KR102521224B1 - 스크류 필터링 컴프레셔 - Google Patents

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KR102521224B1
KR102521224B1 KR1020220078276A KR20220078276A KR102521224B1 KR 102521224 B1 KR102521224 B1 KR 102521224B1 KR 1020220078276 A KR1020220078276 A KR 1020220078276A KR 20220078276 A KR20220078276 A KR 20220078276A KR 102521224 B1 KR102521224 B1 KR 102521224B1
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Abstract

본 발명은 스크류 필터링 컴프레셔에 관한 것으로, 스크류 프레스의 원리를 적용하여 투입된 원료(슬러리 또는 폐튀김 부스러기)를 이송 압축하면서 탈수(또는 탈유)하여 잔류물(고형분의 찌꺼기)을 걸러내도록 하되, 스크류 샤프트의 날개 형상을 리본 블렌더(ribbon blender) 형상으로 제작하고, 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 테이퍼 콘을 슬라이드 이동하면서 압축함으로써, 함수율 또는 함유율이 적은 잔류물(찌꺼기)을 신속하게 걸러내고, 슬러지 내의 수분 또는 폐튀김 부스러기 내의 오일을 신속하게 분리 배출할 수 있다.

Description

스크류 필터링 컴프레셔{SCREW FILTERING COMPRESSOR}
본 발명은 스크류 프레스의 원리를 적용하여 투입된 원료(슬러리 또는 폐튀김 부스러기)를 가압하면서 탈수(또는 탈유)할 수 있도록 잔류물(찌꺼기)을 걸러내는 스크류 필터링 컴프레셔에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크류 샤프트의 날개 형상을 리본 블렌더(ribbon blender) 형상으로 제작하고, 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 테이퍼 콘을 슬라이드 이동하면서 투입한 원료를 압축함으로써, 함수율(또는 함유율)이 적은 잔류물을 신속하게 걸러내고, 슬러지 내의 수분(또는 폐튀김 부스러기 내의 오일)을 신속하게 분리 배출할 수 있는 스크류 필터링 컴프레셔에 관한 것이다.
일반적으로 열가소성 수지의 폴리머 제조 공정에서, 수지 재료 혹은 이들 플라스틱 제품의 폐기물 재생 공정의 분쇄물(수지 재료)은 비교적 다량의 수분을 함유하고 있기 때문에, 각 폴리머 제조 공정의 마지막에는 함유 수분을 제거하는 탈수 공정이 필요하다.
기존 탈수 공정으로는, 예를 들어, ABS(아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌) 수지의 제조 공정에 있어서, 유동 건조로 등을 사용하는 방법이 채용되고 있다.
그런데 유화 중합에 의해 제조되는 ABS 라텍스는 응고, 수세(水洗)되어 다량의 수분을 함유한 슬러리 상태의 것으로 얻어지는데, 이 경우의 탈수 방법으로는 ABS 슬러리를 원심 탈수기에 공급한 후 탈수하여, 함수율 30% 내지 40% 정도의 함수(含水) 슬러리(분말) 또는 습윤 케이크를 얻는다.
이 함수 슬러리는 최종 공정의 압출기에 의한 컴파운딩, 입자 제조 공정의 벤트 업(vent up)이나, 발포 현상을 막기 위해서, 건조 관이나 유동 건조로 등을 사용해서 열에너지에 의해서 함수율을 1% 정도까지 건조한다.
함수율 1% 정도가 된 수지 재료는 단축 혹은 2축의 스크루 압출기로 공급해서, 최종적으로 건조과정을 수행하고, 컴파운딩해서 입자로 제조한다.
통상, 압출기(Extruder)는 수지 재료를 실린더(cylinder)에 부착된 호퍼(hopper)에 넣어서, 회전하는 스크루(screw)에 의해서 프런트 방향, 즉 크로스-헤드(cross-head) 쪽으로 수지 재료를 공급(feeding)하면서, 실린더로부터 열을 공급받아 수지 재료가 가열, 혼련, 용융이 이루어져 유동상태의 수지 재료가 다이스(dies)를 통과하여 일정한 형상의 제품을 만들고, 이것을 고화시키고, 인취장치(tensioning capstan)에 의해서 연속적으로 길이방향으로 제품을 생산한다.
그러나 종래 탈수장치는 리드 스크루만을 회전시켜서 압축하는 방식으로 탈수를 하므로, 함수율이 낮은 제품을 생산할 수 없는 기술적 한계가 있다.
