KR20010013546A - 처리 용적율 적응식 스크류 프레스형 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크류 프레스형 여과장치에 관한 것이다. 이 여과장치는 환형의 고정 플레이트(10)와, 환형의 가동 플레이트(11)의 상호 중첩 배열로 이루어지며, 고정 플레이트의 개구열에 의해 고정적인 원통형 공간(12)을 구성한 여과 실린더(2)를 설치하고, 이 원통형 공간을 관통한 스크류(5)의 양 단부를 입구 챔버(1) 및 출구 챔버(3)까지 연장하며, 이 스크류의 회전에 의해 가동 플레이트를 요동시키는 기구(15, 16)를 설치한 구조에 있어서, 여과 실린더내의 스크류 피치 사이의 용적을 입구측으로부터 출구측에 걸쳐 점차 감소시켜, 피처리물의 처리중의 함수율의 저하에 대응시킨 것이다.

Description

처리 용적율 적응식 스크류 프레스형 여과장치{FILTER OF PROCESSING VOLUME RATIO ADAPTED SCREW PRESS TYPE}

종래의 스크류 프레스형 여과장치로서는, 예를들면, 일본 특허 공고 제 소63-65364호(특허 제1520106호) 공보에 기재된 바와같은, 스크류-관통(through-screw)형 여과 실린더 설치방식이 존재한다. 이러한 방식의 여과장치는, 드럼내의 양단부를 제외한 실질적 범위에 있어서, 드럼의 내측으로부터 드럼의 외측으로 반경방향으로 처리되지 않은 물을 여과하기 위한 여과 실린더를 설치하는 동시에, 상기 실질적 범위에 있는 드럼의 주위 표면에 다수의 관통구멍을 설치하고, 또한 상기 여과 실린더를 관통하는 스크류를 드럼의 전체 길이에 걸쳐 배치하여, 상기 드럼내의 양단부를 처리되지 않은 물의 입구 챔버 및 탈수된 케이크의 출구 챔버로서 이용하도록 되어 있다. 여과 실린더에 있는 여과 통로는, 상기 실린더를 구성하는 환형의 고정 플레이트와 환형의 가동 플레이트와의 교호(交互)배열에 있어서의 프레이트 사이의 미소 간극에 의해 형성된다.

상기 구성에 있어서, 통상적으로는 플레이트들 사이의 간극으로부터 여과 실린더의 외측 주위를 향하여 수분이 착출(搾出)됨에 따라, 1피치(pitch)분의 스크류 베인에 가압되는 피처리물(처리되지 않은 물의 처리후에 남은 것)의 체적은, 착출 수분량에 따라 점차적으로 감소된다. 그에 반하여, 여과 실린더의 전체 길이를 통하여 동일의 용적률(처리용적/단위길이) 및 균일 스크류 피치로 되는 통상의 구조에서는, 여과 실린더의 후부의 스크류 부하가 가볍게 되어, 스크류의 후부가 실질적인 부하를 제공하지 않게 된다.

본 발명은 슬러지와 그 외의 현탁물을 포함하는 처리되지 않은 물을 여과하여 여과수와 탈수된 케이크로 분리하기 위한 스크류 프레스형 여과장치(filter)에 관한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 스크류 프레스형 여과장치에 관하여 설명한다.

도1은 스크류 피치 점차 감소 방식에 대한 프레스형 여과장치의 실시예를 제시하는 종단면도이다.

도2는 도1의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 단면도이다.

도3은 도2의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 부분단면도이다.

도4는 스크류 샤프트 직경 점차 증대 방식에 대한 스크류 프레스형 여과장치의 실시예를 제시하는 종단면도이다.

도5는 여과 실린더 내경 점차 감소 방식에 대한 스크류 프레스형 여과장치의 실시예를 제시하는 종단면도이다.

