KR100935819B1

KR100935819B1 - 수평형 포트스크류 원심분리기

Info

Publication number: KR100935819B1
Application number: KR1020090075171A
Authority: KR
Inventors: 윤종천
Original assignee: 주식회사 무한기술
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2010-01-08
Anticipated expiration: 2029-08-14

Abstract

본 발명은 수평형 포트스크류 원심분리기에 관한 것으로, 종래 기술과 달리 슬러지 성상에 적정한 회전 보올 구경과 적은 회전수로 슬러지에 최대한 원심력을 가하고, 고형물과 상등액에 대한 배출경로가 구분되도록 포트스크류 컨베이어 샤프트에 고형물압착배출부재와 침강배수부재 및 상등수배출통로를 형성함으로써 배출되는 케이크 함수분을 낮추고 고형물 회수율을 높일 수 있다.

회전 보울, 고형물압착배출부재, 침강배수부재, 플레이트, 상등수배출통로, 포트스크류 컨베이어, 차속제어부, 컨트롤러

Description

수평형 포트스크류 원심분리기{HORIZONTAL TYPE PORT SCREW DECANTER CENTRIFUGAL}

본 발명은 수평형 포트스크류 원심분리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬러지에 함유하는 액체 상등수와 고체 고형물을 고효율로 분리하는 수평형 포트스크류 원심분리기에 관한 것이다.

일반적으로, 오폐수 또는 상, 하수 슬러지의 농축, 탈수용 수평형 원심분리기는 회전 보울의 내부로 스크류 컨베이어가 설치되고, 상기 회전 보울과 스크류 컨베이어는 동심으로 조립되어 상기 회전 보울과 스크류 컨베이어가 근소한 회전 차이를 가지고 동일한 방향으로 고속 회전하도록 구성된다.

이때, 상기 스크류 컨베이어의 샤프트 중심 구멍 관로로 투입되는 슬러지는 상기 샤프트의 중심 내부에 형성된 투입물 분산 토출구를 통해 회전 보울의 내부로 투입되면 비중 차에 의해 무거운 고형물은 회전 보울의 내면으로 침강하여 스크류 컨베이어의 플레이트 나선에 의해 회전 보울의 원추부로 이송되면서 농축, 탈수되 어 보울 원추부의 고형물 배출구를 통해서 외부로 배출되고, 상기 회전 보울 원추부 반대 측 수평부로 분리 상등수가 스크류 컨베이어의 축 중심의 구심력 방향으로 상등되면서 원심 압밀작용에 의해 스크류의 나선을 따라 회전하면서 상등수 배출구의 댐 플랜지 올림퍼스 구멍으로 연속 배출된다.

특히, 스크류 컨베이어 원추부 일측에 나선형 배플을 장착한 대한민국 공개특허 공보 특2000-0064430호와 또 다른 종류의 로터리 원판 형상의 칸막이와 압착나선플레이트의 대한민국 등록특허 등록번호10-0407896호 등의 몇몇 수평형 원심분리기는 각각의 특정한 목적을 얻기 위하여 제공된 바가 있다.

기존에 상기와 같은 종래의 수평형 원심분리기는 스크류 컨베이어의 지지샤프트 중심홀로 슬러지가 유입되어 샤프트 내부에 구성된 슬러지 분산구를 통해 회전 보울의 내부로 투입되면 비중 차에 의해 고형물은 회전 보울 내벽으로 침전하여 스크류 컨베이어의 플레이트 나선 따라 이송하면서 분리되어 회전 보울 원추부의 탈수 보조기구를 거치면서 고형물 배출구를 통해서 외부로 배출되고, 반대측으로는 분리액이 스크류 컨베이어 샤프트 중심방향으로 상등하면서 원심 압밀작용에 의해 수십 개로 이루어진 스크류 컨베이어 플레이트 따라 회전하면서 분리액 배출구가 있는 대경축 웨어로 연속 배출된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 수평형 원심분리기는 분리된 상등수가 수십 미 터거리의 스크류 플레이트 나선 따라 회전하면서 배출됨으로써, 신속하게 배출구로 배출되지 못하므로 슬러지 경계면이 상승하여 캐리 오버(Carry over)가 발생되는 일이 많으며, 혼합 생슬러지의 경우 체류 시간의 감소 및 침전 슬러지의 재부상(Wash out)으로 회수율 감소와 배출 고형물 함수분이 높아져 분리기의 처리효율이 떨어진다. 또한, 회전 보울의 회전속도를 높여 투입 슬러지에 대한 원심력을 높이면 처리 물에 가해지는 압밀력의 압력이 원심거리의 자승에 비례하여 급격히 상승하게 되고, 이에 따라 소음, 진동, 기계 수명 및 전력 소비량 등의 문제점이 있다.

