KR20180081315A - 워터추진식 유압원심탈수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측에 슬러지의 고형물로부터 분리되는 물이 배출되는 배출구가 형성된 웨어부가 구비되고, 타측에 물과 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구가 구비되어 메인모터의 구동력에 의해 회전되는 보울; 상기 보울의 내부에 구비되고 메인모터의 회전력에 추가적인 회전력을 부가하는 차속용 유압모터의 구동으로 내부에 투입되는 슬러지를 압착 탈수하는 스크류 컨베이어; 및 상기 스크류 컨베이어 축을 관통하여 상기 스크류 컨베이어 내부에 슬러지를 투입하는 피드 파이프;를 포함하되, 상기 보울은 원통형(Cylindrical) 보울과 원추형(Conical) 보울이 결합되어 구성되고, 상기 원통형(Cylindrical) 보울의 결합단부에는 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈이 형성되며, 상기 밸런싱 홈에는 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)가 결합되어 웨이터의 균형점 조절을 자유롭게 하고, 보울의 회전 부하량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 보울의 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈이 형성되고, 밸런싱 홈에 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)가 결합됨으로써 웨이터의 이동에 따른 균형점 조절이 자유로울 뿐만 아니라 보울 표면의 돌출부위가 제거됨으로써 보울의 고속회전 시 회전 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

워터추진식 유압원심탈수기{Water-Jet Type Centrifuge by Hydraulic Motor}

본 발명은 워터추진식 유압원심탈수기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 탈수효율을 증대시키고, 에너지를 절감시킬 수 있는 워터추진식 유압원심탈수기에 관한 것이다.

일반적으로 원심탈수기는 산업폐수, 분뇨, 생물 슬러지 등의 처리공정으로부터 공급되는 슬러지를 기계적인 원심력을 이용하여 물과 고형물로 분리하는 것이다.

종래 원심탈수기는 메인모터에 의하여 고속으로 회전하는 보울과, 보울의 내부에 구비되고 메인모터의 회전력에 추가적인 회전력을 부가하는 차동모터에 연결되어 보울과 회전비가 다르게 회전되면서 물과 분리된 고형물을 배출하는 스크류 컨베이어와, 스크류 컨베이어 내의 챔버에 슬러지를 투입하는 피드 파이프와, 보울의 외측을 감싸고 일측에 물 배수구가 구비되며 타측에 고형물 배수구가 구비되는 보울 하우징을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 원심탈수기는 피드 파이프를 통해 투입된 슬러지가 보울의 고속 회전으로 원심력을 받아 비중이 큰 고형물이 바깥쪽으로 밀리고 고형물보다 가벼운 물은 보울의 중심방향으로 모여 분리되며, 물과 분리된 고형물은 회전하는 스크류 컨베이어(20)에 운반되어 외부로 배출된다.

이러한 종래 원심탈수기는 슬러지의 공급이 원추형(Conical) 보울 위치에서 원통형(Cylindrical) 보울 방향으로 공급되는 제 1 형태와, 원통형(Cylindrical) 보울의 위치에서 원추형(Conical) 보울 방향으로 공급되는 제 2 형태로 구분되는데, 최근에는 원통형(Cylindrical)보울의 위치에서 원추형(Conical) 보울 방향으로 공급되는 제 2 형태가 슬러지 공급관이 짧아 안정적으로 분사되고 여과구역이 길어 탈수효율을 높이기 때문에 더 선호되고 있다.

그러나, 제 2 형태의 경우 제 1 형태보다 탈수효율은 좋은 반면, 전체 구동 부하량이 커서 에너지 소모가 많은 문제점이 있기 때문에 탈수효율이 좋으면서도 에너지를 절감시킬 수 있는 구조 개선이 요구되고 있다.

또한, 원심탈수기에 투입된 슬러지는 보통 1∼4% 범위의 농도변화를 가진다. 즉, 슬러지의 농도가 높으면 고형물의 %가 높아지게 되고, 슬러지의 농도가 낮으면 고형물의 %가 낮아지게 된다.

