KR20190111560A - 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기에 관한 것으로, 방진장치가 부착된 프레임과 회전하는 회전 보울, 내동 스크류 컨베이어, 회전 보울을 회전시키는 주모터, 내동 스크류 컨베이어의 외주 측으로 차오르는 분리액을 배출 안내하는 배출디스크, 내동 스크류 컨베이어의 회전수를 조절하는 차속모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 피드 파이프를 통해 투입되는 슬러지 중 고형물이 회전 보울 내측에서 2상 분리되는 분리액 또는 비중에 의해 3상 분리되는 가벼운 경분리액과 무거운 중분리액 중 경분리액을 배출디스크로 이송 배출 안내함으로써 처리물에 따라 2단계 또는 3단계로 분리 배출을 수행할 수 있고, 분리액에서 거품이 발생하고 산화에 민감한 액체, 공기접촉 등을 피할 수 있으며, 운전 값 설정시 각각의 분리액 배출댐 조정소켓과 배출디스크 댐 높이 조절레버로 간편하게 분리액 배출높이를 조절함으로써 분리액 배출효율을 증대시킬 수 있고, 댐 조정을 위해 반복되는 가동 정지 등에 소요되는 인력과 분리액 배출 부하 없이 축심배출로 분리액 배출소음을 줄 일 수 있으며, 회전 보울에 구비된 분리액 배출 댐 조절 소켓 및 배출디스크를 장착하여 분리액 축심 배출로 분리액 배출 에너지가 감소할 수 있다.

Description

배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기{DISCHARGE DISK INSTALL MODE HORIZONTAL DECANTER TYPE CENTRIFUGE SEPARATOR}

본 발명은 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피드 파이프를 통해 투입되는 슬러지 중 고형물이 회전 보울 내측에서 2상 분리되는 분리액 또는 비중에 의해 3상 분리되는 가벼운 경분리액과 무거운 중분리액 중 경분리액을 배출디스크로 이송 배출 안내함으로써 처리물에 따라 2단계 또는 3단계로 분리 배출을 수행 가능한 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기에 관한 것이다.

기존의 오폐수슬러지 등의 액체와 고형물분리를 일반적으로 수평형 원심분리기는 원통 수평부와 경사를 갖는 원추부가 일체로 결합하여 고형물 배출 측에서 슬러지를 투입하는 역류형(逆流形)이 사용되고 있다.

수평형 원심분리기에 있어서, 분리 액은 회전 보울의 투입부에 공급되었을 때, 공급 직후의 수평부 보울에서는 높은 원심력장(약 2000~3000G)에 의해 액체와 고형물이 분리되는 것이지만, 고형물 케이크가 배출되는 보울 원추부에서는, 회전중심으로부터의 거리가 작기 때문에, 원심력이 약하게 되고, 가벼운 고형물은 스크류 샤프트 원주로 뜨게 되어 그대로 배출되므로 고형물의 함수율이 평균적으로 높아지는 결과가 있다.

또한, 수평 보울에서 분리된 고형물은 수평 보울 내의 수위를 넘어서 배출시키기 위한 원추 보울의 경사면을 통과하면서 미끄러짐이 일어나서 배출이 원활하지 못하게 된다.

배출되는 고형물 케이크의 함수율을 낮추기 위해 보울 경사면에서 전단력을 높여야 하므로 회전 보울의 회전수를 필요이상으로 고속회전 시켜야 하므로 동력소모가 많아지고 장비가 상대적으로 커지게 된다.