그리고, 수평형 원심분리기의 성능을 향상시키기 위해서는 원심력을 높이는 것과 회전 보울 구경을 키우는 방법 등이 있으나, 상기와 같은 방법은 제작비와 동력소모가 증가하고 설치 환경조건들로 인해 비경제적인 문제를 가지게 된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 슬러지 성상에 적정한 회전 보올 구경과 적은 회전수로 슬러지에 최대한 원심력을 가하고, 고형물과 상등액에 대한 배출경로가 구분되도록 포트스크류 컨베이어 샤프트에 고형물압착배출부재와 침강배수부재 및 상등수배출통로를 형성함으로써 배출되는 케이크 함수분을 낮추고 고형물 회수율을 높이기 위한 수평형 포트스크류 원심분리기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기는: 상등수배출구와 고형물배출구를 갖는 외곽케이스, 상기 상등수배출구에 연결된 상등수토출구와 상기 고형물배출구에 연결된 고형물토출구를 형성하고 상기 상등수배출구 방향으로 기울어지도록 상기 외곽케이스에 회전 가능하게 삽입되며 슬러지로부터 원심력에 의해 분리되는 상등수를 상기 상등수배출구 방향으로 자연 유동 안내하는 회전 보울, 상기 회전 보울에 회전 가능하게 축 삽입되며 원심력에 의해 슬러지토출구를 통해 내부에서 외부로 토출되는 슬러지로부터 분리되는 고형물을 상기 고형물토출구 방향으로 강제 이송하기 위해 축방향을 따라 둘레면에 나선상의 플레이트를 형성한 회전 샤프트, 상기 회전 샤프트의 축 방향을 따라 상기 플레이트에 통공되어 유동하는 상등수의 유로를 확보하는 상등수배출통로, 및 상기 회전 샤프트의 축방향을 따라 둘레면에 형성되어 상등수에 포함된 미세고형물의 침강을 유도하는 침강배수부재를 포함한다.

상기 회전 샤프트는 상기 회전 보울과 차동 되어 동일방향으로 회전되도록 차속제어부에 전기적으로 연결되고, 상기 상등수토출구는 상기 회전 보울 바닥에서 중심방향으로 댐둑부재를 형성하여 바닥 전체에 걸쳐 상등수를 저장함이 바람직하다.

상기 회전 샤프트는 동일직경의 수평부와 둘레면에서 돌출되어 상기 고형물토출구 방향으로 점차적으로 직경이 줄어드는 원추부로 나뉘어지고, 상기 수평부와 연결되는 상기 원추부의 가장자리는 고형물압착배출부재를 구비하여 상기 회전 보울 내측면과의 간격을 조정 가능하도록 함이 바람직하다.

상기 고형물압착배출부재는 서로 다른 직경의 다수 개로 이루어져 선택적으로 상기 원추부의 일측에 분리 가능하게 결합됨이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기는 슬러지 처리물 성상에 대응하여 적절한 회전 보울 크기와 적은 회전수로 회전 보울에 최대한 원심력을 가하고, 스크류 컨베이어 플레이트에 상등수배출통로를 구비하여 고형물과 상등액에 대한 배출경로가 분리되게 할 수 있다.

본 발명은 침강배수부재를 구비하여 상등액과 상등수배출 측으로 흐르는 작은 고형물을 회전 보울 내벽으로 유도 침강시킬 수 있다.