그러나 종래의 원심탈수기는 보울과 스크류를 각각 회전시키는 모터가 전기식 모터로 구성되어 있고, 이러한 전기식 모터는 슬러지의 농도와 상관없이 일괄적인 회전수(rpm)로 회전되기 때문에 투입되는 슬러지의 농도변화에 대한 대응력이 늦거나 약하여 고형물의 %에 대한 변동성이 높아지게 되면 슬러지를 이송시키는 스크류의 회전력이 즉각 대응하지 못하여 탈수 효율이 떨어지고 고형물의 배출이 원활하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 보울의 일측에는 메인모터와 차동모터가 한곳에 집중되어 있기 때문에 하중의 불균형이 발생한다. 이러한 하중의 불균형은 보울의 회전시 소음을 일으킬 수 있기 때문에 보울의 밸랜스 조절을 위해 종래에는 보울의 외면에 무게추가 덧대어졌다.

그러나, 종래의 무게추는 보울에 외면에 용접을 하거나 드릴링을 하여 조립하는 구조이여서 한번 위치가 정해지면 위치를 가변시킬 수 없었으며, 이로 인하여 밸런스의 조절이 자유롭지 못한 문제점이 있었다. 또한, 보울의 외면에 덧대어진 무개추는 보울의 외면으로 돌출되어 있어 보울의 고속회전시 회전 부하량을 증대시키는 문제점이 있었다.

또한, 보울의 일측에는 고형물로부터 분리된 물이 수집되는 웨어(Weir)부가 구비되고, 웨어(Weir)부에는 수집된 물이 배출되는 배출구가 구비되는데, 종래의 웨어부는 물을 수집하기 위한 면이 보울과 직각을 이루기 때문에 웨어부에 수집된 물의 배출이 원활하지 못한 문제점이 있으며, 배출이 원활하지 못한 물은 포화상태로 정체되면서 보울의 회전시 구동 부하량을 증대시키게 됨에 따라 에너지가 많이 소모되는 문제점이 있었다.

또한, 포화상태로 정체된 물은 고속회전시 배출구의 직각단면에 의하여 극심한 와류현상이 생기게 되고, 비산하면서 선회하여 보울의 회전시 구동 부하량을 가중시키게 됨에 따라 에너지 소모가 많은 문제점이 있었다.

또한, 보울의 타측에는 물이 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구가 구비되는데, 보울의 고속회전 상태에서 고형물이 배출하게 되면 보울의 회전방향과 반대면의 배출구 단면에 저항이 생기면서 배출되며 장기간 사용시 배출구 단면이 심하게 마모되는 문제점이 있었다.

(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-1008516호 (2011.01.14)

(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1586448호 (2016.01.18)

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,

본 발명의 목적은 보울의 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈을 형성하고, 밸런싱 홈에는 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)를 결합하여 웨이터의 위치조절이 가능하게 함으로써 보울의 균형점 조절이 자유롭고 아울러 종래 보울 표면으로 돌출되던 무게추가 제거됨에 따라 보울의 고속회전 시 회전 부하량이 감소되어 에너지를 절감시킬 수 있게 되는 워터추진식 유압원심탈수기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 스크류 컨베이어를 회전시키는 차동모터를 유압모터로 사용하고, 투입되는 슬러지의 농도에 맞게 유압을 제어하여 스크류 컨베이어의 차속을 제어함으로서 슬러지의 농도 변동성에 빠르게 대응할 수 있는 워터추진식 유압원심탈수기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 보울의 고속 회전시 슬러지의 고형물로부터 분리되는 물이 원활하게 수집되도록 웨어(weir)부 내벽의 단면 형상을 유선형 또는 테이퍼면으로 제작하여 물의 수집과 배출구로의 배출을 유도함으로써 물이 포화상태로 정체되면서 구동 부하량을 가중시키는 것을 방지하는 워터추진식 유압원심탈수기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 웨어(weir)부의 배출구에 익형 또는 유선형으로 제작한 워터추진장치를 부착하여 배출구로 배출되는 물이 추진력을 발생토록 하고, 물의 추진력이 보울의 회전을 가속시켜 보울의 회전력을 높이게 하며, 물의 배출시 발생되는 와류현상과 비산을 줄여 불필요한 에너지 사용을 줄임으로써 에너지를 절감시킬 수 있는 워터추진식 유압원심탈수기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 물과 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구에 보울의 회전방향과 반대되는 면을 경사지게 가공한 안내면을 형성하여 배출저항을 감소시킴으로써 회전부하에 대한 에너지를 절감시킬 수 있는 워터추진식 유압원심탈수기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 보울의 직경을 최소화하고 보울의 길이를 길게 하여 탈수 체적을 증대시킴으로써 원통형(Cylindrical) 보울의 위치에서 원추형(Conical) 보울 방향으로 공급되는 슬러지의 탈수 효율을 증대시키고 아울러 스크류 컨베이어의 소형화에 의한 중량 감소로 회전수를 증가시킬 수 있으므로 중력가속도(G-Force)를 극대화시키며, 연속운전 시 전체 구동 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 워터추진식 유압원심탈수기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기는 일측에 슬러지의 고형물로부터 분리되는 물이 배출되는 배출구가 형성된 웨어부가 구비되고, 타측에 물과 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구가 구비되어 메인모터의 구동력에 의해 회전되는 보울; 상기 보울의 내부에 구비되고 메인모터의 회전력에 추가적인 회전력을 부가하는 차속용 유압모터의 구동으로 내부에 투입되는 슬러지를 압착 탈수하는 스크류 컨베이어; 및 상기 스크류 컨베이어 축을 관통하여 상기 스크류 컨베이어 내부에 슬러지를 투입하는 피드 파이프;를 포함하되,

