KR102288764B1 - 슬러지 탈수장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 슬러지 탈수장치는 타공망 형태를 갖는 스크린형 원통; 상기 스크린형 원통의 중심축을 따라 설치되어 슬러지를 이동시키면서 압착하여 슬러지를 탈수시키는 스크류; 상기 스크린형 원통이 위치하는 상기 스크류의 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 내측면을 닦는 스크레이퍼; 상기 스크린형 원통이 위치하는 상기 스크류의 상기 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 스크린 구멍에 끼인 이물질을 불어내 제거하는 분사수단; 및 상기 스크류의 일측에 설치되어 상기 스크류를 구동시키는 동력을 제공하는 모터를 포함하며, 상기 스크린형 원통은 상기 스크린형 원통의 길이 방향에 형성된 수직 프레임, 상기 스크린형 원통의 원주 방향에 형성된 원주 프레임 및 상기 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 격자 구조로 분리된 구획 내에 배치되어 상기 수직 프레임 및 원주 프레임과 결합되는 스크린 격자 셀로 구성된다. 본 발명은 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 격자 구조로 분리된 부분에 스크린 격자 셀을 설치하기 때문에 타공망의 손상이 발생될 경우 해당 부분의 스크린 격자 셀만 제거하여 교체할 수 있으므로 타공망의 교체가 용이할 뿐만 아니라 교체비용을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 슬러지 탈수장치에 관한 것으로, 특히 전체적으로는 원통형상을 갖도록 형성되되 타공망이 서로 분리될 수 있도록 형성함으로써 세정 작업이 용이하고 교체 비용을 줄일 수 있는 슬러지 탈수장치에 관한 것이다.
매년 폐수의 양은 급격하게 증가하고 있기 때문에 주변 환경 오염문제가 심각하게 대두되고 있다. 이에 따라, 폐수를 효과적으로 처리하기 위한 다양한 노력들이 행해지고 있다. 즉, 슬러지에 함유된 수분을 탈수하여 케이크로 만드는 슬러지 탈수장치에 대한 여러 기술들이 개발되어 왔다.
근래에는 스크류 프레스 방식으로 슬러지에 함유된 수분을 탈수하여 케이크로 만드는 슬러지 탈수장치가 주류를 이루고 있는데, 이러한 스크류 프레스 방식의 슬러지 탈수장치 또한 보다 향상된 탈수효율을 갖도록 개량되어 왔다. 즉, 예전에는 원통이 타공망 형태의 스크린으로 구성되어 스크린의 구멍을 통해 슬러지에 함유된 수분이 외부로 배출되도록 구성했었다. 좀 더 구체적으로는 원통의 중심축을 따라 설치되어 슬러지를 이동시키면서 압착하는 스크류에 의해 슬러지에 함유된 수분이 스크린의 구멍을 통해 외부로 배출되도록 구성했었다.
그러나, 이러한 스크린 타입의 슬러지 탈수장치는 스크류가 회전하면서 슬러지를 이동시켜 고정된 스크린의 구멍을 통해 슬러지에 함유된 수분을 외부로 배출하는 구조를 갖는다. 즉, 스크린 타입의 슬러지 탈수장치는 스크린이 고정된 형태를 가짐에 따라 수분이 분리되는 과정에서 스크린에 부착된 슬러지가 원활히 크리닝되지 않아 배수효과의 저하를 야기시키며, 그로 인해 탈수효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 스크린의 구멍이 슬러지에 의해 막혀 제기능을 원활하게 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위해, 원통을 링 형상의 다수의 고정원판과 가동원판이 그 사이에 틈새를 갖도록 교대로 반복 적층하여 구성한 적층 타입의 슬러지 탈수장치로 개량되었다. 이러한 적층 타입의 슬러지 탈수장치는 원통의 중심축을 따라 설치되어 슬러지를 이동시키면서 압착하는 스크류의 회전과 동시에 가동원판이 거동하면서 고정원판과 가동원판 사이의 틈새를 통해 슬러지에 함유된 수분을 배출하며 그 틈새에 부착된 슬러지를 셀프크리닝할 수 있도록 구성한 것이다.
한편, 적층 타입의 슬러지 탈수장치는 수분이 함유된 슬러지가 투입되는 원통의 전단에서 케이크가 배출되는 후단으로 진행할수록 슬러지 내의 함수율이 낮아지기 때문에 고정원판과 가동원판에 작용하는 기계적 부하량이 커지게 된다. 따라서, 슬러지가 투입되는 원통의 전단에서 케이크가 배출되는 후단으로 진행할수록 원판의 폭이 점점 넓어지는 고정원판과 가동원판을 갖되 이들 간의 간격이 점점 좁아지도록 구성하였다. 그로 인해, 원통의 전단에서는 우수한 배수효율을 갖지만, 후단으로 진행할수록 기계적 부하율이 높아지는 문제점이 있었다.
이런 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허 제10-1335511호에 전체적으로는 원통을 링 형상의 다수의 고정원판과 가동원판이 그 사이에 틈새를 갖도록 교대로 반복 적층하여 구성한 적층 타입으로 구성하고, 원통의 후단부를 타공망 형태의 스크린 타입으로 구성함과 더불어 스크린 타입 부분에 스크레이퍼와 분사구조를 갖도록 구성함으로써 원통의 후단에서 작은 부하량으로 원활한 탈수효율을 갖는 슬러지 탈수장치가 개발되었다.
