KR101523884B1 - 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치 - Google Patents

편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치는 제1 동심축과 제1 동심축의 축 방향에 평행하게 제1 동심축에 연결되어 있는 제1 편심축을 갖는 제1 로터 샤프트, 제1 동심축과 동일축 선상에 위치하는 제2 동심축과 제2 동심축의 축 방향에 평행하며 전단에는 제1 편심축의 전단을 수용 결합하는 제1 편심축 수용부가 형성되어 있는 제2 편심축을 갖는 제2 로터 샤프트, 제1 편심축의 후단 외주에 결합되어 있는 부쉬, 내부에 부쉬를 수용 결합하고 있으며 결합부 및 외접 톱날을 갖는 회전 기어, 중앙에 제2 편심축을 관통 수용하는 로터 샤프트 통과공이 형성되어 있으며 일측면 중앙부 둘레에 결합부가 결합되어 있는 로터, 중앙에 제2 편심축을 관통 수용 결합한 상태로 로터 샤프트 통과공에 수용 결합되어 있는 로터 내부 베어링, 로터를 내부에 수용하며 상부에 탈수 대상물이 투입되는 투입구와 일측면 중앙부에 압착 탈수된 탈수 대상물이 배출되는 배출구가 형성되어 있는 외통을 갖는 로터 가이드, 로터 가이드의 양 측면에 각각 결합되어 있으며, 적어도 일부에 액체 배출부가 형성되어 있는 커버 플레이트를 갖는 로터 가이드 커버, 내주에 회전 기어의 외접 톱날의 일부와 접촉하는 내접 톱날이 형성된 기어 몸체부를 갖는 내접 기어로써 고정 기어, 그리고, 제1 동심축 및 상기 제2 동심축과 동심을 유지하도록 고정 기어의 기어 몸체부의 양 측면에 각각 결합되어 있는 고정 기어 지지부를 포함한다.

Description

편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치{ROTARY DEHYDRATION DEVICE USING ECCENTRIC DRIVE SQUEEZED DEHYDRATION METHOD}
본 발명은 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적 처리 방식을 통해 하수 또는 오폐수 속에 포함된 슬러지나 협잡물 또는 수분을 함유한 음식물 쓰레기 등의 탈수 대상물을 압착 및 탈수하여 수분 및 부피를 감소시켜 배출하는데 사용하는 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치에 관한 것이다.
최근 유기성 농축 슬러지, 협잡물 및 음식물 쓰레기 등의 오염 물질의 해양 투기가 2015년 전면 금지가 예고되어 있어 각 지자체 별로 육상 매립 시 슬러지, 협잡물 및 음식물 쓰레기의 처리 비용 증가에 문제에 직면하여 매립 양을 줄이고 이를 통해 환경 오염을 방지하고자 노력하고 있는 실정이다.
하수 또는 오폐수 슬러지, 협잡물 또는 음식물 쓰레기의 양을 줄이는 방법 중에 하나가 기계적 압착 및 탈수 방법을 통해 탈수 대상물 속에 포함된 오염된 수분을 제거하고 탈수 대상물의 질량 및 부피를 줄이는 기술이 흔히 사용되고 있다. 이러한 기계적 압착 및 탈수에 이용되는 기계 장치 중의 하나가 후기된 특허문헌1의 등록번호 제10-0958664호의 "고효율 응집 농축 일체형 탈수장치"이다. 고효율 응집 농축 일체형 탈수장치는 슬러지 농축장치(1), 스크류 피터(2) 및 탈수용 수평 원심 분리기(3)를 이용하여 슬러지의 압착 및 탈수 처리를 하는 기계 장치이다. 그런데 상기 고효율 응집 농축 일체형 탈수장치는 각각 분리된 슬러지 농축장치(1), 스크류 피터(2) 및 탈수용 수평 원심 분리기(3) 구성으로 인해 부피가 매우 커서 설치 공간 상의 제약이 많이 따르는 문제점이 있었다.
이러한 설치 공간 상의 제약에 따른 문제점을 해결하기 위해 후기된 특허문헌2의 등록번호 제 10-0865831호의 "음식물 쓰레기 처리장치"가 개발되었다.
상기 음식물 쓰레기 처리장치는 이송 거리가 짧은 일체형으로 제작되어 편심 구동하는 1차 처리부의 로터(242)에 의해 음식물 쓰레기의 1차 압착 및 탈수가 이루어지도록 마련되어 부피가 협소한 공간에서도 사용이 가능한 장점이 있다.
상기 음식물 쓰레기 처리장치는 제1 구동축(20a)에 연결된 외접 기어(242a)가 동심 회전을 하면 외접 기어에 맞물린 내접 기어(242e)가 타원형인 로터리 하우징(244) 내에서 편심 회전을 하면서 압착 및 탈수가 이루어지게 된다.
