KR20040003594A - 깊은 수로의 급경사용 계단식 스크린 구동장치 및 그를구비하는 계단식 스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 깊은 수로의 급경사용 스텝스크린(계단식 스크린)의 구동장치 및 그를 구비하는 계단식 스크린에 관한 것으로, 다수의 고정스크린과 연동되어 있는 고정프레임과, 구동장치에 연결되어 곡선운동을 함으로써 연동되어 있는 다수의 가동스크린을 함께 운동시키는 가동프레임을 포함하며, 전술한 구동장치는 내경에 복수의 치차가 형성되어 있는 반경 R의 환형상 외부치차와, 외경에 상기 외부치차의 치차와 맞물릴 수 있는 복수의 치차를 구비하고 상기 외부치차 내경에 접하여 회전하는 반경 R/2의 치차로서, 중심으로부터 소정 거리(a)만큼 편심된 제 2 편심축을 가지는 내부치차와, 내부치차를 외부치차와 접하여 회전하도록 구동하는 구동모터를 구비하며, 상기 내부치차의 제 2 편심축에는 상기 가동프레임의 일단이 고정되어 있다.

본 발명을 이용하면, 급경사용 계단식 스크린에 구비된 가동스크린이 원운동이 아닌 하이포싸이클로이드 곡선운동을 함으로써 타원운동으로 협잡물 제거가 가능해질 뿐 아니라, 구조상 간단하면서도 안정된 구동을 가능하게 할 뿐 아니라, 장비의 소음 및 마모를 줄일 수 있으며, 설치면적을 최소화 할 수 있다.

Description

깊은 수로의 급경사용 계단식 스크린 구동장치 및 그를 구비하는 계단식 스크린 {Driving Apparatus of High-Slope Step Screen and Step Screen using the same}

본 발명은 깊은 수로의 급경사용 스텝스크린(계단식 스크린)의 구동장치 및 그를 구비하는 계단식 스크린, 더 상세하게는 원형태의 외부치차와 내접하여 회전하는 내부치차의 편심축의 이동궤적을 가동스크린으로 전달함으로써 가동스크린이 하이포싸이클로이드(Hypocycloid) 운동을 하도록 하는 계단식 스크린의 구동장치 및 그를 구비하는 계단식 스크린에 관한 것이다.

하수처리장이나 산업폐수처리장과 같은 곳에서는, 하수 수로 또는 배관이 막히는 것을 방지하기 위하여, 수로를 따라 유출 또는 유입되는 유입수에 섞여 있는 협잡물을 제거하여야 한다. 이를 위하여 일반적으로 계단식 스크린이 이용되고 있다.

계단식 스크린은 도 1에서와 같이, 톱니가 형성된 얇은 판 형태의 가동스크린(3)과 고정스크린(2)을 수로바닥과 약45도 경사를 가지도록 반복하여 교차배치한 후, 가동스크린(3)을 원운동시킨다. 그러면, 한번의 원운동마다 아래로 내려간 가동스크린의 톱니에 걸린 협잡물이 위로 올라와서 고정스크린의 톱니에 걸리고, 매 원운동마다 한 칸씩 고정스크린 톱니를 따라 위로 이동하게 된다.

고정스크린 상단까지 이동한 협잡물은 협잡물 배출구(6)와 같은 적절한 수단을 이용하여 제거되며, 이로써 하수로부터 협잡물을 제거할 수 있게 되는 것이다. 물론, 고정스크린을 고정하기 위하여 고정프레임(4)이 제공되고, 도시되지는 않았지만 가동스크린을 지지하고 가동스크린을 원운동 시키기 위한 가동프레임과, 가동프레임을 구동하기 위한 구동장치가 추가로 제공된다.

