KR102093350B1

KR102093350B1 - 스크루 프레스

Info

Publication number: KR102093350B1
Application number: KR1020187032069A
Authority: KR
Inventors: 가즈키 오모리; 히사시 오케야; 료 고마지
Original assignee: 미쯔비시 가꼬끼 가이샤 리미티드
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2020-03-25
Also published as: JP6288630B1; JPWO2018185888A1; KR20180135790A; KR20190038472A; WO2018185888A1

Abstract

본 발명은, 여과면에 대한 고형분의 퇴적을 억제, 방지하여, 장시간에 걸쳐서 연속운전할 수 있는 스크루 프레스를 제공한다.
본 발명의 스크루 프레스는, 원통모양의 여과면(11A)을 갖는 회전드럼(11)과, 회전드럼(11) 내에 축심을 따라 설치된 스크루 날개(12B)를 갖는 스크루(12)를 구비하고, 여과면(11A)에 부착되는 고형분을 제거하는 슈 기구(30)를 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부를 따라 설치하고, 슈 기구(30)는, 여과면(11A)에 탄력적으로 슬라이딩 접촉하는 수지 슈(31)와, 수지 슈(31)를 수납하는 수납체(32)와, 수납체(32) 내에서 수지 슈(31)에 탄력을 부여하는 탄성부재(33)와, 수지 슈(31)가 수납체(32)로부터 튀어나가는 것을 방지하는 튀어나감 방지부재(34)를 갖는다.

Description

스크루 프레스{SCREW PRESS}

본 발명은, 오니(汚泥) 등의 피처리물을 압착(壓搾)하여 고액분리(固液分離)하는 스크루 프레스(screw press)에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 압착 후의 고형분이 회전드럼(回轉drum)에 퇴적되는 것을 방지하는 슈 기구(shoe 機構)를 구비한 스크루 프레스에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 스크루 프레스로서는 예를 들면 도5에 나타내는 것이 알려져 있다. 도5는 특허문헌1에 기재된 스크루 프레스를 모식적으로 나타낸 것이다. 종래의 스크루 프레스(M)는, 도5에 나타내는 바와 같이 원통모양의 여과면(濾過面)(1A)을 갖는 회전드럼(1)과, 이 회전드럼(1)의 축심(軸心)을 따라 관통하는 스크루 축(screw 軸)(2A) 및 스크루 축(2A)의 외주면에 나선모양으로 형성된 스크루 날개(2B)를 갖는 스크루(screw)(2)를 구비하고, 피처리물(예를 들면 오니)을 압착하여 분리액과 고형분으로 고액분리하도록 구성되어 있다.

회전드럼(1)은, 여과면(1A)의 일단(一端)(도면에서는 좌단(左端))을 닫는 좌단면(左端面)(1B)과, 여과면(1A)의 우단(右端)에 여과면(1A)보다 확경(擴徑)되어 연속하여 형성된 확경부(擴徑部)(1C)와, 확경부(1C)의 우단을 닫는 우단면(右端面)(1D)을 구비하고 있다. 스크루 축(2A)은, 좌단부가 회전드럼(1)의 좌단면(1B)의 중심을 관통하고 있음과 아울러 우단부가 우단면(1D)의 중심을 관통하고 있다. 또한 스크루 축(2A)은, 도5에 나타내는 바와 같이 좌단부에 형성된 중공부(中空部)(2C)와, 회전드럼(1) 내에서 중공부(2C)로부터 개구되는 개구부(開口部)(2D)를 갖고, 스크루 축(2A)의 좌단으로부터 중공부(2C) 내로 오니가 화살표(A)로 나타내는 바와 같이 공급되어, 회전드럼(1) 내의 스크루 축(2A)의 개구부(2D)로부터 회전드럼(1) 내로 유입되도록 되어 있다.

스크루 축(2A)은, 회전드럼(1)의 좌단면(1B)의 근방으로부터 여과면(1A)의 우단까지 서서히 확경되는 테이퍼 형상부(taper 形狀部)와, 확경부(1C) 내에서 테이퍼 형상부의 최대 지름과 동일한 지름으로 형성된 직통부를 갖고 있다. 스크루 날개(2B)는, 테이퍼 형상부에 형성되어 있고, 그 외주와 여과면과의 사이에는 가느다란 간극이 형성되어 있다. 그리고 스크루 날개(2B)는, 여과면(1A)의 좌측으로부터 우측을 향하여 서서히 나선 간격이 좁아지게 되어, 확경부(1C)측 정도에서 압착력이 강해지게 된다.

스크루 축(2A)의 좌우 양단부에는 제1, 제2베어링(3A, 3B)이 각각 설치되고, 스크루 축(2A)이 제1, 제2베어링(3A, 3B)에 의하여 회전할 수 있도록 축지되어 있다. 회전드럼(1)에 있어서 좌단면(1B)의 중심구멍과 스크루 축(2A)의 사이에는 제3베어링(4A)이 설치되어 있다. 또한 회전드럼(1)의 우단면(1D)의 중심부에는 스크루 축(2A)을 피복하는 통체(筒體)(1E)가 연결되고, 이 통체(1E)와 스크루 축(2A)의 사이에 제4베어링(4B)이 설치되어 있다. 제2베어링(3B)은, 회전드럼(1)의 통체(1E)로부터 연장되어 형성된 박육부(薄肉部)를 통하여 스크루 축(2A)을 축지하고 있다.

스크루 축(2A)의 좌단부 끝에는 제1스프로킷(第1sprocket)(5A)이 부착되어 있음과 아울러 회전드럼(1)의 통체(筒體)(1E)의 박육부의 우단부 끝에는 제2스프로킷(5B)이 부착되고, 이들 스프로킷(5A, 5B)을 통하여 스크루(2)와 회전드럼(1)이 각각 회전한다. 회전드럼(1)은 스크루(2)와는 회전속도가 다른 차동회전(差動回轉)을 한다.