그런데 상기 음식물 쓰레기 처리장치는 제1 구동축(20a)에 연결된 외접 기어(242a)의 동심 회전력을 내접 기어(242e)의 편심 회전력으로 전달하는 과정에서 내접 기어 및 내접 기어와 접하는 외접 기어의 기어 톱날에 편심 회동에 따른 부하가 집중이 된다. 이에 더하여 음식물 쓰레기의 투입에 따른 압착 부하 또한 내접 기어및 외접 기어의 기어 톱날에 가중되기 때문에 내외접 기어의 기어 톱날의 마모가 심하며 음식물 쓰레기의 압착력이 저하되는 문제점이 있다. 이로 인해 대형화가 불가능하여 음식물 쓰레기나 슬러지의 압착 탈수 처리 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 내접 기어에 접하면서 이탈을 하지 않고 외접 기어가 편심 회전을 하기 위해서는 로터(242)의 끝부분이 로터리 하우징(244)과 접촉하면서 이동을 하여야 하기 때문에 로터리 하우징(244)에 무리를 줄 뿐만 아니라, 원활한 접촉 이동을 위해 완충 부재로 소모품으로써 주기적 교체가 필요한 로터리팁(242d)이 필수적으로 추가 구비되어야 하므로 제조 비용 및 유지 비용이 증대되는 문제점이 있다.
KR 10-0958664 B1 KR 10-0865831 B1
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는 상기의 문제점을 해결하여 슬러지, 협잡물 또는 음식물 쓰레기 등의 탈수 대상물의 압착 및 탈수를 위해 편심 구동 압착 탈수 과정에서 동심 회전력을 편심 회전력으로 전달시 상호 접하는 내외접 기어에 집중되는 부하의 발생을 감소시켜 기어의 손상을 방지하고 탈수 압착 탈수력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 대형화가 가능하여 압착 탈수 효율이 우수한 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 상기의 문제점을 해결하여 로터가외통인 로터리 하우징과 접촉 이동을 할 필요가 없기 때문에 로터에 추가적인 완충 부재를 마련할 필요가 없으며 로터나 외통에 접촉 부하를 발생시키지 않으므로로타리 탈수 장치의 제조 비용 및 유지 비용의 감소가 가능한 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치는 제1 동심축과 상기 제1 동심축의 축 방향에 평행하게 상기 제1 동심축에 연결되어 있는 제1 편심축을 갖는 제1 로터 샤프트, 상기 제1 동심축과 동일축 선상에 위치하는 제2 동심축과 상기 제2 동심축의 축 방향에 평행하며 전단에는 상기 제1 편심축의 전단을 수용 결합하는 제1 편심축 수용부가 형성되어 있는 제2 편심축을 갖는 제2 로터 샤프트, 상기 제1 편심축의 후단 외주에 결합되어 있는 부쉬, 내부에 상기 부쉬를 수용 결합하고 있으며 결합부 및 외접 톱날을 갖는 회전기어, 중앙에 상기 제2 편심축을 관통 수용하는 로터 샤프트 통과공이 형성되어 있으며 일측면 중앙부 둘레에 상기 결합부가 결합되어 있는 로터, 중앙에 상기 제2 편심축을 관통 수용 결합한 상태로 상기 로터 샤프트 통과공에 수용 결합되어 있는 로터 내부 베어링, 상기 로터를 내부에 수용하며 상부에 탈수 대상물이 투입되는 투입구와 일측면 중앙부에 압착 탈수된 탈수 대상물이 배출되는 배출구가 형성되어 있는 외통을 갖는 로터 가이드, 상기 로터 가이드의 양 측면에 각각 결합되어 있으며, 적어도 일부에 액체 배출부가 형성되어 있는 커버 플레이트를 갖는 로터 가이드 커버, 내주에 상기 회전 기어의 상기 외접 톱날의 일부와 접촉하는 내접 톱날이 형성된 기어 몸체부를 갖는 내접 기어로써 고정 기어, 그리고, 상기 제1 동심축 및 상기 제2 동심축과 동심을 유지하도록 상기 고정 기어의 상기 기어 몸체부의 양 측면에 각각 결합되어 있는 고정 기어 지지부를 포함한다.
상기 로터 가이드 커버의 양 측면에 각각 결합되어 있는 필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 로터 가이드 커버 또는 상기 필터부의 양측면에 각각 결합되어 있으며,
상기 액체 배출부 또는 상기 필터부를 통해 빠져 나온 액체인 여액이 외부로 배출되는 복수개의 여액 배출공이 형성되어 있는 여액 배출부를 더 포함할 수 있다.