이러한, 슬러지 탈수장치는 슬러지에 의해 타공망이 막히는 경우 세정액을 고압으로 분사하여 슬러지를 제거하게 되는데, 슬러지 제거 시 타공망에 손상이 발생되거나 슬러지가 타공망에 들러 붙어 타공망에서 떨어지지 않는 경우에는 타공망을 교체해야 한다.
그러나, 종래의 슬러지 탈수장치는 타공망이 원통형으로 형성되어 있기 때문에 고압의 세정액이 분사된 부분에서 분리된 슬러지가 반대편의 타공망에 붙어 완전히 제거되지 않기 때문에 세정 작업이 용이하지 않을 뿐만 아니라 타공망의 특정 부분만 손상되더라도 타공망을 전체적으로 교체해야 하기 때문에 교체비용이 증가하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 전체적으로는 원통형상을 갖도록 형성되되 타공망이 서로 분리될 수 있도록 형성함으로써 세정 작업이 용이하고 교체 비용을 줄일 수 있는 슬러지 탈수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 이루기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치는 타공망 형태를 갖는 스크린형 원통; 상기 스크린형 원통의 중심축을 따라 설치되어 슬러지를 이동시키면서 압착하여 슬러지를 탈수시키는 스크류; 및 상기 스크류의 일측에 설치되어 상기 스크류를 구동시키는 동력을 제공하는 모터를 포함하며, 상기 스크린형 원통은 상기 스크린형 원통의 길이 방향에 형성된 수직 프레임, 상기 스크린형 원통의 원주 방향에 형성된 원주 프레임 및 상기 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 격자 구조로 분리된 구획 내에 배치되어 상기 수직 프레임 및 원주 프레임과 결합되는 스크린 격자 셀로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 수직 프레임은 상기 스크린형 원통의 중심을 기준으로 균일한 각도로 배치되고, 상기 원주 프레임은 상기 수직 프레임에 일정한 간격으로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 스크린 격자 셀은 일정 크기의 구멍의 등간격으로 형성된 케이스; 상기 케이스의 내측면에 설치되고 미세한 구멍을 갖는 스크린; 및 상기 케이스와 스크린이 서로 분리되는 것을 방지하고, 상기 스크린 격자 셀을 상기 수직 프레임 및 원주 프레임에 고정시키기 위해 상기 케이스 및 스크린의 가장자리에 형성된 격자틀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 격자틀은 상기 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 구획된 격자 내에서 상기 수직 프레임의 내측면과 원주 프레임의 내측면에 밀착되어 상기 수직 프레임 및 원주 프레임과 결합되도록 상기 케이스 및 스크린과 수직이 되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 케이스와 스크린은 상기 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 구획된 격자 내에 배치되고, 상기 격자틀은 상기 수직 프레임과 원주 프레임의 상면에서 상기 수직 프레임 및 원주 프레임과 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 스크린형 원통이 위치하는 상기 스크류의 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 내측면을 닦는 스크레이퍼(scraper); 및 상기 스크린형 원통이 위치하는 상기 스크류의 상기 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 스크린 구멍에 끼인 이물질을 불어내 제거하는 분사수단을 더 포함하며, 상기 스크레이퍼는 상기 날개가 회전하면서 슬러지를 압착 이송시키는 전방의 일측에 설치되고, 상기 분사수단은 상기 날개가 회전하면서 슬러지를 압착 이송시키는 전방과 대향하는 후방의 타측에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 스크레이퍼 및 상기 분사수단은 상기 날개를 따라 연속적으로 설치되거나 일정 간격으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 스크레이퍼는 상기 날개의 단부에 일정 깊이의 홈을 파고 그 곳에 일부분이 삽입되는 형태로 설치되거나 상기 스크류의 날개 내측면에 밀착되어 볼트 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 분사수단은 상기 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 스크린 구멍을 향해 에어 또는 세정액을 분사하는 다수개의 노즐과 상기 스크류의 구동축의 내부를 따라 형성되고, 상기 다수개의 노즐과 연결되는 공급라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 스크린형 원통이 일측에 연속하여 설치되며, 상기 다수의 고정원판과 가동원판을 그 사이에 틈새를 갖도록 교대로 반복적으로 적층하여 구성한 적층형 원통; 및 상기 스크류의 동력을 받아 상기 가동원판이 상기 고정원판에 대해 선회하도록 유도하는 선회유도수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 격자 구조로 분리된 부분에 스크린 격자 셀을 설치하기 때문에 타공망의 손상이 발생될 경우 해당 부분의 스크린 격자 셀만 제거하여 교체할 수 있으므로 타공망의 교체가 용이할 뿐만 아니라 교체비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 스크린형 원통의 세정 시 슬러지가 제거되지 않은 부분의 스크린 격자 셀만을 별도로 분리한 후 세정할 수 있기 때문에 슬러지의 제거가 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치의 구성관계를 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 슬러지 탈수장치의 결합 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스크린형 원통의 일부 확대도이다.
도 4는 도 1에 도시된 슬러지 탈수장치의 선회유도수단을 상세히 도시한 사시도이다.
도 4는 도 4에 도시된 선회유도수단의 작동과정을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 스크류의 일부분을 상세히 도시한 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 스크린형 원통과 도 5에 도시된 분사수단 및 스크레이퍼 간의 연관관계를 구체적으로 도시한 일부 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치의 구성관계를 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 슬러지 탈수장치의 결합 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 슬러지 탈수장치의 결합 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스크린형 원통의 일부 확대도이다.
도 4는 도 1에 도시된 슬러지 탈수장치의 선회유도수단을 상세히 도시한 사시도이다.