또한 회전드럼(1)에 있어서 여과면(1A)의 우단과 확경부(1C)의 좌단의 사이에는, 여과면(1A)과 동일한 지름의 직통부(1F)가 있고, 이 직통부(1F)의 우단과 스크루 축(2A)의 직통부의 링모양의 간극이 오니의 압착처리 후의 고형분의 배출구로 되어 있다. 또한 배출구로부터의 고형분은 확경부(1C)를 경유하여 외부로 배출되기 때문에, 이하에서는 확경부(1C)를 배출부(1C)로서 설명한다.

회전드럼(1)의 배출부(1C) 내에는 링모양을 나타내는 프레서(6A)가 설치되어 있고, 이 프레서(6A)에 의하여 배출구를 막아서, 고형분에 배압(背壓)을 부여한다. 이 프레서(6A)는, 배출구를 막는 테이퍼면을 갖는 링모양으로 형성되고, 스크루 축(2A)의 직통부가 중앙구멍을 관통하고 있다. 배출부(1C)의 외측에는 링모양을 나타내는 프레서 가압판(pressor 加壓板)(6B)이 프레서(6A)와 소정의 간격을 두고 평행하게 설치되어 있다. 이 프레서 가압판(6B)의 중앙구멍을 회전드럼(1)의 통체(1E)가 관통하고 있어, 프레서 가압판(6B)이 통체(1E)를 따라 좌우방향으로 슬라이딩(sliding) 한다. 또한 이 프레서 가압판(6B)은, 복수의 로드(rod)(6C)를 통하여 프레서(6A)에 연결되어 있다. 프레서 가압판(6B)은, 구동기구(6D)를 통하여 통체(1E)를 좌우방향으로 왕복이동시킨다. 구동기구(6D)는, 예를 들면 가압공기(加壓空氣)로 작동하는 에어실린더(air cylinder)(6D₁)와, 프레서 가압판(6B)의 외주 가장자리부를 끼우는 슬라이딩 부재(6D₂)와, 슬라이딩 부재(6D₂)를 지지하는 지지체(支持體)(6D₃)를 갖고, 에어실린더(6D₁)가 가압공기에 의하여 실린더 로드(6D₄)를 신축시켜서 프레서 가압판(6B)을 조작하도록 구성되어 있다.

프레서(6A)에 의하여 배출구를 닫는 경우에는, 구동기구(6D)를 통하여 프레서 가압판(6B)을 실선위치로부터 좌측방향의 2점쇄선으로 나타내는 위치까지 이동시켜서, 프레서(6A)에 의하여 배출구를 닫아서, 회전드럼(1) 내에서 스크루(2)에 의하여 반송되어 오는 고형분에 배압을 부여한다. 이 배압은 구동기구(6D)의 에어실린더(6D₁)의 공기압에 의하여 적절하게 설정할 수 있다. 회전드럼(1)이 회전함과 아울러 프레서(6A)가 통체(1E)를 따라 왕복이동하는 사이에, 슬라이딩 부재(6D₂)가 회전 중인 프레서 가압판(6B)의 외주 가장자리부를 슬라이딩 한다. 스크루(2)에 의하여 반송되는 고형분으로부터의 압력이 프레서(6A)로부터의 배압을 이겨내면, 프레서(6A)가 2점쇄선으로 나타내는 위치로부터 우측방향으로 이동하여, 배출구를 서서히 개방함으로써 배출부(1C)로부터 고형분을 화살표(B)로 나타내는 바와 같이 외부로 배출한다.

또한 도5에 있어서, 6E는 슬라이딩 부재(6D₂)를 원활하게 직진시키는 가이드 기구(guide 機構), 7은 회전드럼(1) 등을 수납하는 하우징(housing), 8은 회전드럼(1)의 하방에 형성되고 경사면으로 이루어지는 집수부(集水部), 9는 집수부(8)의 중앙부에 형성된 배수부이다. 또한 회전드럼(1)에 있어서 여과면(1A)과 하우징(7)의 상방의 간극에는 세정장치(洗淨裝置)(도면에 나타내지 않는다)가 여과면(1A)의 전체 길이에 걸쳐서 설치되어, 회전드럼(1)이 회전하고 있을 때에 여과면(1A)을 세정한다.

그리고 스크루 프레스(M)의 회전드럼(1) 및 스크루(2)가 회전하여 오니를 고액분리하여 고형분을 서서히 강하게 압착하면서 배출구로 반송하여, 고형분이 프레서(6A)에 도달함으로써, 프레서(6A)에 대한 가압력이 그 배압을 이겨냈을 때에, 프레서(6A)가 배출구를 열어서 고형분을 배출부(1C)로 배출하고, 배출부(1C)로부터 화살표(B)로 나타내는 바와 같이 외부로 배출한다. 압착에 의한 분리수는, 여과면(1A)으로부터 집수부(8)에 집수되어 배수부(9)로부터 외부로 배출된다.

