KR101522540B1 - 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치 - Google Patents

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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B3/00—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering
    • B04B3/02—Centrifuges with rotary bowls in which solid particles or bodies become separated by centrifugal force and simultaneous sifting or filtering discharging solid particles from the bowl by means coaxial with the bowl axis and moving to and fro, i.e. push-type centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
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Abstract

원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 로터(10)의 회전에 의한 원심력으로 상기 로터(10) 내측면으로 모아진 슬러지(S)를 배출하기 위해, 상기 로터(10)가 회전하도록 구동력을 제공하는 전동기(110)와 연결되고 상기 로터(10) 하부에 결합된 중공의 주축(100); 상기 주축(100) 내부에 삽입되고, 감속기(210)에 의해 회전이 제어되는 슬러지 배출 회전축(200); 상기 슬러지 배출 회전축 상부에 설치되되, 상기 로터(10) 내측면으로 편중된 슬러지(S)를 수집한 뒤 상기 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동시키는 슬러지포집부(300); 및 상기 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동된 슬러지(S)를 원심력에 의해 외부로 배출시키는 슬러지배출부(400);를 포함하되, 상기 슬러지포집부는, 상기 로터 내주면 일단에 그 외주면이 고정결합된 원형의 내치차; 상기 내치차 중심부에 마련되되, 상기 슬러지 배출 회전축 상단에 결합된 슬러지배출기어; 상기 내치차 및 슬러지배출기어에 치결합하면서 회전하는 아이들기어; 및 상기 아이들기어의 외주면에 형성된 기어와 접하되, 로터 내측면으로 편중된 슬러지를 수집하도록 쟁기 형상의 날이 구비된 슬러지포집구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치{APPARATUS FOR AUTOMATIC DISCHARGE OF SLUDGE USING CENTRIFUGAL SEPARATOR}
본 발명은 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치로서, 더 상세하게는 원심분리기에 유입된 원액 중 회전하는 원심분리기에 의한 원심력으로 로터 내측면으로 모아진 슬러지를 제거하는데 있어서, 종래에는 원심분리기를 정지시킨 후 이를 제거 하였는데, 본 발명은 원심분리기의 가동 중에도 슬러지를 외부로 자동 배출할 수 있는 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치에 관한 것이다.
원심분리기는 회전하는 원심력을 이용 섞여 있는 물질을 분리,정제,농축하는 기구를 말하며, 주로 혼합물을 밀도에 따라 분리하는 도구로 사용된다. 이러한 원심분리기는 크게 원심침강기와 원심여과기로 분류된다.
원심분리기는 원심력으로 비중이 다른 물질을 분리, 정제 및 농축 등의 기능을 구현하는 것으로, 액체 속의 고체입자를 분리하는데 주로 사용되고, 경우에 따라서는 서로 용해하지 않는 비중이 다른 액체상태를 분리하는 경우에도 사용된다. 이러한 원심분리기는 이화학 실험실, 석유화학, 하수/폐수처리장 등에서 널리 사용되고 있는 실정이다.
일반적인 원심분리기는 도 1에 도시된 바와 같이 외통 보울(1)과 스크류 컨베어(2)가 동심적으로 조립되고, 상기 보울(1) 및 스크류 컨베어(2)가 고속으로 동일한 방향으로 회전하며, 특히 기어박스를 매개로 하여 근소한 속도 차이를 가지고 회전하도록 구성된다. 스크류 컨베어(2)의 송급구로 원액이 유입되면 비중차에 의해 무거운 고체입자는 보울(1)의 내벽으로 침전하여 스크류 컨베어(2)에 의해 이송되어 고체배출구를 통해서 외부로 배출되고, 분리액은 반대편의 분리액 배출구를 통해서 배출된다.
상기 스크류 컨베어(2)의 컨베어 주축(3) 외주에는 나선형의 컨베어 날개(4)가 용접되어 있으며, 상기 컨베어 날개(4)의 일측면 끝단부에는 내마모 방지강이 육성 및 분말이 용사 되어 있다.
이러한 원심분리기의 일반적인 구성을 기초로 한 본 발명은, 산업용 원심분리기의 슬러지를 배출하기 위해, 종래에는 구동되고 있는 원심분리기를 정지시킨 후 작업자가 별도로 수작업을 하여 이를 제거하였다.
본 발명은 이러한 작동중인 원심분리기를 정지시킨 후 슬러지를 제거하는 문제점을 해결하는 장치로, 원심분리기의 가동 중에도 슬러지를 자동적으로 외부로 배출하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
일반적인 산업용 원심분리기의 운전 결과 도 2에 도시된 바와 같이, 원심분리기 로터(10) 내측면에 원심력으로 인해 슬러지(S)가 모여서 퇴적되고, 로터(10) 중심부에는 비중이 다소 높은 액상(물)이 형성되며, 비중이 낮은 액상(유류)은 로터 중심부에 형성된 회전축(200) 주변에 형성된다.
상기와 같이 원심분리기 로터(10) 내측면에 고착되어 퇴적된 슬러지(S)를 제거하기 위해 종래에는 다음과 같은 작업이 이루어졌다.
