KR20180101280A - 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기에 관한 것으로 특히, 공지된 원심 분리기에 있어서, 상기 메인 모터 및 차동 모터를 프레임의 일측 상면에 고정 설치할 때, 상기 외통 보울과 스크류의 축보다 하방부에 위치되게 하되, 정해진 각도 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 모터들의 설치위치에 대응하여 경사진 제 1 및 제 2 벨트의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태로 형성되게 한 것을 특징으로 한다.
따라서, 메인 모터 및 차동 모터에서 발생하는 진동량을 좌우 양측으로 정해진 각도만큼 경사지에 설치되어 있는 좌우 벨트의 경사각에 대응하여 분산되게 할 수 있어 원심 분리기의 구동시 발생하는 진동량을 크게 감쇄할 수 있으므로 회전체인 외통 보울과 스크류 축을 지지하는 지지 베어링에 가해지는 충격 또는 변동 하중을 크게 저하할 수 있어 지지 베어링의 수명을 대폭 연장할 수 있음은 물론 원심 분리기 자체의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

Description

진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기{Centrifuge with vibration damping function}

본 발명은 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외통 보울 구동용 메인 모터와 스크류 구동용 차동 모터를 외통 보울과 스크류의 축에 대해 하방부를 향해 정해진 각도 범위 내에 위치되게 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 모터들의 설치위치에 대응하여 경사진 벨트들의 설치 각에 직교방향으로 형성되게 하는 방식을 통해 모터에서 발생하는 진동량의 좌우로 벨트의 경사각에 대응하여 분산되게 할 수 있어 원심 분리기의 구동시 발생하는 진동량을 크게 감쇄시킬 수 있도록 발명한 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기에 관한 것이다.

일반적으로, 원심 분리기(centrifugal separator, 遠心分離機)는 원심력을 이용하여 균질액을 여러 부분으로 나눌 목적으로 가장 많이 이용되는 기계로서, 균질액을 시험관에 넣고 원심 분리기를 고속으로 회전시키면 입자의 크기와 밀도에 따라 물질을 분리할 수 있다.

이와 같은 원심 분리기의 성능은 중력에 대하여 몇 배의 원심력이 생기는가에 따라 결정되며, 이를 원심 효과(원심가속도/중력가속도)라고 한다. 원심력의 크기는 질량×반지름 ×각속도의 제곱이므로 원심 효과는 원심 분리기의 반지름과 회전 속도에 의하여 정해진다. 회전 속도는 보통 매분 1,000회전부터 수만 회전의 것까지 있으며, 회전 속도에 따라 다음과 같이 세 종류가 있다.

첫째로 저속원심 분리기(탁상용 원심 분리기)는 6,000rpm(6,000g) 이하의 속도를 낼 수 있고 주로 세포나 핵 등과 같이 쉽게 침전되는 시료의 원심 분리에 이용된다.

둘째로 고속원심 분리기는 최고속도가 20,000~25,000rpm(60,000g)으로 냉각장치를 갖추고 있는데, 주로 세포, 핵, 세포내 소기관 등의 분리에 이용된다.

셋째 초원심 분리기는 최대속도가 40,000~80,000rpm(600,000g)으로 냉각기와 진공장치를 갖추고 있으며, 세포내 소기관, 세포막 구성성분, 거대분자 등을 분리할 수 있다.

또한, 원심 분리기는 서로 용해하지 않는 비중이 다른 액체 상태를 분리할 때도 사용되며 크게 원심침강기와 원심여과기로 나누기도 한다.

상기에서 분리용은 비중의 차를 이용하여 미립자, 콜로이드 등의 분리에 사용하는데, 이 기계는 매분 5,000～1만 회전의 고속회전을 하며 우유의 탈지, 혈장의 분리 등에 응용된다.

또, 여과용은 원심 여과기라고도 하며, 예로는 세탁기의 탈수기가 있는데, 많은 작은 구멍이 있는 드럼 속에 젖은 의류를 넣어 고속 회전시키면 원심력에 의하여 수분이 작은 구멍을 통해 바깥으로 튕겨져 나온다. 설탕 결정의 분리, 주스 등의 액체를 맑고 깨끗하게 하는 데 이용된다.