: 일본국 특허 제4373832호

그러나 종래의 스크루 프레스(M)가 가동되어, 오니의 압착처리를 장기간 계속하면, 여과면(1A)에 고형분이 가득 차게 되어, 이윽고 여과면(1A)의 내면에 퇴적층이 형성됨으로써, 분리액의 여과가 어렵게 되어 그 후의 오니의 압착을 할 수 없게 될 우려가 있었다. 그 때문에, 비교적 짧은 시간에 스크루 프레스(M)를 멈추게 하여 회전드럼(1) 내를 청소하여 퇴적층을 제거하여야만 하였다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 여과면에 대한 고형분의 퇴적을 억제, 방지하여, 장시간에 걸쳐서 연속운전할 수 있는 스크루 프레스를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 청구항1에 기재되어 있는 스크루 프레스는, 원통모양의 여과면을 갖는 회전드럼과, 상기 회전드럼 내에 축심을 따라 설치된 스크루 날개를 갖는 스크루를 구비하고, 상기 회전드럼과 상기 스크루의 회전 시에, 이들 양자를 통하여 상기 회전드럼 내에 공급되는 피처리물을 압착하여 고형분과 분리액으로 고액분리하는 스크루 프레스로서, 상기 여과면에 부착되는 고형분을 제거하는 슈 기구를 상기 스크루 날개의 외주 가장자리부를 따라 설치하고, 상기 슈 기구는, 상기 여과면에 탄력적으로 슬라이딩 접촉하는 슈와, 상기 슈를 수납하는 수납체와, 상기 수납체 내에서 상기 슈를 상기 여과면에 탄력적으로 슬라이딩 접촉시키는 탄성부재와, 상기 수납체에 끼워져서 상기 슈가 상기 수납체로부터 튀어나가는 것을 방지하는 튀어나감 방지부재를 갖고, 상기 튀어나감 방지부재는 나사부재이고, 상기 탄성부재는 산모양의 판스프링이고, 상기 나사부재가 느슨하게 끼워져서, 상기 슈가 지름방향으로만 이동 가능하게 가이드되도록 하기 위하여 상기 슈에 지름방향으로 형성된 장공을 더 갖고, 상기 슈의 하단 중앙에는, 상기 판스프링의 산부가 침입하도록 노치부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 청구항2에 기재되어 있는 스크루 프레스는, 청구항1에 기재되어 있는 발명에 있어서, 상기 슈 기구는, 상기 스크루 날개의 외주 가장자리부 전체 둘레에 걸쳐서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 청구항3에 기재되어 있는 스크루 프레스는, 청구항1 또는 청구항2에 기재되어 있는 발명에 있어서, 상기 슈 기구는, 복수의 상기 슈를 갖고, 상기 각 슈는 원호모양의 수지에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 청구항4에 기재되어 있는 스크루 프레스는, 청구항1∼청구항3 중 어느 하나의 항의 발명에 있어서, 상기 슈 기구는, 복수의 탄성부재를 갖고, 상기 복수의 탄성부재는 스프링 부재 또는 탄성체에 의하여 형성된 탄성부재 중 적어도 어느 일방을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 청구항5에 기재되어 있는 스크루 프레스는, 청구항1∼청구항4 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 발명에 있어서, 상기 튀어나감 방지부재는 나사부재인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 청구항6에 기재되어 있는 스크루 프레스는, 청구항5에 기재되어 있는 발명에 있어서, 상기 슈는, 상기 나사부재가 느슨하게 끼워지는 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 여과면에 대한 고형분의 퇴적을 억제, 방지하여, 장시간에 걸쳐서 연속운전할 수 있는 스크루 프레스를 제공할 수 있다.

도1은, 본 발명의 스크루 프레스의 하나의 실시형태를 전체 길이에 걸쳐서 나타내는 단면도이다.
도2는, 도1에 나타내는 스크루 프레스의 프레서 구동기구를 나타내는 단면도이다.
도3의 (a), (b)는 각각 도1에 나타내는 슈 기구를 확대하여 나타내는 도면으로서, (a)는 요부를 나타내는 정면도. (b)는 스크루의 요부를 확대하여 나타내는 축방향의 단면도이다.
도4의 (a)∼(c)는 각각 본 발명의 다른 실시형태에 관한 슈 기구를 확대하여 나타내는 도면으로서, (a)는 요부를 나타내는 정면도. (b)는 (a)의 B-B선 방향의 단면도, (c)는 (a)의 C-C선 방향의 단면도이다.
도5는, 종래의 스크루 프레스를 나타내는 모식도이다.

이하, 도1∼도4에 나타내는 실시형태에 의거하여 본 발명을 설명한다.

본 실시형태의 스크루 프레스(screw press)(10)는, 예를 들면 도1에 나타내는 바와 같이 원통모양의 여과면(濾過面)(11A)의 좌단(左端)에 형성된 제1단면(第1端面)(이하, 「좌단면(左端面)」이라고 한다)(11B)을 갖고 또한 여과면(11A)의 우단(右端)으로부터 연장되어 형성된 확경부(擴徑部)(11C)의 우단에 제2단면(第2端面)(이하, 「우단면(右端面)」이라고 한다)(11D)을 갖는 회전드럼(回轉drum)(11)과, 회전드럼(11) 내에서 축심(軸心)을 공유하고 회전드럼(11)의 양단면(兩端面)(11B, 11D)으로부터 외측방향으로 돌출되는 스크루 축(screw 軸)(12A) 및 스크루 축(12A)의 둘레 면에 나선모양으로 형성된 스크루 날개(12B)를 갖는 스크루(screw)(12)를 구비하고, 회전드럼(11)과 스크루(12)가 협동하여 피처리물(예를 들면 오니(汚泥))을 압착하여 고형분(固形分)과 분리액으로 고액분리(固液分離)하여, 분리액을 여과면(11A)으로부터 배출함과 아울러 고형분을 스크루 날개(12B)에 의하여 압착하면서 후술하는 배출구(排出口)까지 반송하도록 구성되어 있다.

도1에 나타내는 바와 같이 스크루 축(12A)의 양단부에는 각각 제1, 제2베어링(13A, 13B)이 각각 설치되고, 이들 제1, 제2베어링(13A, 13B)에 의하여 스크루 축(12A) 즉 스크루(12)를 회전시킬 수 있도록 축지(軸支)하고 있다. 제1, 제2베어링(13A, 13B)은 모두 지지체(支持體)(S1, S2)에 고정되어 있다. 제2베어링(13B)은, 후술하는 바와 같이 인접하는 로터리 조인트(rotary joint)에 연결되어 있다. 회전드럼(11)의 양단면(11B, 11D) 각각의 중심구멍에는 스크루 축(12A)과의 사이에 끼워지는 제3, 제4베어링(14A, 14B)이 설치되고, 이들 제3, 제4베어링(14A, 14B)에 의하여 스크루 축(12A)에 있어서 회전드럼(11)이 회전할 수 있도록 축지되어 있다.