샤프트 베어링 커버, 그리고, 상기 샤프트 베어링 커버에 수용된 상태로 상기 고정 기어 지지부의 일측에 결합되어 있는 제1 샤프트 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 동심축을 관통 수용한 상태로 상기 여액 배출부에 결합되어 있는 제2 샤프트 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 동심축 및 상기 제2 동심축의 일부를 각각 관통 수용하고 있는 한쌍의 메인 베어링 및 상기 메인 베어링을 고정 지지하는 베어링 베이스를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 편심축은 전단 외주에 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈이 더 형성되어 있으며, 상기 제2 편심축은 상기 제1 편심축 수용부의 내주에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈이 더 형성되어 있으며, 상기 제1 편심축의 키 결합홈과 상기 제2 편심축의 키 결합홈에 동시에 수용결합되어 상기 제2 편심축이 상기 제1 편심축의 전단을 수용한 상태로 상호 고정 결합하는 결합키를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 편심축은 전단 외주에 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈이 더 형성되어 있으며, 상기 제2 편심축은 상기 제1 편심축 수용부의 내주에는 길이 방향을 따라 상기 제1 편심축의 키 결합홈에 수용 결합되어 상기 제2 편심축이 상기 제1 편심축의 전단을 수용한 상태로 상호 고정 결합하는 적어도 하나의 키 결합 돌기가 더 형성되어 있을 수 있다.
상기 고정 기어와 상기 회전 기어는 기어비가 4 대 3인 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치에 의하면, 탈수 대상물의 압착 및 탈수를 위해 편심 구동 압착 탈수 과정에서 동심 회전력을 편심 회전력으로 전달시 상호 접하는 내외접 기어에 집중되는 부하의 발생을 감소시킬 수 있어 기어의 손상을 방지하고 음식물 쓰레기의 압착 탈수력력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 대형화가 가능하여 압착 탈수 처리 효율이 우수한 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치에 의하면 로터가 외통인 로터리 하우징과 접촉 이동을 할 필요가 없기 때문에 로터에 추가적인 완충 부재를 마련할 필요가 없으며 로터나 외통에 접촉 부하를 발생시키지 않으므로 로타리 탈수 장치의 제조 비용 및 유지 비용의 감소가 가능한 유리한 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 결합 사시도 및 분해 사시도,
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 정면도, 평면도 및 우측면도,
도 6은 도 3의 'A-A'선을 따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 단면도,
도 7 내지 도 10은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 순차적인 조립 방법을 설명하기 위한 조립 상태도,
도 11 내지 도 13은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 작동 방법을 순차적으로 설명하는 작동 상태도, 그리고,
도 14는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 로터의 형상도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 사시도, 정면도, 평면도, 측면도, 단면도, 상태도 및 형상도들을 참고하여 설명될 것이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치를 도 1 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치를 도 1 내지 도 10을 참조하여 그 구성 및 조립 방법을 중심으로 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 결합 사시도 및 분해 사시도, 도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 정면도, 평면도 및 우측면도, 그리고, 도 6은 도 3의 'A-A'선을따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 단면도, 도 7 내지 도 10은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 순차적인 조립 방법을 설명하기 위한 조립 상태도이다.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치는 상호 결합된 제1 로터 샤프트(110) 및 제2 로터 샤프트(190), 부쉬(120), 회전 기어(130), 로터(140), 로터 내부 베어링(150), 로터 가이드(160), 로터 가이드 커버(170), 필터부(180), 여액 배출부(200), 고정 기어(210), 고정 기어 지지부(220), 스페이서(230), 제1 및 제2 샤프트 베어링(240. 260), 메인 베어링(270), 베어링 베이스(280), 구동 스프라켓(290), 베이스 프레임(300) 및 결합키(400)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이 제1 로터 샤프트(110)는 SM45C 또는 STS304 재질로 마련되며, 제1 동심축(112)과 제1 동심축(112)의 축 방향에 평행하며 전단 외주에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈(116)이 형성되어 있는 제1 편심축(114)을 포함한다. 제1 로터 샤프트(110)는 제1 동심축(112)이 동심 회전 운동을 하면 제1 편심축(114)은 편심 회전 운동을 하게 된다.
제1 편심축(114)의 후단 외주에는 베이링 역할을 수행하기 위한 부쉬(120)가 결합되어 있다.
제2 로터 샤프트(190)도 SM45C 또는 STS304 재질로 마련되며, 제2 동심축(192)과 제2 동심축(192)의 축 방향에 평행하며 전단에는 제1 편심축(114)의 전단을 수용 결합하는 제1 편심축 수용부(195)가 형성되어 있는 제2 편심축(194)을 포함한다. 제1 편심축 수용부(195)의 내주에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈(미도시)이 추가로 형성되어 있다.
