선으로부터 상기 스크류의 중심 축선을 향하여 상기 스크류의 반경 방향으로 형성되는 직선이 상기 스크류의 중심 축선을 지나 통과한 후에 상기 스크류의 외주 에지를 포함하는 가상 튜브와 교차하는 지점이 외주에지 교차점으로 설정되는 경우, 외주 에지 교차점을 관통하여 통과하고, 상기 스크류의 중심 축선에 평행하게 연장하는 직선은 중심 평행선으로 설정되며, 상기 스크류의 중심축선 방향으로 인접한 스크류의 두 개의 블레이드 부분들과 교차하는 상기 중심 평행선의 점들은 각각의 블레이드 교차점들로 설정되고, 상기 스크류의 블레이드의 외주 에지보다 상기 스크류의 중심축선에 더욱 근접하게 침입하면서 원 운동을 수행하는 상기 가동 부재는, 두 개의 블레이드 교차 점들의 중심점을 포함하고 상기 스크류의 중심축선 방향으로 두 개의 블레이드 부분들 사이의 거리보다 더 좁은 정해진 폭을 가지는 침입가능한 영역에 위치되며, 상기 가동 부재의 관통홀의 중심축선으로부터 관통 홀을 형성하는 상기 가동 부재의 둘레 에지까지의 최소 거리가 “K"로 표시되고, 상기 스크류의 반경이 ”S"로 표시되고, 편심량이 “δ”로 표시되는 경우, 상기 스크류의 블레이드의 외부보다 상기 스크류의 중심 축선에 더 근접하여 침입하면서 원 운동을 실행하는 상기 가동 부재의 관통홀이, S - (δ) 〈 K〈 S + (δ)를 만족하도록 형성되는 고액분리장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가동 부재들의 일 부분의 관통 홀들의 중심 축선은 모두 일치하며; 상기 가동 부재들의 다른 부분의 관통 홀들의 중심 축선은 또한 모두 일치하며; 상기 가동 부재들의 일 부분의 관통 홀들의 중심 축선과 상기 가동 부재들의 다른 부분의 관통 홀들의 중심 축선은 서로 일치하지 않으며; 상기 스크류의 중심 축선 둘레로 상기 가동 부재들의 관통 홀들의 중심 축선들의 편심량과 동일한 반경을 가진 원을 그 관통 홀들의 중심 축선들이 형성하면서, 상기 가동 부재들의 일 부분과 상기 가동 부재의 다른 부분은 원 운동을 수행하는 고액 분리장치.
  5. 제3항에 있어서, 서로 일치하지 않는 중심 축선들을 가지는 복수의 편심 캠들을 더 포함하며; 상기 스크류의 중심 축선 둘레에 상기 편심 캠들의 중심 축선들의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원을 중심 축선들이 형성하면서 상기 복수의 편심 캠들은 회전하는 고액 분리장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 스크류는 블레이드와 일체로 형성되고 상기 스크류의 중심 부분을 형성하는 샤프트를 가지며, 상기 가동 부재들의 관통 홀들의 중심 축선은 상기 스크류의 상기 샤프트의 중심 축선으로부터 어긋나며, 상기 고액 분리장치는, 또한 복수의 가동 부재들이 같이 원 운동을 수행할 수 있도록 복수의 가동 부재들을 연결하기 위한 연결 수단과, 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선으로부터 벗어나며 샤프트와 일체로 회전하는 편심 캠들, 및 상기 연결 수단에 연결되고 베어링들의 둥근 캠 홀들의 내주면들 위의 전체 둘레를 따라 미끄럼가능하게 접촉하는 편심 캠들의 둥근 외주면들에 결합하는 둥근 캠 홀들이 제공되는 베어링들을 포함하며; 상기 편심 캠들의 중심 축선과 상기 연결 수단에 의해 연결된 복수의 가동 부재들의 관통 홀들의 중심 축선은 서로 일치하며, 편심 캠들의 중심 축선이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레로 편심 캠의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서 상기 편심 캠이 상기 스크류의 회전을 따라 회전하며, 이러한 회전의 결과, 그 관통 홀들의 중심 축선이, 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레의 상기 편심 캠의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서, 