도 2는 이러한 가동스크린 원운동을 가능하게 하는 계단식 스크린 구동장치의 전체 구성을 도시하는 것으로, 양측의 고정플레이트(20)를 1 이상의 고정바아(22)로 고정하고, 외단에는 고정플레이트(20)의 내부에서 일정궤도로 순환할 수 있는 이동플레이트(30)를 각각 설치하되, 상기 고정플레이트(20)에는 수개의 작동공(28)을 천공하여 이동플레이트(30)를 연결하는 이동바아(32)가 회전운동 가능하게 하며, 상기고정바아(22)와 이동바아(32)에 고정 설치되는 고정스크린(21)과 이동스크린(31)의 전방측에는 다단으로 안내홈(26)(36)을 각각 형성하고, 후방에 형성된 연결편(25)(35)을 이용하여 고정바아(22)와 이동바아(32)에 각각 고정하고 상기 고정스크린(21)의 표면에는 수개의 간격유지구(27)를 부착하며, 상기 고정플레이트(20)와 이동플레이트(30)가 설치되는 외측에는 연결금구(17)와 조절볼트(18)로서 구성된 연결봉(16)을 이용하여 고정링크(23) 및 이동링크(33)로서 각운동이가능하게 상호 연결하되, 상기 고정링크(23)와 이동링크(33)의 선단에는 고정판(24)과 이동판(34)을 각각 취부하여 고정플레이트(20) 및 이동플레이트(30)에 각각 고정하며, 상부측 모터(11)와 감속기(12)에서 도출되는 각 회전축(13)의 선단에는 편심으로 연결된 회전아암(14)을 각각 구비하고, 이의 회전축(13) 끝단에 유니트(15)를 설치하여 양측의 이동플레이트(30)와 연결하므로서 이동스크린(31)이 회전하면서 안내홈(36)에 얹혀진 협잡물은 단계별로 고정스크린(21)의 안내홈(26)으로 이동되게 한다.

그러나, 설치면적을 줄이기 위하여 최근에는 스크린의 각도가 수로바닥에 대하여 60도 이상이 되도록 배치하고 있다. 이러한 경우, 톱니의 형태가 수평부분보다 수직부분이 훨씬 긴 형태를 가지게 되고, 따라서 전술한 원운동으로는 고정스크린 톱니에 걸린 협잡물을 고정스크린의 상부 톱니로 이송하는 데 어려움이 있다.

즉, 톱니의 수평부분 길이를 반경으로 하는 원운동으로는 고정스크린 톱니에 걸린 협잡물을 고정스크린의 바로 상부 톱니로 이송할 수 없다. 왜냐하면, 걸린 협잡물을 다음 칸으로 이동시키기 위해서는 톱니의 수직거리만큼 위로 이동시켜야 하기 때문이다.

물론, 가동스크린 원운동의 회전반경을 톱니의 수직부분보다 길도록 하면 해결되나, 회전반경이 너무 커져 구동이 어려울 뿐 아니라, 협잡물 제거율이 감소하고 구동에너지가 많이 소모된다는 단점이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위하여, 가동스크린을 상하로 길게 배치되는 타원형태로 운동(타원운동)하도록 하는 장치가 제안되었다(제279056호 한국특허). 도 3은이러한 타원운동에 의한 계단식 스크린의 구성을 도시하는 것으로, 도 3a는 구동부에 대한 사시도, 도 3b는 계단식 스크린의 구동부에 대한 측면도이다.

구동축(51)에 대해 편심되어 있는 수평운동 편심축(53)과 그에 대해 다시 편심되어 있는 수직운동 편심축(56)이 구비되어 있으며, 이동칼럼(45) 전면에는 수평운동편심축(53)이 원운동(축이 원모양을 그리며 운동)을 할 때 이동칼럼을 수평으로 움직여주기 위한 수평운동 안내레일(54)이 구비되어 있고, 이동칼럼 후면에는 수직운동 편심축(56)이 원운동을 할 때 이동칼럼을 수직으로 움직이기 위한 수직운동 안내레일(58)이 구비되어 있다.

따라서, 도 3b에서와 같이 구동축(51)이 회전하면, 수평운동 편심축와 수평운동 안내레일에 의하여 이동칼럼이 수평운동편심축의 편심량만큼 수평으로 이동하고, 동시에 수직운동 편심축과 수직운동 안내레일에 의하여 수직운동 판심축의 편심량만큼 수직으로 움직인다. 도면에서와 같이, 수평편심량과 수직 편심량이 다르기 때문에 이동칼럼은 비원운동, 즉 타원형태로 움직이게 된다.

한편, 이동칼럼(45)에는 다수의 가동격자판(가동스크린)이 이동칼럼과 평행하게 연결되어 있어서, 이동칼럼의 타원운동에 의하여 가동격자판이 타원운동을 하게 된다.

따라서, 60도 이상의 급경사로 설치된 계단식 스크린에서 가동스크린의 타원운동에 의하여 협잡물을 위로 한 칸씩 이동시킬 수 있게 된다.

그러나, 이러한 장치는 편심축이 안내레일을 밀어서 이동시키기 때문에, 충돌에 의한 마모가 심할 뿐아니라, 소음이 비교적 많이 난다는 단점이 있다. 또한,구동부의 구성이 복잡하여 제작에 비용과 시간이 많이 소요된다는 단점 또한 가지게 된다.

