KR20020029784A

KR20020029784A - 회전식 압축 여과기

Info

Publication number: KR20020029784A
Application number: KR1020027003070A
Authority: KR
Inventors: 오쓰카다카하루; 오하시준
Original assignee: 후나오카 다다시; 도모에고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-19
Also published as: JP3739613B2; WO2001026776A1; AU7684600A; CN1199705C; KR100481628B1; JP2001113109A; CN1378478A

Abstract

배출되는 탈수 케이크에서의 탈수효율의 향상을 기대할 수 있는 회전식 압축여과기를 제공한다. 단면이 사각형 모양이고, 고리 모양으로 연장되는 여과실(10) 내에 처리원액을 연속적으로 유입하고, 투수성을 구비하는 도넛 모양의 스크린(5)을 여과실(10)의 종단방향으로 연속적으로 회전이동시킴으로써 여과실(10) 내에서 처리원액을 스크린(5)과의 마찰에 의하여 순차적으로 종단방향으로 이동시키며 또한 압축시키는 회전식 압축여과기(1)에 있어서, 여과실(10) 내에 가압판(13)을 설치함으로써 여과실(10)의 단면적이 처리원액의 이동에 따라 점차적으로 감소하도록 구성되어 있다.

Description

회전식 압축여과기{ROTARY TYPE COMPRESSIVE FILTRATING MACHINE}

고체와 액체를 분리하는 장치에는, 원심분리기(遠心分離機), 원심여과기(遠心濾過機), 필터 프레스(filter press), 스크루 프레스(screw press), 로터리 진공 필터(rotary vacuum filter), 회전식 압축여과기 등 여러 가지 타입의 것이 있다. 이들 중에서 회전식 압축여과기에 관하여는, 예를 들면 캐나다 특허출원 제404223호(출원일 : 1982년 6월 1일)의 공보에 기재되어 있는 것이나 도7 및 도8에 나타나 있는 바와 같은 구조의 것이 알려져 있다.

도7은 종래의 대표적인 회전식 압축여과기101의 구조를 나타내는 일부를 절단한 사시도이고, 도8은 도7에 있어서의 회전식 압축여과기101을 AA선으로 절단한 단면도이다. 이들 도면에서도 분명하게 나타나 있는 바와 같이 이 회전식 압축여과기101은, 기본적으로는 회전축102, 내륜 스페이서(內輪 spacer)103, 외륜 스페이서(外輪 spacer)104, 2장의 도넛(doughnut) 모양의 스크린(screen)105, 105, 분리판106 및 도면에 나타나 있지 않은 배압장치(背壓裝置), 외부 케이싱(外部 casing), 구동장치 등으로 구성된다.

더 상세하게는, 회전축102는 거의 수평으로 지지되며 또한 도면에 나타나 있지 않은 구동장치에 의하여 구동력이 공급됨으로써 도7에 나타나 있는 화살표B의 방향으로 저속(低速)(0.2∼1.3회전/분 정도)으로 회전하게 되어 있다. 내륜 스페이서103은 회전축102 주위에 고정되어 있어 회전축102를 따라 같은 방향으로 회전한다.

외륜 스페이서104는 내륜 스페이서103의 외측(外側)에 배치되며 또한 도면에 나타나 있지 않은 외부 케이싱에 의하여 지지되어 있고, 기단부(基端部)104a로부터 회전축102의 동심원(同心圓)상에서 약 240。∼300。 정도에 걸쳐 연장되는 원(圓) 모양 부분과 종단부(終端部)104b까지 상기 동심원의 접선방향으로 연장되는 직선부분으로 이루어져 있다. 또한 외륜 스페이서104는, 원 모양 부분에서는 그 내주면(內周面)104c가 내륜 스페이서103의 외주면(外周面)103a와 항상 일정한 간격을 가지고 대향(對向)하도록 배치되어 있고, 회전축102의 축방향에 있어서의 외륜 스페이서104의 두께W1은 내륜 스페이서103의 두께W2와 일치한다.

2장의 스크린105, 105는, 내주 가장자리부105a, 105a가 내륜 스페이서103의 양측면상에 각각 고정되며 또한 외주 가장자리부105b, 105b가 외륜 스페이서104의 양측면에 접하는 위치 및 크기로서 배치되어 있다. 따라서 스크린105, 105는 회전축102가 회전하면 내륜 스페이서103을 따라 같은 방향으로 회전하게 되고, 이 때에 그 외주 가장자리부105b, 105b는 외륜 스페이서104의 양측면상을 슬라이딩하게 되어 있다.