제1 로터 샤프트(110)와 제2 로터 샤프트(120)는 제2 동심축(192)은 제1 동심축(112)과 동일축 선상에 위치하며 제2 편심축(194)은 제1 편심축(114)과 동일축 선상에 위치하도록 제1 로터 샤프트(110)의 키 결합홈(116)과 제2 로터 샤프트(190)의 키 결합홈(미도시)에 동시에 수용 결합된 결합 키(400)에 제2 편심축(192)이 제1 편심축(112)의 전단을 수용한 상태로 상호 고정 결합되어 있다. 제2 로터 샤프트(190)도 제2 동심축(192)이 동심 회전 운동을 하면 제2 편심축(194)은 편심 회전 운동을 하게 된다.
한편, 본 실시예와 달리 제2 편심축(194)의 전단 내주에는 키 결합홈 대신 결합 키(400)에 해당하는 결합 돌기를 형성하여 키 결합홈(116)에 바로 수용 결합되도록 하여도 무방하다.
회전 기어(130)는 SM45C 재질의 외접 기어로써 결합부(132) 및 외접 톱날(134)을 포함한다. 회전 기어(130)는 내부에 부쉬(120)를 수용 결합한 상태로 결합부(132)가 후술할 로터(140)의 일측 중앙부에 체결 볼트로 결합되어 있다. 회전 기어(130)는 로터(140)와 결합되어 로터(140)의 회전 운동을 제어하며, 후술할 내접 기어인 고정 기어(210)와 맞물리면서 부쉬(120)에 의해 상호 결합된 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)의 제1 및 제2 편심축(114, 194)의 편심 회전 운동에 의해 공전을 함과 동시에 회전 기어(140)의 외접 톱날(134)과 고정 기어(210)의 내접 톱날(214)의 기어 잇수 비에 의해 일정한 공전 방향과 반대 방향으로 자전 운동을 한다
로터(140)는 STS304 재질로 마련되며, 측면이 꼭지점으로부터 멀어질수록 모서리가 외부로 완만하게 볼록해지는 전체적으로 삼각형인 통 형상으로 마련된 로터 몸체부(142)의 중앙에는 제2 편심축(194)을 관통 수용하는 로터 샤프트 통과공(145)이 형성되어 있으며, 세 꼭지점은 로터(140)의 편심 회전 운동시 탈수 대상물을 원활히 이동시키기 위해 자전 방향을 향해 돌출된 돌기(144)가 형성되어 있다.
로터(140)는 세 꼭지점이 동일한 궤적을 그리며 꼭지점의 궤적과 동일한 형상의 로터 가이드(160) 내에서 회전 기어(130)와 마찬가지로 공전 및 공전 방향과 반대로 자전 운동을 한다.
로터 내부 베어링(150)은 상호 결합된 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)로부터 로터(140)의 자유로운 편심 회전 운동을 보장하는 볼 베어링으로써 중앙에 제2 편심축(194)을 관통 수용 결합한 상태로 로터 샤프트 통과공(145)에 수용 결합되어 있다.
로터 가이드(160)도 STS304 재질로 마련되며, 내부 빈 공간의 형상은 로터(140)의 세 꼭지점의 궤적과 일치하도록 네 꼭지점이 라운드진 사각형 통형상으로 제작되며 상부에 탈수 대상물인 슬러지, 협잡물 또는 음식물 쓰레기가 투입되는 투입구(164)와 일측면 중앙부에 압착 탈수된 탈수 대상물이 배출되는 배출구(166)가 형성되어 있는 외통(160)으로 이루어져 있다.
회전 기어(130)의 편심 회전 운동인 공전 및 공전 방향과 반대인 자전 운동이 이루어지면 로터(140)가 로터 가이드(160) 내에서 마찬가지로 공전 및 공전 방향과 반대인 자전 운동을 하게 되며 로터 가이드(160)와 로터(140) 사이 빈 공간부의 일정 영역에서의 탈수 대상물의 수용 공간인 용적의 크기가 시간에 따라 변화하게 된다. 이로 인해 로터 가이드(160) 내부로 탈수 대상물의 유입, 압착, 탈수 및 배출 공정이 수행되게 된다.
로터 가이드(160)의 양 측면에는 각각 한 쌍의 로터 가이드 커버(170)와 필터부(180)가 체결 볼트에 의해 순차적으로 결합되어 있다.
로터 가이드 커버(170)는 중앙에 관통 형성된 로터 샤프트 통과공(175)과 소정 이격 간격을 두고 측면 및 하면에 통공된 액체 배출부(177)가 형성되어 있으며, STS304 재질의 커버 플레이트(172)로 마련되어 있다. 로터 가이드 커버(170)는 로터 가이드(160)의 양측면을 막아 탈수 대상물이 압착 탈수되는 순간 액체 배출부(177)를 통해 탈수된 물 등의 액체(여액)가 빠져 나가도록 한다.