본 발명의 목적은, 여과 실린더내에서 가압 이동됨에 따라 물이 짜내어지며, 정상적으로 스크류 피치당 피처리 물량이 감소하여 가는것에 대응하여, 여과 실린더의 스크류 피치당 처리능력(용적/스크류 피치)을 입구측으로부터 출구측에 걸쳐 점차 감소시키도록 한 스크류 프레스 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, a) 다수의 환형의 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 개구 직경보다 약간 더 큰 개구 직경을 지니며 그 구경차에 따른 진폭에 있어서, 동일면내에서 요동할 수 있는 다수의 환형 가동 플레이트와의, 각각 미소한 여과용 간극을 둔 상호 중첩 배열로 되며, 상기 고정 플레이트의 개구열에 의해 고정적인 원통형 공간을 구성한 여과 실린더를 설치하고,

b) 상기 여과 실린더의 원통형 공간을 관통한 스크류를 배치하는 동시에, 이 스크류의 회전에 의해 상기 가동 플레이트를 요동시키는 기구를 설치함으로써, 상기 여과 실린더의 입구단부로부터 수용된 처리되지 않은 물을 출구단부를 향하여 가압·추진하며, 상기 가동 플레이트의 요동에 의해 각각의 플레이트 사이의 상기 여과용 간극을 항상 재생하도록 한 스크류 프레스형 여과장치로서,

c) 상기 여과 실린더의 스크류 피치당 처리용적이 입구단부로부터 출구단부에 걸쳐 점차 감소되는 것을 특징으로 한다.

상기의 구성에 있어서, 스크류 피치당 처리용적을 입구단부로부터 출구단부에 걸쳐 점차 감소시키는 수단으로서는, ① 스크류 피치 간극을 상기 여과 실린더의 입구단부로부터 출구단부에 걸쳐 점차 감소시킨다. ② 스크류의 샤프트 직경을 상기 여과 실린더의 입구단부로부터 출구단부에 걸쳐 점차 증가시킨다. ③ 여과 실린더의 내경과, 이것에 대응하는 스크류의 횡단면 투영된 직경을 상기 여과 실린더의 입구단부로부터 출구단부에 걸쳐 점차 감소시키는 것과 같은 3가지의 방식이 존재한다.

상기의 방식들 중에, 여과 실린더의 스크류 피치당 처리용적을 입구단부로부터 출구단부에 걸쳐 점차 감소시킨 본 발명의 스크류 프레스 여과장치에 있어서는, 서서히 물이 짜내어져 단단하게 되는 피처리물의 스크류 피치당 처리량을, 이것에 대응하여 서서히 감소시킴으로써, 스크류에 대한 부하 분포를 일정하게 하며, 여과 실린더의 전체 길이를 통하여 효율적인 물짜내기를 행할 수 있다.

본 발명의 스크류 프레스형 여과장치의 제1의 실시예는, 도1에 제시된 바와같이, 우측으로부터 입구 챔버(1), 여과 실린더(2) 및 출구 챔버(3)가 연결되어 설치되며, 여과 실린더(2)내의 원통형 공간(4)에는, 입구 챔버(1)로부터 출구 챔버(3)까지 본 여과장치의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 스크류(5)가 관통하여 있다. 입구 챔버(1)의 상부에는 처리되지 않은 물을 수용하기 위한 입구 구멍(1a)이 형성되며, 출구 챔버(3)의 하부에는 출구 구멍(3a)이 형성되어 있다. 스크류(5)는 입구부의 스크류 베인에 관한 피치(A)로부터, 출구부의 스크류 베인에 관한 피치(B; 단, B ＜ A)까지 연속적으로 피치를 축소한 형상으로 하여, 탈수되어 서서히 축소하는 피처리물의 체적에 적합하도록 되어 있다.

