KR20120134533A

KR20120134533A - 탈수압착기

Info

Publication number: KR20120134533A
Application number: KR1020110053482A
Authority: KR
Inventors: 안용호; 진선희
Original assignee: 안용호; 진선희
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-12-12

Abstract

고액분리가 고압상태인 선단측에서 이루어지더라도, 액상분의 배출시에 큰 고형분이 딸려나가지 않도록 하는 탈수압착기의 제공이 요망된다.
전방에 고형분이 배출되는 배출구를 가지고, 후방에 액상분이 배액되는 배액구를 가지며, 상부에 고형분과 액상분의 혼합물이 투입되는 호퍼를 가지는 실린더와, 외주에 플라이트를 가지고, 중심부에 회전축을 가지며, 상기 실린더 내부에 장착되는 스크루를 구비하는 탈수압착기에 있어서, 상기 스크루의 후방에 구비되어 상기 스크루와 함께 회전하는 스크래퍼와, 상기 실린더 내부의 상기 배액구보다 전방에서 상기 스크래퍼와 접촉되도록 탄성수단에 의하여 탄성 바이어스되고, 다수의 배액공이 천설된 배액판을 구비한다.

Description

탈수압착기{dehydrating expeller}

본 발명은, 탈수압착기에 관한 것으로서, 상세히는, 액상분과 고형분이 혼재되어 있는 혼합물을 압착함으로써, 액상분과 고형분을 분리하는 탈수압착기에 관한 것이다.

일반적으로, 음식물쓰레기나 가축분뇨 등과 같이, 수분, 오수 등의 액체로 주로 구성되는 액상분과, 찌꺼기, 슬러지 등의 고체로 주로 구성되는 고형분이 혼재되어 있는 혼합물의 처리에 있어서는, 이들 액상분과 고형분을 가능한 한 분리하여 처리할 필요가 있다.

종래에 특허문헌 1에 개시된 발명(도 8 참조)에 있어서는, 수많은 동공(63)이 천설된 실린더 형상의 배수몸관(500)의 내부에 스크류봉(22a)을 설치하여 구동함으로써, 음식물쓰레기를 선단(도면의 좌측단)으로 강제 이송하여 가압 압착하고, 이 과정에서 상기 동공(63)을 통하여 액상분을 배출시켜서 하우징(34a) 하방의 배수관(23a)으로 배출시키고, 액상분이 제거된 고형분은 배수몸관(500) 선단의 배출구(31a)로 배출시키는 구성으로 되어 있다.

특허문헌 1: 공개특허공보 특1998-043456호

도 3은, 상기 종래기술의 원리 설명을 위한 도면(도면부호 및 명칭을 새로 정의함)으로서, (a)는 액상분과 고형분의 배출방향을 화살표로 나타낸 도면, (b)는 고압 압착에 의하여 선단부(도면의 우측단부)에서 액상분 통로에 고형분이 강제 압출되어 액상분의 탁도가 증가하는 현상을 설명하는 도면, (c)는 가압력의 방향과 액상분의 배출방향을 설명하는 도면이다.

상기 종래기술에 있어서는, 도 3 (a)와 같이, 선단측(도면의 우측)으로 갈수록 좁아지는 실린더(11')의 내부에서, 처리 대상물인 혼합물을 선단측으로 강제 이송하여 가압 압착한다. 그러면, 선단측에 가까워질수록 고액분리가 일어나면서, 분리된 액상분(a)은 곧바로 실린더(10') 측벽의 동공(16)을 통하여 빠져나가서, 하우징(40) 하방으로 모여서 배액구(41')로 배출된다. 그리고, 액상분(a)이 제거된 고형분(s)은, 스크루(20)의 플라이트(21)에 의하여 더욱 선단측으로 이송되어, 선단측의 배출구(12)로 배출되도록 되어 있다.