특히, 분뇨 및 축산폐수, 고농도 유기폐수의 처리에 있어 가장 어려운 문제 중의 하나는 고액분리로서, 통상의 고액분리는 드럼스크린, 시브스크린과 같은 스크린분리와, 특수 스폰지 흡입분리 및 망을 이용한 원심 필터법, 진동식 고액분리장치, 약품주입 후 전액 탈수하는 방법 또는 약품주입 후 부상 또는 침전분리 후 탈수하는 방식 등이 주로 사용되어왔다.

그러나 이러한 종래의 고액분리 방식은 고액분리의 효율이 낮을 뿐만 아니라 털과 같은 이상 협작물로 인해 스크린 또는 망이 막히는 현상이 빈번하게 발생됨으로써 사용의 불편성은 물론 그 기능의 상실을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 약품주입 후 탈수하는 방식은 폐수 전량을 탈수해야만 되므로 과다한 탈수기 용량과 약품의 소비는 물론 공정의 복잡성으로 실제 적용이 불가능한 문제점이 있었다.

이에 따라 최근에는 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서 원심을 이용한 고액분리장치 또는 원심 분리기가 제안되고 있는데, 이는 종래에서와 같이 스크린 또는 망을 이용하지 않아 막힘 현상이 발생되지 않고, 약품주입 후 탈수하는 방식과 같이 폐수 전량을 탈수하거나 과다한 탈수기 용량 및 약품소비와 함께 공정의 복잡성이 요구되지 않는 이점은 있다.

이때, 원심 분리기는 원심력을 이용하여 슬러지 중의 고형분을 분리하는 장치로 효율적인 고액분리를 위해서 고분자 응집제를 원심 분리기 유입관로에 주입한다.

또, 원심 분리기에서 비중 차에 의한 원심분리 효율을 향상시키기 위하여 이러한 미세 고형물을 응집시켜 비중을 크게 하는 응집제가 사용된다.

한편, 원심력을 이용해 고체와 액체, 또는 비중이 서로 다른 액체를 분리시키는 종래 대부분의 원심 분리기는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 회전체인 외통 보울(1)과; 중간부에는 복수의 원수 토출공(22)이 천공된 관로 형상의 허브(21) 외부 외면에 이송날개(23)가 일체로 용접 설치된 형태를 갖고 상기 외통 보울(1) 내부에서 회전하는 스크류(2)와; 상기 외통 보울(1) 및 스크류(2)를 구동시키는 메인 및 차동 모터(3)와; 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)를 커버하며 원수에서 여액과 케익(슬러지)을 분리 배출하도록 별도의 여액 배수부(41)와 케익 배출부(42)가 구비된 외부 케이싱(4)과; 상기 스크류(2)의 일측에서 허브(21) 내부로 삽입 설치되어 외부에서 공급되는 혼합 슬러지인 원수를 스크류(2) 허브(21)에 천공된 원수 토출공(22)들을 통해 외통 보울(1) 내면과 스크류(2) 허브(21) 외면 사이로 공급시켜 주는 원수투입 파이프(5)으로 구성되어 있다.

이 밖에도 상기 원심 분리기에는 외통 보울(1)의 일측 콘부에 형성된 케익 배출공(11)에는 케익토출 부쉬가 설치되고, 타측에는 분리액 배출공(12)들이 형성되어 있으며, 상기 메인 및 차동 모터(3)와 외통 보울(1) 및 스크류(2)의 축 사이에는 기어박스(6)가 설치된 구성을 갖는다.

이와 같은 구성을 갖는 원심 분리기의 외측 회전체인 외통 보울(1)을 메인 모터에 의해 고속(예를 들어 3,000rpm)으로 회전하는 반면, 내측 회전체인 스크류(2)를 외통 보울(1)의 회전수 대비 차속 모터에서 저속(예를 들어 2,990rpm)으로 회전시키는바, 이러한 양 회전체에는 원심력에 의해 좁은 직경 측으로의 침강 속도가 중력하에서보다 수천 배 이상 빨라져 가벼운 여액은 직경이 큰 단부측으로, 무거운 슬러지 케익은 직경이 좁은 단부측으로 배출되도록 형성된다.