수평형 원심분리기에 대해서는 국내특허등록 제10-0407896호(발명의 명칭: 슬러지 농축탈수용 수평 원심분리기)에 제안되어 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

기존의 수평형 원심분리기의 분리 액이 회전 보울의 대경축의 토출 반경이 큰 분리액 배출댐둑으로 토출 후 외곽 케이싱에 포집되어 배출되므로 분리액 배출 마찰소음과 전력 에너지 소비가 많고 고체-액체 분리에서 고체-액체-액체 3상분리로 변환할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 피드 파이프를 통해 투입되는 슬러지 중 고형물이 회전 보울 내측에서 2상 분리되는 분리액 또는 비중에 의해 3상 분리되는 가벼운 경분리액과 무거운 중분리액 중 경분리액을 배출디스크로 이송 배출 안내함으로써 처리물에 따라 2단계 또는 3단계로 분리 배출을 수행하기 위한 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기는: 투입물 방향과 고형물 배출방향이 동일하도록 정류형(正流形)으로 구성하며, 상등수토출구와 고형물토출구를 형성하고, 상기 상등수토출구에 인접한 일측으로 슬러지의 공급을 허용하는 회전 보울; 상기 회전 보울에 원주 방향으로 회전되도록 축 삽입되며, 상기 회전 보울 내부에 공급되는 슬러지로부터 분리되는 고형물을 상기 고형물토출구 방향으로 압착 이송하기 위해 둘레면에 동일 나선 궤적을 따라 나선윙을 형성하는 내동 스크류 컨베이어; 상기 슬러지로부터 분리되는 상등수를 상기 상등수토출구로 토출시키기 위해, 상기 상등수를 상기 고형물의 이송 방향에 반대되는 방향으로 유동 허용하도록 상기 나선윙에 비연속 되게 형성되는 상등수 배출통로; 상기 슬러지의 공급을 안내하기 위해 상기 회전 보울의 일측에 삽입된 피드 파이프; 및 상기 피드 파이프를 통해 유입된 슬러지로부터 2상 분리된 분리액을 배출 유도하거나, 또는 상기 분리액을 경분리액과 중분리액으로 3상 분리 후 상기 경분리액을 배출 유도하도록 상기 회전 보울에 구비된 배출디스크를 포함한다.

상기 회전 보울은 상등수토출구를 형성하고, 상기 상등수토출구는 상기 중분리액의 배출을 유도할 경우에만 개방되는 배출댐 조절 소켓을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전 보울은 상기 배출디스크의 설치를 위해 일측에 보울 대경 축을 분리 가능하게 결합하는 것을 특징으로 한다.

상기 배출디스크는 2상 분리된 상기 분리액 또는 3상 분리된 상기 경분리액을 배출 안내하기 위해 채널이 형성되고, 상기 피드 파이프는 상기 채널로부터 이송되는 상기 분리액 또는 상기 경분리액을 최종 토출 안내하기 위해 분리액 배출 자켓을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 내동 스크류 컨베이어는 고형물의 함수율을 설정치로 유지하기 위해 슬러지의 고형물 농도가 수시로 변화더라도 차속모터의 차속 부하 값을 이용하여 비례 제어하도록 토오크 비례제어 콘트롤러에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기는 종래 기술과 달리 피드 파이프를 통해 투입되는 슬러지 중 고형물이 회전 보울 내측에서 2상 분리되는 분리액 또는 비중에 의해 3상 분리되는 가벼운 경분리액과 무거운 중분리액 중 경분리액을 배출디스크로 이송 배출 안내함으로써 처리물에 따라 2단계 또는 3단계로 분리 배출을 수행할 수 있다.

본 발명은 정류형식으로 투입되는 슬러지가 원심력으로 회전 보울 내면으로 침강하여 침강 고형물은 원추부 방향으로 이송 배출되고, 내동 스크류 컨베이어 외주 측으로 차오르는 분리액을 배출 디스크를 통해 축심으로 배출함으로써 전력 에너지 절감과, 분리액 배출시 케이싱 접촉소음이 없으므로 운전환경이 개선될 수 있다.

본 발명은 슬러지를 2상 분리뿐만 아니라 3상 분리에도 적용할 수 있어 산업시설의 다양한 분리 농축, 탈수공정과 오폐수, 음식물 쓰레기를 일괄 분리 할 수 있으며, 다양한 분리공정에 효과적으로 사용할 수 있다.