필터부(180)는 필터나 거름망으로 마련되며, 액체 배출부(177)를 통해 액체만이 외부로 배출되도록 하고 탈수 대상물은 빠져나가지 못하도록 한다.
여액 배출부(200)는 STS304 재질로 마련되어 필터부(180)의 양측면에 한 쌍이 각각 결합되어 필터부(180)를 지지하며 중앙에 형성된 로터 샤프트 관통공(205)과 소정 이격 간격을 두고 필터부(180)를 통해 빠져나온 액체인 여액이 외부로 배출되는 복수개의 여액 배출공(206)이 형성되어 있는 배출 플레이트(202) 및 배출 플레이트(202)를 베이스 프레임(300)에 결합하여 이를 고정 지지하기 위한 고정 프레임(204)를 포함한다.
본 발명의 한 실시예와 달리 여액 배출부(200)는 고정 프레임(204)을 생략하고 배출 플레이트(202)의 끝단을 절곡하여 체결 볼트로 바로 베이스 프레임(300)에 결합하거나 절곡 없이 용접 등의 방법으로 바로 베이스 프레임(300)에 결합할 수도 있다.
고정 기어(210)는 SM45C 재질로 마련되며, 내주에 회전 기어(130)의 외접 톱날(134)의 일부와 접촉하는 내접 톱날(214)이 형성된 기어 몸체부(212)를 갖는 내접 기어로써 링(ring) 기어이다. 고정 기어(210)는 고정 기어 지지부(220)에 의해 제1 동심축(112) 및 제2 동심축(192)과 동심을 이루도록 베이스 프레임(300)에 고정 지지되어 있어서, 제1 및 제2 편심축(114, 194)이 편심 회전 운동을 통해 회전 기어(130) 및 회전 기어(130)에 결합된 로터(140)가 정해진 값만큼 공전 및 자전할 수 있도록 한다.
이 때 정해진 값은 고정 기어(210)와 회전 기어(130) 간 기어비가 4 대 3으로 정해진다. 상호 결합된 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)의 제1 및 제2 동심축(112, 192)이 동심 회전시 제1 및 제2 편심축(114, 194)은 편심 회전 운동을 하게 된다. 상호 결합된 제1 및 제2 편심축(114, 194)에 결합된 회전 기어(130) 및 로터(140)는 부쉬(120)와 로터 내부 베어링(150)에 의해 제1 및 제2 편심축(114, 194)과 함께 편심 회전 운동인 공전 운동을 하되, 고정 기어(210)와 회전 기어(130) 간 기어비가 4 대 3이므로 회전 기어(130) 및 회전 기어(130)에 결합된 로터(140)는 고정 기어(210)에 비해 4/3배 증속 운동을 하게 되므로, 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)가 동심 1회전 즉 360도 회전 시 공전 운동과 반대 방향으로 1/3 회전 즉 마이너스 120도 자전 운동을 하게 된다.
고정 기어 지지부(220)는 고정 기어(210)의 기어 몸체부(212)의 양 측면에 각각 결합되는 고정 기어 결합 플레이트(222)와 고정 기어 결합 플레이트(222)를 베이스 프레임(300)에 결합하여 이를 고정 지지하기 위한 고정 프레임(224)를 포함한다.
본 발명의 한 실시예와 달리 고정 기어 지지부(220)는 고정 프레임(224)을 생략하고 고정 기어 결합 플레이트(222)의 끝단을 절곡하여 체결 볼트로 바로 베이스 프레임(300)에 결합하거나 절곡 없이 용접 등의 방법으로 바로 베이스 프레임(300)에 결합할 수도 있다.
제1 샤프트 베어링(240)은 샤프트 베어링 커버(250)에 수용된 상태로 간격 확보를 위해 부가적으로 채용된 스페이서(230)를 게재하여 로터(140)로부터 원거리에 위치하는 고정 기어 결합 플레이트(222) 및 고정 기어(210)에 함께 결합되어 있다.
제2 샤프트 베어링(260)은 제2 동심축(192)을 관통 수용한 상태로 여액 배출부(200)에 결합되어 있다.
한 쌍의 메인 베어링(270)은 제1 동심축(112)의 중앙부 및 제2 동심축(192)의 끝단을 각각 수용한 상태로 베어링 베어스(280)에 의해 지지되어 베이스 플레이트(300)에 고정 결합되어 있다.
제1 및 제2 샤프트 베어링(260)과 메인 베어링(270)은 선택적으로 채용되어도 구동에는 지장이 없으나 제1로터 샤프트(110)에 연결된 구동 스프라켓(290)을 통한 1축 회전 운동을 하더라도 로터(140)의 회전에 따른 탈수 대상물의 압착 탈수시 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)가 과도한 압력을 받을 경우 뒤틀림을 효과적으로 방지하기 위해 채용되어 있다.