이때, 상기 혼합 슬러지인 원수는 원수투입 파이프(5)을 통해 스크류(2)의 내측에 공급시 고분자 응집제에 의해 플럭 형태의 덩어리로써 유입되는바, 이는 중량차를 유도하여 원심분리하는 특성을 이용한 것으로, 가벼운 여액과 무거운 슬러지 케익은 상술한 원리에 의해 분리된다.

또한, 국내 등록특허공보 10-0974951호 및 10-1224309호 등에서는 제 1 감속기어가 구비된 외통 보울의 일측에 설치된 종동 풀리와, 외통 보울 대비 수직 하방부에 설치되어 있는 메인 모터의 구동 풀리를 벨트를 통해 결합하고, 제 2 감속기어와 커플링이 구비된 스크류의 축 단부에는 차동 모터가 직결시킨 형태를 가지고 있다.

그러나 이와 같은 모터 결합방식을 갖는 원심 분리기는 서로 다른 회전수로 회전하는 내부 회전체인 스크류와 외부 회전체인 외통 보울 내에 슬러지를 투입하고 회전시키면, 슬러지 중량 및 회전체들 중량의 미소한 편심량 등에 의해 스크류와 외통 보울의 무게 중심이 수평축 중심을 벗어나 곳에 편심되어 위치하는 것이 일반적 현상이다.

이로 인해 내부 스크류와 외통 보울은 고속 회전시 수평축의 길이방향 중간부에서부터 회전 진동 즉, 떨림이 발생되며, 회전체를 지지하는 지지 베어링에 충격 또는 변동 하중으로 전달되어 지지 베어링 수명을 단축시키거나 심한 경우 원심 분리기의 파손으로 이어지는 문제가 발생되고 있다.

또한, 내부 스크류와 외통 보울의 서로 다른 회전 진동으로 내부 스크류 원주방향 떨림으로 인해 내부 스크류의 단부와 외부 외통 보울의 내벽 사이의 간격이 일정(0.5mm)하게 유지되지 않아 슬러지 회수 및 슬러지로부터 액체 탈수율이 저하되는 문제가 발생되고 있다.

또, 스크류의 내부로 슬러지를 투입하는 원수투입 파이프의 길이가 길기 때문에 원수투입 파이프를 통해 투입되는 슬러지가 내부 스크류의 회전력에 의해 회전하면서 비산되어 원수투입 파이프의 단부에 부딪쳐 충격력을 가하게 되고 이러한 충격력에 의해 길이가 길은 원수투입 파이프가 절손되는 사고가 빈발하고 있다.

또한, 종래에도 상기와 같은 진동 문제점을 해결하기 위한 방안으로 "원심 농축 기능을 포함하는 원심 탈수기"를 개발하여 국내 등록특허공보 10-1319395호가 제시되고 있는데, 이와 같은 원심 탈수기에서는 외통 보울의 일단부와 스크류의 일단부에 각각 종동 풀리를 설치하고, 메인 모터와 차동 모터는 외통 보울과 스크류의 축과 동일한 선상에서 양측에서 수평방향으로 대향되게 설치하며, 상기 외통 보울 및 스크류에 각각 구비된 종동 풀리와 상기 메인 모터 및 차동 모터 축에 각각 구비된 구동 풀리 사이는 벨트들을 통해 상호 결합한 구성을 가지고 있다.

그러나 이와 같은 모터 결합방식(즉, 수평 대향형 모터 배치방식)을 갖는 원심 탈수기가 구동될 때, 외통 보울과 스크류 축을 중심으로 수평방향에 대해 양측으로 배치된 메인 모터 및 차동 모터 사이의 두 벨트가 도 3의 화살표와 같이 수직방향으로 계속 서로 다른 진폭으로 진동하는 형태를 가지게 되므로 장기간 구동시 벨트의 이완이 지속적으로 발생하게 됨은 물론 그로 인한 진동이 계속적으로 발생하게 된다.