본 발명은 분리액에서 거품이 발생하고 산화에 민감한 액체, 공기접촉 등을 피할 수 있고, 운전 값 설정시 각각의 분리액 배출댐 조정소켓과 배출디스크 댐 높이 조절레버로 간편하게 분리액 배출높이를 조절함으로써 분리액 배출효율을 증대시킬 수 있으며, 댐 조정을 위해 반복되는 가동 정지 등에 소요되는 인력과 분리액 배출 부하 없이 축심배출로 분리액 배출소음을 줄 일 수 있다.

본 발명은 차속을 발생시키는 기어박스와 컨트롤러가 내동 스크류 컨베이어에 걸리는 투입 슬러지의 고형물량의 변화에 따라 토오크 변화를 이용하여 비례제어로 원심분리기 정상운전에서 투입슬러지의 고형물 농도가 수시로 변화 하여도 배출 고형물의 함수 분을 일정하게 배출토록 차속 부하 값에 다른 변환 차속을 정확하고 빠르게 비례제어하기 위해 기어박스를 컨트롤러로 비례제어하여 배출 고형물의 함수 분을 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 2상 분리의 액체 분리액 배출을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 3상 분리의 액체 분리액 배출을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 배출디스크의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 배출디스크와 분리액 배출 자켓의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 차속 비례제어 공정도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 2상 분리의 액체 분리액 배출을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 3상 분리의 액체 분리액 배출을 나타내는 구성도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 배출디스크의 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 배출디스크와 분리액 배출 자켓의 구성도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기의 차속 비례제어 공정도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기는 케이싱(100), 회전 보울(rotary bowl,200), 내동 스크류 컨베이어(300), 피드 파이프(400) 및 배출디스크(700)를 포함한다.

케이싱(100)은 원심력을 이용하여 공급되는 슬러지로부터 고형물과 분리액(상등수)을 분리하고, 고형물을 농축하면서 탈수시키는 수평형 원심분리 농축 탈수기의 외형을 형성하는 것으로서, 투입물 방향과 고형물 배출방향이 동일하도록 회전 보울(200)의 수평부(260)의 대경축(210) 중심으로 간격을 두고 피드 파이프(400)을 삽입하도록 하는 정류형(正流形)으로 구성하고, 분리액 배출구(120)와 고형물 배출구(110)를 형성한다.

분리액 배출구(120)는 케이싱(100)의 축 방향에 대해 일측에 구비되어, 슬러지로부터 분리된 분리 액을 배출 안내하는 역할을 한다. 아울러, 고형물 배출구(110)는 케이싱(100)의 타측에 구비되어 슬러지로부터 분리된 고형물을 배출 안내하는 역할을 한다.

특히, 케이싱(100)은 축 방향에 대해 양측이 각각 프레임(500)에 연결되어 지지된다. 그리고, 프레임(500)은 지면에 접한 부위에 방진부(600)를 구비하여 진동을 흡수할 수 있다.

이때, 방진부(600)는 방진고무 또는 코일스프링 등 다양하게 적용할 수 있고, 프레임(500)의 하측에 볼팅 등 다양한 조립방식에 의해 결합된다. 특히, 방진부(600)는 프레임(500)의 안정적인 지지를 위하여 한 쌍의 프레임(500)의 각 저면에 4개소 이상 배치될 수 있다.

아울러, 분리액 배출구(120)는 슬러지에서 원심 분리되는 분리액(상등수)을 배출하는 역할을 하고, 고형물 배출구(110)는 슬러지에서 압착되는 고형물을 배출하는 역할을 수행한다. 따라서, 분리액 배출구(120)와 고형물 배출구(110)는 각각 분리액과 고형물을 중력에 의한 자연 낙하를 유도하도록 케이싱(100)의 하측에 위치할 수 있다.