첫번째 방법으로는 원심분리기의 가동을 정지시킨 후 작업자가 직접 수작업하여 로터(10) 내측면에 고착된 슬러지(S)를 제거하였다.
그러나, 이러한 수작업의 경우 많은 시간이 걸리고, 슬러지 제거 효율면에서도 떨어지며, 작업자가 직접 제거하는바 안전사고의 문제가 항시 존재하였다.
두번째 방법으로는 디켄터 원심분리기를 이용 그 내부에 마련된 리더스크류를 통해 슬러지를 외부로 배출하는 방법이 있다.
참고로, 디켄터 원심분리기는 고속 회전하는 회전통(보울)에 유입된 원액(처리물)에 원심력을 가하여 액체와 고형물의 비중차를 이용 고형물을 빠르게 침강시켜 회전통과 일정한 속도 차이를 유지하면서 회전하는 스크류 컨베어로 회전통 내면에 침강된 고형물을 고형물 배출구로 이송하여 원추형 경사부에서 탈수하여 배출시키고, 상등액은 스크류 컨베어의 나선형 수로를 통하여 분리액 배출구로 배출되도록 유도하는 장치를 말한다.
이러한 디켄터 원심분리기는 이미 설명한 원심분리기의 종류 중 연속식 원심침강기에 해당되는데 고액분리와 약액분리에서 매우 다양하게 분리공정을 위해 활용되고 있다.
그러나, 이러한 디켄터 원심분리기의 경우 내부에 마련된 스크류를 통해 슬러지를 외부로 배출하는바, 스크류와 접촉하는 슬러지와의 마찰로 인해 스크류 마모가 발생하고, 이 스크류의 마모로 인해 점차적으로 슬러지 배출 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 디켄터 원심분리기는 슬러지를 고속회전시켜 그 원심력에 의해 탈수시키고, 스크류를 통해 슬러지를 배출하지만, 그 장비가 고가이고, 가동 중에도 소음이 높으며, 구동시키기 위한 동력비 역시 고가인 문제점이 있었고, 다른 원심분리기에 비해 고분자응집제 투입량이 많은 등 다양한 문제점이 있었다.
세번째 방법으로는 일명 '알파라발 원심분리기'가 있으나, 이 원심분리기의 경우 간헐적으로 발생하는 순간 고압을 통해 슬러지를 외부로 배출하는 원심분리기의 일종이다.
그러나, 상기 '알파라발 원심분리기'에 사용되는 순간 고압 배출 방법의 경우, 특수한 처리물에만 사용되고, 장비 역시 고가이며, 만약 퇴적되는 슬러지의 양이 많은 경우 고도의 운영 기술이 요구되는바, 슬러지의 종류에 상관없이 슬러지를 외부로 배출할 수 있는 일반적인 원심분리기라 할 수 없다.
이에, 배출해야 하는 슬러지의 종류에 무관하게 원심분리기의 가동중에도 지속적으로 로터 내측면에 퇴적된 슬러지를 연속적으로 외부로 자동 배출할 수 있는 원심분리기가 요구되어 왔으며, 이에 본 발명은 슬러지의 형상 및 종류에 상관없이 안정적으로 제거할 수 있고, 종래 스크류에 의한 슬러지 배출방법(디켄터 원심분리기)을 지양하고, 새로운 방식인 '버켓' 방식의 슬러지 배출 방법을 제안하고자 함에 그 목적이 있다.
또한, 슬러지가 로터 내측면에 퇴적되는 초기부터 슬러지 배출이 종료될 때까지 슬러지 자체의 무게의 의한 편중 현상을 방지하고, 종래 스크류의 마모에 의한 성능 저하 문제를 방지하는 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치를 제공하고자 함에 있다.
이와 관련된 고안으로, 한국등록실용신안공보 제20-0392737호(2005.08.04.등록)인 "디켄터 원심분리기"와 한국등록실용신안공보 제20-0384169호(2005.05.03.등록)인 "배수 스크류가 장착된 디켄터 원심분리기" 등 원심분리기 중 디켄터형인 원심분리기는 다수개가 등록 및 공개되어 있다.
그러나, 상기 고안들의 경우, 여전히 로터 내부에 마련된 스크류를 이용 원액에서 슬러지를 외부로 배출하는 원심분리기로 지속적인 사용시 스크류와 슬러지의 접촉에 의한 마모 문제가 발생하고, 이러한 마모로 인해 슬러지의 배출 효율이 떨어지는바, 이에 본 발명은 스크류에 의한 종래의 슬러지의 외부 배출 방법을 지양하고, 새로운 "버켓" 방식으로의 슬러지의 외부 배출을 안출하여 종래 원심분리기에서 발생 되었던 문제점을 일거에 해결하고자 함에 그 목적이 있다.
