KR101654988B1

KR101654988B1 - 수직형 원심분리기

Info

Publication number: KR101654988B1
Application number: KR1020140153794A
Authority: KR
Inventors: 김정대; 정영숙; 심성욱; 박윤근
Original assignee: (주)나우이엔에스; 김정대; 정영숙
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-09-06
Also published as: KR20160054324A

Abstract

본 발명은 오수의 슬러지를 원심력에 의해 분리하는 수직형 원심분리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직형 원심분리기는 프레임과; 상기 프레임에 의해 바닥면에 수직방향으로 지지되며, 내부 공간이 형성되어 하부에는 오수가 입수되는 입수관이 형성되고, 상부 외측면에는 입수된 오수가 배출되는 배출관이 형성되어 있는 외통과; 상기 외통의 상부 중심부에 형성되는 중심축과; 상기 중심축을 회전구동시키는 제1구동수단과; 상기 외통의 내부에 외통의 회전에 의해 따라 회전하는 임펠러와; 상기 임펠러를 구동시키는 제2구동수단;으로 구성되어 있는 것이 특징인 수직형 원심분리기에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명 수직형 원심분리기는 외통과 임펠러의 회전속도를 맞추어 효과적인 분리작업이 가능하며, 원심분리기를 연동시켜 지속적인 작업이 가능하여 대량의 오수를 분리할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

수직형 원심분리기{Vertical type centrifuge}

본 발명은 수직형 원심분리기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심분리기에 장착된 외통과 임펠러의 구동속도를 일치시켜 원활한 분리작용을 유도하는 것이 특징인 수직형 원심분리기에 관한 것이다.

원심분리기는 오수에 포함되어 있는 물과 슬러지를 분리하기 위해, 오수가 내부에 담수되어 있는 용기를 회전운동시키면 원심력이 작용하여 밀도차에 의해 물질이 분리되게 되는데, 이러한 기기를 원심분리기라 한다.

원심분리기에 대한 종래기술로는 공개특허공보 제2011-0096881호에 바닥면에 수직 방향으로 설치되는 케이스; 상기 케이스 내부에 회전 가능하게 설치되고, 원통형부와 원추형부를 구비하는 회전체; 상기 회전체 내부에 회전 가능하게 설치되는 스크류 컨베이어; 상기 회전체를 회전시키는 메인모터; 및 상기 스크류 컨베이어의 회전속도를 상기 회전체의 회전속도보다 감속시키는 감속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 원심분리기가 공개되어 있다.

또 다른 종래기술로는 등록특허공보 제1446588호에 산업용 폐슬러리를 슬러리공급관을 통해 공급받아 원심력에 의해 상청액과 고형물로 분리한 후 각각 상청액배출구와 고형물배출구로 분리 배출하는 원심분리기에 있어서, 상기 슬러리공급관, 상청액배출구 및 고형물배출구를 구비하는 케이스; 상기 케이스 내부에서 수직 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 에어블록이 구비된 베어링조합체를 통해 케이스에 결합되고, 상기 케이스의 고형물배출구로 고형물이 배출되도록 측벽 하단에 형성된 적어도 하나 이상의 고형물배출공 및 상기 케이스의 상청액배출구로 상청액이 배출되도록 윗벽에 형성된 적어도 하나 이상의 상청액배출공을 구비하는 회전체; 상기 회전체에 회전동력을 공급하는 회전체구동모터; 및 상기 회전체 내부에서 수직 방향의 회전축을 중심으로 회전가능하도록 회전체에 결합되고, 상기 회전체보다 낮은 속도로 회전하도록 회전체구동모터에서 감속기를 거쳐 회전동력을 공급받으며, 상기 슬러리공급관에서 공급받은 산업용 폐슬러리를 내부에 수용하여 측벽에 형성된 적어도 하나 이상의 슬러리토출구를 통해 회전체 내부로 토출하는 중공의 원통체 및 상기 원통체의 외주면에 나선방향으로 형성되는 블레이드로 이루어지는 스크루컨베이어를 포함하여 구성되되, 상기 베어링조합체는, 상기 회전체의 회전축에 일체로 고정된 내륜과 케이스 측에 일체로 고정된 외륜 사이에서 구름 접촉하는 전동체로 이루어지는 구름베어링으로 이루어지고, 상기 외륜은 내부에 공기가 충전되는 탄성 재질의 에어블록을 통해 케이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 베어링 에어블록이 구비된 수직형 원심분리기가 등록공개되어 있다.