도 4는 도 4에 도시된 선회유도수단의 작동과정을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 스크류의 일부분을 상세히 도시한 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 스크린형 원통과 도 5에 도시된 분사수단 및 스크레이퍼 간의 연관관계를 구체적으로 도시한 일부 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치의 구성관계를 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 슬러지 탈수장치의 결합 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치의 구성관계를 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 슬러지 탈수장치의 결합 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 스크린형 원통의 일부 확대도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치(100)는 슬러지에 포함된 수분을 탈수하여 케이크로 만드는 것으로서 다수의 고정원판(120)과 가동원판(130)을 그 사이에 틈새를 갖도록 교대로 반복적으로 적층하여 구성한 적층형 원통(C1)과, 적층형 원통(C1)의 일측에 연속하여 형성되며 타공망 형태를 갖는 스크린형 원통(C2)과, 적층형 원통(C1)과 스크린형 원통(C2)의 중심축을 따라 설치되어 슬러지를 이동시키면서 압착하여 슬러지를 탈수시키는 스크류(110)와, 스크류(110)의 동력을 받아 가동원판(130)이 고정원판(120)에 대해 회전하도록 유도하는 선회유도수단(170)과, 스크린형 원통(C2)이 위치하는 스크류(110)의 날개(112) 일측을 따라 설치되어 스크린형 원통(C2)의 내측면을 닦는 스크레이퍼(180; scraper)와, 스크린형 원통(C2)이 위치하는 스크류(110)의 날개(112) 타측을 따라 설치되어 스크린형 원통(C2)의 스크린 구멍에 끼인 이물질을 세정하는 분사수단(190), 및 스크류(110)의 일측에 설치되어 스크류(110)를 구동시키는 동력을 제공하는 구동원인 모터(도시하지 않음)로 구성된다.
고정원판(120)과 가동원판(130)은 일정한 두께를 갖는 링 형상의 환형부재이다. 고정원판(120)과 가동원판(130)의 중앙에는 동일한 지름의 통공(121, 131)이 형성된다. 고정원판(120)의 원주면에는 외측으로 돌출된 2쌍의 돌출부(122)가 형성되고, 가동원판(130)의 원주면에는 외측으로 돌출된 1쌍의 돌출부(132)가 형성된다. 돌출부(122, 132)에는 삽입공(123, 133)이 각각 형성된다.
이와 같이 형성된 다수의 고정원판(120)과 가동원판(130)은 교대로 반복적으로 적층되어 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 적층형 원통(C1)을 형성한다. 다수의 고정원판(120)의 돌출부(122)와 다수의 가동원판(130)의 돌출부(132)는 적층형 원통(C1)의 길이방향으로 각각 일렬로 정렬된다. 이때, 고정원판(120)과 가동원판(130)의 돌출부(122, 132)는 상호 겹쳐지지 않는다. 한편, 고정원판(120)과 가동원판(130)의 통공(121, 131)은 지름이 동일하므로 연속된 하나의 공간을 형성한다. 이 공간은 슬러지의 이동통로로 활용된다.
이 실시예의 고정원판(120)은 4개의 돌출부(122)를 갖는데, 각각의 돌출부(122)는 고정원판(120)의 통공(121)을 중심으로 서로 대칭을 이룬다. 한편, 이 실시예에서는 고정원판(120)에 4개의 돌출부(122)가 형성되어 있으나, 필요에 따라 그 수를 증감할 수 있다.
돌출부(122)의 삽입공(123)에는 각각 다수의 고정원판(120)을 일체로 연결하는 4개의 고정바(142)가 적층형 원통(C1)의 길이방향과 평행하게 결합된다. 고정바(142)는 다수의 고정원판(120)이 적층형 원통(C1)의 길이방향은 물론이고 고정원판(120)의 원주방향으로 이동하거나 흔들리지 않도록 단단히 지지하는 역할을 한다. 고정바(142)에는 길이방향으로 적층된 다수의 고정원판(120)간의 거리를 일정하게 유지해 주는 스페이서(140)가 고정원판(120)의 사이사이마다 결합된다. 이때, 스페이서(140)는 가동원판(130)의 두께보다 두껍게 구성된다. 따라서, 다수의 고정원판(120)과 가동원판(130)의 사이에는 틈새가 각각 형성된다.
이 실시 예에서는 가동원판(130)의 돌출부(132)가 고정원판(120)의 돌출부(122) 사이에 위치하도록 적층된다. 이는 가동원판(130)이 선회할 때 가동원판(130)의 돌출부(132)가 고정원판(120)의 돌출부(122)의 간섭을 덜 받게 하여 가동원판(130)의 선회범위를 크게 하기 위해서다.
가동원판(130)의 삽입공(133)에는 다수의 가동원판(130)을 일체로 연결해 주는 2개의 선회바(143)가 적층형 원통(C1)의 길이방향으로 삽입된다. 선회바(143)는 다수의 가동원판(130)이 일체로 움직이도록 한다. 선회바(143)에는 적층된 다수의 가동원판(130)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서(141)가 가동원판(130)의 사이사이마다 설치된다.
이 스페이서(141)는 고정원판(120)의 두께보다 두껍게 구성된다. 따라서 적층된 다수의 고정원판(120)과 가동원판(130)사이에는 스페이서(140, 141)와 고정원판(120) 및 가동원판(130)의 두께 차이 만큼에 해당하는 틈새가 형성된다. 틈새는 슬러지에 함유된 수분이 적층형 원통(C1)의 외부로 빠져나가는 배출구의 역할을 한다.