또한, 케이싱(100)은 전체적으로 또는 하측을 고형물 배출구(110)에서 분리액 배출구(120)로 갈수록 점차적으로 하향 경사지게 설치될 수도 있고, 바닥에 평행하게 배치될 수도 있다.

한편, 회전 보울(200)은 케이싱(100)에 회전 가능하게 축 삽입된다. 이때, 회전 보울(200)은 회전 지지축 역할을 위해 타측에 대경축(210)을 연결하고, 일측에 소경축(220)을 연결한다. 대경축(210)과 소경축(220)은 각각 대응되는 프레임(500)에 회전 가능하게 연결된다.

그리고, 프레임(500)은 각각 내부에 베어링블록(540)을 형성하고, 베어링블록(540)은 대응되는 대경축(210)과 소경축(220)을 회전 가능하게 연결한다.

특히, 베어링블록(540)은 대경축(210)과 케이싱(100), 및 소경축(220)과 케이싱(100)의 마찰을 최소화함으로써 회전 보울(200)의 원활하게 회전하도록 하는 역할을 한다.

아울러, 소경축(220)에는 회전 보울(200)에 회전력을 전달하는 구동 풀리(550)와 차속조절기(560)가 장착된다. 그리고, 대경축(210)에는 분리액 배출 자켓(800)이 구성된 피드파이프(400)가 구비된다.

차속조절기(560)는 회전 보울(200)과 내동 스크류 컨베이어(300)의 동력이 연동된 채 차속 회전을 위한 구동력을 전달하는 차속모터(530)를 포함한다. 아울러, 케이싱(100)은 하측에 구비되는 프레임(500) 상부에 구비된다.

이때, 회전 보울(200)은 구동풀리(550)와 연결되어 주모터(520)에 연결된 벨트를 통해 동력을 전달받는다. 구동풀리(550)는 다양한 동력전달장치에 의해 주모터(520)와 연결될 수 있다. 주모터(520)는 프레임(500)에 고정 설치된다.

한편, 회전 보울(200)은 분리액 배출구(120)에 연결되는 분리액토출구(250)를 형성하고, 고형물 배출구(110)에 연결되는 고형물토출구(230)를 형성하며, 상등수토출구(240)를 형성한다. 즉, 회전 보울(200)은 일측에 분리액토출구(250)를 형성하고, 타측에 고형물토출구(230)를 형성한다. 특히, 분리액토출구(250)는 회전 보울(200)의 축 방향을 따라 일측면에 하나 또는 복수 개 형성될 수 있고, 고형물토출구(230)는 회전 보울(200)의 축 방향을 따라 타측면에 하나 또는 복수 개 형성될 수 있다. 아울러, 상등수토출구(240)는 분리액토출구(250)를 형성한 회전 보울(200)의 축 방향을 따라 일측에 하나 또는 복수 개 형성된다.

특히, 회전 보울(200)은 상등수토출구(240)에 인접한 일측으로 슬러지의 공급을 허용한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 배출디스크가 장착된 원심분리 농축 탈수기는 정류형(正流形) 타입이다.

또한, 내동 스크류 컨베이어(300)는 회전 보울(200)에 회전 가능하게 축 삽입된다. 내동 스크류 컨베이어(300)는 회전 보울(200)과 동일 방향으로 회전되며, 회전 보울(200)과 서로 다른 회전속도로 회전할 수 있다. 특히, 회전 보울(200)과 내동 스크류 컨베이어(300)는 차속 회전되도록 구비될 수 있다.

이때, 대경축(210) 중심 일측에는 분리액 배출 자켓(800)이 구성된 피드 파이프(400)를 축 삽입한다. 피드 파이프(400)는 프레임(500)의 베어링블록(540)에 지지되며, 내동 스크류 컨베이어(300) 내부로 외부의 슬러지를 유입 안내하는 역할을 한다. 그래서, 고형물은 공급되는 방향으로 이송된다.

