KR102045972B1

KR102045972B1 - 양방향 회전이 가능한 원심분리기

Info

Publication number: KR102045972B1
Application number: KR1020190052991A
Authority: KR
Inventors: 윤창진
Original assignee: 윤창진
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2019-11-18

Abstract

부품의 교체나 수정 없이 원심분리기에서 처리되는 슬러지의 성상과 농도에 따라 스크루의 회전 방향과 속도를 조절할 수 있으며, 원심분리기의 구동 시 발생하는 진동량을 대폭 감쇄시킬 수 있는 양방향 회전이 가능한 원심분리기가 개시된다. 상기 양방향 회전이 가능한 원심분리기는 베이스 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 외통 보울과, 상기 외통 보울 내부에 회전 가능하게 설치되며 복수개의 원수 토출공이 마련되는 스크루와, 상기 외통 보울과 연결되도록 상기 베이스 프레임 일측에 설치되어 상기 외통 보울을 회전시키며 상기 외통 보울과 스크루의 축보다 하부에 위치하도록 설치되는 메인 모터와, 상기 메인 모터 일측에 위치하도록 상기 베이스 프레임 일측에 설치되어 상기 스크루를 일측으로 회전시키기 위한 회전력을 제공하며 상기 외통 보울과 스크루의 축보다 하부에 위치하도록 설치되는 차동 모터와, 상기 베이스 프레임 일측에 설치되어 상기 스크루를 타측으로 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 제2 차동모터 및, 상기 서로 다른 방향의 회전력을 제공하는 제1, 2 차동 모터 중 어느 하나의 차동 모터로부터 선택적으로 회전력을 전달 받아 소정비율로 감속시켜 상기 스크루로 전달함으로써 상기 스크루를 정방향 또는 역방향으로 선택적으로 회전시킬 수 있는 양방향 출력 유성 감속기를 포함한다.

Description

양방향 회전이 가능한 원심분리기{CENTRIFUGE CAPABLE OF BI-DIRECTIONAL ROTATION}

본 발명은 양방향 회전이 가능한 원심분리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외통 보울과 스크루의 차속에 의해 슬러지와 여액을 분리시킬 수 있는 양방향 회전이 가능한 원심분리기에 관한 것이다.

일반적으로 원심 농축기, 원심 탈수기 등과 같은 원심분리기에는 감속기를 설치하여 구동수단의 동력을 소정 비율로 감속시켜 스크루 컨베이어 등에 전달하게 된다.

상기 원심 농축기, 원심 탈수기 등과 같은 원심분리기에 설치되는 감속기로는 통상적으로 유성 감속기나 사이클로이드 감속기, 유성 감속기와 사이클로이드 감속기를 조합하여 사용한다.

즉, 상기와 같은 감속기들은 회전 방향에 따라 적절하게 선택하여 사용하는 것으로서, 통상적으로 입력 샤프트로부터 입력된 회전력이 출력 샤프트에 동일한 방향으로 전달되도록 하기 위해서는 유성 감속기를 사용하게 되며, 입력 샤프트로부터 입력된 회전력이 출력 샤프트에 역 방향으로 전달되도록 하기 위해서는 사이클로이드 감속기를 사용하거나, 유성감속기와 사이클로이드 감속기를 조합하여 사용하였다.

상기와 같이 입력 샤프트와 출력 샤프트가 동일한 방향으로 회전되는 유성기어가 적용된 원심분리기의 경우 스크루 컨베이어는 보울(bowl) 보다 느리게 회전됨으로써 보울 내부에 적체된 슬러지의 이동을 억제시킴과 동시에, 슬러지와 분리된 여액은 여액부로 이동될 때 스크루 컨베이어의 스크루 날개에 의해 가속되어 이송됨으로써 분리액이 실질적으로 보울 내부에서 체류하는 시간이 단축되는 방식으로 운전된다.

따라서, 입력 샤프트와 출력 샤프트가 동일한 방향으로 회전되는 유성 감속기가 적용된 환경기기의 경우 슬러지에 더 많은 부하를 줄 수는 있지만 분리액의 보울 내부 체류시간은 단축됨으로써 저농도의 슬러지를 처리할 때 적합하다.

한편, 입력 샤프트와 출력 샤프트가 서로 다른 방향으로 회전되는 사이클로이드 감속기를 적용한 원심분리기나, 유성 감속기와 사이클로이드 감속기를 조합 적용한 원심분리기의 경우 스크루 컨베이어가 보울 보다 빠르게 회전됨으로써 보울 내부에 침강된 슬러지를 빠르게 배출된다. 따라서, 보울 내부에 유입된 슬러지들이 스크루 날개에 의해 지속적으로 케익 배출구로 이동하려는 특성이 있으므로 유성기어를 적용한 원심분리기에 비하여 분리액이 보울 내부에서 체류하는 시간이 상대적으로 길어지며, 슬러지로 인하여 스크루 컨베이어가 받는 부하가 적어짐으로써, 가해지는 부하가 높고 분리액의 체류시간이 길어야 하는 고농도 및 미세입자의 성상을 가진 슬러지를 처리하는데 적합하다.

즉, 상술한 바와 같은 일반적인 유성 감속기나, 사이클로이드 감속기 또는 유성 감속기와 사이클로이드 감속기를 조합하여 구성한 감속기의 경우에는 입력 샤프트와 출력 샤프트의 회전방향이 고정되어 있으므로 원심분리기에서 처리하는 슬러지의 성상과 농도에 따라 제품 성능을 개선시키기 위해서는 입력 샤프트와 출력 샤프트가 회전되는 방향에 따라서 감속기 자체를 교체해야 하며, 이에 따라 보울 내부구조와 풀리 등과 부품을 교체하거나 수정해야 함으로써 과도한 비용이 소모된다는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0027671호(2015.03.12.) 대한민국 등록특허공보 제10-1423538호(2014.07.21.) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0094075(2017.08.17.)

본 발명의 목적은 부품의 교체나 수정 없이 원심분리기에서 처리되는 슬러지의 성상과 농도에 따라 스크루의 회전 방향과 속도를 조절할 수 있는 양방향 회전이 가능한 원심분리기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원심분리기의 구동 시 발생하는 진동량을 대폭 감쇄시킬 수 있는 양방향 회전이 가능한 원심분리기를 제공하는 것이다.

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

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 베이스 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 외통 보울과, 상기 외통 보울 내부에 회전 가능하게 설치되며 복수개의 원수 토출공이 마련되는 스크루와, 상기 외통 보울과 연결되도록 상기 베이스 프레임 일측에 설치되어 상기 외통 보울을 회전시키는 메인 모터와, 상기 베이스 프레임에 설치되어 상기 외통 보울과 다른 방향으로 상기 스크루를 선택적으로 회전시키는 회전력을 제공하는 차동 모터와, 상기 외통 보울과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되어 상기 외통 보울과 연결될 시에는 상기 외통 보울의 회전력을 전달 받아 소정비율로 감속시켜 상기 스크루로 전달하여 상기 스크루를 외통 보울의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시키고, 상기 외통 보울과 연결 해제될 시에는 상기 차동 모터의 회전력을 전달 받아 소정비율로 감속시켜 상기 스크루로 전달하여 상기 스크루를 외통 보울의 회전 방향과 반대방향으로 회전시킬 수 있는 양방향 출력 유성 감속기 및, 상기 외통 보울의 베어링 내측에 설치되어 상기 메인 모터로부터 전달되는 회전력을 소정 비율로 감속시켜 상기 외통 보울로 전달하는 제2 감속기를 포함하는 양방향 회전이 가능한 원심분리기를 제시한다.

