KR102035101B1 - 연속식 여과 탈수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체와 액체가 섞인 슬러지를 공급받아 액체를 분리하여 함수율이 작은 케이크를 형성하는 여과 탈수 장치와 관련되며, 실시예로 적어도 하나의 상부필터판을 벨트로 수평되게 견인하는 상부구동부, 상기 상부구동부의 하부에 위치하며, 하부필터판(30B)을 상기 상부필터판과 동조하여 수평되게 이송하는 하부구동부 및 슬러지를 주입하는 슬러지공급부를 포함하고, 상기 상부필터판의 하면 또는 상기 하부필터판의 상면에는 함몰된 공간부가 형성되어 있어, 상기 상부필터판과 상기 하부필터판이 상하로 합치하면서 상기 공간부에 의하여 슬러지가 탈수되는 여실이 형성되는 연속식 여과 탈수 장치를 제시한다.

Description

연속식 여과 탈수 장치{APPARATUS FOR CONTINUOUS SLURRY FILTRATION}

본 발명은 고체와 액체가 섞인 슬러지를 공급받아 액체를 분리하여 함수율이 작은 케이크를 형성하는 여과 탈수 장치와 관련된다.

일반적으로 널리 사용되는 여과 탈수 장치는 필터 프레스, 벨트 프레스 또는 원심 탈수기 정도이다.

필터 프레스는 다수의 여실을 운용함에 있어서 연속적이지 못한다는 점과, 탈수 후 케이크가 여과포에 들러붙는 경우가 많아 케이크 분리를 위한 추가 수작업이 요구되는 단점이 있다.

벨트 프레스는 연속적인 여과 탈수 처리가 가능한 장점이 있지만 상하로 맞물리는 여과포의 좌우로 개방된 측면을 통해 슬러지의 누설이 가능한 구조적 한계가 있으며, 그에 따라 누름 압력을 크게 증가시킬 수 없어 탈수 효과가 떨어지고, 응집성이 너무 낮은 슬러지는 여과 탈수 처리할 수 없는 한계도 있다.

원심 탈수기는 저비중 슬러지를 대상으로 하여 충분한 함수율 저하를 기대할 수 없으며 고비중 무기질 슬러지인 경우에는 마모에 의한 내부 손상이 있어 유지보수 주기가 짧아지게 되는 단점 등이 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0132934호 (1998.10.01) 대한민국 공개실용신안 제10-1997-013670호 (1997.04.25) 대한민국 공개특허 제10-2003-0021788호 (2003.03.15)

본 발명은 높은 탈수압력을 유지하면서, 연속적인 케이크 형성이 가능한 여과 탈수 장치를 제공하고자 한다. 또한 케이크 세척과 공압 등으로 입자 사이의 물기를 강제로 배출해서 추가 탈수 등이 용이하도록 하고자 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 적어도 하나의 상부필터판을 벨트로 수평되게 견인하는 상부구동부, 상기 상부구동부의 하부에 위치하며, 하부필터판을 상기 상부필터판과 동조하여 수평되게 이송하는 하부구동부 및 슬러지를 주입하는 슬러지공급부를 포함하고, 상기 상부필터판의 하면 또는 상기 하부필터판의 상면에는 함몰된 공간부가 형성되어 있어, 상기 상부필터판과 상기 하부필터판이 상하로 합치하면서 상기 공간부에 의하여 슬러지가 탈수되는 여실이 형성되는 연속식 여과 탈수 장치를 제시한다.

나아가 상기 상부필터판은 우측면의 전방부와 좌측면의 후방부 각각에 돌출된 힌지핀이 구비되고, 상기 상부구동부는 각 상기 힌지핀이 회전 가능하게 결합되는 좌우 한 쌍의 벨트, 각 상기 벨트에 장착되는 구동스프로킷 및 상기 구동스프로킷에 회전력을 제공하는 구동모터를 포함할 수 있다. 이때, 상기 좌우의 힌지핀이 전후 방향으로 이격된 길이만큼, 우측의 상기 벨트가 좌측의 상기 벨트보다 전진되어 배치될 수 있다.

추가로 상기 상부필터판에는 상기 우측면의 후방부와 상기 우측면의 전방부 각각에 안내핀이 상기 힌지핀보다 짧은 길이로 돌출되어 있고, 상기 상부구동부에는 상기 벨트의 끝단부로 수평 이송된 상기 상부필터판의 상기 안내핀을 파지하여, 상기 상부필터판을 안정되게 수평 유지한 상태에서 상승 또는 하강시키는 가이드스프로킷이 포함될 수 있다.

한편 상기 하부필터판의 힌지핀들과 안내핀들 및 상기 하부구동부의 한 쌍의 벨트 및 가이드스프로킷들은, 상기 상부필터판의 힌지핀들과 안내핀들 및 상기 상부구동부의 한 쌍의 벨트 및 가이드스프로킷들과 좌우 대칭으로 배치될 수 있다.

또한 상기 상부필터판에는 상기 공간부와 연통되는 슬러지주입배관이 구비되고, 상기 슬러지공급부는 상기 상부구동부와 동조하여 구동하는 제1 구동부, 상기 제1 구동부에 의하여 상기 상부필터판과 함께 이동하면서 상기 슬러지주입배관의 선단부와 분리 가능하게 연결되며, 상기 슬러지주입배관으로 슬러지를 공급하는 제1 주입노즐체 및 상기 제1 주입노즐체로 슬러지를 가압하여 공급하는 공급펌프를 포함할 수 있다.