본 발명은 이러한 점에 착안한 것으로, 기계적으로 간단하면서도 제작이 용이하고 마모·소음이 적은 급경사 계단식 스크린의 가동스크린 구동장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 깊은 수로의 급경사 계단식 스크린의 구동장치 및 그를 포함하는 계단식 스크린을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 구조의 내·외부 치차 및 내부치차에 구비된 편심축을 이용하여, 가동스크린과 연동되어 있는 가동프레임을 하이포싸이클로이드(Hypocycloid) 형태로 운동시킬 수 있는 계단식 스크린 구동장치 및 그를 구비하는 계단식 스크린을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 계단식 스크린의 개략적인 설치형태를 도시하는 사시도이다.

도 2는 종래기술에 의한 원운동 가동스크린 방식의 계단식 스크린의 구성을 도시한다.

도 3a 및 도 3b는 종래기술에 의한 타원운동 가동스크린 방식의 계단식 스크린의 구성을 도시한다.

도 4는 본 발명에 의한 계단식 스크린의 전체 측면을 도시한다.

도 5는 본 발명에 의한 계단식 스크린 구동장치에 대한 단면도이다.

도 6a 내지 도 6g는 도 4 및 도 5에 도시된 계단식 스크린 및 그의 구동장치를 구성하는 각 부품에 대한 상세도이다.

도 7은 본 발명에 적용되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 8a는 본 발명의 가동스크린이 운동하는 궤적을 도시하며, 도 8b는 본 발명에 의하여 협잡물이 이송 및 배출되는 과정을 도시한다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 고정프레임110: 고정스크린

200 : 스크린 구동장치210 : 외부치차

230 : 편심커플링240: 내부치차

250 : 편심구동부300 : 가동프레임

310 : 가동스크린400 : 링크부

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 계단식 스크린 구동장치는 내경에 치차(gear)가 형성되어 있는 반경 R의 원형태 외부치차와, 외경에 치차를 구비하고 상기 외부치차 내경에 접하여 회전하는 반경 R/2의 치차로서, 중심으로부터 소정 거리(a)만큼 편심된 제 2 편심축을 가지는 내부치차와, 내부치차를 외부치차와 접하여 회전하도록 구동하는 구동모터를 구비하며, 상기 내부치차의 제 2 편심축에 가동스크린과 연동된 가동프레임의 일단이 고정되어 있다.

또한, 본 발명에 의한 급경사 계단식 스크린은, 수로에 대하여 각도의 각도를 가지고 설치되며 1 이상의 고정스크린 고정바(bar) 연결 돌출부를 가지는 두 개의 평행한 고정프레임과, 고정프레임에 인접하여 평행하게 배치되고 1 이상의 가동스크린 고정바(bar) 연결돌출부를 가지며, 전술한 구성의 스크린 구동부에 의하여 하이포싸이클로이드 운동을 하는 가동프레임과, 상기 고정스크린 고정바에 고정되는 복수개의 고정스크린과, 2개의 고정스크린 사이에 배치되며 가동스크린 고정바에 고정되어 가동프레임의 운동에 따라 하이포싸이클로이드 운동을 하는 복수개의 가동스크린과, 상기 가동프레임을 하이포싸이클로이드 운동시키는 구동부로 이루어져 있으며, 상기 구동부는 내경에 치차가 형성되어 있는 반경 R의 원형태 외부치차와, 외경에 치차를 구비하고 상기 외부치차에 내접하여 회전하는 반경 R/2의 치차로서, 중심으로부터 소정 거리(a) 편심된 제 2 편심축을 가지는 내부치차와, 내부치차를 외부치차와 내접하여 회전하도록 구동하는 구동모터를 구비하며, 상기 내부치차의 제 2 편심축에 가동프레임의 일단이 고정되어 있다. 물론, 고정스크린과 가동스크린의 운동에 의하여 위로 이송된 협잡물을 모아서 배출하기 위한 협잡물 제거수단이 계단식 스크린 상부에 구비되어 있을 수 있다.

이하에서는 첨부되는 도면을 참고로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 계단식 스크린의 전체 구성을 도시하는 측면도이다. 수로에 대하여 급경사(>60도)로 배치되는 고정프레임(100)과, 고정프레임과 인접하여 배치되고 상단은 스크린 구동부(도 5; 200)에 고정되며, 구동부에 의한 운동을 프레임 전체로 전달하기 위한 링크부를 통하여 고정프레임에 연동되어 있는 가동프레임(300)이 도시 되어 있다. 이러한 고정프레임(100) 및 가동프레임(300)은 설치되는 수로의 폭만큼 이격 되어 또 다른 한 쌍이 배치되어 있다.

