KR102509045B1 - 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템 - Google Patents
내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 투입되는 슬러지를 회전보올에 투입하는 투입슬러지토출부싱의 설치방향을 회전 설치시켜 마모에 따른 수명을 연장하고 회전보올의 원추부 내경 사이즈 조절로 침강된 고형물의 회전보올내 체류시간을 조절하므로 슬러지의 고형물(케이크)을 더욱 압착하여 수분함유량(함수율)을 낮추어 오폐수와 케이크의 분리 효율을 높이며 내동스크류컨베이어를 회전시키는 차속모터의 회전속도를 비례제어하여 투입되는 슬러지에 함수율의 농도 변화가 발생하여도 케이크의 함수율을 일정하게 유지하며, 분리된 케이크을 이송하여 배출시키는 플레이트에 슬라이딩 방식으로 착탈되는 플레이트텅스턴카바이드타일을 사용하여 유지보수가 쉽고 빠르며 운용비용이 저렴하게 소요되는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템에 관한 것으로 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템에 있어서, 수평형 원심분리농축탈수 시스템이 완충 상태로 동작하도록 바닥 구조물에 구비된 하나 이상 다수 방진구에 설치되고 케이싱에 내장된 수평원통형상의 회전보올에 회전동력을 출력하는 구동모터를 일측단에 설치하는 프레임; 회전보올의 내부 공간이면서 회전보올의 회전축과 동일 회전축에 설치되고 회전보올과 동일한 방향으로 회전하되 회전보올의 회전속도와 다르게 감속된 회전속도로 회전하는 내동스크류컨베이어; 프레임의 타측단에 설치되고 회전보올의 회전속도를 감속시켜 내동스크류컨베이어에 전달하되 비례제어 방식으로 감속된 차속회전속도를 내동스크류컨베이어에 전달하는 차속고비율감속기; 내동스크류컨베이어의 나선형상 플레이트 원주부에 부채꼴 형상으로 설치되어 케이크를 보올원추부 방향으로 이송하는 플레이트텅스턴카바이드타일; 회전보올의 보올원추부 끝단 위치에 하나 이상 다수가 관통상태로 설치되고 플레이트텅스턴카바이드타일에 의하여 이송된 케이크를 배출하는 케이크토출부싱; 내동스크류컨베이어의 회전축 내부 이면서 일측단에 구성되는 공급파이프에 투입된 슬러지를 회전보올의 내부에 토출하는 투입슬러지토출부싱를 포함하는 특징에 의하여 슬러지의 이송과 배출에 의한 부분적 마모에 대응하여 내구성을 높이고 유지보수를 간편하며 빠르게 진행하며 원추부의 내경 조절에 의하여 배출되는 슬러지의 함수율을 낮게 조절하고 투입된 슬러지의 용량변화에 의하여 구동속도를 조절하므로 에너지가 불필요하게 낭비되지 않으므로 친환경적으로 운용되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 투입되는 슬러지를 회전 보올(rotary bowl)에 투입하는 투입슬러지토출부싱의 설치방향을 회전 설치시켜 마모에 따른 수명을 연장하고 회전보올의 원추부 내경 사이즈 조절로 침강된 고형물의 회전보올내 체류시간을 조절하므로 슬러지의 고형물(케이크)을 더욱 압착하여 수분함유량(함수율)을 낮추어 오폐수와 고형물(케이크)의 분리 효율을 높이며 내동스크류컨베이어를 회전시키는 차속모터의 회전속도를 비례제어하여 투입되는 슬러지에 함수율의 농도 변화가 발생하여도 고형물(케이크)의 함수율을 일정하게 유지하며, 분리된 고형물(케이크)을 이송하여 배출시키는 플레이트에 슬라이딩 방식으로 착탈되는 플레이트텅스턴카바이드타일을 사용하여 유지보수가 쉽고 빠르며 운용비용이 저렴하게 소요되는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템에 관한 것이다.
상하수도, 공장 폐수, 농축산 폐수 등으로 배출되는 오폐수(폐액체)에는 오염되어 사용할 수 없는 폐액체와 다량의 이물질로 이루어지는 슬러지가 포함된다. 폐액체는 다양한 화학적과 물리적 등의 방법으로 재활용 처리가 부분적으로 가능하지만 이물질로 이루어지는 슬러지는 재활용 처리가 어려운 것이 일반적이므로 오폐수를 폐액체와 슬러지로 1차적 분류하기 위하여 물리적 원심분리기를 사용하며 대량의 오폐수를 연속적으로 처리하기 위하여 수평형 원심분리기를 사용하는 것이 일반적이다.
수평형 원심분리기는 원통형상의 수평부와 깔때기 형상을 하는 원추부가 일체로 연결되어 케이싱을 형성하며, 원통형상의 수평부와 깔때기 형상을 하는 원추부는 지구 중력가속도의 약 2,000 내지 3,000 배에 해당하는 원심력장(G)으로 회전하여 폐액체와 슬러지로 이루어지는 고형물(케이크)을 분리하고, 분리된 폐액체는 수평부를 통하여 배출되고 고형물(케이크)는 원추부를 통하여 배출된다.
이하에서 슬러지로부터 함수율을 낮추어 고형화된 고형물과 케이크(cake)는 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 기재하고 설명하기로 한다.
오폐수에 포함된 고형물은 대부분 활성 미생물 슬러지로(모래, 흙, 돌가루 등도 일부 포함)로 이루어지며 이러한 슬러지에 포함된 수분의 양(함수율)을 줄일수록 최종 폐기 처리할 고형 폐기물의 용량이 적어지게 된다.
그러나 고형물 또는 케이크는 함수율이 적을수록 이송시키는데 많은 동력을 필요로 하면서 이송시키는 해당 부품의 마모가 매우 심하게 발생된다.
이러한 수평형 원심분리기에 대한 종래기술로 대한민국 특허 등롤번호 제10-0407896호(2003. 11. 20.)에 의한 것으로 ‘슬러지 농축탈수용 수평 원심분리기’가 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 수평형 원심분리농축탈수 시스템의 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 설명하면 원통형의 분리침강부(A)와 원추형의 압착탈수부(B)로 이루어지며 전체적으로 수평하게 설치된 회동보올(11)과, 회동보올(11)의 내면 중앙에 수평하게 형성된 내동스크류컨베이어(12)와 내동스크류컨베이어(12)의 연부 측면에 형성되어 회동보올(11)의 압착탈수부(B) 상에서 축경되는 나선형의 스크류(27)로 구성된다. 회동보올(11)은 베어링블록(14)에 의하여 고정 지지되고, 회동보올(11)의 외곽에는 분리액과 케이크를 포집 배출하고 소음을 감소시키는 포집외곽케이싱(15)이 구비된다. 모터(16)는 회동보올(11)과 내동스크류컨베이어(12)에 각각 전달되는 회전동력을 발생한다.
포집외곽케이싱(15)의 하면에는 수분을 내포한 연성의 슬러지로부터 탈수와 분리된 수분을 배출하는 분리액배출관(29)과 슬러지로부터 수분을 제거한 고체상태의 케이크를 배출하는 케이크배출관(23)이 구비된다. 내동스크류컨베이어(12)샤프트 원추 일측에는 배플판(19)이 형성된다.
종래기술에서는 고형화된 케이크를 이송시키는 스크류(27)가 케이크를 배출하는 케이크배출관(23)은 마모가 비교적 매우 심하게 발생하여 자주 교체 또는 수리하여야 되므로 유지보수 비용이 많이 소요되고 수명이 단축되는 문제가 있다.
