KR20180040234A

KR20180040234A - 수직왕복형 소화조 교반장치

Info

Publication number: KR20180040234A
Application number: KR1020160131852A
Authority: KR
Inventors: 이전웅
Original assignee: 이전웅
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2018-04-20

Abstract

본 발명은 소화조 상단에 고정되는 베이스 플레이트, 상기 소화조내의 슬러리를 교반하는 임펠러, 모터와 감속기에 의해 상기 임펠러를 수평방향으로 회전 구동하는 회전구동부, 상기 회전구동부에서 나온 회전 운동을 로드를 이용하여 수평/수직 왕복 운동으로 변환하는 슬라이딩 운동부(변환부), 상기 변환부와 연결되어 상하로 수직 왕복운동하여 소화조 내부에서 상기 임펠러를 수직방향으로 왕복 운동시키는 수직 왕복 슬라이딩부를 포함하는 수직왕복형 소화조 교반장치에 있어서, 상기 변환부와 수직 왕복 슬라이딩부 사이에는 상기 감속기에 연결되어 감속기에 의한 회전운동을 수평왕복운동으로 변환하는 회전암과 로드, 상기 회전암 둘레에 형성되어 회전운동을 수평왕복운동으로 변환 시에 발생되는 불균형을 균형 있게 유지시켜 감속기의 부하를 감소시키고 수직왕복 운동 시에 발생하는 수직 왕복 슬라이딩부의 상승시와 하강시의 왕복속도를 일정하게 유지시켜 주는 밸런싱 휠로 구성되는 밸런스 유지부가 장착되고, 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 수직 왕복 운동 시에 발생되는 진동과 흔들림을 방지하는 측면 가이드가 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 양 측면에 고정지지되는 것과 수직왕복 임펠러는 수직왕복운동시 상승시에는 슬러지를 안쪽으로 빠르게 유동시켜주는 내부쪽으로 경사진면을 갖추고 하강시에는 수평 플레이트 하부에 바깥방향으로 경사지게 구성된 플레이트에 의하여 슬러지를 잡아 내리는 구조로 유동성을 높이며 슬러지층표면에 발생이 되는 스컴층을 제거하기 위해 표면부분에 다수의 플레이트를 설치하여 스컴층을 파괴 및 제거하고 그 상부에 고압분사노즐을 설치하여 중심에서 먼 쪽의 스컴층을 파괴하는 장치가 구성이 되고 소화조 상부에 발생된 메탄가스를 교반기가 수직왕복운동시에 외부로 유출되지 않도록 가스배출방치장치를 구성하였으며 소화조 하부에는 수직교반시에 슬러지의 유동성을 높일 수 있도록 원뿔형의 콘이 설치된 구조로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 소화효율을 향상시키고 동력비 및 유지비를 절감할 수 있다.

Description

수직왕복형 소화조 교반장치{AGITATOR OF DIGESTER CAPABLE OF VERTICAL-RECIPROCATING MOVEMENT}

본 발명은 수직왕복형 소화조 교반장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소화조 내부에 배치되는 임펠러가 수평회전이 아니라 수직왕복운동이 가능하도록 구성되어, 교반효율을 향상시키고 전력 소모를 감소시켜 동력비 및 유지비를 절감할 수 있도록 하는 수직왕복형 소화조 교반장치에 관한 것이다.

유기성 폐자원의 혐기성 소화조에 사용되는 교반장치는 유입되는 유기성 폐자원과 혐기성 미생물의 접촉빈도를 높여 소화효율을 증가시킴과 동시에 상부와 하부의 온도를 미생물의 생육조건에 맞게 균등하게 해주는 중요한 역할을 한다. 이러한 슬러지의 교반은 혐기성 소화조 내에 존재하는 혐기성 미생물을 다량 포함한 기존의 소화조 슬러지와 새로 유입되는 농축 슬러지를 골고루 혼합해 줌으로써, 혐기성 미생물을 새로 유입된 슬러지와 잘 접촉시켜 소화를 촉진함과 더불어, 소화조 내에 퇴적물이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.

기존의 소화조의 교반장치는 모터나 유압구동에 의하여 회전하는 수평형 임펠러의 회전력을 이용하여 교반하는 장치가 대부분이다. 이와 같은 교반장치는 모터의 회전력에 의해 임펠러가 회전하면서 소화조 내부를 교반하는데, 소화조 내부에 포함되어 있는 이물질과 같은 불순물이 임펠러에 흡착되어 소화 교반 효율을 저하시키는 문제점이 있었다. 또한 수평회전식 교반장치는 일정한 높이에서 수평회전만 하고, 상하의 유동성은 확보되지 않아서 전체적인 소화조 내의 유동성 저하로 소화효율을 떨어뜨리며, 전력소모가 커서 동력비가 많이 발생하고, 유동층에 따른 편심 진동이 많이 발생하는 등의 문제가 발생하고 있다.