한편, 튀김 부스러기는 음식 조리과정에서 흔히 발생하는 물질로 특히 닭 튀김 조리와 돈가스 조리에서 많이 발생한다. 이러한 튀김 부스러기는 그 튀김 부스러기 공극 속에 폐식용유를 포함하고 있으며, 이 폐식용유의 양은 튀김 부스러기의 70% 이상이다.
튀김 부스러기 속의 폐식용유는 주변의 조건에 따라 튀김 부스러기 밖으로 흘러나와 환경을 오염시키고 있으며, 튀김 부스러기에서 흘러나온 폐식용유를 희석시키기 위해서는 폐식용유 양의 20만 배에 해당하는 물이 소요된다.
그러나 대부분의 튀김 부스러기 발생 업체에서는 튀김 부스러기에 의한 환경오염 인식이 낮아서 분리수거가 제대로 이루어지지 않고 있다.
최근에는 화석연료의 고갈로 인해 재활용품을 이용하여 재생연료를 생산하기 위한 노력이 시도되고 있으며, 특히 바이오 디젤에 대한 관심이 높아지고 있다.
바이오 디젤이란 바이오 에탄올과 함께 가장 널리 사용되는 바이오 연료의 하나로, 대두유, 유채유, 폐식용유, 해조유 등의 식물성 기름을 원료로 하여 만든 무공해 연료를 통틀어 말한다.
또한, 바이오 디젤 생산을 위해 폐식용유를 수거하여 이를 이용하기 위한 정제과정에서 발생하는 음식 잔여물을 원재료로 하는 바이오매스 펠렛이 주목받고 있다.
바이오매스를 이용한 연료는 운반, 저장 및 연소 시의 처리가 용이하고 연소에 따른 열량을 높일 수 있어 에너지원으로서의 경제성도 구비하는 펠렛(pellet) 형태로 만들어서 생산하게 되는데, 펠렛에 사용되는 원재료로는 건설폐기물 중 폐목재, 왕겨 볏짚, 식물의 줄기 등 농림부산물, 생활폐기물 중 유기성 폐기물이 사용된다.
펠렛이란 목재를 파쇄하고 이를 압축해 원통형의 작은 조각(pellet) 형태로 성형한 것을 의미하며, 단위 체적당 발열량이 높고 형태와 크기가 일정하므로 정량공급이 가능하게 되어 화력발전소 및 보일러 등에 화석연료의 대체재 등으로 널리 사용된다.
특히, 폐식용유를 함유하고 있는 수거된 튀김 부스러기를 원재료로 하는 펠렛으로 생산할 경우, 연료용뿐만 아니라 사료용으로도 활용할 수 있으므로 경제적이나, 고함유율(높은 기름 함유율)로 인한 전처리 비용 증가로 인해서 펠렛 생산 등 에너지화하기 위해서는 함유율이 상대적으로 낮은 일반목재에 비해 생산원가가 많이 소요되는 단점이 있다.
국내 특허공개 공보 제10-2020-0041557호에 개시된 종래 폐식용유 회수가 가능한 튀김 부스러기 기반 펠렛 제조장치는 함유율이 낮은 펠렛 제품을 생산할 수 없는 단점이 있으며, 탈유 존(de-oil zone)의 손상 시, 드럼 전체를 교체해야 하므로, 보수 작업이 어렵고, 보수작업 비용이 상승하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0035718호(공개일: 2011.04.06) 대한민국 등록특허 제10-1813489(등록일: 2017.12.22)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 스크류 프레스의 원리를 적용하여 투입된 원료(슬러리 또는 폐튀김 부스러기)를 이송 압축하면서 탈수(또는 탈유)하여 잔류물(고형분의 찌꺼기)을 걸러내도록 하되, 스크류 샤프트의 날개 형상을 리본 블렌더(ribbon blender) 형상으로 제작하고, 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 테이퍼 콘을 슬라이드 이동하면서 압축함으로써, 함수율(또는 함유율)이 적은 잔류물(찌꺼기)을 신속하게 걸러내고, 슬러지 내의 수분(또는 폐튀김 부스러기 내의 오일)을 신속하게 분리 배출할 수 있는 스크류 필터링 컴프레셔를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔는 베이스 프레임(base frame); 상기 베이스 프레임 상부에 설치되며, 내부에 공간부(space)를 형성하고 하부에 배출구가 형성되는 스크린 하우징(screen housing); 상기 스크린 하우징 안으로 투입된 원료를 탈수한 후 잔류물(찌꺼기)을 여과하기 위하여 상기 스크린 하우징에 설치되는 스크린(screen); 상기 스크린 하우징을 지지하기 위하여 상기 스크린 하우징의 전단부에 연결 설치되고, 상부에 인입구가 형성되는 인렛 스탠드(inlet stand); 상기 스크린 하우징을 지지하기 위하여 상기 스크린 하우징의 후단부에 연결 설치되는 아울렛 스탠드(outlet stand); 상기 아울렛 스탠드에서 상기 인렛 스탠드 쪽으로 테이퍼링된 형상(점차 감소하는 형상)으로 형성되며, 상기 인입구를 통해서 상기 스크린 하우징 안으로 투입된 원료를 압축하기 위하여 상기 스크린 하우징의 공간부 안으로 관통하여 설치되며, 외주에 리본 블렌더(ribbon