그러나, 실제로 가동시켜보면, 도 3 (b)와 같이, 선단측에서 액상분(a)과 고형분(s)이 모두 높은 압력을 받게 된다. 따라서, 고형분(s)이 배출구(12)에 도달하기 전에 있어서, 액상분(a)이 실린더(10')의 측벽에 개구되어 있는 동공(16)으로 빠져나가려는 순간, 그 근방에 있던 고형분(s)도 함께 빠져나가려는 힘을 받는다. 따라서, 도시된 바와 같이, 작은 고형물(s5)은 동공(16)을 통과하여 액상분(a)과 함께 배액된다. 다만, 이러한 작은 고형물(s5)은, 동공(16)의 설계시에 이미 액상분(a)과 함께 배출되더라도 문제가 없을 것으로 미리 상정된 것에 불과하므로, 설계 스펙에 부합되어 아무런 문제가 없다.

그러나, 동공(16) 근방의 큰 고형물(s3)이 동공(16)에 끼이는 현상이 발생하는 것은 문제이다. 이 큰 고형물(s3)이 동공(16)에서 제거되지 못하면, 이는 배액불량을 발생시킨다.

게다가, 실린더(10') 내부의 고압으로 인하여, 이 큰 고형물(s3)이 동공(16)을 통과하여 액상분(a)과 함께 배액되면, 이는 설계 스펙을 넘어서는 부유물(S4)을 형성하게 되므로, 환경기준에 따르는 수질관리에 지장을 초래하게 된다.

종래기술의 문제점은, 도 3 (c)와 같이, 가압력이 선단측(도면의 우측)을 향하여 가해지므로, 선단측이 고압상태가 되는데, 액상분과 고형분의 분리가 바로 이 고압상태인 선단측에서 이루어지고, 또한 고액분리 즉시 액상분이 실린더(10') 측벽의 동공(16)을 통하여 빠져나가도록 설계되어 있다는 점에서 발생된다.

따라서, 고액분리가 고압상태인 선단측에서 이루어지더라도, 액상분의 배출시에 큰 고형분이 딸려나가지 않도록 하는 탈수압착기의 제공이 요망된다.

본 발명은, 상기 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것이다.

본 발명의 탈수압착기는, 전방에 고형분이 배출되는 배출구를 가지고, 후방에 액상분이 배액되는 배액구를 가지며, 상부에 고형분과 액상분의 혼합물이 투입되는 호퍼를 가지는 실린더와, 외주에 플라이트를 가지고, 중심부에 회전축을 가지며, 상기 실린더 내부에 장착되는 스크루를 구비하는 탈수압착기에 있어서, 상기 스크루의 후방에 구비되어 상기 스크루와 함께 회전하는 스크래퍼와, 상기 실린더 내부의 상기 배액구보다 전방에서 상기 스크래퍼와 접촉되도록 탄성수단에 의하여 탄성 바이어스되고, 다수의 배액공이 천설된 배액판을 구비함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스크루의 회전축은, 상기 스크루의 선단에 장착되어 상기 배출구를 통하여 전방으로 뻗도록 구비되어도 좋다.

또는, 상기 스크루의 회전축은, 상기 스크루의 후단에 장착되어 상기 실린더에 천설된 관통공을 통하여 후방으로 뻗도록 구비되어도 좋다. 이때, 상기 스크래퍼는, 상기 회전축의 외측에 구비되며, 상기 배액판에는, 상기 회전축이 관통하는 관통공이 구비된다.

본 발명에 의하면, 고액분리가 고압상태인 선단측에서 이루어지더라도, 액상분의 배출시에 큰 고형분이 딸려나가지 않게 된다. 따라서, 환경기준에 적합한 수질관리가 가능하게 된다.

도 1은, 본 발명의 탈수압착기의 설명을 위한, (a) 종방향 측단면도, (b) 주요부 분해사시도, (c) 가압력과 고액분리의 배출방향 설명도이다.
도 2는, 저압상태인 액상분 배액판 주변에서 고형분에 의한 막힘이 발생하였을 때의, 스크래퍼의 역할(단, 실린더와 스크루는 도시를 생략함)을 설명하는 도면이다.
도 3은, 상기 종래기술의 원리 설명을 위한 도면으로서, (a)는 액상분과 고형분의 배출방향을 화살표로 나타낸 도면, (b)는 고압 압착에 의하여 선단부(도면의 우측단부)에서 액상분 통로에 고형분이 강제 압출되어 액상분의 탁도가 증가하는 현상을 설명하는 도면, (c)는 가압력의 방향과 액상분의 배출방향을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 탈수압착기에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 탈수압착기의 설명을 위한, (a) 종방향 측단면도(우측이 전방측), (b) 주요부 분해사시도, (c) 가압력과 고액분리의 배출방향 설명도이다.