도1에 나타내는 바와 같이 회전드럼(11)의 우단면(11D)의 외면에는 제4베어링(14B)을 둘러싸는 통체(筒體)(11E)가 연결되고, 이 통체(11E)의 우단에 스프로킷(sprocket)(15A)이 설치되어 있다. 이 스프로킷(15A)에는 제1구동장치(16A)가 무한(endless) 모양의 체인(chain)(17A)을 통하여 연결되어, 제1구동장치(16A)가 체인(17A), 스프로킷(15A)을 통하여 회전드럼(11)을 회전시킨다. 스크루 축(12A)의 우단부에는 스프로킷(15B)이 설치되어 있음과 아울러 스프로킷(15B)에는 제2구동장치(16B)가 무한 모양의 체인(17B)을 통하여 연결되어, 제2구동장치(16B)가 체인(17B), 스프로킷(15B)을 통하여 스크루(12)를 회전드럼(11)보다 빠른 회전속도로 회전시킨다.

또한 스크루 축(12A)은, 도1에 나타내는 바와 같이 회전드럼(11)의 여과면(11A) 내에 있어서 좌단면(11B)의 근방으로부터 우측의 확경부(11C)의 근방까지 서서히 확경되는 테이퍼 형상부(taper 形狀部)(12A₁)와, 테이퍼 형상부(12A₁)의 우단으로부터 그것과 동일한 지름으로 확경부(11C) 내로 연장되어 형성된 직통부(12A₂)를 갖고 있다. 따라서 제1, 제2, 제3, 제4베어링(13A, 13B, 14A, 14B)은 모두 스크루 축(12)의 양단부에 설치되어 있어, 회전드럼(11)이 스크루 축(12)에 의하여 회전할 수 있도록 축지되어 있다. 스크루 날개(12B)는, 테이퍼 형상부(12A₁)에 나선모양으로 형성되며, 배출부(11C)를 향할수록 나선 간격이 좁아지도록 되어 있다. 또한 스크루 날개(12B)의 외주면과 여과면(11A)의 내주면과의 사이에는 가느다란 간극이 형성되고, 스크루 날개(12B)의 외주와 여과면(11A) 사이의 간극의 치수관리가 비교적 간단하여, 제작 시의 치수관리가 편하다.

또한 회전드럼(11)의 좌단면(11B)을 관통하는 스크루 축(12A)의 좌단부는 중공축(中空軸)으로서 형성되어 있다. 중공축에는, 회전드럼(11)의 좌단면(11B)의 내측 근방에 위치하는 개구부(開口部)(12C)가 형성되어 있다. 오니는 중공축의 좌단 개구로부터 공급되며, 개구부(12C)로부터 회전드럼(11) 내로 유입되도록 되어 있다.

회전드럼(11)의 여과면(11A)의 우단과 스크루 축(12A)의 직통부(12A₂)의 사이에는 링모양의 간극이 있고, 이 간극으로부터 고형분이 배출된다. 이 링모양의 간극을 이하에서는 배출구로서 설명한다. 또한 이 배출구로부터 배출되는 고형분은 확경부(11C)를 경유하여 후술하는 바와 같이 외부로 배출된다. 그래서 이하에서는 확경부(11C)를 배출부(11C)로서 설명한다.

배출부(11C) 내에는 고형분의 배출구를 개폐하는 프레서(pressor)(18)가 설치되고, 프레서(18)에 의하여 배출구에서 고형분에 배압(背壓)을 부여하도록 구성되어 있다. 배출구에 있어서 고형분의 압출압력이 프레서(18)로부터의 소정의 배압을 이겨내면, 프레서(18)가 배출부(11C) 내에서 2점쇄선의 위치로부터 우단면(11D)측의 실선위치까지 이동하여 출구를 서서히 열어서 고형분을 배출부(11C)로 배출한다.

프레서(18)는, 도1, 도2에 나타내는 바와 같이 링모양의 배출구에 선단측이 침입하여 배출구를 닫는 테이퍼면을 갖고, 그 중앙구멍을 스크루 축(12A)의 직통부(12A₂)가 관통하고, 직통부(12A₂)를 따라 좌우측방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 이 프레서(18)는, 회전드럼(11)의 외측에 설치된 구동기구(19)에 의하여 배출구에 있어서 고형분에 소정의 배압을 부여함과 아울러 배출구를 개폐하도록 구성되어 있다.

구동기구(19)는, 도1, 도2에 나타내는 바와 같이 예를 들면 회전드럼(11)의 우단면(11D)의 외측에 서로 180° 떨어진 위치에 설치된 2개의 실린더 기구(cylinder 機構)(예를 들면 에어실린더)(19A)와, 이들 에어실린더(19A)와 배관(19B, 19B)을 통하여 접속된 로터리 조인트(rotary joint)(19C)와, 로터리 조인트(19C)와 배관(19B)을 통하여 연결된 공기원(空氣源)(19D)을 구비하고 있다. 그리고 2개의 에어실린더(19A)에 있어서 실린더 로드(cylinder rod)(19A₁)의 선단부에는 각각 프레서(18)가 연결되어 있다. 또한 프레서(18)는, 도1, 도2에 나타내는 바와 같이 회전드럼(11)의 배출부(11C) 내에서 우단면(11D)과 그 대항면과의 사이에 둘레방향으로 등간격(等間隔)을 두고 배치된 복수의 가이드 로드(guide rod)(19E)에 연결되고, 이들 가이드 로드(19E)를 통하여 좌우방향으로 원활하게 이동하는 것을 안내하도록 구성되어 있다. 에어실린더(19A)는, 도1, 도2에서는 1개만 도면에 나타나 있다. 또한 본 실시형태에서는 에어실린더(19A)로서 복동식 에어실린더(復動式 aircylinder)가 사용되고 있다. 본 발명에서는 단동식 에어실린더(單動式 aircylinder)도 사용할 수 있다.