상술한 바와 같이 종래의 원심분리기는 외통과 임펠러의 회전속도에 차이가 나기 때문에 분리작업시 비효율적이라는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 원심분리기의 외통과 임펠러의 회전속도를 일치시켜 효율적인 분리작업이 가능한 원심분리기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

수직형 원심분리기는 프레임과; 상기 프레임에 의해 바닥면에 수직방향으로 지지되며, 내부 공간이 형성되어 하부에는 오수가 입수되는 입수관이 형성되고, 상부 외측면에는 입수된 오수가 배출되는 배출관이 형성되어 있는 외통과; 상기 외통의 상부 중심부에 형성되는 중심축과; 상기 중심축을 회전구동시키는 제1구동수단과; 상기 외통의 내부에 외통의 회전에 의해 따라 회전하는 임펠러와; 상기 임펠러를 구동시키는 제2구동수단;으로 구성되어 있는 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명 수직형 원심분리기는 외통과 임펠러의 회전속도를 맞추어 효과적인 분리작업이 가능하며, 원심분리기를 연동시켜 지속적인 작업이 가능하여 대량의 오수를 분리할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 원심분리기의 단면 개요도.
도 2와 3은 본 발명 원심분리기에 장착된 클러치수단의 동작상태 개요도.
도 4는 본 발명 원심분리기의 일부분 확대 개요도.
도 4는 본 발명 원심분리기의 일부분 확대사진.
도 6은 본 발명 복수의 원심분리기가 설치된 개요도.

본 발명 상기 원심분리기(100)는 프레임(110)과; 상기 프레임(110)에 의해 바닥면에 수직방향으로 지지되며, 내부 공간이 형성되어 하부에는 오수가 입수되는 입수관(121)이 형성되고, 상부 외측면에는 입수된 오수가 배출되는 배출관(122)이 형성되어 있는 외통(120)과; 상기 외통(120)의 상부 중심부에 형성되는 중심축(130)과; 상기 중심축을 회전구동시키는 제1구동수단(140)과; 상기 외통(120)의 내부에 외통(120)의 회전에 의해 따라 회전하는 임펠러(150)와; 상기 임펠러(150)를 구동시키는 제2구동수단(160);으로 구성되어 있는 것이 특징이다.

또한, 상기 제2구동수단(160)은 회전축(161)과, 상기 회전축(161)의 상단부에 장착되는 제1기어(162)와, 상기 제1기어(162)에 기어물림하는 제2기어(163)와, 상기 제2기어(163)를 회전구동시키는 구동축(165)과, 상기 구동축(165)을 구동시키는 제2구동모터(166)로 구성되는 것이 특징이다.

상기 제2구동수단(160)은 클러치수단(170)에 의해 회전축(161)에 동력을 전달 또는 해제시킬 수 있는 것이 특징이다.

이하, 본 발명 수직형 원심분리기를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 원심분리기의 단면 개요도, 도 2와 3은 본 발명 원심분리기에 장착된 클러치수단의 동작상태 개요도, 도 4는 본 발명 원심분리기의 일부분 확대 개요도, 도 5는 본 발명 원심분리기의 일부분 확대사진이다.

본 발명의 원심분리기(100)는 프레임(110)에 수직방향으로 지지되는 외통(120)이 설치되는 것으로, 상기 외통(120)의 하부에는 오수가 입수되는 입수관(121)이 형성되어 있고, 상부 외측면에는 입수된 오수가 배출되는 배출관(122)이 형성되어 있다.

그리고 상기 외통(120)의 상부 중심부에는 중심축(130)이 형성되어 있으며, 상기 중심축(130)을 회전구동시키는 제1구동수단(140)이 구비되게 된다.

제1구동수단(140)으로는 중심축(130)의 상부에 설치되어 중심축(130)과 함께 일체로 회전하는 풀리(141)와, 상기 풀리(141)를 회전시키는 제1구동모터(143)로 구성되는 것으로, 풀리(141)는 제1구동모터(143)의 회전동력을 벨트(142)에 의해 전달받게 된다.

따라서, 원심분리기(100)는 상기 외통(120)의 입수관(121)을 통해 입수된 오수가 외통(120)의 회전시 형성되는 원심력에 의해 오수에 포함된 슬러지는 외통(120)의 내면에 달라붙고 물은 배출관(122)을 통해 외부로 배출됨으로써 물과 슬러지가 분리되는 것이다.

외통(120)의 내부에는 외통(120)의 회전에 의해 형성된 원심력에 의해 따라 회전하는 구조의 임펠러(150)가 설치되어 있으며, 외통(120)의 원심력에 의해 따라 회전하는 임펠러(150)의 구조관계는 하기에 상세히 설명하기로 한다.