고정프레임(100)에는 다수의 톱니형상의 고정스크린(도 6g; 110)을 고정프레임과 평행하게 끼울 수 있도록 고정프레임에 대하여 수직으로 배치되는 고정스크린 고정바(bar; 130)를 연결하기 위하여 하나 이상(도면에서는 5개)의 고정바 연결돌출부(140)를 구비하고 있으며, 가동프레임(300)에도 가동스크린 고정바(330)를 연결하기 위한 5개의 고정바 연결 돌출부(340)가 구비되어 있다.

고정스크린 고정바(130)에는 설치될 고정스크린(110) 수만큼의 홈이 구비되어 있으며, 각 홈에는 도 6g와 같은 고정스크린(110)의 연결부(111)가 끼워져, 다수의 고정스크린이 서로 적당하게 이격되어 고정프레임(100)과 평행한 상태로 고정되게 한다. 또한, 가동스크린 고정바(330)도 위와 유사한 구성을 가지며, 각 가동스크린(310)은 두 개의 고정스크린(110) 사이에서 가동프레임과 평행하게 설치된다.

가동프레임(300)의 상단(301)이 후술할 구동부(200)에 의하여 운동을 하게 되면, 링크부(400)에 의하여 그 운동이 가동프레임 전체로 전달되어, 가동프레임(300)은 고정프레임(100)에 대하여 하이포싸이클로이드 운동을 하게되고, 따라서 가동프레임에 평행하게 연결되어 있는 다수의 가동스크린(310)도 고정스크린에 대하여 하이포싸이클로이드 운동을 하게 된다. 이로써, 도 8b와 같이 아래의 협잡물이 고정스크린(110)의 톱니를 따라 위로 한 칸씩 이동할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은, 계단식 스크린의 전체 구성과 본 발명의 핵심인 스크린 구동부의 세부적인 구성에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명한다.

도 6g는 가동스크린(좌측; 310) 및 고정스크린(우측; 110)의 형상을 도시한 것으로, 한쪽에는 다수의 톱니가 형성되어 있고, 다른 한쪽에는 고정바(130, 330)에 끼워 고정하기 위한 5개의 연결부(111, 311)가 구비되어 있다. 고정스크린의 연결부(111)와 가동스크린의 연결부(311)는 동일한 위치가 아니고 서로 교차되는 위치에 형성되어 있으며, 이는 도 4에서와 같이 교차적으로 배치되는 고정스크린 고정바(130) 및 가동스크린 고정바(330)에 각각 끼워지게 된다.

본 발명은 핵심은 스크린의 전체구성에 있는 것이 아니라, 가동프레임의 하이포싸이클로이드 운동을 가능하게 하는 구동부(200)에 있는 것이다. 즉, 전술한 고정 및 가동프레임, 고정 및 가동스크린, 고정바의 형상과 동작원리는 종래의 장치에서도 그대로 적용되는 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명에 의한 계단식 스크린 구동장치(200)의 측단면(도 4 도면의 A-A'단면)도로서, 고정프레임(100)에 고정되어 있는 외부치차(도 6a; 210)와, 모터(미도시)와, 모터의 모터축(221) 및 감속수단(222)과 연결되어 있는 편심커플링(도 6b; 230), 편심커플링의 제 1 편심축(231)에 제 1 베어링(232)을 매개로 연결되어 있는 내부치차(240)와, 내부치차 외부에 고정·부착되는 편심구동부(250)로 이루어져 있다.

편심구동부(250)는 중심으로부터 거리 a만큼 편심·돌출되어 있는 제 2 편심축(251)을 가지며, 편심구동부의 제 2 편심축(251)에는 제 2 베어링(252)을 매개로가동프레임의 일단(301)이 연결되어 있다.

각 구성부품과 구성부품간의 연결상태에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명한다.

도 6은 상기 계단식 스크린 구동부(구동장치)의 각 부품에 대한 상세 도면으로서, 도 6a는 외부치차(210), 도 6b는 편심커플링(230), 도 6c는 내부치차(240), 도 6d는 편심구동부(250)를 도시한다.

도 6a에서와 같이, 외부치차(210)는 내경에 N개의 사다리꼴 치차(gear; 211)가 형성되어 있는 반경 R의 환형 형상을 하고 있으며, 환형 주변부에는 외부치차를 고정프레임에 고정하기 위하여 6개의 고정홈(212)이 형성되어 있다. 이러한 외부치차는 볼트를 매개로 스크린의 고정프레임(100)의 일단에 고정된다.