한국등록실용신안공보 제20-0392737호(2005.08.04.등록) 한국등록실용신안공보 제20-0384169호(2005.05.03.등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 원심분리 대상인 처리물의 성상에 구애받지 않고, 종래 슬러지를 배출하기 위해 원심분리기 내부에 마련된 스크류의 마모에 영향을 받지 않으면서도, 원심분리기의 가동 중에도 슬러지 자체의 중량에 의한 편중 문제를 개선하는 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 로터의 회전에 의한 원심력으로 상기 로터 내측면으로 모아진 슬러지를 배출하기 위해,
상기 로터가 회전하도록 구동력을 제공하는 전동기와 연결되고 상기 로터 하부에 결합된 중공의 주축;
상기 주축 내부에 삽입되고, 감속기에 의해 회전이 제어되는 슬러지 배출 회전축;
상기 슬러지 배출 회전축 상부에 설치되되, 상기 로터 내측면으로 편중된 슬러지를 수집한 뒤 상기 슬러지 배출 회전축 방향으로 이동시키는 슬러지포집부; 및
상기 슬러지 배출 회전축 방향으로 이동된 슬러지를 원심력에 의해 외부로 배출시키는 슬러지배출부;를 포함하되, 상기 슬러지포집부는, 상기 로터 내주면 일단에 그 외주면이 고정결합된 원형의 내치차; 상기 내치차 중심부에 마련되되, 상기 슬러지 배출 회전축 상단에 결합된 슬러지배출기어; 상기 내치차 및 슬러지배출기어에 치결합하면서 회전하는 아이들기어; 및 상기 아이들기어의 외주면에 형성된 기어와 접하되, 로터 내측면으로 편중된 슬러지를 수집하도록 쟁기 형상의 날이 구비된 슬러지포집구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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바람직하게는,상기 내치차는 상기 전동기의 구동력으로 회전하고,
상기 슬러지배출기어는 감속기에 의해 회전하며,
상기 아이들기어는 상기 슬러지배출기어에 치결합하면서 회전하되, 상기 내치차 내주면에 형성된 기어를 따라 회전하고,
상기 슬러지포집구는 상기 아이들기어 외주면에 형성된 기어에 접하면서 회전하되, 쟁기 형상의 날에 의해 슬러지를 수집하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 쟁기 형상의 날에 의해 수집된 슬러지를 상기 슬러지 배출 회전축 방향으로 이동시키기 위해,
상기 아이들기어와 연동하여 회전하도록 상기 아이들기어의 하부면에 안착되고, 그 중심에는 볼 베어링이 마련된 원형의 슬라이드판;
상기 슬라이드판의 원주를 따라 일정간격 이격 형성된 스크푸 형상의 이동차단편; 및
상기 이동차단편에 대응되는 위치에 하방향으로 경사진 경사편이 상기 슬라이드판의 원주를 따라 일정간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,상기 이동차단편은 일정한 두께의 'ㄱ'자 형상으로 절곡지게 상기 슬라이드판의 원주를 따라 결합되고, 원심력에 의해 슬러지가 흩어지는 것을 방지하는 커버가 상기 슬라이드판 상부에 마련되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 슬러지포집구에 마련된 쟁기 형상의 날에 의해 수집된 슬러지가 상기 슬러지포집구의 회전방향과 반대로 회전하는 슬라이드판에 마련된 이동차단편에 의해 분쇄되고,
분쇄된 슬러지가 이동차단편에 의해 외부로 이탈되지 않은채 운반되며, 상기 슬러지 배출 회전축 방향으로 상기 이동차단편에 의해 운반된 슬러지가 원심력에 의해 상기 이동차단편에서 이탈하여 상기 경사편에 안착되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 슬러지배출부는, 상기 슬러지 배출 회전축 방향으로 운반된 슬러지가 안착되는 안착편이 마련된 원형의 슬러지배출판으로 구성되되, 상기 슬러지배출판 내부에는 상기 안착편에 연결되어 슬러지가 원심력에 의해 외부로 배출될 수 있도록 다수개의 슬롯이 방사형으로 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명인 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치에 의하면 아래와 같은 현저한 효과가 구현된다.
첫째, 디켄터 원심분리기의 경우 슬러지를 배출하기 위해 구동되는 스크류의 마모 문제가 본 발명에 의한다면 내부에서 회전하는 스크류를 사용하지 않음으로 슬러지 접촉에 의한 마모 문제가 발생하지 않는다.
둘째, 스크류에 의한 슬러지 배출 방식이 아닌 "버켓" 방식(슬러지를 긁어서 덩어리지게 만든 다음 별도의 배출라인을 통해 외부로 배출)의 슬러지 배출 방법으로 종래 스크류의 구동으로 발생하는 마모 및 슬러지 배출 효율의 저하 등의 문제가 발생하지 않는 이점이 있다.
셋째, 본 발명의 실제 구동 중에도 슬러지의 연속적인 외부로의 배출 작업이 가능함은 물론, 경화성이 있는 슬러지도 본 발명인 버켓 방식으로의 외부 배출 방식으로 가능하게 되는 이점이 있다.
넷째, 원심분리기의 가동 중 슬러지 자체의 중량에 의한 편중 현상이 본 발명에 의한다면 가동 중에도 지속적으로 외부로 슬러지를 배출하는바 이러한 문제가 미연에 방지되는 등 다양한 이점이 제공된다.
도 1은 내부에 슬러지를 배출하기 위한 스크류가 마련된 일반적인 원심분리기의 구성도.