상기 연결 수단에 의해 연결된 복수의 가동 부재들은 원 운동을 수행하는 고액 분리장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 스크류는 블레이드와 일체로 형성된 상기 스크류의 중심 부분을 구성하는 샤프트를 가지며, 상기 가동 부재들의 관통 홀들의 중심 축선은 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선으로부터 이격되고, 복수의 가동 부재들의 일 부분의 관통 홀들의 모든 중심 축선들은 서로 일치하며, 복수의 가동 부재들의 다른 부분의 관통 홀들의 모든 중심 축선들은 서로 일치하며, 상기 고액 분리장치는 또한, 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분이 같이 원 운동을 수행하도록 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분을 연결하기 위한 제1 연결 수단과, 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선으로부터 이격되고 샤프트와 일체로 회전하는 제1 편심 캠들과, 상기 제1 연결 수단에 연결되고 상기 제1 편심 캠들의 둥근 외주면들에 결합하는 둥근 캠 홀들이 제공된 제1 베어링들과, 상기 복수의 가동 부재들의 다른 부분이 같이 원 운동을 수행하도록 상기 복수의 가동 부재들의 다른 부분을 연결하기 위한 제2 연결 수단과, 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선으로부터 이격되고 샤프트와 일체로 회전하는 제2 편심 캠들과, 상기 제2 연결 수단에 연결되고 상기 제2 편심 캠들의 둥근 외주면들에 결합하는 둥근 캠 홀들이 제공된 제2 베어링들을 포함하며,
    상기 제1 편심 캠들의 중심 축선과 상기 제2 편심 캠들의 중심 축선은 서로 일치하지 않으며, 상기 제1 편심 캠들의 둥근 외주면들은 상기 제1 베어링들의 둥근 캠 홀들의 내주면들 위의 그 전체 둘레를 따라 미끄럼가능하게 접촉하며, 상기 제2 편심 캠들의 둥근 외주면들은 상기 제2 베어링들의 둥근 캠 홀들의 내주면들 위의 그 전체 둘레를 따라 미끄럼가능하게 접촉하며, 상기 제1 편심 캠들의 중심 축선과 상기 제1 연결 수단에 의하여 연결된 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분의 관통 홀들의 중심 축선은 서로 일치하며, 제2 편심 캠들의 중심 축선과 상기 제2 연결 수단에 의하여 연결된 상기 복수의 가동 부재들의 다른 부분의 관통 홀들의 중심 축선은 서로 일치하며, 상기 제1 편심 캠들의 중심 축선이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레로 상기 제1 편심 캠의 편심과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서 상기 제1 편심 캠들이 상기 스크류의 회전을 따라 회전하며, 이러한 회전의 결과, 그 관통 홀들의 중심 축선이 상기 스크류 샤프트의 중심 축선 둘레의 상기 제1 편심 캠들의 편심과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서, 상기 제1 연결 수단에 의해 연결된 복수의 가동 부재들의 일 부분은 원 운동을 실행하며, 상기 제2 편심 캠들의 중심 축선이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레로 상기 제2 편심 캠들의 편심과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서 상기 제2 편심 캠들이 회전하고, 이러한 회전의 결과, 그 관통 홀들의 중심 축선이 상기 스크류 샤프트의 중심 축선 둘레의 상기 제2 편심 캠들의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서, 상기 제2 연결 수단에 의해 연결된 복수의 가동 부재들의 또 다른 부분이 원 운동을 수행하는 고액분리장치.