일예를 들면, 상기 양방향 출력 유성 감속기는 중공 형태로 형성되어 베이스 프레임에 고정되는 고정 샤프트와, 상기 고정 샤프트를 관통하도록 배치되며 차동 모터에 의해 회전되는 입력 샤프트와, 상기 외통 보울과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되도록 상기 고정 샤프트에 회전 가능하도록 축설되는 케이싱과, 상기 케이싱을 고정 또는 회전 가능하게 상기 고정 샤프트에 선택적으로 고정시키거나 고정 해제시키는 고정수단 및, 상기 고정 샤프트와 입력 샤프트 및 케이싱에 연결되어 상기 케이싱을 외통 보울과 연결 해제시킴과 동시에 상기 고정수단을 통해 상기 케이싱을 고정 샤프트에 고정시켜 상기 케이싱이 회전되지 않게 되면 상기 차동 모터의 회전력을 입력 샤프트를 통해 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 캐리어를 통해 입력 샤프트와 동일한 방향으로 출력시켜 스크루를 외통 보울과 반대방향으로 회전시키며, 상기 차동 모터가 작동되지 않아 입력 샤프트가 고정된 상태에서 상기 고정 샤프트에 고정된 케이싱을 고정 해제시킴과 동시에 상기 케이싱을 외통 보울과 연결하여 상기 케이싱이 외통 보울의 회전력을 전달 받아 회전되도록 하면 상기 케이싱을 통해 입력된 회전력이 캐리어를 통해 상기 케이싱 회전 방향과 동일한 방향으로 출력되어 스크루를 외통 보울과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있도록 함으로써, 상기 입력 샤프트 또는 케이싱을 통해 입력되는 회전력의 회전 방향에 따라 캐리어를 통해 외통 보울 회전 방향의 역방향 또는 정방향의 회전력을 선택적으로 출력시켜 스크루를 회전시킬 수 있는 제1 유성 감속유닛을 포함할 수 있다.

일예를 들면, 상기 고정 샤프트는 상기 입력 샤프트에 의해 관통되도록 중공 형태로 형성되며 일부가 상기 케이싱 외부로 돌출되어 베이스 프레임에 고정되는 바디부와, 상기 케이싱 외측에 위치하도록 상기 바디부에 돌출되어 상기 고정수단에 의해 상기 케이싱을 고정 또는 회전 가능하게 상기 고정 샤프트에 선택적으로 고정시키거나 고정 해제시키는 복수개의 고정 홀이 마련된 고정 돌출부 및, 상기 제1 유성 감속유닛과 기어 연결되도록 상기 바디부에 마련되는 기어부를 포함할 수 있다.

일예를 들면, 상기 케이싱은 상기 외통 보울과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되도록 상기 고정 샤프트에 회전 가능하도록 축설되는 케이싱 본체부와, 상기 케이싱 본체부에 마련되어 상기 제1 유성 감속유닛이 연결되는 연결 홈부 및, 상기 케이싱 본체부를 상기 고정 샤프트에 고정수단을 통해 고정시킬 수 있도록 상기 케이싱 본체부에 마련되는 복수개의 본체부 고정 홈부를 포함할 수 있다.

일예를 들면, 상기 제1 유성 감속유닛은 상기 케이싱과는 별도로 회전되도록 상기 케이싱과 고정 샤프트 사이에 배치되는 링 기어와, 상기 케이싱에 마련된 연결 홈부에 연결되며 상기 고정 샤프트와 기어 연결되고 상기 링 기어와 내접되도록 기어 연결되어, 상기 케이싱이 회전되면 상기 케이싱과 연동되어 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전됨과 동시에 고정 샤프트와 기어 연결됨에 따라 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 자전되어 상기 링 기어를 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시키고, 상기 케이싱이 고정수단에 의해 고정 샤프트에 고정되면 상기 케이싱에 의해 지지되어 고정되는 복수개의 제1 유성기어와, 상기 입력 샤프트와 연동되어 회전되도록 상기 입력 샤프트에 설치되는 선 기어와, 상기 선 기어와 기어 연결되며 상기 링 기어와 내접되도록 기어 연결되어 입력 샤프트가 고정된 상태에서 상기 케이싱이 외통 보울과 연결되어 외통 보울의 회전력을 전달받아 회전되면 상기 복수개의 제1 유성기어에 의해 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되는 링 기어에 의해 상기 케이싱과 동일한 방향으로 자전됨과 동시에 상기 입력 샤프트가 고정됨에 따라 고정된 선 기어를 따라 상기 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전되며, 상기 케이싱이 고정수단에 의해 고정 샤프트에 고정됨과 동시에 상기 케이싱이 외통 보울과 연결 해제되면 상기 입력 샤프트의 회전력을 선 기어를 통해 전달받아 상기 입력 샤프트의 회전 방향과 반대 방향으로 자전함과 동시에 링 기어를 따라 입력 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전하는 복수개의 제2 유성기어 및, 상기 복수개의 제2 유성기어와 연결되어 입력 샤프트가 고정되고 케이싱이 회전되면 상기 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전되는 복수개의 제2 유성기어에 의해 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되며, 상기 케이싱이 고정수단에 의해 고정 샤프트에 고정되면 입력 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전되는 복수개의 제2 유성기어에 의해 입력 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되는 캐리어를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 링 기어는 상기 제1, 2 유성기어가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 내주면에 돌출 형성된 격벽부를 더 포함할 수 있다.

이에 더하여, 상기 메인 모터와 차동 모터가 베이스 프레임 일측에 모두 설치될 경우에는 상기 메인 모터와 차동 모터는 상기 외통 보울과 스크루의 축보다 하부에 위치하도록 설치될 수 있다.

