KR102010873B1 - 스크류 데칸터형 원심분리기의 오리피스 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심 분리액이 배출되는 오리피스의 배출구를 회전 반대방향으로 구성하여 보울(Bowl)의 회전부하를 최소화하면서 분리액이 원활히 배출되도록 유도하고, 분리액이 배출되는 방향으로 유입되는 공기의 추진력에 의해 보울(Bowl)의 회전력이 향상되어 전기에너지가 크게 절감되는 스크류 데칸트형 원심분리기의 오리피스(Orifice) 구조에 관한 것으로, 측판(10) 외면에 접하여 고정되는 본체(22); 본체(22)의 일측에 소정 높이로 돌출되는 돌출부(23); 돌출부(23) 일측으로 돌출되는 복수의 돌기(24)에 의해 형성되는 복수의 배출유로(25); 본체(22) 가장 자리 부분에 형성되는 복수의 체결공(26)을 포함한 오리피스(21)가 구성된다.
상기 배출유로(25)의 선단부는 수직부(29)에 의해 막힌구조이고, 배출유로(25)의 입구측(30)에 배출공(11)이 접하고, 배출유로(25)의 배출구(31)는 개방되며, 보울(3)의 회전 동심원과 같은 동심원의 원호형이거나 동심원에 가까운 원호형이거나 유선형 중 어느 하나이다. 상기 배출유로(25)는 입구측(30) 높이(h1) 보다 배출구(31) 높이(h2)가 점차 높아지는 경사형이고, 수직부(29)에 형성되고 복수의 배출유로(25)와 각각 연결되는 공기유입공(32)을 더 포함한다.

Description

스크류 데칸터형 원심분리기의 오리피스 구조{Orifice structure of decanter centrifuge}

본 발명은 스크류 데칸트형 원심분리기의 오리피스(Orifice) 구조에 관한 것으로, 상세하게는 원심 분리액이 배출되는 오리피스의 배출구를 회전 반대방향으로 구성하여 보울(Bowl)의 회전부하를 최소화하면서 분리액이 원활히 배출되도록 유도하고, 분리액이 배출되는 방향으로 유입되는 공기의 추진력(반동력)에 의해 보울(Bowl)의 회전력이 향상되어 전기에너지가 크게 절감되도록 한 것이다.

일반적으로 스크류 데칸터형(Screw decanter type) 원심분리기는 하수, 분뇨, 오물, 산업폐수, 축산폐수, 광산폐수, 식품폐수, 화학폐수 등의 각종 처리공정에서 고액계(固液系)를 분리할 목적으로 사용된다.

한편, 스크류 데칸터형 원심분리기는 보울(外動 Bowl) 양측에 고형의 케익이 배출되는 배출구와 분리액이 배출되는 복수의 오리피스(배출공)가 구성되며, 고속으로 회전하는 보울(Bowl)이 연속 운전하게 되므로 전기에너지가 많이 소모된다.

도 1은 종래 사용된 스크류 데칸터형 원심분리기(1)를 예시한 것으로, 차동모터(2)와 동력전달수단에 의해 회전하는 중공형 보울(Bowl)(3)과, 보울(3)의 외부를 둘러싸는 케이스(4)와, 보울(3)의 내부에 축설치되고 구동모터(5)와 동력전달수단에 의해 회전하는 스크류(6)와, 처리 대상 원료를 공급하는 공급관(7)과, 공급관(7)에 연결되고 공급 원료가 보울(3) 내부로 유입되도록 스크류(6)의 축 외주연에 형성되는 토출구(8)와, 원심 분리된 고형분 케익이 배출되는 배출구(9)와, 보울(3)의 후단부에 복수의 체결부재(34)로 고정되는 측판(front hub)(10)과, 측판(10)에 구성되고 원심 분리액이 배출되는 복수의 배출공(11) 및 전체 동작을 제어하는 제어기를 포함한다.

도 1에서 도면부호 (13)은 고체 배출구, (14)는 액체 배출구, (15)는 방진구, (16)은 감속기, (17)은 축베어링, (18)은 벨트커버, (19)는 프레임(기대)이다.