blender) 형상의 날개가 형성되는 스크류 샤프트(screw shaft); 상기 스크류 샤프트의 일단부를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 인렛 스탠드에 접하여 설치되는 인렛측 스크류 샤프트 베어링 모듈(inlet side screw shaft bearing module); 상기 스크류 샤프트의 타단부를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 아울렛 스탠드에 접하여 설치되는 아울렛측 스크류 샤프트 베어링(outlet side screw shaft bearing); 상기 스크류 샤프트를 회전하기 위하여 동력을 발생하는 스크류 샤프트 구동모듈(screw shaft drive module); 상기 스크류 샤프트의 외주면에 상기 스크류 샤프트 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 테이퍼 콘(taper cone); 상기 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 상기 테이퍼 콘을 이동하면서 상기 스크린 하우징 내의 원료를 가압할 수 있도록 상기 아울렛 스탠드에 설치되는 테이퍼 콘 가동모듈(actuator for taper cone); 을 포함하여 구성된 기술적 특징이 있다.
또한, 상기 스크류 샤프트 구동모듈은 상기 스크류 샤프트의 끝단부에 설치되는 제1 스프라켓(first sprocket); 동력을 발생하는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 설치되는 제2 스프라켓(secondary sprocket); 및 상기 제1 스프라켓과 상기 제2 스프라켓을 연결하는 체인(chain); 을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 테이퍼 콘 가동모듈은 유압으로 작동하는 유압실린더; 및 상기 유압실린더를 상기 아울렛 스탠드에 고정하는 고정브래킷(fix bracket); 을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 테이퍼 콘의 외주면에는 상기 아울렛 스탠드에서 상기 인렛 스탠드 쪽으로 경사진 경사면이 형성되며, 상기 테이퍼 콘의 내주면에는 그랜드 패킹(gland packing)이 설치되고 상기 그랜드 패킹은 상기 테이퍼 콘에 고정 설치된 스톱퍼(stopper)에 의해서 이탈이 방지되는 구조인 특징이 있다.
그랜드 패킹은 스크류 샤프트의 외주면과 테이퍼 콘의 내주면 사이에 위치하여 스크류 샤프트의 밀봉(sealing)을 위해 설치된다.
또한, 상기 아울렛 스탠드는 상기 스크린 하우징의 타측에 연결되고, 상기 아울렛 스탠드에는 상기 스크류 샤프트의 끝단부의 위치를 제한하는 로킹와셔(locking washer)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 인렛 스탠드의 센터 내주에는 패킹이 설치되고, 상기 패킹은 상기 스크류 샤프트의 외주면에 접하도록 배치되며, 상기 인렛 스탠드의 플랜지(flange)에는 볼트(bolt)로 홀더(holder)가 고정 설치되고, 상기 홀더에 의해서 상기 패킹의 이탈이 방지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린(screen)은 핀치 홀 드럼(pinch hole drum) 안에 설치되며, 상기 핀치 홀 드럼은 상기 스크린 하우징의 공간부 안에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서는, 스크린 하우징 안에 투입되는 원료, 예를 들어 슬러리(slurry) 또는 폐튀김 부스러기 등으로부터 폐수 또는 폐유를 걸러내어 함수율이 낮은 잔류물(찌꺼기)을 분리 배출할 수 있으며, 분리 탈수된 액은 다시 응집기로 투입하여 응집에 사용될 수 있으며, 고형분의 잔류물은 펠렛으로 제조한 후 사료 또는 착화탄으로 판매할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 스크류 프레스의 원리를 적용하여 투입된 원료(슬러리 또는 폐튀김 부스러기)를 가압하면서 탈수(또는 탈유)할 수 있도록 잔류물(찌꺼기)을 걸러내도록 하되, 스크류 샤프트의 날개 형상을 리본 블렌더(ribbon blender) 형상으로 제작하고, 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 테이퍼 콘을 슬라이드 이동하면서 압축함으로써, 함수율(또는 함유율)이 적은 잔류물을 신속하게 걸러내고, 슬러지 내의 수분(또는 폐튀김 부스러기 내의 오일)을 신속하게 분리 배출할 수 있다.