본 발명은 컨베이어 샤프트 원추부 일측에 고형물압착배출부재를 구비하여 회전 보울 내벽 간격과 조절 가능토록 장착하여 분리 침강된 고형물이 스크류 컨베이어 플레이트 나선 따라 원추부로 이송되면서 압착 조절되어 배출되도록 할 수 있다.

본 발명은 상등수토출구에 댐둑부재를 형성하여 원심 압력작용이 고형물압착배출부재와 회전 보울 내벽과의 간격사이에 전달됨에 따라 고형물의 압착력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 상등액 배출에너지와 차동제어 동력을 감소시킴으로써 자동으로 차속제어부에서 컨트롤하여 분리효율을 극대화 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 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 수평형 포트스크류 원심분리기의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 일부 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 포트스크류 컨베이어 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 포트스크류 컨베이어의 정면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 제어부의 계통도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 차속제어부의 컨트롤러 운전그래프이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기는 외곽케이스(100), 회전 보울(200), 회전 샤프트(300), 상등수배출통로(400), 침강배수부재(500) 및 고형물압착배출부재(600)를 포함한다.

외곽케이스(100)는 원심력을 이용하여 공급되는 슬러지로부터 고형물과 상등수를 분리하는 원심분리기의 외형을 형성하는 것으로서, 상등수배출구(110)와 고형 물배출구(120)를 형성한다.

특히, 외곽케이스(100)는 지면에 접한 부위에 방진구(130)를 구비하여 진동을 흡수하도록 형성된다. 이 방진구(130)는 방진고무 등 다양하게 적용 가능하고, 외곽케이스(100)에 볼팅 등 다양한 방식에 의해 고정된다.

아울러, 외곽케이스(100)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.

이때, 상등수배출구(110)와 고형물배출구(120)는 서로 분리되게 형성됨이 바람직하다.

그래서, 외곽케이스(100)는 일측 가장자리에 상등수배출구(110)를 형성하고, 타측 가장자리에 고형물배출구(120)를 형성한다.

여기서, 상등수배출구(110)는 상등수를 배출하는 역할을 하고, 고형물배출구(120)는 고형물을 배출하는 역할을 한다.

따라서, 상등수배출구(110)와 고형물배출구(120)는 각각 상등수와 고형물을 중력에 의한 자연 낙하를 유도하도록 외곽케이스(100)의 하측에 형성됨이 바람직하다.

한편, 회전 보울(rotary bowl,200)은 외곽케이스(100)에 삽입되어 회전 가능하게 형성된다.

이때, 회전 보울(200)은 회전 지지축 역할을 위해 일측에 대경축(241)을 외곽케이스(100)에 회전 가능하게 지지하고, 타측에 소경축(242)을 외곽케이스(100)에 회전 가능하게 지지한다.

그리고, 이 대경축(241)과 소경축(242)은 각각 베어링(244)이 형성된다. 이 베어링(244)은 대경축(241)과 외곽케이스(100) 및 소경축(242)과 외곽케이스(100)의 마찰을 최소화함으로써 회전 보울(200)의 원활한 회전이 가능하도록 하는 역할을 한다.

아울러, 소경축(242)에는 회전 보울(200)에 회전력을 전달하는 구동풀리(245)가 장착된다. 그리고, 대경축(241)에는 기어박스(247)가 조립 장착된다.

이때, 회전 보울(200)은 구동모터(246)를 구비하여 브이벨트(243)를 통해 구동풀리(245)와 연결함으로써 구동풀리(245)를 강제 회전시킨다. 그리고, 회전 보울(200)은 감속기(247a)를 구비하여 브이벨트(243)를 통해 기어박스(247)와 연결된다.

물론, 구동풀리(245)는 다양한 동력전달장치에 의해 구동모터(246)와 연결될 수 있고, 기어박스(247)는 다양한 동력전달장치에 의해 기어박스(247)와 연결될 수 있다.

특히, 회전 보울(200)은 외곽케이스(100)의 상등수배출구(110) 방향으로 소정 기울어지도록 외곽케이스(100)에 삽입 설치된다.