특히, 피드 파이프(400)가 대경축(210)일측 베어링블록(540) 일측에 고정되게 장착되고, 회전 보울(200)과 내동 스크류 컨베이어(300)는 회전 가능하게 조립된다. 이는, 회전하는 회전 보울(200)과 내동 스크류 컨베이어(300)는 차속 속도로 회전한다.

또한, 내동 스크류 컨베이어(300)는 둘레면에 원주 방향을 따라 하나 이상의 슬러지 토출구(330)를 형성한다. 슬러지 토출구(330)는 내동 스크류 컨베이어(300) 내부로 유입된 슬러지를 원심력 작용으로 회전 보울(200) 내부로 토출 안내하는 역할을 한다.

이때, 내동 스크류 컨베이어(300)와 회전 보울(200)이 서로 다른 회전 속도로 회전함으로써, 슬러지 토출구(330)측으로 토출되는 슬러지는 원심력에 의해 침강 고형물이 수분과 분리 탈수되면서 원추부을 거치면서 이송 배출되어진다.

슬러지가 원심 분리되면서, 비중이 큰 고형물은 회전 보울(200)의 내측벽에 부착되고, 비중이 작은 분리액은 내동 스크류 컨베이어(300)의 둘레면을 따라 분리액토출구(250) 방향으로 흐르면서 회전 보울(200) 내벽으로 침강하게 된다.

내동 스크류 컨베이어(300)는 회전 보울(200)에 비해 1 ~ 30rpm/min 정도 느린 회전수로 차속 회전하면서 농축 및 탈수가 이루어진다.

특히, 내동 스크류 컨베이어(300)는 회전 방향에 해당되는 일방향으로 축 방향을 따라 전진하는 나선 형상의 나선윙(310)을 형성한다.

나선윙(310)은 내동 스크류 컨베이어(300)와 함께 회전되며 고형물을 고형물토출구(230) 방향으로 이송하면서 스크류 피치 사이에서 압착력을 높이는 역할을 한다.

이때, 고형물에 포함된 분리액이 나선윙(310)에 의해 고형물토출구(230) 방향으로 이송될 수 있다. 이 경우, 고형물의 함수율이 높게 된다.

이에 따라, 나선윙(310)은 내동 스크류 컨베이어(300)의 표면에 인접되는 상등수배출통로(312)를 형성한다. 이때, 나선윙(310)이 고형물을 강제 이송시 변형이나 파손되지 않도록, 상등수배출통로(312)는 나선윙(310)을 따라 비연속되게 형성된다.

따라서, 고형물토출구(230)측으로 강제 이송되는 고형물에 포함된 분리액은 상등수배출통로(312)를 따라 분리액토출구(250)측으로 유출된다.

이때, 피드 파이프(400)를 통해 투입되는 슬러지가 회전하는 회전 보울(200)의 원심력에 의해 회전 보울(200)의 내측면에 침강된다.

이때, 회전 보울(200)은 동일직경의 수평부(260)와, 고형물토출구(230) 방향으로 점차적으로 직경이 줄어드는 원추부(270)로 나뉘어진다.

나선윙(310)은 회전 보울(200)의 내측에서 슬러지로부터 분리되어 침강된 고형물 중 함수율이 저감된 채 회전 보울(200)의 내측벽에 침강된 고형물을 고형물토출구(230)측으로 강제 이송시키는 역할을 한다.

따라서, 회전 보울(200)의 내측 벽으로 침강된 고형물은 내동 스크류 컨베이어(300)의 나선윙(310)은 나선 피치 간격 사이의 압착력(P)작용과 원심력의 압밀력(M)에 의해 분리액과 분리되며 회전 보울(200)의 원추부(270) 측의 고형물토출구(230) 방향으로 이송되고, 원추부(270) 경사면에 의한 전단력(T)작용으로 배출되는 고형물의 함수분을 더욱 저감시키게 된다.