또한, 투입되는 슬러지의 농도 변화에 의하여 배출되는 케이크에 포함된 습기의 함수율에 차이가 발생하는 문제가 있다.
그리고 투입되는 슬러지의 용량이 줄어드는 경우에도 계속 동일하게 동작하므로 투입되는 슬러지 용량이 적은 경우에는 에너지를 불필요하게 낭비하지 않도록 할 필요가 있다.
따라서 고형화된 케이크에 의하여 마모가 발생되는 스크류(27)와 케이크배출관(23)의 수명을 늘리고 내구성을 높이면서 유지보수를 간편하고 빠르게 진행하여 운용 비용을 줄이고 투입되는 슬러지의 농도 변화에 비례하여 케이크의 함수율을 조절하며 투입되는 슬러지의 용량 변화를 감지하여 귀중한 에너지 자원의 불필요한 낭비를 줄이는 친환경적 기술을 개발할 필요가 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 슬러지가 고형화된 케이크를 이송시키고 배출하는 과정에서 부분적인 마모에 대한 내구성을 높이고 유지보수를 간편하며 빠르게 진행하는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템을 제공하는 것이 그 목적 중에 하나이다.
또한, 본 발명은 슬러지가 배출되는 원추부의 내경 조절에 의하여 배출되는 슬러지의 함수율을 낮게 조절하는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템을 제공하는 것이 그 목적 중에 하나이다.
그리고 본 발명은 투입된 슬러지의 용량변화에 의하여 구동속도를 조절하므로 에너지가 불필요하게 낭비되지 않으므로 친환경적으로 운용되는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템을 제공하는 것이 그 목적 중에 하나이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템은 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템에 있어서, 상기 수평형 원심분리농축탈수 시스템이 완충 상태로 동작하도록 바닥 구조물에 구비된 하나 이상 다수 방진구(101)에 설치되고 케이싱(102)에 내장된 수평원통형상의 회전보올(110)에 회전동력을 출력하는 구동모터(105)을 일측단에 설치하는 프레임(100); 상기 회전보올(110)의 내부 공간이면서 상기 회전보올(110)의 회전축과 동일 회전축에 설치되고 상기 회전보올(110)과 동일한 방향으로 회전하되 상기 회전보올(110)의 회전속도와 다르게 감속된 회전속도로 회전하는 내동스크류컨베이어(114); 상기 프레임(100)의 타측단에 설치되고 상기 회전보올(110)의 회전속도를 감속시켜 내동스크류컨베이어(114)에 전달하되 비례제어 방식으로 감속된 차속회전속도를 상기 내동스크류컨베이어(114)에 전달하는 차속고비율감속기(300); 상기 내동스크류컨베이어(114)의 나선형상 플레이트(206) 원주부에 부채꼴 형상으로 설치되어 케이크를 보올원추부(109) 방향으로 이송하는 플레이트텅스텐카바이드타일(207); 상기 회전보올(110)의 보올원추부(109) 끝단 위치에 하나 이상 다수가 관통상태로 설치되고 상기 플레이트텅스텐카바이드타일(207)에 의하여 이송된 케이크를 배출하는 케이크토출부싱(111); 상기 내동스크류컨베이어(114)의 회전축 내부 이면서 일측단에 구성되는 공급파이프(317)에 투입된 슬러지를 상기 회전보올(110)의 내부에 토출하는 투입슬러지토출부싱(115); 를 포함할 수 있다.
상기 내동스크류컨베이어(114)에 연결된 차속모터(106)의 부하전류를 검출하여 상기 회전보올(110)에 투입된 슬러지의 농도와 침강된 케이크의 배출압력을 대비 판단하고 상기 차속모터(106)의 회전속도를 가감 조정하는 해당 제어신호를 출력하는 토오크비례제어콘트롤러(314);를 더 포함할 수 있다.
상기 차속고비율감속기(300)는 상기 회전보올(110)의 대경축 또는 스플라인축(313)과 타측에 구비된 제 1 캡플랜지(303)에 의하여 연결 설치되고 일측에는 제2 캡 플랜지(304)를 구성하는 바디(302); 상기 바디(302)의 내주 면에 내측기어가 형성되어 이루어지는 제1 내접기어(305); 상기 제1 내접기어(305)에 치결합하고 태양기어(308)의 회전중심축 상에 구비되어 자전과 구름 공전하며 상기 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 적은 숫자의 기어치로 이루어지고 양측단에 각각 돌출된 회전축을 구성하며 하나 이상 다수로 이루어지는 유성기어(306); 상기 유성기어(306)의 다수가 형성하는 중심에 배치되어 치결합 상태로 설치되고 차속모터(106)의 회전동력을 상기 유성기어(306)에 전달하고 상기 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 적은 숫자의 기어치로 이루어져 공전하는 상기 유성기어(306)에 감속된 회전동력을 출력하는 태양기어(308); 상기 유성기어(306)의 양측단으로 각각 돌출된 회전축을 회동상태로 고정시키고 상기 태양기어(308)에 지지되면서 상기 유성기어(306)의 회전에 의하여 상기 태양기어(308)를 중심으로 상기 태양기어(308)의 외주를 회전하고 대칭 또는 비대칭 형상으로 양측에 각각 형성되는 2 개의 고정판체로 이루어지는 캐리어조립체(309); 상기 바디(302)의 내주 면에 내측기어가 형성되어 이루어지고 상기 제1 내접기어(305)에 인접하게 배치되어 상기 유성기어(306)의 기어치에 치결합되고 상기 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 많은 숫자의 기어치로 이루어지며 상기 제1 내접기어(305)에 의하여 감속된 회전동력을 출력하는 제2 내접기어(310); 상기 제2 내접기어((310)에 연결되어 감속된 회전동력을 내동스크류컨베이어(114)에 전달하되 출력 회전측 중심에 형성된 원통형 내부 공간의 내주면에 스플라인내접기어(312)가 구비되어 내동스크류컨베이어(114)에 연결된 스플라인축(313)의 외주면에 형성된 기어치와 치겹합하므로 내동스크류컨베이어(114)에 회전동력을 전달하는 출력캐리어(311); 를 포함할 수 있다.
상기 케이크토출부싱(111)은 텅스텐카바이드(WC)로 이루어지고 전체적으로 원통형상을 하되 외주면의 중간부분에 단턱이 형성되고 단턱을 기준으로 상단부 외주면의 직경이 하단부의 외주면 직경보다 더 크게 형성되는 제1고형물배출부싱(111a); 텅스텐카바이드와 텅스텐과 강철금속 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고 전체적으로 원통형상을 하며 내주면의 중간부분에 단턱이 형성되되 상기 제1고형물배출부싱(111a)의 외주면에 대응되는 형상으로 형성되는 제2고형물배출부싱(111b); 상기 제2고형물배출부싱(111b)의 외주면에 상하 방향을 따라 균일한 간격으로 이격 형성되되 다수 동심원주의 각각에 균일한 각도로 이격되어 형성되는 원추내경조절홈(113); 상기 보올원추부(109)의 일측 끝단 외부로부터 관통 설치되고 상기 원추내경조절홈(113)에 삽입되어 상기 케이크토출부싱(111)을 고정 상태로 설치하는 부싱고정볼트(112); 를 포함할 수 있다.