또한 각 스크린105, 105는 투수성(透水性)을 확보하기 위하여 지름 0.18mm 정도의 다수의 소공(小孔)을 구비하고 있고, 후술하는 바와 같이 처리원액에서 수분(水分)을 제거하기 위한 필터(filter)로서 기능을 한다.

분리판106은 거의 수평으로 또한 회전축102의 축방향과 직교하는 방향으로 지지되어 있고, 회전축102의 축방향에 있어서의 분리판106의 두께W3은 외륜 스페이서104의 두께W1 및 내륜 스페이서103의 두께W2와 일치하고 있다. 또한 분리판106의 내측단부(內側端部)106a는 내륜 스페이서103의 외주면103a의 곡률(曲率)과 일치하여 이와 면접촉(面接觸)하고, 슬라이딩 하도록 형성되어 있다.

분리판106에 있어서 내측단부106a와는 반대측의 단부(端部)(외측단부(外側端部)106b)는 외륜 스페이서104의 기단부(基端部)104a 및 종단부(終端部)104b와의 사이에서 각각 소정의 간격을 두는 위치에 지지되어 있다. 그리고 외측단부106b와 외륜 스페이서104 기단부104a와의 사이에확보되는 스페이스(space)는 원액 공급구(原液供給口)108로서, 장치 내부에 유입되는 처리원액을 공급하기 위하여 사용되고, 외측단부106b와 외륜 스페이서104 종단부104b와의 사이에 확보되는 스페이스는 케이크 출구(cake 出口)109로서 기능을 하게 되어 있다.

분리판106의 바닥면106c는 내륜 스페이서103의 외주면103a의 접선방향과 일치하고 또한 외륜 스페이서104의 직선부분의 윗면104d와 평행하게 연장되어 있다. 한편 이 회전식 압축여과기101은 원액 공급구108, 케이크 출구109 및 도면에 나타나 있지 않은 액체 배출구를 제외하고, 외부 케이싱에 의하여 밀폐(密閉)되는 구조로 되어 있다.

또한 케이크 출구109의 옆쪽에는, 도12에 나타나 있는 바와 같은 가동밸브(可動 valve)107을 구비하는 배압장치가 설치되어 있다. 이 배압장치의 가동밸브107은 가요성(可撓性)의 재료로 형성되고, 케이크 출구109측의 단부107a가 반대측의 외부 케이싱113의 내벽(內壁)에 접할 때까지 휘어지도록 되어 있고, 도12의 (1)에 나타나 있는 전개상태(全開狀態)로부터 도12의 (2)에 나타나 있는 전폐상태(全閉狀態)까지 케이크 출구109의 개구면적을 자유롭게 조정할 수 있게 되어 있다.

여기에서 상기와 같은 구조의 종래의 회전식 압축여과기101의 운전방법과 그 작동원리에 관하여 도9(도7에 있어서의 회전식 압축여과기101을 CC선으로 절단한 단면도) 및 도12를 사용하여 간단하게 설명한다. 우선, 운전을 시작할 때에는 도12의 (2)에 나타나 있는 바와 같이 배압장치의 가동밸브107을 전폐상태로 하고, 도9에 나타나 있는 원액 공급구108에서 여과실110(내륜 스페이서103, 분리판106 및 외륜 스페이서104와의 사이에 형성되어 있다. 단면이 사각형 모양(도8 참조)의 스페이스로서, 고리 모양(C자 모양)으로 연장되는 부분(고리 모양 부분)과 직선 모양으로 연장되는 부분(직선 모양 부분)을 구비한다. 원액 공급구108에서 고리 모양 부분 및 직선 모양 부분을 거쳐 케이크 출구109에 이르기까지의 스페이스) 내로 처리원액을 순차적으로 유입한다. 이 때에 배압장치의 가동밸브107은 상기한 바와 같이 전개상태로 되어 있기 때문에 유입되는 처리원액은 케이크 출구109에서 외부로 배출되는 않고 여과실110 내에 저장된다.

여과실110 내에서 고리 모양 부분의 전부 및 직선 모양 부분의 일부에서는 양측이 대향(對向)하는 2장의 스크린105, 105에 의하여 폐쇄(이하, 여과실110 내에서 이들 스크린105, 105에 의하여 옆쪽이 폐쇄되어 있는 부분을 「스크린부」라고 한다)되어 있지만, 스크린105는 상기한 바와 같이 투수성(透水性)을 확보하기 위한 소공을 다수 구비하고 있기 때문에 처리원액이 여과실110 내에 저장되는 과정에서 처리원액 중의 수분이 스크린105의 소공을 통과하여 점차적으로 여과실110 밖으로 배출된다. 그러면 처리원액은 고형분(固形分) 농도를 증가시켜 슬러리(slurry) 모양으로 되고, 그 일부가 스크린면에 부착된다. 한편 여과실110 밖으로 배출된 수분은 외부 케이싱의 내벽과 스크린105의 틈으로 흘러 내려 액체 배출구에서 장치 외부로 배출된다.