상기 보울은 원통형(Cylindrical) 보울과 원추형(Conical) 보울이 결합되어 구성되고, 상기 원통형(Cylindrical) 보울의 결합단부에는 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈이 형성되며, 상기 밸런싱 홈에는 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)가 결합되어 웨이터의 균형점 조절을 자유롭게 하고, 보울의 회전 부하량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 밸런싱 홈에는 원주방향의 내측벽을 따라 웨이터의 균형점 조절이 가능하도록 웨이터의 이동을 안내하는 가이드홀이 형성되고, 상기 가이드홀의 일 지점에는 상기 가이드홀에 웨이터를 결합시키기 위한 웨이터 투입구가 형성되며, 상기 웨이터 투입구에는 보울의 고속 회전시 웨이터가 풀려서 빠지는 것을 방지하기 위한 이탈방지용 블럭이 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 유압모터는 스크류 컨베이어의 차속이 기 설정 범위 값 이하로 떨어지면 스크류 컨베이어의 차속이 기 설정 범위 값에 속하도록 유압을 높여 차속을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 유압이 기 설정 값을 초과하는 경우, 경고음을 발생시키거나, 슬러지의 공급을 중단시키거나, 운전정지신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

상기 보울의 웨어부에는 물의 수집을 유도하는 안내면이 가공되고, 상기 배출구의 외측면에는 물의 배출량을 조절하는 웨어 플레이트가 구비되며, 상기 웨어 플레이트에는 배출되는 물의 원심력을 유도하여 추진력을 발생시키는 워터추진장치가 부착되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 워터추진장치는 일면이 상기 배출구와 연통되고 상기 배출구로 배출되는 물이 원주방향으로 배출되도록 일측면이 개방되며, 상기 개방된 일측면의 반대면은 개방된 일측면으로 배출되는 물이 추진력을 갖도록 익형의 날개편으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 워터추진장치는 일면이 상기 배출구와 연통되고 상기 배출구로 배출되는 물이 원주방향으로 배출되도록 일측면이 개방되며, 상기 개방된 일측면의 반대면은 개방된 일측면으로 배출되는 물의 와류현상과 비산이 방지되도록 반지름 방향의 측면이 유선형으로 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안내면은 물이 배출구를 향해 모아지도록 배출구를 향해 테이퍼가 형성되거나 유선형의 유도면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 보울 및 스크류 컨베이어는 탈수 체적이 증대되고 소형화에 의한 중량 감소로 회전수가 증가되어 탈수효율을 증대시킬 수 있도록 직경(D)과 길이(L)의 비가 1 : 3.6∼4.3으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여, 상기 보울의 고형물 배출구에는 보울의 회전방향과 반대되는 면에 경사진 안내면이 가공되어 고형물의 배출저항을 감소시키는 고형물 배출 안내캡이 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 보울의 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈이 형성되고, 밸런싱 홈에 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)가 결합됨으로써 웨이터의 이동에 따른 균형점 조절이 자유로울 뿐만 아니라 보울 표면의 돌출부위가 제거됨으로써 보울의 고속회전 시 회전 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 스크류 컨베이어를 회전시키는 차동모터를 유압모터로 사용하고, 슬러지의 농도에 맞게 유압모터의 유압을 제어하여 스크류 컨베이어의 차속을 제어함으로서 슬러지의 농도 변동성에 빠르게 대응할 수 있고, 고함량의 고형물을 원활하게 배출시켜 스크류 컨베이어의 회전 부하량을 줄임으로써 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