이는, 슬러지로부터 분리된 상등수가 외곽케이스(100)의 상등수배출구(110) 방향으로 자연적으로 유동하도록 하기 위함이다.

한편, 회전 보울(200)은 상등수배출구(110)에 연결된 상등수토출구(210)와 고형물배출구(120)에 연결된 고형물토출구(220)를 형성한다.

즉, 회전 보울(200)은 외곽케이스(100)의 상등수배출구(110)에 인접되는 일측에 상등수토출구(210)를 형성하고, 고형물배출구(120)에 인접되는 타측에 고형물 토출구(220)를 형성한다.

이에 따라, 회전 보울(200)은 양측으로 개방된다.

또한, 회전 샤프트(300)는 회전 보울(200)에 회전 가능하게 축 삽입된다. 이때, 회전 샤프트(300)는 회전 보울(200)과 동일 방향으로 회전되며, 회전 보울(200)과 서로 다른 회전속도로 회전하게 된다.

특히, 기어박스(247)는 회전 보울(200)의 대경축(241)과 함께 회전 샤프트(300)를 회전시키게 된다.

이때, 회전 샤프트(300)는 감속기에 의해 회전 속도를 변화시킬 수 있어 회전 보울(200)과는 차속된 상태로 회전하게 된다.

아울러, 회전 샤프트(300)는 회전 보울(200)의 고형물토출구(220)에 인접한 타측 내부에 공간(330)을 갖는다. 그리고, 회전 샤프트(300)는 타측에 피드파이프(340)를 삽입한다. 물론, 피드파이프(340)는 외곽케이스(100)의 타측과 회전 보울(200)의 소경축(242)을 통해 회전 샤프트(300)의 타측 내부에 삽입됨이 바람직하다.

즉, 피드파이프(340)의 단부는 공간(330) 내부에 위치하게 된다.

여기서, 피드파이프(340)는 회전 샤프트(300) 내로 삽입됨으로써 외부의 슬러지를 회전 샤프트(300) 내부로 유입 한내하는 역할을 한다.

특히, 피드파이프(340)가 외곽케이스(100)의 타측에 고정되게 삽입되고, 회전 보울(200)과 회전 샤프트(300)에 회전 가능하게 삽입됨이 바람직하다.

이는, 회전하는 회전 보울(200)과 회전 샤프트(300)에 간섭을 주지 않도록 하기 위함이다.

또한, 회전 샤프트(300)는 공간(330)과 연결되도록 둘레면에 슬러지토출구(320)를 형성한다. 이 슬러지토출구(320)는 회전 샤프트(300)의 강제 회전시 공간(330) 내부로 유입된 슬러지를 원심력 작용으로 회전 보울(200) 내부로 토출 안내하는 역할을 한다.

여기서, 회전 샤프트(300)와 회전 보울(200)이 서로 다른 회전 속도로 회전함으로써 슬러지토출구(320)를 통해 토출되는 슬러지는 원심력에 의해 상등수와 고형물로 원심 분리된다.

특히, 슬러지가 원심 분리되면서, 비중이 큰 고형물은 회전 보울(200)의 내측벽 측에 가깝거나 회전 보울(200)의 내측벽에 부착되고, 비중이 작은 상등수는 회전 샤프트(300)의 둘레면을 따라 흐르게 된다.

이때, 회전 샤프트(300)는 축 방향을 따라 둘레면에 나선상으로 플레이트(310)를 형성한다.

이 플레이트(310)는 회전 샤프트(300)에 분리 가능하게 형성될 수 있으나, 회전 샤프트(300)에 일체로 성형됨이 바람직하다.

그리고, 플레이트(310)는 연속되게 형성됨이 바람직하다.

이 플레이트(310)는 회전 샤프트(300)와 함께 회전되면서 원심력에 의해 슬러지로부터 분리되는 고형물을 회전 보울(200)의 고형물토출구(220) 방향으로 강제 이송하는 역할을 한다.

