KR870000379B1 - 스크류 디캔터형 원심농축 선광기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스크류 디캔터형 원심농축 선광기

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 스크류 디캔터형 원심농축 선광기의 수직단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ에서 취한 원심농축 선광기의 부분 단면도.

제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ에서 취한 원심농축 선광기의 부분 단면도.

제4도는 제1도의 Ⅳ-Ⅳ에서 취한 원심농축 선광기의 부분 단면도.

제5도는 본 발명의 원신 선광기내의 액체 흐름을 나타내는 원심농축 선광기의 도식적 단면도.

제6도는 회전으로 소모되는 전력에 대하여 본 발명의 원심농축 선광기와 종래의 것의 성능을 비교한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 보울 4, 5 : 볼베어링

6 : 풀리 7 : 스크류 컨베이어

8 : 블레이드 9 : 통

12, 13 : 중공축 16 : 현탄액 입구

17 : 안내베인 18 : 스크링 튜브

19 : 안태판 20 : 방사형 통로

21 : 선광액 출구 22 : 페용액 방출장치

24 : 폐용액 출구 23, 26 : 드로틀 밸브

본 발명은 스크류 디캔터형 원심농축 선광기(Screw Decanter Type Centrifugal Concentrating Machine)에 관한 것으로, 특히 원심력을 이용하여 유체내에서 미립의 고체입자를 함유하는 현탁액을 연속적으로 처리하여 이를 원심 분리시켜 고밀도의 고체 입자를 포함하는 선광액 및 고체입자를 전혀 포함하지 않든지 아니면 매우 작은 량의 고체입자를 포함하는 폐용액으로 분리시키는 개선된 스크류 디캔터형 원심농축 선광기에 관한 것이다. 아래에 종래 기술에 대해 설명한다.

지금까지 알려진 스크류 디캔터형 원심농축 선광기는 일반적으로 다음과 같이 구성된다.

선택적으로 구멍의 크기가 결정되는 소요수의 노즐이 보울의 일단의 침전 영역에 인접한 위치에 설치되며 제1도의 표시와 같이 측면(3)위에 위치되는 노즐을 통하여 침전하는 고체입자를 방출하기 위하여 스크류에 의해 고체 입자가 이송되도록 되어 있다. 그러나, 종래의 원심농축 선광기에는 결점이 있었다. 종래 기술에서는 기계를 동작하는 동안 노즐을 통과하는 용액의 방출 비율을 변동시킬수 있으며, 또한 현탁액과 고체입자 농축 선광액의 공급을 변동에 응답하여 즉각적 조정이 이루어짐으로써 여기에서 노즐에 이물질이 막히는 것과 같은 사고가 발생하여도 즉시 기계 운전을 중단할 수 없게 되어 있는 것이다. 종래 기술의 또 다른 결점은 보울의 주연부로 부터의 농축 선광액과 폐용액이 방출함으로써 운동에너지 손실 및 불로아 기능으로 인한 동력손실, 노즐배열의 분사 및 개방으로 인한 공기저항, 보울의 회전중의 액체 레벨조정, 보울의 외부 케이싱상의 개구를 통과하는 공기의 흐트러짐에 의한 동력 손실등의 결점이 있었다.

본 발명은 상기 결점을 제거하기 위한 것으로서 그 목적은 기계의 동작중에 공급된 현탁액과 고체입자나 이와 유사한 것들의 농축 선광액의 비율의 변동에 대응하여 폐용액의 유량에 대한 농축 선광액의 유량의 비율을 용이하게 조절할 수 있는 개선된 스크류 디캔터형 원심농축 선광기를 제공함으로써 농축 선광액의 소망스런 농축도를 보장하고 한편 보울의 회전에 소요되는 동력의 소모를 감소시키도록 하는 것이다. 위의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 스크류 디캔터형 원심농축 선광기가 제공되는데, 이는 다음의 과정에 의하여 동작된다.

보울의 샤프트를 통지 지샤프트가 회전하는 동안에 후미의 내부로 현탁액이 연속적으로 공급되고 현탁액내의 고체입자는 원심력의 영향하에서 보울의 내부표면상에 침전되고, 침전 고체물질은 스크류의 도움을 얻어 보울의 한 끝부쪽으로 이동되며 이의 외경은 보울의 내경보다 상당히 적은 치수이며, 스크류는 보울의 방향과 동일 방향으로 동축관계로 회전하며, 상이한 회전속도를 가지고 회전하며, 농축선광액과 폐용액을 보울의 한끝에 배설되어 수평연장되는 중공샤프트의 내부공간을 통하여 연속적으로 방출하도록 구성된 장치에 의해 운전되며, 그 장치는 다음과 같은 특징을 갖는다.

