KR200459173Y1 - 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어에 관한 것으로, 그 목적은 스크류허브에서 외동보올쪽으로 분사되는 슬러지가 스크류날개 앞쪽으로 일정한 각을 가지게 굽어져 분사되도록 함으로써 분사된 슬러지가 이미 침전 되어져 이송되는 고형물에 영향을 최소화시키도록 한 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어를 제공하는데 있다.
본 고안의 구성은 슬러지 공급관을 통해 유입된 슬러지를 토출시키는 분사노즐을 구비한 원심분리기의 스크류컨베이어에 있어서, 상기 분사노즐이 스크류허브로부터 원통형 외동보올 내벽으로 유입되는 슬러지의 토출 경로가 스크류날개 앞쪽방향으로 분사되도록 굽어져 돌출 장치된 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어를 고안의 특징으로 한다.

Description

방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어{Screw conveyer of decanter centrifuges having nozzle with directional injection angle}

본 고안은 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어에 관한 것으로, 자세하게는 분사노즐의 분사각도가 방향성을 가지게 일정각으로 꺽여 굽어진 분사노즐을 구비하여 스크류컨베이어 몸체로 부터 원통형 외동 보올 내부로 유입되는 슬러지 유동을 제어하여 원하는 유량 이상의 슬러지 처리능력을 확보토록 한 원심분리기용 스크류컨베이어에 관한 것이다.

일반적으로 하수, 분뇨, 산업폐수, 축산폐수등의 처리공정으로 부터 발생되는 슬러지를 공급하는 슬러지 투입관을 통해 공급된 슬러지를 물과 고형물로 분리하는 원심탈수기 또는 농축기(이하 원심탈수기 또는 농축기는"원심분리기"라고 함)에 있어서 공급된 슬러지를 기계적 원심력을 적용하여, 그 원심력에 의해 고형물의 슬러지 농도를 소정비율로 농축 또는 탈수(이하 "농축"이라 함)하여, 슬러지를 농축처리 하고, 원심분리기로부터 배출되는 슬러지의 고형물 농축조절은 슬러지 배출속도에 상당하는 스크류 컨베이어와 외동보올간의 매분당 회전차나 회전통 내부의 액층깊이를 댐이나 스키머를 변화시킴으로써 이루어진다.

첨부된 도면에 따라 종래의 원심분리기 구조를 이하 설명한다.

도 5는 종래 슬러지를 탈수시키는 일반적인 스크류 데칸터형 원심분리기의 단면을 보인 구성도이다.

도시된 바와 같이 종래 원심분리기의 구성 및 작용을 보면 우측에 위치한 슬러지투입관(501)을 통해 공급된 슬러지는 스크류날개(512)와 스크류허브(509)로 이루어진 내동 스크류 컨베이어(500)의 회전축(샤프트)인 스크류허브(509)에 형성된 토출구(516)를 통해 토출된 후, 원심력에 의해 상등수(탈리액 또는 분리액)와 탈수케이크와 농축액으로 분류하도록 구성됨을 알 수 있다.

상기 탈리액 또는 분리액(이하 "분리액"이라 칭함)은 외동보올(506) 및 외동 테이퍼보올(507)의 회전에 의해 분리액 토출구(511)에 의해 흘러나와 일측 케이싱을 통하여 분리액 배출구(502)에 의해 배출된다.

또한 상기 탈수케이크와 농축액은 외동 보올(506) 및 외동 테이퍼보올(507)과 회전차를 가지고 느린 회전수로 회전하는 내동 스크류 컨베이어(500)에 의해 농축되면서 탈수케이크와 농축액 토출구(508)측으로 이동한다. 이후 필요한 함수율 및 농도로 농축되어 케이크와 농축액 토출구(508)로 부터 밀려나온 케이크 또는 농축액은 배출구(503)에 의해 배출된다.

상기 외동보올(506) 및 외동 테이퍼보올(507)의 회전력은 우측에 설치된 구동모터(513) 및 구동풀리(510)를 거쳐 구동풀리에 의해 회전하는 회전축과 외동 테이퍼보올(507)의 일측이 연동하여 회전하게 되고, 외동 테이퍼보올(507)과 결합된 외동보올(506)의 타측단은 대경축(515)에 조립되고 프레임(505)에 설치된 베어링블록(519, 520)과 결합되어 지지되면서 회전하게 된다. 이에 따라 유입된 슬러지를 원심분리하여 분리액과 탈수케이크와 농축액으로 분류하게 된다.