여기서, 상기 메인 모터와 차동 모터를 상기 외통 보울과 스크루의 축보다 하방부에 위치하도록 베이스 프레임에 설치할 시, 상기 메인 모터와 차동 모터는 정해진 각도 범위 내에 위치하도록 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 메인 모터와 차동 모터의 설치위치에 대응하여 경사진 제1, 2 동력 전달벨트의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 외통 보울 및 스크루의 축과 상기 메인 모터 및 차동 모터의 축 사이의 경사각도는 10도 이상 45도 이하 범위 내로 설정할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기는 고정수단을 이용하여 매우 간단하게 양방향 출력 유성 감속기의 케이싱을 고정하거나 케이싱의 고정을 해제시키는 작업과 상기 케이싱을 외통 보울에 연결 또는 연결 해제시키는 작업만으로 양방향 출력 유성 감속기의 입력 샤프트 또는 케이싱을 통해 입력되는 회전력의 회전 방향에 따라 캐리어를 통해 출력되는 회전력의 회전방향을 선택적으로 변경하여 소정비율로 감속시켜 스크루로 출력시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기는 외통 보울 회전수와 관계없이 스크루의 회전 방향과 회전수를 결정할 수 있어 외통 보울과 스크루의 차속 범위를 대폭 넓힐 수 있으므로 감속기, 외통 보울, 풀리 등과 같은 부품의 교체나 수정 없이 기기 한 대로 슬러지의 성상과 농도에 적합한 스크루의 회전속도와 회전방향을 선택할 수 있어 원심 탈수기와 원심 농축기로 모두 사용할 수 있으므로 장비의 성능을 대폭 향상시킴과 더불어 사용범위를 대폭 넓힐 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기는 처리하는 슬러지의 성상과 농도가 변경된다 하더라도 감속기와 각종 부품들의 교체 없이 단순히 고정수단을 이용하여 케이싱을 고정 또는 고정 해제시키는 작업과 상기 케이싱을 외통 보울에 연결 또는 연결 해제시키는 작업만으로 처리하는 슬러지의 성상과 농도에 따라 환경기기의 성능을 개선시킬 수 있으므로 환경기기의 기계운영 및 유지 관리를 대폭 용이하게 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기는 양방향 출력 유성 감속기의 입력 샤프트 회전수가 증가하게 될수록 차속을 증가시킬 수 있으므로 차속 증가 시 차동 모터의 토크 및 출력의 저하 없이 외통 보울과 스크루의 차속을 조정할 수 있으므로 차속 조절 시 정밀제어가 가능하여 성능을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 차동 모터를 구동시키는 에너지를 절감할 수 있으므로 유지비용까지 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기에 적용된 양방향 출력 유성 감속기는 출력되는 회전력의 회전방향을 역방향으로 출력시킬 시에도 캐리어를 통해 출력시킬 수 있도록 함으로써 링 기어를 통해 회전력을 출력시키는 종래의 일반적인 역방향 유성 감속기에 비하여 감속기를 소형 경량화 시킬 수 있으므로 원심분리기 장비 전체를 소형 경량화 시킬 수 있는 효과가 있다.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기는 메인 모터 및 차동 모터에서 발생하는 진동량을 좌우 양측으로 정해진 각도만큼 경사지게 설치되어 있는 제1, 2 동력 전달벨트의 경사각에 대응하여 사선방향으로 분산되게 할 수 있으므로 원심분리기의 구동 시 발생하는 진동량을 대폭 감쇄시킬 수 있으므로 원심분리기를 구성하는 부품의 수명을 대폭 연장시킴과 동시에 원심분리기 자체 수평 또한 대폭 연장시킬 수 있으며, 유지 보수에 따른 비용 또한 절감할 수 있으므로 원심분리기 자체의 상품성과 신뢰도까지도 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 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 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기를 설명하기 위한 단면도
도 2는 메인 모터와 차동 모터를 설명하기 위한 개략적인 측면도
도 3은 제1, 2 동력 전달벨트의 진동 상태를 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 출력 유성 감속기를 설명하기 위한 단면도
도 5는 케이싱이 고정 샤프트에 고정되어 있을 시 링 기어와 제1 유성기어의 측단면도를 도시한 도면
도 6은 케이싱이 고정 샤프트에 고정되어 있을 시 링 기어와 제2 유성기어의 측단면도를 도시한 도면
도 7은 케이싱이 고정 해제되어 있을 시 링 기어와 제1 유성기어의 측단면도를 도시한 도면
도 8은 케이싱이 고정 해제 되어 있을 시 링 기어와 제1 유성기어의 측단면도를 도시한 도면

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들 을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등 물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들 을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기를 설명하기 위한 단면도이며, 도 2는 메인 모터와 차동 모터를 설명하기 위한 개략적인 측면도이고, 도 3은 제1, 2 동력 전달벨트의 진동 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)는 외통 보울(200), 스크루(300), 외부 케이스(400), 메인 모터(500), 차동 모터(600), 양방향 출력 유성 감속기(100) 및, 제2 감속기(800)를 포함할 수 있다.

상기 외통 보울(200)은 외부 회전체로서 상기 베이스 프레임(700)에 회전 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 스크루(300)는 중간부에는 복수개의 원수 토출공(310)이 천공된 관로 형상의 허브(320) 외주면에 이송날개(330)가 일체로 마련되도록 형성되어 상기 외통 보울(200) 내부에서 회전될 수 있도록 상기 외통 보울(200) 내부에 회전 가능하게 설치될 수 있다.

상기 외부 케이스(400)는 상기 외통 보울(200)과 스크루(300)를 커버하며, 상기 외부 케이스(400)에는 원수에서 여액과 케익(슬러지)을 분리 배출하도록 별도의 여액 배수부(410)와 케익 배출구(420)가 마련될 수 있다.

상기 메인 모터(500)는 상기 외통 보울(200)의 일측 끝단과 동력 전달수단(510)에 의해 연결되도록 상기 베이스 프레임(700)의 일측에 설치되어 상기 외통 보울(200)을 회전시킬 수 있다.

한편, 상기 메인 모터(500)는 상기 외통 보울(200)과 스크루(300)의 축보다 하부에 위치하도록 설치될 수 있다.

예를 들면, 상기 메인 모터(500)의 샤프트에는 동력 전달수단(510)의 원동풀리(511)가 설치되고 상기 외통 보울(200)의 일측 끝단에는 종동풀리(513)가 설치되며 상기 원동풀리(511)와 종동풀리(513)는 제1 동력 전달벨트(512)에 의해 연결됨으로써 상기 메인 모터(500) 샤프트의 회전력이 원동풀리(511), 제1 동력 전달벨트(512) 및, 종동풀리(513)로 순차적으로 전달되어 상기 외통 보울(200)을 회전시킬 수 있다.

상기 차동 모터(600)는 상기 메인 모터(500) 일측에 위치하도록 상기 베이스 프레임(700) 일측에 설치되어 상기 스크루(300)를 일측으로 회전시키기 위한 회전력을 제공하며, 상기 외통 보울(200)과 스크루(300)의 축보다 하부에 위치하도록 설치될 수 있다.

예를 들면, 상기 차동 모터(600)의 샤프트에는 동력 전달수단(610)의 원동풀리(611)가 설치되고 상기 스크루(300)에는 종동풀리(613)가 설치되며 상기 원동풀리(611)와 종동풀리(613)는 제2 동력 전달벨트(612)에 의해 연결됨으로써 상기 차동 모터(600) 샤프트의 회전력이 원동풀리(611), 제2 동력 전달벨트(612) 및, 종동풀리(613)로 순차적으로 전달되어 상기 스크루(300)을 회전시킬 수 있다.

따라서, 상기 차동 모터(600)는 상기 베이스 프레임(700)의 타측 또는 일측에 설치되어 상기 스크루(300)를 상기 외통 보울(200)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키기 위한 회전력을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 메인 모터(500)와 차동 모터(600)를 상기 외통 보울(200)과 스크루(300)의 축보다 하방부에 위치하도록 베이스 프레임(700)에 설치할 시, 상기 메인 모터(500)와 차동 모터(600)는 정해진 각도 범위 내에 위치하도록 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 메인 모터(500)와 차동 모터(600)의 설치위치에 대응하여 경사진 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태로 형성될 수 있다.

이때, 상기 외통 보울(200) 및 스크루(300)의 축과 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)의 축 사이의 경사각도(θ)는 10도 이상 45도 이하 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 외통 보울(200) 및 스크루(300)의 축과 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)의 축 사이의 경사각도는 10도 이상 45도 이하 범위 내에서 어느 한 각도를 가지도록 설정하였는데, 상기 경사각도는 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)의 크기와 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)의 전체 길이 및 종동 풀리와 구동풀리의 지름비 등을 감안하여 결정하게 된다.

상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)를 상기 외통 보울(200)과 스크루(300)의 축보다 하방부를 향해 정해진 각도 내에서 상호 대향 경사지도록 설치하면, 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)의 구동 시 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)에서 발생하는 진동 변위(A)(B)가 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태(즉, 수직 상하 방향이 아닌 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)의 경사 설치각과 직교하는 사선방향)로 형성됨으로서 진동량은 (A+B)-α 만큼 감쇄된다.

즉, 실제 상하진동의 감쇄량(A')(B')은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)를 종래 수직형으로 설치한 것에 비하여 진동량(A) 또는 (B) x cosθ 만큼 발생하게 됨을 알 수 있다.

다시 말해, A' = Acos θ만큼 감쇄되고, B' = Bcosθ 만큼 감쇄된다.

이때, 상기 외통 보울(200) 및 스크루(300) 축과 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)의 축 사이의 경사각도(θ)를 45도 이상으로 급경사지게 배치할 경우, 상하 진동이 크게 감쇄되는 반면, 좌우 진폭이 증가하므로 최소 10도 이상 최대 45도 이하로 결정할 필요가 있으며, 가장 바람직하게는 상기 외통 보울(200) 및 스크루(300) 축과 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)의 축 사이가 대략 정삼각형(즉, 상부 모서리 내의 각도가 대략 90도를 갖고 양측 모서리의 각도는 각각 대략 45도)의 구도를 갖게 하는 것이 바람직하다.

