KR101557155B1 - 피스톤형 슬러지 탈수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 피스톤을 이용하여 높은 가압력으로 슬러지를 가압하여 슬러지의 특성에 관계없이 낮은 함수율을 얻을 수 있는 피스톤형 슬러지 탈수 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피스톤형 슬러지 탈수 장치에 있어서, 원통형의 내부 공간과 배출구 및 공급 통로를 포함하는 케이싱; 상기 공급 통로 상에 설치되어 회전에 의하여 슬러지를 내부 공간으로 공급하는 공급 스크류 장치; 상기 케이싱에 설치되어 슬러지의 가압에 의하여 발생되는 액체 성분만 배출하는 필터 장치; 상기 케이싱의 일측에 설치되어 상기 내부 공간의 슬러지를 가압하는 고정 피스톤 장치; 및 상기 고정 피스톤 장치 맞은편에 설치되어 상기 고정 피스톤 장치에 의하여 가압된 슬러지를 지지하는 회전 피스톤 장치를 포함하되, 상기 고정 피스톤 장치는 상기 공급 스크류 장치를 통하여 슬러지가 투입되면, 가압하고, 이때 상기 회전 피스톤 장치는 배출구를 막아 슬러지를 지지하며, 가압이 완료된 경우 상기 회전 피스톤은 배출구를 열어 가압된 슬러지를 배출하는 것을 특징으로 한다.

Description

피스톤형 슬러지 탈수 장치{Piston type sludge dehydration apparatus}

본 발명은 피스톤형 슬러지 탈수 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 하수처리시설이나 패수처리시설에서 발생하는 각종 슬러지를 높은 가압력에 의하여 낮은 함수율로 탈수 처리 가능한 피스톤형 슬러지 탈수장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 폐기물을 침전지와 같은 처리시설물에서 처리하는 과정에서 회분, 염화철 등의 무기 조정제 또는 중합 응집제를 첨가하여 오수에 현탁된 고형물을 응집시키므로써 슬러지가 형성되는데, 이 슬러지는 주로 소각 또는 매립으로 처리하고있다.

매립 또는 해양투기 등에 의한 슬러지 처리는 각종 오염을 일으키게 되므로 요즘은 소각처리방법을 주로 이용한다. 처리시설물에서 수거한 슬러지는 90중량%가 물이기 때문에 소각처리하기 위해서는 탈수장치를 이용하여 탈수시켜야만 한다.

탈수가 덜된 슬러지를 소각시키게 되면 수분을 증발시키기 위해 많은 열에너지가 필요하게 될 뿐만 아니라 연소효율이 떨어져 공해물질이 발생하게 되므로 가급적 소각에 적당하도록 탈수시키는 것이 바람직하다.

슬러지를 탈수하는 탈수장치는 크게 원심탈수방식과 압착탈수방식으로 구분되는데, 이중 원심탈수방식은 나선형 이송날개를 갖고 내부가 중공인 이송스크루 구동축의 내부로 슬러지를 공급하면 구동축이 회전하면서 원심력에 의해 토출구로 슬러지를 토출시키고, 그 외부에서 반대방향으로 회전하도록 설치된 탈수드럼의 내벽면에 충돌하면서 슬러지는 밀착되고 물은 물배출구로 배출됨과 아울러 슬러지는 이송날개에 의해 슬러지 배출구로 배출되도록 되어있다.

상기 원심탈수방식의 장치는 비교적 높은 탈수율을 나타내나, 가격이 고가이며, 또한 높은 동력 소비가 비교적 높은 단점이 있다.

반면에 압착탈수방식은 구현할 수 있는 장치가 벨트 프레스, 스크류 프레스 등으로 매우 다양하여 슬러지의 용도에 맞게 비교적 저렴하게 설치할 수 있으며, 에너지 사용량이 낮은 장점은 있으나, 원심탈수방식에 비하여 낮은 탈수율을 나타내는 단점이 있다.

상기 압착탈수방식에서 탈수율을 높이기 위해서는 슬러지에 가해지는 가압력을 높여 탈수율을 높일 수 있으나, 이때는 탈수기에 사용되는 필터 강도의 한계로 인하여 탈수기의 수명이 감소되는 단점이 있다.

상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 새로운 형태의 필터의 구성을 제안한 등록특허 제1120669호를 들 수 있다.