상기 종래 원심분리기(1)는, 보울(3)과 스크류(6)의 회전수를 달리하여 고속으로 회전시킴으로써 공급관(7)을 통하여 보울(3) 내부로 유입되는 각종 슬러지(처리 대상 원액)는 원심력에 의한 비중 차이로 큰 고상(고체 상태)의 케익과 액상(액체 상태)의 분리액으로 분리되며, 고상의 케익은 배출구(9) 및 고체 배출구(13)를 통하여 외부로 배출되고 액상의 분리액은 측판(10)에 형성된 복수의 배출공(11) 및 액체 배출구(14)를 통하여 외부로 배출된다.

도 2는 상기 측판(10) 부분 정면도로, 측판(10)의 복수 개소에 상기 배출공(11)이 형성된다. 상기 배출공(11)은 보울(3)의 회전축(또는 회전축선)과 같은 방향으로 평행하도록 형성되어 있어 원심 분리되는 분리액(12)이 보울(3)의 회전축 방향, 즉 보울(3)이 회전하는 방향과 직교하는 방향의 배출공(11)으로 배출되면서 공기저항에 의한 회전부하로 작용되어 원심분리기(1)의 전기에너지가 많이 소모될 뿐 아니라 분리액(12) 또한 원활히 배출되지 못하며, 배출소음도 많이 발생되는 등의 여러 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1571302호(발명의 명칭: 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기, 2015. 11. 24. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1433308호(발명의 명칭: 배출성능 향상형 배출구를 갖는 원심 분리기, 2014. 08. 21. 특허공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1467647호(발명의 명칭: 원심 분리기를 포함하는 시스템 및 이런 시스템의 제어 방법, 2014. 12. 01. 특허공고)

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 원심 분리액이 배출되는 오리피스의 배출구를 회전 반대방향으로 형성하여 보울(Bowl)의 회전부하를 최소화하면서 분리액이 원활히 배출되도록 유도하고, 분리액이 배출되는 방향으로 유입되는 공기의 추진력(반동력)에 의해 보울(Bowl)의 회전력이 향상되면서 전기에너지가 크게 절감되는 스크류 데칸터형 원심분리기의 오리피스 구조를 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 오리피스의 배출 경로에 유도홈을 형성하여 분리액이 배출될 때 와류 현상을 방지하면서 분리액의 배출 흐름을 빨리하여 더욱 큰 추진력(반동력)을 얻도록 한 스크류 데칸터형 원심분리기의 오리피스 구조를 제공함에 특징이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 오리피스의 선단부에 복수의 공기유입공을 형성하여 배출되는 분리액이 가속 배출되면서 추진력을 얻도록 함으로써 보울의 회전력이 가속되고 전기에너지가 절감되는 스크류 데칸터형 원심분리기의 오리피스 구조를 제공함에 특징이 있다.

본 발명은 스크류 데칸터형 원심분리기의 오리피스를 구성함에 있어서, 측판 외면에 접하여 고정되는 본체와, 상기 본체 일측에 소정 높이로 돌출되는 돌출부와, 상기 돌출부 일측으로 돌출되는 복수의 돌기에 의해 형성되는 복수의 배출유로와, 상기 본체 가장 자리 부분에 형성되는 복수의 체결공을 포함한다.

상기 본체와 돌출부에 형성되는 곡선부를 더 포함한다.

상기 배출유로의 선단부는 수직부에 의해 막힌구조이고, 배출유로의 입구측에 배출공이 접하고, 배출유로의 배출구는 개방될 수 있다.

상기 배출유로는, 보울의 회전 동심원과 같은 동심원의 원호형이거나 동심원에 가까운 원호형이거나 유선형 중 어느 하나일 수 있다.

상기 배출유로는 입구측 높이보다 배출구 높이가 점차 높아지는 경사형일 수 있다.

상기 수직부에 형성되고 복수의 배출유로와 각각 연결되는 공기유입공을 더 포함한다.

상기 공기유입공은 입구는 넓고 출구는 좁게 형성할 수 있다.

상기 측판과 본체 사이에 설치되는 가스켓을 더 포함한다.

본 발명은 복수의 배출유로(25)를 갖는 오리피스(21)에 의해 보울(3)이 회전시 공기저항과 와류현상이 크게 감소되어 분리액(12)이 배출될 때 배출저항과 회전저항 및 소음발생이 감소되고 전기에너지 또한 크게 절감되는 효과가 있다.