즉, 외통 보울(200)을 구동시키는 메인 모터(500)와 스크루(300)를 구동시키는 차동 모터(600)를 외통 보울(200)과 스크루(300)의 축보다 하방부를 향해 정해진 각도(θ) 만큼 양측으로 대향 경사지게 설치하면, 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)를 수평방향으로 대향되게 설치하는 것에 비하여, 상기 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)에서 발생하는 진동량을 좌우 양측으로 정해진 각도만큼 경사지게 설치되어 있는 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)의 경사각에 대응하여 사선방향으로 분산되게 할 수 있으므로 원심분리기의 구동 시 발생하는 진동량을 그만큼(cosθ) 감쇄시킬 수 있다.

따라서, 회전체인 외통 보울(200)과 스크루(300) 축을 지지하는 베어링 등과 같은 부품에 가해지는 충격 또는 변동 하중을 크게 저하시킬 수 있으므로 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)는 물론 부품의 수명을 대폭 연장할 수 있을 뿐만 아니라 원심분리기 자체의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 스크루(300)와 외통 보울(200)의 서로 다른 방향으로의 회전에도 불구하고 진동은 크게 줄일 수 있으므로 스크루(300)와 외통 보울(200)의 내벽 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있어 슬러지 회수 및 슬러지로부터 액체 탈수율을 대폭 증가시킬 수 있다.

이에 더하여, 스크루(300)의 내부로 슬러지를 투입하는 원수투입 파이프가 스크루(300) 내에서 부딪히는 현상을 최소화시킴으로써 원수투입 파이프의 절손사고를 사전에 방지할 수 있으므로 원심분리기의 수명을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유지보수에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있고, 특히 원심분리기 자체의 상품성 및 원심분리에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

상기 양방향 출력 유성 감속기(100)는 상기 외통 보울(200)과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되어 상기 외통 보울(200)과 연결될 시에는 상기 외통 보울(200)의 회전력을 전달 받아 소정비율로 감속시켜 상기 스크루(300)로 전달하여 상기 스크루(300)를 외통 보울(200)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있다.

또한, 상기 양방향 출력 유성 감속기(100)는 상기 외통 보울(200)과 연결 해제될 시에는 상기 차동 모터(600)의 회전력을 전달 받아 소정비율로 감속시켜 상기 스크루(300)로 전달하여 상기 스크루(300)를 외통 보울(200)의 회전 방향과 반대방향으로 회전시킬 수 있다.

도 1, 도 4 내지 도 8을 참조하여 상기 양방향 출력 유성 감속기에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 출력 유성 감속기를 설명하기 위한 단면도이며, 도 5는 케이싱이 고정 샤프트에 고정되어 있을 시 링 기어와 제1 유성기어의 측단면도를 도시한 것이고, 도 6은 케이싱이 고정 샤프트에 고정되어 있을 시 링 기어와 제2 유성기어의 측단면도를 도시한 것이며, 도 7은 케이싱이 고정 해제되어 있을 시 링 기어와 제1 유성기어의 측단면도를 도시한 것이고, 도 8은 케이싱이 고정 해제 되어 있을 시 링 기어와 제1 유성기어의 측단면도를 도시한 것이다.

도 1, 도 4 내지 도 8을 참조하면, 상기 양방향 출력 유성 감속기(100)는 고정 샤프트(110), 입력 샤프트(120), 케이싱(130), 고정수단(140) 및, 제1 유성 감속유닛(150)을 포함할 수 있다.

상기 고정 샤프트(110)는 중공 형태로 형성될 수 있다.

즉, 상기 고정 샤프트(110)는 베이스 프레임(700) 일측에 마련된 고정부(710)에 회전되지 않도록 고정수단(720)에 의해 고정될 수 있다.

예를 들면, 상기 고정 샤프트(110)는 바디부(111), 고정 돌출부(112) 및, 기어부(113)를 포함할 수 있다.

상기 바디부(111)는 입력 샤프트(120)에 의해 관통되도록 중공 형태로 형성될 수 있으며, 상기 바디부(111)의 일부인 일측 끝단부는 케이싱(130)의 외부로 돌출되어 베이스 프레임(700)의 타측에 마련된 고정부(710)에 회전되지 않도록 고정수단(720)에 의해 고정될 수 있다.

상기 고정 돌출부(112)는 상기 케이싱(130)의 외부로 돌출된 상기 바디부(111)의 외주면에 돌출 형성될 수 있으며, 상기 고정 돌출부(112)에는 고정수단(140)에 의해 케이싱(130)을 고정시키는 복수개의 고정 홀(114)이 소정 간격으로 마련될 수 있다.

상기 기어부(113)는 상기 바디부(111)의 타측 끝단부 외주면에 마련되어 제1 유성 감속유닛(150)과 기어 연결될 수 있다.

상기 입력 샤프트(120)는 상기 고정 샤프트(110)를 관통하도록 배치될 수 있으며 차동 모터(600)에 의해 회전될 수 있다.

상기 케이싱(130)은 외통 보울(200)과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되도록 상기 고정 샤프트(110)에 회전 가능하도록 축설될 수 있다.

예를 들면, 상기 케이싱(130)은 케이싱 본체부(131), 연결 홈부(132) 및, 본체부 고정 홈부(133)를 포함할 수 있다.

상기 케이싱 본체부(131)는 상기 외통 보울(200)과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되도록 상기 고정 샤프트(110)의 외주면에 회전 가능하도록 축설되어 상기 외통 보울(200)과 연결될 시에는 상기 외통 보울(200)의 회전력을 전달받아 회전될 수 있다.

여기서, 상기 케이싱 본체부(131)는 상기 케이싱 본체부(131)의 내주면과 고정 샤프트(110)의 외주면 사이에 개재되는 복수개의 베어링(134)에 의해 지지됨으로써 상기 케이싱 본체부(131)는 고정 샤프트(110)에 회전 가능하게 축설될 수 있다.

상기 연결 홈부(132)는 상기 케이싱 본체부(131)의 타측에 복수개가 소정간격으로 마련되어 제1 유성 감속유닛(150)이 연결될 수 있다.

상기 본체부 고정 홈부(133)는 상기 케이싱 본체부(131)를 상기 고정 샤프트(110)에 고정수단(140)을 통해 고정시킬 수 있도록 상기 케이싱 본체부(131)의 일측에 복수개가 소정 간격으로 마련될 수 있다.

상기 고정수단(140)은 상기 케이싱(130)을 고정 또는 회전 가능하게 상기 고정 샤프트(110)에 선택적으로 고정시키거나 고정 해제시킬 수 있도록 한다.

상기 제1 유성 감속유닛(150)은 상기 고정 샤프트(110)와 입력 샤프트(120) 및 케이싱(130)에 연결되어 상기 케이싱(130)을 외통 보울(200)과 연결 해제시킴과 동시에 상기 고정수단(140)을 통해 상기 케이싱(130)을 고정 샤프트(110)에 고정시켜 상기 케이싱(130)이 회전되지 않게 되면 상기 차동 모터(600)의 회전력을 입력 샤프트(120)를 통해 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 캐리어(155)를 통해 입력 샤프트(120)와 동일한 방향으로 출력시킴으로써 상기 스크루(300)를 외통 보울(200)과 반대 방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.