보울의 웨어부에 테이퍼면 또는 유선형의 유도면을 형성하여 물의 수집 및 배출구로의 배출을 유도함으로써 탈리된 물의 정체로 인해 구동 부하량이 가중되는 것을 방지하게 되어 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 웨어부의 배출구에 구비된 웨어 플레이트에는 워터추진장치가 결합되어 배출구로 배출되는 물이 추진력을 발생하도록 유도함으로써 보울의 회전을 가속화시켜 보울의 회전력을 증대시킴에 따라 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 워터추진장치는 익형 또는 유선형으로 제작되어 물의 배출시 발생되는 와류현상과 비산을 줄여 불필요한 에너지 사용을 줄임으로써 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 물과 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구에는 보울의 회전방향과 반대되는 면에 경사진 안내면이 가공된 고형물 배출 안내캡이 결합되어 고형물의 배출 저항을 감소시킴으로써 회전부하가 가중되는 것을 방지하게 됨에 따라 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 보울의 직경을 최소화하고 보울의 길이를 길게 하여 탈수 체적을 증대시킴으로써 슬러지의 탈수 효율을 증대시키고 아울러 스크류 컨베이어의 소형화에 의한 중량 감소로 전체 구동 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기의 전체 구성을 도시한 정단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기의 슬러지 공급 및 탈수를 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기에서 유압모터의 유압과 차속의 비례관계를 설명하기 위해 도시한 그래프.
도 4의 (a),(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기에서 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터의 결합구조를 설명하기 위해 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기에서 보울의 직경(D)과 길이(L)의 비를 설명하기 위한 보울의 정단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기에서 웨어부의 개선된 부분을 설명하기 위한 요부확대도.
도 7의 (a),(b)는 도 6에 도시된 웨어부의 배출구에 결합되어 슬러지로부터 탈리된 물의 배출량을 조절하는 웨어 플레이트 및 웨어 플레이트에 결합되어 물의 추진력을 유도하여 보울의 회전을 가속시키는 워터추진장치를 설명하기 위한 요부확대 사시도 및 단면도.
도 8의 (a),(b)는 도 6에 도시된 워터추진장치의 다른 실시예로서, 배출된 물의 와류와 비산을 감소시키기 위해 일측을 반지름 방향의 유선형으로 제작한 것을 도시한 요부확대도.
도 9는 본 발명에 따른 보울의 고형물 배출구에 결합되어 고형물의 배출저항을 감소시키는 고형물 배출 안내캡을 설명하기 위해 도시한 요부확대도.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.

도 1, 도 2를 참고로 하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기의 전체 개념을 설명하고, 도 3을 참고로 하여 슬러지의 농도에 따라 유압을 제어하여 스크류 컨베이어의 차속을 제어하는 유압모터를 설명하며, 도 4의 (a),(b)를 참고로 하여 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터의 결합구조를 설명하고, 도 5를 참고로 하여 보울의 직경(D)과 길이(L)의 비를 설명하며, 도 6을 참고로 하여 보울의 웨어부의 개선된 부분을 설명한다. 또한, 도 7의 (a),(b)와 도 8의 (a),(b)를 참고로 하여 워터추진장치의 실시 예들을 설명하고, 도 9를 참고로 하여 보울의 고형물 배출구에 결합되어 고형물의 배출저항을 감소시키는 고형물 배출 안내캡을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터추진식 유압원심탈수기는 일측에 슬러지의 고형물로부터 분리되는 물이 배출되는 배출구가 형성된 웨어부(110)가 구비되고 타측에 물과 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구(140)가 구비되어 메인모터(180)의 구동력에 의해 회전되는 보울(100)과, 보울의 내부에 구비되고 메인모터의 회전력에 추가적인 회전력을 부가하는 유압모터(250)의 구동으로 내부에 투입되는 슬러지를 압착 탈수하는 스크류 컨베이어(200)와, 스크류 컨베이어 축을 관통하여 스크류 컨베이어 내부에 슬러지를 투입하는 피드 파이프(300)를 포함하여 구성된다. 이에 더하여, 보울의 외측에는 보울의 배출구로 배출되는 물을 외부로 배수하는 물 배수관(410)과 고형물 배출구로 배출되는 고형물을 외부로 배수하는 고형물 배수관(420)이 구비되어 보울이 회전 가능하도록 지지하는 하우징(400)이 포함된다.