모터(미도시)는 두 개의 고정프레임 사이에 배치되며, 모터축(221)과 적절한 감속수단(222)을 구비하고 있다. 모터축 및 감속수단의 양 단에는 도 6b와 같은 편심커플링(230)이 끼워진다.

편심커플링(230)은 도 6b와 같이 금속재질의 환형 형상을 하고 있으며, 환형 외주부에 돌출되는 제 1 편심축(231)을 구비한다. 도 5와 같이 편심커플링의 가운데 홈(233)은 모터축(221) 또는 감속수단(222)에 고정·설치되며, 제 1 편심축(231)에는 제 1 베어링(232)을 매개로 도 6c와 같은 내부치차(240)가 연결·설치된다.

아래에서 설명할 바와 같이, 제 1 편심축(231)의 중심축은 외부치차(210)의 중심과 내경의 중간지점에 위치하도록 형성되어 있다. 즉, 본 실시예에서 외부치차의 중심-내경 사이의 거리인 R=130mm(도 6a)의 중간값인 R/2=65mm만큼 모터중심축(즉, 편심커플링 중심축)으로부터 떨어진 위치에 제 1 편심축의 중심이 위치하도록 형성된다는 것이다. 따라서, 모터의 회전에 따라 편심커플링(230)도 함께 회전하게 되며, 제 1 편심축(231)은 모터중심축에 대하여 R/2 반경의 원운동을 한다.

도 6c는 내부치차(240)에 대한 상세도로서, 내부치차(240)는 제 1 베어링(232)을 경유하여 편심커플링(230)의 제 1 편심축(231)에 연결될 수 있고, 외경에 외부치차(210)의 치차와 맞물릴수 있는 N/2개의 치차(gear;242)가 형성된 금속재질의 환형 형상으로 되어 있다. 내부치차의 반경(치차중심부터 중심축까지의 거리)은 외부치차의 반경(R; 치차중심부터 중심축까지 거리)의 절반으로 형성되어 있어서, 조립된 상태에서는 내부치차의 한 치차와 외부치차의 한 치차가 맞닿은 상태에서 내부치차의 반대편 치차는 외부치차의 중심부에 위치하게 된다.

그 상태에서, 모터가 회전하면 모터축에 연결된 편심커플링(230)이 회전하고, 편심커플링의 제 1 편심축(231)에 연결된 내부치차(240)는 외부치차(210)와 맞물린 상태에서 외부치차의 내경을 따라 회전하게 된다. 즉, 내접원(구름원)인 내부치차(240)가 외접원(피치원)인 외부치차(210)와 맞닿은 상태에서 회전운동을 하게 되는 것이다. 따라서, 내부치차(240)는 자신이 회전하는 자전운동을 하면서 동시에 외부치차(210)의 주변을 도는 공전운동을 하게 된다.

도 6d는 편심구동부(250)에 대한 상세도면으로서, 중앙으로부터 거리 a만큼 편심되어 돌출되어 있는 제 2 편심축(251)을 가지는 원반형상을 하고 있으며, 내부치차(240)의 외부에 밀착·고정 설치된다. 즉, 내부치차(240)의 원주부에 6개의 고정홈(241)이 형성되어 있고, 편심구동부에도 대응되는 위치에 6개의 고정홈(253)이 형성되어 있어서, 볼트와 같은 수단을 이용하여 내부치차(240)의 외부에 편심구동부(250)를 고정할 수 있다.

내부치차(240)가 외부치차(210)의 내경을 따라 원운동하는 동안 편심구동부(250) 또한 자전 및 공전운동을 하게 되며, 이 운동을 하는 동안 편심구동부의 제 2 편심축(251)의 궤적은 도 7과 같이 하이포싸이클로이드 곡선운동을 하게 된다.

도 7은 본 발명에 적용되는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명에 이용되는 "하이포싸이클로이드(Hypocycloid)"곡선은 원둘레의 외축 또는 내축에 구름원을 놓고 구름원을 굴렸을 때 구름원 원주상의 한점이 그리는 궤적을 말하며, 이 경우 구름원이 구르고 있는 원을 피치원이라 한다. 이 피치원을 경계로 하여 외측에 그려진 곡선을 에피사이클로이드 곡선(epocycloid curve)이라 하고, 내측에 그려진 곡선을 하이포싸이클로이드 곡선 (hypocycloid curve)이라 한다.