여과 실린더(2)의 전방 단부 플레이트(6a) 및 후방 단부 플레이트(6b)는, 각각 입구 챔버(1) 및 출구 챔버(3)와의 경계를 이루며, 후방 단부 플레이트(6b)의 정합 개구로부터는, 여과 실린더 내벽의 연장부를 이루는 후방 단부 실린더(7)가 돌출하여 설치되며, 스크류 샤프트(5a)의 가늘게 된 후방 단부 축 부분(5b)에는 피처리물의 배출 제어를 행하기 위한 밸브 디스크(8)가 끼워져 있다. 밸브 디스크(8)는 그 후방의 후방 단부 축 부분(5b)에 장비된 스프링(9)에 의해 배면이 지지되며, 장치의 휴지시 및 운전 개시후에 피처리물이 압송되어 오기까지는, 그 스프링(9)의 장력에 의해 후방 단부 실린더(7)의 단부 에지 및스크류 샤프트(5a)의 후방 단부(축 부분(5b)이 붙어있는 부분)에 접하여 여과 실린더(2)의 출구를 막고 있다.

여과 실린더(2)는 전방 단부 플레이트(6a) 및 후방 단부 플레이트(6b) 사이에 가설된, 예를들면, 4개의 지지봉(10;제2도 참조) 등에 의해 고정된 다수의 환형의 고정 플레이트(11)와, 그들 고정 플레이트의 중심 개구 직경보다 약간 더 큰 중심 개구 직경을 지니는 다수의 환형 가동 플레이트(12)와의, 각각의 여과용 미소 간극을 둔 상호 중첩 배열로 되며, 가동 플레이트(12)는 후술되는 캠 기구에 의해 고정 플레이트(11)와의 구경차에 따른 진폭에 있어서 동일면내에서 요동할 수 있다. 이 경우, 전체 고정 플레이트(11)의 개구열에 의해 전술한 원통형 공간(4)을 구성하며, 가동 플레이트(12)는 그 요동에 의해 원통형 공간(4)의 내측 주위 표면을 좁히는 것은 아니다. 따라서, 스크류(5)의 베인의 외측 에지는 그 내측 주위 표면에 맞물려 끼워지며, 연속적으로 회전할 수 있다.

스크류 샤프트(5a)의 전방 단부와 샤프트 부분(5b)의 후방 단부는,입구 챔버(1) 및 출구 채버(3)의 각각의 외측 단부 플레이트(13a 및 13b)에 설치된 베어링에 지지되며, 출구 챔버 외측 단부 플레이트(13b)의 베어링으로부터 돌출한 샤프트 축 부분(5b)의 후방 단부는 치차 등을 통하여 회전구동되는 동시에, 치차 열(14)에 의해 다른 회전축(15)과 작동가능하게 연결되어 있다. 도2로부터 명백하게 알 수 있는 바와같이, 회전축(15)은 여과장치의 하부에 있어서 동일하게 외측 단부 플레이트(13a 및 13b) 사이에 연장하여 있으며, 여과 실린더(2)의 범위내의 직경을 가늘게 함과 동시에, 그 가늘게 된 직경 부분(15′)의 주위 표면에 있어서 축방향으로 연장하는 캠 키이(16;cam key)를 지닌다.