먼저, 보울(100)은 원통형(Cylindrical) 보울(101)과 원추형(Conical) 보울(102)의 결합으로 구성된다. 이때, 웨어부(110)는 원통형(Cylindrical) 보울(101)의 일측에 형성되고, 고형물 배출구(140)는 원추형(Conical) 보울(102)의 일측에 형성된다. 그리고, 보울(100)의 내부에는 스크류 컨베이어(200)가 구비된다.

스크류 컨베이어(200)는 보울(100)의 내부에 회전가능하게 결합되어 유압모터(250)에 연결된다.

유압모터(250) 유압펌프에서 생성된 유압 에너지를 회전운동의 기계적 에너지로 변환시키는 모터이다.

이러한 유압모터(250)는 보울(100)을 고속 회전시키는 메인모터(180)와 V밸트로 연결되며, 메인모터(180)의 회전력에 추가적인 회전력을 부가하여 스크류 컨베이어(200)를 회전시킨다. 보통, 메인모터(180)의 회전력에 1rpm∼12rpm 정도의 회전력을 부가하여 스크류 컨베이어(200)를 회전시키게 되는데 이때, 스크류 컨베이어에 부가된 rpm이 차속이다.

그리고, 스크류 컨베이어(200) 내부에는 슬러지가 투입되는 챔버(210)가 구비된다.

챔버(210)에는 스크류 컨베이어 축을 관통하는 피드 파이프(300)를 통해 슬러지 및 응집제가 투입된다. 이때, 피드 파이프(300)를 통해 스크류 컨베이어의 챔버(210)에 투입되는 슬러지 및 응집제는 원통형(Cylindrical) 보울(101)의 위치에서 원추형(Conical) 보울(102) 방향으로 공급되어 진다.

도 2에 도시된 바와 같이, 피드 파이프(30)를 통해 투입된 슬러지는 보울의 고속 회전으로 원심력을 받아 비중이 큰 고형물이 바깥쪽으로 밀리고 고형물보다 가벼운 물은 보울의 중심방향으로 모여 분리되며, 분리된 고형물은 회전하는 스크류 컨베이어(200)에 운반되어 고형물 배출구(140)를 통해 외부로 배출된다.

이때, 투입된 슬러지는 보통 1∼4% 범위의 농도변화를 가지게 되는데, 투입된 슬러지의 농도가 높으면 즉, 고형물의 %가 높으면 고형물을 이송시키는 스크류 컨베이어(200)의 차속이 떨어지게 된다.

여기서, 스크류 컨베이어(200)를 회전시키는 유압모터(250)는 스크류 컨베이어(200)의 차속을 제어하는 제어부를 포함한다.

제어부는 슬러지의 농도에 따른 스크류 컨베이어(200)의 차속을 측정하여 측정된 차속이 기 설정 범위 값 이하로 떨어지면 유압을 높여 스크류 컨베이어(200)의 차속을 높인다.

예를 들어, 투입되는 슬러지의 농도가 정상범위일 때 보울(100)이 대략 3000rpm으로 회전하고 스크류 컨베이어(200)는 5rpm의 차속을 가지고 3005rpm으로 회전하며 유압이 약 130bar ∼ 140bar에서 운전한다면, 투입되는 슬러지의 농도가 정상범위보다 높아 고형물 %가 높아질 경우, 고형물의 밀도에 의해 스크류 컨베이어(200)의 차속이 5rpm이하로 떨어질 수 있다. 이때, 제어부는 유압을 150bar ∼ 160bar로 올리고 스크류 컨베이어(200)가 5rpm 이상의 차속을 유지하게 하여 고형물을 원활하게 배출시킬 수 있게 한다.

도 3은 압력전환점에서의 아날로그 제어특성을 나타낸 그래프로서, 유압과 차속은 비례관계를 가진다.

즉, 유압이 높이면 스크류 컨베이어(200)의 차속이 상승하게 되며, 스크류 컨베이어(200)가 고형물을 이송시키는 힘(토크)이 커지게 되어 고밀도의 고형물을 원활하게 배출시키게 된다.

이처럼, 유압모터(250)는 투입되는 슬러지의 농도 변동성에 빠르게 대응할 수 있고, 스크류 컨베이어(200)의 회전 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

도 3에서 운전점은 토크에 따라 자동으로 변하고, P1은 원심탈수기에 경고음과 함께 슬러지 공급이 중단되는 시스템 셋팅 압력 값이며, P2는 원심탈수기의 작동이 중단되는 시스템 압력 값이다. 그리고, 유압최대압력(Pmax)는 시스템상 제한된 최대 한계 입력값(280bar)이다. 여기서, P1, P2값은 제어부에서 설정가능하다.