한편, 상기 제1 유성 감속유닛(150)은 상기 차동 모터(600)가 작동되지 않아 입력 샤프트(120)가 고정된 상태에서 상기 고정 샤프트(110)에 고정된 케이싱(130)을 고정 해제시킴과 동시에 상기 케이싱(130)을 외통 보울(200)과 연결하여 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)의 회전력을 전달 받아 회전되도록 하면 상기 케이싱(130)을 통해 입력된 회전력이 캐리어(155)를 통해 상기 케이싱(130) 회전 방향과 동일한 방향으로 출력되어 스크루(300)를 외통 보울(200)과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.

따라서, 상기 제1 유성 감속유닛(150)은 상기 입력 샤프트(120) 또는 케이싱(130)을 통해 입력되는 회전력의 회전 방향에 따라 캐리어(155)를 통해 외통 보울(200) 회전 방향의 역방향 또는 정방향의 회전력을 선택적으로 출력시켜 스크루(300)를 회전시킬 수 있도록 한다.

예를 들면, 상기 제1 유성 감속유닛(150)은 링 기어(151), 복수개의 제1 유성기어(152), 선 기어(153), 제2 유성기어(154) 및, 캐리어(155)를 포함할 수 있다.

상기 링 기어(151)는 상기 케이싱(130)과는 별도로 독립적으로 회전될 수 있도록 상기 케이싱(130)과 고정 샤프트(110) 사이에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 링 기어(151)는 상기 제1, 2 유성기어(152)(154)와 동시에 내접되도록 기어 연결될 수 있다.

한편, 상기 링 기어(151)는 상기 제1, 2 유성기어(152)(154)가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 내주면에 돌출된 격벽부(151a)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 유성기어(152)는 복수개가 고정 샤프트(110)를 둘러싸도록 배치되어 상기 케이싱(130)에 마련된 연결 홈부(132)에 샤프트(152a)가 삽입되어 연결될 수 있으며, 상기 제1 유성기어(152)의 치차는 상기 고정 샤프트(110)의 기어부(113))와 기어 연결됨과 동시에 상기 링 기어(151)와 내접되도록 기어 연결될 수 있다.

따라서, 입력 샤프트(120)가 회전되지 않아 선 기어(153)가 고정된 상태에서상기 케이싱(130)이 고정수단(140)이 제거되어 고정 샤프트(110)로부터 고정 해제됨과 동시에 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결되어 외통 보울(200)의 회전력을 전달받아 회전되면 상기 복수개의 제1 유성기어(152)는 상기 케이싱(130)과 연동되어 상기 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전됨과 동시에 회전되지 않고 고정되어 있는 고정 샤프트(110)의 기어부(113)와 제1 유성기어(152)의 치차가 기어 연결됨에 따라 상기 제1 유성기어(152)는 케이싱(130)과 동일한 방향으로 자전을 하게 됨으로써 상기 링 기어(151)를 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시키게 된다.

한편, 상기 제1 유성기어(152)는 상기 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 상기 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 상기 외통 보울(200)과 연결 해제되면 상기 고정 샤프트(110)에 의해 케이싱(130)이 회전되지 않도록 고정됨에 따라 상기 케이싱(130)에 의해 지지되어 회전되지 않고 고정된 상태를 유지하게 된다.

상기 선 기어(153)는 상기 입력 샤프트(120)와 연동되어 회전되도록 상기 입력 샤프트(120)에 설치될 수 있다.

상기 제2 유성기어(154)는 복수개가 선 기어(153)를 둘러싸도록 배치되어 치차가 상기 선 기어(153)와 기어 연결되며 상기 링 기어(151)와 내접되도록 기어 연결될 수 있다.

따라서, 상기 복수개의 제2 유성기어(154)는 차동 모터(600)가 작동되지 않아 입력 샤프트(120)가 고정된 상태에서 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결되어 상기 외통 보울(200)의 회전력을 전달 받아 회전되면 , 상기 복수개의 제1 유성기어(152)에 의해 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되는 링 기어(151)에 의해 상기 케이싱(130)과 동일한 방향으로 자전됨과 동시에 상기 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되는 링 기어(151)에 의해 고정되어 있는 선 기어(153)를 따라 상기 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전됨으로써 캐리어(155)를 상기 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.

한편, 상기 복수개의 제2 유성기어(154)는 상기 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결 해제되면 상기 입력 샤프트(120)의 회전력을 선 기어(153)를 통해 전달받아 상기 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 반대 방향으로 자전함과 동시에 링 기어(151)를 따라 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전하여 캐리어(155)를 상기 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.

즉, 상기 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 외통 보울(200)과 연결 해제되면 상기 케이싱(130)에 연결됨과 동시에 고정 샤프트(110)의 기어부(113)와 기어 연결된 제1 유성기어(152) 또한 공전 및 자전되지 않고 고정된 상태를 유지하게 되고, 상기 제1 유성기어(152)가 고정되면 상기 제1 유성기어(152)와 내접되도록 기어 연결된 링 기어(151) 또한 고정된 상태를 유지하게 된다.

따라서, 상기 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 상기 외통 보울(200)과 연결 해제되면 상기 복수개의 제2 유성기어(154)는 차동 모터(600)가 작동됨에 따라 발생되는 상기 입력 샤프트(120)의 회전력을 선 기어(153)를 통해 전달받아 상기 입력 샤프트(110)의 회전 방향과 반대 방향으로 자전함과 동시에 고정된 상태를 유지하는 링 기어(151)를 따라 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전을 하게 됨으로써 상기 캐리어(155)를 상기 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.

예를 들면, 상기 케이싱(130)이 상기 고정 샤프트(110)로부터 고정 해제되고 외통 보울(200)과 연결되어 상기 외통 보울(200)로부터 회전력을 전달받아 반시계 방향으로 회전되면 상기 복수개의 제1 유성기어(152)는 상기 케이싱(130)과 함께 반시계 방향으로 공전됨과 동시에 상기 고정 샤프트(110)의 기어부(113)에 상기 케이싱(130)의 회전 방향인 반시계 방향으로 자전을 하여 상기 링 기어(151)를 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향인 반시계 방향으로 회전시키게 된다. 상기 링 기어(151)가 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향인 반시계 방향으로 회전되면 상기 복수개의 제2 유성기어(154)는 상기 링 기어(151)에 의해 상기 링 기어(151)의 회전 방향과 동일한 방향인 반시계 방향으로 자전됨과 동시에 상기 선 기어(153)를 따라 상기 링 기어(151)의 회전 방향과 동일한 방향인 반 시계 방향으로 공전됨으로써 상기 캐리어(155)를 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향인 반 시계 방향으로 회전시키게 되며, 이때 상기 선 기어(153)는 차동 모터(600)가 작동되지 않는 상태를 유지하여 입력 샤프트(120)가 회전되지 않음으로써 고정된 상태를 유지하게 된다.

다른 예를 들면, 상기 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 상기 외통 보울(200)과 연결 해제되어 회전되지 않게 되면 상기 복수개의 제1 유성기어(152)와 링 기어(151)는 상기 케이싱(130)이 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 상기 외통 보울(200)과 연결 해제됨에 따라 회전되지 않고 고정된 상태를 유지하게 되며, 상기 복수개의 제2 유성기어(154)는 차동 모터(600)가 작동되어 입력 샤프트(120)가 시계 방향으로 회전되면 상기 입력 샤프트(120)와 연동되어 시계 방향으로 회전되는 선 기어(153)로부터 회전력을 전달 받아 입력 샤프트(120)의 회전방향과 반대 방향인 반 시계 방향으로 자전된다. 이때, 상기 링 기어(151)는 상기 케이싱(130)이 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 외통 보울(200)과 연결 해제됨에 따라 회전되지 않고 고정된 상태를 유지하게 됨으로써 상기 복수개의 제2 유성기어(154)가 반 시계 방향으로 자전을 하게 되면 상기 복수개의 제2 유성기어(154)는 상기 고정된 링 기어(151)를 따라 입력 샤프트(120)의 회전방향과 동일한 방향인 시계 방향으로 공전하여 상기 캐리어(155)를 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향인 시계 방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.