고정 플레이트(11)는 여과 실린더(2)의 외측 주위 표면을 형성하는 외주와, 전술한 원통형 공간(4)을 규정하는 개구를 지니는 완전한 환형의 플레이트이며, 상기 4개의 지지봉(10)에 관통·지지되며, 각각의 플레이트(11)는 동일하게 지지봉(10)에 관통·지지된 작은 원형 플레이트 형태의 스페이서(17)에 의해 상호 간격을 유지한다. 한편, 가동 플레이트(12)는, 스페이서(17)를 충분한 여유를 갖고 둘러싸는 요부(18)를 형성한, 고정 플레이트(11) 보다 다소 작은 외주와, 고정 플레이트(11)의 개구(다시말하면, 원통형 공간(4))보다 다소 큰 직경의 개구(19)를 지니는 환형의 플레이트이며, 그 상하부분에 상부 구멍(20a) 및 하부 구멍(20b)을 각각 형성하며, 상부 구멍(20a)에는 지지점 바(21;fulcrum bar)를 헐겁게 끼우고, 하부 구멍(20b)에는 전술한 회전축(15)의 중간의 가늘게 된 직경부(15′)를 끼워서 구성되어 있다. 가늘게 된 직경부(15′)가 관통하는 각각의 고정 플레이트(11)의 하부 구멍은 도1에서 확실히 알 수 있는 바와같이, 캠 키이(16)의 원형 궤적에 대응하거나 또는 그 이상의 크기의 직경을 지님으로써, 고정된 상태에 있어서, 가늘게 된 직경부(15′), 따라서, 회전축(15)의 회전을 허용하지만, 각각의 가동 플리이트(12)의 전술한 하부 구멍(20b)은 가늘게 된 직경부(15′)의 본체 직경에 캠 키이(16)의 돌기 치수를 더한 크기보다 약간 더 큰 직경밖에 지니지 않으므로, 캠 키이(16)의 회동에 따라 캠-구동되어 편심회전하며, 상부 구멍(20a)을 관통한 지지점 바(21)를 지지점으로 하여 가동 플레이트(12) 자체를 주로 상하로 요동시킨다.

다음에, 도2의 화살표 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 확대하여 도시된 부분단면도인 도3을 참조하여 확실히 이해되는 바와같이, 요부(18)내의 스페이서(17)는 고정 플레이트(11) 사이의 간격을 설정하는 두께, 이 경우, 가동 플레이트(12)의 두께보다 약간 더 큰 두께를 지님으로써, 플레이트(11, 12) 사이에 작은 여과 간극을 형성하며, 이리하여 다수의 플레이트(11, 12)의 배열로 이루어지는 여과 실린더(2;도1 참조)가 완성된다.

이상에서 설명한 제2 실시예의 구조에 있어서, 스크류(5)가 구동되면, 치차열(14)에 의해 회전축(15)도 동시에 회전하며, 캠 키이(16)가 회전함으로써, 상기와 같은 가동 플레이트(12)의 하부 구멍(20b;도2 참조)은 편심 회동하며, 이에따라, 가동 플레이트(12) 전체는 상부 구멍(20a)이 지지점 바(21)의 주위에서 유동(遊動)할 수 있는 범위에 있어서 요동한다. 이 경우, 캠 키이(16)의 높이는 고정 플레이트(11)와 가동 플레이트(12)와의 내경 차에 상당하도록 설정되며, 작은 구멍(20a)의 내경과 지지점 바(21)의 직경과의 차이도 거의 이것과 상당하도록 설정되므로, 가동 플레이트(12)의 개구(19)는, 도2에 도시된 가장 아래쪽 위치에 있어서는 상부 에지가 고정 플레이트(11)의 개구, 즉 여과 실린더(2) 내주면의 상단과 일치하며, 회전축(15)이 절반 회전한 가장 위쪽 위치에 있어서는 하부 에지가 고정 플레이트(11)의 개구, 즉 여과 실린더(2) 내주면의 하단과 일치하며, 회전축(15)의 1 회전중에 있어서 여과 실린더 내주면(22)의 내측으로 침입하는 것은 아니다.

입구 구멍(1a)으로부터 도입된 처리되지 않은 물은, 입구 챔버(1)내에 있어서 스크류(5)에 추진되어, 여과 실린더(2)에 공급된다. 여과 실린더(2)내에 있어서 스크류(5)에 의해 서서히 압착되는 처리되지 않은 물은, 전술한 가동 플레이트(12)의 요동에 의해 그 플레이트(12)와 고정 플레이트(11)와의 사이에 있어서 항상 (활주가능하게) 재생되는 여과 간극을 통하여 방사상으로 여과되어, 외주를 통하여 배출된다. 스크류(5)에 의해 추진되며, 초기에 전진함에 따라 압착·탈수가 진행되는 피처리물의 함수율(含水率), 즉 스크류 피치내의 피처리물 체적은 감소하지만, 본 실시예에 있어서 스크류(5)의 피치 간격은 입구 챔버(1)로부터 출구 챔버(3)에 걸쳐 대응적으로 감소된다. 따라서, 스크류(5)에 대한 피처리물의 부하의 정도는, 전진위치에 따라 최적치 보다도 크게 저하하며, 일정한도 이상은 처리 불충분한 채로, 출구 챔버(3)에 도달하며, 또한 출구 구멍(3a)로부터 배출되는 종래형 장치의 결점을 방지할 수 있다.