둘째, 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 테이퍼 콘을 이동하면서 압축함으로써, 스크린 하우징의 내부를 압착한 상태에서 탈수(또는 탈유)를 진행함으로써, 기존 리드 스크루만을 이용하여 탈수하던 제품보다 함수율이 낮은 제품을 생산할 수 있다.
셋째, 압축 및 이송 공정이 연속적으로 이루어지므로 생산 효율성이 매우 좋으며, 스크린의 클리어런스(clearance)(필터 간극)을 조정하여 배출되는 슬러지(또는 폐튀김 부스러기)의 입도(사이즈)를 자유롭게 조정할 수 있다.
넷째, 분리 탈수된 액은 다시 응집기로 투입하여 응집에 사용될 수 있으며, 배출된 고형분의 잔류물은 펠렛화하여 사료 또는 착화탄으로 판매할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔를 도시한 정면도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔를 도시한 종단면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔를 도시한 평면도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 스크류 샤프트 구동모듈을 도시한 측면도
도 5는 도 2의 A 부분 확대도
도 6은 도 2의 B 부분 확대도
도 7은 도 2의 C 부분 확대도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 인렛 스탠드를 도시한 사시도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 인렛측 스크류 샤프트 베어링 모듈을 도시한 사시도
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 베어링 하우징을 도시한 사시도
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 스크린과 핀치 홀 드럼을 도시한 사시도
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 테이퍼 콘을 도시한 사시도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시 예를 설명함에서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써, 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로, 첨부 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔를 도시한 종단면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 스크류 샤프트 구동모듈을 도시한 측면도이고, 도 5는 도 2의 A 부분 확대도이며, 도 6은 도 2의 B 부분 확대도이고, 도 7은 도 2의 C 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 인렛 스탠드를 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 인렛측 스크류 샤프트 베어링 모듈을 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 베어링 하우징을 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 스크린과 핀치 홀 드럼을 도시한 사시도이며, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔에서, 테이퍼 콘을 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔(100)에서는, 스크린 하우징(110) 안에 투입(주입)되는 원료, 예를 들어 슬러리(slurry) 또는 폐튀김 부스러기를 이동 및 압축과정을 진행하면서 탈수 또는 탈유를 진행하여 함수율 또는 함유율이 낮는 잔류물(찌꺼기)을 분리 배출할 수 있으며, 분리된 오일(기름)은 수거하여 발전소에 재판매할 수 있으며, 분리된 고형분의 찌꺼기는 펠렛으로 제조한 후 사료 또는 착화탄으로 판매할 수 있는 장치이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔(100)는 받침대 역할을 하는 베이스 프레임(10); 원료를 투입하기 위하여 내부에 공간부(111)를 형성하는 스크린 하우징(110); 스크린 하우징(110) 안에 설치되는 스크린(20); 스크린 하우징(110)의 전단부에 연결 설치되는 인렛 스탠드(120); 스크린 하우징(110)의 후단부에 연결 설치되는 아울렛 스탠드(130); 투입한 원료를 압축 및 이송하기 위하여 스크린 하우징(110)의 공간부(111) 안으로 관통하여 설치되는 스크류 샤프트(140); 스크류 샤프트(140)의 일단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 인렛측 스크류 샤프트 베어링 모듈(30); 스크류 샤프트(140)의 타단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 아울렛측 스크류 샤프트 베어링(40); 스크류 샤프트(140)를 회전하기 위한 스크류 샤프트 구동모듈(150); 스크류 샤프트(140) 외주에 슬라이딩 가능하게 설치되는 테이퍼 콘(160); 및 테이퍼 콘(160)을 구동하기 위한 테이퍼 콘 가동모듈(170); 을 포함하여 구성된 특징이 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔(100) 구성요소를 부연 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 프레임(10)은 받침대 역할을 하는 것으로 그 위에 장착되는 장치들의 하중을 충분히 지탱할 수 있는 강성을 갖도록 철재 빔으로 제작되고 일정한 두께를 유지하도록 제작하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스크린 하우징(110)은 베이스 프레임(10) 상부에 원통형상(쉘 형상)으로 제작되어 그 양단부에 볼트홀(H)을 갖는 플랜지(F)가 형성되며, 원료 투입을 위하여 내부에 공간부(111)를 형성하고, 하부에 탈수(또는 탈유)를 배출하기 위한 배출구(60)가 형성될 수 있다.
스크린 하우징(110)은 스크린 하우징(110)의 전단부와 후단에 연결 설치되는 인렛 스탠드(120)와, 아울렛 스탠드(130)에 의해서 지지된 상태로 베이스 프레임(10) 상측에 고정 설치된다. 인렛 스탠드(120)와 아울렛 스탠드(130)의 양단부에는 볼트홀(H)을 갖는 플랜지(F)가 형성된다.