도 2는 본 발명인 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치의 전체 구성도.
도 3은 본 발명이 구성요소인 중공의 주축과 슬러지 배출 회전축 및 동력을 전달하는 계통도.
도 4는 슬러지배출회전축과 슬러지배출기어의 결합관계를 나타내는 상세도.
도 5는 중공의 주축과 그 내부에 삽입되어 회전하는 슬러지 배출 회전축 사이에 다수개의 볼 베어링이 설치된 구성도.
도 6은 슬러지포집부를 구성하는 다수개의 기어가 치결합된 전체 구성도.
도 7은 내치차,슬러지배출기어,아이들기어,슬러지포집구의 분해도.
도 8은 슬러지를 슬러지 배출 회전축 방향으로 이동시키기 위한 이동차단편이 구비된 슬라이드판이 설치된 구성도.
도 9는 이동차단편에 의해 슬러지가 분쇄되면서 슬러지 배출 회전축 방향으로 이동되는 상태도.
도 10은 경사편이 확대된 슬라이드판을 도시한 도면.
도 11은 커버의 형상을 나타내는 도면.
도 12는 슬러지배출부가 결합된 전체 구성도.
도 13은 슬러지배출부에 의해 슬러지가 외부로 배출되는 상태를 나타내는 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치에 대하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 로터(10)의 회전에 의한 원심력으로 로터(10) 내측면으로 편중 이동된 슬러지(S)를 외부로 배출하기 위한 장치로, 중공의 주축(100), 슬러지 배출 회전축(200), 슬러지포집부(300) 및 슬러지배출부(400)를 포함한다.
본 발명의 원심분리의 처리 대상인 원액은 하우징(50) 상측에 형성된 유입구(20)를 통해 로터(10) 내부로 유입되고, 이 원액은 유입구(20)에 연결된 유로를 따라 유입된다.
회전하는 로터(10) 내에서 유입된 원액 중 액상은 액상배출구(30)를 통해 외부로 배출되고, 원액 중 슬러지(S)는 슬러지배출구(40)를 통해 외부로 배출된다.
이때, 슬러지(S)는 원심력에 의해 빠른 속도로 로터(10) 내측면으로 이동하게 되는데, 일반적으로 비중차에 의해 무거운 고형물질, 보다 가벼운 고형물, 여액순으로 로터 내측면에 쌓이게 되고, 도시된 바와 같이 이러한 슬러지(S)는 로터 내측면에 형성된 경사면을 타고 퇴적층을 이루게 된다.
본 발명은 상기와 같이 로터(10) 내측면에 쌓인 슬러지(S)를 원심분리기의 가동 중에도 지속적으로 제거할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
중공의 주축(200)은, 하우징(50) 하부에서 관통하고, 로터(10)의 하부 중심부에 결합되어 있다.
중공의 주축(200)이 회전하면 이에 결합된 로터(10) 역시 회전하게 되어 로터(10) 내부로 유입된 원액을 비중에 따라 원심분리하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 중공의 주축(100)이 회전하도록 구동력을 제공하는 전동기(110)가 케이싱프레임(60) 내부에 설치되어 있고, 전동기(110) 상단에는 전동기벨트(70)가 감기는 제1풀리(71)가 형성되어 있다.
그리고, 중공의 주축(100) 하단에는 제2풀리(72)가 결합 되어 있으며, 제1풀리(71)와 제2풀리(72)의 외주면에는 전동기벨트(70)가 감겨 있다.
이러한 구성으로 전동기(110)가 구동하면 제1풀리(71)가 회전하고, 제1풀리(71)에 감겨 있는 전동기벨트(70)가 회전하면서 제2풀리(72)에 전달된다.
제2풀리(72)가 회전하면서 이에 결합된 중공의 주축(100) 역시 회전하고, 중공의 주축(100)이 회전하면서 중공의 주축(100)상단에 결합된 로터(10)가 회전하게 된다.
그리고, 중공의 주축(100) 내부에는 감속기(210)와 연결된 슬러지 배출 회전축(200)이 삽입되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 슬러지 배출 회전축(200)은 그 상단에 소켓(211)이 연결되어 있고, 볼트(212)를 매개로 제1플레이트(213)가 결합 되며, 제1플레이트(213)에는 이하 후술할 슬러지배출기어(320)와 볼트(215)를 매개로 결합된 제2플레이트(214)가 마련되어 있다.
그리고, 다시 도 3을 참조하면, 슬러지 배출 회전축(200) 하단에는 감속기출력풀리(73)가 결합되어 있고, 이 감속기출력풀리(73)에는 감속기벨트(74)가 감겨 있으며, 감속기벨트(74)는 다시 슬러지 배출 회전축(200)의 회전속도를 감소 및 제어하는 감속기(210) 상단에 마련된 감속기입력풀리(75)에 감겨 있다.