따라서 구동기구(19)는, 공기원(19D)으로부터 로터리 조인트(19C)를 통하여 에어실린더(19A)에 가압공기를 공급하면 실린더 로드(19A₁)가 신장되어, 프레서(18)를 고형분의 배출구를 향하여 이동시켜서 배출구를 닫는다. 이 때에 오니의 종류 등의 특성에 따라 가압공기의 압력의 크기를 적절하게 설정함으로써 고형분에 부여하는 배압을 조정할 수 있다. 가압공기의 압력을 높게 설정하면 프레서(18)로부터 고형분으로의 배압이 커지게 되어 고형분의 함수율(含水率)이 저하되고, 반대로 가압공기의 압력을 낮게 설정하면 프레서(18)로부터 고형분으로의 배압이 작아지게 되어 고형분의 함수율이 높아지게 된다.

로터리 조인트(19C)는, 도2에 나타내는 바와 같이 제2베어링(13B)과 제4베어링(14B)의 사이에 끼워져 있다. 이 로터리 조인트(19C)는, 동 도면에 나타내는 바와 같이 제2베어링(13B)에 연결된 통모양의 고정부(19C₁)와, 이 고정부(19C1)에 내면이 슬라이딩 접촉(sliding contact)함과 아울러 회전드럼(11)의 통체(11E)에 연결된 통모양의 회전부(19C₂)와, 고정부(19C₁)와 회전부(19C₂)의 양단부 사이에 끼워지는 베어링(19C₃)을 구비하고, 회전부(19C₂)가 회전드럼(11)과 함께 고정부(19C₁)를 중심으로 하여 고정부(19C₁)에 슬라이딩 접촉하면서 회전하도록 구성되어 있다. 통모양의 고정부(19C₁)와 스크루 축(12A)의 사이에는 가느다란 간극이 있으며, 스크루 축(12A)이 고정부(19C₁)와의 사이에 가느다란 간극을 통하여 원활하게 회전하도록 되어 있다.

또한 도2에 나타내는 바와 같이 통모양의 고정부(19C₁)에는 축방향으로 가압공기의 통로가 2개 형성되어 있음과 아울러, 고정부(19C₁)의 외주면에는 2개의 통로와 각각 통하는 2개의 고리모양 홈이 형성되어 있다. 즉 통로와 고리모양 홈이 연통로(連通路)를 통하여 통하고 있다. 또한 회전부(19C₂)에는 2개의 고리모양 홈과 각각 통하는 2개의 제1포트가 지름방향으로 형성되어 있음과 아울러, 회전부(19C₂)로부터 돌출된 고정부(19C₁)의 우단부에는 고정부(19C₁)의 2개의 통로 각각 통하는 제2포트가 지름방향으로 2개 형성되어 있다. 고정부(19C₁)에 있어서 우단부의 2개의 제2포트 각각에는, 도1에 나타내는 공기원(19D)의 배관(19B)에 접속된 원터치 커플링(one touch coupling)(19C₄)(도2를 참조)이 부착되고, 회전부(19C₂)의 2개의 포트에는, 에어실린더(19A)와의 2개의 배관(19B)에 각각 접속되는 2개의 원터치 커플링(19C₅)이 부착되어 있다. 에어실린더(19A)의 양단부에는, 회전부(19C₂)의 2개의 배관(19B)(도1을 참조)을 접속하는 원터치 커플링(19A₂)이 부착되어, 공기원(19D)(도1을 참조)으로부터의 가압공기가 로터리 조인트(19C)의 제2포트, 통로 및 제1포트를 통하여 에어실린더(19A)의 개폐용의 포트에 공급된다. 에어실린더(19A)가 프레서(18)를 이동시켜서 배출구를 닫아서, 배출구에 있어서 고형분에 배압을 부여한다.

그런데 회전드럼(11)은, 도1에 나타내는 바와 같이 하우징(20) 내에 수납되며, 하우징(20) 내의 회전드럼(11)의 상방에는 여과면(11A)의 전체 길이에 걸쳐서 세정장치(洗淨裝置)(21)가 설치되어, 세정장치(21)로부터 세정수를 간헐적으로 분무하여 여과면(11A)을 세정하도록 되어 있다. 회전드럼(11)의 하방에는 경사면을 갖는 집수부(集水部)(22)가 형성되고, 이 집수부(22)의 하단(下端)에는 배수관(排水管)(23)이 설치되어 있다. 따라서 회전드럼(11)으로부터의 분리수와 세정수는 집수부(22)에서 집수되어, 배수관(23)으로부터 외부로 배출된다.

그리고 본 실시형태에 사용되는 스크루(12)의 스크루 날개(12B)에는, 예를 들면 도1 및 도3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이 회전드럼(11)의 여과면(11A)에 부착되는 고형분을 제거하는 슈 기구(shoe 機構)(30)가 설치되어 있다. 이 슈 기구(30)는, 도3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이 여과면(11A)에 탄력적으로 접촉하는 수지 슈(樹脂 shoe)(31)와, 수지 슈(31)를 수납하도록 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부의 좌측면(좌단면(11B)과 대향하는 측면, 즉 스크루(12)의 오니 공급측의 측면)에 고정된 수납체(收納體)(32)와, 수납체(32) 내에서 여과면(11A) 방향의 탄력을 수지 슈(31)에 부여하는 탄성부재(彈性部材)(33)(예를 들면 판스프링(33A) 및/또는 탄성고무(33B))와, 수지 슈(31)가 수납체(32)로부터 튀어나가는 것을 방지하는 튀어나감 방지부재(예를 들면 나사부재)(34)를 갖으며, 수지 슈(31)가 탄성부재(33)에 의하여 가압되어 여과면(11A)에 탄력적으로 접촉되어 있다. 슈 기구(30)는 스크루 날개(12B)의 오니 반송과는 반대측의 면에 설치되어 있기 때문에, 오니와의 접촉이 적어서, 오니에 의한 손상이 억제된다. 또한 탄성부재(33)는 판스프링(33A) 및/또는 탄성고무(33B)로 이루어지지만, 도3의 (b)에서는 편의상 탄성부재(33)를 스프링모양으로 나타내고 있다.