상기 플레이트텅스텐카바이드타일(207)은 텅스텐카바이드(WC)로 이루어지고 전체적으로 부채꼴 형상을 하며 일측면에 타일양각레일턱(209)을 돌출된 형상으로 형성하는 카바이드타일(208); 상기 플레이트(206)의 원주부분 끝단이면서 케이크에 직접 접촉하여 이송시키는 일측면에 용접 또는 볼트 또는 리벳 방식으로 고정 설치되고 텅스텐카바이드(WC) 또는 텅스텐(W) 또는 탄소강 금속류 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며 전체적으로 부채꼴 형상을 하여 카바이드타일(208)에 대응되면서 일측면에 상기 타일양각레일턱(209)에 대응되는 타일음각레일홈(211)을 음각된 형상으로 형성하는 타일모재(210); 를 포함할 수 있다.
상기 투입슬러지토출부싱(115)은 텅스텐카바이드(WC)로 이루어지고 균일한 두께의 링(ring) 형상을 하며 공급파이프(317)을 통하여 외부로부터 투입된 슬러지를 회전보올(110)의 내부에 토출하면서 슬러지와 직접 접촉하는 슬러지토출부싱(203); 상기 슬러지토출부싱(203)을 내경에 강제 압입시켜 고정 설치하며 전체적으로 사각 형상을 하고 사각의 각 모서리 부분에 관통된 나사공을 구비하며 내동스크류컨베이어(114)의 내동스크류수평부(114F) 이면서 배플판(201)에 인접한 위치에서 나사에 의하여 체결 설치되되 공급파이프(317)에 관통된 상태로 설치되는 캡플랜지(204); 를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 슬러지의 이송과 배출에 의한 부분적 마모에 대응하여 내구성을 높이고 유지보수를 간편하며 빠르게 진행하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 원추부의 내경 조절에 의하여 배출되는 슬러지의 함수율을 낮게 조절하는 장점이 있다.
그리고 본 발명은 투입된 슬러지의 용량변화에 의하여 구동속도를 조절하므로 에너지가 불필요하게 낭비되지 않으므로 친환경적으로 운용되는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 수평형 원심분리농축탈수 시스템의 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템의 전체 기능구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 차속고비율감속기의 조립된 상태 도시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 차속고비율감속기의 분해 조립도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 케이크토출부싱의 설치상태와 분해 조립도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 케이크토출부싱의 설치에 의한 회전보올의 내경 크기 조절상태 설명도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 투입슬러지토출부싱의 설치상태와 분해조립 상태 설명도,
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 플레이트텡스켄카바이드타일의 설치상태와 분해조립 상태 설명도,
그리고
도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 토오크비례제어콘트롤러의 연결상태 도시도 이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템의 전체 기능구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 차속고비율감속기의 조립된 상태 도시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 차속고비율감속기의 분해 조립도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 케이크토출부싱의 설치상태와 분해 조립도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 케이크토출부싱의 설치에 의한 회전보올의 내경 크기 조절상태 설명도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 투입슬러지토출부싱의 설치상태와 분해조립 상태 설명도,
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 플레이트텡스켄카바이드타일의 설치상태와 분해조립 상태 설명도,
그리고
도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 토오크비례제어콘트롤러의 연결상태 도시도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 카바이드와 텅스텐카바이드는 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
텅스텐카바이드(WC, 초경)는 텅스텐(W)의 작은 알갱이들을 압축하고 소결(Sintering)하여 만들어지며 절삭기계 등에 널리 사용되고 섭씨 1,000도 이상의 고온과 고속 작업 환경에서도 강도를 유지하는 것으로 잘 알려져 있다. 텅스텐(W)은 섭씨 3,387 도의 녹는점과 섭씨 5,927 도의 끊는점을 가져 고열에서도 그 강도가 보존되는 특성이 있다.
한편, 티타늄 실리콘 카바이드(Titanium Silicocarbide)(Ti3SiC2)는 티타늄(Titanium)과 규소(silicon)와 탄소(carbon)의 분말을 아크용융 및 어닐링(annealing) 처리에 의하여 합성한 것으로 금속 재료과학자와 물리학자 모두에게 매력적인 재료이다. 티타늄 실리콘 카바이드 또는 카바이드는 녹는 온도인 융점과 기계적 강도가 매우 높고, 전기전도성이 우수하며 고온에서 산화 저항성이 높은 재료이고, 세라믹의 일종이지만 금속과 유사한 물성치를 나타내므로 금속과 세라믹 각각의 장점을 결합한 특징에 의하여 절삭공구 등의 재료로 선호도가 매우 큰 재료로 잘 알려져 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템의 전체 기능구성도 이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 차속고비율감속기의 조립된 상태 도시도 이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 차속고비율감속기의 분해 조립도 이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 케이크토출부싱의 설치상태와 분해 조립도 이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 케이크토출부싱의 설치에 의한 회전보올의 내경 크기 조절상태 설명도 이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 투입슬러지토출부싱의 설치상태와 분해조립 상태 설명도 이며, 도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 플레이트텡스켄카바이드타일의 설치상태와 분해조립 상태 설명도 이고, 도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 토오크비례제어콘트롤러의 연결상태 도시도 이다.
첨부된 모든 도면을 참조하여 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템(900)을 설명하면 프레임(100)과 방진구(101)와 케이싱(102)과 회전보올(110)과 내동스크류컨베이어(114)와 케이크배출부싱(111)과 투입슬러지토출부싱(115)과 플레이트텡스턴카아이드타일(207)과 차속고비율감속부(300)와 토크비례제어콘트롤러부(314)를 포함하는 구성이다.
프레임(100)과 케이싱(102)은 원심력을 이용하여 투입되는 슬러지로부터 고형물 또는 케이크와 오폐수 또는 상등수를 분리하는 수평형 원심분리농축탈수 시스템(900)의 전체적인 외형을 형성하고 케이싱(102)에는 분리액배출구(103)와 고형물배출구(104)가 형성된다.
특히, 프레임(100)은 지면에 접한 부위에 하나 이상 다수의 방진구(101)를 구비하여 외부의 진동과 자체의 진동을 완충 또는 흡수한다. 방진구(101)는 방진고무와 코일스프링 등 다양한 종류 중에서 선택된 것을 적용할 수 있고, 프레임(100)에 볼트 등을 사용하여 조립방식으로 결합 설치된다. 방진구(101)는 프레임(100)의 안정적인 지지를 위하여 프레임(100)의 저면 4 개 이상의 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 케이싱(102)은 다양한 형상 및 재질로 이루어질 수 있음은 매우 당연하다.
케이싱(102)에서의 분리액배출구(103)와 고형물배출구(104)는 서로 이격된(분리된) 양쪽 끝단 위치에 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 케이싱(102)은 타측단 부분에 분리액 배출구(103)를 구성하고 일측단 부분에 고형물배출구(104)를 구성한다.
이하의 설명에서 수평형 원심분리농축탈수 시스템(900)의 오른쪽 부위를 일측단으로 설명하고 왼쪽 부위를 타측단으로 설명하여 위치 설명의 일관성을 확보하기로 하고 필요한 경우에 부가 설명에 의하여 다르게 기재하고 설명할 수 있다.
분리액배출구(103)는 슬러지로부터 원심분리된 상등수(액체, 오폐수)를 배출하고, 고형물배출구(104)는 슬러지로부터 오폐수(액체)가 제거된 고형물(케이크)을 배출한다. 그러므로 분리액배출구(103)와 고형물배출구((104)는 각각 상등수와 고형물(케이크)이 중력에 의하여 자연 낙하되도록 케이싱(102)의 하측부(저면부)에 구성하는 것이 바람직하다.