<기본구성>

본 발명의 탈수압착기는, 실린더(10)와, 상기 실린더 내부에 장착되는 스크루(20)를 구비하는 탈수압착기에 적용된다.

상기 실린더(10)는, 전방에 고형분(s)이 배출되는 배출구(12)를 가지고, 후방에 액상분(a)이 배액되는 배액구(41)를 가지며, 상부에 고형분(s)과 액상분(a)의 혼합물이 투입되는 호퍼(15)를 가지고, 원통 형상의 내부구조를 가진다. 즉, 상기 배출구(12), 배액구(41), 호퍼(15) 이외에는 폐쇄된 구조를 가진다.

종래기술의 실린더(10')와 달리, 본 발명의 실린더(10)는, 측벽에 동공(16)을 가지지 않는다. 즉, 종래기술에서는, 액상분(a)이 측벽의 동공(16)을 통하여 배액되도록 되어 있었으나, 본 발명에서는 후술하는 바와 같이, 스크루(20) 후방에 설치되는 배액판(60)을 거쳐서 실린더(10) 후방에 개구되는 배액구(41)를 통하여 배액된다.

또한, 종래기술에서는, 실린더(10')의 동공(16)으로 배액된 액상분(a)이 하우징(40) 하방의 배액구(41')로 모여서 배액되도록 되어 있었으므로 하우징(40)이 필수구성이었으나, 본 발명에서는 후술하는 바와 같이, 실린더(10)에 직접 형성된 배액구(41)로 배액되므로, 기능상 하우징이 불필요하다.

상기 스크루(20)는, 외주에 플라이트(21)를 가지고, 중심부에 회전축(31)을 일체로 가지거나, 회전구동장치의 회전축이 연결될 수 있으며, 상기 실린더(10) 내부에 장착된다. 스크루(20) 자체는, 선단측(배출구측)으로 갈수록 그 직경이 크고, 후단측(회전구동장치측)으로 갈수록 그 직경이 작게 형성됨이 바람직하다. 이는, 직경이 작은 후단측으로 액상분(a)이 보다 원활하게 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 회전축(31)에는 회전구동장치가 연결된다. 도시된 예에서는, 스크루(20)로부터 후방측(도면의 좌측)으로 뻗은 회전축(31)이, 상기 실린더(10)의 후방 측벽을 뚫고 나가서, 기어드 모터(30) 등의 구동원에 연결되어 있다. 다만, 이에 한하지 않고, 스크루(20)의 선단(22)로부터 전방측(도면의 우측)으로 회전축(31)이 뻗어서, 도시하지 않은 기어드 모터(30) 등의 구동원에 연결되어 있도록 하여도 좋다. 또한, 회전축이 어느 방향으로 뻗더라도, 그 반대측에는, 스크루(20)의 회전을 지지하는 아이들축이 상기 실린더(10) 또는 그 외부의 축받이에 지지되도록 함으로써, 양측 지지되도록 하여도 좋다.

본 발명은, 상기 배출구(12), 배액구(41), 호퍼(15) 이외에는 폐쇄된 구조를 가진다는 점과, 하우징이 불필요하다는 점 뿐 아니라, 다음과 같은 구성을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 탈수압착기는, 스크래퍼(50)와, 상기 스크래퍼에 탄성 가압 접촉되는 다공판 형상의 배액판(60)을 구비함을 특징으로 한다.

상기 스크래퍼(50)는, 상기 스크루(20)의 후방에 구비되어 상기 스크루(20)와 함께 회전한다. 도 1 (b)와 같이, 상기 스크래퍼(50)는, 상기 스크루(20)의 중심축을 중심으로 하여 방사방향으로 뻗은 날개 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 그 형상이나 개수에 제한은 없으며, 오직 상기 스크래퍼(50)의 후단부(51)가 상기 배액판(60)의 접촉면(61)과 폭넓게 접촉하면서 긁을 수 있으면 족하다. 다만, 상기 스크래퍼(50)가 상기 회전축(31)에 구비되어도 좋다. 상기 회전축(31)은, 상기 스크루(20)와 함께 회전되기 때문이다.