또한 상기 스크류 컨베이어(500)의 회전력은 차동모터(514) 및 차동풀리를 거쳐 차동풀리에 의해 회전하는 샤프트인 스크류허브(509)를 통해 전달된다. 스크류허브(509)는 베어링블록(519)에 설치된 대경축(515)을 관통하여 외동보올(506)과 외동 테이퍼보올(507) 내부에서 회전하도록 설치 구성된다. 이에 따라 스크류허브(509)가 회전하면 둘레에 형성된 스크류 날개(512)가 탈수케이크 및 농축액을 일측방향으로 이송시키게 된다.

도면중 미설명 부호 504는 지면 위에 설치되어 탈수, 농축시키는 원심분리기 전체의 하중을 지지하는 기초 프레임이다.

하지만 상기와 같은 종래의 스크류컨베이어는 슬러지의 토출각도에 따른 고형물과 토출된 고형물을 포함한 슬러지간의 충돌에 따른 이송 정체와 같은 구조적인 문제가 있다. 이를 구체적으로 살펴본다.

도 6은 종래 분사 분사노즐이 장치되어 슬러지가 투입되는 방식을 설명한 단면도이다. 도시된 바와 같이 기존 데칸터형 원심분리기의 스크류컨베이어(500)를 구성하는 스크류허브(509)에서 외동보올(506)의 내벽쪽으로 수직으로 분사되게 토출구(516)에 오리피스형 분사노즐(530)이 설치되어 있음을 알 수 있다. 슬러지투입관(501)을 통해서 유입된 슬러지가 피드존(540)를 통하여 가속되어 스크류허브(509)에 뚫려진 토출구(516)에 장치된 오리피스형 분사노즐(530)을 통하여 외동보올(506)의 내벽쪽으로 가속되어 분사되어 진다. 스크류허브 외벽에 설치된 오리피스형 분사노즐(530)은 스크류날개(512)가 감긴 방향으로 나사선 간격으로 위치하게 되어 진다.

하지만 이렇게 구성될 경우 수직으로 분사된 슬러지(고형물)의 속도 영향에 의해 이미 침전된 고형물이 와류를 일으켜 탈수케이크와 농축액 토출구(508)쪽으로 이송되지 못하고 정체되는 데드존(Dead zone) 영역을 형성하게 된다.

이러한 영향이 심할 경우 스크류날개(512)의 마모에 큰 영향을 미치고 원심분리기 처리 용량이 작아지는 현상이 발생 하게 된다.

상기한 단점을 피하기 위한 종래의 기술로는 인라인형 분사 노즐(나사형으로 배치된 형태가 아니라 한 선상에서 배출구 구멍이 배열되어져 있는 형태)나 베플콘 방식이 사용되나 이렇게 할 경우 손상된 배출구를 수리하기 힘들 뿐만 아니라 스크류 날개를 본체에 부착하기 쉽지 않다는 구조적인 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 스크류허브에서 외동 보올쪽으로 분사되는 슬러지가 스크류 날개쪽으로 일정한 각을 가지게 굽어져 분사되도록 함으로써 분사된 슬러지가 이미 침전되어 이송되는 고형물에 영향을 최소화시키도록 한 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 방향성을 가지게 형성한 분사노즐을 내마모성이 요구되는 분사노즐캡과 용접성이 요구되는 분사노즐홀더로 분리 구성하여 슬러지 토출압력에 대한 내마모성 및 스크류허브에서의 안정적인 부착력을 제공하는 분사노즐을 구비한 스크류컨베이어를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 고안은 슬러지 공급관을 통해 유입된 슬러지를 토출시키는 분사노즐을 구비한 원심분리기의 스크류컨베이어에 있어서,

상기 분사노즐이 스크류허브로부터 원통형 외동보올 내벽으로 유입되는 슬러지의 토출 경로가 스크류날개 앞쪽방향으로 분사되도록, 그 형태가 방향성 분사각을 갖도록 굽어져 스크류허브에 형성된 다수개의 토출구에 각각 돌출 장치된 것을 특징으로 하는 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어를 제공함으로써 달성된다.