슈 기구(30)는 도3의 (a)로부터 상정할 수 있는 바와 같이 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부의 좌측면 전체 길이에 걸쳐서 설치되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 수지 슈(31)는, 서로 간극을 통하여 스크루 날개(12B)의 전체 길이에 걸쳐서 복수 배열되어 있는 것이 바람직하다. 또한 개개의 수지 슈(31)는 각각의 하면과 수납체(32) 사이에 끼워지는 탄성부재(33)에 의하여 탄력이 부여되어 있다.

수지 슈(31)는, 도3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부에 맞춘 원호모양으로 형성되고, 예를 들면 초고분자 폴리에틸렌(超高分子 polyethylene) 등의 합성수지에 의하여 형성되어 있다. 수지 슈(31)는 마모되기 어려운 재료가 바람직하다. 수지 슈(31)에는 좌우의 2군데에 지름방향의 장공(長孔)(31A)이 형성되어 있고, 이들 장공(31A)은 나사부재(34)가 느슨하게 끼워지는 크기로 형성되어 있다. 또한 수지 슈(31)의 양단의 하부에는 노치부(notch部)(31B)가 형성되고, 이 노치부(31B)에 후술하는 판스프링(33A)의 일부가 침입하도록 되어 있다. 이렇게 판스프링(33A)이 수지 슈(31)와 일체화되어 있기 때문에, 슈 기구(30)를 스크루 날개(12B)에 부착할 때에 수지 슈(31) 및 판스프링(33A)을 일체화한 상태로 간단하게 부착할 수 있다.

수납체(32)는, 도3의 (b)에 나타내는 바와 같이 단면(斷面)이 ㄷ자 모양이고 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부의 길이에 맞추어서 형성되어 있다. 수납체(32)에 있어서 스크루 날개(12B)로부터의 돌출면에는, 수지 슈(31)가 수납체(32) 내로부터 튀어나가지 않도록 하는 나사부재(34)를 통과시키는 구멍이 형성되고, 그 속의 측면에는 구멍에 대응하는 나사구멍이 형성되어 있다. 수납체(32)는, 스크루 날개(12B)의 시단(始端)으로부터 종단(終端)까지 연속적으로 형성된 것이더라도 복수로 분할된 것이더라도 좋다. 본 실시형태에서는 수납체(32)는 스테인레스 등의 금속에 의하여 형성되고, 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부에 용접 등에 의하여 고정되어 있다. 복수의 수지 슈(31)는, 도3의 (a)에 나타내는 바와 같이 서로 간극을 두고 수납체(32) 내에 배열되고, 나사부재(34)를 통하여 수납체(32) 내에 구속된 각 수지 슈(31)가 각각 탄성부재(33)를 통하여 여과면(11A)에 탄성에 의하여 접촉되어, 여과면(11A)을 따라 상하좌우로 원활하게 슬라이딩 하도록 되어 있다.

탄성부재(33)는, 상기에서 설명한 바와 같이 판스프링(33A) 및/또는 탄성고무(33B)에 의하여 형성되어 있다. 탄성부재(33)로서는, 판스프링(33A) 단독이더라도 좋지만, 도3의 (a)에 나타내는 바와 같이 탄성고무(33B)를 판스프링(33A)의 사이에 소정 간격을 두고 설치한 것이더라도 좋다. 또한 판스프링(33A)은 탄성부재이면 코일스프링이더라도 좋다.

판스프링(33A)은, 측면형상이 산(山)모양으로 물결처럼 구부러져서 형성되어 있음과 아울러 그 양단이 산모양의 골짜기로부터 상방으로 절곡(折曲)되어 거의 ㄷ자 모양으로 형성되며, 1개의 수지 슈(31)에 대하여 1개 사용되고 있다. 판스프링(33A)은, 도3의 (a)에 나타내는 바와 같이 2군데의 산이 수지 슈(31)의 하면에 접함과 아울러 중앙의 골짜기가 수납체(32)의 바닥에 접하여 수지 슈(31)를 탄력적으로 지지하고 있다. 그리고 판스프링(33A)의 양단의 ㄷ자 모양부가 수지 슈(31) 양단의 노치부(31B)에 함입(陷入)되도록 되어 있다. 판스프링(33A)의 측면형상은 수지 슈(31)의 노치부(31B)의 형상에 의거하여 변한다.

탄성고무(33B)는, 도3의 (a)에 나타내는 바와 같이 수납체(32) 내에 장착된 상태로 수지 슈(31)의 저면을 따라 원호모양으로 만곡(彎曲)되어 있음과 아울러 상면 중앙에 돌기부가 형성되고, 예를 들면 수지 슈(31) 2개에 대하여 1개의 탄성고무가 사용되고 있다. 탄성고무(33B)는, 그 돌기부가 좌우의 수지 슈(31)의 노치부(31B)에 의하여 형성된 오목부에 함입되고, 그 상면이 좌우의 수지 슈(31)의 저면에 접하도록 되어 있다. 즉 탄성고무(33B)에 의하여 지지되는 수지 슈(31)와 판스프링(33A)에 의하여 지지되는 수지 슈(31)는 동일한 수지 슈를 사용할 수 있다.

수지 슈(31)는, 탄성부재(33)(판스프링(33A) 및/또는 탄성고무(33B))를 통하여 여과면(11A)에 탄력적으로 슬라이딩 접촉하도록 수납체(32) 내에 수납되어 있기 때문에, 여과면(11A)과 슬라이딩 접촉하는 상면이 시간이 지남에 따라 마모된다. 수지 슈(31)에 있어서 여과면(11A)과의 슬라이딩면은, 그 면이 마모될수록 여과면(11A)에 적합하게 되어, 그 후의 마모를 억제할 수 있다. 수지 슈(31)가 마모되면 탄성부재(33)에 의하여 서서히 상방으로 들어올려진다. 그리고 수지 슈(31)의 장공의 하면이 나사부재(34)에 접촉되면, 그 후에 탄성부재(33)(판스프링(33A) 및/또는 탄성고무(33B))가 기능을 하지 않기 때문에, 그렇게 되기 전에 수지 슈(31)는 적절한 때에 신규의 수지 슈(31)로 교환된다.