적층형 원통(C1)의 타측 단부에는 고정원판(120)과 가동원판(130)의 통공(121, 131)과 동일한 내경을 갖는 연통(150)이 설치된다. 연통(150)의 양 단부는 그 내부의 물질이 길이방향으로 이동할 수 있도록 개방된다. 연통(150)의 원주 일면에는 유입구(151)가 형성된다. 유입구(151)는 슬러지를 공급하는 통로 역할을 한다. 한편, 연통(150)은 항상 고정된 상태를 유지하므로 선회운동을 하지 않는 고정원판(120)과 결합되어야 한다. 따라서, 적층형 원통(C1)의 양 단부에는 항상 고정원판(120)이 배치되도록 적층해야 한다.
스크린형 원통(C2)은 적층형 원통(C1)의 일측에 연속하여 형성되는 것으로서, 고정원판(120)과 가동원판(130)의 통공(121, 131)과 동일한 내경을 갖으며, 고정부재 등에 의해 고정된 상태로 설치된다. 한편, 스크린형 원통(C2)의 타측에는 수분이 제거된 케이크를 배출하는 배출통(155)이 설치된다.
이러한, 스크린형 원통(C2)은 그물망(또는 타공망) 형태로 이루어져 반원형상을 갖도록 형성된 중앙부분 및 상기 중앙부분의 양측에서 바깥쪽으로 돌출된 돌출부분으로 이루어진 2개의 반원통형 부재와 상기 돌출부분에서 상기 2개의 반원통형 부재를 서로 결합시키는 결합부재로 구성될 수 있다. 이때, 반원통형 부재의 중앙부분은 일정 크기의 구멍이 등간격으로 형성된 케이스(242)와, 상기 케이스(242)의 내측면에 설치되며 미세한 구멍을 갖는 스크린(244)으로 구성되고, 상기 스크린(244)의 구멍은 슬러지에 함유된 수분이 스크린형 원통(C2)의 외부로 빠져나가는 배출구의 역할을 한다.
또한, 상기 스크린형 원통(C2)은 전체적인 형상은 원통형으로 이루도록 격자 구조로 형성된 프레임(230) 및 타공망 형태로 형성되고, 상기 프레임(230)에 의해 분리된 구획 내에 배치되어 상기 프레임(230)과 결합되는 스크린 격자 셀(240)로 구성될 수 있다. 이때, 스크린 격자 셀(240)은 스크린형 원통(C2) 내부에 스크류(110)가 설치되기 때문에 스크린형 원통(C2)의 양측단에는 설치되지 않는다.
한편, 상기 프레임(230)은 원통의 길이 방향에 형성된 수직 프레임(232)과 원통의 원주 방향에 형성된 원주 프레임(234)으로 구성되는데, 상기 수직 프레임(232)은 상기 스크린형 원통(C2)의 중심을 기준으로 균일한 각도로 배치되게 설치되고, 상기 원주 프레임은 일정한 간격으로 상기 수직 프레임(232)에 배치되게 설치된다. 예를 들어 설명하면, 상기 수직 프레임(232)은 상기 스크린형 원통(C2)의 중심을 기준으로 45도 간격으로 총 8개가 설치되고, 상기 원주 프레임(234)은 상기 수직 프레임(232)의 양측단과 상기 수직 프레임(232)의 양측단 사이에 균일한 간격으로 2개가 배치(즉, 총 4개가 균일하게 이격되어 배치)되게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 스크린 격자 셀(240)은 일정 크기의 구멍이 등간격으로 형성된 케이스(242)와, 상기 케이스(242)의 내측면에 설치되고, 미세한 구멍을 갖는 스크린(244)으로 구성되며, 상기 스크린(244)의 구멍은 슬러지에 함유된 수분이 스크린형 원통(C2)의 외부로 빠져나가는 배출구의 역할을 한다. 이러한, 상기 스크린 격자 셀(240)의 가장자리(즉, 케이스(242)와 스크린(244)의 가장자리)에는 상기 케이스(242)와 스크린(244)이 서로 분리되는 것을 방지함과 아울러 상기 스크린 격자 셀(240)을 상기 프레임(230)에 고정시키기 위한 격자틀(246)이 형성되고, 이 격자틀(246)이 상기 수직 프레임(232) 및 원주 프레임(234)과 체결되어 상기 스크린 격자 셀(240)이 상기 프레임(230)에 고정되게 된다.
이때, 격자틀(246)과 프레임(230)을 결합시키는 결합수단으로는 공지된 다양한 결합수단들이 사용될 수 있으나, 수직 프레임(232)과 원주 프레임(234)에 의해 형성된 격자에 스크린 격자 셀(240)의 탈착 및 부착이 용이하고, 스크린(244)의 구멍을 통해 수분이 배출될 때 수분 이외의 작은 찌꺼기들이 결합수단에 걸려 스크린형 원통(C2)에 형성된 구멍들을 막는 것을 방지하기 위해 볼트가 사용될 수 있다.