따라서, 본 발명에서 내부치차(240)는 구름원에 해당되고, 외부치차(210)는 피치원에 해당된다. 이러한, 하이포싸이클로이드 곡선은 구름원(내접원, 내부치차) 및 피치원(외부치차)의 상대적인 크기에 따라 아주 다양한 형태가 도출되며, 본 발명에서는 구름원(내접원)이 피치원(외부치차)의 1/2크기를 가지며, 구름원(내부치차)의 원주상의 점이 아니라 구름원(내부치차) 중심으로부터 a만큼 이격되어 있는 한 점(도 7에서 흑점으로 표시; 편심구동부의 제 2 편심축에 해당)의 궤적을 계단식 스크린 구동운동에 이용한다.

즉, 외부치차의 반경을 R이라 할 때 내부치차의 반경은 R/2이고, 가동프레임이 고정되는 제 2 편심축은 내부치차의 중심으로부터 a만큼 떨어져 있으므로, 도 7에서와 같이 본 발명에 의한 하이포싸이클로이드 곡선은 장반경이 R/2+a, 단반경이 R/2-a인 타원과 유사한 형태를 가지게 된다.

도 6e는 가동프레임(300)의 형태에 대한 상세도로서, 일단(상단; 301)에는 계단식 스크린 구동부(200)의 제 2 편심축(251)에 연결하기 위한 원형홈(302)이 형성되어 있는 길이 약 5m(스크린의 길이와 유사하게 변경가능) 폭 약 30cm의 금속판 형상을 하고 있다. 또한, 한쪽 변에는 가동프레임과 평행하게 배치되는 수십 개의 가동스크린을 끼울 수 있는 가동스크린 고정바(330)의 일단을 고정하기 위한 고정바 연결돌출부(340)가 5개 형성되어 있고, 다른 쪽 변에는 링크부를 연결하기 위한 2 개의 링크고정부(350)가 구비되어 있다.

링크부(400)는 도 4에서와 같이, 고정 및 가동프레임과 평행하게 배치되는 링크바(410)와, 일단은 고정프레임의 링크고정부(150)에 연결되고 다른 단부는 링크바(410)의 일단에 연결되는 2 개의 제 1 링크(420), 및 일단은 가동프레임의 링크고정부(350)에 연결되고 다른 단부는 제 1 링크(420)의 중간에 고정되는 2 개의 제 2 링크(430)로 이루어져 있다. 이와 같은 구성의 링크부를 채용함으로써, 가동프레임의 일단(301)이 계단식 스크린 구동부(구체적으로는 편심구동부의 제 2 편심축)에 연결되어 하이포싸이클로이드 곡선운동을 할 때, 가동프레임(300)의 전체가 동일한 운동을 하도록 동력을 전달할 수 있게 된다.

도 6f는 가동프레임(300)을 편심구동부(250)의 제 2 편심축(251)에 고정하기위한 부속품을 도시하는 것으로, 중앙에 개구부를 구비하는 환형 형상의 제 1 연결부속품(좌측; 260)과, 제 1 부속품을 덮어서 보호하기 위한 제 2 연결부속품(우측; 270)으로 이루어져 있다. 제 1 연결부속품의 원주에는 6 개의 고정홈(261)이 형성되어 있어서, 도 5와 같이 볼트를 통하여 제 1 연결부속품(260)을 가동프레임(300)의 원형홈(302)에 고정할 수 있다.

제 1 연결부속품(260)의 중앙 개구부(262)에는 제 2 베어링(252)이 끼워지고 제 2 베어링 내부에 편심구동부(250)의 제 2 편심축(251)이 끼워진다.

도 6g는 전술한 바와 같이, 고정스크린(110)과 가동스크린(310)의 형상을 도시하는 상세도이며, 중복을 피하기 위하여 설명을 생략한다.

다시 도 4 및 도 5를 참고로 계단식 스크린 전체구성 및 구동부의 구조를 설명하면 다음과 같다.

수로 폭만큼 떨어져 있는 2개의 고정프레임(100)이 협잡물을 제거할 하수가 흐르는 수로와 약 75도 각도를 가지고 배치된다. 고정프레임보다 작은 크기를 가지고, 도 6e와 같은 형상을 가지는 2 개의 가동프레임(300)이 링크부(400)를 경유하여 고정프레임(100)과 평행하게 연결·설치된다. 도 4는 이러한 계단식 스크린의 한쪽 측면만을 도시하는 것으로, 도시하지 않았지만 뒤쪽에 동일한 구성이 구비된다. 물론, 이러한 고정프레임 및 가동프레임 구조물을 지지하기 위한 지지부가 구비되며, 프레임 상단으로 이동·수집된 협잡물을 제거하기 위한 협잡물 제거수단이 추가로 구비된다.