이 상태에서 도면에 나타나 있지 않은 구동장치를 구동시켜 회전축102에 구동력을 공급하여 회전축102를 도9에 나타나 있는 화살표B의 방향으로 저속(0.2∼1.3회전/분 정도)으로 회전시킨다. 그러면 회전축102 주위에 고정된 내륜 스페이서103 및 내륜 스페이서103의 양측면상에 고정된 스크린105가 같은 방향으로 회전한다.

스크린105가 회전하면 여과실110 내에 유입된 처리원액은 회전하는 스크린105 또는 이에 부착된 슬러리 모양의 처리원액과의 사이에 발생하는 마찰력에 의하여 원액 공급구108로부터 케이크 출구109를 향하여 여과실110 내를 순차적으로 진행하게 된다. 이렇게 하여 슬러리 모양의 처리원액이 여과실110 내를 진행하면 그 과정에서 탈수가 더 진행되어 슬러리 모양의 처리원액은 점차적으로 케이크 모양(탈수 케이크)으로 된다. 그러면 스크린105와의 사이의 마찰력도 더 커지고, 이렇게 커진 마찰력에 의하여 탈수 케이크는 더 앞쪽으로 반송되지만 선행(先行)하는 탈수 케이크에 의하여 저항을 받기 때문에 스크린105와 등속(等速)으로 반송되지는 않고, 반대로 선행하는 탈수 케이크를 압축하게 된다. 이 때문에 선행하는 탈수 케이크의 탈수가 더 진행된다.

이렇게 하여 여과실110 내에 유입된 처리원액은 케이크 출구109에 근접함에 따라 탈수가 진행되어 여과실110 내의 케이크 출구109 부근에는 탈수 케이크가 체류(滯留)하게 된다. 그리고 운전을 시작하고 나서 소정의 시간이 경과한 후에 배압장치의 가동밸브107을 열면 케이크 출구109 부근에체류하고 있는 최초의 탈수 케이크가 후속의 탈수 케이크에 의하여 압출(壓出)되어 케이크 출구109에서 외부로 배출된다. 그리고 최초의 탈수 케이크가 배출되면 시작운전을 완료하고 정상운전으로 이행한다.

정상운전에서는 도12에 나타나 있는 배압장치의 가동밸브107을 연 상태에서 시작운전시와 마찬가지로 원액 공급구108에서 여과실110 내로 처리원액을 순차적으로 유입하며 또한 스크린105를 소정의 속도로 회전시킴으로써 처리원액을 연속적으로 여과·탈수하여 케이크 출구109에서 탈수 케이크를 배출한다. 이러한 정상운전에서도 처리원액의 유입으로부터 탈수 케이크의 배출에 이르기까지의 여과·탈수작용에 관하여는 상기한 시작운전시와 기본적으로 다른 것은 없지만, 처리원액의 공급량, 스크린105의 회전속도 및 배압장치의 가동밸브107의 열리는 정도를 적당하게 조절함으로써 원하는 탈수도(脫水度)로서 탈수 케이크를 배출할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 이 회전식 압축여과기101은 내륜 스페이서103 및 스크린105를 저속으로 회전시키는 것만으로 처리원액을 액체(수분)와 고체(탈수 케이크)로 적절하게 분리할 수 있고, 이 때문에 에너지 소비량 및 소음이 작아지고 또한 외부 케이싱에 의하여 밀폐되어 있기 때문에 식품가공의 경우에는 위생적인 측면에서의 관리가 용이하고, 오물(汚物) 처리의 경우에는 악취(惡臭)의 발생을 최소한으로 억제할 수 있다는 이점이 있다.

그러나 이 회전식 압축여과기101에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉탈수 케이크111은 도10에 나타나 있는 바와 같은 상태에서 케이크 출구109에서 외부로 배출되지만, 이들 중에서 외륜 스페이서104와 비교적 가까운 하방(下方)의 위치에서 배출되는 것(예를 들면 이 도면 중에서 L로 표시되어 있는 부위의 탈수 케이크)은 분리판106과 비교적 가까운 상방(上方)의 위치에서 배출되는 것(예를 들면 이 도면 중에서 H로 표시되어 있는 부위의 탈수 케이크)과 비교하여 탈수도가 낮다(즉 함수율(含水率)이 높다)는 문제가 있다.