한편, 상기와 같이 결합수단으로 볼트가 사용되는 경우 상기 격자틀(246)은 상기 수직 프레임(232)과 원주 프레임(234)에 의해 형성되는 격자의 내측면과 밀착되도록 상기 케이스(242) 및 스크린(244)과 수직이 되게 형성되고, 상기 격자틀(246)에는 상기 볼트가 삽입될 수 있는 삽입홀이 형성되며, 상기 격자의 내측면 (즉, 상기 수직 프렘임(232)과 원주 프레임(234)의 내측면)에는 상기 볼트와 함께 볼트/너트 결합이 가능하도록 너트 기능을 수행할 수 있는 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 결합수단으로 볼트가 사용되는 경우 상기 케이스(242)와 스크린(244)은 상기 수직 프레임(232)과 원주 프레임(234)에 의해 형성된 공간 내에 배치되고, 상기 격자틀(246)은 상기 수직 프레임(232)과 원주 프레임(234)의 상면(즉, 스크린형 원통(C2)의 외주면)에 배치되도록 상기 스크린 격자 셀(240)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 격자틀(246)에는 상기 볼트가 삽입될 수 있는 삽입홀이 형성되고, 상기 수직 프레임(232)과 원주 프레임(234)의 상면에는 상기 볼트와 함께 볼트/너트 결합이 가능하도록 너트 기능을 수행할 수 있는 홈이 형성될 수 있다.
적층형 원통(C1) 및 스크린형 원통(C2)의 내부에는 스크류(110)가 설치된다. 스크류([0029] 110)는 적층형 원통(C1) 및 스크린형 원통(C2)의 길이방향과 평행한 구동축(111)과, 구동축(111)을 따라 형성되는 나선형의 날개(112)를 갖는다. 이러한, 스크류(110)는 연통(150), 적층형 원통(C1), 스크린형 원통(C2) 및 배출통(155)을 관통하여 설치된다. 이때, 스크류(110)의 날개(112)는 연통(150), 적층형 원통(C1) 및 스크린형 원통(C2)에는 위치하고 배출통(155)에만 위치하지 않도록 설치된다.
한편, 스크류(110)의 날개(112)는 구동축(111)을 중심으로 회전하며 적층형 원통(C1)의 일단에 설치된 연통(150)의 유입구(151)로 유입된 슬러지를 스크린형 원통(C2)의 타단에 설치된 배출통(155) 쪽으로 이송시킴과 아울러 적층형 원통(C1) 및 스크린형 원통(C2)의 길이방향으로 압착하는 압착수단의 역할을 한다. 여기서, 스크류(110)의 날개(112)는 스크류(110)의 일측에 설치되어 동력을 제공하는 모터에 의해 구동축(111)을 중심으로 회전운동한다.
그리고, 연통(150)의 단부에는 제1, 제2, 제3 체결공(161, 162, 163)이 형성된 보강판(160)이 각각 결합된다. 보강판(160)의 제1, 제2, 제3 체결공(161, 162, 163)에는 스크류(110)의 구동축(111), 고정바(142) 및 선회바(143)가 각각 결합된다. 구동축(111)은 베어링(도시되지 않음)을 매개로 제1 체결공(161)에 회전가능하게 설치되고, 고정바(142)는 제2 체결공(162)에 고정 결합되며, 선회바(143)는 제3 체결공(163)에 회전 가능하게 설치된다. 따라서 고정바(142)에 의해 일체로 연결된 다수의 고정원판(120)은 움직이지 않는다.
각각의 보강판(160)의 외측면에는 선회바(143)를 선회시키기 위한 선회유도수단(170)이 결합된다. 선회유도수단(170)은 스크류(110)의 회전운동을 선회바(143)의 왕복 선회운동으로 전환하도록 구성된다.
도 4는 도 1에 도시된 슬러지 탈수장치의 선회유도수단을 상세히 도시한 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 선회유도수단(170)은 주동기어(171), 종동기어(172), 원동 캠(173) 및 종동판(174)으로 구성된다.
주동기어(171)는 스크류(110)의 구동축(111)에 결합되어 스크류(110)와 함께 구동축(111)을 중심으로 회전한다. 구동축(111)의 좌우측에는 종동축(172a)이 구동축(111)과 평행하게 설치되는 데, 이 종동축(172a)에는 주동기어(171)와 치합되는 종동기어(172)가 설치된다.
종동기어(172)의 일면에는 원동 캠(173)이 결합된다. 원동 캠(173)은 종동기어(172)에 편심되게 설치된다. 따라서, 원동캠(173)은 종동기어(172)가 회전할 때 종동기어(172)의 종동축(172a)을 중심으로 회전한다. 즉, 원동캠(173)은 스크류(110)의 구동축(111), 주동기어(171) 및 종동기어(172)로 구성된 구동부를 통해 동력을 전달받고, 구동부는 주동기어(171) 및 종동기어(172)의 기어조합으로 구성된 동력전달 수단을 통해 스크류(110)의 회전을 원동 캠(173)에 전달한다.
종동판(174)은 구동축(111)에 회전 가능하게 설치된다. 종동판(174)의 평면에는 적층형 원통(C1)의 길이방향으로 관통된 복수개의 안내홈(174a)과 삽입공(174b)이 형성된다. 안내홈(174a)에는 원동 캠(173)이 삽입되고, 삽입공(174b)에는 선회바(143)가 결합된다.
안내홈(174a)은 종동판(174)에 장방형으로 형성된다. 안내홈(174a)의 폭은 원동 캠(173)의 지름과 동일하고, 그 길이는 원동 캠(173)의 회전직경과 동일하거나 크게 형성된다. 따라서 원동 캠(173)의 안내홈(174a)에 대한 상대운동은 안내홈(174a)의 길이방향으로 이동한다. 즉, 종동기어(172)가 종동축(172a)을 중심으로 회전하면, 원동 캠(173)이 안내홈(174a)의 벽면을 밀어 종동판(174)을 선회시키면서 안내홈(174a)의 길이방향을 따라 이동한다. 한편, 종동판(174)에는 선회바(143)가 결합되어 있으므로, 종동판(174)이 선회하면 선회바(143)를 매개로 다수의 가동원판(130)이 종동판(174)과 동일한 방향으로 선회운동한다.