본 고안에서 상기 분사노즐은 외형이 슬러지의 분사경로가 스크류날개 앞쪽으로 향하도록 경사각으로 형성되고, 하부에는 수나사부가 형성된 분사노즐캡과;

중앙부에 분사노즐캡의 수나사부가 삽입되어 나사결합되는 암나사부가 형성되고, 스크류허브에 형성된 토출구에 용접되어 장치되는 분사노즐홀더;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안에서 상기 분사노즐홀더는 일측면에 관통형성된 나사홀과 고정용 무두볼트가 나사결합하여 노즐캡을 일측 고정토록 구성하고, 노즐캡과 노즐홀더간의 나사산 죄임 방향은 스크류컨베이어의 회전에 따른 토크에 의해 죄어지는 방향으로 형성한 것을 특징으로 한다.

또한 본 고안에서 상기 분사노즐캡은 내마모성을 높이기 위해 텅스텐카바이트나 세라믹 재질로 구성되고, 상기 분사노즐홀더는 스크류컨베이어 허브와의 용접성 또는 내부식성을 높이기 위해 스테인레스강으로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안은 원심분리기에 있어서 스크류컨베이어를 구성하는 스크류허브로부터 원통형 외동보올 내벽으로 유입되는 슬러지 유동을 제어하여 원하는 유량 이상의 슬러지 처리능력을 확보할 수 있다는 장점과,

또한 방향성을 가진 분사노즐의 구성을 내마모성이 요구되는 분사노즐캡은 내마모성이 큰 텅스텐카바이트나 세라믹 재질로 하여 슬러지의 고압 토출압력에 대한 내마모성을 가져 전체적인 스크류컨베이어의 내구성을 높이고, 스크류컨베이어와의 용접이 필요한 분사노즐홀더는 녹이 잘슬지 않는 스테인레스강(SUS) 재질의 분사노즐홀더로 분리 구성하되, 서로간을 나사결합으로 결합하되, 그 회전방향이 스크류컨베이어의 회전시 더욱 죄어지게 구성한 후 분사노즐홀더를 견고하게 스크류컨베이어 허브에 용접함으로써 원심분리기의 운전 지속 가능 시간을 획기적으로 증대시켰다는 장점을 가진 유용한 고안으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 고안인 것이다.

도 1은 본 고안의 방향성을 가진 분사노즐이 장치되어 슬러지가 투입되는 방식을 설명한 단면도이고,
도 2는 본 고안에 따른 분사노즐의 결합방법을 보인 분리사시도이고,
도 3은 본 고안에 따른 분사노즐캡과 분사노즐홀더간의 나사결합 방향과 스크류컨베이어의 회전방향을 보인 예시도이고,
도 4는 본 고안에 따른 다수개의 분사노즐이 형성된 모습을 보인 스크류컨베이어이고,
도 5는 종래 슬러지를 탈수시키는 일반적인 스크류 데칸터형 원심분리기의 단면을 보인 구성도이고,
도 6은 종래 분사 노즐이 장치되어 슬러지가 투입되는 방식을 설명한 단면도이다.

이하 본 고안의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 고안의 방향성을 가진 분사노즐이 장치되어 슬러지가 투입되는 방식을 설명한 단면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 분사노즐의 결합방법을 보인 분리사시도이고, 도 3은 본 고안에 따른 분사노즐캡과 분사노즐홀더간의 나사결합 방향과 스크류컨베이어의 회전방향을 보인 예시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 다수개의 분사노즐이 형성된 모습을 보인 스크류컨베이어이다.

도시된 바와 같이 본 고안에 따른 스크류컨베이어(500)는 스크류허브(509)에 형성된 토출구(516)에 삽입된 방향성을 가진 분사노즐(1)이 용접에 의해 장치되고, 이때 분사노즐의 끝단부는 스크류허브보다 돌출되어 형성된다.

이때 돌출된 분사노즐(1)의 각도가 스크류날개(512) 쪽으로 휘어져 슬러지를 분사하도록 구성하여 슬러지투입관(501)을 통해서 유입된 슬러지가 피드존(540)를 통하여 가속된 후 토출구(516)에 용접된 분사노즐(1)을 통해 스크류허브(509)로부터 원통형 외동보올(506) 내벽으로 토출되어 유입시 슬러지의 토출 경로가 분사에 의한 영향을 최소화 시키도록 구성되어 있다. 또한 방향성을 가진 분사노즐의 굽어진 방향은 고형물이 이송하는 방향의 반대 방향인 스크류날개 앞쪽에 분사되도록 굽어진 것이 바람직하다.