그래서, 고형물은 고형물토출구(220)로 토출된 후 외곽케이스(100)의 고형물 배출구(120)를 통해 외부로 배출된다.

아울러, 외곽케이스(100)가 상등수배출구(110) 방향으로 기울어지게 구비되기 때문에 회전 보울(200)과 회전 샤프트(300)는 외곽 케이스와 동일하게 기울어지도록 외곽 케이스 내부에 축 삽입되며, 이로 인해, 원심력에 의해 슬러지로부터 분리된 상등수는 회전 샤프트(300)의 플레이트(310)를 따라 흘러 회전 보울(200)의 상등수토출구(210)로 토출된다.

그래서, 상등수는 외곽케이스(100)의 상등수배출구(110)로 배출된다.

특히, 수평형 포트스크류 원심분리기의 처리 성능에 영향을 미치는 주요 인자는 원심 침강 분리 면적(∑), 원심 효과(G), 체류시간을 나타내는 회전 보울(200) 내의 고형물 용적(V)이 있다.

여기서, 원심 침강 분리 면적(∑)값은 입자의 침강에 관한 인자로서 고형물 입자가 얼마나 잘 침강하는가를 나타내는 지표이며, 또 하나의 처리 성능의 지표로서 원심 효과와 고형물 용적의 곱(G*V)이 있다.

이는, 침강한 고형물 입자군이 어떤 원심력에서 어느 정도의 시간을 회전 보울(200) 내에서 체류할 수 있는가를 나타내는 것이다.

즉, 회전 보울(200)의 속도가 빠르고 용적이 클수록 수평형 포트스크류 원심분리기의 기본 성능이 더 좋으며, 실험에 의하면 전 처리 공정에서 혼합 생슬러지 고형물의 경우 분리성능의 한계는 원심 침강 분리 면적(∑)값에 비례하고, 후처리공정에서 잉여 슬러지 고형물의 경우 분리 성능의 한계는 원심 효과와 고형물 용적의 곱(G*V)에 비례한다.

그리고, 수평형 포트스크류 원심분리기는 슬러지를 고속 회전시켜 발생되는 원심력으로 고액 분리를 하며, 고형물의 단일 입자의 종말 침강속도(Vc)는 스톡서의 법칙(Stokes' law)에 따라 다음 식으로 추정한다.

여기에서, Ps : 고형물의 밀도 (kg/m³), P1 : 액체의 밀도 (kg/m³), μ : 액체의 점성률 (kg/m. sec), d : 고형물 입자의 지름 (m), r1 : 회전 반경 (m), w : 각속도 (1/sec), N : 회전수 (1/sec) 이다.

이때, 회전 운동에 의한 인공적 원심 가속도와 중력 가속도(g)의 비를 원심 효과(G)라고 부르며, 이는 원심력의 크기를 나타내는 지표로서 다음 식으로 표시한다.

그리고, 원심력장에서의 입자의 침강속도(Vc)와 중력장에서의 침강속도(Vg)와의 관계는 다음식과 같다.

요약하면, 원심력장에서의 입자의 침강속도는 중력장에서의 침강속도에 G배 를 유지하므로 중력 침강이 불가능한 미립자도 단시간에 분리 가능하다.

한편, 회전 보울(200) 내에는 슬러지로부터 원심 분리된 고형물과 상등수가 있으며, 각각의 용적 산정에 대하여 수평형 포트스크류 원심분리기의 상등수는 선속도로서 결정되고, 고형물은 체류 시간으로 정하여진다.

이는, 고형물은 침강성으로 결정되지만, 상등수는 분리액이 유출될 때 침강된 고형물이 재부상하지 않아야 하기 때문이며, 분리액의 선속도가 0.08~0.2m/sec에서 고형물 회수율이 결정되어 진다.

따라서, 플레이트(310)는 상등수의 선속도를 충분히 갖도록 하기 위해 상등수배출통로(400)를 구비한다.

이 상등수배출통로(400)는 회전 샤프트(300)의 축 방향을 따라 플레이트(310)에 통공되어 유동하는 상등수의 유로를 확보하는 역할을 한다.