이처럼 제어부는 유압이 기 설정 값을 초과하는 경우, 경고음을 발생시키거나, 슬러지의 공급을 중단시키거나 원심탈수기의 운전을 정지시키는 신호를 발생시킬 수 있다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 원추형(Conical) 보울(102)과 결합되는 원통형(Cylindrical) 보울(101)의 결합단부에는 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈(160)이 형성되고, 밸런싱 홈(160)에는 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)(162)가 결합된다.

보다 자세히 설명하면 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 원통형(Cylindrical) 보울의 결합단부에 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈(160)이 형성되고, 밸런싱 홈(160)에는 원주방향의 내측벽을 따라 가이드홀(161)이 형성되며, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 밸런싱홈의 가이드홀(161)에 웨이터(162)가 이동가능하게 결합되어 균형점에서 웨이터(162)의 고정이 이루어지게 함으로써 웨이터(162)의 이동에 따른 균형점조절을 자유롭게 할 수 있다.

또한, 밸런싱 홈의 일 지점에는 가이드홀(161)에 웨이터(162)를 결합시키기 위한 웨이터 투입구가 형성되고, 웨이터 투입구에는 보울의 고속 회전시 웨이터(162)가 풀려서 빠지는 것을 방지하기 위한 이탈방지용 블록(163)이 결합된다.

이처럼, 보울(100)의 조립 후 회전 밸런싱을 측정한 다음 웨이터(162)를 가이드홀(161)에 끼워 조립함으로써 종래와 같이 웨이터를 드릴링과 용접으로 결합하지 않아도 되어 작업의 편의성을 향상시키고, 보울(100)의 표면으로 돌출되는 부분이 없기 때문에 보울(100)의 고속회전 시 회전 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 보울(100)은 직경(D)과 길이(L)의 비가 1 : 3.6∼4.3으로 구성된다. 그리고, 보울(100)의 내부에 구비되는 스크류 컨베이어(200)도 보울(100)의 사이즈에 맞춰 직경과 길이의 비가 1 : 3.6∼4.3으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 보울(100)과 스크류 컨베이어는 종래 원심탈수기의 보울보다 직경이 작고 길이가 길게 형성된다.

이처럼 보울과 스크류 컨베이어의 직경을 최소화하고 보울과 스크류 컨베이어의 길이를 길게 하면, 슬러지의 탈수 체적을 증대시키게 되어 슬러지의 탈수 효율을 증대시키게 된다. 아울러 스크류 컨베이어의 소형화에 의한 중량 감소로 회전수를 증가시킬 수 있으므로 중력가속도(G-Force)를 극대화하여 연속 운전시 메인모터와 유압모터의 구동 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 보울의 웨어부(110)에는 슬러지로부터 분리되는 물이 배출구(111)를 향해 원활하게 모아지도록 배출구를 향해 테이퍼면이 형성되거나 유선형의 유도면(112)이 형성된다.

보다 자세히 설명하면 종래의 웨어부는 보울의 길이방향과 직각을 이루는 측면을 형성하고 그 측면 상에 배출구가 형성되어 있으며, 보울의 고속회전으로 원심력이 작용하기 때문에 슬러지로부터 분리된 탈리여액은 와류를 형성시켜 에너지가 소모되는 문제가 있었다.

본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 보울의 웨어부(110)에 배출구(111)를 향하는 테이퍼면을 형성하거나 유선의 유도면(112)을 형성하여 슬러지로부터 분리되는 물이 테이퍼면 또는 유선의 유도면(112)을 따라 배출구(111)로 안내되도록 유도함으로써 보울(100)의 고속 회전에 따른 원심력 작용시에도 물의 배출이 원활하게 이루어지게 되어 종래의 문제점을 해결하게 된다.

또한, 도 7의 (a),(b)에 도시된 바와 같이 웨어부의 배출구(111)는 웨어부의 원주방향을 따라 일정간격으로 형성되고, 웨어부의 배출구(111)에는 물의 배출량을 조절하는 웨어 플레이트(120)가 구비된다.

웨어 플레이트(120)는 배출구(111)의 외측면에 결합되되, 웨어 플레이트(120)에 형성된 상,하 방향의 장홀(121)을 통해 장홀(121) 범위 내에서 상,하 유동이 가능하게 결합된다. 즉, 웨어 플레이트(120)는 배출구(111)의 개방 폭을 조절하여 물의 배출량을 조절한다.