본 실시예는 체인 또는 벨트에 의한 구동 스프라켓(290)의 구동을 통해 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)에 동심 회전 구동력을 전달하나 구동 스프라켓(290)을 생략하고 모터를 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)에 직접 연결하여 회전 구동력을 전달할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 작동 방법을 도 11 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명한다. 도 11 내지 도 13은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 작동 방법을 순차적으로 설명하는 작동 상태도이다.
먼저 도 11의 (a)는 탈수 대상물의 유입 단계로써 로터 가이드(160)의 투입구(164) 쪽 로터(140)와 로터 가이드(160)의 외통(162) 사이에 회전 기어(130)의 편심 회전에 따른 용적 변화에 의해 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 생기면 투입구(164)를 통해 탈수 대상물(S)인 협잡물, 슬러지 또는 음식 쓰레기가 유입이 된다.
도 11의 (b)는 탈수 대상물의 압착 시작 단계로써, 제1 및 제2 로터 샤프트(110)가 시계 방향 동심 회전을 시작하여 회전 기어(130)가 실선 화살표와 같이 고정 기어(210)에 접하며 시계 방향으로 도 11의 (a)에 비해 90도 편심 회전을 하면 로터(140)는 점선 화살표 방향으로 외통(162)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 마이너스 30도 편심 회전을 하게 된다. 이에 따라 로터(140)와 외통(162) 사이에 용적 변화에 의해 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 점차 좁아지면서 1차 압착이 시작되게 된다.
도 11의 (c)는 탈수 대상물의 추가 유입 시작, 1차 압착 및 탈수 단계로써, 회전 기어(130)가 다시 실선 화살표와 같이 고정 기어(210)에 접하며 시계 방향으로 도 11의 (b)에 비해 90도 편심 회전을 하면 로터(140)는 점선 화살표 방향으로 외통(162)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 다시 마이너스 30도 편심 회전을 하게 된다. 이에 따라 로터(140)의 일측변과 외통(162)의 좌측벽 사이에 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 최소화되면서 1차 압착 및 탈수가 진행된다. 이때 투입구(164)를 통해 유입되는 탈수 대상물(S)은 로터의 다른 측변과 외통(162) 사이에 형성되는 수용 공간으로 유입이 되게 된다.
도 12의 (a)는 탈수 대상물의 추가 유입, 1차 압착 해제 단계로써, 회전 기어(130)가 다시 실선 화살표와 같이 고정 기어(210)에 접하며 시계 방향으로 도 11의 (c)에 비해 90도 편심 회전을 하면 로터(140)는 점선 화살표 방향으로 외통(162)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 다시 마이너스 30도 편심 회전을 하게 된다. 이에 따라 탈수 대상물의 추가 유입은 계속 진행되면서 로터(140)의 일측변과 외통(162)의 좌측벽 및 하면 사이에 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 점차 확대되면서 1차 압착 해제가 진행된다.
도 12의 (b)는 탈수 대상물의 추가 유입 및 2차 압착 시작 단계로써, 회전 기어(130)가 실선 화살표와 같이 고정 기어(210)에 접하며 시계 방향으로 도 12의 (a)에 비해 90도 편심 회전을 하면 로터(140)는 점선 화살표 방향으로 외통(162)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 다시 마이너스 30도 편심 회전을 하게 된다. 이에 따라 로터(140)와 외통(162)의 좌측벽 및 하면 사이에 1차 압착 탈수된 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 점차 좁아지면서 2차 압착이 시작된다.
도 12의 (c)는 탈수 대상물의 2차 압착 및 탈수 단계로써, 회전 기어(130)가 다시 실선 화살표와 같이 고정 기어(210)에 접하며 시계 방향으로 도 12의 (b)에 비해 90도 편심 회전을 하면 로터(140)는 점선 화살표 방향으로 외통(162)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 다시 마이너스 30도 편심 회전을 하게 된다. 이에 따라 로터(140)의 일측변과 외통(162)의 하면 사이에 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 최소화되면서 2차 압착 및 탈수가 진행된다.
도 13의 (a)는 탈수 대상물의 재추가 유입, 1차 압착 및 탈수, 2차 압착 해제 및 배출 단계로써, 회전 기어(130)가 다시 실선 화살표와 같이 고정 기어(140)에 접하며 시계 방향으로 도 12의 (c)에 비해 90도 편심 회전을 하면 로터(140)는 점선 화살표 방향으로 외통(162)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 다시 마이너스 30도 편심 회전을 하게 된다. 이에 따라 탈수 대상물의 재추가 유입이 시작되면서 로터(140)의 타측변과 외통(162)의 좌측벽 사이에 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 최소화되면서 1차 압착 및 탈수가 진행되며, 로터(140)의 일측변과 외통(162)의 하면 사이에 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 점차 확대되면서 2차 압착 해제가 진행되고 배출구(166)를 통해 2차 압착이 완료된 탈수 대상물(S)은 외부로 배출되기 시작한다.