특히, 상기 메인 모터와 차동 모터의 벨트 떨림 방향이 양측에서 서로 다른 크기로 상,하방향으로 이루어지고, 또한 두 모터의 출력차 및 벨트들의 길이가 서로 다르므로 인해 발생되는 서로 다른 진폭을 갖는 진동이 양측에서 엇갈리게 발생하게 되므로 그 진동량의 크게 증가(즉, 원래의 상,하방향 진동량에서 +α만큼 증폭)되는 형상이 발생하게 되어 회전체인 외통 보울 및 스크류 축을 지지하는 지지 베어링에 여전히 충격 또는 변동 하중으로 전달되므로 지지 베어링 수명이 여전히 단축되고 있으며, 심한 경우 원심 탈수기 자체의 파손으로 이어지는 문제점을 그데로 지니고 있다.

국내 등록특허공보 10-1433308호(2014년 08월 13일) 국내 등록특허공보 10-0974951호(2010년 08월 03일) 국내 등록특허공보 10-1224309호(2013년 01월 14일) 국내 등록특허공보 10-1319395호(2013년 10월 11일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 외통 보울 구동용 메인 모터와 스크류 구동용 차동 모터를 프레임의 상면에 설치할 때, 외통 보울과 스크류의 축보다 하방부에 위치되게 하되, 정해진 각도 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 모터들의 설치위치에 대응하여 경사진 벨트들의 설치 각에 직교방향으로 경사지게 형성되게 하는 함으로써 메인 모터 및 차동 모터에서 발생하는 진동량을 좌우 양측으로 정해진 각도만큼 경사지에 설치되어 있는 좌우 벨트의 경사각에 대응하여 분산되게 할 수 있어 원심 분리기의 구동시 발생하는 진동량을 크게 감쇄할 수 있으므로 회전체인 외통 보울과 스크류 축을 지지하는 지지 베어링에 가해지는 충격 또는 변동 하중을 크게 저하할 수 있어 지지 베어링의 수명을 대폭 연장할 수 있음은 물론 원심 분리기 자체의 파손을 미연에 방지할 수 있는 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 메인 모터와 차동 모터를 외통 보울과 스크류의 축을 중심으로 수평방향에 대해 양측에서 하방부를 향해 정해진 각도만큼 대향 경사지게 설치함으로 인해 내부 스크류와 외통 보울의 서로 다른 회전에도 불구하고 그 진동력은 크게 줄일 수 있으므로 내부 스크류의 단부와 외부 외통 보울의 내벽 사이의 간격을 일정(0.5mm)하게 유지시킬 수 있어 슬러지 회수 및 슬러지로부터 액체 탈수율을 대폭 증대시킬 수 있고, 또 스크류의 내부로 슬러지를 투입하는 원수투입 파이프의 단부가 스크류 내에서 부딪히는 것을 최소화할 수 있어 원수투입 파이프의 절손사고를 사전에 방지할 수 있으므로 원심 분리기 자체의 수명을 대폭 증대할 수 있음은 물론 유지보수에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있는 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기를 제공하는데 있다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기는, 원심 분리기의 모든 구성품을 지지 및 고정해 주는 프레임과; 외통 보울의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 메인 모터와; 스크류의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 차동 모터와; 상기 메인 모터 및 차동 모터에 각각 구비된 구동 풀리와 외통 보울 및 스크류 축에 구비된 종동 풀리 사이에 결합된 상태에서 상기 메인 모터 및 차동 모터에서 발생되는 동력을 외통 보울 및 스크류 축에 각각 전달하는 제 1 및 제 2 벨트와; 상기 메인 모터의 구동력으로 회전하는 외통 보울과; 다단으로 구성되되, 상기 외통 보울의 헤드 내에 설치되어 상기 외통 보울의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속하는 제 1 감속기어와; 상기 외통 보울의 회전축이 회전 되도록 지지하는 지지 베어링과; 상기 외통 보울과 함께 회전하며 내부에 상기 차동 모터의 구동력을 받아 회전하는 상기 스크류의 일단에 설치되는 제 2 감속기어와; 상기 제 2 감속기어에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동 모터의 구동력을 받아서 회전되면서 상기 외통 보울의 내주면에 수집된 찌꺼기를 외부로 배출하는 스크류와; 상기 외통 보울과 스크류를 커버하며 원수에서 여액과 케익(슬러지)을 분리 배출하도록 별도의 여액 배수부와 케익 배출부가 구비된 외부 케이싱;으로 구성된 원심 분리기에 있어서, 상기 메인 모터 및 차동 모터를 프레임의 일측 상면에 고정 설치할 때, 상기 외통 보울과 스크류의 축보다 하방부에 위치되게 하되, 정해진 각도 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 모터들의 설치위치에 대응하여 경사진 제 1 및 제 2 벨트의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태로 형성되게 한 것을 특징으로 한다.

