KR101910992B1 - 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러지 농축 및 탈수 효율이 우수하며, 내구성이 우수하고 고장 발생이 적어 유지보수에 있어서 탁월한 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기에 관한 것으로서, 상면이 일측에서 타측을 향해 상향 경사지게 형성되는 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임의 상부에 상기 베이스 프레임의 상부면을 따라 회전 가능하게 설치되는 나선형 블레이드가 형성된 스크류, 상기 스크류 외측에 서로 간격을 두고 배치되되 상기 스크류의 중심축과 나란히 배치되는 복수의 고정축, 상기 스크류 외측에 서로 이격되어 배치되되 상기 스크류의 중심축과 나란히 배치되며 회전 가능하게 설치되며 편심부가 형성되는 유동축 및 상기 스크류가 내측에 관통하여 설치될 수 있도록 중앙에 원형의 중앙홀이 구비되고 상기 스크류의 길이방향을 따라 교대로 적층되어 배치되며 외부에 상기 고정축 또는 유동축이 끼워지는 관통홀이 구비되는 고정판 및 유동판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기{Moving plates type sludge thickener and dehydrator}
본 발명은 하폐수 처리시 등에 발생하는 슬러지를 농축 및 탈수하기 위한 농축탈수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유동판을 사용하여 슬러지를 처리하는 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기에 관한 것이다.
일반적으로 슬러지를 처리하기 위해 사용되는 농축기와 탈수기는 슬러지 내에 포함되는 수분을 제거하여 함수율을 낮추고 슬러지에 함유된 전고형분(TS, total solid) 함유율을 높이기 위한 장치이다.
이러한 슬러지 처리 장치의 슬러지 농축 및 탈수 효율을 높이기 위한 다양한 연구 개발이 지속되고 있고, 이러한 기술 중의 하나로 최근에는 유동판식 슬러지 처리장치의 보급이 확대되고 있는 실정이다.
유동판식 슬러지 처리 장치에는 크게 스크류를 이용하여 유동판을 움직이면서 슬러지를 처리하는 방식과 편심축을 이용하여 유동판을 움직이면서 슬러지를 처리하는 방식 등이 사용되고 있으며, 스크류를 이용하는 방식의 일례로 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1349793호(2014.1.10.공고)가 있으며, 이 종래기술은 중앙에 스크류를 설치하고 그 외부에 고정판과 유동판을 설치하여 슬러지의 탈수를 도모하는 장치이다.
그런데, 이와 같은 종래기술은 부품의 교체 주기가 짧고 고장 발생이 잦으며 동력 활용에 있어서도 비효율적인 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1349793호(2014.1.10.공고)
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 슬러지 농축 및 탈수 효율이 우수한 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 내구성이 우수하고 고장 발생이 적어 유지보수에 있어서 탁월한 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기를 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스크류 구동수단과 유동판 구동수단의 독립을 통해 에너지를 효율적으로 사용하면서도 슬러지 상태에 따라 운전 조건을 최적화시킬 수 있도록 한 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기를 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다양한 편의사양의 부가가 용이하고 이를 통해 사용 편의성과 운전 안전성을 확보할 수 있도록 한 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기를 제공하고자 하는 데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기는,
상면이 일측에서 타측을 향해 상향 경사지게 형성되는 베이스 프레임,
상기 베이스 프레임의 상부에 상기 베이스 프레임의 상부면을 따라 회전 가능하게 설치되는 나선형 블레이드가 형성된 스크류,
상기 스크류 외측에 서로 간격을 두고 배치되되 상기 스크류의 중심축과 나란히 배치되는 복수의 고정축,
상기 스크류 외측에 서로 이격되어 배치되되 상기 스크류의 중심축과 나란히 배치되며 회전 가능하게 설치되며 편심부가 형성되는 유동축 및