상기 배액판(60)은, 상기 실린더(10) 내부의 상기 배액구(41)보다 전방에서 상기 스크래퍼(50)와 접촉되도록 탄성수단(70)에 의하여 탄성 바이어스되고, 다수의 배액공(62)이 천설된 판이다. 도시된 예에서는 원판 형상으로 나타나 있으나, 이에 한하지 않고, 상기 실린더(10) 내주면에 있어서, 상기 배액판(60)이 설치될 부위의 형상에 따라서 수밀구조를 취할 수 있는 형상이면 족하다.

또한, 도시된 예에서는, 상기 배액판(60)의 외주부에는, 가이드턱이 형성되어 있어서, 상기 실린더(10) 내주면과의 원활한 슬라이딩을 도모하고 있으나, 이는 필수구성이 아니다.

그리고, 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 스크루(20)의 회전축(31)은, 도시되지는 않았지만, 상기 스크루(20)의 선단(22)에 장착되어 상기 배출구(12)를 통과하여 전방측으로 뻗도록 구비되어도 좋다. 이 경우에는, 상기 배액판(60)의 중앙부에까지 배액공(62)이 형성될 수 있다.

또는, 상기 스크루(20)의 회전축(31)은, 도시된 바와 같이, 상기 스크루(20)의 후단에 장착되어 상기 실린더(10)에 천설된 관통공(14)을 통하여 후방으로 뻗도록 구비되어도 좋다. 이때, 상기 스크래퍼(50)는, 도시된 바와 같이, 상기 회전축(31)의 외측에 구비되며, 상기 배액판(50)에는, 상기 회전축(31)이 관통하는 관통공(63)이 구비된다. 그리고, 도시되지는 않았지만, 상기 관통공(63)의 내주부에는, 가이드턱이 형성되어서, 상기 회전축(31) 외주면과의 원활한 슬라이딩을 도모하여도 좋다.

상기 탄성수단(70)은, 상기 실린더(10) 내에서 상기 배액판(60)을 상기 스크래퍼(50)에 미리 정해져 있는 압력으로 가압하는 수단이다. 도시된 예에서는 상기 실린더(10) 후방 내벽에 일단이 접촉된 코일스프링을 나타내고 있으나, 이에 한하지 않고, 예컨대 상기 실린더(10)의 내주 일부에 설치된 판 스프링을 이용하여도 좋다.

<작용>

도 1 (c)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 탈수압착기에 있어서도, 호퍼(15)로 투입된 혼합물에 대하여 전방(도면의 우측)을 향하여 가압력이 가해진다. 따라서 혼합물은 전방으로 이송되면서 가압되고, 그 과정에서 고액분리가 일어난다.

그런데, 종래기술과 달리, 실린더(10)에는 동공(16)이 형성되어 있지 않다. 따라서 분리된 액상분(a)은, 후방(도면의 좌측)으로 밀려나게 된다. 여기서, 고형분(s)은 스크루(20)의 플라이트(21)의 영향을 크게 받아서, 전방으로 계속 이송되지만, 액상분(a)은 스크루(20)의 플라이트(21)의 영향을 상대적으로 적게 받아서, 고형분(s)에 의하여 막혀 있는 전방보다는 상대적으로 공간에 여유가 있는 후방으로 밀려나게 되는 것이다.

따라서, 액상분(a)은, 스크루(20) 부분을 지나서 더욱 후방으로 진행되어 배액판(60)에 도달한다. 배액판(60)에는 다수의 배액공(62)이 형성되어 있어서, 액상분(a)은 자유로이 통과되어, 실린더(10)의 배액구(41)를 통하여 외부로 배액되도록 되어 있다.

종래기술과 달리, 본 발명의 탈수압착기에 있어서의 액상분(a)의 진행방향은, 가압력의 방향과 반대방향이다. 따라서, 배액판(60)에 도달한 액상분(a)에는, 가압력에 의한 압력성분은 없고, 단지 액상분(a) 자체가 모여서 형성되는 극히 저압의 압력만이 존재한다는 점이 특징이다.