종래의 수평회전식 교반장치의 단점을 보완하기 위해 새로운 방식인 수직왕복 운동으로 소화조 내 전체에서 유동성을 유지하기 위한 수직형 소화조 교반장치가 개발되고 있다. 일례로 국내특허 제0982690호는 회전 운동을 제공하는 구동부; 상기 구동부에서 나온 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하는 변환부; 상기 변환부와 연결되어 소화조 내부에서 직선 왕복 운동을 하는 드라이브 샤프트; 상기 드라이브 샤프트에 결합되어 직선 왕복 운동하면서 소화조 내부를 교반하는 임펠러를 포함하고, 상기 임펠러는, 센터홀과, 상기 센터홀의 둘레에서 상기 센터홀 방향으로 하향 경사지게 형성되어 상기 임펠러의 상승시 상기 센터홀 방향으로 유체의 유입을 유도하는 경사면과, 상기 임펠러의 운동 방향에 수직으로 형성되고 상기 임펠러의 하강시 유체를 밀어내는 수평면을 포함하는 수직형 교반장치를 개시하고 있다.

그러나 이러한 장치는 구동부에서 나온 회전 운동을 수직왕복운동으로 변환하는 과정에서 임펠러의 수직왕복운동의 균형을 잡아주지 못해서 불완전 회전으로 부하율이 증가하는 문제점과 수직왕복운동시에 밸런싱이 문제가 되어 회전축에 과부하기 발생하는 문제점 및 슬러지가 임펠러의 좁은 평면접촉구조로 인해 슬러지 순환시 밀어주는 에너지 부족으로 슬러지의 순환성이 저하되며 소화조내 슬러지 상부표면에 스컴을 제거하지 못하여 스컴층이 퇴적되어 가스 발생량이 감소하는 등의 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 소화조 내 수직교반으로 슬러지층의 유동을 전체적으로 활성화시켜 소화 효율을 높이고 가스발생량을 증대시키며, 전력비 및 유지비를 낮출 수 있는 수직왕복형 소화조 교반장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회전구동부에서 나온 회전 운동을 수직왕복운동으로 변환하는 과정에서 임펠러의 상하왕복운동의 균형을 잡아주어 진동을 방지하고, 안정적인 교반력을 제공하여 소화효율을 높이고 발생 소화가스를 전량 재이용할 수 있는 수직왕복형 소화조 교반장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 소화조 상단에 고정되는 베이스 플레이트, 상기 소화조내의 슬러리를 교반하는 임펠러, 모터와 감속기에 의해 상기 임펠러를 수평방향으로 회전 구동하는 회전구동부, 상기 회전구동부에서 나온 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하는 변환부, 상기 변환부와 연결되어 상하로 수직 왕복운동하여 소화조 내부에서 상기 임펠러를 수직방향으로 왕복 운동시키는 수직 왕복 슬라이딩부를 포함하는 수직왕복형 소화조 교반장치에 있어서, 상기 변환부와 수직 왕복 슬라이딩부 사이에는 상기 감속기에 연결되어 감속기에 의한 회전운동을 전달하는 회전암과 수평왕복운동과 수직왕복운동으로 변환하는 로드와, 이 로드를 감싸 로드의 움직임을 수직운동과 수평운동으로 변환하도록 하는 직사각형의 슬라이딩부 및 상기 회전암 둘레에 형성되어 회전운동을 수평왕복운동으로 변환 시에 발생되는 불균형을 균형 있게 유지시켜 감속기의 부하를 감소시키고 수직왕복 운동 시에 발생하는 수직 왕복 슬라이딩부의 상승시와 하강시의 왕복속도를 일정하게 유지시켜 주는 밸런슨 휠로 구성되는 밸런스 유지부가 장착되고, 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 수직 왕복 운동 시에 발생되는 진동과 흔들림을 방지하는 측면 가이드가 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 양 측면에 고정지지 되는 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치에 관한 것이다.

상기 변환부는 상기 회전구동부의 일 측에 결합되어 회전되는 휠; 상기 휠과 취합되면서 상기 밸런슨 휠과 회전암의 중심을 관통하도록 형성되는 회전축; 상기 회전축의 회전암과 동일선상에 조립되어 회전축의 수평방향 회전운동이 수직방향 회전운동으로 전환되는 로드 및 슬라이딩부로 구성되고, 상기 직사각형의 수직 왕복 슬라이딩부는 상기 로드 및 상기 회전축과 연결되어 상기 밸런싱휠의 회전과 함께 수직 왕복 운동을 하도록 구성될 수 있다.

대안으로, 상기 변환부는 회전구동부의 회전운동을 반달모양의 기어에 전달하고 그 일측면에 밸런싱 휠이 고정되고 회전체인 중심기어의 밸런싱을 유지시켜주며, 기어에 의하여 수직왕복운동으로 변환해 주는 기어형 운동부로 구성되고, 상기 기어형 운동부는 감속기에 의한 회전운동을 수직왕복운동으로 변환하여주는 반달형 기어와 좌우에 기어를 설치하여 랙엔드피니언과 같이 회전운동을 수직왕복운동으로 전환되도록하는 장치가 구비되어, 상승시에는 상승 기어가 맞물려 작동되고, 하강시에는 하강 기어만 맞물려 힘을 전달하도록 구성될 수 있다.