본 발명의 배출유로(25)는 보울(3)의 회전 동심원과 같은 동심원의 원호형이거나 동심원에 가까운 원호형이거나 유선형으로 구성함으로써 분리액(12)의 원활한 배출이 유도되며, 보울(3)을 따라 회전할 때 공기저항이 최소화되므로 보울(3)의 회전부하가 최소화되고 전기에너지가 절감되는 효과가 있다.

본 발명은 보울(3)이 회전할 때 오리피스(21)의 수직부(29)에 형성된 공기유입공(32)으로 공기가 유입되면서 분리액(12)의 배출속도가 가속되며, 상기 공기유입공(32)은 입구가 넓고 출구는 좁게 형성되어 있어 유입 공기의 유속이 더욱 가속되면서 분리액(12)이 보다 효율적으로 배출되며, 이때 발생되는 추진력(반동력)에 의해 보울(3)의 회전속도가 증가되는 효과가 있다.

본 발명은 측판(10)과 본체(22) 사이에 설치되는 가스켓(33)에 의해 측판(10)과 본체(22) 사이로 누수가 방지되는 효과가 있다.

본 발명의 오리피스(21)는 체결부재(34)를 이용하여 측판(10)에 쉽게 탈부착할 수 있어서 수리 및 교체가 용이하며, 기존 원심분리기에도 적용할 수 있어서 원심분리기의 제조원가가 절감되고 경제적인 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 : 종래 스크류 데칸터형 원심분리기의 구성도.
도 2 : 종래 스크류 데칸터형 원심분리기의 측판 부분 정면도.
도 3 : 본 발명 일 예로 도시한 설치 상태 정면도.
도 4 : 본 발명 일 예로 도시한 오리피스 사시도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 오리피스 정면도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 오리피스 저면도.
도 7 : 본 발명 일 예로 도시한 오리피스 배면도.
도 8 : 본 발명 일 예로 도시한 도 7의 B-B`선 단면도.
도 9 : 본 발명 일 예로 도시한 오리피스의 수직부 정면도.
도 10 : 본 발명 일 예로 도시한 도 9의 A-A`선 단면도.
도 11 : 본 발명 일 예로 도시한 가스켓 평면도.
도 12 : 본 발명 일 예로 도시한 사용 상태 참고도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

도 3은 본 발명 일 예로 도시한 스크류 데칸터형 원심분리기의 보울(3) 후단에 위치하는 측판(10) 부분 정면도로, 체결부재(10a)에 의해 보울(3)의 후단부에 고정되는 측판(10)에 분리액 배출공(11)이 형성되거나, 또는 도 3과 같이 배출공(11)이 형성된 판체(20)가 복수의 체결부재에 의해 측판(10)에 고정된다.

상기 배출공(11) 또는 배출공(11)이 형성된 판체(20)가 측판(10)의 복수 개소에 위치하거나 설치되며, 상기 배출공(11) 부분에 본 발명의 오리피스(21)가 체결부재(34)로 체결 및 고정된다.

본 발명은 도 3과 같이 원심분리에 의해 보울(3)이 시계방향으로 회전하면 배출공(11)과 복수의 배출유로(25)는 공간적으로 연결되어 있으므로 배출공(11)을 통하여 토출되는 분리액(12)은 도 13과 같이 복수의 배출유로(25) 및 배출구(31)를 통하여 반시계 방향으로 배출된다.

상기 배출공(11)의 내경은 각종 슬러지(처리 대상 원액)의 종류나 상태 또는 원심분리 효율 등을 고려하여 적정 크기로 변경되며, 체결부재를 이용하여 판체(20)를 교체하는 방법으로 적정 크기의 배출공(11)이 형성된 판체(20)를 교체할 수 있다.

본 발명의 오리피스(21)를 설치할 때 체결부재(34)를 이용하여 상기 판체(20)와 보울(3)에 형성되는 체결공 및 나사구멍을 이용할 수 있으며, 또한 측판(10)에 별도의 나사구멍을 형성하여 체결부재(34)로 고정할 수도 있다.

본 발명의 배출유로(25)는 배출공(11)의 전체를 덮어 커버하도록 크기가 설정되거나 조절된다.