케이싱(102)의 저면부는 고형물배출구(104)에 있을 수 있는 상등수(액체, 오폐수)가 분리액배출구(103)를 통하여 중력에 의해 자연 배출되도록 분리액배출구(103)의 위치보다 높은 위치에 구성하는 것이 바람직하다.
회전보올(110)은 케이싱(102)의 내부에 삽입 설치되되 회전 상태로 설치된다. 회전보올(110)은 회전 지지축 역할을 위해 보올수평부(108) 측에 대경축이 회전 상태로 설치 및 지지되고 타측인 보올원추부(109) 측에 소경축이 회전 상태로 설치 및 지지된다.
대경축은 타측단에 구비되고 소경축은 일측단에 구비되며 각각 베어링블록(107)에 의하여 회전(회동) 상태로 설치 및 지지된다. 베어링블록(107)은 대경축과 케이싱(102), 소경축과 케이싱(102)의 마찰을 최소화시켜 회전보올(110)의 회전을 원활하게 하는 기능(역활)을 한다.
소경축에는 회전보올(110)에 회전력을 전달하는 구동풀리가 장착(설치)되고, 대경축에는 후술하는 차속고비율감속기(300)가 설치된다. 회전보올(110)은 구동풀리(315)와 브이벨트로 연결되는 구동모터(105)의 회전동력을 전달받는다.
회전보올(110)은 분리액배출구(103)에 연결된 상등수토출구와 고형물배출구에 연결된 케이크토출출부싱(111)을 각각 구비한다.
회전보올(110)의 대경축 부분에는 내동스크류컨베이어(114)에 접속되어 회전동력을 전달하는 차속고비율감속기(300)가 설치된다.
차속고비율감속기(300)는 회전보올(110)과 내동스크류컨베이어(114)의 회전축에 연결 설치되고 회전보올(110)과 내동스크류컨베이어(114)의 각 회전동력이 연동되도록 구성된다.
즉, 차속고비율감속기(300)는 회전보올(110)의 회전과 차속풀리에 연결된 차속모터(106)의 회전과 함께 연동되어 차속(감속) 회전 동력을 발생한다.
차속고비율감속기(300)는 회전보올(110)과 내동스크류컨베이어(114)와의 회전 횟수에 차이가 발생하도록 동작하여 차속(감속) 회전을 도와주는 단일 유성치차 캐리어 어셈블리로 이루어지는 고비율의 감속기 구성이다.
차속고비율감속기(300)는 회전보올(110)에 결합된 어댑터플랜지(301)를 통해 회전동력을 전달받는다.
차속고비율감속기(300)는 바디(302)와 제1 내접기어(305)와 유성기어(306)와 태양기어(308)와 캐리어조립체(309)와 제2 내접기어(310)와 출력캐리어(311)를 포함한다.
바디(302)는 회전보올(110)의 대경축 또는 스플라인축(313)과 타측에 구비된 제 1 캡플랜지(303)에 의하여 연결 설치되고 반대측 또는 일측에 제2 캡 플랜지(304)를 구성하여 결합한다.
제1 캡플랜지(303)는 베어링과 오일씰(oil seal)을 이용하여 내측에 구비되는 출력캐리어(311)와 회전 상태로 연결 설치된다. 제2 캡 플랜지(304) 베어링을 이용하여 태양기어(308)의 외주면에 회전상태로 연결 설치된다.
바디(302)는 차속고비율감속기(300)의 외형을 구성하며 내부가 비어 있는 원통형상을 하고, 내주 면에 내측기어치가 형성된 제1 내접기어(305)를 구비한다.
제1 내접기어(305)는 바디(302)의 내주면에 용접 또는 금형가공 방식으로 설치된다.
또는, 제1 내접기어(305)의 외주면에 기어치를 형성하고 바디(302)의 내주면에 형성된 내측기어치와 스프라인 기어방식으로 맞물리도록(치합) 구성될 수 있다.
이때, 바디(302)의 내주면에 형성된 내측기어치 숫자와 제1 내접기어(305)의 외주면에 형성된 외측기어치 숫자를 동일하게 형성하여 바디(302)의 회전수 또는 회전력이 제1 내접기어(305)에 감속 없이 전달되도록 한다.
유성기어(306)는 제1 내접기어(305)에 치합(치결합)하고 태양기어(308)의 회전중심축 상에 다수 구비되어 자전과 구름 공전 한다. 유성기어(306)는 태양기어(308)의 회전중심축 상에 2 내지 4 개 또는 4 개 이상 구비될 수 있고, 3 개를 구비하는 것이 비교적 바람직하다.
유성기어(306)는 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 적은 숫자의 기어치로 이루어진다. 유성기어(306)는 양측단에 스핀들 방식으로 결합되는 회전축을 구비한다.
태양기어(308)는 다수 유성기어(306)의 중심에 치합 상태로 설치되고 입력측에 구비된 차속풀리(315)에 차속모터(106)가 연결되어 유성기어(306)에 구동력(회전동력)을 전달한다.
태양기어(308)는 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 적은 숫자의 기어치로 이루어지고 구름 공전하는 유성기어(306)에 1 차(1 단계)의 차속(감속)된 회전동력을 출력 한다.
일 실시 예로, 태양기어(308)의 기어치 숫자가 18 개 이고, 제 1 내접기어(305)의 기어치 숫자가 72 개 인 경우 태양기어(308)가 고정된 상태에서 1 차(1 단계)의 차속(감속) 회전비는 (제1 내접기어 기어치 숫자 + 태양기어 기어치 숫자) / 태양기어 기어치 숫자 = (72 + 18) / 18 = 5 의 값으로 연산된다.
즉, 바디(302)에 치합된 제1 내접기어(305)가 5 회전 하는 동안 유성기어(306)가 조립된 캐리어조립체(309)는 1 회전을 하게 된다.
바디(302)에 치합된 제1 내접기어(305)가 125 회전을 하면 유성기어(306)가 조립된 캐리어조립체(309)는 25 회전을 한다.
캐리어조립체(309)는 각 유성기어(306)의 양측단으로 각각 돌출된 회전축을 회동상태로 고정시키고 태양기어(308)에 지지되면서 유성기어(306)의 회전에 의하여 태양기어(308)를 중심으로 태양기어(308)의 외주를 회전한다.
캐리어조립체(309)는 각 유성기어(306)의 양쪽 회전축이 각각 삽입되어 회동(회전) 상태로 설치되는 2 개의 고정판체이며 수직 중심선을 중심으로 양측이 대칭 또는 비대칭으로 형성된다. 첨부된 도면에서는 캐리어조립체(309)가 수직 중심선을 중심으로 양측 고정판체가 각각 비대칭 형상을 하는 것으로 도시하고 있다.
회전보올(110)에 배치된 캐리어조립체(309)의 일측 고정판체는 태양기어(308)의 외주면과 제1 베어링(318)에 의하여 회전(회동) 상태로 설치된다. 또한, 타측 고정판체는 출력캐리어(311)의 걸림턱부 내주면과 제2 베어링(319)에 의해 회전(회동) 상태로 설치된다. 그리고 차속풀리 측에 설치된 캐리어조립체의 고정판체는 제2 캡플랜지(304)의 걸림턱부 내주면과 제3 베어링(320)에 의하여 회동(회전) 상태로 설치된다.