추가로 상기 하부필터판의 공간부에 구비된 멤브레인부재와 연통되는 작동유체주입배관이 구비되고, 상기 멤브레인부재를 팽창시켜 상기 여실에 담긴 슬러지를 여과 탈수 시키는 탈수작동부를 포함하며, 상기 탈수작동부는 상기 하부구동부와 동조하여 구동하는 제2 구동부, 상기 제2 구동부에 의하여 상기 하부필터판과 함께 이동하면서 상기 작동유체주입배관의 선단부와 분리 가능하게 연결되며, 상기 작동유체주입배관으로 상기 멤브레인부재를 팽창시키는 유체를 공급하는 제2 주입노즐체 및 상기 제2 주입노즐체로 유체를 가압하여 공급하는 공급펌프를 포함할 수 있다. 이러한 슬러지공급부와 탈수작동부는 연속적인 탈수 여과 처리를 가능케 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 여실과 멤브레인 운영에 따른 높은 탈수율이 보장되고, 연속적인 여과 탈수 처리가 가능하여 생산성이 크게 향상된다. 또한 본 여과 탈수 장치는 다양한 물성의 슬러지에 적용 가능하며, 필요에 따라 추가 공정 처리를 위한 장치 확장이 용이한 장점도 있다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 여과 탈수 장치의 좌측면도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 주요부의 좌측면도.
도 3은 도 2에 도시된 실시예를 간략화하여 나타낸 좌측면도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 상부필터판과 하부필터판의 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 상부구동부의 말단부분을 나타낸 사시도.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 상부구동부와 하부구동부를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 7은 도 1에 도시된 실시예에 따른 상,하필터판의 결속 및 해제 방식을 나타낸 평면도.
도 8은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 슬러지공급부를 나타낸 단면도.
도 9는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 탈수작동부를 나타낸 단면도.
도 10은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 후처리부를 나타낸 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 연속식 여과 탈수 장치의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

또한 이하의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 기술적 의미가 동일성 범위에 있는 구성요소를 편의상 구별하기 위하여 사용된다. 즉, 어떠한 하나의 구성은 임의적으로 '제1구성' 또는 '제2구성'으로 명명될 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연속식 여과 탈수 장치와 관련된다.

본 발명의 실시예에 따른 여과 탈수 장치(100)는 상부구동부(20A), 하부구동부(20B), 상부필터판(30A), 하부필터판(30B) 및 슬러지공급부(50)를 포함한다, 나아가 탈수작동부(60)와 후처리부(70)를 더 포함하고 있다. 탈수작동부(60) 또는 후처리부(70)는 생략될 수 있으며, 후처리부(70)는 2 이상이 구비될 수도 있다.

또한 여과 탈수 장치(100)는 전술한 구성요소를 지지하기 위한 프레임구조물(10)을 구비한다. 프레임구조물(10)은 상부 프레임(11)과 하부 프레임(12)을 포함하며, 이에 상부구동부(20A)와 하부구동부(20B)가 각기 결합된다. 그에 따라 상부구동부(20A)와 하부구동부(20B)가 상하로 놓이게 된다.

상부 프레임(11)은 하부 프레임(12)에 대하여 상하로 이동 가능하다. 상,하부 프레임을 벌림으로써 상부구동부(20A)와 하부구동부(20B)의 간격이 벌어지며, 상,하부구동부에 결합된 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B) 사이도 벌어지게 된다. 이로써 상,하부필터판에 작업자가 용이하게 접근하여 유지 보수 작업을 편하게 수행할 수 있다.

상,하부 프레임의 승강 작동은 상부 프레임(11)이 하부 프레임(12)에 대하여 승강 이동 가능한 구조를 채택하고, 이에 액추에이터(13)를 장착함으로써 달성된다. 여기서 상,하부 프레임이 승강하는 구조는 다양하게 공지된 구조 중 하나로 선택할 수 있다.

상부구동부(20A)와 하부구동부(20B) 각각에는 무한 궤도를 구성하는 벨트(21)가 구비되며, 위의 벨트와 아래의 벨트에는 각기 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)이 적어도 하나 이상 장착된다.

본 발명의 실시예에서는 여과 탈수의 효율 증대를 위하여, 후술하는 필터판들의 회귀 및 공급 작동이 가능한 한도 내에서 가능한 많은 수의 상,하부필터판들을 장착하고 있다.

도 3 내지 도 4를 참고하면, 상하의 벨트에 장착된 상부필터판들(30A)과 하부필터판들(30B)은, 상부구동부(20A)와 하부구동부(20B)가 동조하여 작동함에 따라, 도면의 좌측에서 상하로 겹쳐지고, 겹쳐진 상태로 도면의 우측으로 이동하며, 도면의 우측에서 분리되어 다시 도면의 좌측으로 이송된다.

도 4는 상하로 합쳐진 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)을 전후 방향에서 바라본 단면도이다. 도 4의 블록 화살표는 합쳐진 상,하부필터판이 상,하부구동부에 의해 이동하는 방향이다.

상부필터판(30A)은 견고한 재질로 제작되는 지지부재(31)와, 지지부재(31)의 하면에 결합되며 오목하게 함몰된 공간부(321)를 형성하는 형성부재(32)를 구비한다.

여기서 지지부재(31)는 금속 재질 또는 그에 비견되는 강성 재질이고, 형성부재(32)는 탄성 변형이 가능한 연질로, 합성수지 재질이다. 공간부(321)의 바닥(도면의 천장면)에는 복수의 돌기(322)가 형성되어 있다(도 4 및 도 6 참고).

각 상부필터판(30A)에는 여과포(F)가 개별적으로 장착된다. 여과포(F)는 지지부재에 나사 등으로 고정되어 공간부(321)를 덮는 면적으로 구비된다. 여과포(F)와 공간부(321)는 상부필터판이 전방으로 회수되는 동안, 즉 탈수 여과 장치의 상부에서 전방을 향하여 수평 이동되는 동안 세척수 분사 등을 통해 세척될 수 있다.

한편 상부필터판(30A)을 전방에서 바라본 단면도인 도 9를 참고하면, 상부필터판(30A)에는 슬러지주입배관(311)과 후처리유체주입배관(312)이 구비된다.