즉, 실시예의 스크류 프레스형 여과장치에 있어서는, 1 피치분의 처리되지 않은 물(피처리물)은 서서히 피치 간격이 감소하는 스크류(5)에 전진되며, 이에 따르는 피치리물이 하류측으로 이동함에 따라 처리용적/시간(처리속도)이 느려지기 때문에, 슬러지 농도가 높아져, 탈수율:압력의 관계가 저하된 피처리물을, 보다 긴 시간에 걸쳐 처리하고, 부가의 탈수를 진행시키는 것이 가능하게 되며, 그 결과 출구 구멍(3a)으로부터 배출되는 케이크의 함수율을 충분히 감소시킬 수 있다.

도4는 본 발명의 제2의 형식인 스크류 샤프트 직경 점차 증가형 여과장치에 관한 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에 있어서는, 앞의 도1 및 도2에 도시된 여과장치와 같은 스크류 피치의 변화는 존재하지 않으며, 스크류(5′)의 샤프트(5a′)의 직경을 입구 챔버(1)측으로부터 출구 챔버(3)측에 걸쳐, 예를들면, 여과 실린더(2)의 바로 앞의 직경(A′)으로부터 여과 실린더(2)의 출구 챔버 앞의 직경(B′; 단, B′＞A′)으로 되도록 점차 증가시킨 것이다. 그 외의 구조는 전체적으로 도1 및 도2에 도시된 제1 실시예와 동일하며, 동일한 참조번호를 부여하고, 설명을 생략한다.

이 실시예에 있어서는, 스크류 샤프트(5a′)의 직경이 입구 챔버(1)로부터 출구 챔버(3)에 걸쳐 감소하는 피처리물의 함수율, 즉 스크류 피치내의 피처리물의 체적의 감소에 대응하여 크게 됨으로써, 스크류 피치간의 용적이 감소하게 된다. 따라서, 스크류(5′)에 대한 피처리물의 부하 정도가 전진위치에 따라 최적치보다도 크게 저하하며, 처리 불충분한 채로, 출구 챔버(3)에 도달하고, 또한 출구 챔버(3)로부터 배출되는 종래형 여과장치의 결점을 방지하는 것이 가능하다. 즉, 이 실시예의 스크류 프레스형 여과장치에 있어서도, 1 피치분의 처리되지 않은 물(피처리물)은 스크류(5′)에 전진되어 서서히 피치 간극 용적이 감소하는 위치에 이르기 때문에, 스크류(5′)의 최적의 부하 정도를 유지한 채로 부가의 탈수를 진행하는 것이 가능하게 되며, 그 결과, 출구 구멍(3a)으로부터 배출되는 케이크의 함수율을 충분히 감소시킬 수 있다.

도5는 본 발명의 제3의 형식인 내경 점차 감소형 여과장치에 관한 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에 있어서는, 선행 실시예에 있어서의 스크류 피치 변화와 스크류 샤프트 직경의 변화는 없으며, 여과 실린더(2)의 내경을 입구 챔버(1)측으로부터 출구 챔버(3)측에 걸쳐, 예를들면, 여과 실린더(2)의 바로 앞의 직경(A″)으로부터 여과 실린더(2)의 출구 챔버 앞의 직경(B″; 단, B″＜A″)으로 되도록 점차 감소시킨 것이다. 따라서, 스크류(5″)의 베인 직경(횡단면의 투영된 직경)은 이에 대응하여 점차로 감소된다. 그 외의 구조는 전체적으로 선행 실시예의 구조와 동일하므로, 동일한 참조번호를 부가하고 설명을 생략한다.