제2 내접기어(310)는 제1 내접기어(305)에 인접(이웃)하게 배치되어 유성기어(306)의 기어치에 치결합되고 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 많은 숫자의 기어치로 이루어지며 제1 내접기어(305)에 의하여 2 차(2 단계)의 차속(감속)된 회전동력을 출력한다.
일 예로, 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자가 72 개 이고, 제2 내접기어(310)의 기어치 숫자가 3 개 더 많아 75 개 인 경우 태양기어(308)의 고정 상태에서 2 차 차속(감속) 회전비는 (제2 내접기어의 기어치 숫자 / (제2 내접기어 기어치 숫자 - 제1 내접기어 기어치 숫자)) = 75 / (75 - 72) = 25 회전 감속비(차속 회전비)로 연산된다.
유성기어(306)가 설치된 캐리어조립체(309)가 제2 내접기어(310)의 내주를 25 회전하면 제2 내접기어(310)에 내접한 출력캐리어(311)가 1 회전한다.
그러므로 유성기어(306)가 설치된 캐리어조립체(309)가 제2 내접기어(310)의 내주를 1 회전하면 제2 내접기어(310)는 구비된 기어치를 3 개 만큼 회전시킨다.
따라서 차속풀리(315)와 차속풀리(315)에 설치된 유성기어(306)가 고정된 상태의 경우 1 차 감속 회전비와 2 차 감속 회전비를 곱한 값은 5 * 25 = 125 로 연산되므로 125 : 1 의 감속 회전비가 산출된다.
즉, 태양기어(308)가 고정된 상태에서 회전보올(110)이 125 번 회전하면 출력캐리어(311)에 연결된 내동스크류컨베이어(114)는 1 번 회전한다.
이와 같이 차속고비율감속기(300)는 메인(main) 구동하는 회전보올(110)의 회전에 연동하여 회전하는 바디(302)의 회전과 함께 바디(302)의 회전축선 상에서 차속풀리(315)가 브이벨트로 차속모터(106)에 연결되어 구동하는 회전 횟수(회전력)를 동시에 입력하여 차속(감속)하고 출력캐리어(311)를 통해 내동스크류컨베이어(114)에 전달한다.
그러므로 차속고비율감속기(300)는 회전보올(110)의 회전 숫자와 차속풀리(315)에 연결된 차속모터(106)의 회전 숫자에 함께 연동하여 차속(감속) 회전한다.
차속고비율감속기(300)는 내동스크류컨베이어(114)의 날개인 플레이트(206)에 걸리는 고형물(케이크)의 배출 토오크(TORQUE)가 태양기어(308)와 차속풀리(315)에 전달되어 기계적 토오크(TORQUE) 변화값이 차속모터인버터(321)로 피드백(FEEDBACK) 제어되어 차속모터((106)의 회전수를 증속하거나 감속하도록 구동하며, 배출할 고형물(케이크)의 량, 회전보올(110)의 회전수, 투입되는 슬러지의 농도가 수시로 변경(변동)되어도 내동스크류컨베이어(114)에서 압축되는 고형물(케이크)의 함수율을 설정값으로 일정하게 유지되도록 조절하게 된다.
출력캐리어(311)는 제2 내접기어((310)에 연결설치되어 차속(감속)된 회전동력(회전 회수)를 내동스크류컨베이어(114)에 출력 또는 전달한다.
출력캐리어(311)의 출력 회전측 중심에 형성된 원통형 내부 공간의 내주면에 스플라인내접기어(312)가 구비되어 내동스크류컨베이어(114)에 연결된 스플라인축(313)의 외주면에 형성된 기어치와 치겹합하므로 내동스크류컨베이어(114)에 회전 동력을 전달한다.
출력캐리어(311)는 제2 내접기어(310)의 내주면에 용접 또는 금형가공에 의하여 일체로 형성하거나 또는, 출력캐리어(311)의 외주면에 기어치를 형성하되 제2 내접기어(310)의 내주면에 형성된 기어치 숫자와 동일한 숫자로 기어치를 형성하여 제2 내접기어(310)의 내주면에 치겹합하되 스플라인 기어 방식으로 맞물리도록 구성할 수 있다. 동일한 숫자의 기어치에 의하여 스플라인 기어 방식으로 맞물리는 경우 제2 내접기어(310)의 회전력(회전숫자)이 출력캐리어(311)에 감속 없이 그대로 전달된다.
회전보올(110)의 고형물배출구(104) 위치이면서 보올원추부(109)의 끝단 부분에서 내마모를 위하여 설치되는 케이크토출부싱(111)은 제1고형물배출부싱(111a)과 제2고형물배출부싱(111b)과 부싱고정볼트(112)와 원추내경조절홈(113)을 포함하는 구성이다.
케이크토출부싱(111)의 설치된 높이 조절에 의하여 회전보올(110)의 내경을 조정하므로 고형물(케이크)가 회전보올(110)의 내부에 체류되는 시간을 늘리고, 함수율을 낮출 수 있는 장점이 있다.
제1고형물배출부싱(111a)은 텅스텐카바이드(WC)로 이루어지고 전체적으로 원통형상을 하되 외주면의 중간부분에 단턱이 형성되고 단턱을 기준으로 상단부 외주면의 직경이 하단부의 외주면 직경보다 더 크게 형성된다.
제2고형물배출부싱(111b)은 텅스텐카바이드와 텅스텐과 탄소강 금속류 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고 전체적으로 원통형상을 하며 내주면의 중간부분에 단턱이 형성되되 제1고형물배출부싱(111a)의 외주면에 대응되는 형상으로 형성된다.
즉, 제2고형물배출부싱(111b)의 내주면은 중간부분에 형성된 단턱을 기준으로 상단부 외주면의 직경이 하단부의 외주면 직경보다 더 크게 형성되어 제1고형물배출부싱(111a)가 내삽되면서 고정 상태로 설치되고 유지된다.
제2고형물배출부싱(111b)의 외주면에는 상하 방향을 따라 균일한 간격으로 이격 형성된 다수 동심원주의 각각에 균일한 각도로 이격되어 원추내경조절홈(113)이 각각 형성 구비된다.
부싱고정볼트(112)는 보올원추부(109)의 끝단 외부로부터 관통 설치되고 원추내경조절홈(113)에 삽입되어 케이크토출부싱(111)을 고정 상태로 설치한다.
부싱고정볼트(112)가 삽입 설치되는 원추내경조절홈(113)의 위치에 따라 케이크토출부싱(111)이 설치되는 높이가 조절되고 또한, 케이크토출부싱(111)이 설치되는 각도 또는 방향이 조절된다.
케이크토출부싱(111)이 설치되는 높이 조절에 의하여 케이크토출부싱(111)이 설치되는 보올원추부(109)의 해당 내경 크기가 조절된다.
케이크토출부싱(111)은 보올원추부(109) 끝단 일부분의 원주에 균일한 간격으로 하나 이상의 다수가 보올원추부(109)를 관통한 상태로 각각 설치되고, 3 개 이상 다수가 설치될 수 있으며 바람직하게는 6 개 또는 8 개가 설치된다.
케이크토출부싱(111)은 부싱고정볼트(112)에 의하여 설치되는 높이가 조절되므로 회전보올(110) 내부의 용적을 크게 하고, 배출되는 케이크의 함수율을 조절하며, 투입된 슬러지가 회전보올(110) 내에서 체류하는 시간을 길게하므로 압착압력을 높인다. 높아진 압착압력은 침강되고 압착된 고형물(케이크)을 보올원추부(109)의 고형물배출구(104) 방향으로 이송을 원활하게 한다.