<배액공의 막힘 해소>

도 2는, 저압상태인 액상분 배액판 주변에서 고형분에 의한 막힘이 발생하였을 때의, 스크래퍼의 역할(단, 실린더와 스크루, 그리고 스크래퍼는 도시를 생략함)을 설명하는 도면으로서, 도 1 (a)의 A 부분에 대응되는 도면이다.

다만, 본 발명의 탈수압착기의 경우에도, 종래기술의 경우보다는 발생가능성이 훨씬 적지만, 크고 작은 고형분(s) 일부가 액상분(a)과 함께 배액판(60) 쪽으로 이동하여 오는 경우가 발생될 수 있다. 이 경우에, 작은 고형분(s)이 배액판(60)의 배액공(62)을 통과하는 것은, 설계상의 스펙을 충족하는 것에 해당되므로, 아무런 문제가 되지 않는다. 오직 큰 고형분(s)이 배액공(62)을 막는 경우가 문제가 되는 것이다.

이 경우, 도 2 (a)와 같이, 배액공(62)을 막고 있는 고형분(s)으로 액상분(a)의 인하여 원활한 배액에 장애가 발생된다.

그러나, 본 발명의 스크래퍼(50)의 후단부(51)가 배액판(60)의 접촉면(61)과 상시 접촉하면서 스크루(20)의 회전과 함께 회전되고 있으므로, 도 2 (b)와 같이 접촉면(61) 측의 고형분(s)의 일부가 스크래퍼(50)의 후단부(51)와의 접촉에 의하여 잘려나가게 된다. 그러면, 고형분(s)의 나머지 부분만이 배액공(62)에 끼어 있는 상태가 된다.

여기서, 저압이기는 하여도, 배액판(60)을 경계로 하여 스크루(20) 쪽의 액상분(a)의 압력이 높다. 따라서, 도 2 (c)와 같이, 배액공(62)에 끼어 있는 고형분(s)의 나머지 부분은, 스크루(20) 측의 액상분(a)의 압력에 의하여, 원활하게 배액구(41) 쪽으로 배출되게 된다.

이상, 구체적 실시예를 중심으로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 청구범위에 기재된 범위 내에서 이루어진 변형, 변경, 개량은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은, 고형분과 액상분이 혼재되어 있는 혼합물로부터 고형분과 액상분을 분리하는 탈수압착기 산업에 이용될 수 있다.

10: 실린더 11: 전방부
12: 배출구 13: 후방부
14: 관통공 15: 호퍼
20: 스크루 21: 플라이트
22: 선단부
30: 구동수단(모터) 31: 회전축
41: 배액구 50: 스크래퍼
60: 배액판 70: 탄성수단

Claims

전방에 고형분이 배출되는 배출구를 가지고, 후방에 액상분이 배액되는 배액구를 가지며, 상부에 고형분과 액상분의 혼합물이 투입되는 호퍼를 가지는 실린더와,
외주에 플라이트를 가지고, 중심부에 회전축이 구비되며, 상기 실린더 내부에 장착되는 스크루
를 구비하는 탈수압착기에 있어서,
상기 스크루의 후방측 또는 상기 회전축의 전방측 외주에 구비되어 상기 스크루와 함께 회전하는 스크래퍼와,
상기 실린더 내부의 상기 배액구보다 전방에서 상기 스크래퍼와 접촉되도록 탄성수단에 의하여 탄성 바이어스되고, 다수의 배액공이 천설된 배액판
을 구비함을 특징으로 하는 탈수압착기.
청구항 1에 있어서,
상기 스크루의 회전축은, 상기 스크루의 선단에 장착되어 상기 배출구를 통하여 전방으로 뻗도록 구비됨
을 구비함을 특징으로 하는 탈수압착기.
청구항 1에 있어서,
상기 스크루의 회전축은, 상기 스크루의 후단에 장착되어 상기 실린더에 천설된 관통공을 통하여 후방으로 뻗도록 구비되고,
상기 스크래퍼는, 상기 회전축의 외측에 구비되며,
상기 배액판에는, 상기 회전축이 관통하는 관통공이 구비됨
을 구비함을 특징으로 하는 탈수압착기.