한편, 외통(120)에 포집된 슬러지를 제거하기 위해서는 외통(120)이 정지된 상태에서는 임펠러(150)를 회전시키거나, 외통(120)이 회전되는 상태에서는 임펠러(150)를 정지 또는 외통(120)의 회전방향과 반대방향으로 회전시켜야 한다.

이에, 임펠러(150)를 회전구동시키기 위한 제2구동수단(160)이 설치되게 된다.

상기 제2구동수단(160)은 회전축(161)과, 상기 회전축(161)의 상단부에 장착되는 제1기어(162)와, 상기 제1기어(162)에 기어물림하는 제2기어(163)와, 상기 제2기어(163)를 회전구동시키는 구동축(165)과, 상기 구동축(165)을 구동시키는 제2구동모터(166)로 구성되는 것이 특징이다.

특히, 상기 외통(120)을 회전시키는 중심축(130)은 중공관 형태로 제작되고, 상기 회전축(161)은 외통(120)의 상부를 관통하여 중심축(130)의 내부에 삽입설치되어 있는 것이 특징이다.

상술한 상기 제1기어(162)와 제2기어(163)는 베벨기어로 설치되기에 제2기어(163)를 구동시키는 구동축(165)은 회전축(161)에 직교하도록 설치되어 있다.

따라서, 제2구동모터(166)에 의해 구동축(165)이 회전구동하고, 구동축(165)의 회전구동에 의해 제2기어(163)도 함께 회전하며, 제2기어(163)에 동력전달방향이 전환되도록 기어물림되어 있는 제1기어(162)는 회전축(161)을 회전시키게 됨으로써 임펠러(150)를 강제로 회전시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 제1기어(162)와 제2기어(163)가 항시 기어물림의 상태로 유지하고 있다면 외통(120)의 회전에 의해 따라 회전하여야 하는 임펠러(150)의 회전을 방해하기 때문에 필요에 따라 제1기어(162)와 제2기어(163)의 기어물림을 선택적으로 제어할 수 있는 클러치수단(170)이 구비되게 된다.

상기 클러치수단(170)의 구성은 다음과 같다.

구동축(165)은 제2구동모터(166)에 고정되어 있으며, 상기 구동축(165)에는 구동축(165) 상으로 직선운동하는 가이드부싱(172)이 장착되어 있다.

그리고 가이드부싱(172)의 전면에는 제1기어(162)에 기어물림하는 제2기어(163)가 체결되어 있다.

이때, 상기 제2기어(163)와 가이드부싱(172)의 체결관계는 구동축(165)의 회전에 의해 제2기어(163)는 회전하지만 가이드부싱(172)은 회전하지 않도록 서로 체결되어 있다.

이러한 가이드부싱(172)과 제2기어(173)의 체결관계는 관용의 조인트나 베어링에 의해 가능하기에 상세한 설명은 생략하였다.

특히, 구동축(165)의 외주면을 톱니형상으로 형성하고, 이에 대응하는 제2기어(172)의 내주면도 톱니형상으로 형성하며, 가이드부싱(172)의 내주면은 매끄럽게 형성함으로써 구동축(165)의 회전력은 제2기어(173)에게만 전달되게 된다.

또한, 회전축(161)과 나란하게 직립한 지지바(174)의 하단이 프레임(110) 상에 고정되어 있다.

그리고 시소바(172)가 시소운동을 하도록 힌지축(173)이 지지바(174)에 체결되어 있으며, 시소바(172)의 상단부는 가이드부싱(172)의 측면에 힌지결합되어 있고, 하단부는 수평으로 직선운동하는 실린더(175)에 힌지결합되어 있다.

따라서, 실린더(175)의 수평직선운동에 의해 시소바(172)는 시소운동을 하게되며, 시소바(172)의 상단부에 체결된 가이드부싱(172)이 구동축(165) 상에서 직선운동하게 되므로, 가이드부싱(172)의 전면에 체결된 제2기어(163)도 직선운동을 하게 되어 제1기어(162)에 기어물림이 되어 동력을 전달하거나 전달하지않게 된다.

특히, 상기 풀리(141)의 상면에는 제1기어(162)에 대향하는 제3기어(164)가 장착되어 있기에, 제2기어(163)의 직선운동에 의해 제1기어(162)와 함께 동시에 기어물림되는 관계가 되며, 제1기어(162)와 제3기어(164)의 회전방향은 서로 반대방향이 된다.