이러한 문제는 이 종류의 회전식 압축여과기101 특유의 것으로서, 그 원인은 대략 다음과 같다고 생각된다. 우선, 도11에 나타나 있는 바와 같이 스크린105는 화살표B의 방향으로 회전하기 때문에 탈수 케이크와 스크린105와의 마찰력은 스크린105의 회전방향, 즉 도11에 나타나 있는 화살표F(F1∼F5)의 방향으로 작용하게 된다. 이들 중에서 회전축102의 바로 아래부근에서는, 마찰력이 작용하는 방향 F1 및 F2는 탈수 케이크의 진행방향 D4와 일치하고 있지만, F1, F2의 위치에서 케이크 출구109측으로 더 진행하면 마찰력은 F3∼F5의 방향으로, 즉 분리판106의 바닥면106c를 향하여 작용하게 된다.

이 때문에 F1에 위치하고 있는 탈수 케이크는 스크린105와의 마찰력을 따라 F3의 방향으로 진행하지만, F3의 위치에서는 마찰력은 분리판106의 바닥면106c를 향하여 작용하고 있기 때문에 F1의 위치로부터 진행하는 탈수 케이크는 분리판106의 바닥면106c를 누르면서 바닥면106c를 따라 P1의위치로 진행하게 된다. F1에 위치하고 있는 탈수 케이크가 F1의 위치로부터 분리판106의 바닥면106c를 따라 P1의 위치까지 도달하는 사이에 F1보다 외측(외륜 스페이서104측)에 위치하고 있는 탈수 케이크가 F3이나 F4의 방향으로 작용하는 마찰력을 따라 분리판106의 바닥면106c를 향하여 계속 이동하기 때문에 소위 힘의 충돌이 일어나고, 따라서 분리판106의 바닥면106c 부근, 특히 P1 부근에서는, 탈수 케이크는 높은 압력으로 압축될 뿐만 아니라 이 압축은 탈수 케이크의 미립자(微粒子)의 상대위치(相對位置)가 서로 바뀌면서 이루어진다.

한편 F2에 위치하고 있는 탈수 케이크는 스크린105와의 마찰력을 따라 F5의 방향으로 진행하여 후속의 탈수 케이크에 의하여 P2의 방향으로 압출(壓出)되지만, F5의 위치에서는 마찰력은 분리판106의 바닥면106c를 향하여 작용하고 있기 때문에 F2에 위치하고 있는 탈수 케이크는 P2의 위치로 진행하는 사이에 그 일부가 분리판106측으로 흐르게 된다. 따라서 P2의 위치에서의 탈수 케이크의 밀도 및 압력은 P1에 위치하는 탈수 케이크보다 작아지게 되고 또한 분리판106과 가까운 부위에서 발생하는 힘의 충돌은 P2부근에서는 발생하지 않기 때문에 탈수 케이크의 미립자의 상대위치 변화도 일어나기 어렵다.

이러한 작용에 의하여 여과실110 내에서의 탈수 케이크는, 분리판106과 가까운 부위에서는 어느 정도 강하게 압축되어 탈수가 진행되고, 반대로 외륜 스페이서104와 가까운 부위에서는 그 정도로는 강하게 압축되지않아 탈수도가 낮은 상태 그대로 케이크 출구109에서 외부로 배출된다.

또한 도7에 나타나 있는 바와 같은 종래의 회전식 압축여과기101에서는, 회전축102의 회전수, 원액 공급량 및 케이크 출구109에서의 배압장치의 가동밸브107을 제어함으로써 운전을 하고, 회전축102의 회전수와 원액 공급량을 일정하게 하는 경우에도 배압장치에서의 배압(背壓)을 조정함으로써 배출되는 탈수 케이크에서의 탈수도를 어느 정도 제어할 수 있다.

그러나 더 높은 탈수도를 얻기 위하여 배압을 높게 하면 도9에 있어서의 케이크 통로112(여과실110 내에서 스크린부 이외의 부분으로서, 스크린부의 종단(終端)으로부터 케이크 출구109에 이르기까지의 스페이스) 내의 압력이 증가하여 케이크 통로112의 내벽(內壁)과 탈수 케이크와의 마찰이 커지기 때문에 탈수 케이크의 이동이 저지되어 막힘이 발생하거나 내부압력에 의하여 장치의 파손을 초래하기도 한다.