도 4는 본 발명 일 예로 도시한 오리피스(21)의 사시도이고, 도 5는 오리피스(21)를 측판(10) 외면에 고정시킨 상태의 정면도이고, 도 6은 오리피스(21)의 저면도를 예시한 것이다.

본 발명의 오리피스(21)는 측판(10) 외면에 접하여 고정되는 본체(22)와, 본체(22)의 일측에 소정 높이로 돌출되는 돌출부(23)와, 돌출부(23) 일측으로 돌출되는 복수의 돌기(24)에 의해 형성되는 복수의 배출유로(25)와, 본체(22)를 측판(10)에 체결할 수 있도록 본체(22) 가장 자리 부분에 소정 간격으로 형성되는 복수의 체결공(26)을 포함한다.

상기 오리피스(21)는 측판(10)에 고정되고 보울(3)을 따라 회전하는 형태이므로 회전저항을 줄일 수 있도록 본체(22)와 돌출부(23)에 곡선부(27)(28)가 각각 형성된다.

상기 돌출부(23)는 도 3과 같이 보울(3) 축부(3a)에 가까운 쪽에 형성되며, 배출공(11)을 수용하면서 복수의 배출유로(25)가 형성될 수 있도록 소정 폭(w)을 가지며, 보울(3)의 회전 동심원과 같거나 비슷한 동심원이거나, 또는 동심원에 가까운 원호형이거나 또는 유선형일 수 있다.

상기 배출유로(25)는 본체(22) 일측으로 돌출되는 돌기(24)에 의해 복수로 구획되며, 상기 돌기(24)는 측판(10)에 닿도록 구성되어 배출유로(25)로 배출되는 분리액(12)들이 간섭없이 배출되며 와류 또한 발생하지 않게된다.

상기 배출유로(25)의 선단부는 수직부(29)에 의해 막힌구조이며, 배출유로(25)의 입구측(30)에는 배출공(11)이 접하고 보울(3)의 회전 반대방향인 배출구(31)는 개방구조를 취함으로써 분리액(12)의 효율적인 배출이 달성된다.

상기 배출유로(25)의 입구측(30)은 배출공(11) 전체가 분할하여 접하도록 구성함으로써 배출공(11)으로부터 토출되는 분리액(12)이 배출유로(25)를 따라 분할 배출되며, 와류가 발생하지 않아 배출부하가 감소된다.

상기 배출유로(25)는 보울(3)의 회전 동심원과 같은 동심원의 원호형이거나 동심원에 가까운 원호형이거나 유선형으로 구성함으로써 분리액(12)의 원활한 배출이 유도되며, 보울(3)을 따라 회전할 때 공기저항이 최소화되므로 보울(3)의 회전부하가 최소화되고 전기에너지가 절감된다.

상기 배출유로(25)는 배출공(11)이 위치하는 입구측(30) 높이(h1) 보다 배출구(31) 높이(h2)가 점차 높아지는 경사형으로 구성함으로써 배출구(31)로 이행할 수록 배출유로(25)의 체적 또는 단면적이 커지게 되며, 따라서 배출공(11)을 통하여 토출되는 분리액(12)이 배출유로(25)를 따라 확산 배출되므로 분리액(12)의 원활한 배출이 달성되고 분리액(12)의 배출부하 및 와류현상이 해소된다.

도 9, 도 10은 본 발명 다른 실시예의 도면으로, 수직부(29)에 공기유입공(32)을 형성하되 복수의 배출유로(25)와 각각 연결시켜 보울(3)이 회전할 때 상기 공기유입공(32)으로 유입되는 공기에 의해 분리액(12) 배출 속도가 가속되며, 이에 따라 발생되는 추진력(반동력)에 의해 분리액(12)이 보다 효과적으로 배출된다.

상기 공기유입공(32)은 도 10과 같이 입구는 넓고 출구(32a)는 좁게 형성함으로써 배출유로(25)로 유입되는 공기의 유속이 고압 분사노즐처럼 가속(빨라지게) 되므로 분리액(12)이 보다 효율적으로 배출되며, 이때 발생되는 추진력(반동력)에 의해 보울(3)의 회전속도가 증가 및 향상되며, 전기에너지가 보다 절감된다.