수평형 보울과 보울내에 회전 가능하도록 양측벽부에 고정된 중공샤프트의 후미부에 대하여 동축관계로 스크류 컨베이어가 지지되고 상기 스크류 컨베이어가 보울과 상이한 회전 속도하에서 회전하도록 구성되는 스크류 디켄터형 원심농축 선광기에 있어서 보울의 한편쪽에 있는 중공 샤프트의 중공부와 스크류 컨베이어가 보울의 내부 공간의 한쪽 끝부분에 공급맥을 유도하는 액체 통로(A)를 구성하고 보울의 다른 편쪽에 있는 중공 샤프트의 중공부와 스크류컨베이어에 의해 농축선광액과 폐용액의 각각을 유도하는 두개의 액체 통로 (B), (C)를 구성하여 분리 선광전의 액체가 액체통로(A)에 연속적으로 공급되고 분리 선광후의 농축선광액과 폐용액이 보울의 내부 공가에서 연속적으로 액체통로(B), (C)를 통해서 각각 배출되도록 구성된 스크류 디캔터형 원신 농축 선광기이다.

이하 본 발명의 실시예에 의한 도면에 따라 본 발명을 보다 상세하게 설명하고저 한다.

제1도에서 수평으로 연장되는 보울(1)은 고정측벽(2), (3)을 가지며, 측벽(2),(3)의 각각은 중공축과 일체로 만들어지고 이 중공축은 볼 베어링(4), (5)에 의하여 수평으로 지지된다. 도면에서 좌측 중공축은 볼베어링(4)을 통하여 더욱 연장되며 풀리(6)은 중공축의 끝부에 고정 설치된다. 스크류 컨베이어(7)는 원통형의 통(9)을 포함하며 나선형의 스크류의 형태로 연장한 블레이드(8)가 원통형의 통(9)상에 일체로 형성된다. 도면의 표시와 같이, 블레이드(8)의 외경은 보울(1)의 내경보다 충분히 작다. 원통형의 통(9)은 중공축(12), (13)을 가지며, 이는 측면부(10, 11)에 고정 결합된다. 중공축(12)은 볼 베어링(14)에 의하여 회전적으로 지지되며 풀리(6)내부에 단단히 끼워맞춰진다.

한편, 중공축(13)은 볼 베어링(15)에 의해 회전적으로 지지된다. 이로서 스크류 컨베이어(7)가 두개의 중공축(12), (13)의 도움으로 보울(1)과 함께 동축 관계로 수평으로 지지된다. 보울(1)은 사전 설정된 회전수로 풀리(6)에 의해 회전된다. 여기서 스크류 컨베이어(7)는 보울(1)보다 낮은 또 다른 설정치의 회전수로 풀리(27)에 의해 회전된다. 처리될 현탁액(F)은 후미에 밀봉부재가 부착된 중공샤프트(12)선단의 입구(16)와 중공샤프트(12)의 원통공간(28)과 측벽(2)의 내부 표면상의 반경 방향으로 연장되는 복수개의 안내베인(17)을 경유하여 보울(1)의 내부로 유입된다.

안내베인(17)은 현탁액(F)의 회전속도와 일치되는 레벨까지 가속하며 이로서 보울(1)내의 현탁액의 교란이 최소화 될수 있다. 현탁액내의 고체입자가 보울(1)에 들어감으로써 이들은 후미부의 회전에 의해 생기는 원심력의 영향때문에 보울(1)의내부 표면을 향하여 이동되며, 이후에 이들은 스크류 컨베이어의 도움으로 측면(3)쪽으로 운송된다.

농축선광액(S)은 복수개의 국자형 관(18)이나 이와 동일한 기능의 홈을 흐르게 되며 측벽(3)과 중공축(13)의 축방향의 연장부(29)에 의해 규제되는 튜브 공간을 통해 흘러서 선광액출구(21)로 부터 연속적으로 방출된다.