슬러지주입배관(311)은 후술하는 슬러지공급부(50)와 연결되어 슬러지를 주입받는 통로가 되며, 후처리유체주입배관(312)은 후술하는 후처리부(70)와 연결되어 후처리를 위한 유체를 공급받는 통로가 된다.

슬러지주입배관(311)은 여과포(F)를 관통하여 공간부(321)와 직접 연결되어 있다. 따라서 슬러지주입배관(311)으로 들어온 슬러지는 상하로 적층된 여과포들 사이에 놓이게 된다.

그에 비하여 후처리유체주입배관(312)의 말단은 여과포(F)와 공간부(321) 바닥(도면에서는 천장) 사이에 위치하여, 후처리유체주입배관(312)은 여과포를 관통하지 않는다.

다시 도 4와 도 9를 참고하면, 하부필터판(30B)은 지지부재(31)와 공간부(321)를 구비한 형성부재(32)를 포함하여, 이들 구성요소는 상부필터판(30A)의 지지부재 및 형성부재와 상하 대칭을 이룬다.

하부필터판(30B)의 형성부재(32)와 지지부재(31) 사이, 정확히는 공간부(321)의 바닥면 하부에는 멤브레인부재(313)가 구비된다.

도시한 실시예에서 멤브레인부재(313)는 팽창수 등이 채워지는 빈 공간으로 형성되어 있으나, 도시하지 아니한 다른 실시예에서 공기 등의 유체가 주입됨에 따라 팽창하는 공간 등으로 대체될 수 있다.

멤브레인부재(313)는 하부필터판(30B)의 지지부재(31)를 관통하는 작동유체주입배관(314)과 연결되어 있다. 여기서 작동유체주입배관(314)은 후술하는 탈수작동부(60)와 연결되어 멤브레인부재(313)를 팽창시키는 유체가 공급 또는 배출되는 통로가 된다.

한편, 도 2를 참고하면, 하부필터판(30B)의 여과포(F)는 벨트 형태로 구비된다. 이러한 여과포가 하부필터판(30B)과 상부필터판(30A) 사이에 개재되어, 하부필터판(30B)의 공간부(321) 바닥을 덮게 된다. 벨트 타입의 여과포는 텐셔너(F1)에 의해 적당한 장력을 유지하게 된다. 벨트 타입 여과포는 상,하부필터판에 물려 이송되어 순환된다. 여실(C)에 생성된 케이크는 벨트 타입의 여과포(F)에 실려 여과 탈수 장치(100)의 후방으로 이송되고, 이 여과포로부터 이탈되면서 배출된다.

도시한 실시예에서 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B) 모두에 공간부(321)가 형성되어 있으나, 도시하지 아니한 다른 실시예에서 어느 한 쪽에만 공간부(321)가 형성될 수도 있다.

상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)이 상하로 합치되면서, 공간부(321)는 막힌 공간인 여실(C)로 형성한다. 이 여실(C)에 슬러지가 주입 및 탈수 처리된다.

도 3을 참고하면, 상부구동부(20A)와 하부구동부(20B)에 의해 이송되는 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)이 합치한 상태에서, 도면의 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 것이 나타나 있다. 합치된 상,하부필터판(30B)은 도면의 오른쪽 끝까지 이동된 후 분리되어 여실(C)이 해제되고, 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)은 다시 도면의 왼쪽으로 회수된다.

상부구동부(20A)와 하부구동부(20B)가 무한 궤도로 회전함으로써 여실(C)의 생성과 해제는 연속적으로 이루어진다. 따라서 여실(C) 운영에 따른 슬러지의 여과 탈수 작동 또한 연속적으로 이루어져 생산성이 매우 향상된다.

도 4를 참고하면, 상하로 합쳐진 상,하부필터판은 견고한 재질의 지지부재들(31)이 상하로 배치되고, 그 사이에 형성부재(32)가 겹쳐진 샌드위치 구조가 된다. 상하로 놓인 지지부재들(31)이 여실(C)이 형성된 형성부재(32)의 상하를 지지하기 때문에, 여실(C) 내 압력을 크게 증가시켜 탈수율을 높게 할 수 있는 장점이 있다. 탈수를 위한 압력을 넓은 범위에 걸쳐 다양하게 설정할 수 있으므로, 다양한 물성을 가진 슬러지를 탈수 대상으로 삼을 수 있게 된다. 또한 반복적인 탈수 작동 중에 형성부재(32)에 전달되는 피로를 줄여 형성부재(32)의 수명을 늘릴 수 있다.

도 2 내지 도 3 및 도 4 내지 5는 상부구동부(20A)와 하부구동부(20B)와 관련된다.

대략 판 형상인 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)은 지지부재(31)가 휘어지지 않기 때문에 벨트(21)의 전단부와 후단부에서 진행 방향을 전환시키기 위한 별도의 조치를 필요로 한다.

상부구동부(20A)는 나란히 배치되는 한 쌍의 벨트(21), 각 벨트에 장착되는 구동스프로킷(22) 및 이들 구동스프로킷을 회전시키는 구동모터(도시 생략)를 포함한다.

도시한 실시예에서는 추가적인 구성으로 한 쌍의 가이드스프로킷(23)을 더 구비하고 있다. 도시하지 않은 다른 실시예에서 가이드스프로킷(23)은 생략될 수 있다.

먼저, 상부필터판(30A)의 지지부재 각 측면에는 힌지핀(P1)과 안내핀(P2)이 돌출되어 있다. 도 4를 기준으로, 힌지핀(P1)은 상부필터판(30A)의 우측면 전방부와 좌측면 후방부에 각기 구비된다. 또한 안내핀(P2)은 상부필터판(30A)의 우측면 후방부와 좌측면 전방부에 각기 구비된다. 즉 한 쌍의 힌지핀(P1)과 한 쌍의 안내핀(P2)은, 상부필터판(30A)을 위에서 바라보았을 때에, 서로 대각선 방향에 놓이게 된다.