상기 발명은 내부가 중공이며 원통형상의 케이싱; 상기 케이싱에 형성되어 슬러지가 유입되는 투입구; 상기 케이싱에 형성되어 슬러지가 배출되는 배출구; 상기 케이싱 내부에 위치하며, 외부 모터에 의하여 회전하며, 외곽에는 피치가 점점 줄어드는 형태의 스크류가 형성되어 상기 투입구로 유입된 슬러지를 가압하여 상기 배출구로 이동시키는 임펠라축; 및 상기 케이싱에 상기 스크류에 의하여 가압된 슬러지에서 배출되는 수분을 여과하는 필터파트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히 필터파트의 구성은 길이방향의 측면에 1/1000mm이상 1mm이하의 유격부가 형성되고, 단면의 상하면이 특정한 각도로 경사 형성되는 멤버를 상기 케이싱의 내면에 다수개 연속하여 케이싱 내면 전체에 배치하여, 상기 멤버들의 접촉에 의하여 상호 고정되며, 상기 멤버들 사이에 유격부에 의한 틈이 형성되어 상기 틈을 통하여 슬러지의 수분이 배출되어 높은 가압력에도 필터 본연의 기능을 수행하는 장점이 있다.

그러나, 슬러지 자체가 미끄러운 경우에는 단일 스크류 자체만으로 슬러지를 압착하는 것에 한계가 있어, 특정한 슬러지에서는 충분한 함수율을 얻지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 2개의 피스톤을 이용하여 높은 가압력으로 슬러지를 가압하여 슬러지의 특성에 관계없이 낮은 함수율을 얻을 수 있는 피스톤형 슬러지 탈수 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피스톤형 슬러지 탈수 장치에 있어서, 원통형의 내부 공간과 배출구 및 공급 통로를 포함하는 케이싱; 상기 공급 통로 상에 설치되어 회전에 의하여 슬러지를 내부 공간으로 공급하는 공급 스크류 장치; 상기 케이싱에 설치되어 슬러지의 가압에 의하여 발생되는 액체 성분만 배출하는 필터 장치; 상기 케이싱의 일측에 설치되어 상기 내부 공간의 슬러지를 가압하는 고정 피스톤 장치; 및 상기 고정 피스톤 장치 맞은편에 설치되어 상기 고정 피스톤 장치에 의하여 가압된 슬러지를 지지하는 회전 피스톤 장치를 포함하되, 상기 고정 피스톤 장치는 상기 공급 스크류 장치를 통하여 슬러지가 투입되면, 가압하고, 이때 상기 회전 피스톤 장치는 배출구를 막아 슬러지를 지지하며, 가압이 완료된 경우 상기 회전 피스톤은 배출구를 열어 가압된 슬러지를 배출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정 피스톤 장치는: 바닥에 고정되는 고정 액추에이터; 상기 고정 액추에이터에 의하여 상기 내부 공간을 이동하는 고정 피스톤; 및 상기 고정 피스톤과 상기 케이싱 사이를 밀봉하는 제1밀봉재 및 제2밀봉재를 포함하며, 상기 회전 피스톤 장치는: 바닥에 고정되는 회전 액추에이터; 상기 회전 액추에이터에 의하여 상기 내부 공간을 이동하는 회전 피스톤; 상기 회전 피스톤을 회전시키는 회전 모터; 및 상기 회전 피스톤과 상기 케이싱 사이를 밀봉하는 제3밀봉재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 회전 피스톤의 단면에는 회전 칼날이 형성되며, 상기 고정 피스톤에 의하여 가압이 완료된 후, 상기 회전 피스톤에 의하여 상기 출입구가 개방된 경우 상기 회전 피스톤이 회전하여 가압된 슬러지를 분쇄하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 필터 장치는: 원형 단면을 갖는 다수의 단위 멤버를 포함하며, 상기 단위 멤버들은 상기 케이싱의 원주 방향으로 배치되고, 일부 단위 멤버의 위치에는 지지체가 배치되고, 상기 지지체는 필터 액추에이터에 연결되어 상기 필터 액추에이터의 작동에 의하여 상기 단위 멤버들의 상호 접촉력이 변경되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 필터 액추에이터는 상기 지지체를 진동시켜 상기 멤버들 사이에 포함된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 피스톤형 슬러지 탈수 장치는 2개의 피스톤으로 높은 가압력을 발생시켜 슬러지의 특성에 관계없이 낮은 함수율로 탈수가 가능한 효과가 있다. 또한 각 2개의 피스톤을 연계하여 가동하는 경우 매우 간편하게 가압력을 조절할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤형 슬러지 탈수 장치의 단면도이며,
도 2는 도 1의 일부 확대도이며,
도 3은 도 1에 도시된 필터 장치의 단면도이며,
도 4는 도 3에 도시된 단위 멤버의 사시도이며,
도 5는 도 3에 도시된 필터 장치가 위치하는 케이싱의 사시도이며,
도 6은 도 1에 도시된 필터 장치의 측면도이며,
도 7은 도 1의 작동 상태도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 탈수 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(10), 고정 피스톤 장치(20), 회전 피스톤 장치(30), 공급 스크류 장치(40), 필터 장치(50)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 케이싱(10)은 바닥(1)에 고정되며, 내부에 원통형의 내부 공간(11)이 형성되어 있으며, 중간 영역에 수직 방향으로 공급 통로(12)가 형성되어 있다.