계속하여 본 실시형태의 스크루 프레스(10)의 동작에 대하여 설명한다. 스크루 프레스(10)를 시동시키면, 제1, 제2구동장치(16A, 16B)가 회전드럼(11) 및 스크루(12)를 차동회전(差動回轉)시킴과 아울러, 프레서(18)가 구동기구(19)의 에어실린더(19A)를 통하여 배출구에 근접하여, 소정의 압력으로 배출구를 닫는다. 이 사이에, 도1에 화살표(A)로 나타내는 바와 같이 오니가 스크루 축(12A)의 중공축으로부터 공급되어 중공축의 개구부(12C)로부터 회전드럼(11) 내로 유입된다. 오니가 회전드럼(11) 내로 스크루(12)의 스크루 날개(12B)를 통하여 배출구를 향하여 반송되는 사이에 서서히 좁아지게 되는 스크루 날개(12B)의 작동에 의하여 서서히 강하게 압착되어 고형분과 분리수로 고액분리된다. 고액분리 후의 고형분은 스크루 날개(12B)에 의하여 배출구로 반송됨과 아울러 분리수는 여과면(11A)으로부터 집수부(22)로 배출된다.

스크루 프레스(10)가 구동하고 있는 사이에, 회전드럼(11)의 여과면(11A)의 내주면에 고형분이 부착되려고 하지만, 슈 기구(30)의 수지 슈(31)가 여과면(11A)에 탄력적으로 슬라이딩 접촉되어 있기 때문에, 수지 슈(31)에 의하여 고형분을 닦아내어 고형분이 여과면(11A)의 내주면에 부착, 퇴적되는 것이 억제, 방지된다. 여과면(11A)에서는 고형분이 제거되어 여과면(11A)이 청소되기 때문에, 여과면(11A)의 막힘이 억제됨으로써 여과면적이 장시간에 걸쳐서 감소하지 않아, 분리액이 여과면(11A)을 원활하게 투과하여 집수부(22)로 배출된다. 그 때문에 여과면(11A)을 세정하는 세정장치(21)의 부하가 경감된다.

스크루 프레스(10)가 슈 기구(30)에 의하여 여과면(11A)에서의 고형분을 제거하면서 고액분리하면, 고형분이 회전드럼(11) 내에 서서히 축적, 반송되어 프레서(18)에 도달하여 프레서(18)를 가압한다. 고형분의 가압력이 서서히 증가하여 프레서(18)로부터의 배압을 이겨내면, 고형분의 가압력에 의하여 프레서(18)가 후퇴하여 배출구를 연다. 이에 따라 고형분이 배출구로부터 배출부(11C) 내로 배출되고, 또한 배출부로부터 도1에 화살표(B)로 나타내는 바와 같이 외부로 배출된다. 고형분의 배출이 종료되면, 구동기구(19)가 구동되어 프레서(18)가 배출구로 진출함으로써 배출구를 닫는다. 그리고 오니의 압착이 계속된다.

고액분리가 장시간 계속되면 슈 기구(30)의 수지 슈(31)가 서서히 마모된다. 그러나 수지 슈(31)는 탄성부재(33)에 의하여 여과면(11A)을 향하여 탄력적으로 들어올려져 있기 때문에, 수지 슈(31)는 여전히 여과면(11A)에 탄력적으로 슬라이딩 접촉하고, 또한 수지 슈(31)의 마모에 의하여 그 접촉면이 여과면(11A)에 매우 적합하게 되어 여과면(11A)으로부터 고형분을 더 확실하게 제거할 수 있어, 수지 슈(31) 자체의 수명이 길어지게 된다. 수지 슈(31)의 마모가 진행된 경우에는 수지 슈(31)가 적절한 때에 교환된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부에 슈 기구(30)를 설치하고, 슈 기구(30)가 수지 슈(31), 그 수납체(32), 탄성부재(33) 및 나사부재(34)에 의하여 구성되어 있기 때문에, 오니의 고액분리에 의하여 생성된 고형분이 회전드럼(11)의 여과면(11A)에 부착, 퇴적되려고 하더라도, 슈 기구(30)에 의하여 고형분이 여과면(11A)으로부터 제거되어, 여과면(11A)에서의 고형분의 퇴적이 억제, 방지됨으로써 여과면(11A)의 안정된 투과성을 길게 유지할 수 있어, 스크루 프레스(10)를 장시간에 걸쳐서 안정된 운전을 계속할 수 있다.

또한 수지 슈(31)가 여과면(11A)에 탄력적으로 슬라이딩 접촉되어, 수지 슈(31)의 상단면이 마모되는 경우가 있더라도, 수지 슈(31)가 탄성부재(33)(판스프링(33A) 및/또는 탄성고무(33B))에 의하여 항상 여과면(11A)을 향하여 탄력적으로 들어올려져 있기 때문에, 수지 슈(31)가 여과면(11A)에 탄력적으로 슬라이딩 접촉하여 고형분을 안정적으로 제거함으로써, 여과면(11A)에 대한 고형분의 퇴적이 확실하게 억제, 방지된다. 수지 슈(31)의 마모가 진행되면, 적절한 때에 나사부재(34)를 빼냄으로써 수지 슈(31)가 간단하게 교환된다. 또한 슈 기구(30)는 복수로 분할됨으로써 회전드럼(11)이나 스크루(12)에 휘어짐이 발생하더라도 그 형상에 적합하게 되어, 그대로 오니처리를 지속할 수 있다.

나사부재(34)가 수지 슈(31)의 장공(31A)에 느슨하게 끼워져서 수지 슈(31)가 나사부재(34)를 중심으로 하여 좌우전후로 자유롭게 요동하기 때문에, 수지 슈(31)의 전체 길이에 걸쳐서 안정된 탄력을 유지하여 여과면(11A)에 슬라이딩 접촉함으로써 고형분이 장시간에 걸쳐서 모조리 제거된다.