또한 안내핀(P2)의 돌출 길이는 힌지핀(P1)의 돌출 길이 보다 짧게 형성되어 있다.

여기서 힌지핀(P1)은 벨트(21)와 연결되는 요소이며, 안내핀(P2)은 가이드스프로킷(23)과 연결되는 요소이다. 만일 다른 실시예에서 가이드스프로킷이 생략된다면, 안내핀들도 생략될 수 있다.

상부구동부(20A)의 벨트(21)는 회전 속도 제어가 정확한 타이밍 벨트 또는 체인을 사용한다. 도시한 실시예에서는 타이밍 벨트 타입을 채택하고 있다.

상부필터판(30A)의 좌우의 힌지핀(P1)은 좌우의 벨트(21)에 각기 자유회전 가능하게 연결된다. 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 힌지핀(P1)의 자유 회전을 위하여 힌지핀(P1)과 벨트(21)의 조립홀(211)에 베어링이 개재될 수 있다. 이로써 상부필터판(30A)은 좌, 우 벨트(21)에 연결된 힌지핀(P1)에 의하여 견인된다.

이때, 벨트(21)와 상부필터판(30A)의 측면은 적어도 안내핀(P2)의 돌출 길이를 초과한 일정 거리만큼 이격되어, 안내핀(P2)이 벨트(21) 작동에 간섭하지 않게 된다(도 5의 (b) 참고).

또한, 상부필터판(30A)의 좌우 힌지핀들(P1)이 전후 방향으로 이격된 길이(d1)만큼, 우측의 벨트(21)가 좌측의 벨트(21)보다 전진되어 배치된다(도 5 참조).

한편 가이드스프로킷(23)의 외주면에는 안내핀(P2)이 장착되는 요홈(231)이 일정 간격마다 형성되어 있다. 가이드스프로킷(23)은 벨트(21)와 상부필터판(30A)의 측면 사이에 위치하여, 벨트(21)와 접촉하지 않는다.

가이드스프로킷(23)은 구동스프로킷(22)과 동조하여 같은 각속도로 회전하며, 이를 위하여, 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 가이드스프로킷(23)의 회전축은 구동모터의 출력축 또는 구동스프로킷의 회전축과 체인, 기어 등으로 연결된다.

이러한 상부구동부(20A)의 작동을 살펴보면, 상부필터판(30A)이 수평으로 이동하는 동안에는 좌우의 힌지핀(P1)이 좌우의 벨트(21)에 각기 연결됨으로써, 벨트에 의해 견인된다.

벨트(21)의 끝단부에 이르러 벨트(21)가 구동스프로킷(22)에 감겨지기 시작한다. 이때, 좌우의 벨트(21)가 힌지핀들(P1)의 이격 거리(d1)만큼 전후 방향으로 떨어져 위치하기 때문에, 상부필터판(30A)이 수평을 유지한 상태로 벨트(21)를 따라 들려 이동하게 된다.

이때, 가이드스프로킷들(23)은 수평 이동 구간의 끝단부에 이른 상부필터판(30A)의 안내핀들(P2)을 파지하여, 안내핀들(P2)을 받친 상태에서 상부필터판(30A)이 벨트(21)를 따라 곡선 궤적으로 들리도록 한다. 즉 가이드스프로킷(23)은 벨트(21)의 양단부에서 상부필터판(30A)이 위로 들리거나 아래로 내릴 때에 안내핀들(P2)을 파지하는 것으로, 상부필터판(30A)이 상승 또는 하강 중 수평 상태를 안정되게 유지할 수 있게 돕는다.

다시 말해 가이드스프로킷(23)은, 상부필터판(30A)이 벨트(21)에 의해 수평 이동 시에 2점 지지(좌우의 각 힌지핀이 관여함)되는 것을, 높낮이 이동 시에 4점 지지(좌우 힌지핀들 및 좌우 안내핀들이 관여함)로 전환시키는 것이다.

이러한 가이드스프로킷(23)과 안내핀(P2)의 구성요소는 상부필터판을 수평으로 유지시키기는 별다른 기계 구성으로 대체될 수 있다.

도 5는 상부구동부(20A)와 하부구동부(20B) 및 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)의 대칭 구조를 간략화하여 나타낸 것이다. 도 5에서 블록 화살표는 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)이 합쳐진 후 여과 탈수 장치 내부에서 진행하는 방향이다.

도 4에 도시한 상부필터판(30A)과 마찬가지로 하부필터판(30B)에도 힌지핀들(P1)과 안내핀들(P2)이 구비된다. 이때, 하부필터판(30B)의 힌지핀들(P1)과 안내핀들(P2)은 상부필터판(30A)의 힌지핀들(P1) 및 안내핀들(P2)과 좌우 대칭으로 배치된다. 즉 하부필터판(30B)에서 힌지핀(P1)은 좌측면 후방부와 우측면 전방부에 각기 배치되고, 안내핀(P2)은 좌측면 전방부와 우측면 전방부에 각기 배치된다.

이러한 하부필터판(30B)의 힌지핀들(P1)과 안내핀들(P2)의 배치 구조에 맞춰, 하부구동부(20B)의 벨트(21), 구동스프로킷(22) 및 가이드스프로킷(23)의 배치 구조 역시 상부구동부(20A)의 해당 구성요소들과 좌우 대칭을 이루고 있다.

상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)의 힌지핀들(P1)이 좌우 대칭을 이루도록 구성함으로써, 합쳐진 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)의 조립체는 양측면의 전방부와 후방부에 구비된 4개의 힌지핀(P1)에 의해 견인되는 형태가 된다.