그리고, 웨어 플레이트(120)의 일면에는 배출구로 배출되는 물이 사방으로 비산되는 것을 방지하고 물의 배출방향을 유도하여 추진력을 발생시키는 워터추진장치(130)가 결합된다.

여기서, 워터추진장치(130)는 일면이 배출구와 연통되고 배출방향 일측면이 개방되어 보울의 회전시 배출구로 배출되는 물이 원주방향으로 배출되도록 유도하는 익형의 날개편으로 이루어진다. 즉, 익형의 날개편은 배출구(111)로 배출되는 물의 원심력을 유도하여 추진력을 발생시키고, 발생된 추진력을 이용하여 보울(100)의 회전력을 증대시킨다. .

또한, 도 8의 (a),(b)는 워터추진장치의 다른 실시 형태를 도시한 것으로서, 다른 실시 형태의 워터추진장치(130)는 웨어 플레이트(120)에 결합되되, 일면이 배출구와 연통되고, 배출구로 배출되는 물이 원주방향으로 배출되도록 일측면이 개방되며, 개방된 면으로부터 연장되는 타측이 반지름 방향의 유선형으로 형성되어 막혀있는 구조를 가짐으로써 배출되는 물이 개방된 면으로 배출될 때 유선형의 측면에 의해 와류현상과 비산이 방지되고 아울러 물의 추진력을 발생시킨다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이 원추형(Conical) 보울(102)측에 형성된 고형물배출구(140)에는 보울의 회전방향과 반대되는 면에 경사진 안내면(152)이 가공되어 고형물의 배출저항을 감소시키는 고형물 배출 안내캡(150)이 결합된다.

종래의 고형물 배출구로 배출되는 고형물은 보울의 고속회전 상태에서 배출되기 때문에 보울의 회전방향과 반대면의 고형물 배출구 단면에 저항이 생기면서 배출되며 장기간 사용시 고형물 배출구는 단면이 심하게 마모되어 보울의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 고형물의 유동 흐름을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 보울(100)의 회전방향과 반대되는 면에 경사진 안내면(152)이 가공된 고형물 배출 안내캡(150)을 고형물 배출구(140)에 매립하여 결합하면 보울의 고속 회전시 고형물 배출 안내캡(150)의 경사진 안내면을 따라 고형물의 배출 흐름이 원활하여 배출 저항을 감소시키게 되고, 아울러 회전부하가 가중되는 것을 방지하게 되어 에너지를 절감시킬 수 있으며, 탈착이 가능하여 교체가 용이하고 보울의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 보울의 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈이 형성되고, 밸런싱 홈에는 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)가 결합되어 웨이터의 이동에 따른 균형점 조절을 자유롭게 할 수 있고, 보울 표면의 돌출부위가 제거됨으로써 보울의 고속회전 시 회전 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 스크류 컨베이어를 회전시키는 차동모터를 유압모터로 사용하고, 슬러지의 농도에 맞게 유압모터의 유압을 제어하여 스크류 컨베이어의 차속을 제어함으로서 슬러지의 농도 변동성에 빠르게 대응할 수 있고, 고함량의 고형물을 원활하게 배출시킬 수 있으며, 스크류 컨베이어의 회전 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 보울의 웨어부에 테이퍼면 또는 유선형의 유도면을 형성하여 물의 수집 및 배출구로의 배출을 유도함으로써 탈리된 물의 정체로 인해 구동 부하량이 가중되는 것을 방지하게 되어 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 웨어부의 배출구에 구비된 웨어 플레이트에는 워터추진장치가 결합되어 배출구로 배출되는 물이 추진력을 발생하도록 유도함으로써 보울의 회전을 가속시켜 보울의 회전력을 증대시킴에 따라 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 워터추진장치는 익형 또는 유선형으로 제작되어 물의 배출시 발생되는 와류현상과 비산을 줄여 불필요한 에너지 사용을 줄임으로써 에너지를 절감시킬 수 있게 된다..