도 13의 (b)는 탈수 대상물의 재추가 유입, 1차 압착 해제 및 배출 단계로써, 회전 기어(130)가 다시 실선 화살표와 같이 고정 기어(140)에 접하며 시계 방향으로 도 13의 (a)에 비해 90도 편심 회전을 하면 로터(140)는 점선 화살표 방향으로 외통(162)의 내주면을 따라 반시계 방향으로 다시 마이너스 30도 편심 회전을 하게 된다. 이에 따라 탈수 대상물의 추가 유입은 계속 진행되면서 로터(140)의 일측변과 외통(162)의 좌측벽 및 하면 사이에 탈수 대상물(S)의 수용 공간이 점차 확대되면서 1차 압착 해제가 진행되고, 배출구(166)를 통해 2차 압착이 완료된 탈수 대상물(S)은 외부 배출이 계속 진행된다.
도 13의 (c)는 탈수 대상물의 재추가 유입, 2차 압착 시작 및 배출 단계로써 도 11의 (a)를 기준으로 제1 및 제2 로터 샤프트(110, 190)가 시계 방향 360도 동심 1회전을 통해 회전 기어(130) 및 로터(140)가 시계 방향으로 360도 공전 및 반시계 방향으로 마이너스 120도 회전을 수행하여 도 11의 (a)와 동일한 상태로 위치되게 된다.
이상과 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치에 의하면 종래 기술과 달리 탈수를 위해 편심 구동 압착 탈수 과정에서 동심 회전력을 편심 회전력으로 전달시 회전 기어(130)는 상호 결합된 제1 로터 샤프트(110)와 제2 로터 샤프트(190)에 의해 견고히 지지되면서 마찬가지로 고정 기어 지지부(220)에 의해 양단이 견고히 지지된 고정 기어(210)와 상호 맞물리면서 편심 회전 운동을 할 수 있어 회전 기어(130)와 고정 기어(210)에 발생하는 부하를 감소시켜 기어의 손상을 방지하고 탈수 대상물의 압착 탈수력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 대형화가 가능하여 탈수 대상물의 압착 탈수 처리 효율이 우수한 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치에 의하면 종래 기술과 달리 로터(140)가 공전과 자전 방향이 다르도록 편심 회전 운동을 하기 위해 외통(162)인 로터 가이드(160)의 내주와 접촉 이동을 할 필요가 없기 때문에 로터(140)에 추가적인 완충 부재를 마련할 필요가 없기 때문에 로터(140)나 외통(162)에 접촉 부하를 발생시키지 않으므로 로타리 탈수 장치의 제조 비용 및 마모나 파손에 따른 유지 비용의 감소가 가능한 유리한 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치를 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 로터의 형상도이다.
도 14의 (a), (b) 및 (c)에 각각 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예들에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치들은 탈수 대상물의 크기, 강도, 종류 등에 따라 필요한 경우 로터(140a, 140b, 140c)의 로터 몸체부(142a, 142b, 142c)가 돌기(144)가 생략되거나 변이 직선 형상이거나 내부로 수축된 형상으로 마련되는 것을 제외하고는 본 발명의 한 실시예에 따른 편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치의 로터(140)의 로터 몸체부(142)와 동일하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명은 생활 하수나 산업 오폐수에 포함된 슬러지, 협잡물 또는 음식물 쓰레기를 압착 탈수를 통해 그 배출량을 저감하기 위한 환경 오염 방지 및 감축 산업과 관련된 분야에 매우 유용한 발명이다.