후술하는 클램프에 의해 합쳐진 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)은 일체화되므로, 4개 분산된 힌지핀(P1)에 의해 상,하부구동부로 견인되는 힘이 고르게 분산되어 전달된다. 이로써 각 벨트에 가해지는 작동 하중이 고르게 분포되어 구동 계통의 고장 확률이 낮아진다.

도 7은 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)을 결합 또는 결합 해제시키는 클램프(40)와 관련된다.

상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)은 겹쳐진 상태에서 서로를 결속시키기 위한 클램프(40)를 구비한다. 도 7의 (b)를 참고하면, 상부필터판(30A)의 지지부재(31)를 관통하는 회전축(41), 지지부재를 관통한 회전축(41)의 하단부에 구비되는 고리뭉치(42), 지지부재(31)의 상부로 돌출된 회전축의 상단부에 구비되는 레버(43) 및 하부필터판(30B)의 지지부재(31)에 결합되며 고리뭉치(42)가 분리 가능하게 체결되는 수용블록(44)이 구비된다. 여기서 수용블록(44)에 형성된 끼움홈(441)의 입구측에 돌출턱(442)이 형성되어 있으며, 고리뭉치(42)에는 끼움홈(441)에 들어간 후 90도 회전하면 돌출턱(442)에 걸리는 단턱(421)이 형성되어 있다. 이러한 클램프(40)는 상부필터판(30A)의 좌우측 모서리마다 구비되어 있다.

도 7의 (a)를 참조하면, 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)이 합쳐진 상태에서 수평 이동하는 과정 중에 클램프(40)의 레버(43)를 작동시키는 레버 작동 구조가 나타나 있다.

클램프(40)를 잠그는 제1 레버작동부(45)는, 레버(43)에 접촉하는 가이더(451)와, 가이더(451)를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키거나 복귀시키는 액추에이터(453)를 구비한다. 제1 위치에 놓인 가이더(451, 실선)는 상부필터판(30A)이 이동하면서 레버(451)가 접촉하여 회전축(41)을 90도로 회전시키는 안내면(452)이 형성되어 있다.

액추에이터(453)는 안내면(452)이 레버(43)에 관여하지 않게 하는 제2 위치(은선)로 가이더(451)를 이동시키는 것으로, 가이더(451)가 제2 위치에 위치하여 클램프(40)의 잠금 작동을 억제할 수 있다. 이로써 상부필터판과 하부필터판이 클램프에 의해 결속되지 아니함으로써, 전술한 상부 프레임과 하부 프레임의 이격이 가능하게 된다.

제1 위치에서 가이더(451)가 레버(43)를 회전시킴에 따라 클램프에 의해 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)은 일체로 결속된다. 그에 따라 여실 내의 압력이 크게 증가할 때에, 상,하부필터판을 외부에서 별도의 장치로 가압하지 않더라도, 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)의 사이가 벌어지지 않게 된다.

구체적으로 도시하지 아니하였으나, 제1 레버작동부(45)가 클램프(40)에 관여하기 전에 상하로 합쳐진 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)의 조립체를 상하로 가압하는 가압 롤러 부재를 구비할 수 있다.

클램프(40)가 체결된 이후에는 가압 롤러 부재의 관여가 필요 없게 된다. 만일 클램프를 생략한다면, 상부필터판과 하부필터판이 밀착되도록 지속적으로 가압하는 가압롤러 등을 추가로 구비하여야 하며, 가압롤러 등으로 인한 작동 부하가 매우 커지는 단점이 있다.

한편 여과 탈수 장치의 후단부에는 잠긴 클램프(40)를 역방향으로 90도 회전시키는 제2 레버작동부(46)가 구비된다. 제2 레버작동부(46)는 상부 프레임에 고정되어 있으며, 레버(43)와 접촉하는 곡면(461)을 포함한다. 제2 레버작동부(46)에 의해 클램프의 잠금이 해제되어, 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)이 분리 가능한 상태로 상,하부구동부의 후단으로 진입하게 된다.

도 8은 슬러지공급부(50)와 관련된다.

슬러지공급부(50)는 형성된 여실(C) 내부로 탈수 대상인 슬러지를 주입하는 수단이다. 이때, 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)의 조립체는 수평으로 이동 중인 상태로, 슬러지공급부(50) 역시 이송 중인 여실(C) 내부로 슬러지를 주입한다.

슬러지공급부(50)는 제1 구동부(51), 제1 주입노즐체(52) 및 공급펌프(53)를 포함한다.

제1 구동부(51)는 스프로킷(511), 벨트부재(512) 및 스프로킷(511)을 회전시키는 구동모터(도시 생략)를 포함한다. 여기서 벨트부재(512)는 전술한 타이밍 벨트나 링크 체인 등 미끄럼 없이 동력을 전달하는 다양한 수단 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

벨트부재(512)의 회전 속도는 상부필터판(30A)의 이동 속도에 맞춰지도록, 상부구동부(20A)와 동조된다. 서로 다른 장비의 회전 속도를 동조시키는 방식은 다양하게 공지되어 있어, 여기서 구체적인 설명은 생략한다.

제1 주입노즐체(52)는 벨트부재(512)에 복수가 이격되게 구비된다. 제1 주입노즐체(52)가 설치된 간격은 상부필터판들(30A)의 이격 간격에 대응한다.

다수의 제1 주입노즐체(52)는 플렉시블 호스(H)를 통해 서로 연통되어 있다. 공급펌프(53)를 통해 가압되어 공급되는 슬러지는 모든 제1 주입노즐체(52)로 고르게 전달되어, 주입 대기 상태에 놓이게 된다. 공급펌프(53)로부터 어느 한 제1 주입노즐체(52)로의 슬러지 공급 라인의 연결에는 로터리 조인트(531)가 사용될 수 있으며, 이와 달리 공지된 다양한 배관 연결 구조 중 하나를 채택하여 사용할 수 있다.