한편, 수평부(260)에 대한 원추부(270)의 경사각(a)은 8도 내지 10도로 이루어지는 것으로 한다. 이를 통해, 배출 케이크의 함수율이 현저히 낮아지도록 하고, 탈수 케이크의 반송 불량이 방지되도록 한다.

특히, 회전 보울(200)의 원추부(270)의 경사진 내측면에서, 침강 고형물은 나선윙(310)에 의해 고형물토출구(230) 측으로 이송되려는 작용과 함께 경사진 내측면으로 인해 역류되려는 작용이 일어남으로써, 전단력(T)이 발생하며 탈수율이 증가하게 된다.

이때, 수평부(260)에 대한 원추부(270)의 경사각(a)이 10도를 초과할 경우, 고형물에 작용하는 전단력(T)이 커짐으로써 고형물 배출이 저하된다.

반대로, 수평부(260)에 대한 원추부(270)의 경사각(a)이 8도 미만일 경우, 고형물에 작용하는 전단력(T)이 감소함에 따라, 고형물의 탈수 효율이 저하된다.

특히, 내동 스크류 컨베이어(300)와 토오크 비례제어 콘트롤러(566)에 의해 회전 보울(200) 보다 차속으로 회전하게 됨에 따라, 차속 회전수 조절을 원심압과 슬러지의 투입 고형물 농도와 원추부(270)의 압착 배출 속도는 토오크 비례제어 콘트롤러(566)에 의해 함수분을 저감시킨다.

즉, 차속조절기(560)는 차속모터(530)와 연결되고, 차속모터(530)는 차속모터 인버터(562)와 컨트롤러(566)에 전기적으로 연결된다. 그래서, 투입되는 슬러지의 농도와 침강 고형물 배출압력 및 반송 토크에 따른 제동전류가 차속조절기(560)를 통해 차속모터(530)에 제동전류 부하 값이 차속모터 인버터(562)로 인가되어 컨트롤러(566)로 전달되면, 컨트롤러(566)에서 설정범위와 편차를 비교 판단하여 차속모터(530)에 차속 회전수를 지령한다.

아울러, 투입되는 슬러지 농도에 따라 내동 스크류 컨베이어(300)에 변동 토오크 부하가 작용하고, 부하 토오크는 차속조절기(560)에 전달되며, 차속조절기(560)에 전달되는 기계적 부하 토오크는 연결된 차속모터(530)와 차속인버터(562)에 전기적 변동부하로 전달되어 토오크 비례제어 콘트롤러(566)에 의해 피드백 비례제어 시킨다,

특히, 토오크 비례제어 콘트롤러(566)는 투입되는 슬러지 농도변화에 따른 차속모터(530)의 회전속도를 제어 한다.

이때, 입력되는 두 회전속도(RPM)를 차속 비례제어 계산식을 이용해 수치화 후, 그 값(즉, 회전속도 값)의 차이에 따라 차속모터(530)의 제어 전류를 비례제어 한다. 즉, 투입 슬러지의 농도가 수시로 변하더라도 배출 케이크를 항상 일정하게 유지시키기 위하여 차속모터(530)의 회전속도를 연속적으로 제어한다.

한편, 회전 보울(200) 내에 슬러지가 공급 후, 내동 스크류 컨베이어(300)가 원주 방향으로 회전시, 슬러지는 비중 차이에 의해 고체인 고형물과 액체인 분리액으로 2상으로 나눠지거나, 또는 비중 차이에 의해 고체인 고형물과 상대적으로 비중이 더 낮은 경분리액 및 상대적으로 비중이 덜 낮은 중분리액으로 3상으로 나뉠 수 있다.

그리고, 배출디스크(700)는 회전 보울(200)에 구비되어, 2상 분리의 경우의 분리액, 또는 3상 분리의 경우의 경분리액을 분리 배출 유도하는 역할을 한다.