110 : 제1 로터 샤프트 112 : 제1 동심축
114 : 제1 편심축 116 : 키 결합홈
120 : 부쉬 130 : 회전 기어
132 : 결합부 134 : 외접 톱날
140 : 로터 142 : 로터 몸체부
144 : 돌기
135, 145, 155, 175, 185, 205 , 215, 225, 235, 245, 255, 265, 275: 로터 샤프트 통과공
150 : 로터 내부 베어링 160 : 로터 가이드
162 : 외통 164 : 투입구
166 : 배출구 170 : 로터 가이드 커버
172 : 커버 플레이트 177 : 액체 배출부
180 : 필터부 190 : 제2 로터 샤프트
192 : 제2 동심축 194 : 제2 편심축
195 : 제1 편심축 수용부 200 : 여액 배출부
202 : 배출 플레이트 206 : 여액 배출공
208, 224 : 고정 프레임 210 : 고정 기어
212 : 기어 몸체부 214 : 내접 톱날
220 : 고정 기어 지지부 222 : 고정 기어 결합 플레이트
230 : 스페이서 240 : 제1 샤프트 베어링
250 : 샤프트 베어링 커버 260 : 제2 샤프트 베어링
270 : 메인 베어링 280 : 베어링 베이스
290 : 구동 스프라켓 300 : 베이스 프레임
400 : 결합 키

Claims (9)

  1. 제1 동심축과 상기 제1 동심축의 축 방향에 평행하게 상기 제1 동심축에 연결되어 있는 제1 편심축을 갖는 제1 로터 샤프트,
    상기 제1 동심축과 동일축 선상에 위치하는 제2 동심축과 상기 제2 동심축의 축 방향에 평행하며 전단에는 상기 제1 편심축의 전단을 수용 결합하는 제1 편심축 수용부가 형성되어 있는 제2 편심축을 갖는 제2 로터 샤프트,
    상기 제1 편심축의 후단 외주에 결합되어 있는 부쉬,
    내부에 상기 부쉬를 수용 결합하고 있으며 결합부 및 외접 톱날을 갖는 회전기어,
    중앙에 상기 제2 편심축을 관통 수용하는 로터 샤프트 통과공이 형성되어 있으며 일측면 중앙부 둘레에 상기 결합부가 결합되어 있는 로터,
    중앙에 상기 제2 편심축을 관통 수용 결합한 상태로 상기 로터 샤프트 통과공에 수용 결합되어 있는 로터 내부 베어링,
    상기 로터를 내부에 수용하며 상부에 탈수 대상물이 투입되는 투입구와 일측면 중앙부에 압착 탈수된 탈수 대상물이 배출되는 배출구가 형성되어 있는 외통을 갖는 로터 가이드,
    상기 로터 가이드의 양 측면에 각각 결합되어 있으며, 적어도 일부에 액체 배출부가 형성되어 있는 커버 플레이트를 갖는 로터 가이드 커버,
    내주에 상기 회전 기어의 상기 외접 톱날의 일부와 접촉하는 내접 톱날이 형성된 기어 몸체부를 갖는 내접 기어로써 고정 기어,
    상기 제1 동심축 및 상기 제2 동심축과 동심을 유지하도록 상기 고정 기어의 상기 기어 몸체부의 양 측면에 각각 결합되어 있는 고정 기어 지지부,
    상기 제1 동심축 및 상기 제2 동심축의 일부를 각각 관통 수용하고 있는 한쌍의 메인 베어링, 그리고,
    상기 메인 베어링을 고정 지지하는 베어링 베이스
    를 포함하는
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 로터 가이드 커버의 양 측면에 각각 결합되어 있는 필터부
    를 더 포함하는
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 로터 가이드 커버 또는 상기 필터부의 양측면에 각각 결합되어 있으며,
    상기 액체 배출부 또는 상기 필터부를 통해 빠져 나온 액체인 여액이 외부로 배출되는 복수개의 여액 배출공이 형성되어 있는 여액 배출부
    를 더 포함하는
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.
  4. 제1항에서,
    샤프트 베어링 커버, 그리고,
    상기 샤프트 베어링 커버에 수용된 상태로 상기 고정 기어 지지부의 일측에 결합되어 있는 제1 샤프트 베어링
    을 더 포함하는
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 제2 동심축을 관통 수용한 상태로 상기 여액 배출부에 결합되어 있는 제2 샤프트 베어링
    을 더 포함하는
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 제1 편심축은 전단 외주에 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈이 더 형성되어 있으며,
    상기 제2 편심축은 상기 제1 편심축 수용부의 내주에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈이 더 형성되어 있으며,
    상기 제1 편심축의 키 결합홈과 상기 제2 편심축의 키 결합홈에 동시에 수용결합되어 상기 제2 편심축이 상기 제1 편심축의 전단을 수용한 상태로 상호 고정 결합하는 결합키
    를 더 포함하는
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 편심축은 전단 외주에 길이 방향을 따라 적어도 하나의 키 결합홈이 더 형성되어 있으며,
    상기 제2 편심축은 상기 제1 편심축 수용부의 내주에는 길이 방향을 따라 상기 제1 편심축의 키 결합홈에 수용 결합되어 상기 제2 편심축이 상기 제1 편심축의 전단을 수용한 상태로 상호 고정 결합하는 적어도 하나의 키 결합 돌기가 더 형성되어 있는
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 고정 기어와 상기 회전 기어는 기어비가 4 대 3인
    편심 구동 압착 탈수 방식을 이용한 로타리 탈수 장치.

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