상기 스크류가 내측에 관통하여 설치될 수 있도록 중앙에 원형의 중앙홀이 구비되고 상기 스크류의 길이방향을 따라 교대로 적층되어 배치되며 외부에 상기 고정축 또는 유동축이 끼워지는 관통홀이 구비되는 고정판 및 유동판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스 프레임의 상면 일측 및 타측에 각각 설치되고 상기 스크류의 중심축을 지지하는 일측 및 타측 프레임,
상기 일측 프레임에 설치되고 상기 스크류의 중심축 일단과 연결되어 동력을 전달하는 제1구동수단 및
상기 타측 프레임에 설치되고 상기 유동축의 타단과 연결되어 동력을 전달하는 제2구동수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1구동수단은 상기 일측 프레임의 외벽에 설치되고 상기 스크류의 중심축과 결합되는 제1모터 및 제1감속기로 이루어지며,
상기 제2구동수단은;
상기 타측 프레임의 일측벽과 타측벽에 회전가능하게 설치되는 구동회전축;
상기 구동 회전축에 설치되는 메인 기어;
상기 메인 기어와 평기어 결합하고 상기 타측 프레임 내부로 연장되는 유동축에 설치되는 캠샤프트 기어;
상기 타측 프레임의 외부로 돌출되는 구동회전축과 결합되는 제2모터 및 제2감속기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타측 프레임과 접하여 설치되고 상부 및 측부 커버가 형성되며 상기 스크류 일부와 상기 고정판 및 유동판을 수용하는 본체 케이싱 및
상기 일측 프레임과 본체 케이싱 사이에 설치되고 상기 본체 케이싱 외부의 스크류 일부를 수용하며 슬러지 이송관이 상부에 연결되는 투입부 케이싱을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1모터와 제2모터의 구동속도를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되며,
상기 제어부는 슬러지의 농도 값에 따라 함수율을 파악하여 함수율이 일정값 이상인 경우 상기 제1모터를 정상속도에 비해 저속으로, 상기 제2모터를 고속으로 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정축 각각에 연결되어 고정축의 진동 파형을 검출하는 복수의 제1센서,
상기 유동축 각각에 연결되어 유동축의 진동 파형을 검출하는 복수의 제2센서를 포함하여 구성되며,
상기 제어부는 정상운전시 상기 제1센서 및 제2센서로부터 검출된 진동파형을 저장된 기준 파형과 비교하여 이상 여부 및 이상 부위를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 고정축의 진동 파형 모두가 기준 파형과 편차가 일정값 이상으로 지속되는 경우 스크류의 중대 이상으로 판정하여 경고 신호를 송출하고 상기 제1모터 및 제2모터의 운전을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 고정축의 진동 파형 모두가 기준 파형과 편차가 일정값 미만이며, 상기 제2센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 유동축 모두의 진동 파형을 기준 파형과 비교하고 그 편차가 일정값 이상인 구간이 간헐적으로 발생되는 경우 스크류의 이상으로 판정하여 상기 제1모터 및 제2모터의 운전 속도를 저속으로 제어하며 이후에도 상기 제2센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 유동축 모두의 진동 파형이 기준 파형과 비교하여 편차가 일정값 이상인 경우 경고 및 운전을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 고정축의 진동 파형이 서로 일정값 이상 상이한 경우 좌측 및 우측 중 진동 파형의 최대치가 상대적으로 큰 측의 고정판 또는 유동판에 이상이 있음으로 판정하여 경고하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유동판식 농축 탈수기
상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기는 슬러지 농축 및 탈수 효율이 우수하며, 내구성이 우수하고 고장 발생이 적어 유지보수에 있어서 탁월하며, 스크류 구동수단과 유동판 구동수단의 독립을 통해 에너지를 효율적으로 사용하면서도 슬러지 상태에 따라 운전 조건을 최적화시킬 수 있으며, 다양한 편의사양의 부가가 용이하고 이를 통해 사용 편의성과 운전 안전성을 확보할 수 있는 등의 다양한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기의 스크류, 고정축, 고정판, 유동축, 유동판 등의 결합관계를 도시한 일부분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기의 일측 프레임과 타측 프레임을 도시한 부분도이다.