한편, 감속기(210)의 일측에는 모터(76)가 설치되어 있고, 이 모터(76)의 구동력으로 감속기(210)가 일정한 구동력을 제공하며, 그 구동력은 감속기벨트(74)를 회전시키고, 감속기출력풀리(73)에 연결된 슬러지 배출 회전축(200)을 회전시키게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 중공의 주축(100)과 그 내부에 삽입되어 회전하는 슬러지 배출 회전축(200) 사이에는 다수개의 볼 베어링(120)이 마련되어 있어, 중공의 주축(100) 회전에 따라 슬러지 배출 회전축(200)도 볼 베어링(120)을 매개로 연동하여 회전하게 된다.
다만, 중공의 주축(100)은 전동기(110)의 구동으로 회전하고, 슬러지 배출 회전축(200)은 감속기(210)에 의해 그 회전 및 제어가 이루어진다.
한편, 일반적인 디켄터 원심분리기의 경우, 실린더 및 그 내부에 마련된 스크류는 같은 방향으로 회전하되, 스크류가 실린더의 회전속도보다 대략 2~20rpm 적게 회전하고, 이러한 회전차로 인하여 슬러지의 케익 이송 및 배출이 이루어진다.
이러한 회전속도차를 발생시키기 위해서는 일반적으로 사이클론 감속기나 유성기어 감속기를 사용한다.
본 발명 역시, 슬러지 배출 회전축(200)은 감속기(210)를 통해 중공의 주축(100)에 비하여 느린 속도로 회전하는바, 만약 주축(100)이 시계 반대방향으로 회전하게 되면, 슬러지 배출 회전축(200)은 상대적으로 시계 방향으로 회전하는 효과가 발생한다.
즉, 전동기(110)에 의해 시계 반대 방향으로 중공의 주축(100)이 1000rpm 정도의 회전력으로 회전하도록 구동력이 제공되고, 감속기(210)에 의해서도 슬러지 배출 회전축(200)이 시계 반대방향으로 900rpm 정도의 회전력이 제공되는 경우, 상대적으로 슬러지 배출 회전축(200)은 1000rpm과 900rpm 과의 차이인 100rpm 정도의 회전력으로 중공의 주축(100)에 대하여 상대적으로 시계 방향으로 회전하는 효과가 생기게 된다.
이러한 100rpm 정도의 구동력은 이하 후술할 슬러지포집부(300)에 마련된 슬러지배출기어(320)에 전달하게 된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬러지 배출 회전축(200) 상단에는 다수개의 볼트(215)로 슬러지포집부(300)에 마련된 슬러지배출기어(320)가 제2플레이트(214)에 결합 되어 있어, 상술한 구동력의 차이에 의해 슬러지배출기어(320)는 시계 방향으로 회전하게 된다.
한편, 슬러지포집부(300)는 원심력에 의해 로터(10) 내측면으로 이동 편중된 슬러지(S)를 수집한 후, 다시 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동시키도록 슬러지 배출 회전축(200) 상부에 형성되어 있고, 이 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동된 슬러지(S)를 외부로 배출시키는 슬러지배출부(400)가 마련되어 있다.
이러한 슬러지포집부(300)를 도 6을 참조로 설명하면 다음과 같다.
도 6은 슬러지포집부(300)를 구성하는 다수개의 기어가 치결합된 전체 구성도이다.
도시된 바와 같이, 슬러지포집부(300)는, 내치차(310),슬러지배출기어(320),아이들기어(330),슬러지포집구(340)를 포함한다.
내치차(310)는, 회전하는 로터(10) 내측면 일단에 그 외주면이 고정결합되고, 로터(10)가 회전하면 이에 결합된 내치차(310)도 연동하여 회전한다.
내치차(310)는 원형의 형상으로 그 내주면에는 일정한 간격으로 기어가 형성되어 있고, 내치차(310)의 중앙에는 슬러지 배출 회전축(200) 상단에 결합된 슬러지배출기어(320)가 마련되어 있다.
슬러지배출기어(320)의 외주면에는 일정한 간격으로 기어가 형성되어 있고, 슬러지배출기어(320) 및 내치차(310)와 동시에 치결합하면서 회전하는 아이들기어(330a,330b,330c)가 슬러지배출기어(320)와 내치차(310) 사이에 형성되어 있다.
도시된 바와 같이, 아이들기어(330)는 슬러지배출기어(320)의 중심축을 기준으로 120°간격으로 3개가 형성되어 있다.
그러나, 이 아이들기어(330)의 갯수는 작업자의 선택에 따라 설정할 수 있음은 자명하다.
그리고, 이 아이들기어(330)를 그 내부에 내포하고, 아이들기어(330)의 외주면에 형성된 기어에 접촉하여 슬러지(S)를 수집하는 쟁기 형상의 날(341)이 구비된 슬러지포집구(340)가 형성되어 있다.
슬러지포집구(340)의 중심부는 슬러지배출기어(320)의 중심부와 각각 연결되어 있으며, 아이들기어(330) 외주면에 일정 간격으로 형성된 기어에 접하고 있어, 아이들기어(330)가 회전하면서 이동하는 경우 같은 방향으로 슬러지포집구(340)는 이동하게 된다.
도 7은 상술한 내치차(310),슬러지배출기어(320),아이들기어(330) 및 슬러지포집구(340)의 분해도이다.