도 8의 인렛 스탠드(120)는 스크린 하우징(110)을 지지하기 위하여 스크린 하우징(110)의 전단부(도면상 우측)에 연결 설치되고, 상부에 원료 투입을 위한 인입구(50)가 형성될 수 있다. 아울렛 스탠드(130)는 스크린 하우징(110)을 지지하기 위하여 스크린 하우징(110)의 후단부(도면상 좌측)에 연결 설치된다.
이와 같이 서로 인접하는 복수의 플랜지(F)가 서로 접한 상태에서 그 볼트 홀(H) 안에 볼트(B)가 체결되는 방식으로, 스크린 하우징(110)의 일측에는 인렛 스탠드(120)가 연결되고, 스크린 하우징(110)의 타측에는 아울렛 스탠드(130)가 연결됨으로써, 스크린 하우징(110)을 베이스 프레임(10) 위에 견고하게 고정하는 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 인렛 스탠드(120)의 센터 내주에는 패킹(127)이 설치되고, 그 패킹(127)은 스크류 샤프트(140)의 외주면에 접하도록 배치된다. 인렛 스탠드(120)의 플랜지(F)에는 볼트(B)로 홀더(125)가 고정 설치되고, 홀더(125)에 의해서 패킹(127)의 이탈이 방지되는 구조로 구성될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 아울렛 스탠드(130)에는 스크류 샤프트(140)의 끝단부의 위치를 제한하는 로킹와셔(135)가 설치될 수 있다. 로킹와셔(135)는 스크류 샤프트(140)가 길이방향으로 임으로 유동되거나 제 위치를 이탈하지 않도록 하는 역할을 한다.
도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 아울렛 스탠드(130)의 플랜지(F) 내측에는 테이퍼 콘 스톱퍼(27)가 볼트(B)로 고정 설치되어 테이퍼 콘(160)의 이동 시 위치를 제한하고 스크린 하우징(110)과의 충돌에 의한 파손을 방지하는 역할을 한다. 그 테이퍼 콘 스톱퍼(27)에는 탄성 재질(예를 들어, 러버)의 텐션 링(28)이 설치되어 쿠션 및 완충 역할을 하도록 할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 11에 도시된 바와 같이, 스크린(20)은 스크린 하우징(110) 안으로 투입된 원료를 탈수(혹은 탈유)한 후 잔류물(찌꺼기)을 걸러내기 위하여 스크린 하우징(110) 안에 설치된다.
즉, 스크린(20)은 핀치 홀 드럼(21) 안에 예를 들어, 용접방식으로 설치될 수 있으며, 핀치 홀 드럼(21)은 스크린 하우징(110)의 공간부(111) 안에 설치될 수 있다. 인입구(50)과 배출구(60)는 서로 엇갈려서 배치된다.
원료 투입 및 배출에 간섭을 주지않고 잔류물을 걸러내기 위하여 스크린(20)은 인입구(50)의 하측에 배치하지 않고 배출구(60)의 상측에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 핀치 홀 드럼(21)의 단부에 형성된 결합돌기(22)는 아울렛 스탠드(130)의 플랜지(F)에 형성된 결합홈(23) 안에 끼워져서 핀치 홀 드럼(21)의 위치가 고정되도록 구성될 수 있다.
즉, 별도의 체결수단, 예를 들어 볼트의 고정없이도 결합돌기(22)가 결합홈(23) 안에 끼워져서 핀치 홀 드럼(21)의 위치가 견고하게 고정됨으로써, 스크린 하우징(110)의 조립과 분리가 매우 용이하다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스크류 샤프트(140)는 아울렛 스탠드(130)에서 인렛 스탠드(120) 쪽으로 테이퍼링된 형상으로 형성된다. 즉, 아울렛 스탠드(130)에서 인렛 스탠드(120) 쪽으로 갈수록 점차 직경이 감소하는 형상으로 형성될 수 있다.
스크류 샤프트(140)는 인입구(50)를 통해서 스크린 하우징(110) 안으로 투입된 원료를 압축 및 이송하기 위하여 스크린 하우징(110)의 공간부(111) 안으로 관통하여 설치되며, 그 외주에는 리본 블렌더(ribbon blender) 형상의 날개(141)가 형성될 수 있다. 이와 같이 리본 블랜더의 임펠러 형상을 반영하여 내부에서의 유동은 적어지고, 외부의 유동을 가속화 하여 그 스크린 하우징(110) 내부에 투입된 원료(슬러리)를 고액 비율로 교반함으로써, 분리 배출효과를 극대화할 수 있다.