이 실시예에 있어서는, 여과 실린더(2′)의 내경이 입구 챔버(1)로부터 출구 챔버(3)에 걸쳐 감소하는 피처리물의 함수율, 즉 스크류 피치내의 피처리물의 체적의 감소에 대응하여 가늘게 됨으로써, 스크류 피치 사이의 용적이 감소하게 된다. 따라서, 스크류(5″)에 대한 피처리물의 부하 정도가 전진위치에 따라 최적치보다도 크게 저하하며, 처리 불충분한 채로, 출구 챔버(3)에 도달하며, 또한 출구 구멍(3a)으로부터 배출되는 통상의 형태의 여과장치의 결점을 방지할 수 있다. 즉, 이 실시예의 스크류 프레스형 여과장치에 있어서도, 1 피치분의 처리되지 않은 물(피처리물)은 스크류(5″)에 전진되어 서서히 피치의 간격 용적이 감소하는 위치에 이르기 때문에, 스크류(5″)의 최적의 부하 정도를 유지한 채로 부가의 탈수를 진행하는 것이 가능하게 되며, 그 결과, 출구 구멍(3a)으로부터 배출되는 케이크의 함수율을 충분히 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명은 여과 실린더의 스크류 피치 사이의 처리 용적을 서서히 감소시킨 스크류 프레스형 여과장치를 구성함으로써, 여과 탈수 기능을 향상시키고, 처리제 케이크의 함수율을 충분히 낮게 유지할 수 있도록 한 것이다.

Claims (3)

1. a) 다수의 환형의 고정 플레이트와, 상기 고정 플레이트의 개구 직경보다 약간 더 큰 개구 직경을 지니며 그 구경차에 따른 진폭에 있어서, 동일면내에서 요동할 수 있는 다수의 환형 가동 플레이트와의, 각각 미소한 여과용 간극을 둔 상호 중첩 배열로 되며, 상기 고정 플레이트의 개구열에 의해 고정적인 원통형 공간을 구성한 여과 실린더를 설치하고,

   b) 상기 여과 실린더의 원통형 공간을 관통한 스크류를 배치하는 동시에, 이 스크류의 회전에 의해 상기 가동 플레이트를 요동시키는 기구를 설치함으로써, 상기 여과 실린더의 입구단부로부터 수용된 처리되지 않은 물을 출구단부를 향하여 가압·추진하며, 상기 가동 플레이트의 요동에 의해 각각의 플레이트 사이의 상기 여과용 간극을 항상 재생하도록 하며,

   c) 상기 여과 실린더의 출구 단부를 형성하는 후방 단부에 있어서, 상기 스크류의 후방 단부에 대응하는 밸브 디스크를 설치하고, 상기 출구 단부에 처리되지 않은 물이 압송되어 가기까지는 그 출구 단부를 폐쇄하도록 한 스크류 프레스형 여과장치로서,

   d) 상기 여과 실린더의 스크류 피치당 처리용적을 입구단부로부터 출구단부에 걸쳐 점차 감소시킨 것을 특징으로 하는 스크류 프레스형 여과장치.
2. 제1항에 있어서, 스크류의 샤프트의 직경을 상기 여과 실린더의 입구 단부로부터 출구 단부에 걸쳐 점차 증가시킴으로써, 처리용적을 점차 감소시킨 것을 특징으로 하는 스크류 프레스형 여과장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 여과 실린더의 내경과, 이것에 대응하는 스크류의 횡단면 투영 직경을 상기 여과 실린더의 입구 단부로부터 출구 단부에 걸쳐 점차 감소시킴으로써, 처리용적을 점차 감소시킨 것을 특징으로 하는 스크류 프레스형 여과장치.