케이크토출부싱(111)의 유지보수가 필요한 경우 케이크토출부싱(111)을 다른 것으로 완전히 교체하지 아니하고 마모된 부분을 피해 일정한 각도를 돌려 해당 케이크토출부싱(111)을 해당 위치에 다시 설치하므로 재사용하도록 한다.
회전보올(110)은 케이싱(102)의 저면 하방향으로 개방된 분리액배출구(103)와 인접된 일부분에 상등수배출구를 형성하고 또한, 케이싱(102)의 저면 하방향으로 개방된 고형물배출구(104)와 인접된 부분에 다수의 케이크토출부싱(111)을 형성하며 배출된 각각은 중력에 의하여 배출이 원활하게 이루어진다.
내동스크류컨베이어(114)는 회전보올(110)의 내부에 회전상태로 축삽입 설치되고, 회전보올(110)과 동일 방향으로 회전하되, 회전보올(110)과 다른 회전속도로 회전한다. 내동스크류컨베이어(114)는 회전보올(110)의 회전속도를 차속(감속)시켜 서로 다른 속도로 회전한다.
여기서 차속(감속)은 회전보올(110)을 기준으로 하여 내동스크류컨베이어(114)의 고형물(케이크)를 이송하는 회전수이고 계산식은 ‘차속 = (회전보올의 회전수 - 내동스크류컨베이어의 회전수) / 감속비’와 같다. 즉, 차속은 회전보올(110)과 내동스크류컨베이어(114)의 회전 차이를 나타낸다.
내동스크류컨베이어(114)는 회전보올(110)의 고형물배출구(104)에 인접한 회전축 부분에 공급(피드, feed) 파이프(317)를 설치한다. 공급(피드) 파이프(317)는 회전보올(110)의 소경축을 통해 내동스크류컨베이어(114)의 중심축 내부 부분에 설치된다. 즉, 공급(피드) 파이프(317)는 내동스크류컨베이어(114)의 회전축 공간에 설치된다.
공급(피드) 파이프(317)는 외부로부터 슬러지가 내동스크류컨베이어(114)의 내부로 유입되도록 안내한다. 공급(피드) 파이프(317)는 회전보올(110)과 내동스크류컨베이어(114)의 회전(회동)을 방해 또는 간섭하지 아니하도록 회전보올(110)과 내동스크류컨베이어(114)에 회전(회동) 상태로 설치되는 것이 매우 바람직하다.
보올원추부(109) 위치의 내동스크류컨베이어(114) 일부분에 설치되는 배플판(201)은 해당 위치의 회전보올(110) 내주면이 형성하는 원주 값 보다 수십 밀리미터(mm) 작은 값의 원주 값을 갖는 형상으로 이루어진다.
배플판(201)은 상등액과 고형물(케이크)이 분리된 상태의 경계면에 위치하면서 상등액과 고형물(케이크)를 구분시키고, 배플판(201)의 원주와 회전보올(110)의 해당 내면 원주 사이의 공간으로 침강된 고형물(케이크)가 이송되되 내동스크류컨베이어(114)에 의하여 보올원추부(109) 방향으로 이송되고, 이송 과정에서 배플판(201)에 의하여 고형물(케이크)에 압착압력을 한번 더 인가한다.
내동스크류컨베이어(114)의 회동 축을 형성하면서 보올원추부(109)의 끝단 부분 인근 위치에 투입슬러지토출부싱(115)을 하나 이상 다수 설치한다.
투입슬러지토출부싱(115)은 마모 방지 또는 내마모를 위하여 텅스텐카바이드(WC)로 이루어지고, 외부로투터 공급파이프(317)를 통하여 투입된 슬러지를 회전보올(110)의 내부에 연속 투입한다.
투입슬러지토출부싱(115)은 슬러지토출부싱(203)과 캡플랜지(204)로 이루어진다.
슬러지토출부싱(203)은 텅스텐카바이드(WC)로 이루어지고 균일한 두께의 링(ring) 형상을 하며 공급파이프(317)을 통하여 외부로부터 투입된 슬러지를 회전보올(110)의 내부에 토출하는 구성이다.
캡플랜지(204)는 내경에 슬러지토출부싱(203)을 강제 압입시켜 고정 설치하며 전체적으로 사각 형상을 하고 사각의 각 모서리 부분에 관통된 나사공을 구비하며 내동스크류컨베이어(114)의 내동스크류수평부(114F) 이면서 배플판(201)에 인접한 위치에서 나사에 의하여 체결 설치되되 공급파이프(317)에 관통된 상태로 설치된다.
투입슬러지토출부싱(115)는 임의의 일측 방향 부분이 마모되는 경우, 필요에 의하여 캡플랜지(204)를 회전시켜 마모되지 않는 부분이 임의의 일측 방향 부분을 향하도록 다시 배치하고 다시 설치하므로 투입슬러지토출부싱(115)의 수명을 연장시킬 수 있다.
내동스크류컨베이어(114)와 회전보올(110)이 서로 다른 속도로 회전함으로 투입슬러지토출부싱(115)으로부터 회전보올(110)의 내부에 투입된 슬러지는 회전보올(110)의 원심력에 의하여 상등수와 고형물(케이크)로 분리된다.
슬러지가 원심분리되면서 비중이 큰 고형물(케이크)은 회전보올(110)의 내측면 벽에 가까운 위치에 몰리거나 또는 내측면 벽에 부착되고, 비중이 작은 상등수는 내동스크류컨베이어(114)의 내측 벽면 둘레를 따라 흐르게(이송) 된다.
내동스크류컨베이어(114)는 회전보올(110)에 비하여 1 내지 30 RPM/min 정도 느린 회전수로 차속 회전하면서 고형물(케이크)을 분리하여 농축하고 탈수가 이루어진다.
회전보올(110)은 내동스크류컨베이어(114)의 플레이트(206)를 형성하는 날개를 이용하여 고형물(케이크)을 강제 이송하고, 고형물(케이크)이 회전보올(110)의 내부에서 탈수가 충분히 이루어지도록 체류시간을 늘리기 위하여 보올수평부(108)와 보올원추부(109)를 구분 형성하며, 보올수평부(108)와 보올원추부(109)의 영역은 배플판(201)에 의하여 구분된다.
보올수평부(108)는 내동스크류컨베이어(114)의 나선형 날개인 플레이트(206)가 형성하는 외경보다 큰 내경으로 이루어지는 원기둥(원통) 형상이며, 보올원추부(109)는 보올수평부(108)의 일측 단부로부터 내경이 점차적으로 작아지면서 단면이 경사지게 연장 형성되는 원뿔 기둥 형상을 하는 부분이다.
보올수평부(108)와 연결되는 부분의 보올원추부(109) 직경은 보올수평부(108)의 직경과 동일하게 형성되고, 보올원추부(109) 의 직경은 점차적으로 줄어들데 된다. 보올수평부(108)와 보올원추부(109)의 내측에 대응되게 배치되는 내동스크류컨베이어(114) 역시 내동스크류수평부(114f)와 내동스크류원추부(114S)를 형성한다.
따라서 내동스크류컨베이어(114)가 일방향으로 회전하면 회전보올(110)의 내측 고형물(케이크)은 보올수평부(108)를 따라 보올원추부(109) 방향으로 이송하면서 압착과 탈수되고 보올원추부(109)와의 사이에 구비된 배플판(201)을 통과하면서 다시 압착과 탈수된 고형물(케이크)은 보올원추부(109)에 의하여 케이크토출부싱(111)을 통하여 토출(배출)된다.