이에 따라 종래 분사노즐 구성시의 문제점인 슬러지가 수직으로 분사되는 현상 없이 스크류날개 앞쪽으로 분사됨으로써 이미 침전된 고형물이 와류를 일으키지 않은 상태로 탈수케이크와 농축액 토출구측으로 이동되어 종래와 같이 고형물이 이송되지 못하고 정체되는 데드존(Dead zone) 영역이 형성되지 않아 원활한 고형물의 이송이 이루어지게 된다. 도시된 도면을 보면 슬러지의 이동경로에 와류현상이 일어나지 않음을 알 수 있다.

본 고안에 따라 스크류허브(509)의 토출구(516)에 돌출 장치된 분사노즐(1)의 구성은 외형이 슬러지의 분사경로가 스크류날개쪽으로 향하도록 굽어지게 형성되고, 하부에는 수나사부(111)가 형성된 분사노즐캡(11)과; 중앙부에 분사노즐캡의 수나사부가 삽입되어 나사결합되는 암나사부(121)가 형성되고, 스크류허브에 형성된 토출구에 용접되어 장치되는 분사노즐홀더(12);로 구성된다.

이와 같이 분사노즐을 분리 구성한 이유는 슬러지의 분사경로가 스크류날개(512)로 굽어지게 가공시, 그 가공성을 좋게 하기 위한 목적과 함께 분사노즐캡과 분사노즐홀더의 재질을 필요에 맞게 각각 가공하기 위함이다.

즉, 분사노즐캡은 내마모성을 높이기 위한 목적이 필요하고, 분사노즐홀더는 스크류허브와의 용접이 용이한 재질이 필요하기 때문이다. 만약 동일 재질로 이루어진 한몸체의 분사노즐로 구성하면 이와 같은 복합적인 문제점을 해결할 수 없게 된다. 하지만 본 고안은 이와 같은 목적을 달성하기 위해 분사노즐을 한 몸체가 아닌 2개의 몸체로 구성하여 이러한 문제를 해결하였다.

2개의 부품으로 이루어진 본 고안 분사노즐(1)에서 분사노즐캡(11)은 내마모성을 높이기 위해 텅스텐카바이트나 세라믹 재질로 구성되고, 분사노즐홀더(12)는 스테인레스강 또는 강으로 이루어진 스크류허브(509)와의 용접성을 높이기 위해 스테인레스강(SUS)으로 구성하였다.

이로 인해 분사노즐캡(11)은 고압으로 분사되는 고형물질이 포함된 슬러지의 토출압력에도 내마모성 재질로 이루어짐으로써 장시간 견디게 됨으로 인해 원심분리기의 전체적인 내구성이 향상되게 된다.

또한 분사노즐홀더(12)는 스크류허브(509)와의 동질재 또는 유사재로 이루어져 접합부 용접이 잘되어 분사노즐(1)을 견고하게 스크류허브에 부착되게 된다. 이 또한 내구성 증대로 인한 원심분리기의 전체적인 내구성을 높이게 된다.

또한 상기 분사노즐홀더(12)의 일측면에는 나사산이 형성된 나사홀(122)이 분사노즐홀더를 관통하게 형성하였다. 이 나사홀(122)이 구비됨으로 인해 여기에 나사결합한 고정용 무두볼트(13)가 분사노즐홀더(12)의 일측면을 관통후 분사노즐캡(11)의 일측면과 접촉하여 조임으로서 일점 지지에 의해 분사노즐캡의 풀림을 막게 구성하였다.

물론 고정용 무두볼트의 목적은 분사노즐캡의 풀림 방지뿐만 아니라 정확한 분사노즐의 분사 위치를 고정하는데도 쓰인다. 즉, 분사노즐캡의 나사회전 결합시 너무 회전하여 스크류날개쪽이 아닌 회전 둘레방향 즉, 스크류날개가 없는 쪽으로 회전할 수도 있는데, 이 경우 정확한 위치에 맞게 분사노즐캡을 회전시켜 정위치에서 고정토록 함으로써 정밀한 슬러지 토출방향을 제어하는 역할도 수행하게 된다.

이와 더불어 본 고안은 분사노즐캡이 스크류컨베이어의 회전에 따라 풀리는 것을 막기 위해 분사노즐캡과 분사노즐홀더간의 나사산 형성방향, 즉, 죄임방향을 스크류컨베이어가 회전하면 더욱 죄어지도록 형성하였다. 이와 같은 원리는 자동차 바퀴의 회전방향이 앞으로 회전시 자동차바퀴를 죄는 볼트가 죄임방향인 회전하는 것과 같은 원리이다.