상기 캐리어(155)는 상기 복수개의 제2 유성기어(154)와 연결되어 상기 복수개의 제2 유성기어(154)의 공전 방향으로 회전될 수 있다.

따라서, 상기 캐리어(155)는 입력 샤프트(120)가 회전되지 않고 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결되어 상기 외통 보울(200)의 회전력을 전달 받아 상기 케이싱(130)이 회전되면 상기 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전되는 상기 복수개의 제2 유성기어(154)에 의해 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되며, 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결 해제된 상태에서 상기 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정되고 차동 모터(600)가 작동되어 입력 샤프트(120)가 회전을 하게 되면 상기 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 고정되는 복수개의 제2 유성기어(154)에 의해 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전된다.

그리하여 상기 양방향 출력 유성 감속기(100)는 케이싱(130) 또는 입력 샤프트(120)를 통해 입력되는 회전력의 회전 방향에 따라 캐리어(155)를 통해 외통 보울(200)의 회전력과 같은 방향 또는 다른 방향의 회전력을 선택적으로 모두 출력시킬 수 있다.

또한, 상기 양방향 출력 유성 감속기(110)는 제2 유성 감속유닛(160)을 더 포함할 수 있다.

상기 제2 유성 감속유닛(160)은 상기 제1 유성 감속유닛(150)을 통해 출력되는 회전력을 소정 비율로 더 감속시켜 상기 스크루(300)로 전달할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 제2 유성 감속유닛(160)은 입력축이 상기 제1 유성 감속유닛(150)의 캐리어(155)와 연결되어 상기 제1 유성 감속유닛(150)의 캐리어(155)로부터 전달되는 회전력을 복수개의 유성기어를 통해 감속시켜 스크루(300)와 연결된 캐리어를 통해 상기 제1 유성 감속유닛(150)을 통해 출력되는 회전력의 회전방향과 동일한 방향으로 스크루(300)에 전달하여 스크루(300)를 회전시키는 것으로서 일반적인 기계장치들에 적용되는 유성 감속기와 동일한 것으로서 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 제2 감속기(800)은 외통 보울(200)의 베어링(210) 내측에 설치되어 상기 메인 모터(500)로부터 전달되는 회전력을 소정 비율로 감속시켜 상기 외통 보울(200)로 전달하여 상기 외통 보울(200)을 회전시킬 수 있도록 한다.

다시, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기의 작동 과정을 설명한다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 양방향 출력 유성 감속기(100)의 케이싱(130)은 반시계 방향으로 회전되고 입력 샤프트(120)는 시계방향으로 회전되며, 외통 보울(200)은 시계방향으로 회전되는 경우만 예를 들어 설명한다.

먼저, 도 1, 도 4 내지 도 6을 참조하여 양방향 출력 유성 감속기(100)의 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결 해제되어 있는 상태에서 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(100)의 작동 과정에 대하여 설명한다.

도 1, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 메인 모터(500)가 구동되면 상기 메인 모터(500)의 회전력이 동력 전달수단(510)을 통해 상기 외통 보울(200)에 전달되어 상기 외통 보울(200)이 시계방향으로 회전하게 된다.

이때, 상기 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결 해제되면 상기 케이싱(130)이 고정됨에 따라 상기 케이싱(130)과 연결되며 상기 고정 샤프트(110)의 기어부(113)와 치차가 기어 연결되어 있는 복수개의 제1 유성기어(152) 또한 회전되지 않고 고정됨으로써 상기 제1 유성기어(152)와 내접된 링 기어(151) 또한 고정된 상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 링 기어(151)가 고정된 상태에서 도 3에 도시된 바와 같이 차동 모터(600)가 작동되어 입력 샤프트(120)가 시계방향으로 회전을 하게 되면 상기 입력 샤프트(120)와 연동되어 선 기어(153) 또한 시계방향으로 회전되며, 이때 상기 케이싱(130)은 외통 보울(200)과 연결 해제되어 있으므로 고정된 상태를 유지하게 된다.

상기 선 기어(153)가 시계방향으로 회전을 하게 되면 상기 선 기어(153)와 기어 연결되어 있는 복수개의 제2 유성기어(154)가 상기 선 기어(153)에 의해 반시계 방향으로 자전을 하게 된다.

이때, 상기 복수개의 제2 유성기어(154)와 내접되어 있는 링 기어(151)가 고정되어 있으므로 상기 복수개의 제2 유성기어(154)는 상기 링 기어(151)를 따라 시계방향으로 공전을 하게 됨으로써 상기 복수개의 제2 유성기어(154)와 연결되어 있는 캐리어(155)를 시계방향으로 회전시키게 된다.

즉, 상기 케이싱(130)을 고정수단(140)을 통해 고정 샤프트(110)에 고정시킴과 동시에 상기 케이싱(130)을 외통 보울(200)과 연결 해제시키게 되면 링 기어(151)가 복수개의 제1 유성기어(152)에 의해 고정된 상태가 됨으로써 양방향 출력 유성 감속기(100)는 입력 샤프트(120)가 시계 방향으로 회전되면 캐리어(155) 또한 입력 샤프트(120)와 동일한 시계 방향으로 회전을 하게 된다.

이후, 상기 캐리어(155)를 통해 출력되는 시계 방향의 회전력은 제2 유성 감속유닛(160)을 통해 소정 비율로 감속되어 스크루(300)로 전달됨으로써 상기 스크루(300)를 시계 방향으로 회전시키게 된다.

여기서, 상기 제2 유성 감속유닛(160)은 입력되는 회전력의 회전방향과 동일한 회전방향의 회전력을 출력시키는 일반적인 유성기어를 사용한 것으로서 이에 대한 상세한 작동과정에 대한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 1, 도 4, 도 7 내지 도 8을 참조하여 고정 샤프트(110)로부터 케이싱(130)이 고정 해제되어 있는 상태에서 양방향 출력 유성 감속기(100)의 작동 과정에 대하여 설명한다.

도 1, 도 4, 도 7 내지 도 8을 참조하면, 상기 고정 샤프트(110)로부터 케이싱(130)이 고정 해제됨과 동시에 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)과 연결되어 상기 케이싱(130)이 외통 보울(200)로부터 회전력을 전달받아 반시계 방향으로 회전을 하게 되면, 상기 케이싱(130)이 반시계 방향으로 회전됨에 따라 상기 케이싱(130)과 연결되어 있는 복수개의 제1 유성기어(152) 또한 상기 케이싱(130)과 연동되어 반시계 방향으로 공전을 하게 되며, 이때 차동 모터(600)는 작동 정지된 상태를 유지하게 되어 입력 샤프트(120)가 회전되지 않음으로써 선 기어(153)는 고정된 상태를 유지하게 된다.

이때, 상기 제1 유성기어(152)는 도 7에 도시된 바와 같이 회전되지 않고 고정되어 있는 고정 샤프트(110)의 기어부(113)와 연결되어 있으므로 상기 고정 샤프트(110)의 기어부(113)를 따라 반시계 방향으로 자전을 하게 된다.

또한, 상기 제1 유성기어(152)가 반시계 방향으로 회전됨에 따라 상기 제1 유성기어(152)와 내접되어 있는 링 기어(151) 또한 상기 제1 유성기어(152)에 의해 반시계 방향으로 회전을 하게 된다.