또한, 도 1, 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 인렛측 스크류 샤프트 베어링 모듈(30)은 스크류 샤프트(140)의 일단부를 회전 가능하게 지지하기 위하여 인렛 스탠드(120)에 접하여 설치될 수 있다.
또한, 도 1, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 아울렛측 스크류 샤프트 베어링(40)은 스크류 샤프트(140)의 타단부를 회전 가능하게 지지하기 위하여 아울렛 스탠드(130)에 접하여 설치될 수 있다.
즉, 아울렛 스탠드(130)의 센터에는 베어링 하우징(132)이 연장 형성되고, 그 베어링 하우징(132)의 내주에는 베어링 장착홈(133)이 형성된다.
그 베어링 장착홈(133) 안에는 복수의 베어링(134)이 설치되고, 그 복수의 베어링(134) 사이에는 서포트 링(135)이 설치되며, 상기 베어링 하우징(132)에는 고정 링(136)이 볼트(B)에 의해 고정 설치되어 베어링(134)의 위치를 고정하도록 할 수 있다.
미설명 부호 45는 필로우 블록 베어링을 도시한 것으로, 스크류 샤프트(140)를 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다. 필로우 블록 베어링은 베어링의 외부 하우징으로 사용되는 주철 장착 브래킷 내에 하우징되는 베어링 유형을 말한다.
또한, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 스크류 샤프트 구동모듈(150)은 스크류 샤프트(140)를 회전하기 위하여 동력을 발생한다.
상기 스크류 샤프트 구동모듈(150)의 구성을 살펴보면, 상기 스크류 샤프트 구동모듈(150)은 스크류 샤프트(140)의 끝단부에 설치되는 제1 스프라켓(151); 동력을 발생하는 구동모터(152); 구동모터(152)의 회전축(152a)에 설치되는 제2 스프라켓(153); 및 제1 스프라켓(151)과 제2 스프라켓(153)을 연결하는 체인(154); 을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 구동모터(152)가 구동하여 동력을 발생하면 제2 스프라켓(153)이 회전하며, 이때 체인(154)에 의해서 제1 스프라켓(151)이 회전하면서 제1 스프라켓(151)를 회전시킨다. 제1 스프라켓(151)의 회전에 의해서 스크류 샤프트(140)가 회전하는 것이다.
또한, 도 2 및 도 12에 도시된 바와 같이, 테이퍼 콘(160)은 스크류 샤프트(140)의 외주면에 스크류 샤프트 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다.
상기 테이퍼 콘(160)의 외주면에는 아울렛 스탠드(130)에서 인렛 스탠드(120) 쪽으로 경사진 경사면(161)이 형성되며, 테이퍼 콘(120)의 내주면에는 그랜드 패킹(O)이 설치되고 그 그랜드 패킹(O)은 테이퍼 콘(160)에 볼트(B)에 의해 고정 설치된 스톱퍼(165)에 의해서 이탈이 방지되는 것이 바람직하다.
상기 테이퍼 콘(160)에는 테이퍼 콘(160)의 이동 시, 테이퍼 콘 스톱퍼(27) 및 텐션 링(28)과 접촉하는 단턱(167)이 형성된다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 테이퍼 콘 가동모듈(170)은 스크류 샤프트(140)의 길이방향을 따라 테이퍼 콘(160)을 이동하면서 스크린 하우징(110) 내의 원료를 압축할 수 있도록 아울렛 스탠드(130)에 설치될 수 있다.
상기 테이퍼 콘 가동모듈(170)의 구성을 살펴보면, 상기 테이퍼 콘 가동모듈(170)은 유압으로 작동하는 유압실린더(171); 및 유압실린더(171)를 아울렛 스탠드(130)에 고정하는 고정브래킷(172);을 포함하여 구성될 수 있다.
유압실린더(171)는 유압라인(미도시)로부터 유압을 공급받아 작동하며, 유압실린더(171)의 로드(171a)는 연장 바(171b)를 통해서 테이퍼 콘(160)에 연결되도록 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스크류 필터링 컴프레셔(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
우선, 테이퍼 콘 가동모듈(170)이 구동하여 스크류 샤프트(140)의 길이방향을 따라 테이퍼 콘(160)을 우측으로 전진한다. 즉, 유압실린더(171)는 유압라인(미도시)로부터 유압을 공급받아 작동하며, 스크류 샤프트(140)의 길이방향을 따라 테이퍼 콘(160)을 우측으로 슬라이드 이동시켜서 스크린 하우징(110)의 좌측의 개구(열린부분)를 차단한다. 그 다음, 인입구(50)를 통해서 스크린 하우징(110) 안으로 원료를 투입한다.