또 다른 대안으로 상기 변환부는 체인스프라켓형 변환부로 구성되고, 상기 체인스프라켓형 변환부는 일단이 회전구동축과 일치하고 일측면에 밸런싱 휠이 고정되고, 밸런싱 휠의 중심에 고정된 체인스프라켓과; 상기 체인스프라켓에 치합되어 긴장력을 유지시키는 대향하는 체인과 한 쌍의 스프라켓과 휠로 구성될 수 있다.

상기 임펠러는 중앙의 중공 홀 형상으로, 상기 센터홀의 둘레에서 중심 방향으로 하향 경사지게 형성되어, 임펠러의 수직 상승시에는 유체의 흐름을 중심으로 이동시켜 하부로 빠르게 유도하면서 상부의 슬러지를 하부로 이동시키는 중앙 수평판, 상기 중앙 수평판에서 일정한 길이로 하부로 내려와 수평판밑에서 외부는 바깥방향으로 내부는 안쪽방향으로 경사지게 형성되어, 임펠러의 수직 하강시에 하강하는 힘으로 슬러지를 모아 밑으로 강하게 밀어 내려 소화조내에서 전체적으로 유체를 고르게 혼합하고 순환해주는 수평면을 포함하는 혼합면; 및 상기 임펠러를 중심승강축에 고정하는 다수의 수직지지 플레이트를 포함한다.

상기 수직왕복 소화조 교반장치는 중심승강축에 부착되어, 소화조 슬러지 상층부 표면에 형성되는 스컴층을 제거하는 스컴층 제거수단을 추가로 포함하고, 상기 스컴층 제거수단은 슬러지층 표면부분의 중심승강축에 고정되어, 하단 중심승강축과 함께 승하강하면서 스컴층을 파괴하는 다수의 플레이트와 중심에서 많이 떨어진 부분의 스컴층을 파괴하기 위한 가압수 분사기를 포함한다.

본 발명의 수직왕복형 소화조 교반장치는 소화조의 중심 멘홀부와 상하왕복운동하는 중심승강축 사이의 가스방출을 차단하는 누기방지수단을 포함하고, 상기 누기방지장치는 소화조내의 소화가스의 발생압력보다 높은 가스압력을 견딜 수 있도록 설계된 이중원통형의 탱크에 물을 가스압력보다 높게 채우고 일정한 높이로 유지시키며 그 안에 수직왕복운동을 하는 중심승강축과 연결된 밀폐형 원통부를 형성하여 구성된다. 이는 소화조 상부의 가스층에 형성된 소화가스를 외부로 방출시키지 않고 전량 회수하여 재활용할 수 있는 구조의 장치이다.

본 발명의 수직왕복형 소화조 교반장치 수직 왕복 슬라이딩부의 구동 여부에 따라 상하로 왕복 운동하는 중심승강축과 상기 중심승강축의 수직 왕복 운동을 지지할 수 있게 상기 중심승강축을 감싸도록 설치되는 중공형상의 지지축 및 상기 지지축과 중심승강축의 사이에 설치된 수직고정 베어링을 포함할 수 있다.