한편, 고체 입자를 포함하지 않는 폐용액(L)은 안내판(29)상의 복수개의 방사형 통로(20)로 흐르게 되며 중공축(13)안에 있는 원통 공간(30)을 통하여 흘러서 중공축(13)의 말단에 있는 폐용액 방출장치(22)를 통하여 폐용액 출구(24)로 부터 방출된다. 스크핑 튜브(18) 및 안내판(19)의 배열은 보울(1)내에서 농축 선광액(S)과 폐용액(L)에 의하여 형성되는 등 에너지를 회수가능하도록 구성하는 방법으로 형성하여 스크류 컨베이어와 보울을 회전시키는데 필요로 하는 회전력의 일부로서 이용되게 한다. 방출장치(22)는 수압에 의하여 동작되는 드로틀 밸브(23)를 구비하고 있으며 이 밸브의 개구는 농축 선광액과 폐용액의 체적비에 의해 조정된다. 즉 농축 선광액과 폐용액내의 고체 입자의 농축도를 설정 범위내로 유지되도록 조정하게 되는 것이다.

제5도는 제1도에서 설명한 고체 입자의 이동 및 액체의 흐름을 도식적으로 표시한 것이다. 제5도의 표시와 같이 드로틀 밸브(26)는 외부에서 조정되며, 농축 선광액 출구(21)의 외측 위치에 설치되며 농축 선광액의 농축도 및 유량을 설정된 범위내로 유지하게 된다. 이때 공급된 액체의 유량이 위에서 언급한 대로 드로틀 밸브(21)에 의하여 조정된다. 이들 드로틀 밸브는 자동 제어 밸브의 형태로 설계될수도 있다. 자동제어 밸브를 사용함으로써 본 발명의 원심 농축 선광기를 자동 운전하게 되며 이때 원심 농축에 앞서 초기 액체의 유량이나 농축도에 의존하여 조정이 행하여 진다.

본 발명의 또 다른 이점은 이 기계를 회전시키는데 요구되는 전력을 감소시킬 수 있는 점이다.

일반적으로, 원심농축 선광기를 운전하는데 소모되는 전력은 공급된 액체의 위치 및 운동에너지를 무시하는 가정 아래에서 다음과 같은 방정식으로 표시될 수 있다.

P=P_O+(1+η)(Q₁E₁+Q₂E₂)

여기서 P : 전체 소비 전력,

P_O: 기계가 무부하일때 즉 아무런 용액도 공급되지 않았을때에 소비전력,

Q₁: 농축선광액의방출 비율

E₁: 농축선광액에 의해 수행된 운동 에너지

Q₂: 폐용액의 방출 비율

E₂: 폐용액에 의해 수행된 운동에너지

η : 내부 손실 계수

상기의 방정식으로 부터 알 수 있는 바와 같이 전체 소비에너지는 농축선광액의 운동에너지(E₁)와 폐용액의 운동 에너지(E₂)가 낮은 레벨로 유지되고, Q₁및 Q₂가 일정치로 제공되면 전체 소모전력은 감소된다. 따라서, 방출된 용액의 운동 에너지는 방출 위치에서 측정된 원주속도의 제곱에 비례한다.

이와 같은 구성의 본 발명의 기계는 배출부가 종래 장치에 비하여 회전축에 보다 인접되어 설치되어 있으므로 전자에 비해 소요되는 운동에너지가 감소될 수 있으며, 따라서 소모 전력이 현저하게 줄어들 수 있다. 더우기 본 발명의 기계는 측면 및 주연부상에 요부나 철부 또는 개구를 갖지 않고 그 구조가 단순하며 평탄하게 되어 있으므로 공기에 의한 저항이 감소되며 불로아도 불필요한 구조이다. 또한 보울이 밀폐 하우징(25)안에 완전히 포위되어 있기 때문에 흐르는 공기를 주위로 산란시키는 일이 완전히 단절되며 이 결과로 흐르는 공기의 산란에 의한 전력 손실이 발생하지 않는다.

제6도는 보울 직경 90cm, 보울 길이 250cm, 회전수 1000rpm인 본 발명의 원심농축 선광기와 동일치수를 가진 종래 기계에 대하여 회전에 필요한 동력에 대하여 그 특성을 비교한 것이다. 처리될 용액은 과활성 슬러지를 사용하였다.

도면에서 횡축은 활성 슬러지의 공급율 Q(m³/hr)을 표시하며, 종축은 소비전력 P(KW)를 나타낸다. 제6도에서 기호 α는 본 발명의 기계에 대한 특성 관계를 나타내며, β는 종래 기계에서의 특성 관계를 나타낸다. 이 도면에서 알수 있는 바와 같이 본 발명의 기계는 종래의 기계보다 작은 전력을 소모하게 된다.