또한, 물과 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구에는 보울의 회전방향과 반대되는 면에 경사진 안내면이 가공된 고형물 배출 안내캡이 결합되어 고형물의 배출 저항을 감소시킴으로써 회전부하가 가중되는 것을 방지하게 되어 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 보울의 직경을 최소화하고 보울의 길이를 길게 하여 탈수 체적을 증대시킴으로써 슬러지의 탈수 효율을 증대시키고 아울러 스크류 컨베이어의 소형화에 의한 중량 감소로 전체 구동 부하량을 줄여 에너지를 절감시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

100: 보울 101: 원통형(Cylindrical) 보울
102: 원추형(Conical) 보울 110: 웨어부
111: 배출구 112: 유도면
120: 웨어 플레이트 121: 장홀
130: 워터추진장치 140: 고형물 배출구
150: 고형물 배출 안내캡 152: 안내면
160: 밸런싱 홈 161: 가이드홀
162: 웨이터 163: 이탈방지용 블록
180: 메인모터 200: 스크류 컨베이어
210: 챔버 250: 유압모터
300: 피드 파이프 400: 하우징
410: 물 배수관 420: 고형물 배수관

Claims (10)

1. 일측에 슬러지의 고형물로부터 분리되는 물이 배출되는 배출구가 형성된 웨어부가 구비되고, 타측에 물과 분리된 고형물이 배출되는 고형물 배출구가 구비되어 메인모터의 구동력에 의해 회전되는 보울; 상기 보울의 내부에 구비되고 메인모터의 회전력에 추가적인 회전력을 부가하는 차속용 유압모터의 구동으로 내부에 투입되는 슬러지를 압착 탈수하는 스크류 컨베이어; 및 상기 스크류 컨베이어 축을 관통하여 상기 스크류 컨베이어 내부에 슬러지를 투입하는 피드 파이프;를 포함하되,
   상기 보울은 원통형(Cylindrical) 보울과 원추형(Conical) 보울이 결합되어 구성되고, 상기 원통형(Cylindrical) 보울의 결합단부에는 원주면을 따라 밸런싱(Balancing) 홈이 형성되며, 상기 밸런싱 홈에는 보울의 밸런싱을 조절하는 웨이터(Weighter)가 결합되어 웨이터의 균형점 조절을 자유롭게 하고, 보울의 회전 부하량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸런싱 홈에는 원주방향의 내측벽을 따라 웨이터의 균형점 조절이 가능하도록 웨이터의 이동을 안내하는 가이드홀이 형성되고, 상기 가이드홀의 일 지점에는 상기 가이드홀에 웨이터를 결합시키기 위한 웨이터 투입구가 형성되며, 상기 웨이터 투입구에는 보울의 고속 회전시 웨이터가 풀려서 빠지는 것을 방지하기 위한 이탈방지용 블럭이 결합되는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 유압모터는 스크류 컨베이어의 차속이 기 설정 범위 값 이하로 떨어지면 스크류 컨베이어의 차속이 기 설정 범위 값에 속하도록 유압을 높여 차속을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는 유압이 기 설정 값을 초과하는 경우, 경고음을 발생시키거나, 슬러지의 공급을 중단시키거나, 운전정지신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 보울의 웨어부에는 물의 수집을 유도하는 안내면이 가공되고, 상기 배출구의 외측면에는 물의 배출량을 조절하는 웨어 플레이트가 구비되며, 상기 웨어 플레이트에는 배출되는 물의 원심력을 유도하여 추진력을 발생시키는 워터추진장치가 부착되는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 워터추진장치는 일면이 상기 배출구와 연통되고 상기 배출구로 배출되는 물이 원주방향으로 배출되도록 일측면이 개방되며, 상기 개방된 일측면의 반대면은 개방된 일측면으로 배출되는 물이 추진력을 갖도록 익형의 날개편으로 이루어진 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 워터추진장치는 일면이 상기 배출구와 연통되고 상기 배출구로 배출되는 물이 원주방향으로 배출되도록 일측면이 개방되며, 상기 개방된 일측면의 반대면은 개방된 일측면으로 배출되는 물의 와류현상과 비산이 방지되도록 반지름 방향의 측면이 유선형으로 이루어는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 안내면은 물이 배출구를 향해 모아지도록 배출구를 향해 테이퍼가 형성되거나 유선형의 유도면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 보울 및 스크류 컨베이어는 직경(D)과 길이(L)의 비가 1 : 3.6∼4.3으로 구성되는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보울의 고형물 배출구에는 보울의 회전방향과 반대되는 면에 경사진 안내면이 가공되어 고형물의 배출저항을 감소시키는 고형물 배출 안내캡이 결합되는 것을 특징으로 하는 워터추진식 유압원심탈수기.

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