본 발명의 수직왕복형 소화조 교반장치는 상하 이동수단 및 수평방향 회전수단을 통해 임펠러를 상하로 그 위치를 변경하면서 슬러지를 교반함에 따라, 혐기성 소화조내의 상하부 온도편차를 줄일 수 있으며, 한 방향으로만 구동할 때의 혐기성 소화조내의 고형물의 점착성에 대한 누적율을 낮출 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 소화조 내 슬러지의 유동성 확보로 소화 효율을 높이고 전력 소모를 낮추는 등 성능 향상을 도모하고, 수직왕복 운동으로 소화조 내 전체에서 유동성을 유지하여 일정한 농도 유지와 온도 유지로 소화슬러지의 소화효율을 향상시킴으로써 차후 공정인 탈수기에서 탈수효율을 높여 슬러지의 양을 감소시키는 효과와 소화조내에서 발생된 소화가스 발생량을 증대시켜 가스 재활용으로 수익성을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직왕복형 소화조 교반장치가 소화조에 설치된 상태의 개략단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 교반장치의 A 부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 교반장치의 회전구동부 및 수직 왕복 슬라이딩부의 정면도이고, 도 4는 도 3에서 밸런싱 휠을 분리하여 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소화조 교반장치의 회전구동부 및 수직 왕복 슬라이딩부의 정면도이고, 도 6은 도 5에서 밸런싱 휠을 분리하여 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소화조 교반장치의 회전구동부 및 수직 왕복 슬라이딩부의 정면도이고, 도 8은 도 7에서 밸런싱 휠을 분리하여 도시한 정면도이다.
도 9a-9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직왕복형 소화조 교반장치의 임펠러의 단면도 및 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직왕복형 소화조 교반장치의 상부 스컴 제거수단의 확대단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직왕복형 소화조 교반장치의 누기방지수단의 확대도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화조 하부에 설치된 원뿔대형 콘의 종단면도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 관한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직왕복형 소화조 교반장치(100)가 결합된 소화조(10)의 구성을 나타내는 개략단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직왕복형 소화조 교반장치(100)은 소화조(10)의 상부 중앙에 수직으로 설치되는 것으로, 임펠러(120)가 소화조(10)의 내부에서 수직으로 왕복 운동을 하면서 교반을 하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수직왕복형 소화조 교반장치(100)는 소화조(10) 상단에 고정되는 베이스 플레이트(11), 상기 소화조내의 슬러리를 교반하는 임펠러(120), 모터(131)와 감속기(132)에 의해 상기 임펠러를 수직방향으로 회전 구동하는 회전구동부(130), 상기 회전구동부에서 나온 회전 운동을 로드에 전달하고 로드를 감싸는 사각형 슬라이딩부에 의해 수직 왕복 운동으로 변환하는 변환부(, 상기 변환부와 연결되어 상하로 수직 왕복운동하여 소화조 내부에서 상기 임펠러를 수직방향으로 왕복 운동시키는 수평과 수직 왕복 슬라이딩부(200)를 포함하는 수직왕복형 소화조 교반장치에 있어서, 상기 변환부와 수평수직 왕복 슬라이딩부 사이에는 로드로 연결이 되어 로드외부에 구성된 사각형의 슬라이딩부에 상기 감속기가 연결되어 감속기에 의한 회전운동을 수평왕복운동으로 변환하는 회전암(142) 로드(210), 상기 회전암 둘레에 형성되어 회전운동을 수평왕복운동으로 변환 시에 발생되는 불균형을 균형 있게 유지시켜 감속기의 부하를 감소시키고 수직왕복 운동 시에 발생하는 수직 왕복 슬라이딩부의 상승시와 하강시의 왕복속도를 일정하게 유지시켜 주는 밸런싱 휠(141)로 구성되는 밸런스 유지부(140)가 장착되고, 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 수직 왕복 운동 시에 발생되는 진동과 흔들림을 방지하는 측면 가이드(160)가 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 양 측면에 고정된다.

상기 교반장치는 상기 수직 왕복 슬라이딩부(200)의 구동 여부에 따라 상하로 왕복 운동하는 상단 중심승강축(101)과 상기 중심승강축의 수직 왕복 운동을 지지할 수 있게 상기 상단 중심승강축(101)을 감싸도록 설치되는 중공형상의 지지축 및 상기 지지축과 중심승강축의 사이에 설치된 고정 베어링 (105)을 포함한다. 중심축이 상하로 왕복운동을 할 때에 수직 고정베어링(105)은 중심축의 수직도를 잡아주는 역할을 하는데 장치의 슬라이딩부의 측면에 설치된 가이드와 수직고정베어링이 본 중심축의 수직도를 잡아주는 역할을 한다. 가이드와 수직 고정베어링이 중심축의 수직도를 잡아줌으로써 임펠러의 진동이나 흔들림을 방지하는 매우 중요한 역할을 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 변환부는 상기 회전구동부의 일측에 결합되어 회전되는 휠; 상기 휠과 치합되면서 상기 휠과 일체형으로 형성되는 회전축과 회전운동을 전달하는 회전암; 상기 회전축의 선단과 교차되도록 접하여 회전축의 수평방향 회전운동이 수직방향 회전운동으로 전환되는 로드(210)로 구성되고, 상기 수직 왕복 슬라이딩부 (200)는 상기 로드 및 상기 회전축과 연결되어 상기 휠의 회전에 의해 수직 왕복 운동을 하도록 구성될 수 있다. 이 로드(210)는 구동축의 회전력을 수평과 수직운동으로 전환시켜주는 역할을 하고, 로드(210)로 인하여 수평운동과 수직운동을 반복하게 된다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 변환부는 회전구동부의 회전운동을 기어에 의하여 수직왕복운동으로 변환해 주는 기어형 운동부(150)로 구성되고, 상기 기어형 운동부는 감속기에 의한 회전운동을 수직왕복운동으로 변환하여주는 반달형 기어(151, 152)가 좌우에 구비되고, 상승시에는 상승 기어가 맞물려 작동되고, 하강시에는 하강 기어만 맞물려 힘을 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에서는 감속기의 회전운동을 축으로 연결된 반달형 기어에 의해 전달하되, 상승시에는 우측의 상승기어(151)를 이용하고, 하강시에는 좌측의 하강기어(152)를 이용하여 상하왕복운동을 하여 기어형 운동부와 연결된 상단 중심승강축(101)을 상하로 운동시켜 소화조(10) 내부에 위치한 임펠러(120)를 상하왕복운동시킨다.