또한 내부 공간(11)은 필터 장치(50)가 형성되어 있어, 상기 필터 장치(50)를 통하여 수분이 배출된다.

그리고, 케이싱(10)의 일측 하단에는 배출구(13)가 형성되어 가압이 완료된 슬러지가 배출된다.

한편, 상기 공급 스크류 장치(40)는 상기 공급 통로(12)에 길이 방향으로 설치되는 공급 축(41), 상기 공급 축(41)에 형성되는 공급 스크류(42), 상기 공급 축(41)에 연결되어 상기 공급 축(41)을 회전시키는 공급 모터(43)를 포함하여 구성되며, 상기 공급 통로(12) 끝단에 슬러지를 투입한다.

상기 공급 통로(12) 끝단에 슬러지를 투입하면, 상기 슬러지는 상기 공급 스크류(42)의 회전에 따라 하방향으로 이동하여 상기 케이싱(10)의 내부 공간(11)으로 안내된다.

필요한 경우 상기 공급 통로(12) 끝단에는 슬러지를 가압할 수 있는 가압 장치 등이 추가될 수 있으며, 또한 커버를 추가하여 슬러지 투입 후 상기 공급 통로를 폐쇄할 수도 있다.

한편, 상기 케이싱(10)의 일측에는 고정 피스톤 장치(20)가 위치한다.

상기 고정 피스톤 장치(20)는 고정 액추에이터(21), 상기 고정 액추에이터(21)에 연결되어 상기 케이싱(10)의 내부 공간(11)을 이동하는 고정 피스톤(22)을 포함하며, 상기 고정 피스톤(22)은 초기에 상기 공급 통로(12) 우측의 내부공간(11) 전체를 차지할 정도의 길이로 구성된다.

또한 상기 고정 피스톤(22)은 좌측 끝단과 우측 끝단에 각각 제1밀봉재(23) 및 제2밀봉재(24)가 형성되어 상기 케이싱(10)과 실링을 유지한다.

그리고 상기 고정 액추에이터(21)가 작동하는 경우 상기 고정 피스톤(22)은 케이싱(10)에 필터 장치(50)가 위치하는 내부 공간(11)까지 이동하여 슬러지를 가압하며, 상기 고정 액추에이터(21)는 유압으로 구동하는 것이 높은 압력을 제공하므로 바람직하나, 필요한 경우 전기식 등으로 변경 가능하다.

한편, 상기 케이싱(10)의 좌측에는 회전 피스톤 장치(30)가 위치한다.

상기 회전 피스톤 장치(30)는 회전 액추에이터(31), 상기 회전 액추에이터(31)에 연결되어 상기 내부 공간(11)을 이동하는 회전 피스톤(32), 상기 회전 피스톤(32)을 회전시키는 회전 모터(33)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 회전 액추에이터(31)는 유압으로 구동하며, 상기 회전 모터(33) 역시 유압으로 작동하는 유압 모터이나, 역시 필요한 경우 전기식 등으로 변경 가능하다.

또한, 상기 회전 피스톤(32)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제3밀봉재(34)에 의하여 상기 케이싱(10)과 실링되며, 끝단에는 회전 칼날(35)이 형성되어 있다. 상기 회전 칼날(35)은 슬러지가 압착에 의하여 고착된 경우 슬러지를 분쇄하기 위한 것으로 상기 회전 모터(33)가 가동하면, 상기 회전 피스톤(32)이 회전하므로, 동시에 회전한다.

상기 회전 피스톤(32)은 초기에 배출구(13)를 넘어 필터 장치(50) 직전에 위치한다.

상기 밀봉재(23, 24, 34)는 금속재질로 이루어지면, 상기 케이싱(10)의 재질보다 경도가 낮은 것이 바람직하다.

한편, 상기 케이싱(10)은 도 3에 도시된 바와 같은 필터 장치(50)를 포함한다.