본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기를 도시한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기의 스크류(2), 고정축(3), 고정판(5), 유동축(4), 유동판(6) 등의 결합관계를 도시한 일부분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기의 일측 프레임(7)과 타측 프레임(8)을 도시한 부분도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기는 상면이 일측에서 타측을 향해 상향 경사지게 형성되는 베이스 프레임(1)과, 상기 베이스 프레임(1)의 상부에 상기 베이스 프레임(1)의 상부면을 따라 회전 가능하게 설치되는 나선형 블레이드(2')가 형성된 스크류(2)와, 상기 스크류(2) 외측에 서로 간격을 두고 배치되되 상기 스크류(2)의 중심축(2")과 나란히 배치되는 복수의 고정축(3)과, 상기 스크류(2) 외측에 서로 이격되어 배치되되 상기 스크류(2)의 중심축(2")과 나란히 배치되며 회전 가능하게 설치되며 편심부(4")가 형성되는 유동축(4)과, 상기 스크류(2)가 내측에 관통하여 설치될 수 있도록 중앙에 원형의 중앙홀이 구비되고 상기 스크류(2)의 길이방향을 따라 교대로 적층되어 배치되며 외부에 상기 고정축(3) 또는 유동축(4)이 끼워지는 관통홀이 구비되는 고정판(5) 및 유동판(6)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 고정판(5)과 유동판(6)의 적층은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 통상의 유동판 방식을 사용하는 종래의 농축탈수기와 동일하며, 고정판(5)과 유동판(6)의 설치에 있어서 종래의 기술들과 같이 스페이서를 사용할 수 있다.
이와 같이 경사진 베이스 프레임(1)과 그 상부에 배치되는 스크류(2)와 상기 고정판(5) 및 유동판(6)의 중앙홀의 구조로 인해 슬러지는 농축탈수기 내에서 일측에서 타측으로 이동함과 동시에 상향이동함으로써 자중(自重) 등에 의한 탈수 효과가 증대된다.
도 1 및 도 4에 나타나 있는 본 발명의 추가적인 구성을 살펴보면, 본 발명은 상기 베이스 프레임(1)의 상면 일측 및 타측에 각각 설치되고 상기 스크류(2)의 중심축(2")을 지지하는 일측 및 타측 프레임(7,8)과, 상기 일측 프레임(7)에 설치되고 상기 스크류(2)의 중심축(2") 일단과 연결되어 동력을 전달하는 제1구동수단과, 상기 타측 프레임(8)에 설치되고 상기 유동축(4)의 타단과 연결되어 동력을 전달하는 제2구동수단이 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 일측 및 타측 프레임(7,8)은 내부에 중공부가 형성되도록 강재 등의 금속으로 이루어진 플레이트로 제작되며, 상기 제1구동수단은 상기 일측 프레임(7)의 외벽에 설치되고 상기 스크류(2)의 중심축(2")과 결합되는 제1모터(9) 및 제1감속기(10)로 이루어지며, 상기 제2구동수단은 상기 타측 프레임(8)의 일측벽과 타측벽에 회전가능하게 설치되는 구동회전축(11), 상기 구동 회전축에 설치되는 메인 기어(12), 상기 메인 기어(12)와 평기어 결합하고 상기 타측 프레임(8) 내부로 연장되는 유동축(4)에 설치되는 캠샤프트 기어(13), 상기 타측 프레임(8)의 외부로 돌출되는 구동회전축(11)과 결합되는 제2모터(14) 및 제2감속기(15)로 이루어지게 된다.
본 발명은 슬러지를 가압 이송하는 스크류(2)를 구동하는 메인 구동수단으로 제1구동수단을 일측에 설치하고, 타측에 유동축(4)을 구동할 수 있는 수단으로 제2구동수단을 설치함으로써, 단일 구동수단으로 이루어져 스크류(2)와 유동축(4)의 속도비가 항상 일정하게 유지되는 종래의 농축탈수기에 비해 슬러지의 상태에 따라 스크류(2)와 유동축(4)의 속도를 별도로 조절하여 최적의 운전이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 타측 프레임(8)과 접하여 설치되고 상부 및 측부 커버(16)가 형성되며 상기 스크류(2) 일부와 상기 고정판(5) 및 유동판(6)을 수용하는 본체 케이싱(17)과, 상기 일측 프레임(7)과 본체 케이싱(17) 사이에 설치되고 상기 본체 케이싱(17) 외부의 스크류(2) 일부를 수용하며 슬러지 이송관(18)이 상부에 연결되는 투입부 케이싱(19)을 더 구비한다.