다른 실시예에서, 도 7 및 도8을 참조하면, 상기 변환부는 체인스프라켓형 변환부(170)로 구성되고, 상기 체인스프라켓형 변환부(170)는 일단이 구동부와 같은 선상에 위치하고 구동축에 일측면에 밸런싱휠이 고정되고 밸런싱 휠의 중심에 연결된 체인(171)과; 상기 체인에 치합되어 긴장력을 유지시키는 대향하는 한 쌍의 스프라켓 휠(172)로 구성된다. 이러한 구성에서는 감속기의 회전운동이 회전암과 밸런싱 휠(131)에 축으로 연결이 되고 회전암(132)은 다시 축으로 체인스프라켓 (170)과 연결되어, 회전암(142)의 회전력을 스프라켓 휠(172)에 전달하여 체인의 회전력으로 상단 중심승강축(101)이 상하로 왕복운동을 한다.

도 9를 참조하면, 상기 임펠러(120)는 원통형 또는 다각형 기둥형으로 형성되고, 수직 왕복 슬라이딩부(200)의 하단 중심승강축이 삽입되는 중앙의 중공 홀(126)과, 상기 중공 홀의 둘레에서 중심 방향으로 하향 경사지게 형성되어, 임펠러의 수직 상승시에 유체의 흐름을 임펠러의 외부쪽의 슬러지를 중심축방향으로 유도하는 역할을 하여 하부로 빠르게 유도하는 역할을 하는 임펠러 상부 경사부에 의해 상부의 슬러지를 하부로 이동시키는 복수의 고정브라켓들(125), 상기 고정브라켓(125) 둘레의 원통형 테두리부(124), 상기 중앙 고정브라켓(125)에서 일정한 길이로 내려와 외부는 바깥방향으로 내부는 안쪽방향으로 경사지게 형성되어, 임펠러의 수직 하강시에 슬러지를 하부로 잡아서 밀어 주는 역할을 하는 수평면 하부를 포함하는 하단경사면(123)을 포함함다. 상기 중앙 고정브라켓(125)는 임펠러를 상기 임펠러를 연결부(121)에 의해 하강 중심승강축 (102)에 고정하는 역할을 한다. 하부 경사면(123)은 콘과 유사한 형상으로 임펠러 하강시에 슬러지를 하부로 밀어준다. 원통형 테투리부와 하단 경사면 사이에는 평판 플레이트(122)가 존재하여 중심부의 균형을 유지한다. 본 발명의 임펠러는 임펠러 상부의 경사도를 크게 하여 상승시에 슬러지의 유동을 빠르게 하고, 각도가 크기 때문에 수직상승시에 부하를 줄여 전력비를 감소시키고, 수직하강시에는 수평면 밑에 바깥방향쪽으로 경사지게 제작된 플레이트를 설치하여 슬러지를 잡아 모아서 순환효율을 향상시킨다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 수직왕복 소화조 교반장치는 하단 중심승강축 (102)에 부착되어, 소화조 슬러지 상층부 표면에 형성되는 스컴층을 제거하기는 스컴층 제거수단(400)을 추가로 포함하고, 상기 스컴층 제거수단(400)은 상기 슬러지 스컴층부의 중심승강축에 고정되어, 하단 중심승강축과 함께 승하강하면서 스컴층을 파괴하는 수직방향으로 다수의 플레이트(410)와 중심에서 많이 떨어진 부분의 스컴층을 파괴하기 위한 가압수 분사기(420)를 포함한다. 고압주름관은 중심충에 부착된 분사 노즐부와 외부의 배관과 연결하는 주름관으로 외부의 배관은 중심멘홀부에 고정연결이 되어 있고 내부중심축에 설치된 분사노즐은 수직축과 같이 움직이므로 유동성이 있어야 하므로 움직임이 자유로운 고압주름관을 설치하여 상하 움직일시에 관도 같이 움직일 수 있도록 한다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 수직왕복형 소화조 교반장치는 소화조의 멘홀부와 상하왕복운동하는 중심승강축 사이의 가스방출을 차단하는 누기방지수단(300)을 포함한다. 본 발명에 따른 누기방지수단(300)의 구조를 살펴보면, 누기방지수단은 이중 U자형 밀폐형 원통부(310)로 제작되어 내부에 물 또는 액체를 담을 수 있도록 구성되어 있고, 물이 담긴 홈 속에 모터에서 전달된 회전력으로 수직왕복운동을 하는 하단 중심승강축(102)에 함께 연결 부착된 원통형 수직운동체(320)가 물 또는 액체가 담긴 내부에서 일정높이만큼 수직왕복운동을 하면서 가스의 외부 유출을 방지하도록 구성되어 있다. 밀폐형 원통부(310)에 소화조내의 소화가스의 압력보다 높은 가스압력을 견딜 수 있도록 소정의 수위로 물이나 액체를 채우고 일정한 높이로 유지된다. 상기 누기방지수단(300)은 소화조 내부에서 슬러지 소화 시에 발생한 메탄(연료)가스 및 악취 등이 상기 이중 U자형 밀폐형 원통부(310) 내부에 담긴 물 또는 액체와 물 또는 액체에 담긴 수직운동체(320)에 의하여 외부로 유출되지 않도록 구성되어 완전한 기밀을 구현한다. 이러한 누기방지수단(300)에 의해 소화과정에서 발생된 바이오가스가 누출되지 아니하여 소화조(10) 내에서 발생된 소화가스를 전량 재활용할 수 있고, 이 가스의 재활용으로 수익성을 증대시킬 수 있다.