이때 상기 외통 보울 및 스크류의 축과 상기 메인 모터 및 차동 모터의 축 사이의 경사각도는 10도 이상 45도 이하 범위 내로 설정한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기에 의하면, 외통 보울 구동용 메인 모터와 스크류 구동용 차동 모터를 프레임의 상면에 설치할 때, 외통 보울과 스크류의 축보다 하방부에 위치되게 하되, 정해진 각도(예를 들어 10~45도) 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 모터들의 설치위치에 대응하여 경사진 벨트들의 설치 각에 직교방향으로 경사지게 형성되게 하는 함으로써 메인 모터 및 차동 모터에서 발생하는 진동량을 좌우 양측으로 정해진 각도만큼 경사지에 설치되어 있는 좌우 벨트의 경사각에 대응하여 분산되게 할 수 있어 원심 분리기의 구동시 발생하는 진동량을 크게 감쇄할 수 있으므로 회전체인 외통 보울과 스크류 축을 지지하는 지지 베어링에 가해지는 충격 또는 변동 하중을 크게 저하할 수 있어 지지 베어링의 수명을 대폭 연장할 수 있음은 물론 원심 분리기 자체의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 상기 메인 모터와 차동 모터를 외통 보울과 스크류의 축을 중심으로 수평방향에 대해 양측에서 하방부를 향해 정해진 각도만큼 대향 경사지게 설치함으로 인해 내부 스크류와 외통 보울의 서로 다른 회전에도 불구하고 그 진동력은 크게 줄일 수 있으므로 내부 스크류의 단부와 외부 외통 보울의 내벽 사이의 간격을 일정(0.5mm)하게 유지시킬 수 있어 슬러지 회수 및 슬러지로부터 액체 탈수율을 대폭 증대시킬 수 있고, 또 스크류의 내부로 슬러지를 투입하는 원수투입 파이프의 단부가 스크류 내에서 부딪히는 것을 최소화할 수 있어 원수투입 파이프의 절손사고를 사전에 방지할 수 있으므로 원심 분리기 자체의 수명을 대폭 증대할 수 있음은 물론 유지보수에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있고, 특히 원심 분리기 자체의 상품성 및 원심분리에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 종래 원심 분리기의 정 단면도.
도 2는 종래 원심 탈수기 중 모터의 배치방식이 수평 대향형으로 설치된 원심 탈수기의 개략적인 측면도.
도 3은 본 발명에서 메인 모터와 차동 모터를 대향 경사지게 설치한 형태로 적용시킨 원심 분리기의 개략적인 정 단면도.
도 4는 본 발명이 적용된 원심 분리기의 개략적인 측면도.
도 5의 (a)(b)는 본 발명에서 대향 경사지게 설치한 메인 모터 및 차동 모터에 대응하여 경사지게 설치된 제 1 및 제 2 벨트의 진동상태를 설명하기 위한 일부 확대도 및 도형.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에서 메인 모터와 차동 모터를 대향 경사지게 설치한 형태로 적용시킨 원심 분리기의 개략적인 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명이 적용된 원심 분리기의 개략적인 측면도를 나타낸 것이며, 도 5의 (a)(b)는 본 발명에서 대향 경사지게 설치한 메인 모터 및 차동 모터에 대응하여 경사지게 설치된 제 1 및 제 2 벨트의 진동상태를 설명하기 위한 일부 확대도 및 도형을 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명은,