상부필터판(30A)이 이동하는 과정 중에 슬러지공급부(50)의 제1 주입노즐체(52)가 접근하여, 상부필터판(30A)의 슬러지주입배관(311)과 제1 주입노즐체(52)가 접촉하게 된다.

도 8의 확대 도면에는 제1 주입노즐체(52)와 슬러지주입배관(311)의 결합관계가 나타나 있다.

제1 주입노즐체(52)는 벨트부재(512)와 결합되며, 상부필터판(30A)을 향하는 배출구(521a)가 구비된 노즐하우징(521), 배출구(521a)를 개폐하는 단속로드(522), 단속로드(522)를 배출구(521a) 측으로 밀어내어 배출구(521a)를 닫힘 상태를 유지하려는 스프링(523) 및 노즐하우징(521)의 배면측을 관통하여 드러난 단속로드(522)의 하부를 파지하는 작동레버(524)를 포함한다. 또한 노즐하우징(521)에는 다른 제1 주입노즐체(52)의 노즐하우징(521)과 슬러지를 공유하기 위한 배관연결부재(525)가 결합되어 있다.

슬러지공급부(50)에는 작동레버(524)를 작동시키는 가이드레일(54)이 장착되어 있다.

벨트부재(512)가 회전함에 따라 제1 주입노즐체(52)가 가이드레일(54)의 아래를 지나가면, 작동레버(524)의 타단부에 구비된 롤러(524a)가 가이드레일(54)과 접촉하여, 작동레버(524)가 눌러지게 된다. 작동레버(524)가 가이드레일과 접촉하여 눌러지면서 단속로드(522)를 후퇴 작동시켜 배출구(521a)가 개방된다.

배출구(521a)로 나오는 슬러지의 압력에 의해 슬러지주입배관(311) 내의 체크밸브(V)가 개방되어 여실(C) 내부로 슬러지가 주입된다.

한편 제1 주입노즐체(52)가 가이드레일(54)의 끝부분을 통과하면서 작동레버(524)가 원래 위치로 복귀하고, 그로 인해 단속로드(522)도 복귀하면서 제1 주입노즐체(52)의 배출구(521a)가 막히게 된다. 또 슬러지주입배관(311)의 내부에 구비된 체크밸브(V)가 작동하여 슬러지주입배관(311)도 막히게 된다. 이후 여과 탈수가 진행되어도 여실(C) 내 내부 압력의 증가에 의해 슬러지가 슬러지주입배관(311)으로 도로 배출되지 않게 된다.

도 8 내지 도 9는 탈수작동부와 관련된다.

탈수작동부(60)는 여실(C)을 채운 슬러지를 더욱 가압하여 여과 탈수시키기 위한 추가적인 수단이다. 만일 해당 슬러지가 여실에 주입될 때 발생한 압력이나 중력에 의하여 충분한 탈수가 가능하다면, 탈수작동부는 생략될 수 있다.

탈수작동부(60)는 제2 구동부(61), 제2 주입노즐체(62) 및 작동 유체를 제공하는 공급펌프(도시 생략)를 포함한다.

여기서 제2 구동부(61)는 스프로킷, 벨트부재, 구동모터를 포함한다. 또 제2 주입노즐체(62)는 노즐하우징, 결합가이드, 단속로드, 스프링, 작동레버, 배관연결부재를 포함한다.

이러한 제2 구동부(61)와 제2 주입노즐체(62)의 각 구성요소는, 전술한 슬러지공급부(50)의 제1 구동부(51) 및 제2 주입노즐체(62)의 구성 및 작동방식과 사실상 동일한 것으로, 중복된 설명은 생략한다.

제2 구동부(61)는 하부구동부와 동조하는 것이다. 하부구동부(20B)는 상부구동부(20A)와 동조되기 때문에, 결국 제2 구동부(61) 또한 상부구동부(20A)와 동조한다고 할 수 있다.

제2 주입노즐체(62)는, 이동하는 하부필터판(30B)에 구비된 작동유체주입배관(314)과 만나 연결되며, 연결된 상태로 일정 거리를 이동하게 된다. 이 과정 중에 공급펌프에 의해 가압된 작동유체를 멤브레인부재(313)로 유입시킨다. 확장된 멤브레인부재(313)에 의해 여실(C)에 갇힌 슬러지에 압력이 가해짐에 따라 여과 탈수가 촉진된다.

도 9에는 배수 구조가 나타나 있다.

탈수 과정 중에 슬러지로부터 분리된 여액은 공간부(321)와 연결된 다수의 배수통로(D)를 통하여 외부로 배수처리된다. 배수통로(D)는 상부필터판(30A)에 적어도 하나 이상을 형성하고, 대부분의 여액이 고이는 하부필터판(30B)에는 좌우 측면에 복수의 배수통로(D)를 형성할 수 있다. 배수통로(D)를 통해 여실(C)을 빠져 나가는 여액은 하부로 낙하되는데, 별도의 저수조로 수거된다.

나아가, 도 8을 참고하면, 탈수작동부(60)는 멤브레인부재를 확장시켰던 작동유체를 회수하는 회수부(63)를 포함한다.

회수부(63)는 작동유체주입배관(314)의 이동 중에 주입홀 밖으로 돌출된 구름볼(V1)을 가압하여, 작동유체주입배관(314)을 막고 있는 체크밸브(V)를 다소간 후퇴시키는 배출가이드(631)를 포함한다. 체크밸브(V)가 후퇴하여 작동유체주입배관(314)의 입구가 개방됨에 따라 멤브레인부재(313)를 채우고 있던 작동유체가 빠져나오게 된다.

배출가이드(631)는 작동유체주입배관(314)이 수평하게 이동하는 중에 구름볼(V1)을 가압하는 높이로 설치되며, 작동유체가 충분히 배출될 수 있는 시간에 맞추어 수평으로 길게 형성된다.