슬러지가 압착되어 고형물(케이크)이 만들어지면서 생성된 상등수는 하중에 의하여 분리액배출구(103) 방향으로 유동한다.
보올수평부(108)의 단부에 접속 설치되는 보올원추부(109)의 끝단 원주 부분에는 케이크토출부싱(111)에 의하여 고형물(케이크)의 배출시간(체류시간)이 지연될 수 있다.
내동스크류컨베이어(114)의 몸체 및 해당 날개인 플레이트(206)는 회전보올(110)의 보올수평부(108)와 보올원추부(109)의 형상과 유사하게 형성하는 것이 고형물(케이크)의 이송에 효율적이며 바람직하다.
내동스크류컨베이어(114)에 나선 형상으로 설치되는 플레이트(206)의 원주부분 끝단에는 부채꼴 형상을 하는 하나 이상 다수의 플레이트텅스턴카바이드타일(207)이 각각 고정 설치된다.
플레이트텅스턴카바이드타일(207)은 카바이드타일(208)과 타일모재(210)로 이루어진다.
카바이드타일(208)은 텅스턴카바이드(WC)로 이루어지고 전체적으로 부채꼴 형상을 하며 일측면에 타일양각레일턱(209)을 돌출된 형상으로 형성한다.
타일모재(210)는 플레이트(206)의 원주부분 끝단이면서 고형물(케이크)에 직접 접촉하여 이송시키는 일측면에 용접 또는 볼트 또는 리벳 방식으로 고정 설치된다.
타일모재(210)는 텅스턴카바이드(WC) 또는 텅스턴(W) 또는 탄소강 금속류 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지고 전체적으로 부채꼴 형상을 하여 카바이드타일(208)에 대응되면서 일측면에 타일양각레일턱(209)에 대응되는 타일음각레일홈(211)을 음각된 형상으로 형성한다.
타일양각레일턱(209)과 타일음각레일홈(211)은 서로 대응되는 형상을 하므로 타일양각레일턱(209)이 타일음각레일홈(211)에 강제 슬라이딩 삽입되어 고정 설치되어 카바이드타일(208)과 타일모재(210)이 조립된다.
카바이드타일(208)과 타일모재(210)는 플레이트(206)의 끝단 원주에 비례하도록 편심형상(부채꼴 형상)으로 등분되는 형상을 하고, 플레이트(206)의 원주 값에 따라 등분되는 크기가 다를 수 있으며, 타일양각레일턱(209)이 타일음각레일홈(211) 구성에 의하여 유지보수와 탈부착이 용이하고 텡스덴카바이드(WC)로 이루어져 정밀도와 내구성에서 일반 금속보다 우수 또는 탁월하다.
내동스크류컨베이어(114)는 고형물(케이크)의 함수율을 일정하게 유지하기 위하여 투입된 슬러지의 농도가 변하여도 내동스크류컨베이어(114)에 회전동력을 전달하는 차속고비율감속기(300)를 통하여 회전 토오크를 전달받은 차속모터(106)의 차속부하 값을 이용하여 비례제어하도록 차속모터인버터(321)와 토오크비례제어콘트롤러(314)에 전기적으로 연결된다.
차속고비율감속기(300)는 차속모터(106)에 연결되고 차속모터(106)는 차속모터인버터(321)와 토오크비례제어콘트롤러(314)의 해당 제어신호에 의하여 투입되는 슬러지의 농도와 침강된 고형물(케이크) 배출압력 및 반송 토오크에 따른 제동전류가 차속고비율감속기(300)를 통하여 차속모터(106)에 전달되고 제동전류 부하값이 차속모터인버터(321)에 인가되어 토오크비례제어콘트롤러(314)에 전달되면 토오크비례제어콘트롤러(314)에서 설정된 범위와 편차를 비교 판단하여 토오크비례제어콘트롤러(314)가 차속모터(106)에 차속(감속) 회전수의 해당 제어신호를 출력한다.
그러므로 외부로부터 투입된 슬러지의 농도가 불균일하여도 배출되는 고형물(케이크)의 함수율이 일정하게 유지되도록 비례제어 한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
900 : 수평형 원심분리농축탈수 시스템 100 : 프레임
101 : 방진구 102 : 케이싱
103 : 분리액배출구 104 : 고형물배출구
105 : 구동모터 106 : 차속모터
107 : 베어링블록 108 : 보올수평부
109 : 보올원추부 110 : 회전보올
111a : 제 1 고형물배출부싱 111b : 제 2 고형물배출부싱
112 : 부싱고정볼트 113 : 원추내경조절홈
114 : 내동스크류컨베이어 114F : 내동스크류수평부
114S : 내동스크류원추부 115 : 투입슬러지토출부싱
201 : 배플판 203 : 슬러지토출부싱
204 : 캡플랜지 205 : 내동스크류컨베이어샤프트
206 : 플레이트 207 : 플레이트텅스턴카바이드타일
208 : 카바이트타일 209 : 타일양각레일턱
210 : 타일모재 211 : 타일음각레일홈
213 : 보올대경축 214 : 모올소경축
300 : 차속고비율감속기 301 : 어댑터플랜지
302 : 바디 303 : 제 1 캡플랜지
304 : 제 2 캡 플랜지 305 : 제1 내접기어
306 : 유성기어 307 : 회전축
308 : 태양기어 309 : 캐리어조립체
310 : 제2 내접기어 311 : 출력캐리어
312 : 스플라인내접기어 313 : 스플라인축
314 : 토오크비례제어콘트롤러 315 : 차속풀리
317 : 공급파이프 318 : 제 1 베어링
319 : 제 2 베어링 320 : 제 3 베어링
321 : 차속모터인버터
101 : 방진구 102 : 케이싱
103 : 분리액배출구 104 : 고형물배출구
105 : 구동모터 106 : 차속모터
107 : 베어링블록 108 : 보올수평부
109 : 보올원추부 110 : 회전보올
111a : 제 1 고형물배출부싱 111b : 제 2 고형물배출부싱
112 : 부싱고정볼트 113 : 원추내경조절홈
114 : 내동스크류컨베이어 114F : 내동스크류수평부
114S : 내동스크류원추부 115 : 투입슬러지토출부싱
201 : 배플판 203 : 슬러지토출부싱
204 : 캡플랜지 205 : 내동스크류컨베이어샤프트
206 : 플레이트 207 : 플레이트텅스턴카바이드타일
208 : 카바이트타일 209 : 타일양각레일턱
210 : 타일모재 211 : 타일음각레일홈
213 : 보올대경축 214 : 모올소경축
300 : 차속고비율감속기 301 : 어댑터플랜지
302 : 바디 303 : 제 1 캡플랜지
304 : 제 2 캡 플랜지 305 : 제1 내접기어
306 : 유성기어 307 : 회전축
308 : 태양기어 309 : 캐리어조립체
310 : 제2 내접기어 311 : 출력캐리어
312 : 스플라인내접기어 313 : 스플라인축
314 : 토오크비례제어콘트롤러 315 : 차속풀리
317 : 공급파이프 318 : 제 1 베어링
319 : 제 2 베어링 320 : 제 3 베어링
321 : 차속모터인버터
Claims (6)
- 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템에 있어서,
상기 수평형 원심분리농축탈수 시스템이 완충 상태로 동작하도록 바닥 구조물에 구비된 방진구(101)에 설치되고 케이싱(102)에 내장된 수평원통형상의 회전보올(110)에 회전동력을 출력하는 구동모터(105)을 일측단에 설치하는 프레임(100);
상기 회전보올(110)의 내부 공간이면서 상기 회전보올(110)의 회전축과 동일 회전축에 설치되고 상기 회전보올(110)과 동일한 방향으로 회전하되 상기 회전보올(110)의 회전속도와 다르게 감속된 회전속도로 회전하는 내동스크류컨베이어(114);
상기 프레임(100)의 타측단에 설치되고 상기 회전보올(110)의 회전속도를 감속시켜 내동스크류컨베이어(114)에 전달하되 비례제어 방식으로 감속된 차속회전속도를 상기 내동스크류컨베이어(114)에 전달하는 차속고비율감속기(300);