이때, 상등수배출통로(400)는 지그재그 궤적을 따라 형성될 수 있으나, 직선 상에 형성됨이 바람직하다. 아울러, 상등수배출통로(400)는 설정된 유량을 흘려보낼 수 있는 크기로 이루어진다.

물론, 상등수배출통로(400)는 회전 샤프트(300)의 둘레 표면과 연결되는 플레이트(310)의 하측에 형성되어 걸림턱이 없도록 함으로써 상등수의 유동성을 확보함이 바람직하다.

특히, 상등수배출통로(400)를 통해 유동하는 상등수에는 미세고형물이 포함되어 있다.

그래서, 이 미세고형물이 상등수와 분리되어 침강됨이 바람직하다.

따라서, 회전 샤프트(300)는 침강배수부재(500)를 형성한다.

이 침강배수부재(500)는 회전 샤프트(300)의 축방향을 따라 둘레면에서 플레이트(310)와 동일한 나선상으로 형성되어 상등수에 포함된 미세고형물의 침강을 유도하는 역할을 한다.

물론, 침강배수부재(500)는 다른 형상으로 형성 가능하다.

이 침강배수부재(500)는 상등수의 유동 방향에 대해 상등수배출통로(400)를 형성한 플레이트(310) 각 부분의 전측(前側)에 형성됨이 바람직하다.

그리고, 침강배수부재(500)는 회전 샤프트(300)에 분리 가능하게 형성될 수 있으나, 회전 샤프트(300)에 일체로 성형됨이 바람직하다.

또한, 침강배수부재(500)의 높이는 상등수배출통로(400)의 높이와 동일하게 형성됨이 바람직하다.

이때, 침강배수부재(500)의 높이가 상등수배출통로(400)의 높이보다 높다면, 상등수가 제대로 흐르지 못하게 된다.

반대로, 침강배수부재(500)의 높이가 상등수배출통로(400)의 높이보다 낮다면, 상등수에 포함된 미세고형물이 침강배수부재(500)를 넘어 유동할 수 있어 침강 효과가 충분히 발휘되지 못한다.

물론, 침강배수부재(500)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.

또한, 회전 샤프트(300)는 회전하며 플레이트(310)로써 고형물을 강제 이송시 회전 보울(200) 내부에서 고형물의 체류 시간을 충분히 갖도록 하기 위해 수평부(350)와 원추부(360)로 나뉜다.

특히, 수평부(350)는 회전 샤프트(300)에 동일 직경 즉, 원기둥 또는 원통 형상으로 형성되는 부분이며, 원추부(360)는 수평부(350)에서 연장 형성되는 부분이다.

여기서, 수평부(350)와 연결되는 원추부(360)의 선단 직경은 수평부(350)의 직경보다 크게 형성된다. 그리고, 원추부(360)는 점차적으로 직경이 줄어들게 된다.

즉, 회전 샤프트(300)는 일측에 수평부(350)를 형성하고, 타측에 원추부(360)를 형성한다.

이때, 플레이트(310)는 수평부(350)와 원추부(360)에 플레이트(310)를 형성하게 된다.

따라서, 회전 샤프트(300)가 일방향으로 회전하게 되면, 회전 보울(200) 내측의 고형물은 수평부(350) 부위를 따라 이송되면서 원추부(360) 부위에서 압착 탈수된 후 고형물토출구(220)를 통해 토출된다. 고형물이 압착되면서 생성되는 상등수는 하중에 의해 상등수토출구(210) 방향으로 유동하게 된다.

결과적으로, 수평부(350)의 단부에서 돌출 형성되는 원추부(360)의 선단에 의해 고형물은 체류 시간이 지연된다.

여기서, 회전 보울(200)은 회전 샤프트(300)의 수평부(350)와 원추부(360)의 형상과 유사하도록 내부를 형성함이 바람직하다.

한편, 고형물이 회전 보울(200) 내측에서 체류 시간을 연장시키기 위해 고형물압착배출부재(600)를 구비한다.