물론, 상기 제3기어(164)도 베벨기어로 구성되는 것이 바람직하다.

이에, 제3기어(164)의 회전방향을 외통(120)의 방향과 동일한 정방향이 되도록 구동축(165)을 회전시키면 제1기어(162)는 자연스럽게 제3기어(164)의 회전방향과 반대방향이 되므로 임펠러(150)는 외통(120)의 회전방향과 반대방향이 되어 외통(120)의 내부에 축척된 슬러지를 긁어내게 된다.

한편, 상기 외통(120)의 내부에는 외통(120)이 회전하는 원심력에 의해 함께 회전하도록 구비되는 임펠러(150)가 장착되어 있다.

상기 임펠러(150)는 외통(120)이 회전하는 원심력에 의해 따라 회전하도록 설치된 것으로, 임펠러(150)의 상부에는 임펠러(150)의 회전중심인 회전축(161)이 형성되어 있다.

따라서, 외통(120)이 회전하는 원심력에 의해 따라 회전하는 임펠러(150)는 외통(120)의 회전속도보다 상대적으로 느릴 수밖에 없다.

이에, 원심분리기(100)의 작업효율 관계상 외통(120)과 임펠러(150)의 회전속도가 거의 일치할 때 가장 효율적이기 때문에 임펠러(150)의 회전속도를 외통(120)의 회전속도에 근접하기 위하여 회전축(161)과 중심축(130) 간에는 서로 구름접촉을 유도하는 베어링블럭(180)이 장착되게 된다.

상기 베어링블럭(180)은 중공체형상으로 형성되어 내부의 중공홀로 회전축(161)이 관통하고 있으며, 하면은 제3기어(164)의 상면에 체결되어 있기에, 베어링블럭(180)은 제3기어(164)와 일체로 회전하는 구조가 된다.

이때, 베어링블럭(180)의 내면에는 회전축(161)과의 접촉력을 향상시키기 위해 접촉부재가 장착되어 있다.

상기 접촉부재는 합성수지 또는 합성고무로 제작된다.

그리고 베어링블럭(180)의 측면에는 내부 중심을 향하여 방사형으로 형성된 다수의 관통홀(181)이 형성되어 있다.

상기 관통홀(181)은 내면에 나사산이 형성되어 있으며, 상기 관통홀(181)에 각각 볼베어링(183)을 삽입한 후, 조임볼트(182)로서 관통홀(181)에 삽입하여 조이게 됨으로써 볼베어링(183)과 회전축(161)의 외주면은 서로 접촉하게 되며, 조임볼트(182)의 조임에 의해 볼베어링(183)과 회전축(161)의 접촉력은 달라지게 된다.

따라서, 제1기어(162) 및 제3기어(164)가 제2기어(163)에 기어물림이 되어 있지 않고 외통(120)의 회전을 하면 베어링블럭(180)에 의해 형성된 접촉력으로 인해 회전축(161)과 함께 임펠러(150)는 외통(120)과 함께 회전하게 되며, 제1기어(162) 및 제3기어(164)가 제2기어(163)에 기어물림이 되면 베어링블럭(180)의 접촉력보다 제2기어(163)로 인해 전달받는 동력이 크게 되어 , 임펠러(150)와 외통(120)의 회전방향은 반대가 되는 것이다.

상기 베어링블럭(180)은 회전축(161)의 외주면에 접촉할 수 있는 위치에 복수개로 설치할 수도 있다.

도 6은 본 발명 복수의 원심분리기가 설치된 개요도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발은 복수의 원심분리기(100)가 구비되어 순차적으로 구동하는 것으로, 구동하고 있는 원심분리기(100)의 동작이 중단되기 전에 다음 차 원심분리기(100)의 예비구동이 시작되어 본 구동이 되는 시점에 선구동하는 원심분리기(100)로 공급되는 오수는 후구동하는 원심분리기(100)로 공급되는 것이다.

즉, 복수로 구비된 원심분리기(100)에서 하나의 원심분리기(100)에는 오수가 공급되어 오수 내에서 슬러지와 물을 분리하기 위해 구동하게 된다.

이때, 오수가 공급되어 물과 슬러지가 분리되는 과정은 관용의 원심분리기(100)의 동작을 따르게 된다.

그러나 구동하는 원심분리기(100)에는 시간이 지날수록 슬러지가 쌓이게 되므로 이를 청소해주어야 하는 시간이 필요하게 된다.