슬러지를 포집하는 과정을 첨부된 도면을 참조로 살펴보면 다음과 같다.
내치차(310)는 로터(10)의 내주면에 결합되어 로터(10)를 회전시키는 구동력을 제공하는 전동기(110)에 의해 내치차(310) 역시 회전하게 된다.
전동기(110)에 의해 시계반대방향으로의 회전력이 전달되면, 내치차(310) 역시 시계반대방향으로 회전한다.
이와 동시에 감속기(210) 및 이 감속기(210)에 연결된 모터(76)의 구동력으로 슬러지배출기어(320)는 시계방향으로 회전하게 된다.
슬러지배출기어(320)는 시계방향으로 회전하고, 내치차(310)는 시계반대방향으로 회전하는바, 그 사이에 형성된 아이들기어(330)는 그 자체가 시계반대방향으로 회전하되, 3개의 아이들기어(330)는 시계방향으로 전체적으로 회전하게 된다.
이 아이들기어(330)가 전체적으로 내치차(310) 내부에서 시계방향으로 회전하는바, 아이들기어(330)를 내포하고 있는 슬러지포집구(340) 역시 내치차(310) 내부에서 시계방향으로 회전하게 된다.
슬러지포집구(340)는 아이들기어(330)를 내포하고, 로터(10) 내측면에 쌓인 슬러지(S)를 긁을 수 있도록 쟁기 형상의 날(341)이 구비되어 있다.
이 쟁기 형상의 날(341)은 내치차(310)가 시계반대방향으로 회전할 때, 아이들기어(330)가 그 내부에서 시계반대방향으로 전체적으로 회전에 의해 이에 연동하여 시계방향으로 회전하면서 쟁기 형상의 날(341)에 의해 로터(10) 내측면에 고착된 슬러지(S)를 긁어서 수집하게 된다.
이러한 쟁기 형상의 날(341)에 의해 긁어서 수집된 슬러지(S)를 도 7에 도시하였다.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같이, 슬러지포집구(340)에 마련된 쟁기 형상의 날(341)에 의해 로터(10) 내측면에 퇴적된 슬러지(S)를 긁어서 수집한 뒤에 다시 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동시킨 뒤 회전하는 로터(10)에 의해 발생하는 원심력으로 외부에 배출하는 장치를 마련하였다.
이를 위해 도 8에 도시된 바와 같이, 원형의 슬라이드판(500)이 마련되어 있다.
이 원형의 슬라이드판(500)은 아이들기어(330)와 연동하여 함께 회전하도록 아이들기어(330) 중심부에 연결되되 그 하부면에 안착되어 있다. 즉, 아이들기어(330) 자체가 시계 반대방향으로 회전하는 경우 연동하여 함께 시계반대방향으로 회전하고, 도면에 도시된 아이들기어(330) 3개가 전체적으로 시계방향으로 회전하는 경우 이에 연동하여 이 슬라이드판(500)도 전체적으로 시계 방향으로 회전한다.
이러한 원형의 슬라이드판(500)의 회전을 원활하게 이루어지도록 원형의 슬라이드판(500) 중심부에는 회전하는 볼 베어링(510)이 마련된다.
한편, 원형의 슬라이드판(500)의 원주를 따라 일정간격 이격 설치된 스크푸 형상의 이동차단편(520)이 마련된다.
이 스크푸 형상의 이동차단편(520)이 구비된 원형의 슬라이드판(500) 자체는 시계반대방향으로 회전하고, 쟁기 형상의 날(341)이 구비된 슬러지포집구(340)는 시계방향으로 회전한다.
시계방향으로 회전하는 쟁기 형상의 날(341)이 구비된 슬러지포집구(340)에 의해 로터(10) 내측면에 쌓인 슬러지(S)가 수집되고, 이 수집된 슬러지(S)가 이동차단편(520)이 구비된 슬라이드판(500)에 의해 분쇄되고 이 분쇄된 슬러지는 덩어리져서 이동한다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 이동차단편(520)의 회전방향과 쟁기 형상의 날(341)이 구비된 슬러지포집구(340)의 회전방향이 서로 반대가 되어 슬러지포집구(340)에 의해 이동된 슬러지(S)는 이동차단편(520)에 의해 이동차단편(520)의 내부 부피만큼 분쇄되어 시계반대방향으로 회전하게 된다.
한편, 슬러지포집구(340)에 의해 로터(10) 내측면에 쌓인 슬러지(S)가 시계방향으로 회전하면서 지속적인 원심력에 의해 외부로 이동하려는 힘을 도 9에 화살표 방향으로 도시하였다.
그러나, 스크푸 형상의 이동차단편(520)이 원심력에 의해 외부로 배출되려는 분쇄된 슬러지의 이동을 제한하여 분쇄된 슬러지가 회전하면서 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동시킨다.
이러한 이동이 가능하도록 이동차단편(520)은 일정한 두께의 "ㄱ"자 형상으로 절곡되어 슬라이드판(500)의 외주면에 일정한 간격으로 이루어지는 것이 바람직하고, 이 형상으로 인해 분쇄된 슬러지(S)는 원심력에 의해 외부로 이동되는 것이 차단된다.