스크류 샤프트 구동모듈(150)이 구동하여 스크류 샤프트(140)를 회전시킨다.
즉, 상기 구동모터(152)가 구동하여 동력을 발생하면 제2 스프라켓(153)이 회전하며, 이때 체인(154)에 의해서 제1 스프라켓(151)이 회전하면서 제1 스프라켓(151)를 회전시킨다. 제1 스프라켓(151)의 회전에 의해서 스크류 샤프트(140)가 회전한다.
스크류 샤프트(140)의 회전에 의해서 투입한 원료가 이송 및 압착되면서 탈수 또는 탈유되고, 스크린을 거치면서 배출구(60)를 통해서 탈수 또는 탈유는 배출된다.
그 다음, 테이퍼 콘 가동모듈(170)이 구동하여 스크류 샤프트(140)의 길이방향을 따라 테이퍼 콘(160)을 좌측으로 약간 후진시켜서 스크린 하우징(110)의 좌측의 개구를 다시 개방한다.
이때, 스크린 하우징(110)의 내부 압력을 유지하도록 하며, 잔류물(고형분의 찌꺼기)에 의해서 수분 또는 오일이 아울렛 스탠드(130) 쪽으로 유출되지 않고 스크린(20)을 거쳐서 배출구(60)를 통해서 배출된다.
그리고 도 2에 화살표로 도시한 바와 같이, 스크린 하우징(110)의 좌측의 개구를 통해서 슬러지 또는 폐튀김 부스러기는 배출될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 스크류 프레스의 원리를 적용하여 투입된 원료(슬러리 또는 폐튀김 부스러기)를 가압하면서 탈수(또는 탈유)할 수 있도록 잔류물(찌꺼기)을 걸러내도록 하되, 스크류 샤프트의 날개 형상을 리본 블렌더(ribbon blender) 형상으로 제작하고, 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 테이퍼 콘을 슬라이드 이동하면서 압축함으로써, 함수율(또는 함유율)이 적은 잔류물을 신속하게 걸러내고, 슬러지 내의 수분(또는 폐튀김 부스러기 내의 오일)을 신속하게 분리 배출할 수 있다.
둘째, 스크류 샤프트의 길이방향을 따라 테이퍼 콘을 이동하면서 압축함으로써, 스크린 하우징의 내부를 압착한 상태에서 탈수(또는 탈유)를 진행함으로써, 기존 리드 스크루만을 이용하여 탈수하던 제품보다 함수율이 낮은 제품을 생산할 수 있다.
셋째, 압축 및 이송 공정이 연속적으로 이루어지므로 생산 효율성이 매우 좋으며, 스크린의 클리어런스(필터 간극)을 조정하여 배출되는 슬러지(또는 폐튀김 부스러기)의 입도(사이즈)를 자유롭게 조정할 수 있다.
넷째, 분리 탈수된 액은 다시 응집기로 투입하여 응집에 사용될 수 있으며, 배출된 고형분의 잔류물은 펠렛화하여 사료 또는 착화탄으로 판매할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 베이스 프레임
20: 스크린
21: 핀치 홀 드럼
30: 인렛측 스크류 샤프트 베어링 모듈
40: 아울렛측 스크류 샤프트 베어링
50: 인입구
60: 배출구
110: 스크린 하우징
111: 공간부
120: 인렛 스탠드
125: 홀더
127: 패킹
130: 아울렛 스탠드
132: 베어링 하우징
135: 로킹와셔
140: 스크류 샤프트
141: 날개
150: 스크류 샤프트 구동모듈
151: 제1 스프라켓
152: 구동모터
152a: 구동모터의 회전축
153: 제2 스프라켓
154: 체인
160: 테이퍼 콘
161: 경사면
162: 단턱
165: 스톱퍼
170: 테이퍼 콘 가동모듈
171: 유압실린더
172: 고정브래킷
F: 플랜지
B: 볼트
O: 그랜드 패킹

Claims (7)

  1. 베이스 프레임(10);
    상기 베이스 프레임 상부에 설치되며, 내부에 공간부(111)를 형성하고 하부에 배출구(60)가 형성되는 스크린 하우징(110);
    상기 스크린 하우징(110) 안으로 투입된 원료를 탈수한 후 잔류물을 여과하기 위하여 상기 스크린 하우징(110) 내에서 단부에 결합돌기(22)가 형성된 핀치 홀 드럼(21) 안에 설치되며, 배출구(60)의 상측에 위치하는 스크린(20);
    상기 스크린 하우징(110)을 지지하기 위하여 상기 스크린 하우징(110)의 전단부에 연결 설치되고, 상부에 상기 배출구(60)와 엇갈려서 배치되는 인입구(50)가 형성되어 상기 스크린(20)이 원료 투입 및 배출에 간섭받지 않고 잔류물을 걸러내게 하는 인렛 스탠드(120);