상기 필터 장치(50)는 상기 케이싱(10) 내부 원주방향으로 배치되는 복수의 원형 단면을 갖는 단위 멤버(51), 상기 멤버(51) 사이에 위치하여 상기 멤버(51)를 원주 방향으로 가압하여 접촉력을 증가시키는 복수의 가압체(52), 상기 멤버(51)들을 상기 케이싱(10)에 고정하는 두개의 고정 플랜지(59), 상기 가압체(52)를 케이싱(10) 반경 방향으로 이동하는 필터 액추에이터(53)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 멤버(51)는 도 4에 도시된 바와 같이 원형의 단면으로 구성되며, 양 끝단에는 케이싱(10)에 고정을 위한 고정단(58)이 형성되어 있다.

상기 고정단(58)은 원형 단면의 중심에 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 케이싱(10)은 원형으로 구성되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 가압에 의하여 수분을 배출하기 위하여 절단면(57)을 포함하여 구성된다.

상기 멤버(51)는 상기 케이싱(10) 내부에 원호 방향으로 연속배치되며, 필요한 경우 복수의 멤버(51)가 케이싱(10)의 길이 방향으로 배치될 수도 있다.

상기 멤버(51)는 케이싱(10)의 양끝단에 고정 플랜지(59)에 의하여 고정되며, 이때 고정단(58)이 상기 고정 플랜지(59)에 의하여 지지되고, 상기 고정 플랜지(59)는 나사 등에 의하여 케이싱(10)의 측면에 고정된다.

이때 상기 2개의 멤버(51)가 케이싱(10)의 길이방향에 배치되는 경우에는 케이싱(10) 중간에 상기 고정 플랜지(59)와 대응되는 구성이 형성되도록 구성하여 상기 고정단(58)에 의하여 고정되도록 구성한다.

상기와 같이 케이싱(10) 내면에 원주 방향으로 단위 멤버(51)를 배치하고, 고정 플랜지(59)에 의하여 고정하는 것만으로도 필터의 기능을 충분히 수행할 수 있으나, 추가적인 기능을 위하여 가압체(52)를 배치할 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 멤버(51)는 다수개가 서로 접촉하여 위치하나, 상기 일부 멤버(51) 사이에는 가압체(52)를 배치한다.

상기 가압체(52)는 하나만 구성할 수 있으나, 전체 멤버(51)의 가압력 증가를 위하여 120도 간격으로 3개 배치하는 것이 바람직하다.

상기 가압체(52)는 케이싱(10) 단면의 반경 방향으로 이동하며, 이동 방향에 따라 폭이 달라지도록 구성한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 케이싱(10) 단면의 반경 방향으로 이동하는 경우 이웃하는 멤버(51)를 가압하는 형태로 구현하는 것이 바람직하나, 다른 형태로도 구현 가능하다.

상기 가압체(52)의 끝단에는 필터 액추에이터(53)가 부착되어 상기 가압체(52)를 상하로 이동시킨다.

이때 상기 필터 액추에이터(53)가 케이싱(10) 반경 방향으로 이동하는 경우 멤버(51)를 가압하고, 반대 방향인 경우에는 멤버(51)의 가압력이 해제된다.

따라서 상기 필터 액추에이터(53)의 작동에 의하여 필터링 가능한 정도를 조절할 수 있다.

또한 상기 필터 액추에이터(53)를 진동 모드로 작동하는 경우 멤버(51) 사이에 끼어있는 이물질들을 제거한 수 있는 장점이 있다.

상기 필터 액추에이터(53)는 유압으로 작동하는 것이 바람직하나, 필요한 경우 공압 또는 전기식 액추에이터로 작동하도록 구성할 수 있다.

특히 본 발명에 따른 필터 장치(50)는 상기 멤버(51)들 별다른 유격없이 배치되어 높은 가압력이 케이싱(10) 내부에 가해지는 경우 멤버(51)들의 접촉 변형에 의한 유격 발생으로 필터링되는 구성이므로, 고압의 탈수 장치에 우수한 특성을 가지며, 구조적 단순성에 의하여 긴 수명을 갖는 장점이 있다.

또한 상기 멤버(51)를 금속으로 제작하고, 원형 단면의 크기를 조절하는 경우 어떠한 케이싱(10)의 직경에도 대응할 수 있으므로, 높은 설계자유도를 가지는 장점이 있다.

상기 멤버(51)는 금속재질이 바람직하지만, 기타 합성수지 또는 세라믹 등과 같은 재질로도 구성 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 탈수 장치(100)는 고정 피스톤 장치(20)와 회전 피스톤 장치(30)를 포함하여 2개의 가압 피스톤을 연동 작동시켜 높은 탈수 능력을 제공하는 것을 특징으로 다음과 같이 탈수를 진행한다.