상기 이동차단편(520)는 도면에 도시된 바와같이 "ㄱ"자 형상으로 이루어져 있으나, 반드시 이러한 형상에 국한되지 않고, 슬러지를 분쇄한 후 덩어리 모양으로 이동시킬 수 있는 형상이라면 "ㄱ" 자 형상 이외에 다양한 형상으로 변형 사용할 수 있음은 자명하다.
다만, 이 이동차단편(520)에 의해 외부로 이동되지 않고, 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동된 분쇄된 슬러지는 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동할수록 원심력에 의해 이동차단편(520)으로부터 분리된다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 이동차단편(520)에 의해 외부로 배출되지 않고 시계반대방향으로 회전하면서 점차적으로 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동된 분쇄된 슬러지는 슬러지 배출 회전축(200)으로 갈수록 이동차단편(520)에서 이탈되고 최종적으로는 원심력에 의해 이동차단편(520)으로부터 분리된다.
이러한 이동차단편(520)으로부터 분리된 슬러지는 이동차단편(520) 위치에 대응되고, 슬라이드판(500)의 원주를 따라 일정간격으로 이격 설치된 경사편(530)에 안착된다.
이러한 경사편(530)은 도 10에 확대 도시하였으며, 하방향으로 경사지게 형성되어 있다.
이동차단편(520)에 의해 이동되는 분쇄된 슬러지는 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동하는데, 슬러지 배출 회전축(200)에 가까워지면서 원심력으로 인해 이동차단편(520)으로부터 이탈되는데, 이 분리된 슬러지(S)는 이동차단편(520)에 대응되는 위치에 마련된 경사편(530)에 안착되는 것이다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 원심력에 의해 슬러지(S)가 외부로 흩어지는 것을 방지하기 위해 슬라이드판(500) 상부에 커버(540)가 안착되는 것을 특징으로 한다.
이러한 커버(540)에 의해 쟁기 형상의 날(341)이 구비된 슬러지포집구(340)에 의해 로터(10) 내측면에 쌓인 슬러지(S)가 흩어지지 않고 회전하면서 이동차단편(520)에 의해 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동하게 된다.
이러한 작동관계를 정리하면, 슬러지포집구(340)에 마련된 쟁기 형상의 날(341)에 의해 로터(10) 내측면에 쌓인 슬러지(S)가 수집되고, 슬러지포집구(340) 자체는 시계방향으로 회전하면서 이 슬러지(S)와 함께 회전되는데, 이때 이동차단편(520)이 마련된 슬라이드판(500)은 시계반대방향으로 회전하면서 상기 슬러지포집구(340)에 의해 이동되는 슬러지(S)를 분쇄하게 된다.
분쇄된 슬러지(S)는 이동차단편(520)에 의해 점차적으로 시계반대방향으로 회전하면서 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동하는데, "ㄱ" 자 형상으로 굴곡지게 형성된 이동차단편(520)에 의해 슬러지(S)는 외부로 배출되지 않은 채 이동하면서 최종적으로 슬러지 배출 회전축(200)과 가까운 곳에서는 원심력에 의해 이동차단편(520)으로부터 이탈된다.
이동차단편(520)으로부터 이탈된 분쇄되어 덩어리로 이루어진 슬러지(S)는 이동차단편(520)에 대응되는 위치에 마련된 경사편(530)에 안착되고, 후술할 슬러지배출부(420)에 의해 외부로 배출된다.
한편, 경사편(530)으로 이동된 분쇄되어 덩어리진 슬러지(S)가 경사편(530)에 형성된 경사로 인해 하방향으로 이동되고, 외부로 배출되기 위해 형성된 슬러지배출판(420)에 마련된 안착편(410)으로 이동하게 된다.
이 슬러지배출부(400)는 도 12에 도시된 바와 같이 전체적으로 원형의 형상을 이루로, 안착편(410)으로 이동된 슬러지(S)가 외부로 배출되도록 다수개의 슬롯(430)이 방사형으로 구비된 것을 특징으로 한다.
다수개의 슬롯(430)은 안착편(410)에 연통되며, 안착편(410)으로 이동된 분쇄된 슬러지(S)는 이 슬롯(430)을 따라 원심력에 의해 외부로 배출된다.
즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 안착편(410)은 다수개의 슬롯(430)에 대응되도록 슬러지배출판(420) 중심부에 방사형으로 배치되고, 슬롯(430)을 따라 이동된 슬러지(S)는 원심력에 의해 외부로 배출되는데, 이미 도 2에 도시된 슬러지배출구(40)를 통해 최종적으로 외부로 배출되게 된다.