원심 분리기의 모든 구성품을 지지 및 고정해 주는 프레임(8)과; 외통 보울(1)의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 메인 모터(3)와; 스크류(2)의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 차동 모터(7)와; 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)에 각각 구비된 구동 풀리(31)(71)와 외통 보울(1) 및 스크류(2) 축에 구비된 종동 풀리(11)(21) 사이에 결합된 상태에서 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)에서 발생되는 동력을 외통 보울(1) 및 스크류(2) 축에 각각 전달하는 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)와; 상기 메인 모터(3)의 구동력으로 회전하는 외통 보울(1)과; 다단으로 구성되되, 상기 외통 보울(1)의 헤드 내에 설치되어 상기 외통 보울(1)의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속하는 제 1 감속기어(12)와; 상기 외통 보울(1)의 회전축이 회전되도록 지지하는 지지 베어링(13)과; 상기 외통 보울(1)과 함께 회전하며 내부에 상기 차동 모터(7)의 구동력을 받아 회전하는 상기 스크류(2)의 일단에 설치되는 제 2 감속기어(22)와; 상기 제 2 감속기어(22)에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동 모터(7)의 구동력을 받아서 회전되면서 상기 외통 보울(1)의 내주면에 수집된 찌꺼기를 외부로 배출하는 스크류(2)와; 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)를 커버하며 원수에서 여액과 케익(슬러지)을 분리 배출하도록 별도의 여액 배수부(41)와 케익 배출부(42)가 구비된 외부 케이싱(4);으로 구성된 원심 분리기에 있어서,

상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)를 프레임(8)의 일측 상면에 고정 설치할 때, 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)의 축보다 하방부에 위치되게 하되, 정해진 각도(θ) 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 모터들의 설치위치에 대응하여 경사진 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태로 형성되게 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 외통 보울(1) 및 스크류(2)의 축과 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)의 축 사이의 경사각도(θ)는,

10도 이상 45도 이하 범위 내로 설정한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기에 대한 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 프레임(8)과 메인 모터(3), 차동 모터(7), 제 1 및 제 2 벨트(32)(72), 제 1 및 제 2 감속기어(12)(22), 스크류(2) 및 외부 케이싱(4)으로 구성된 공지의 원심 분리기 중 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)를 프레임(8)의 일측 상면에 고정 설치할 때, 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)의 축보다 하방부에 위치되게 하되, 정해진 각도(θ) 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 원심 분리기의 구성요소 중 상기 프레임(8)은 철재를 이용하여 사각 틀 형태로 제작되는 것으로, 원심 분리기를 구성하고 있는 모든 구성품에 대한 지지 및 고정해 주는 기능을 수행한다.

또, 상기 메인 모터(3)는 기본적으로 축 상에 구동 풀리(31)를 구비하고 제 1 벨트(32)를 통해 외통 보울(1)에 구비된 종동 풀리(11)와 연결된 형태를 갖고 외통 보울(1)의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 기능을 수행한다.

또한, 상기 차동 모터(7)도 기본적으로 축 상에 구동 풀리(71)를 구비하고 제 2 벨트(72)를 통해 스크류(2)의 축에 구비된 종동 풀리(21)와 연결된 형태를 갖고 스크류(2)의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 기능을 수행한다.

또, 상기 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)는 전술한 바와 같이, 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)에 각각 구비된 구동 풀리(31)(71)와 외통 보울(1) 및 스크류(2) 축에 구비된 종동 풀리(11)(21) 사이에 결합된 상태에서 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)에서 발생되는 동력을 외통 보울(1) 및 스크류(2) 축에 각각 전달하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 외통 보울(1)은 상기 메인 모터(3)의 구동력으로 회전하고, 상기 제 1 감속기어(12)는 다단으로 구성되되, 상기 외통 보울(1)의 헤드 내에 설치되어 상기 외통 보울(1)의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속시켜 주는 기능을 수행한다.

또, 상기 지지 베어링(13)은 상기 제 1 감속기어(12)와 종동 풀리(11) 사이에 설치된 상태에서 상기 외통 보울(1)의 회전축이 회전되도록 지지해 주는 기능을 수행한다.

또한, 상기 제 2 감속기어(22)는 상기 외통 보울(1)과 함께 회전하며 내부에 상기 차동 모터(7)의 구동력을 받아 회전하는 상기 스크류(2)의 일단에 설치되어 스크류(2)의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속시켜 주는 기능을 수행한다.