이 고형물압착배출부재(600)는 수평부(350)와 연결되는 원추부(360)의 가장자리 즉, 선단에 구비되어 회전 보울(200) 내측면과의 간격을 좁힘으로써 고형물의 유동 공간을 좁힘으로써 고형물의 회전 보울(200) 내측 체류 시간을 확대하는 역할을 한다.

특히, 고형물압착배출부재(600)는 원추부(360)의 측부위에 분리 가능하게 형성되고, 회전 보울(200) 내측과 거리 조정이 가능함이 바람직하다.

그래서, 고형물압착배출부재(600)는 서로 다른 직경의 다수 개로 이루어져 취사선택 가능하게 됨이 바람직하다. 물론, 고형물압착배출부재(600)는 하나 구비되어 회전 보울(200) 내측과의 거리를 조절 가능하게 형성될 수도 있다.

특히, 고형물압착배출부재(600)는 원추부(360)의 측부위에 체결부재(610)에 의해 분리 가능하게 체결 고정됨이 바람직하다.

여기서, 체결부재(610)는 볼트와 같은 기계체결요소로 함이 바람직하다.

또한, 회전 보울(200) 내측에서 슬러지로부터 원심 분리된 상등수가 곧바로 상등수토출구(210)를 통해 외곽케이스(100) 내부로 토출된다면, 고형물은 물기가 없기 때문에 잘 뭉쳐지지 않아 압착력이 저하된다.

그래서, 상등수토출구(210)는 회전 보울(200) 바닥에서 중심방향으로 댐둑부재(230)를 형성한다.

댐둑부재(230)는 회전 보울(200) 바닥 전체에 걸쳐 최대한 많은 바닥 부분에 상등수를 저장하는 역할을 한다.

이는, 고형물이 상등수와 혼합됨으로써 고형물압착배출부재(600)와 회전 보 울(200) 내측 사이 간격에서 원심력에 의한 분리액 배출압력에 의한 고형물의 압착력를 증가시키기 위함이다.

여기서, 댐둑부재(230)는 회전 보울(200)에 분리 가능하게 형성될 수 있으나, 회전 보울(200)과 일체로 성형됨이 바람직하고, 다양한 형상으로 적용 가능하다.

특히, 회전 보울(200) 내벽으로 침강된 고형물은 플레이트(310)의 나선상 회전에 따라 원추부(360)로 이송되고, 원추부(360)로 이송되는 침강 고형물은 고형물압착배출부재(600)와 회전 보울(200)의 내벽 사이를 통과하면서 배출 조정된다.

아울러, 회전 샤프트(300)는 감속기와 기어박스(247)에 의해 회전 보울(200)보다 차속으로 회전하게 됨으로써, 침강 고형물은 회전 샤프트(300)의 고형물압착배출부재(600)와 회전 보울(200) 내측 사이로 고형물 배출을 조정한다.

이때, 댐둑부재(230)의 높이가 고형물토출구(220)의 높이보다 높게 위치함으로써 원심력 작용에 따른 압력작용이 고형물토출구(220) 쪽으로 더 많이 작용케 하여 고형물압착배출부재(600)의 압착 작용을 더 증가시키게 된다.

그래서, 고형물압착배출부재(600)와 회전 보울(200) 내측 사이 간격이 고형물 배출압력을 조정 설정됨에 따라, 도 5에서처럼, 기어박스(247)가 분리 배출되는 고형물의 배출속도를 외부 신호에 의해 제어하며 함수분을 저감시킬 수 있도록 한다.

여기서, 구동모터(246)는 주모터인버터(246a)를 통해 회전 보울(200)의 원추부(360) 일측에 제공된 구동풀리(245)에 브이벨트(243)로 동력을 전달하여 회전 보 울(200)을 회전시키며, 감속기(247a)와 기어박스(247)가 브이벨트(243)에 의해 회전 샤프트(300)에 차동을 전달하게 된다.