2 개의 고정프레임(100) 사이에는 5 쌍의 고정바 연결돌출부(140)에 각각 고정되는 고정스크린 고정바(130)가 설치되며, 고정바(130)에는 도 6g와 같은 형상을 가지는 43개의 고정스크린(110)이 끼워져 고정프레임(및 가동프레임)과 평행하게 고정·설치된다. 마찬가지로, 2 개의 가동프레임(300) 사이에는 5 쌍의 고정바 연결돌출부(340)에 고정되는 가동스크린 고정바(330)가 설치되며, 44개의 가동스크린(310)의 고정부(311)가 고정바(330)에 끼워짐으로써 가동프레임과 평행하게 설치된다. 이 때, 가동스크린과 고정스크린은 교차적으로 배치된다(도 5 참조). 즉, 고정스크린??가동스크린??고정스크린??가동스크린의 순서로 배치되며, 고정스크린과 인접하는 고정스크린 사이는 약 12mm만큼 이격 되어 있으며, 그 사이에 하나의 가동스크린이 배치된다.

도 4의 가동프레임의 일단(301)은 도 5와 같이 스크린 구동부의 편심구동부(250) 제 2 편심축(251)에 고정되며, 모터의 회전에 따라 가동프레임(300)이 하이포싸이클로이드 곡선운동을 하게 되며, 가동프레임과 연동되어 있는 가동스크린(310) 또한 하이포싸이클로이드 곡선운동을 하게 되는 것이다.

도 8a는 이러한 가동스크린의 하이포싸이클로이드 곡선운동의 궤적을 도시하는 것이며, 도 8b와 같은 과정을 통하여 수로를 따라 흐르던 협잡물이 스크린의 톱니부분에 걸리고, 가동프레임이 한 번의 싸이클로이드 곡선운동을 할 때마다 고정스크린의 톱니를 따라 한 칸씩 위로 이동하게 된다. 최상단부로 이동된 협잡물은 적절한 협잡물 제거수단(이송파이프) 등을 이용하여 제거되는 것이다.

도 5의 계단식 스크린 구동장치 구성도는 도 4의 A-A'선을 따라 자른 단면도, 즉 스크린을 위에서 보았을 때의 도면을 도시하는 것이다.

2 개의 고정프레임(100) 사이에 모터가 배치되고, 모터축(221) 양단에는 적절한 2 개의 감속수단(222)이 구비되며, 감속수단 각각에는 도 6b와 같은 편심커플링(230)이 삽입·설치된다. 편심커플링의 제 1 편심축(231)에는 제 1 베어링(232)을 매개로 하여 도 6c와 같은 내부치차(240)가 삽입·설치된다.

한편, 도 6a와 같은 외부치차(210)는 6 개의 볼트를 통하여 고정프레임(100)에 고정설치 되고, 외부치차의 기어와 내부치차의 기어가 맞물린다.

내부치차(240)에는 도 6d와 같은 제 2 편심축(251)을 구비하는 편심구동부(250)가 고정·설치되며, 제 2 편심축(251)은 제 2 베어링(252) 및 도 6f와 같은 연결부속품(260; 270)을 이용하여 가동프레임의 원형홈(302)에 고정·설치된다.

모터가 회전함에 따라, 내부치차가 외부치차 기어와 맞물려 외부치차 내경을 따라 구르게 되며, 그에 따라 편심구동부의 제 2 편심축(251)은 도 7과 같이 하이포싸이클로이드 곡선운동을 하게 된다. 따라서, 제 2 편심축(251)에 고정된 가동프레임(300) 또한 하이포싸이클로이드 곡선운동을 하게 되며, 가동프레임에 연동되어 있는 가동스크린(310)도 도 8과 같은 곡선운동을 하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 계단식 스크린 및 스크린 구동장치를 이용하면, 급경사용 계단식 스크린에 구비된 가동스크린이 원운동이 아닌 하이포싸이클로이드 곡선운동을 할 수 있다.

또한, 다수의 기어를 구비한 두 개의 치차(내부치차, 외부치차)를 이용함으로써 구조상 간단하면서도 안정된 구동을 가능하게 할 뿐 아니라, 장비의 소음 및 마모를 줄일 수 있다.