도 12를 참조하면, 소화조(10)의 바닥에는 원뿔대 형상의 콘(20)이 형성되어 있는데, 콘(20)의 상단부 및 하단부는 개방되어 있다. 콘(20)은 소화조(10)의 바닥에서 일정한 높이를 가지고 설치되어서 교반장치(100)에 의한 교반 시 유체가 중심에서 외부쪽으로 유동을 원활하게 하는 역할을 한다. 상기 원뿔대형 콘(20)은 임펠러(120)가 하부로 슬러지를 밀어 내릴 때 슬러지가 소화조 내부 안쪽에서 바깥쪽으로 밀어내는 역할을 하여 슬러지 유동성을 높이기 위해 설치된다. 이는 슬러지가 소화조 전체에 유동성을 갖게 하는 중요한 장치로 슬러지 분포도 및 농도를 일정하게 유지하도록 한다. 원통형의 콘(20)은 안쪽 상부는 개방이 된 형태로 콘 내부에도 일정한 유동성을 주기 위한 것으로 콘 내부에 있는 슬러지가 굳는 것을 방지하기 위해 뚫려 있으며 콘은 슬러지를 원활하게 배출시키기 위하여 소화조와는 일정 높이만큼 떨어져 설치된다. 이러한 콘에 의해 슬러지의 인발 시에는 하부에 가라않은 슬러지를 원활하게 제거할 수 있다.

이어서 본 발명의 소화조 수직왕복형 소화조 교반장치의 동작에 대해서 설명한다.

본 발명의 수직왕복형 소화조 교반장치(100)가 소화조(10)에 설치되는데, 상부에 설치된 사각형의 구조물의 외부에 감속기(131)와 모터(132)가 설치되고, 감속기(132)의 중공축에 축을 삽입하여 회전암(142)과 밸런싱 휠(141)을 축으로 연결하여 감속기(132)에서 전달되는 회전력으로 회전암(142)을 회전시키면 회전암과 연결된 로드에 전달된 직선운동을 수평왕복운동을 하는 회전구동부에 전달되어 회전운동을 수평왕복으로 변환되고, 이는 다시 회전하는 길이와 수평왕복운동을 하는 길이만큼 수직상하 왕복운동으로 변환된다. 이와 같이, 수평왕복운동을 다시 수직왕복운동으로 변환하면, 수직 왕복 슬라이딩부(200)의 하부에 연결된 하단 중심승강축(102)에 의하여 소화조(10) 내부에 설치된 임펠러(120)를 상하로 작동시켜 소화조내의 슬러지를 상하로 유동시켜 교반하는 역할을 한다.

모터와 일체형의 감속기의 중공축에 제작된 축을 연결하고 이 축은 회전암(142)과 밸런싱 휠(141)이 일체형인 장치와 연결되며 감속기의 회전력을 일정 길이의 원운동으로 바꾸어 주는 역할을 하며 회전암에서 하향으로 발생이 되는 무게와 원활한 회전력을 유지하기 위하여 회전암(142)과 반대방향에 밸런싱을 잡아주는 밸런싱 휠(141)을 설치하여 회전 시에 무게균형 및 회전밸런싱을 맞추는 역할을 한다.

일정 길이만큼 회전하는 회전암(142)은 로드에 의해 수평과 수직 왕복 슬라이딩부(200)에 다시 축으로 연결이 되어 슬라이딩 운동부의 내부에 있는 사각형의 로드와 축으로 연결이 되어 회전운동을 수평으로 움직이도록 하여 수평왕복운동으로 변환하고, 수직 왕복 슬라이딩부(200)의 수평운동은 회전암(142)의 회전운동으로 수평과 수직운동을 동시에 하는데 측면 가이드(160)에 의하여 수평왕복운동과 마찬가지로 일정 높이로 수직왕복운동을 한다.

수직 왕복 슬라이딩부(200)의 내부에는 원활한 슬라이딩을 위하여 회전축에는 베어링을 삽입하고 슬라이딩부에는 로드에 경사면을 두어 이탈을 방지하며 윤활유로 원활한 수평운동을 할 수 있도록 한며, 측면 가이드(160)에도 리니어베어링을 삽입하여 상하운동 시에 슬라이딩부(200)의 이탈방치 및 상하운동부에 균형을 맞추어 주는 역할을 한다.

수직왕복 슬라이딩 운동부(200)의 수직상하왕복운동은 슬라이딩운동과 볼트로 연결된 하단 중심승강축(102)을 상하로 운동시켜주는 역할을 하면 중심승강축에는 별도로 수직을 잡아주는 수직고정베어링(105)을 설치하여 원활하게 상하 운동을 하게 한다. 하단 중심승강축(102)의 하부에 설치된 임펠러(120)는 축의 상하운동을 그대로 받을 수 있게 축과 함께 플렌지 및 볼트로 연결이 되며, 수평을 유지하기 위하여 조립부에 정밀기계 가공하여 조립하게 한다.