상기 링 기어(151)가 반시계 방향으로 회전을 하게 되면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 링 기어(151)와 내접되어 있는 제2 유성기어(154) 또한 반시계 방향으로 회전되는 링 기어(151)에 의해 반시계 방향으로 자전을 하게 되며, 상기 제2 유성기어(154)가 반시계 방향으로 자전됨에 따라 상기 제2 유성기어(154)는 고정되어 있는 선 기어(153)를 따라 반 시계 방향으로 공전을 하게 됨으로써 복수개의 제2 유성기어(154)와 연결되어 있는 캐리어(155)를 반 시계 방향으로 회전시키게 된다.

즉, 상기 케이싱(130)이 고정 샤프트(110)로부터 고정 해제됨과 동시에 상기 외통 보울(200)과 연결되어 상기 외통 보울(200)로부터 회전력을 전달받아 반시계 방향으로 회전을 하게 되면, 상기 케이싱(130)과 함께 복수개의 제1 유성기어(152)가 반시계 방향으로 자전 및 공전되어 링 기어(151) 또한 반시계 방향으로 회전시킴으로써 상기 링 기어(151)에 의해 복수개의 제2 유성기어(154)를 반시계 방향으로 자전시킴과 동시에 고정되어 있는 선 기어(153)를 따라 반 시계 방향으로 공전시켜 반 시계 방향으로 공전되는 복수개의 제2 유성기어(154)에 의해 캐리어(155)가 반시계 방향으로 회전되는 케이싱(130)과 동일한 방향인 반시계 방향으로 회전을 하게 된다.

이후, 상기 캐리어(155)를 통해 출력되는 반시계 방향의 회전력은 제2 유성 감속유닛(160)을 통해 소정 비율로 감속되어 스크루(300)로 전달됨으로써 상기 스크루(300)를 반 시계 방향으로 회전시키게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)는 양방향 출력 유성 감속기(100)의 케이싱(130)이 고정수단(140)에 의해 고정 샤프트(110)에 고정됨과 동시에 외통 보울(200)과 연결 해제되면 링 기어(151)가 복수개의 제1 유성기어(152)에 의해 고정된 상태가 됨으로써 입력 샤프트(120)가 회전되면 복수개의 제2 유성기어(154)가 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 반대 방향으로 자전됨에 따라 상기 복수개의 제2 유성기어(154)가 고정된 링 기어(151)를 따라 입력 샤프트(120)의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전됨으로써 캐리어(155)가 입력 샤프트(120)와 동일한 방향으로 회전을 하게 된다.

이와는 다르게, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)의 양방향 출력 유성 감속기(100)는 입력 샤프트(120)가 회전되지 않아 선 기어(153)가 고정된 상태에서 케이싱(130)이 고정 샤프트(110)로부터 고정 해제됨과 동시에 외통 보울(200)과 연결되어 상기 외통 보울(200)로부터 회전력을 전달받아 회전되면 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전 및 자전되는 복수개의 제1 유성기어(152)에 의해 링 기어(151)가 케이싱(130)과 동일한 방향으로 회전되어 복수개의 제2 유성기어(154)를 케이싱(130)과 동일한 방향으로 자전시킴과 동시에 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 상기 제2 유성기어(154)를 공전시키게 됨으로써 캐리어(155)가 케이싱(130)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전을 하게 된다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)는 고정수단(140)을 이용하여 매우 간단하게 양방향 출력 유성 감속기(100)의 케이싱(130)을 고정하거나 케이싱(130)의 고정을 해제시키는 작업과 상기 케이싱을 외통 보울에 연결 해제시키거나 연결시키는 작업만으로 입력 샤프트(120) 또는 케이싱(130)을 통해 입력되는 회전력의 회전 방향에 따라 캐리어(155)를 통해 출력되는 회전력의 회전방향을 선택적으로 변경하여 소정비율로 감속시켜 스크루(300) 측으로 출력시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)는 외통 보울(200) 회전수와 관계없이 스크루(300)의 회전수를 결정할 수 있어 외통 보울(200)과 스크루(300)의 차속 범위를 대폭 넓힐 수 있으며 입력 샤프트(120)의 회전수가 증가하게 될수록 차속을 증가시킬 수 있으므로 차속 증가 시 차동 모터(600)의 토크 및 출력의 저하 없이 외통 보울(200)과 스크루(300)의 차속을 조정할 수 있으므로 차속 조절 시 정밀제어가 가능하여 환경기기의 성능을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 차동 모터(600)를 구동시키는 에너지를 절감할 수 있으므로 유지비용까지 절감할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)는 양방향 출력 유성 감속기(100)로부터 출력되는 회전력의 회전방향을 가변시킬 수 있으므로 각종 부품 등의 교체나 수정 없이 기기 한 대로 슬러지의 성상과 농도에 적합한 스크루(300)의 회전방향을 선택할 수 있어 원심 탈수기와 원심 농축기로 모두 사용할 수 있으므로 장비의 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기는 처리하는 슬러지의 성상과 농도가 변경된다 하더라도 감속기와 각종 부품들의 교체 없이 단순히 고정수단(140)을 이용하여 양방향 출력 유성 감속기(100)의 케이싱(130)을 고정 또는 고정 해제시키는 작업과 케이싱(130)을 외통 보울에 연결 또는 연결 해제 시키는 작업만으로 처리하는 슬러지의 성상과 농도에 따라 성능을 개선시킬 수 있으므로 원심분리기의 기계운영 및 유지 관리를 대폭 용이하게 할 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 일반적인 유성 감속기의 경우 입력되는 회전력의 회전방향을 역방향으로 출력시키기 위해서는 캐리어가 아닌 링 기어를 통해 회전력을 출력시켜야 함으로써 유성 감속기의 크기와 중량이 대폭 증가된다는 문제점이 있다.

반면에, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)에 적용된 양방향 출력 유성 감속기(100)는 출력되는 회전력의 회전방향을 역방향으로 출력시킬 시에도 캐리어(155)를 통해 출력시킬 수 있도록 함으로써 링 기어를 통해 회전력을 출력시키는 종래의 일반적인 역방향 유성 감속기에 비하여 감속기를 소형 경량화 시킬 수 있으므로 원심분리기 장비 전체를 소형 경량화 시킬 수 있는 장점이 있다.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 양방향 회전이 가능한 원심분리기(10)는 메인 모터(500) 및 차동 모터(600)에서 발생하는 진동량을 좌우 양측으로 정해진 각도만큼 경사지게 설치되어 있는 제1, 2 동력 전달벨트(512)(612)의 경사각에 대응하여 사선방향으로 분산되게 할 수 있으므로 원심분리기의 구동 시 발생하는 진동량을 대폭 감쇄시킬 수 있으므로 원심분리기를 구성하는 부품의 수명을 대폭 연장시킴과 동시에 원심분리기 자체 수평 또한 대폭 연장시킬 수 있으며, 유지 보수에 따른 비용 또한 절감할 수 있으므로 원심분리기 자체의 상품성과 신뢰도까지도 대폭 향상시킬 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

(10) : 원심분리기 (100) : 양방향 출력 유성 감속기
(110) : 고정 샤프트 (120) : 입력 샤프트
(130) : 케이싱 (140) : 고정수단
(150) : 제1 유성 감속유닛 (151) : 링 기어
(152) : 제1 유성기어 (153) : 선 기어
(154) : 제2 유성기어 (155) : 캐리어
(160) : 제2 유성 감속유닛 (200) : 외통 보울
(300) : 스크루 (400) : 외부 케이스
(500) : 메인 모터 (600) : 차동 모터
(700) : 베이스 프레임 (710) : 고정부
(720) : 고정수단 (800) : 제2 감속기