상기 내동스크류컨베이어(114)의 나선형상 플레이트(206) 원주부에 부채꼴 형상으로 설치되어 케이크를 보올원추부(109) 방향으로 이송하는 플레이트텅스턴카바이드타일(207);
상기 회전보올(110)의 보올원추부(109) 끝단 위치에 관통상태로 설치되고 상기 플레이트텅스턴카바이드타일(207)에 의하여 이송된 케이크를 배출하는 케이크토출부싱(111);
상기 내동스크류컨베이어(114)의 회전축 내부 이면서 일측단에 구성되는 공급파이프(317)에 투입된 슬러지를 상기 회전보올(110)의 내부에 토출하는 투입슬러지토출부싱(115); 를 포함하고,
상기 투입슬러지토출부싱(115)은
텅스턴카바이드(WC)로 이루어지고 균일한 두께의 링(ring) 형상을 하며 공급파이프(317)을 통하여 외부로부터 투입된 슬러지를 회전보올(110)의 내부에 토출하면서 슬러지와 직접 접촉하는 슬러지토출부싱(203);
상기 슬러지토출부싱(203)을 내경에 강제 압입시켜 고정 설치하며 전체적으로 사각 형상을 하고 사각의 각 모서리 부분에 관통된 나사공을 구비하며 내동스크류컨베이어(114)의 내동스크류수평부(114F) 이면서 배플판(201)에 인접한 위치에서 나사에 의하여 체결 설치되되 공급파이프(317)에 관통된 상태로 설치되는 캡플랜지(204); 를 포함하는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내동스크류컨베이어(114)에 연결된 차속모터(106)의 부하전류를 검출하여 상기 회전보올(110)에 투입된 슬러지의 농도와 침강된 케이크의 배출압력을 대비 판단하고 상기 차속모터(106)의 회전속도를 가감 조정하는 해당 제어신호를 출력하는 토오크비례제어콘트롤러(314);를 더 포함하는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 차속고비율감속기(300)는
상기 회전보올(110)의 대경축 또는 스플라인축(313)과 타측에 구비된 제 1 캡플랜지(303)에 의하여 연결 설치되고 일측에는 제2 캡 플랜지(304)를 구성하는 바디(302);
상기 바디(302)의 내주 면에 내측기어가 형성되어 이루어지는 제1 내접기어(305);
상기 제1 내접기어(305)에 치결합하고 태양기어(308)의 회전중심축 상에 구비되어 자전과 구름 공전하며 상기 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 적은 숫자의 기어치로 이루어지고 양측단에 각각 돌출된 회전축을 구성하는 유성기어(306);
상기 유성기어(306)의 중심에 배치되어 치결합 상태로 설치되고 차속모터(106)의 회전동력을 상기 유성기어(306)에 전달하고 상기 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 적은 숫자의 기어치로 이루어져 공전하는 상기 유성기어(306)에 감속된 회전동력을 출력하는 태양기어(308);
상기 유성기어(306)의 양측단으로 각각 돌출된 회전축을 회동상태로 고정시키고 상기 태양기어(308)에 지지되면서 상기 유성기어(306)의 회전에 의하여 상기 태양기어(308)를 중심으로 상기 태양기어(308)의 외주를 회전하고 대칭 또는 비대칭 형상으로 양측에 각각 형성되는 2 개의 고정판체로 이루어지는 캐리어조립체(309);
상기 바디(302)의 내주 면에 내측기어가 형성되어 이루어지고 상기 제1 내접기어(305)에 인접하게 배치되어 상기 유성기어(306)의 기어치에 치결합되고 상기 제1 내접기어(305)의 기어치 숫자보다 많은 숫자의 기어치로 이루어지며 상기 제1 내접기어(305)에 의하여 감속된 회전동력을 출력하는 제2 내접기어(310);
상기 제2 내접기어((310)에 연결되어 감속된 회전동력을 내동스크류컨베이어(114)에 전달하되 출력 회전측 중심에 형성된 원통형 내부 공간의 내주면에 스플라인내접기어(312)가 구비되어 내동스크류컨베이어(114)에 연결된 스플라인축(313)의 외주면에 형성된 기어치와 치겹합하므로 내동스크류컨베이어(114)에 회전동력을 전달하는 출력캐리어(311); 를 포함하는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 케이크토출부싱(111)은
텅스턴카바이드(WC)로 이루어지고 전체적으로 원통형상을 하되 외주면의 중간부분에 단턱이 형성되고 단턱을 기준으로 상단부 외주면의 직경이 하단부의 외주면 직경보다 더 크게 형성되는 제1고형물배출부싱(111a);
텅스턴카바이드와 텅스턴과 강철금속 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고 전체적으로 원통형상을 하며 내주면의 중간부분에 단턱이 형성되되 상기 제1고형물배출부싱(111a)의 외주면에 대응되는 형상으로 형성되는 제2고형물배출부싱(111b);
상기 제2고형물배출부싱(111b)의 외주면에 상하 방향을 따라 균일한 간격으로 이격 형성되되 다수 동심원주의 각각에 균일한 각도로 이격되어 형성되는 원추내경조절홈(113);
상기 보올원추부(109)의 일측 끝단 외부로부터 관통 설치되고 상기 원추내경조절홈(113)에 삽입되어 상기 케이크토출부싱(111)을 고정 상태로 설치하는 부싱고정볼트(112); 를 포함하는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플레이트텅스턴카바이드타일(207)은
텅스턴카바이드(WC)로 이루어지고 전체적으로 부채꼴 형상을 하며 일측면에 타일양각레일턱(209)을 돌출된 형상으로 형성하는 카바이드타일(208);
상기 플레이트(206)의 원주부분 끝단이면서 케이크에 직접 접촉하여 이송시키는 일측면에 용접 또는 볼트 또는 리벳 방식으로 고정 설치되고 텅스턴카바이드(WC) 또는 텅스턴(W) 또는 탄소강 금속류 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며 전체적으로 부채꼴 형상을 하여 카바이드타일(208)에 대응되면서 일측면에 상기 타일양각레일턱(209)에 대응되는 타일음각레일홈(211)을 음각된 형상으로 형성하는 타일모재(210); 를 포함하는 내구성과 고형물 배출 조절장치가 구비된 수평형 원심분리농축탈수 시스템.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117383785A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-12 | 苏州惠新普环保科技有限公司 | 节能型河道污泥处理用的离心分离装置 |
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| KR20060100671A (ko) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | 주식회사 무한기술 | 원심분리기의 자동 차속비례제어장치 |
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2022
- 2022-02-14 KR KR1020220018776A patent/KR102509045B1/ko active IP Right Grant
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