또한 본 발명의 기계가 동일한 치수로 제작된 종래의 기계보다도 더 큰 침전 영역을 갖고 있기 때문에, 처리 용액의 공급율이 침전영역의 면적에 비례하여 증가할 수 있으며 이로 인하여 공급된 용액의 단위 체적당의 본 발명의 기계에 대한 소비전력은 현저하게 감소된다. 따라서, 본 발명의 기계를 소위 에너지 절약형으로 설계된 것이라 결론 지울수 있다. 상기에 언급한 바와 같이, 본 발명에서의스크류 디캔터형의 원심농축 선광기는 그 운전중에 방출되는 농축 선광액과 폐용액 또는 양액체중에 포함되어 있는 고체입자 농도의 배출율을 조정할 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 발명의 기타 장점중 하나는 기계 운전에 요구되는 전력이 종래의 동일한 치수로 제작된 기계보다 작으며, 더더욱 공급 용액의 단위 체적당의 본 발명 기계의 소비 전력이 종래의 것보다 현저하게 감소된다는 것이다. 지금까지는 단지 하나의 실시예에서만 본 발명을 설명하였으나, 이것에만 한정되지 않으며, 여러가지 변형과 모방은 본 발명의 범위에서 분리될수 없음은 물론이다.

Claims (5)

1. 수평형 보울과 보울내에 회전 가능하도록 양벽부에 고정한 중공샤프트의 후미부에 대하여 동축관계를 가지고 스크류 컨베이어가 지지되고 상기 스크류컨베이어는 보울과 상이한 회전속도하에서 회전하도록 구성되는 스크류디캔터형 원심 농축선광기에 있어서, 보울과 스크류컨베이어의 일측면에 고정된 중공샤프트의 중공부(30)가 보울내부 공간의 한 끝부에 공급액을 유도하는 안내베인(17) 및 원통공간(28)을 포함하는 공급액체통로(A)를 구성하며 또한 보울과 스크류컨베이어의타측면상에 고정되는 중공샤프트의 중공부는 스크핑 튜브(18) 및 농축 선광액 출구(21)로 구성되는 정광액 통로(B)와 안내판(19) 및 원통공간(30)에 의해 구성되는 폐용액통로(C)를 포함하며, 분리선광전에는 공급 액체가 액체통로(A)를 통해 연속적으로 공급되고, 분리선광후에는 농축선광액과 폐용액이 각각 보울의 내부공간으로 부터 연속적으로 통로(B),(C)를 통해서 배출되는 구성의 스크류디캔터 원심농축 선광기.
2. 제1항에 있어서, 분리선광전의 초기공급액이 통과하는 용액통로(A)는 그적소에 안내베인(17)을 포함하며 공급액을 보울 또는 스크류컨베이어의 내부로 유도하고 이 베인(17)은 보울 또는 스크류컨베이어의 측벽끝부에 고정되고 상기 공급액이 보울의 회전속도까지 가속되도록 구성된 스크류디캔터형 원심농축 선광기.
3. 제1항에 있어서, 분리선광을 완료한 후의 폐용액이 배출되는 용액통로(C)의 적소에 안내판(19)이 포함되고 이 안내판(19)은 보울 또는 스크류컨베이어의 측벽 끝부에 고정되며 여기에 형성된 방사형 통로(20)를 통하여 중공샤프트의 중공부(30)에 폐용액이 배출됨으로써 용액의 운동에너지가 회수되고, 이 회수된 운동 에너지가 보울 또는 스크류컨베이어의 구동 동력으로 이용되도록 구성된 스크류 디캔터형 원심농축 선광기.
4. 제1항에 있어서, 분리선광을 완료한 후의 농축선광액이 배출되는 통로(B)의 적소에 스크핑 튜브(18) 또는 이와 동등한 작용을 하는 홈부가 배설되고 이 스크핑튜브(18) 또는 홈부는 보울 또는 스크류 컨베이어 측벽 끝부에 고정되고 이를 통해서 농축선광액이 중공샤프트의 중공부(21)로, 배출됨으로써 광액의 운동 에너지가 회수되어 보울 또는 스크류컨베이어의 구동동력으로 이용되는 구성의 스크류 디캔터형 원심농축 선광기.
5. 제1항에 있어서, 상기농축 선광액과 폐용액을 배출하는 배출통로(B), (C)의 중간적소에 이들 농축선광액과 폐용액의 배출비율을 수동 또는 자동으로 제어할 수 있는 드로틀 밸브를 부착하여 구성되는 스크류디캔터형 원심농축 선광기.

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