이 실시예에서는 선회유도수단(170)의 외측에 별도의 보강판(160a)이 더 결합된다. 이 보강판(160a)은 선회유도수단(170)을 외부의 충격으로부터 보호하고, 각각의 축과 로드를 지지하는 역할을 한다.
도 5는 도 4에 도시된 선회유도수단의 작동과정을 도시한 평면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 주동기어(171)가 회전하면 종동기어(172)가 주동기어(171)의 회전과 반대 방향으로 회전한다. 그러면, 종동기어(172)에 결합된 원동 캠(173)이 다른 원 궤적을 그리면서 종동축(172a)을 중심으로 회전한다. 이때, 원동 캠(173)은 종동판(174)의 안내홈(174a)에 삽입된 상태이므로 원동 캠(173)이 회전하면, 원동 캠(173)이 안내홈(174a)의 측벽을 밀면서 안내홈(174a)의 길이방향을 따라 이동한다. 이에 따라 종동판(174)은 원동 캠(173)의 회전궤도와 구동축(111)을 중심으로 안내홈(174a)이 그리는 회전궤적이 중복되는 범위에서 왕복 선회운동한다.
종동판(174)의 선회각도는 원동 캠(173)이 안내홈(174a)의 중간위치에 다다랐을 때 최고정점을 이루며, 이 정점을 지나면 원동 캠(173)의 회전운동에 의해 다시 반대방향으로 회전하여 그 각도가 줄어들다가 안내홈(174a)의 양단에 다다랐을 때 최저점에 이른다. 즉, 원동 캠(173)이 회전운동하면 종동판(174)은 일정한 범위에서 왕복선회운동한다. 따라서 이 발명에서는 스크류(110)가 회전하면 원동 캠(173)과 종동판(174)에 의해 가동원판(130)이 일정한 범위 내에서 왕복 선회운동하면서 고정원판(120)과 가동원판(130) 사이의 틈새에 끼인 이물질을 제거한다. 한편, 종동판(174)의 선회각도는 원동 캠(173)의 회전반경을 통해 조절할 수 있다. 모터는 스크류(110)의 구동축(111)의 일측에 설치되어 동력을 구동축(111)에 제공하여 스크류(110)를 회전시키고, 또한 구동축(111)에 맞물려 작동하는 선회유도수단(170)을 통해 선회바(143)를 매개로 다수의 가동원판(130)을 왕복 선회운동시킨다.
한편, 이 실시예에서는 스크류(110)의 구동축(111)의 일측에 모터를 갖도록 구성하였으나, 구동축(111)의 양측에 모터를 갖도록 구성해도 무방하다. 구동축(111)의 양측에 한 쌍의 모터를 각각 설치해 작동시킬 경우에는 그 회전속도를 일치시키기 위해 인버터를 각각 설치해야 할 필요가 있다. 그런데, 발명자가 시제품을 제작해 운전해 본 결과, 부하가 걸리는 쪽의 모터와 부하가 걸리지 않는 쪽의 모터의 회전속도가 자체적으로 맞추어지는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 한 쌍의 모터에 1개의 전자신호(헤르쯔 신호)를 부여하면, 상기와 같이 스크류(110)와 다수의 가동원판(130)이 작동한다.
도 6은 도 1에 도시된 스크류의 일부분을 상세히 도시한 평면도이고, 도 7은 도 1에 도시된 스크린형 원통과 도 6에 도시된 분사수단 및 스크레이퍼 간의 연관관계를 구체적으로 도시한 일부 확대 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 스크레이퍼(180)는 스크린형 원통(C2)이 위치하는 스크류(110)의 날개(112) 일측을 따라 설치되어 스크린형 원통(C2)의 내측면을 닦는 역할을 한다. 즉, 스크레이퍼(180)는 탈수과정에서 스크린형 원통(C2)의 내측면에 쌓이는 이물질을 제거하는 역할을 한다. 이때, 스크레이퍼(180)는 스크류(110)의 날개(112)가 회전하면서 슬러지를 압착 이송시키는 전방의 일측을 따라 설치된다.
또한, 스크레이퍼(180)는 스크린형 원통(C2)의 내측면에 밀착되거나 거의 밀착되도록 날개(112) 일측을 따라 설치 고정된다. 이때, 스크레이퍼(180)는 볼트 등으로 고정하면 된다. 이러한 스크레이퍼(180)는 스크린형 원통(C2)의 스크린(244)보다 연질의 재질로 구성하되, 예를 들어 플라스틱 또는 러버 재질로 구성하면 된다. 한편, 스크레이퍼(180)는 날개(112)의 일측 뿐만 아니라, 날개(112)의 단부에 일정 깊이의 홈을 파고 그 곳에 일부분이 삽입되는 형태로 고정할 수도 있다. 또한, 스크레이퍼(180)는 날개(112)의 일측을 따라 연속적으로 형성되거나 또는 일정 간격을 두고 다수개 형성될 수 있다.