도 11은 본 발명 다른 실시예로 도시한 가스켓(33)의 평면도로, 측판(10)과 본체(22) 사이에 가스켓(33)을 설치함으로써 측판(10)과 본체(22) 사이에 틈이 발생하지 않고 누수 또한 방지된다. 상기 가스켓(33)의 본체(35) 부분에는 볼트나 피스 등의 체결부재(34)를 이용하여 체결할 수 있도록 복수의 구멍(36)이 형성된다.

도 12는 본 발명 일 예로 도시한 사용 상태 참고도로, 배출공(11)과 복수의 배출유로(25)는 공간적으로 연결되어 있으므로 배출공(11)으로 부터 토출되는 분리액(12)이 90°로 꺽인 다음 배출유로(25)를 따라 배출구(31)로 배출된다.

본 발명의 오리피스(21)는 복수로 구획되는 배출유로(25)에 의해 분리액(12)이 배출될 때 발생하는 와류현상이 방지될 뿐 아니라 배출유로(25)에 의해 배출 흐름이 좋아지며, 입구는 넓고 출구는 좁게 형성된 공기유입공(32)을 통하여 유입되는 가속공기에 의해 분리액(12)의 유속이 더욱 빨라지면서 효율적으로 배출될 뿐 아니라, 이때 발생되는 추진력(보울의 회전방향으로 작용되는 반동력)에 의해 보울(3)의 회전속도가 증가 및 향상되며 10~15%의 전기에너지(소비전력)가 절감된다.

본 발명은 복수의 배출유로(25)를 갖는 오리피스(21)에 의해 보울(3)이 회전시 공기저항과 와류현상이 크게 감소되어 분리액(12)이 배출될 때 배출저항과 회전저항 및 소음발생이 감소되고 전기에너지 또한 크게 절감되는 효과가 있다.

본 발명의 오리피스(21)는 수리 및 교체가 필요한 경우 체결부재(34)를 이용하여 쉽게 교체할 수 있을 뿐 아니라, 종래 데칸터형 원심분리기에 탈부착할 수 있으며, 비산화성 재질로 구성하면 사용 수명이 반영구적이다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.

(1)--스크류 데칸터형 원심분리기 (2)--차동모터
(3)--보울 (3a)--축부
(4)--케이스 (5)--구동모터
(6)--스크류 (7)--공급관
(8)--토출구 (9)--배출구
(10)--측판 (11)--배출공
(12)--분리액 (20)--판체
(21)--오리피스 (22)(35)--본체
(23)--돌출부 (24)--돌기
(25)--배출유로 (26)--체결공
(27)(28)--곡선부 (29)--수직부
(30)--입구측 (31)--배출구
(32)--공기유입공 (33)--가스켓
(34)--체결부재 (36)--구멍
(h1)(h2)--높이 (w)--폭

Claims (7)

1. 측판 외면에 접하여 고정되는 본체;
   상기 본체 일측에 소정 높이로 돌출되는 돌출부;
   상기 돌출부 일측으로 돌출되는 복수의 돌기에 의해 형성되는 복수의 배출유로;
   상기 본체 가장 자리 부분에 형성되는 복수의 체결공; 을 포함하고,
   상기 배출유로의 선단부는 수직부에 의해 막힌구조이고 배출유로의 입구측에 배출공이 접하고 배출유로의 배출구는 개방되며, 상기 수직부에 형성되고 복수의 배출유로와 각각 연결되는 공기유입공을 더 포함하는 스크류 데칸트형 원심분리기의 오리피스 구조.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서;
   배출유로는, 보울의 회전 동심원과 같은 동심원의 원호형이거나 동심원에 가까운 원호형이거나 유선형 중 어느 하나임을 특징으로 하는 스크류 데칸트형 원심분리기의 오리피스 구조.
4. 청구항 1에 있어서;
   배출유로는 입구측 높이보다 배출구 높이가 점차 높아지는 경사형임을 특징으로 하는 스크류 데칸트형 원심분리기의 오리피스 구조.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서;
   공기유입공은 입구는 넓고 출구는 좁게 형성함을 특징으로 하는 스크류 데칸트형 원심분리기의 오리피스 구조.
7. 청구항 1에 있어서;
   측판과 본체 사이에 설치되는 가스켓;
   을 더 포함하는 스크류 데칸트형 원심분리기의 오리피스 구조.

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