먼저 도 7 (a)에 도시된 바와 같이, 공급 스크류 장치(40)를 통하여 슬러지를 내부 공간(11)으로 주입한다. 이때, 상기 고정 피스톤(22)은 공급통로(12)의 우측에 위치하고, 회전 피스톤(32)은 배출구(13) 우측에 위치하여 슬러지의 배출을 방지한다.

다음은 도 7 (b)에 도시된 바와 같이 고정 피스톤(22)이 전진한다. 이때는 상기 슬러지에 포함된 수분이 상기 필터 장치(50)를 통하여 배출되며, 상기 슬러지는 고착화된다.

다음은 도 7 (c)에 도시된 바와 같이, 회전 피스톤(32)이 배출구(13)가 개방되는 위치로 후퇴한 후 회전한다.

다음은 도 7 (d)에 도시된 바와 같이, 고정 피스톤(32)이 배출구 우측까지 전진하면, 압착된 슬러지가 상기 배출구(13)로 배출된다.

이때 상기 회전 피스톤(32)에 부착된 회전 칼날(35)이 회전하므로, 고착된 슬러지는 상기 회전 칼날(35)에 의하여 분쇄되어 상기 배출구(13)로 용이하게 배출된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

1: 바닥 10: 케이싱
11: 내부 공간 12: 공급 통로
13: 배출구 20: 고정 피스톤 장치
21: 고정 액추에이터 22: 고정 피스톤
23: 제1밀봉재 24: 제2밀봉재
30: 회전 피스톤 장치 31: 회전 액추에이터
32: 회전 피스톤 33: 회전 모터
34: 제3밀봉재 35: 회전 칼날
40: 공급 스크류 장치 41: 공급 축
42: 공급 스크류 43: 공급 모터
50: 필터 장치 51: 멤버
52: 가압체 53: 필터 액추에이터
57: 절단면 58: 고정단
100: 탈수 장치

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 피스톤형 슬러지 탈수 장치에 있어서,
   원통형의 내부 공간과 배출구 및 공급 통로를 포함하는 케이싱;
   상기 공급 통로 상에 설치되어 회전에 의하여 슬러지를 내부 공간으로 공급하는 공급 스크류 장치;
   상기 케이싱에 설치되어 슬러지의 가압에 의하여 발생되는 액체 성분만 배출하는 필터 장치;
   상기 케이싱의 일측에 설치되어 상기 내부 공간의 슬러지를 가압하는 고정 피스톤 장치; 및
   상기 고정 피스톤 장치 맞은편에 설치되어 상기 고정 피스톤 장치에 의하여 가압된 슬러지를 지지하는 회전 피스톤 장치;를 포함하되,
   상기 고정 피스톤 장치는 상기 공급 스크류 장치를 통하여 슬러지가 투입되면, 가압하고, 이때 상기 회전 피스톤 장치는 배출구를 막아 슬러지를 지지하며, 가압이 완료된 경우 상기 회전 피스톤은 배출구를 열어 가압된 슬러지를 배출하며,
   상기 고정 피스톤 장치는:
   바닥에 고정되는 고정 액추에이터;
   상기 고정 액추에이터에 의하여 상기 내부 공간을 이동하는 고정 피스톤; 및
   상기 고정 피스톤과 상기 케이싱 사이를 밀봉하는 제1밀봉재 및 제2밀봉재;를 포함하며,
   상기 회전 피스톤 장치는:
   바닥에 고정되는 회전 액추에이터;
   상기 회전 액추에이터에 의하여 상기 내부 공간을 이동하는 회전 피스톤;
   상기 회전 피스톤을 회전시키는 회전 모터; 및
   상기 회전 피스톤과 상기 케이싱 사이를 밀봉하는 제3밀봉재;를 포함하며,
   상기 회전 피스톤의 단면에는 회전 칼날이 형성되며, 상기 고정 피스톤에 의하여 가압이 완료된 후, 상기 회전 피스톤에 의하여 상기 배출구가 개방된 경우 상기 회전 피스톤이 회전하여 가압된 슬러지를 분쇄하는 것을 특징으로 하는 피스톤형 슬러지 탈수 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 필터 장치는:
   원형 단면을 갖는 다수의 단위 멤버를 포함하며, 상기 단위 멤버들은 상기 케이싱의 원주 방향으로 배치되고, 일부 단위 멤버의 위치에는 지지체가 배치되고, 상기 지지체는 필터 액추에이터에 연결되어 상기 필터 액추에이터의 작동에 의하여 상기 단위 멤버들의 상호 접촉력이 변경되는 것을 특징으로 하는 피스톤형 슬러지 탈수 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 필터 액추에이터는 상기 지지체를 진동시켜 상기 멤버들 사이에 포함된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 피스톤형 슬러지 탈수 장치.
   

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