즉, 배출디스크(700)는 피드 파이프(400)를 통해 유입된 슬러지로부터 2상 분리된 분리액을 배출 유도하거나, 또는 분리액을 경분리액과 중분리액으로 3상 분리 후 경분리액을 배출 유도하도록 회전 보울(200)에 구비된다.

이때, 회전 보울(200)은 배출디스크(700)를 내측에 설치할 수 있도록 일측에 보울 대경축(260)을 분리 가능하게 결합한다. 즉, 회전 보울(200)은 일측에 형성된 내부공간(262)에 배출디스크(700)를 수납 후, 결합부재(264)를 통해 보울 대경축(260)을 결합한다.

아울러, 배출디스크(700)는 2상 분리된 분리액, 또는 3상 분리된 경분리액을 배출 안내하기 위해 채널(710)이 형성된다. 채널(710)은 분리액 또는 경분리액이 배출디스크(700)의 일측에서 타측으로 이송 안내하도록 형성된다.

특히, 배출디스크(700)는 피드 파이프(400)와 함께 고정된다. 그래서, 채널(710)은 배출디스크(700)의 피드 파이프(400)가장자리에 형성된다.

또한, 피드 파이프(400)는 채널(710)로부터 이송되는 분리액 또는 경분리액을 최종 토출 안내하기 위해 분리액 배출 자켓(800)을 구비한다. 특히, 분리액 배출 자켓(800)은 분리 배출 포트(810)를 형성하여 이송되는 분리액 또는 경분리액의 배출을 허용한다.

또한, 설정된 상등수토출구(240)는 중분리액의 배출을 유도할 경우에만 개방되는 배출댐 조절 소켓(242)을 구비한다. 즉, 배출댐 조절 소켓(242)은, 고형물과 분리액을 분리하는 2상 분리의 경우에는, 닫힌 상태를 유지하게 된다. 그래서, 배출댐 조절 소켓(242)은 밸브인 것으로 한다.

특히, 3상 분리의 경우, 중분리액의 비중이 경분리액의 비중보다 크기 때문에, 회전 보울(200)이 고속으로 회전시, 중분리액이 회전 보울(200)의 내측면에 접하게 되고, 경분리액이 중분리액에 적층되는 배치로 이루어진다.

그래서, 중분리액은 회전 보울(200)의 특정한 상등수토출구(240)에 형성되어 개방된 배출댐 조절 소켓(242)을 통해 배출되고, 경분리액은 배출디스크(700)의 채널(710)을 통해 분리액 배출 자켓(800)을 따라 이동되며 분리 배출 포트(810)로 배출된다.

또한, 배출디스크(700)는 피드 파이프(400)를 축 삽입한 보울 대경축(260)의 둘레면에 편심으로 연결하여 분리액 배출 깊이를 회전 선상에서도 조절 가능하도록 디스크 높이조절 레버(720)를 구비할 수 있다.

결과적으로, 정류형식으로 투입되는 슬러지가 원심력으로 회전 보울(200)의 내면으로 침강하고, 원추부(270) 측으로 침강 이동되는 고형물은 배출 안내되며 내동 스크류 컨베이어(300)의 외주측으로 차오르는 분리액을 배출디스크(700)를 통해 축심으로 배출함으로써, 전력 에너지 절감과 분리액 배출시 케이싱(100)의 접촉소음이 방지됨에 따라 운전환경이 개선된다.

특히, 분리액 축심배출과 회전 보울의 축 플랜지 분리액 배출댐에서 배출되는 원심력작용 비교표는 하기와 같다.

이때, 회전 보울의 구경이 500mm로 설정한 상태로 원심력이 계산된다.