또, 상기 스크류(2)는 상기 제 2 감속기어(22)에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동 모터(7)의 구동력을 받아서 회전되면서 상기 외통 보울(1)의 내주면에 수집된 찌꺼기를 외부로 배출하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 외부 케이싱(4)는 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)를 커버하는 기능을 수행함과 동시에, 별도의 여액 배수부(41)와 케익 배출부(42)를 구비하고 원수에서 여액과 케익(슬러지)을 분리 배출하는 기능을 수행한다.

한편, 본 발명은 이와 같은 구성을 갖는 공지의 원심 분리기 중 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)를 프레임(8)의 일측 상면에 고정 설치함에 있어서, 종래와 같이 직결형 또는 수평 대향형으로 설치하지 않고, 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)의 축보다 하방부에 위치되게 배치하되, 정해진 각도(θ) 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

상기와 같이 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)를 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)의 축보다 하방부에 위치되게 정해진 각도(θ) 범위 내에 상호 대향 경사지게 프레임(8)의 일측 상면에 고정 설치하게 되면, 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)의 구동 풀리(31)(71)와 상기 외통 보울(1) 및 스크류(2) 축에 구비된 종동 풀리(11)(21) 사이에 설치되는 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)의 설치 각도가 직교방향으로 정해진 각도(θ)만큼 경사진 형태를 갖는다.

이때, 상기 외통 보울(1) 및 스크류(2)의 축과 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)의 축 사이의 경사각도(θ)는, 10도 이상 45도 이하 범위 내에서 어느 한 각도를 갖게 설정하였는데, 상기 경사각도(θ)는 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)의 크기와 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)의 전체 길이 및 종동 풀리(11)(21)와 구동 풀리(31)(71)의 지름비 등을 감안하여 결정하게 된다.

한편, 상기와 같이 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)를 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)의 축보다 하방부를 향해 정해진 각도(θ) 범위인 10도 이상 45도 이하 범위 내에서 상호 경사 대향되게 설치하면, 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)의 구동시 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)에서 발생하는 진동 변위(A,B)가 도 5의 (a)와 같이 해당 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태(즉, 수직 상하방향이 아닌 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)의 경사 설치 각과 직교하는 사선방향)로 형성되게 되므로 진동량은 (A + B) - α만큼 감쇄하게 된다.

즉, 실제 상하진동의 감쇄량(A')(B')는 도 5의 (b)와 같이, 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)를 종래 수형형으로 설치한 것에 비해 진동량(A) 또는 (B) X cosθ 만큼 발생하게 됨을 알 수 있다.

다시 말해, A' = A cosθ 만큼 감쇄되고, B' = B cosθ 만큼 감쇄된다.

이때, 상기 외통 보울(1) 및 스크류(2)의 축과 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)의 축 사이의 경사각도(θ)를 45도 이상으로 급경사지게 배치할 경우, 상하 진폭이 크게 감쇄되는 반면, 좌우 진폭이 증가하므로 최소 10도 이상 최대 45도 이하로 결정할 필요가 있으며, 가장 바람직하게는 상기 외통 보울(1) 및 스크류(2)의 축과 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)의 축 사이가 대략 정삼각형(즉, 상부 모서리 내의 각도가 대략 90도를 갖고 양측 모서리의 각도는 각각 대략 45도)의 구도를 갖게 하는 것이 좋다.

즉, 외통 보울(1) 구동용 메인 모터(3)와 스크류(2) 구동 및 감속용 차동 모터(7)를 본 발명에서와 같이, 상기 외통 보울(1)과 스크류(2)의 축보다 하방부를 향해 정해진 각도(θ) 만큼 양측으로 대향 경사되게 설치하면, 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)를 수평방향으로 대향되게 설치하는 것에 비하여, 상기 메인 모터(3) 및 차동 모터(7)에서 발생하는 진동량을 좌우 양측으로 정해진 각도만큼 경사지에 설치되어 있는 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)의 경사각에 대응하여 사선방향으로 분산되게 할 수 있으므로 원심 분리기의 구동시 발생하는 진동량을 그만큼(cosθ 만큼) 크게 감쇄할 수 있다.