이때, 기어박스(247)와 감속기(247a)는 제어부(249a)에 의해 회전 보울(200)의 수평부(350)의 타측에 제공되는 동력을 기어박스(247)의 회전비에 의해 변환하고, 회전 샤프트(300)와 회전 보울(200)이 차동 회전속도로 동일한 방향으로 회전하게 된다.

여기서, 회전 샤프트(300)는 회전 보울(200)과 차동 되어 동일방향으로 회전되도록 차속제어부(240)에 전기적으로 연결된다.

이때, 차속제어부(240)는 차속모터(248)와 차속인버터(249)를 포함한다.

더욱 상세히, 기어박스(247)는 차속모터(248)와 연결되고, 차속모터(248)는 차속인버터(249)와 제어부(249a)에 전기적으로 연결되어 투입되는 슬러지의 농도와 침강 고형물 배출압력 및 반송 토크에 따른 제동전류가 기어박스(247)를 통해 차속모터(248)에 제동전류 부하 값이 차속인버터(249)로 인가되어 제어부(249a)로 전달되면, 제어부(249a)에서 설정범위와 편차를 비교 판단하여 제어부(249a)에서 차속모터(248)에 차속회전수를 지령한다.

도 6은 수평형 포트스크류 원심분리기의 제어부의 컨트롤러 운전그래프를 나타낸 것이다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 일부 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 포트스크류 컨베이어 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 포트스크류 컨베이어의 정면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 제어부의 계통도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 포트스크류 원심분리기의 차속제어부의 컨트롤러 운전그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 외곽케이스 110: 상등수배출구

120: 고형물배출구 200: 회전 보울

210: 상등수토출구 220: 고형물토출구

230: 댐둑부재 300: 회전 샤프트

310: 플레이트 320: 슬러지토출구

330: 공간 340: 피드파이프

350: 수평부 360: 원추부

400: 상등수배출통로 500: 침강배수부재

600: 고형물압착배출부재

Claims

상등수배출구와 고형물배출구를 갖는 외곽케이스;

상기 상등수배출구에 연결된 상등수토출구와 상기 고형물배출구에 연결된 고형물토출구를 형성하고, 상기 상등수배출구 방향으로 기울어지도록 상기 외곽케이스에 회전 가능하게 삽입되며, 슬러지로부터 원심력에 의해 분리되는 상등수를 상기 상등수배출구 방향으로 자연 유동 안내하는 회전 보울;

상기 회전 보울에 회전 가능하게 축 삽입되며, 원심력에 의해 슬러지토출구를 통해 내부에서 외부로 토출되는 슬러지로부터 분리되는 고형물을 상기 고형물토출구 방향으로 강제 이송하기 위해 축방향을 따라 둘레면에 나선상의 플레이트를 형성한 회전 샤프트;

상기 회전 샤프트의 축 방향을 따라 상기 플레이트에 통공되어 유동하는 상등수의 유로를 확보하는 상등수배출통로; 및

상기 회전 샤프트의 축방향을 따라 둘레면에 형성되어 상등수에 포함된 미세고형물의 침강을 유도하는 침강배수부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 포트스크류 원심분리기.
제 1항에 있어서,

상기 회전 샤프트는 상기 회전 보울과 차동 되어 동일방향으로 회전되도록 차속제어부에 전기적으로 연결되고;

상기 상등수토출구는 상기 회전 보울 바닥에서 중심방향으로 댐둑부재를 형성하여 바닥 전체에 걸쳐 상등수를 저장하는 것을 특징으로 하는 수평형 포트스크류 원심분리기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 회전 샤프트는 동일직경의 수평부와 둘레면에서 돌출되어 상기 고형물토출구 방향으로 점차적으로 직경이 줄어드는 원추부로 나뉘어지고;

상기 수평부와 연결되는 상기 원추부의 가장자리는 고형물압착배출부재를 구비하여 상기 회전 보울 내측면과의 간격을 조정 가능한 것을 특징으로 하는 수평형 포트스크류 원심분리기.
제 3항에 있어서,

상기 고형물압착배출부재는 서로 다른 직경의 다수 개로 이루어져 선택적으로 상기 원추부의 일측에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 수평형 포트스크류 원심분리기.