임펠러(120)의 형상은 중공 형으로 내부는 뚫려있는 원형 또는 다각형

형태로 중앙에 수평으로 플레이트(122)가 중공 형으로 설치되고 성부에 바깥에서 안쪽으로 비스듬하게 내려오는 경사면 구조이고 하부에는 수직 또는 바깥으로 벌어진 모양으로 제작되어진 구조이다. 임펠러(120)의 상부의 형태는 상승운동 시에 슬러지를 중심방향으로 하부로 빠르게 밀어내는 구조로 임펠러의 상부 바깥에서는 수직이고 상부 위끝에서 중앙방향으로 비슷하게 내려가는 구조로 설계되어 상승 운동 시에는 슬러지를 하향으로 빠르게 유동하는 구조이며 하강시에는 부하를 주지 않는 구조로 구성된다.

즉 삼각형의 구조를 가지고 있으며 임펠러의 상하운동 시 진동 및 흔들림을 방지하기 위하여 삼각형구조 내부에는 물을 채워 힘의 균형을 맞추어주는 역할을 한다. 임펠러의 중부는 중공의 플레이트 형태로 전체적인 균형을 잡아주고 임펠러와 중심승강축을 연결하는 다수의 수직 브라켓이 용접으로 연결되어 지는 구조이다. 이 브라켓은 플레이트의 위 바깥끝에서 상부 삼각형 구조물 사이를 통과하여 중심승강축과 연결되는 구조이다.

임펠러(120)의 하부는 중공플레이의 내외부에서 수직 또는 바깥으로 경사지게 제작되어 설치되는데, 이는 임펠러가 상승시에는 부하를 적게 받게 하고 하강시에는 일정한 칸막이 형태를 유지하여 슬러지를 밑으로 밀 때 확실하게 밀어주는 역할을 한다. 이는 수평면만으로 하부로 밀 때와 컵을 거꾸로 뒤집어 하부로 밀 때의 힘의 전달이 다른 것과 같은 이치이다. 임펠러(20)의 이러한 구성은 슬러지의 유동성을 유지하는데 매우 중요한 구조이다.

스컴층 제거수단(400)은 중심승강축(102)에 연결이 되어 중심승강축(102)이 상하로 왕복운동을 할 때 같이 움직이면서 파형을 만드는 다수의 플레이트들(410)에 의해 슬러지층 표면에 형성되는 유동성 부족으로 굳어지는 스컴층을 파괴한다. 또한 소화조 내부의 중심승강축의 상부에는 가압수용 노즐을 구비하는 가압수 분사기(420)를 설치하여 스컴층 표면에 설치된 플레이트(410)에 의해서 파괴하지 못한 스컴을 파괴 제거하기 위하여 간헐적으로 가압수를 노즐을 통하여 먼 거리로 분사시켜 스컴을 파괴한다. 가압수 분사기(420)도 하단 중심승강축(102)에 연결이 되어 있으므로 중심승강축이 상하운동을 하면서 물을 분사하면 더 넓은 면적의 스컴을 용이하게 제거할 수 있다. 가압수 분사기는 중심승강축에 고정되고 고압주름관 배관에 의하여 상부돔의 멘홀에 연결되어 외부의 배관과 연결이 되며 자동밸브를 설치하여 일정 주기로 분사가 가능하게 한다.

이상에서 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 이는 단지 본 발명의 구체적인 실시예를 예시적으로 설명한 것이다. 따라서 본 발명이 상기에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 그러한 변형예 또는 수정예들 또한 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 슬러지 소화조 20: 원뿔대형 콘
100: 수직왕복형 소화조 교반장치
101: 상단 중심승강축 102: 하단 중심승강축
103: 중심승강축 연결부 120: 임펠러
131: 모터 132: 감속기
141: 밸런싱 휠 142: 회전암
160: 측면 가이드 150: 로드형 변환부
160: 기어형 변환부 170: 체인스프라켓형 변환부
200: 수직 왕복 슬라이딩부
300 : 누기방지수단 400: 스컴층제거수단