Claims

베이스 프레임에 회전 가능하도록 설치되는 외통 보울;
상기 외통 보울 내부에 회전 가능하게 설치되며 복수개의 원수 토출공이 마련되는 스크루;
상기 외통 보울과 연결되도록 상기 베이스 프레임 일측에 설치되어 상기 외통 보울을 회전시키는 메인 모터;
상기 베이스 프레임에 설치되어 상기 외통 보울과 다른 방향으로 상기 스크루를 선택적으로 회전시키는 회전력을 제공하는 차동 모터;
상기 외통 보울과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되어 상기 외통 보울과 연결될 시에는 상기 외통 보울의 회전력을 전달 받아 소정비율로 감속시켜 상기 스크루로 전달하여 상기 스크루를 외통 보울의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시키고, 상기 외통 보울과 연결 해제될 시에는 상기 차동 모터의 회전력을 전달 받아 소정비율로 감속시켜 상기 스크루로 전달하여 상기 스크루를 외통 보울의 회전 방향과 반대방향으로 회전시킬 수 있는 양방향 출력 유성 감속기; 및
상기 외통 보울의 베어링 내측에 설치되어 상기 메인 모터로부터 전달되는 회전력을 소정 비율로 감속시켜 상기 외통 보울로 전달하는 제2 감속기를 포함하며,
상기 양방향 출력 유성 감속기는,
중공 형태로 형성되어 베이스 프레임에 고정되는 고정 샤프트;
상기 고정 샤프트를 관통하도록 배치되며 차동 모터에 의해 회전되는 입력 샤프트;
상기 외통 보울과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되도록 상기 고정 샤프트에 회전 가능하도록 축설되는 케이싱;
상기 케이싱을 고정 또는 회전 가능하게 상기 고정 샤프트에 선택적으로 고정시키거나 고정 해제시키는 고정수단; 및
상기 고정 샤프트와 입력 샤프트 및 케이싱에 연결되어 상기 케이싱을 외통 보울과 연결 해제시킴과 동시에 상기 고정수단을 통해 상기 케이싱을 고정 샤프트에 고정시켜 상기 케이싱이 회전되지 않게 되면 상기 차동 모터의 회전력을 입력 샤프트를 통해 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 캐리어를 통해 입력 샤프트와 동일한 방향으로 출력시켜 스크루를 외통 보울과 반대방향으로 회전시키며, 상기 차동 모터가 작동되지 않아 입력 샤프트가 고정된 상태에서 상기 고정 샤프트에 고정된 케이싱을 고정 해제시킴과 동시에 상기 케이싱을 외통 보울과 연결하여 상기 케이싱이 외통 보울의 회전력을 전달 받아 회전되도록 하면 상기 케이싱을 통해 입력된 회전력이 캐리어를 통해 상기 케이싱 회전 방향과 동일한 방향으로 출력되어 스크루를 외통 보울과 동일한 방향으로 회전시킬 수 있도록 함으로써, 상기 입력 샤프트 또는 케이싱을 통해 입력되는 회전력의 회전 방향에 따라 캐리어를 통해 외통 보울 회전 방향의 역방향 또는 정방향의 회전력을 선택적으로 출력시켜 스크루를 회전시킬 수 있는 제1 유성 감속유닛을 포함하는 양방향 회전이 가능한 원심분리기.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 고정 샤프트는,
상기 입력 샤프트에 의해 관통되도록 중공 형태로 형성되며 일부가 상기 케이싱 외부로 돌출되어 베이스 프레임에 고정되는 바디부;
상기 케이싱 외측에 위치하도록 상기 바디부에 돌출되어 상기 고정수단에 의해 상기 케이싱을 고정 또는 회전 가능하게 상기 고정 샤프트에 선택적으로 고정시키거나 고정 해제시키는 복수개의 고정 홀이 마련된 고정 돌출부; 및
상기 제1 유성 감속유닛과 기어 연결되도록 상기 바디부에 마련되는 기어부를 포함하는 양방향 회전이 가능한 원심 분리기.
제1 항에 있어서,
상기 케이싱은,
상기 외통 보울과 선택적으로 연결되거나 연결 해제 되도록 상기 고정 샤프트에 회전 가능하도록 축설되는 케이싱 본체부;
상기 케이싱 본체부에 마련되어 상기 제1 유성 감속유닛이 연결되는 연결 홈부; 및
상기 케이싱 본체부를 상기 고정 샤프트에 고정수단을 통해 고정시킬 수 있도록 상기 케이싱 본체부에 마련되는 복수개의 본체부 고정 홈부를 포함하는 양방향 회전이 가능한 원심 분리기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 유성 감속유닛은,
상기 케이싱과는 별도로 회전되도록 상기 케이싱과 고정 샤프트 사이에 배치되는 링 기어;
상기 케이싱에 마련된 연결 홈부에 연결되며 상기 고정 샤프트와 기어 연결되고 상기 링 기어와 내접되도록 기어 연결되어, 상기 케이싱이 회전되면 상기 케이싱과 연동되어 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전됨과 동시에 고정 샤프트와 기어 연결됨에 따라 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 자전되어 상기 링 기어를 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전시키고, 상기 케이싱이 고정수단에 의해 고정 샤프트에 고정되면 상기 케이싱에 의해 지지되어 고정되는 복수개의 제1 유성기어;
상기 입력 샤프트와 연동되어 회전되도록 상기 입력 샤프트에 설치되는 선 기어;
상기 선 기어와 기어 연결되며 상기 링 기어와 내접되도록 기어 연결되어 입력 샤프트가 고정된 상태에서 상기 케이싱이 외통 보울과 연결되어 외통 보울의 회전력을 전달받아 회전되면 상기 복수개의 제1 유성기어에 의해 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되는 링 기어에 의해 상기 케이싱과 동일한 방향으로 자전됨과 동시에 상기 입력 샤프트가 고정됨에 따라 고정된 선 기어를 따라 상기 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전되며, 상기 케이싱이 고정수단에 의해 고정 샤프트에 고정됨과 동시에 상기 케이싱이 외통 보울과 연결 해제되면 상기 입력 샤프트의 회전력을 선 기어를 통해 전달받아 상기 입력 샤프트의 회전 방향과 반대 방향으로 자전함과 동시에 링 기어를 따라 입력 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전하는 복수개의 제2 유성기어; 및
상기 복수개의 제2 유성기어와 연결되어 입력 샤프트가 고정되고 케이싱이 회전되면 상기 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전되는 복수개의 제2 유성기어에 의해 케이싱의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되며, 상기 케이싱이 고정수단에 의해 고정 샤프트에 고정되면 입력 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 공전되는 복수개의 제2 유성기어에 의해 입력 샤프트의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되는 캐리어를 포함하는 양방향 회전이 가능한 원심분리기.
제5 항에 있어서,
상기 링 기어는,
상기 제1, 2 유성기어가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 내주면에 돌출 형성된 격벽부를 더 포함하는 양방향 회전이 가능한 원심분리기.
제1 항에 있어서,
상기 메인 모터와 차동 모터가 베이스 프레임 일측에 모두 설치될 경우에는,
상기 메인 모터와 차동 모터는 상기 외통 보울과 스크루의 축보다 하부에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양방향 회전이 가능한 원심분리기.
제7 항에 있어서,
상기 메인 모터와 차동 모터를 상기 외통 보울과 스크루의 축보다 하방부에 위치하도록 베이스 프레임에 설치할 시, 상기 메인 모터와 차동 모터는 정해진 각도 범위 내에 위치하도록 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 메인 모터와 차동 모터의 설치위치에 대응하여 경사진 제1, 2 동력 전달벨트의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 회전이 가능한 원심분리기.
제8 항에 있어서,
상기 외통 보울 및 스크루의 축과 상기 메인 모터 및 차동 모터의 축 사이의 경사각도는,
10도 이상 45도 이하 범위 내로 설정한 것을 특징으로 하는 양방향 회전이 가능한 원심분리기.