  8. 제3항에 있어서,
    복수의 가동 부재들이 같이 원 운동을 수행하도록 상기 복수의 가동 부재들을 연결하기 위한 연결 수단; 및 상기 연결 수단에 연결되고 상기 편심 캠들의 둥근 외주면들에 결합하는 둥근 캠 홀들을 가지는 베어링들을 포함하며,
    상기 편심 캠들의 둥근 외주면들은 상기 베어링들의 둥근 캠 홀들의 내주면 들 위의 전체 둘레를 따라 미끄럼가능하게 접촉하며, 그 중심 축선이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레에 상기 편심 캠들의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서, 상기 스크류의 회전을 따라 상기 편심캠들은 회전하며, 그 결과, 상기 연결 수단에 의하여 연결된 상기 복수의 가동 부재들은 상기 편심캠들의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원 운동을 수행하는 고액 분리장치.
  9. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    둥근 외주면이 형성된 제1의 편심캠들은 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선으로부터 벗어나는 것에 의해 상기 스크류 샤프트에 고정되며, 둥근 외주면이 또한 형성된 제2의 편심캠은 또한 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선으로부터 벗어나서 상기 스크류의 샤프트에 고정되며, 상기 제1 편심 캠들의 중심 축선과 상기 제2 편심 캠들의 중심 축선은 서로 일치하지 않으며, 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분이 상기 제1 편심캠들의 편심량과 같은 반경을 가지는 원 운동을 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분이 수행하도록 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분이 상기 제1의 편심캠들에 연결되며, 상기 복수의 가동 부재들의 다른 부분이 상기 제2 편심캠들의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원 운동을 수행하도록 상기 복수의 가동 부재들의 다른 부분은 상기 제2의 편심 캠들에 연결되는 고액분리장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분이 같이 원 운동을 수행하도록 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분을 연결하기 위한 제1 연결 수단과, 및 상기 제1 연결 수단에 연결되고 상기 제1 편심캠들의 둥근 외주면들에 결합하는 둥근 캠 홀들을 가지는 제1 베어링들과, 상기 복수의 가동 부재들의 또 다른 부분이 같이 원 운동을 수행하도록 상기 복수의 가동 부재들의 또 다른 부분을 연결하기 위한 제2 연결 수단과, 및 상기 제2 연결 수단에 연결되고 상기 제2 편심캠들의 둥근 외주면들에 결합하는 둥근 캠 홀들을 가지는 제2 베어링들을 포함하며,
    상기 제1 편심캠들의 둥근 외주면들은 상기 제1 베어링들의 둥근 캠 홀들의 내주면들 위의 전체 둘레를 따라 미끄럼가능하게 접촉하며, 상기 제2 편심캠들의 둥근 외주면들은 상기 제2 베어링들의 둥근 캠 홀들의 내주면들 위의 전체 둘레를 따라 미끄럼가능하게 접촉하며, 중심 축선이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레에 상기 제1 편심 캠들의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원을 형성하면서, 상기 스크류의 회전을 따라 상기 제1 편심캠들은 회전하며, 그 결과, 상기 제1 연결 수단에 의하여 연결된 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분은 상기 제1의 편심캠들의 편심량과 동일한 반경을 가지는 원 운동을 수행하며, 중심 축선이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선의 둘레로 상기 제2 편심캠들의 편심량과 동일한 반경을 가진 원을 형성하면서, 상기 제2 편심캠들은 회전하고, 그 결과, 상기 제2 연결 수단에 의하여 연결된 상기 복수의 가동 부재들의 또 다른 부분이 상기 제2 편심캠들의 편심량과 동일한 반경을 가진 원 운동을 수행하는 고액분리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 연결 수단에 의해 연결된 상기 복수의 가동 부재들의 일 부분과 같이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레로 상기 제1 연결 수단이 회전하는 것을 방지하고 상기 가동 부재들이 다른 부재들과 접촉하는 것을 방지하는 제1 가이드;및 상기 제2 연결 수단에 의하여 연결된 복수의 가동 부재들의 다른 부분과 같이 상기 스크류의 샤프트의 중심 축선 둘레로 상기 제2 연결 수단이 회전하는 것을 방지하며 상기 가동 부재들이 다른 부재들과 접촉하는 것을 방지하는 제2 가이드를 포함하는 고액분리장치.
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