따라서, 회전체인 외통 보울(1)과 스크류(2) 축을 지지하는 지지 베어링(13)에 가해지는 충격 또는 변동 하중을 크게 저하할 수 있어 제 1 및 제 2 벨트(32)(72)는 물론 지지 베어링(13)의 수명을 대폭 연장할 수 있을 뿐만 아니라 원심 분리기 자체의 파손을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 내부 스크류(2)와 외통 보울(1)의 서로 다른 회전에도 불구하고 그 진동력은 크게 줄일 수 있으므로 내부 스크류(2)의 단부와 외부 외통 보울(1)의 내벽 사이의 간격을 일정(0.5mm)하게 유지시킬 수 있어 슬러지 회수 및 슬러지로부터 액체 탈수율을 대폭 증대시킬 수 있다.

또, 스크류(2)의 내부로 슬러지를 투입하는 원수투입 파이프의 단부가 스크류 내에서 부딪히는 것을 최소화할 수 있어 원수투입 파이프의 절손사고를 사전에 방지할 수 있으므로 원심 분리기 자체의 수명을 대폭 증대할 수 있음은 물론 유지보수에 따른 비용을 대폭 절감할 수 있고, 특히 원심 분리기 자체의 상품성 및 원심분리에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 외통 보울 11 : 종동 풀리
12 : 제 1 감속기어 13 : 지지 베어링
2 : 스크류
11 : 종동 풀리 12 : 제 2 감속기어
3 : 메인 모터
31 : 구동 풀리 32 : 제 1 벨트
4 : 외부 케이싱
41 : 여액 배수부 42 : 케익 배출부
7 : 차동 모터
71 : 구동 풀리 72 : 제 2 벨트
8 : 프레임

Claims (2)

1. 원심 분리기의 모든 구성품을 지지 및 고정해 주는 프레임과; 외통 보울의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 메인 모터와; 스크류의 구동에 필요한 동력을 발생시켜 주는 차동 모터와; 상기 메인 모터 및 차동 모터에 각각 구비된 구동 풀리와 외통 보울 및 스크류 축에 구비된 종동 풀리 사이에 결합된 상태에서 상기 메인 모터 및 차동 모터에서 발생되는 동력을 외통 보울 및 스크류 축에 각각 전달하는 제 1 및 제 2 벨트와; 상기 메인 모터의 구동력으로 회전하는 외통 보울과; 다단으로 구성되되, 상기 외통 보울의 헤드 내에 설치되어 상기 외통 보울의 회전 토크를 받아서 일정 비율로 감속하는 제 1 감속기어와; 상기 외통 보울의 회전축이 회전 되도록 지지하는 지지 베어링과; 상기 외통 보울과 함께 회전하며 내부에 상기 차동 모터의 구동력을 받아 회전하는 상기 스크류의 일단에 설치되는 제 2 감속기어와; 상기 제 2 감속기어에서 일정비율로 감속된 토크 값을 받음과 동시에, 상기 차동 모터의 구동력을 받아서 회전되면서 상기 외통 보울의 내주면에 수집된 찌꺼기를 외부로 배출하는 스크류와; 상기 외통 보울과 스크류를 커버하며 원수에서 여액과 케익(슬러지)을 분리 배출하도록 별도의 여액 배수부와 케익 배출부가 구비된 외부 케이싱;으로 구성된 원심 분리기에 있어서,
   상기 메인 모터 및 차동 모터를 프레임의 일측 상면에 고정 설치할 때, 상기 외통 보울과 스크류의 축보다 하방부에 위치되게 하되, 정해진 각도 범위 내에 위치되게 한 상태에서 상호 대향 경사지게 설치하여, 진동 변위가 모터들의 설치위치에 대응하여 경사진 제 1 및 제 2 벨트의 설치 각에 직교방향으로 경사진 형태로 형성되게 한 것을 특징으로 하는 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 외통 보울 및 스크류의 축과 상기 메인 모터 및 차동 모터의 축 사이의 경사각도는,
   10도 이상 45도 이하 범위 내로 설정한 것을 특징으로 하는 진동 감쇄 기능을 갖는 원심 분리기.

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