또한 도4의 (a)∼(c)는 각각 본 발명의 다른 실시형태에 관한 슈 기구를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 관한 슈 기구(40)는, 도4의 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이 여과면(11A)에 탄력적으로 접촉되는 수지 슈(41)와, 수지 슈(41)를 수납하도록 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리부의 좌측면에 고정된 수납체(42)와, 수납체(42) 내에서 수지 슈(41)에 탄력을 부여하도록 산모양으로 형성된 탄성부재(예를 들면 판스프링)(43)와, 수지 슈(41)가 수납체(42)로부터 튀어나가는 것을 방지하는 나사부재(44)를 갖고, 수지 슈(41)가 판스프링(43)에 의하여 가압되어 여과면(11A)에 탄력적으로 접촉되어 있다.

수지 슈(41)는 스크루 날개(12B)의 외주 가장자리를 따르는 원호모양으로 형성되어 있고, 좌우의 이간(離間)된 위치에 2개의 장공(41A)이 형성되어 있다. 이들 장공(41A)은, 도3에 나타내는 것과 마찬가지로 스크루 날개(12B)의 지름방향으로 가늘고 길게 형성되어 있다. 도4의 (a)에 나타내는 바와 같이 수지 슈(41)의 하단 중앙에는 반원모양의 노치부(41B)가 형성되고, 이 노치부(41B)에 산모양의 판스프링(43)의 산부가 침입하고, 그 정상부가 노치부(41B)의 가장 깊은 부분에 탄성적으로 접촉하고 있다. 정상부의 좌우에는 계곡부가 형성되고, 이들 계곡부가 수납체(42)의 저면에 탄성적으로 접촉하고 있다. 따라서 수지 슈(41)는 수납체(42) 내에서 판스프링(43)을 통하여 항상 상방으로 가압되어, 도4의 (b), (c)에 나타내는 바와 같이 여과면(11A)에 탄성적으로 접촉하고 있다.

수지 슈(41)는, 도4의 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 도3에 나타내는 수지 슈(31)와 마찬가지로 수납체(42) 내에서 장공(41A)을 통하여 나사부재(44)에 느슨하게 끼워져서, 수납체(42) 내에 회전하도록 구속되어 있다. 이 수지 슈(41)는, 도3의 (a), (b)에 나타내는 수지 슈(31)와 마찬가지로 수납체(42) 내에서 판스프링(43)에 의하여 항상 상방으로 가압되어 있기 때문에, 항상 여과면(11A)에 탄성적으로 접촉하여 수지 슈(31)와 동일한 성능을 발휘한다. 또한 수지 슈(41)의 저면에 노치부(41B)를 형성하고, 이 노치부(41B) 내에 판스프링(43)의 산부가 침입하도록 하였기 때문에, 수지 슈(41)의 폭을 좁게 하여, 소형의 스크루 날개(12B)에 있어서도 슈 기구(40)를 적합하게 할 수 있다.

도4의 (a)∼(c)에 나타내는 슈 기구(40)는, 1종류의 수지 슈(41)와 판스프링(43)을 갖는 것에 대하여 설명하였지만, 도3에 나타내는 슈 기구(30)와 같이 탄성고무(33B)를 사용하는 수지 슈(31)를 혼재시킨 것이더라도 좋다. 본 실시형태에 있어서도 상기 실시형태와 동일한 작용효과를 기대할 수 있다.

(산업상 이용가능성)

본 발명은, 오니나 슬러리 등의 피처리물을 압착하여 고액분리하는 고액분리장치로서 이용할 수 있다.

10 : 스크루 프레스
11 : 회전드럼
11A : 여과면
12 : 스크루
12B : 스크루 날개
30, 40 : 슈 기구
31, 41 : 수지 슈
31A, 41A : 장공(구멍)
32, 42 : 수납체
33 : 탄성부재
33A, 43 : 판스프링(탄성부재)
33B : 탄성고무(탄성부재)
34, 44 : 나사부재(튀어나감 방지부재)

Claims

원통모양의 여과면(濾過面)을 갖는 회전드럼(回轉drum)과, 상기 회전드럼 내에 축심(軸心)을 따라 설치된 스크루 날개를 갖는 스크루(screw)를 구비하고, 상기 회전드럼과 상기 스크루의 회전 시에, 이들 양자(兩者)를 통하여 상기 회전드럼 내에 공급되는 피처리물을 압착(壓搾)하여 고형분(固形分)과 분리액(分離液)으로 고액분리(固液分離)하는 스크루 프레스(screw press)로서,
상기 여과면에 부착되는 고형분을 제거하는 슈 기구(shoe 機構)를 상기 스크루 날개의 외주 가장자리부를 따라 설치하고,
상기 슈 기구는, 상기 여과면에 탄력적으로 슬라이딩 접촉(sliding contact)하는 슈(shoe)와, 상기 슈를 수납하는 수납체(收納體)와, 상기 수납체 내에서 상기 슈를 상기 여과면에 탄력적으로 슬라이딩 접촉시키는 탄성부재(彈性部材)와, 상기 수납체에 끼워져서 상기 슈가 상기 수납체로부터 튀어나가는 것을 방지하는 튀어나감 방지부재를 갖고,
상기 튀어나감 방지부재는 나사부재이고,
상기 탄성부재는 산(山)모양의 판스프링이고,
상기 나사부재가 느슨하게 끼워져서, 상기 슈가 지름방향으로만 이동 가능하게 가이드되도록 하기 위하여 상기 슈에 지름방향으로 형성된 장공(長孔)을 더 갖고,
상기 슈의 하단 중앙에는, 상기 판스프링의 산부가 침입하도록 노치부가 형성되어 있는
것을 특징으로 하는 스크루 프레스.
제1항에 있어서,
상기 슈 기구는, 상기 스크루 날개의 외주 가장자리부 전체 둘레에 걸쳐서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크루 프레스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슈 기구는, 복수의 상기 슈를 갖고, 상기 복수의 슈는 모두 원호모양의 수지(樹脂)에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크루 프레스.
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