Claims (4)

1. 협잡물을 제거할 하수가 흐르는 수로에 급경사로 설치되며 다수의 고정스크린(110)과 연동되어 있는 고정프레임(100)과, 구동장치에 연결되어 곡선운동을 함으로써 연동되어 있는 다수의 가동스크린(310)을 함께 운동시키는 가동프레임(300)을 포함하는 급경사용 계단식 스크린의 구동장치(200)로서,

   상기 구동장치는 내경에 복수의 치차(gear)가 형성되어 있는 반경 R의 환형상 외부치차(210);

   외경에 상기 외부치차(210)의 치차와 맞물릴 수 있는 복수의 치차를 구비하고 상기 외부치차 내경에 접하여 회전하는 반경 R/2의 치차로서, 중심으로부터 소정 거리(a)만큼 편심된 제 2 편심축(251)을 가지는 내부치차(240);

   내부치차를 외부치차와 접하여 회전하도록 구동하는 구동모터;를 구비하며,

   상기 내부치차의 제 2 편심축(251)에는 상기 가동프레임(300)의 일단(301)이 고정되는 것을 특징으로 하는 급경사용 계단식 스크린의 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터의 모터축 또는 감속수단(222)과 내부치차(240)를 연결하기 위한 편심커플링(230)과 내부치차 외부에 고정·부착되는 편심구동부(250)를 추가로 구비하며,

   상기 편심커플링(230)은 금속재질의 환형 형상을 하고 있고, 환형 외주부에돌출되는 제 1 편심축(231)을 구비하며, 편심커플링의 가운데 홈(232)은 모터축 또는 모터감속수단(222)에 고정·설치되고, 상기 제 1 편심축(231)에는 제 1 베어링(232)을 매개로 내부치차(240)가 연결·설치되며,

   상기 편심구동부(250)는 중앙으로부터 거리 a만큼 편심되어 돌출되어 있는 제 2 편심축(251)을 가지는 원반형상을 하고 있고, 상기 가동프레임의 일단(301)은 제 2 베어링(252)을 매개로 하여 상기 제 2 편심축(251)에 연결되는 것을 특징으로 하는 급경사용 계단식 스크린의 구동장치.
3. 수로에 대하여 각도의 각도를 가지고 설치되며 1 이상의 고정스크린 고정바(bar; 130) 연결 돌출부(140)를 가지는 두 개의 평행한 고정프레임(100)과,

   상기 고정프레임에 인접하여 평행하게 배치되고 1 이상의 가동스크린 고정바(bar; 330) 연결돌출부(340)를 가지며, 스크린 구동부에 의하여 하이포싸이클로이드 운동을 하는 가동프레임(300)과,

   상기 고정스크린 고정바(130)에 고정되는 다수의 고정스크린(110)과,

   2개의 고정스크린 사이에 배치되며 가동스크린 고정바(330)에 고정되어 가동프레임(300)의 운동에 따라 하이포클로이드 운동을 하는 다수의 가동스크린(310)과,

   상기 가동프레임(300)을 하이포싸이클로이드 운동시키는 스크린 구동부(200)를 포함하며,

   상기 구동부는 내경에 치차가 형성되어 있는 반경 R의 원형태 외부치차(210)와, 외경에 치차를 구비하고 상기 외부치차에 내접하여 회전하는 반경 R/2의 치차로서, 중심으로부터 소정 거리(a) 편심된 제 2 편심축(251)을 가지는 내부치차(240)와, 내부치차를 외부치차와 내접하여 회전하도록 구동하는 구동모터를 구비하며, 상기 내부치차의 제 2 편심축(251)에 가동프레임(300)의 일단(301)이 고정되는 것을 특징으로 하는 급경사용 계단식 스크린.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 모터의 모터축(221) 또는 감속수단(222)과 내부치차(240)를 연결하기 위한 편심커플링(230)과 내부치차 외부에 고정·부착되는 편심구동부(250)를 추가로 구비하며,

   상기 편심커플링(230)은 금속재질의 환형 형상을 하고 있고, 환형 외주부에 돌출되는 제 1 편심축(231)을 구비하며, 편심커플링의 가운데 홈(232)은 모터축 또는 모터감속수단에 고정·설치되고, 상기 제 1 편심축(231)에는 제 1 베어링(232)을 매개로 내부치차(240)가 연결·설치되며,

   상기 편심구동부(250)는 중앙으로부터 거리 a만큼 편심되어 돌출되어 있는 제 2 편심축(251)을 가지는 원반형상을 하고 있고, 상기 가동프레임(300)의 일단(301)은 제 2 베어링(252)을 매개로 하여 상기 제 2 편심축(251)에 연결되는 것을 특징으로 하는 급경사용 계단식 스크린.