따라서, 원심분리기(100)는 필수적으로 동작이 중단하게 되는데, 선구동하는 원심분리기(100)의 동작이 중단되는 시점에 다음 차의 원심분리기(100)는 동작하게 된다.

특히, 원심분리기(100)는 일정 회전속도에 도달하여야 분리작업이 가능하기에 일정궤도의 회전속도에 도달하기 위한 예비구동 시간이 필요하다.

예를 들어, 선구동하는 원심분리기(100)가 2시간 동안 구동하도록 세팅되면, 후구동하는 원심분리기(100)가 본 궤도의 회전속도에 도달하는 시간이 5분일 경우, 후구동하는 원심분리기(100)는 선구동하는 원심분리기(100)가 동작하기 5분 전부터 구동하기 시작하여 정확히 2시간이 되면, 선구동하는 원심분리기(100)에 공급되는 오수는 후구동하는 원심분리기(100) 측으로 공급되게 된다.

오수의 공급수단은 널리 공지된 관용의 수단이기에 상세한 설명은 생략하였다.

한편, 상기 복수의 원심분리기(100)에는 각각의 개별 컨트롤러(C1, C2)가 구성되어 개별적인 구동제어가 가능하며, 복수의 원심분리기(100)를 연동할 때에는 통합 컨트롤러(C)에 의해 구동이 제어된다.

100. 원심분리기
110. 프레임 120. 외통 121. 입수관
122. 배출관 130. 중심축
140. 제1구동수단 150. 임펠러 160. 제2구동수단
170. 클러치수단 180. 베어링블럭
C. 통합 컨터롤러 C1, C2. 개별 컨터롤러
141. 풀리 142. 벨트 143. 제1구동모터
161. 회전축 162. 제1기어 163. 제2기어
164. 제3기어 165. 구동축 166. 제2구동모터
171. 가이드부싱 172. 시소바 173. 힌지축
174. 지지바 175. 실린더
181. 관통홀 182. 조임볼트 183. 볼베어링

Claims

오수의 슬러지를 원심력에 의해 분리하는 수직형 원심분리기에 있어서,
상기 원심분리기(100)는 프레임(110)과; 상기 프레임(110)에 의해 바닥면에 수직방향으로 지지되며, 내부 공간이 형성되어 하부에는 오수가 입수되는 입수관(121)이 형성되고, 상부 외측면에는 입수된 오수가 배출되는 배출관(122)이 형성되어 있는 외통(120)과; 상기 외통(120)의 상부 중심부에 형성되는 중심축(130)과; 상기 중심축을 회전구동시키는 제1구동수단(140)과; 상기 외통(120)의 내부에 외통(120)의 회전에 의해 따라 회전하는 임펠러(150)와; 상기 임펠러(150)를 구동시키는 제2구동수단(160);으로 구성되되,
상기 제2구동수단(160)은 회전축(161)과, 상기 회전축(161)의 상단부에 장착되는 제1기어(162)와, 상기 제1기어(162)에 기어물림하는 제2기어(163)와, 상기 제2기어(163)를 회전구동시키는 구동축(165)과, 상기 구동축(165)을 구동시키는 제2구동모터(166)로 구성되는 것이며,
상기 제2구동수단(160)은 클러치수단(170)에 의해 회전축(161)에 동력을 전달 또는 해제시킬 수 있는 것으로,
상기 외통(120)을 회전시키는 중심축(130)은 중공관 형태로서 임펠러(150)의 회전중심인 회전축(161)이 외통(120)의 상부를 관통하여 중심축(130)의 내부에 삽입설치되어 있고, 상기 회전축(161)과 중심축(130) 간에는 서로 구름접촉을 유도하는 베어링블럭(180)이 장착되어, 외통(120)과 중심축(130)이 회전을 하면 베어링블럭(180)에 의해 형성된 접촉력으로 인해 회전축(161)과 함께 임펠러(150)는 외통(120)과 함께 회전하게 되며,
상기 베어링블럭(180)의 측면에는 내부 중심을 향하여 방사형으로 형성된 다수의 관통홀(181)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(181)은 내면에 나사산이 형성되어 있으며, 상기 관통홀(181)에 각각 볼베어링(183)을 삽입한 후, 조임볼트(182)로서 관통홀(181)에 삽입하여 조이게 됨으로써 볼베어링(183)과 회전축(161)의 외주면은 서로 접촉하게 되며, 조임볼트(182)의 조임에 의해 볼베어링(183)과 회전축(161)의 접촉력은 달라지는 것을 특징으로 하는 수직형 원심분리기.
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