분사수단(190)은 스크린형 원통(C2)의 스크린(244) 구멍에 끼인 이물질을 불어내 제거하는 역할을 한다. 이때, 분사수단(190)은 스크류(110)의 날개(112)가 회전하면서 슬러지를 압착 이송시키는 전방과 대향하는 후방의 타측에서 에어 또는세정액을 분사하도록 구성된다. 즉, 이 실시예의 슬러지 탈수장치(100)는 탈수과정에서 스크린형 원통(C2)의 내측면에 쌓인 이물질을 스크레이퍼(180)에서 먼저 제거하면, 그 이후에 분사수단(190)에서 에어 또는 세정액을 분사해 스크린형 원통(C2)의 스크린(244) 구멍에 끼인 이물질을 불어내 제거하도록 구성한 것이다.
이러한 분사수단(190)은 구동축(111)의 단부에서 스크린형 원통(C2)이 끝나는 지점 부근까지 구동축(111)의 중심을 따라 형성된 공급라인(191)과, 공급라인(191)과 연결된 상태로 구동축(111)의 표면까지 연통되는 다수개의 분기라인(192)과, 각각의 분기라인(192)과 연결된 상태로 날개(112)의 타측에 위치하여 날개(112)의 단부 근처까지 연장되는 다수개의 분기관(193)과, 다수개의 분기관(193)을 서로 연결해 날개(112)의 타측 단부 부근을 따라 설치되는 분사관(194), 및 분사관(194)을 따라 등간격으로 형성되어 스크린형 원통(C2)의 스크린 구멍을 향해 에어를 분사하는 다수개의 노즐(195)로 구성된다.
따라서, 분사수단(190)은 외부에서 공급되는 에어를 구동축(111)의 내부를 거쳐 최종적으로는 다수개의 노즐(195)을 통해 스크린형 원통(C2)의 스크린(244) 구멍을 향해 분사함으로써, 스크린(244) 구멍에 끼인 이물질을 불어내 제거할 수가 있다. 이렇게 분사수단(190)을 통해 스크린(244) 구멍에 끼인 이물질을 제거함으로써, 보다 효율적인 탈수효과를 얻을 수가 있다.
한편, 이 실시예에서는 분사관(194)에 다수개의 노즐(195)을 갖도록 구성하였으나, 분사관(194)을 형성하지 않고 분기관(193)의 단부에 각각의 노즐을 설치 구성할 수도 있다.
이 실시예에서는 스크레이퍼(180)와 분사수단(190)을 날개(112)의 일측과 타측에 각각 위치하도록 구성하였으나, 동일면에 위치하도록 구성할 수도 있다. 즉, 스크레이퍼(180)와 분사수단(190)을 날개(112)의 일측 또는 타측에 각각 위치시키되 날개(112)를 따라 반복 순차적으로 또는 일정 규칙에 따라 설치해도 무방하다.
아래에서는 이 실시예에 따른 슬러지 탈수장치의 전체적인 동작과정을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 적층형 원통(C1)의 일단에 결합된 연통(150)의 유입구(151)에 슬러지를 투입한다. 그런 다음, 스크류(110)를 가동시켜 적층형 원통(C1) 내부에 유입된 슬러지를 스크린형 원통(C2)을 거쳐 배출통(155) 쪽으로 이동시킨다. 이에 따라 슬러지에 포함된 수분은 슬러지와 함께 이동하면서 중력에 의해 다수의 고정원판(120)과 가동원판(130)의 사이에 형성된 틈새와, 스크린(244)의 구멍을 통해 서서히 빠져나간다.
또한, 스크류(110)가 가동됨에 따라 도 7과 같이 종동판(174)이 적층형 원통(C1)의 길이방향을 축으로 왕복 선회운동을 시작한다. 그러면, 가동원판(130)은 종동판(174)에 결합된 선회바(143)를 매개로 종동판(174)과 마찬가지로 왕복 선회운동한다. 이때, 고정원판(120)은 보강판(150)에 체결된 고정바(142)에 의해 고정된 상태이므로 회전하지 않는다.
가동원판(130)의 반복적인 왕복 선회운동은 적층형 원통(C1) 내부에 지속적인 움직임을 발생시킨다. 이러한 움직임은 슬러지를 지속적으로 자극하여 수분이 원활하게 배출되도록 함과 더불어, 고정원판(120)과 가동원판(130) 사이에 형성된 틈새에 이물질이 막히는 것을 예방한다.
한편, 적층형 원통(C1)을 거쳐 스크린형 원통(C2)으로 이동된 슬러지는 스크류(110)의 날개(112)가 회전함에 따라 압착되면서 그 내부의 수분이 스크린(244)의 구멍을 통해 외부로 배출된다. 한편, 날개(112)가 회전함에 따라 날개(112)의 일측에 고정된 스크레이퍼(180)가 스크린형 원통(C2)의 내측면에 거의 밀착된 상태로 회전하면서 탈수과정에서 스크린형 원통(C2)의 내측면에 쌓이는 이물질을 닦아 제거한다. 또한, 날개(112)의 타측에 위치하는 분사수단(190)의 다수개의 노즐(195)을 통해 고압의 에어 또는 세정액을 스크린(244)의 구멍을 향해 분사함으로써, 스크린(244)의 구멍에 끼인 이물질을 제거한다. 이렇게 스크레이퍼(180)를 통해 스크린형 원통(C2)의 내측면에 쌓인 이물질을 닦아내 제거하고, 분사수단(190)을 통해 스크린(244)의 구멍에 끼인 이물질을 제거함에 따라, 탈수과정에 생긴 수분을 스크린(244)의 구멍을 통해 외부로 보다 원활하게 배출할 수가 있다.