슬러지는 상기 슬러지 이송관(18)을 통해 농축탈수기에 인입되고 스크류(2)에 의해 타측으로 이동 및 상승하면서 스크류(2)에 의한 가압과 자체중력에 의한 추가 압력에 의해 하측에 형성된 복수의 배수홀로 수분이 빠져 나감으로써 결국 함수율이 저감된 농축된 슬러지 케이크가 된다. 여기서, 타측 프레임(8) 내에 배압판(20)을 설치하여 배압을 형성하게 된다.
또한, 본 발명은 최적의 운전조건을 형성하기 위해, 상기 제1모터(9)와 제2모터(14)의 구동속도를 제어하는 제어부(미도시)가 더 구비된다.
상기 제어부는 슬러지의 상태에 따라 상기 제1모터(9)와 제2모터(14)를 제어하게 되는데, 특히, 슬러지의 농도 값에 따라 함수율을 파악하여 함수율이 일정값 이상인 경우 상기 제1모터(9)를 정상속도에 비해 저속으로, 상기 제2모터(14)를 고속으로 운전하도록 제어하게 됨으로써, 함수율이 높을 때는 슬러지의 이송을 줄이고 유동판(6)의 속도를 증대시켜 최종 슬러지 케이크의 함수율을 최소화시키게 된다. 이러한 운전은 종래의 일측에만 구동수단이 형성되고 이를 통해 스크류(2)와 유동판(6)을 동시에 구동하는 방식으로는 이룰 수 없는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 고정축(3) 각각에 연결되어 고정축(3)의 진동 파형을 검출하는 복수의 제1센서, 상기 유동축(4) 각각에 연결되어 유동축(4)의 진동 파형을 검출하는 복수의 제2센서를 더 구비하며, 상기 제어부는 정상운전시 상기 제1센서 및 제2센서로부터 검출된 진동파형을 저장된 기준 파형과 비교하여 이상 여부 및 이상 부위를 판단한다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 고정축(3)과 유동축(4)의 단부가 외부로 노출될 수 있는 구조인데, 이러한 구조를 이용하여 쉽게 주요 구동부의 이상여부를 파악할 수 있게 되는데, 이에 대해서는 구체적으로 설명한다.
상기 제어부는 상기 제1센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 고정축(3)의 진동 파형 모두가 기준 파형과 편차가 일정값 이상으로 지속되는 경우 스크류(2)의 중대 이상으로 판정하여 경고 신호를 송출하고 상기 제1모터(9) 및 제2모터(14)의 운전을 중지하도록 제어하도록 구성된다. 여기서, 좌측 및 우측은 폭방향에서 좌측 및 우측을 지칭한다. 이 경우는 상기 스크류(2)의 블레이드(2') 팁 등의 변형으로 인해 상기 고정판(5) 및 이동판의 중앙홀 내주면 등에 접하여 회전 저항으로 작용하는 현상이 발생하는 경우 나타나는 증상에 해당되게 된다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 고정축(3)의 진동 파형 모두가 기준 파형과 편차가 일정값 미만이며, 상기 제2센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 유동축(4) 모두의 진동 파형을 기준 파형과 비교하고 그 편차가 일정값 이상인 구간이 간헐적으로 발생되는 경우 스크류(2)의 이상으로 판정하여 상기 제1모터(9) 및 제2모터(14)의 운전 속도를 저속으로 제어하며 이후에도 상기 제2센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 유동축(4) 모두의 진동 파형이 기준 파형과 비교하여 편차가 일정값 이상인 경우 경고 및 운전을 중지하도록 제어하게 된다. 이 경우는 상기 스크류(2)의 블레이드(2') 팁 등의 변형으로 인해 상기 이동판의 중앙홀 내주면 등에 접하여 회전 저항으로 작용하는 현상이 발생하는 경우 나타나는 증상을 파악하여 이상판정을 하는 것이다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1센서로부터 검출되는 좌측 및 우측 고정축(3)의 진동 파형이 서로 일정값 이상 상이한 경우 좌측 및 우측 중 진동 파형의 최대치가 상대적으로 큰 측의 고정판(5) 또는 유동판(6)에 이상이 있음으로 판정하여 경고하도록 제어한다. 이를 통해 이상 부위를 한정할 수 있으며, 특히 진동 파형의 이상 발생 부위와 유동축(4)의 회전 각도를 분석한다면 더욱 더 구체적인 고장 부위를 판별할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 고정판(5)과 유동판(6)에 고착된 이물질을 세척하기 위한 수단으로, 세척수를 공급하는 세척수 공급관(21)과, 상기 세척수 공급관(21)에 설치된 복수의 세척수 공급 노즐(22)이 구비된다.