Claims

소화조 상단에 고정되는 베이스 플레이트, 상기 소화조 내의 슬러리를 교반하는 임펠러, 모터와 감속기에 의해 상기 임펠러를 수평방향으로 회전 구동하는 회전구동부, 상기 회전구동부에서 나온 회전 운동을 수직 왕복 운동으로 변환하는 변환부, 상기 변환부와 연결되어 상하로 수직 왕복운동하여 소화조 내부에서 상기 임펠러를 수직방향으로 왕복 운동시키는 수직 왕복 슬라이딩부를 포함하는 수직왕복형 소화조 교반장치에 있어서, 상기 변환부와 수직 왕복 슬라이딩부 사이에는 상기 감속기에 연결되어 감속기에 의한 회전운동을 전달하는 회전암과 회전암의 회전운동을 수평왕복운동으로 변환하는 로드와 이 로드의 수평운동을 수평운동과 수직운동으로 변환하여주는 이를 다시 중심축의 수직왕복운동으로 변환하는 사각형의 슬라이딩 운동부와, 상기 회전암 둘레에 형성되어 회전운동을 수평왕복운동으로 변환 시에 발생되는 불균형을 균형 있게 유지시켜 감속기의 부하를 감소시키고 수직왕복 운동 시에 발생하는 수직 왕복 슬라이딩부의 상승시와 하강시의 왕복속도를 일정하게 유지시켜 주는 밸런싱 휠로 구성되는 밸런스 유지부가 장착되고, 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 수직 왕복 운동 시에 발생되는 진동과 흔들림을 방지하는 측면 가이드가 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 양 측면에 지지되는 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 변환부는 회전구동부의 회전운동을 기어에 의하여 수직왕복운동으로 변환해 주는 기어형 운동부로 구성되고, 상기 기어형 운동부는
감속기에 의한 회전운동을 수직왕복운동으로 변환하여주는 반달형 기어가 좌우에 구비되고, 상승시에는 상승 기어가 맞물려 작동되고, 하강시에는 하강 기어만 맞물려 힘을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하고 상기 회전축 둘레에 형성되어 회전운동을 수평왕복운동으로 변환 시에 발생되는 불균형을 균형 있게 유지시켜 감속기의 부하를 감소시키고 수직왕복 운동 시에 발생하는 중심축의 밸런스를 유지시켜 주는 밸런싱 휠로 구성되는 밸런스 유지부가 장착되고, 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 수직 왕복 운동 시에 발생되는 진동과 흔들림을 방지하는 측면 가이드가 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 양 측면에 지지되는 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 변환부는 체인스프라켓형 변환부로 구성되고, 상기 체인스프라켓형 변환부는 일단이 회전암의 구동축에 밸런싱 휠의 일측면에 고정되고 타단이 밸런싱 휠의 타측면에 고정된 체인과; 상기 체인에 치합되어 긴장력을 유지시키는 대향하는 한 쌍의 스프라켓 휠로 구성되는 것을 특징으로
하고 상기 회전축 둘레에 형성되어 회전운동을 수평왕복운동으로 변환 시에 발생되는 불균형을 균형 있게 유지시켜 감속기의 부하를 감소시키고 수직왕복 운동 시에 발생하는 중심축의 밸런스를 유지시켜 주는 밸런싱 휠로 구성되는 밸런스 유지부가 장착되고, 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 수직 왕복 운동 시에 발생되는 진동과 흔들림을 방지하는 측면 가이드가 상기 수직 왕복 슬라이딩부의 양 측면에 지지되는 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 임펠러는 중앙의 중공 홀과, 상기 센터홀의 둘레에서 중심 방향으로 하향 경사지게 형성되어, 임펠러의 수직 상승시에 유체의 흐름을 하부로 빠르게 유도하면서 상부의 슬러지를 하부로 이동시키고, 상기 임펠러를 중심승강축에 고정하는 복수의 고정브라켓들; 상기 고정브라켓 둘레의 원통형 테두리부, 상기 원통형 테두리부의 아래에 삽입되는 평판 플레이트; 상기 평판 플레이트 아래에 형성되고, 일정한 길이로 내려와 외부는 바깥방향으로 내부는 안쪽방향으로 경사지게 형성되어, 임펠러의 수직 하강시에 슬러지를 모아 하강하는 힘으로 슬러지를 밑으로 강하게 밀어 내려 소화조내에서 전체적으로 유체를 고르게 혼합해주어 유동성을 높인 수평면을 포함하는 하단 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 수직왕복 소화조 교반장치는 중심승강축에 부착되어, 소화조 슬러지 상층부 표면에 형성되는 스컴층을 제거하기는 스컴층 제거수단을 추가로 포함하고, 상기 스컴층 제거수단은 상기 하단 중심승강축에 고정되어, 하단 중심승강축과 함께 승하강하면서 스컴층을 파괴하는 다수의 플레이트와 중심에서 많이 떨어진 부분의 스컴층을 파괴하기 위한 가압수 분사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 교반장치는 소화조의 멘홀부와 상하왕복운동하는 중심승강축 사이의 가스방출을 차단하는 누기방지수단을 포함하고, 상기 누기방지장치는 소화조내의 소화가스의 압력보다 높은 가스압력을 견딜 수 있도록 설계된 이중원통형의 탱크에 물을 가스압력보다 높게 채우고 일정한 높이로 유지시키며 그 안에 수직왕복운동을 하는 중심승강축과 연결된 밀폐형 원통부를 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 장치는 소화조 하부의 중심에 설치된 원뿔형의 장치로 임펠러의 수직하강운동시에 민트로 움직이는 슬러지를 외부쪽으로 흐름을 유도하기 위해 구성된 장치로 슬러지의 유동성을 높이기 위한 장치이다. 이는 또한 소화조내의 유동성을 높여 전체적으로 일정한 온도 유지에 필요한 장치이다.
이 원뿔형은 중심부분이 개방되어 있고 하부도 개방되어 있어 슬러지를 외부로 유출시에는 이 장치의 하부에 있는 슬러지를 배출하여 탈수하는 것을 특징으로 하는 수직왕복형 소화조 교반장치.