따라서, 본 발명에 따른 원심분리기가 액체-고체 2상 분리시, 분리액은 배출디스크(700)와 분리액 배출 자켓(800)으로 연통 배출 안내됨으로써, 처리 슬러지 성상에 따른 분리액에서 거품이 발생하고 산화에 민감한 액체, 공기접촉 등을 피할 수 있고, 분리액 배출시 배출 원심력 작용이 없으며, 고속 회전하는 선상에서 회전 보울(200)에 형성된 복수 개의 분리액토출구(250)로 분리액이 배출됨에 따라, 회전 보울(200)과 케이싱(100) 사이에서 접촉마찰과 와류현상이 없으므로, 분리액 배출 소음이 없고, 전력 에너지가 감소하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 케이싱 110: 고형물 배출구
120: 분리액 배출구 200: 회전 보울
230: 고형물토출구 250: 분리액토출구
300: 내동 스크류 컨베이어 310: 제 1나선윙
312: 상등수배출통로 320: 제 2나선윙
400: 피드 파이프 500: 프레임
510: 기어박스 520: 주모터
530: 차속모터 540: 베어링블록
550: 구동풀리 560: 차속조절기
562: 차속모터 인버터 564: 주모터 인버터
566: 토오크 비례제어 콘트롤러
600: 방진부

Claims (5)

1. 투입물 방향과 고형물 배출방향이 동일하도록 정류형(正流形)으로 구성하며, 케이싱 하부 양측에 상등수배출구와 고형물배출구를 형성하고, 상기 상등수배출구에 인접한 일측으로 슬러지의 공급을 허용하는 회전 보울;
   상기 회전 보울에 원주 방향으로 회전되도록 축 삽입되며, 상기 회전 보울 내부에 공급되는 슬러지로부터 분리되는 고형물을 상기 고형물토출구 방향으로 압착 이송하기 위해 둘레면에 동일 나선 궤적을 따라 나선윙을 형성하는 내동 스크류 컨베이어; 및
   상기 슬러지로부터 분리되는 상등수를 상기 상등수토출구로 토출시키기 위해, 상기 상등수를 상기 고형물의 이송 방향에 반대되는 방향으로 유동 허용하도록 상기 나선윙에 비연속 되게 형성되는 상등수 배출통로를 포함하고,
   상기 슬러지의 공급을 안내하기 위해 상기 회전 보울의 대경축 일측에 삽입된 피드 파이프와 상기 피드 파이프 외측에 분리액 배출 자켓이 구성되고, 상기 분리액 배출 자켓과 연통토록 배출디스크가 장착되어 분리액 배출을 위한 채널의 중심공간에 구성되며,
   상기 피드 파이프를 통해 유입된 슬러지로부터 2상 분리된 분리액을 배출 유도하거나, 또는 상기 분리액을 경분리액과 중분리액으로 3상 분리 후 상기 경분리액을 배출 유도하도록 상기 회전 보울에 구비된 분리액 배출 댐 조절 소켓과 배출디스크를 장착하여 분리액의 축심 배출로 분리액 배출 에너지가 감소하는 것을 특징으로 하는 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전 보울은 상등수토출구를 형성하고,
   상기 상등수토출구는 상기 중분리액의 배출을 유도할 경우에만 개방되는 배출댐 조절 소켓을 구비하는 것을 특징으로 하는 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 회전 보울은 상기 배출디스크의 설치를 위해 일측에 보울 대경축을 분리 가능하게 결합하여 배출디스크와 분리액 배출 자켓을 장착하여 분리액 배출 전력 에너지를 절감하는 것을 특징으로 하는 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 배출디스크는 2상 분리된 상기 분리액 또는 3상 분리된 상기 경분리액을 배출 안내하기 위해 채널이 형성되고,
   상기 피드 파이프는 상기 채널로부터 이송되는 상기 분리액 또는 상기 경분리액을 최종 토출 안내하기 위해 분리액 배출 자켓을 구비하는 것을 특징으로 하는 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 내동 스크류 컨베이어는 고형물의 함수율을 설정치로 유지하기 위해 슬러지의 고형물 농도가 수시로 변화더라도 차속모터의 차속 부하 값을 이용하여 비례 제어하도록 토오크 비례제어 콘트롤러에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배출디스크가 장착된 수평형 원심분리 농축 탈수기.

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