본 발명은 종래 로터 내측면에 쌓인 슬러지를 제거하기 위해 원심분리기의 작동을 정지시킨 뒤에 이 슬러지를 제거하는 종래의 과정을 대체하고, 원심분리기의 작동중에도 로터 내측면에 형성된 슬러지를 지속적으로 마모없이 외부로 배출하는 장치를 제공하는바, 상기와 같은 구성으로 인해 종래 슬러지를 제거하는데 걸리는 시간이 단축됨은 물론이고, 슬러지를 배출하는 별도의 스크류를 종래처럼 마련하지 않고, 슬러지를 '버켓' 방식으로 긁어 모은 후 슬러지 배출 회전축 방향으로 이동시킨 뒤 원심력에 의해 외부로 배출하는 새로운 방식의 원심분리기를 제공하고 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 로터 100 : 주축
110 : 전동기 200 : 슬러지 배출 회전축
210 : 감속기 300 : 슬러지포집부
310 : 내치차 320 : 슬러지배출기어
330 : 아이들기어 340 : 슬러지포집구
341 : 쟁기 형상의 날 400 : 슬러지배출부
410 : 안착편 420 : 슬러지배출판
430 : 슬롯 500 : 슬라이드판
510 : 볼 베어링 520 : 이동차단편
530 : 경사편 540 : 커버

Claims (7)

  1. 로터(10)의 회전에 의한 원심력으로 상기 로터(10) 내측면으로 모아진 슬러지(S)를 배출하기 위해,
    상기 로터(10)가 회전하도록 구동력을 제공하는 전동기(110)와 연결되고 상기 로터(10) 하부에 결합된 중공의 주축(100);
    상기 주축(100) 내부에 삽입되고, 감속기(210)에 의해 회전이 제어되는 슬러지 배출 회전축(200);
    상기 슬러지 배출 회전축 상부에 설치되되, 상기 로터(10) 내측면으로 편중된 슬러지(S)를 수집한 뒤 상기 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동시키는 슬러지포집부(300); 및
    상기 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동된 슬러지(S)를 원심력에 의해 외부로 배출시키는 슬러지배출부(400);를 포함하되,
    상기 슬러지포집부(300)는,
    상기 로터(10) 내주면 일단에 그 외주면이 고정결합된 원형의 내치차(310);
    상기 내치차(310) 중심부에 마련되되, 상기 슬러지 배출 회전축(200) 상단에 결합된 슬러지배출기어(320);
    상기 내치차(310) 및 슬러지배출기어(320)에 치결합하면서 회전하는 아이들기어(330); 및
    상기 아이들기어(330)의 외주면에 형성된 기어와 접하되, 로터(10) 내측면으로 편중된 슬러지(S)를 수집하도록 쟁기 형상의 날(341)이 구비된 슬러지포집구(340); 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내치차(310)는 상기 전동기(110)의 구동력으로 회전하고, 상기 슬러지배출기어(320)는 감속기(210)에 의해 회전하며,
    상기 아이들기어(330)는 상기 슬러지배출기어(320)에 치결합하면서 회전하되, 상기 내치차(310) 내주면에 형성된 기어를 따라 회전하고,
    상기 슬러지포집구(340)는 상기 아이들기어(330) 외주면에 형성된 기어에 접하면서 회전하되, 쟁기 형상의 날(341)에 의해 슬러지(S)를 수집하는 것을 특징으로 하는, 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 쟁기 형상의 날(341)에 의해 수집된 슬러지(S)를 상기 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 이동시키기 위해,
    상기 아이들기어(330)와 연동하여 회전하도록 상기 아이들기어(330)의 하부면에 안착되고, 그 중심에는 볼 베어링(510)이 마련된 원형의 슬라이드판(500);
    상기 슬라이드판(500)의 원주를 따라 일정간격 이격 형성된 스크푸 형상의 이동차단편(520); 및
    상기 이동차단편(520)에 대응되는 위치에 하방향으로 경사진 경사편(530)이 상기 슬라이드판(500)의 원주를 따라 일정간격으로 형성된 것을 특징으로 하는, 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 이동차단편(520)은 일정한 두께의 'ㄱ'자 형상으로 절곡지게 상기 슬라이드판(500)의 원주를 따라 결합되고, 원심력에 의해 슬러지(S)가 흩어지는 것을 방지하는 커버(540)가 상기 슬라이드판(500) 상부에 마련되는 것을 특징으로 하는, 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 슬러지포집구(340)에 마련된 쟁기 형상의 날(341)에 의해 수집된 슬러지(S)가 상기 슬러지포집구(340)의 회전방향과 반대로 회전하는 슬라이드판(500)에 마련된 이동차단편(520)에 의해 분쇄되고,
    분쇄된 슬러지(S)가 이동차단편(520)에 의해 외부로 이탈되지 않은채 운반되며, 상기 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 상기 이동차단편(520)에 의해 운반된 슬러지(S)가 원심력에 의해 상기 이동차단편(520)에서 이탈하여 상기 경사편(530)에 안착되는 것을 특징으로 하는, 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 슬러지배출부(400)는,
    상기 슬러지 배출 회전축(200) 방향으로 운반된 슬러지(S)가 안착되는 안착편(410)이 마련된 원형의 슬러지배출판(420)으로 구성되되, 상기 슬러지배출판(420) 내부에는 상기 안착편(410)에 연결되어 슬러지(S)가 원심력에 의해 외부로 배출될 수 있도록 다수개의 슬롯(430)이 방사형으로 구비된 것을 특징으로 하는, 원심분리기를 이용한 슬러지 자동배출장치.
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