즉, 도 3에 도시된 것과 같이 분사노즐캡과 분사노즐홀더간의 나사산 죄임 방향은 스크류컨베이어의 회전에 따른 토크에 의해 죄어지는 방향으로 형성하여 고정용 무두볼트와 함께 분사노즐캡의 풀림을 방지하게 된다.

이와 같이 분사노즐캡은 조립후에도 보올 회전과 스크류컨베이어의 회전에 의한 슬러지 내용물과의 마찰로 인한 토크가 분사노즐캡에 작용함으로서 분사노즐캡이 분사노즐홀더에서 이탈되지 않게 된다.

상기 분사노즐홀더는 분사노즐캡과 고정용 무두볼트에 의해 한몸체로 분사노즐이 완성된 상태에서 스크류허브에 형성된 체결홈에 삽입장치한 후 접촉부위를 전둘레 용접하여 고정시킨다. 이때 분사노즐홀더의 일 지점 둘레방향으로 걸림턱부(123)가 형성되어 스크류허브의 토출구(516)의 단차진 턱에 걸려 빠지지 않게 형성함으로써 용접시 편리하게 된다. 또한 걸림턱부의 상부 형성은 곡률을 이루도록 하여 스크류허브가 회전시 슬러지의 흐름에 방해가 되지 않도록 한다.

또한 본 고안은 도시된 것처럼 다수개의 분사노즐이 일정 간격으로 스크류날개가 감긴 나선 방향을 따라 형성되어 골고루 슬러지가 스크류날개에 토출되어 종래 일 지점 둘레방향에서만 수직하게 분사노즐이 형성되었을 때 보다 부하가 적게 발생하고, 균일한 토출압력의 슬러지가 배출된 후 토출구로 이동하게 됨을 알 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 분사노즐을 구비한 스크류컨베이어는 슬러지가 공급되어 원통형 외동보올 내벽으로 유입시 그 분사경로가 직접 외동보올의 내벽에 존재라는 기 고형물이 아닌 스크류날개에 분사됨으로써 슬러지 유동이 원하는 유량 이상의 슬러지 처리능력을 확보하게 된다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 분사노즐 (11) : 분사노즐캡
(12) : 분사노즐홀더 (13) : 고정용 무두볼트
(111) : 수나사부 (121) : 암나사부
(122) : 나사홀 (123) : 걸림턱부

Claims (4)

1. 슬러지 공급관을 통해 유입된 슬러지를 토출시키는 분사노즐을 구비한 원심분리기의 스크류컨베이어에 있어서,
   상기 분사노즐이 스크류허브로부터 원통형 외동보올 내벽으로 유입되는 슬러지의 토출 경로가 스크류날개 앞쪽방향으로 분사되도록, 그 형태가 방향성 분사각을 갖도록 굽어져 스크류허브에 형성된 다수개의 토출구에 각각 돌출 장치되되,
   상기 분사노즐은 외형이 슬러지의 분사경로가 스크류날개 앞쪽으로 향하도록 경사각으로 형성되고, 하부에는 수나사부가 형성된 분사노즐캡과;
   중앙부에 분사노즐캡의 수나사부가 삽입되어 나사결합되는 암나사부가 형성되고, 스크류허브에 형성된 토출구에 용접되어 장치되는 분사노즐홀더;로 구성된 것을 특징으로 하는 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 분사노즐홀더는 일측면에 관통형성된 나사홀과 고정용 무두볼트가 나사결합하여 노즐캡을 일측 고정토록 구성하고, 노즐캡과 노즐홀더간의 나사산 죄임 방향은 스크류컨베이어의 회전에 따른 토크에 의해 죄어지는 방향으로 형성한 것을 특징으로 하는 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 분사노즐캡은 내마모성을 높이기 위해 텅스텐카바이트나 세라믹 재질로 구성되고,
   상기 분사노즐홀더는 스크류컨베이어 허브와의 용접성 또는 내부식성을 높이기 위해 스테인레스강으로 구성한 것을 특징으로 하는 방향성 분사각을 가진 분사노즐로 구성된 데칸더형 원심분리기의 스크류컨베이어.
   
   
   
   
   
   

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