배출된 작동유체는 배출가이드의 하부를 감싸는 형상의 회수조를 통해 회수된다. 이 자동유체는 별도 수거하여 탈수작동부에 재공급할 수 있다.

도 8을 참고하면, 후처리부(70)는 탈수 여과 장치의 후방측에 설치되어 생성된 케이크를 건조하거나 세정처리하는 추가적인 구성이다. 후처리부(70)는 사용자의 선택에 따라 생략되거나 다수가 구비될 수도 있다.

후처리부(70)는 제3 구동부(71), 제3 주입노즐체(72) 및 세척액 또는 건조 공기를 제공하는 공급펌프(도시 생략)를 포함한다.

여기서 제3 구동부(71)는 스프로킷, 벨트부재, 구동모터를 포함하며, 제3 주입노즐체(72)는 노즐하우징, 결합가이드, 단속로드, 스프링, 작동레버, 배관연결부재를 포함한다. 이러한 제3 구동부(71)와 제3 주입노즐체(72)의 각 구성요소는, 전술한 슬러지공급부(50)의 제1 구동부(51) 및 제2 주입노즐체(62)의 구성 및 작동방식과 사실상 동일한 것으로, 중복된 설명은 생략한다.

후처리부(70)의 작동 시에 상부필터판(30A)에 구비된 배수통로(D)는 폐쇄되어, 공급된 세척액이나 건조 공기가 여과포(F)를 통과하여 케이크에 도달한 후 하부필터판(30B)에 개방되어 있는 배수통로(D)를 거쳐 외부로 배출될 수 있게 한다.

도 7과 도 9를 참고하면, 상부필터판(30A)에 구비된 배수통로(D)는 폐쇄하는 개폐작동부(33)가 구비된다.

개폐작동부(33)는 상부필터판(30A)에 형성된 수직 방향 배수통로(D)까지 관통된 장착홀(315)에 승강 가능하게 구비되며, 하단부에는 해당 배수통로(D)를 막는 밸브판(332)이 구비된 밸브체(331), 상부필터판(30A)의 상면보다 더 돌출된 밸브체(331)의 상단부에 구비되는 구름볼(333), 해당 배수통로(D)를 개방하는 방향으로 밸브체(331)를 상부로 탄성되게 지지하는 스프링(334) 및 상부프레임에 장착되며 상부필터판(30A)이 지나감에 따라 밸브체(331) 상단의 구름볼(333)과 접촉하여 밸브체(331)를 하강시키는 밸브가이더(도 7의 335 참고)를 포함한다.

제3 주입노즐체(72)가 후처리주입배관(312)과 연결되는 시점에서, 밸브가이더(335)에 의해 밸브체(331)가 하강함으로써, 수직으로 형성된 밸브통로 내의 단턱(D1)에 하강한 밸브판(332)이 접촉하여, 상부필터판(30A)에 형성된 배수통로(D)가 폐쇄되고, 하부필터판에 형성된 배수통로만 개방된 상태를 유지한다. 여기서 밸브가이더(335)의 형상과 구름볼의 접촉에 따른 밸브체의 하강 작동은, 도 8에 도시한 탈수작동부(60)의 배출가이드(631)와 작동유체주입배관(314)의 작동 유체 배출 구조와 사실상 동일할 수 있다.

그에 따라 후처리부(70)로 공급된 케이크 세척액 또는 건조 공기가 케이크에 온전히 전달되어, 의도에 따른 세척 효과 또는 건조 효과를 얻을 수 있다.

후처리부(70)의 제3 주입노즐체(72)에 구비된 배출구는, 후처리유체주입배관(도 9 참조)과 연결되며, 사용자의 선택에 따라 케이크 세척액 또는 건조 공기를 여실 내부로 주입하여, 케이크의 오물을 씻어 내거나 케이크의 함수율을 더욱 낮추게 된다.

본 발명의 실시예들에 따른 연속식 여과 탈수 장치는, 여실(C)을 통하여 높은 탈수율을 얻을 수 있으면서도 연속적인 여과 탈수 처리가 가능한 장점이 있다. 특히 케이크의 무인 자동 분리가 가능하고, 여과포의 관리가 용이한 장점이 있다. 또한 다량의 슬러지를 연속 처리할 수 있어 가동성이 크게 향상되는 장점과 공정설비가 간단해지는 장점이 있다.

또한 여실을 운영함에 따라 고압 탈수가 가능하게 되어 다양한 물성의 슬러지에 대한 여과 탈수 처리가 가능해지고, 높은 탈수율을 가져올 수 있게 한다. 또한 필요에 따라 세정수주입부 등을 추가로 설치할 수 있으므로 탈수 대상에 따른 다양한 공정 설계가 가능한 장점이 있다.

상,하부필터판은 견고한 재질의 지지부재들이 상하로 지지하는 샌드위치 구조를 채택함으로써, 멤브레인부재를 통해 높은 압력으로 슬러지 탈수 가능하다. 낮은 압력 조건부터 높은 압력 조건까지 넓은 압력 조건으로 운영이 가능한 장점이 있다.