상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기는 슬러지 농축 및 탈수 효율이 우수하며, 내구성이 우수하고 고장 발생이 적어 유지보수에 있어서 탁월하며, 스크류(2) 구동수단과 유동판(6) 구동수단의 독립을 통해 에너지를 효율적으로 사용하면서도 슬러지 상태에 따라 운전 조건을 최적화시킬 수 있으며, 다양한 편의사양의 부가가 용이하고 이를 통해 사용 편의성과 운전 안전성을 확보할 수 있는 등의 다양한 이점을 가지게 되는 것이다.
1: 베이스 프레임 2: 스크류
2': 블레이드 2": 중심축
3: 고정축 4: 유동축
4" 편심부 5: 고정판
6: 유동판 7: 일측 프레임
8: 타측 프레임 9: 제1모터
10: 제1감속기 11: 구동회전축
12: 메인 기어 13: 캠샤프트 기어
14: 제2모터 15: 제2감속기
16: 상부 및 측부 커버 17: 본체 케이싱
18: 슬러지 이송관 19: 투입부 케이싱
20: 배압판 21: 세척수 공급관
22: 세척수 공급 노즐

Claims (1)

  1. 상면이 일측에서 타측을 향해 상향 경사지게 형성되는 베이스 프레임,
    상기 베이스 프레임의 상부에 상기 베이스 프레임의 상부면을 따라 회전 가능하게 설치되는 나선형 블레이드가 형성된 스크류,
    상기 스크류 외측에 서로 간격을 두고 배치되되 상기 스크류의 중심축과 나란히 배치되는 복수의 고정축,
    상기 스크류 외측에 서로 이격되어 배치되되 상기 스크류의 중심축과 나란히 배치되며 회전 가능하게 설치되며 편심부가 형성되는 유동축,
    상기 스크류가 내측에 관통하여 설치될 수 있도록 중앙에 원형의 중앙홀이 구비되고 상기 스크류의 길이방향을 따라 교대로 적층되어 배치되며 외부에 상기 고정축 또는 유동축이 끼워지는 관통홀이 구비되는 고정판 및 유동판,
    상기 베이스 프레임의 상면 일측 및 타측에 각각 설치되고 상기 스크류의 중심축을 지지하는 일측 및 타측 프레임,
    상기 일측 프레임에 설치되고 상기 스크류의 중심축 일단과 연결되어 동력을 전달하는 제1구동수단 및
    상기 타측 프레임에 설치되고 상기 유동축의 타단과 연결되어 동력을 전달하는 제2구동수단을 포함하여 구성되며,
    상기 제1구동수단은 상기 일측 프레임의 외벽에 설치되고 상기 스크류의 중심축과 결합되는 제1모터 및 제1감속기로 이루어지며,
    상기 제2구동수단은;
    상기 타측 프레임의 일측벽과 타측벽에 회전가능하게 설치되는 구동회전축;
    상기 구동 회전축에 설치되는 메인 기어;
    상기 메인 기어와 평기어 결합하고 상기 타측 프레임 내부로 연장되는 유동축에 설치되는 캠샤프트 기어;
    상기 타측 프레임의 외부로 돌출되는 구동회전축과 결합되는 제2모터 및 제2감속기로 이루어지며,
    상기 타측 프레임과 접하여 설치되고 상부 및 측부 커버가 형성되며 상기 스크류 일부와 상기 고정판 및 유동판을 수용하는 본체 케이싱,
    상기 일측 프레임과 본체 케이싱 사이에 설치되고 상기 본체 케이싱 외부의 스크류 일부를 수용하며 슬러지 이송관이 상부에 연결되는 투입부 케이싱 및
    상기 제1모터와 제2모터의 구동속도를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되며,
    상기 제어부는 슬러지의 농도 값에 따라 함수율을 파악하여 함수율이 일정값 이상인 경우 상기 제1모터를 정상속도에 비해 저속으로, 상기 제2모터를 고속으로 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    차세대 슬러지 유동 제어형 탈수기
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