    양단부에 볼트홀(H)을 갖는 플랜지(F)가 형성되며, 상기 스크린 하우징(110)을 지지하기 위하여 상기 스크린 하우징(110)의 후단부에 연결 설치되어, 상기 핀치 홀 드럼(21)의 결합돌기(22)가 상기 플랜지(F)에 형성된 결합홈(23) 안에 끼워져서 상기 핀치 홀 드럼(21)의 위치가 고정되며,
    상기 플랜지(F) 내측에는 탄성 재질의 텐션 링(28)을 갖는 테이퍼 콘 스톱퍼(27)가 설치되는 아울렛 스탠드(130);
    상기 아울렛 스탠드(130)에서 상기 인렛 스탠드(120) 쪽으로 테이퍼링된 형상으로 형성되며, 상기 인입구(50)를 통해서 상기 스크린 하우징(110) 안으로 투입된 원료를 압축하기 위하여 상기 스크린 하우징(110)의 공간부(111) 안으로 관통하여 설치되며, 외주에 리본 블렌더(ribbon blender) 형상의 날개(141)가 형성되는 스크류 샤프트(140);
    상기 스크류 샤프트(140)의 일단부를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 인렛 스탠드(120)에 접하여 설치되는 인렛측 스크류 샤프트 베어링 모듈(30);
    상기 스크류 샤프트(140)의 타단부를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 아울렛 스탠드(130)에 접하여 설치되는 아울렛측 스크류 샤프트 베어링(40);
    상기 스크류 샤프트(140)를 회전하기 위하여 동력을 발생하는 스크류 샤프트 구동모듈(150);
    상기 스크류 샤프트의 외주면에 상기 스크류 샤프트 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 슬라이딩 시 상기 테이퍼 콘 스톱퍼(27) 및 텐션 링(28)과 접촉하는 단턱(167)이 형성되어 상기 테이퍼 콘 스톱퍼(27)에 의해 위치가 제한되고 상기 텐션 링(28)에 의해 스크린 하우징(110)과의 충돌에 의한 파손을 방지하며,
    외주면에는 상기 아울렛 스탠드(130)에서 상기 인렛 스탠드(120) 쪽으로 경사진 경사면(161)이 형성되며, 내주면에는 그랜드 패킹(O)이 설치되고 상기 그랜드 패킹(O)은 스톱퍼(165)에 의해서 이탈이 방지되는 테이퍼 콘(160);
    상기 스크류 샤프트(140)의 길이방향을 따라 상기 테이퍼 콘(160)을 이동하면서 상기 스크린 하우징(110) 내의 원료를 가압할 수 있도록 상기 아울렛 스탠드(130)에 설치되는 테이퍼 콘 가동모듈(170); 을 포함하는 스크류 필터링 컴프레셔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크류 샤프트 구동모듈(150)은
    상기 스크류 샤프트(140)의 끝단부에 설치되는 제1 스프라켓(151);
    동력을 발생하는 구동모터(152);
    상기 구동모터(152)의 회전축(152a)에 설치되는 제2 스프라켓(153); 및
    상기 제1 스프라켓(151)과 상기 제2 스프라켓(153)을 연결하는 체인(154); 을 포함하는 스크류 필터링 컴프레셔.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테이퍼 콘 가동모듈(170)은
    유압으로 작동하는 유압실린더(171); 및
    상기 유압실린더(171)를 상기 아울렛 스탠드(130)에 고정하는 고정브래킷(172);을 포함하는 하는 스크류 필터링 컴프레셔.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아울렛 스탠드(130)는 상기 스크린 하우징(110)의 타측에 연결되고, 상기 아울렛 스탠드(130)에는 상기 스크류 샤프트(140)의 끝단부의 위치를 제한하는 로킹와셔(135)가 설치되는 것을 특징으로 하는 스크류 필터링 컴프레셔.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인렛 스탠드(120)의 센터 내주에는 패킹(127)이 설치되고, 상기 패킹(127)은 상기 스크류 샤프트(140)의 외주면에 접하도록 배치되며, 상기 인렛 스탠드(120)의 플랜지(F)에는 볼트(B)로 홀더(125)가 고정 설치되고, 상기 홀더(125)에 의해서 상기 패킹(127)의 이탈이 방지되는 것을 특징으로 하는 스크류 필터링 컴프레셔.
  7. 삭제
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