100 : 여과 탈수 장치
10 : 프레임구조물 11 : 상부 프레임 12 : 하부 프레임 13 : 액추에이터
20A : 상부구동부 20B : 하부구동부
21 : 벨트 211 : 조립홀 22 : 구동스프로킷
23 : 가이드스프로킷 231 : 요홈
30A : 상부필터판 30B : 하부필터판
31 : 지지부재 311 : 슬러지주입배관 312 : 후처리유체주입배관
313 : 멤브레인부재 314 : 작동유체주입배관 315 : 장착홀
V : 체크밸브 V1 : 구름볼 P1 : 힌지핀 P2 : 안내핀
32 : 형성부재 321 : 공간부 322 : 돌기 F : 여과포 F1 : 텐셔너
D : 배수통로 D1 : 단턱 C : 여실
33 : 개폐작동부 331 : 밸브체 332 : 밸브판 333 : 구름볼
334 : 스프링 335 : 밸브가이더
40 : 클램프
41 : 회전축 42 : 고리뭉치 421 : 단턱
43 : 레버 44 : 수용블록 441 : 끼움홈 442 : 돌출턱
45 : 제1 레버작동부 451 : 가이더 452 : 안내면 453 : 액추에이터
46 : 제2 레버작동부 461 : 곡면
50 : 슬러지공급부
51 : 제1 구동부 511 : 스프로킷 512 : 벨트부재
52 : 제1 주입노즐체 521 : 노즐하우징 521a : 배출구
522 : 단속로드 523 : 스프링 524 : 작동레버 524a : 롤러
525 : 배관연결부재 53 : 공급펌프 531 : 로터리 조인트
H : 플렉시블 호스 54 : 가이드레일
60 : 탈수작동부
61 : 제2 구동부 62 : 제2 주입노즐체
63 : 회수부 631 : 배출가이드
70 : 후처리부
71 : 제3 구동부 72 : 제3 주입노즐체

Claims (6)

1. 적어도 하나의 상부필터판(30A)을 벨트(21)로 수평되게 견인하는 상부구동부(20A),
   상기 상부구동부(20A)의 하부에 위치하며, 하부필터판(30B)을 상기 상부필터판(30A)과 동조하여 수평되게 이송하는 하부구동부(20B) 및
   슬러지를 주입하는 슬러지공급부(50)를 포함하고,
   상기 상부필터판(30A)의 하면 또는 상기 하부필터판(30B)의 상면에는 함몰된 공간부(321)가 형성되어 있어, 상기 상부필터판(30A)과 상기 하부필터판(30B)이 상하로 합치하면서 상기 공간부(321)에 의하여 슬러지가 탈수되는 여실(C)이 형성되고,
   상기 여실(C)에서 탈수 처리가 진행되면서 상기 상,하부구동부(20A,20B)에 의해 상기 여실(C)이 이동되며,
   상기 벨트(21)의 말미에서 상기 상부필터판(30A)과 하부필터판(30B)이 상하로 분리되면서 상기 여실(C)이 해체되는 것을 특징으로 하는
   연속식 여과 탈수 장치.
2. 제1항에서,
   상기 상부필터판(30A)은
   우측면의 전방부와 좌측면의 후방부 각각에 돌출된 힌지핀(P1)이 구비되고,
   
   상기 상부구동부(20A)는
   각 상기 힌지핀(P1)이 회전 가능하게 결합되는 좌우 한 쌍의 벨트(21),
   각 상기 벨트(21)에 장착되는 구동스프로킷(22) 및
   상기 구동스프로킷(22)에 회전력을 제공하는 구동모터를 포함하며,
   
   상기 좌우의 힌지핀(P1)이 전후 방향으로 이격된 길이만큼, 우측의 상기 벨트(21)가 좌측의 상기 벨트(21)보다 전진되어 배치된 것을 특징으로 하는
   연속식 여과 탈수 장치.
3. 제2항에서,
   상기 상부필터판(30A)에는
   상기 우측면의 후방부와 상기 우측면의 전방부 각각에 안내핀(P2)이 상기 힌지핀(P1)보다 짧은 길이로 돌출되어 있고,
   상기 상부구동부(20A)에는
   상기 벨트(21)의 끝단부로 수평 이송된 상기 상부필터판(30A)의 상기 안내핀(P2)을 파지하여, 상기 상부필터판(30A)을 안정되게 수평 유지한 상태에서 상승 또는 하강시키는 가이드스프로킷(23)이 포함되는 것을 특징으로 하는
   연속식 여과 탈수 장치.
4. 제3항에서,
   상기 하부필터판(30B)의 힌지핀들(P1)과 안내핀들(P2) 및
   상기 하부구동부(20B)의 한 쌍의 벨트(21) 및 가이드스프로킷들(23)은,
   상기 상부필터판(30A)의 힌지핀들(P1)과 안내핀들(P2) 및
   상기 상부구동부(20A)의 한 쌍의 벨트(21) 및 가이드스프로킷들(23)과 좌우 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는
   연속식 여과 탈수 장치.
5. 제1항에서,
   상기 상부필터판(30A)에는 상기 공간부(321)와 연통되는 슬러지주입배관(311)이 구비되고,
   상기 슬러지공급부(50)는
   상기 상부구동부(20A)와 동조하여 구동하는 제1 구동부(51),
   상기 제1 구동부(51)에 의하여 상기 상부필터판(30A)과 함께 이동하면서 상기 슬러지주입배관(311)의 선단부와 분리 가능하게 연결되며, 상기 슬러지주입배관(311)으로 슬러지를 공급하는 제1 주입노즐체(52) 및
   상기 제1 주입노즐체(52)로 슬러지를 가압하여 공급하는 공급펌프(53)를 포함하는
   연속식 여과 탈수 장치.
6. 제1항에서,
   상기 하부필터판(30B)의 공간부에 구비된 멤브레인부재(313)와 연통되는 작동유체주입배관(314)이 구비되고,
   상기 멤브레인부재(313)를 팽창시켜 상기 여실에 담긴 슬러지를 여과 탈수 시키는 탈수작동부(60)를 포함하며,
   상기 탈수작동부(60)는
   상기 하부구동부(20B)와 동조하여 구동하는 제2 구동부(61),
   상기 제2 구동부(61)에 의하여 상기 하부필터판(30B)과 함께 이동하면서 상기 작동유체주입배관(314)의 선단부와 분리 가능하게 연결되며, 상기 작동유체주입배관(314)으로 상기 멤브레인부재(313)를 팽창시키는 유체를 공급하는 제2 주입노즐체(62) 및
   상기 제2 주입노즐체(62)로 유체를 가압하여 공급하는 공급펌프를 포함하는
   연속식 여과 탈수 장치.

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