스크류(110)의 날개(112)에 의해 스크린형 원통(C2)의 단부까지 이송된 케이크는 스크린형 원통(C2)의 단부에 결합된 배출통(155)의 배출구(도시안됨)를 통해 외부로 배출된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치의 구성관계를 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 슬러지 탈수장치의 결합 사시도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치(100)는 슬러지에 포함된 수분을 탈수하여 케이크로 만드는 것으로서 타공망 형태를 갖는 스크린형 원통(C2), 스크린형 원통(C2)의 중심축을 따라 설치되어 슬러지를 이동시키면서 압착하여 슬러지를 탈수시키는 스크류(110), 스크린형 원통(C2)이 위치하는 스크류(110)의 날개(112) 일측을 따라 설치되어 스크린형 원통(C2)의 내측면을 닦는 스크레이퍼(180), 스크린형 원통(C2)이 위치하는 스크류(110)의 날개(112) 타측을 따라 설치되어 스크린형 원통(C2)의 스크린 구멍에 끼인 이물질을 세정하는 분사수단(190) 및 스크류(110)의 일측에 설치되어 스크류(110)를 구동시키는 동력을 제공하는 구동원인 모터(도시하지 않음)로 구성된다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치와 비교할 경우 도 1에 도시된 적층형 원통(C1)과 선회유도수단(170)이 제거되어 있을 뿐 나머지 구성 및 기능은 도 1 내지 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬러지 탈수장치와 모두 동일하므로 자세한 설명은 상술한 내용으로 대치하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 슬러지 탈수장치 110 : 스크류
120 : 고정원판 130 : 가동원판
170 : 선회유도수단 180 : 스크레이퍼
190 : 분사수단 230 : 프레임
232 : 수직 프레임 234 : 원주 프레임
240 : 스크린 격자 셀 242 : 케이스
244 : 스크린 246 : 격자틀
120 : 고정원판 130 : 가동원판
170 : 선회유도수단 180 : 스크레이퍼
190 : 분사수단 230 : 프레임
232 : 수직 프레임 234 : 원주 프레임
240 : 스크린 격자 셀 242 : 케이스
244 : 스크린 246 : 격자틀
Claims (10)
- 타공망 형태를 갖는 스크린형 원통과, 상기 스크린형 원통의 중심축을 따라 설치되어 슬러지를 이동시키면서 압착하여 슬러지를 탈수시키는 스크류, 및 상기 스크류의 일측에 설치되어 상기 스크류를 구동시키는 동력을 제공하는 모터를 포함하는 슬러지 탈수장치에 있어서,
상기 스크린형 원통은 상기 스크린형 원통의 길이 방향에 형성된 수직 프레임과, 상기 스크린형 원통의 원주 방향에 형성된 원주 프레임, 및 상기 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 격자 구조로 분리된 구획 내에 배치되어 상기 수직 프레임 및 원주 프레임에 결합되는 스크린 격자 셀을 포함하고,
상기 수직 프레임은 상기 스크린형 원통의 중심을 기준으로 45도 간격으로 총 8개가 설치되고, 상기 원주 프레임은 상기 수직 프레임의 양측단과 상기 수직 프레임의 양측단 사이에 균일한 간격으로 2개하여 총 4개 설치되며,
상기 수직 프레임과 원주 프레임은 상기 격자 내에 상면으로 노출되는 테두리를 갖도록 형성되고, 상기 테두리에는 볼트와 함께 볼트/너트 결합이 가능하도록 너트 기능을 수행할 수 있는 다수개의 홈이 형성되며,
상기 스크린 격자 셀은 일정 크기의 구멍이 등간격으로 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내측면에 설치되고 미세한 구멍을 갖는 스크린, 및 상기 케이스와 스크린이 서로 분리되는 것을 방지하고, 상기 스크린 격자 셀을 상기 수직 프레임 및 원주 프레임에 고정시키기 위한 다수개의 삽입홀을 상면에 구비하고 상기 케이스 및 스크린의 가장자리에 형성된 격자틀을 포함하고,
상기 케이스와 스크린은 상기 수직 프레임과 원주 프레임에 의해 구획된 상기 격자의 테두리의 상면에 배치되고, 상기 격자틀은 상기 삽입홀을 통해 상기 격자의 테두리에 형성된 상기 홈에 체결되는 볼트에 의해 상기 수직 프레임 및 원주 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 스크린형 원통이 위치하는 상기 스크류의 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 내측면을 닦는 스크레이퍼(scraper); 및 상기 스크린형 원통이 위치하는 상기 스크류의 상기 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 스크린 구멍에 끼인 이물질을 불어내 제거하는 분사수단을 더 포함하며,
상기 스크레이퍼는 상기 날개가 회전하면서 슬러지를 압착 이송시키는 전방의 일측에 설치되고, 상기 분사수단은 상기 날개가 회전하면서 슬러지를 압착 이송시키는 전방과 대향하는 후방의 타측에 설치되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 스크레이퍼 및 상기 분사수단은 상기 날개를 따라 연속적으로 설치되거나 일정 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 스크레이퍼는 상기 날개의 단부에 일정 깊이의 홈을 파고 그 곳에 일부분이 삽입되는 형태로 설치되거나 상기 스크류의 날개 내측면에 밀착되어 볼트 고정되는 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 분사수단은 상기 날개에 설치되어 상기 스크린형 원통의 스크린 구멍을 향해 에어 또는 세정액을 분사하는 다수개의 노즐과 상기 스크류의 구동축의 내부를 따라 형성되고, 상기 다수개의 노즐과 연결되는 공급라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러지 탈수장치. - 삭제
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