본 발명은, 종래의 회전식 압축여과기를 개량함으로써 상기와 같은 문제를 해결할 수 있어 배출되는 탈수 케이크에서의 평균 탈수도의 비약적인 향상을 기대할 수 있고 또한 탈수 효율의 향상이나 탈수 케이크의 원활한 배출도 기대할 수 있는 회전식 압축여과기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 가공식품의 원료나 그 반가공품(半加功品) 또는 오니(汚泥) 등의 함수물(含水物)(처리원액(處理原液))을 여과·압축(濾過·壓縮)하여 탈수처리(脫水處理)를 하는 압축여과기(壓縮濾過機)에 관한 것으로서, 특히 회전축 주위에 형성되는 고리 모양의 여과실(濾過室) 내를 진행함에 따라 처리원액에 점차적으로 압력을 가하여 탈수처리를 하는 회전식 압축여과기(回轉式壓縮濾過機)에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제1실시예의 기본구조를 나타내는 단면도이다.

도2는 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제2실시예의 기본구조를 나타내는 단면도이다.

도3은 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제3실시예의 기본구조를 나타내는 단면도이다.

도4는 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제4실시예의 기본구조를 나타내는 단면도이다.

도5는 도4에 있어서의 회전식 압축여과기1에 사용하는 스크린(screen)5의 정면도이다.

도6은 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제5실시예의 기본구조를 나타내는 단면도이다.

도7은 종래의 대표적인 회전식 압축여과기101의 기본구조를 나타내는 일부를 절단한 사시도이다.

도8은 도7에 있어서의 회전식 압축여과기101을 AA선으로 절단한 단면도이다.

도9는 도7에 있어서의 회전식 압축여과기101을 CC선으로 절단한 단면도이다.

도10은 도7에 있어서의 회전식 압축여과기101의 케이크 출구(cake 出口)109 부근을 확대한 단면도이다.

도11은 도7에 있어서의 회전식 압축여과기101의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.

도12는 도7에 있어서의 회전식 압축여과기101의 케이크 출구109 부근에 설치되는 배압장치(背壓裝置)의 가동밸브(可動 valve)107의 설명도이다.

본 발명은, 단면이 사각형 모양이고, 고리 모양으로 연장되는여과실(濾過室) 내에 처리원액(處理原液)을 연속적으로 유입하고, 상기 여과실을 구성하는 적어도 하나의 벽면(壁面)을 상기 여과실의 종단방향(終端方向)으로 연속적으로 회전이동시킴으로써 상기 여과실 내에서 상기 처리원액을 회전이동시키는 상기 벽면과의 마찰에 의하여 순차적으로 종단방향으로 이동시키며 압축(壓縮)시키는 장치로서, 상기 여과실을 구성하는 적어도 하나의 벽면이 투수성(透水性)을 구비하는 재료로 형성됨으로써 상기 처리원액을 압축시킬 때에 처리원액에서 수분(水分)을 제거하고 남는 탈수 케이크(脫水 cake)가 케이크 통로를 통하여 케이크 출구에서 외부로 배출되도록 구성하는 회전식 압축여과기(回轉式壓縮濾過機)에 있어서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 여과실 내에 가압수단(加壓手段)을 설치함으로써 상기 여과실의 단면적이 처리원액 또는 탈수 케이크의 이동에 따라 점차적으로 감소하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이렇게 구성함으로써 탈수 케이크의 이동방향과 직교하는 방향으로 탈수 케이크를 압축할 수 있어 그 결과 배출되는 탈수 케이크에서의 평균 탈수도를 향상시킬 수 있다.

또한 상기 여과실은, 회전축 주위에 고정되어 회전축을 따라 회전하는 내륜 스페이서(內輪 spacer)의 외주면(外周面)과, 내륜 스페이서의 외측에 배치되는 외륜 스페이서(外輪 spacer)의 내주면(內周面)과, 내주 가장자리부가 내륜 스페이서의 양측면상에 각각 고정되며 또한 외주 가장자리부가 외륜 스페이서의 양측면에 접하는 위치 및 크기로서 배치되는 2장의스크린(screen)의 각 내측면으로 구성되고, 상기 회전축을 회전시킴으로써 상기 스크린의 각 내측면을 여과실의 종단방향으로 연속적으로 회전이동시키도록 구성하는 것이 바람직하고, 이 경우에 여과실 내에서 가압수단은 내륜 스페이서측 또는 외륜 스페이서측 중 어느 쪽에도 설치할 수 있다. 가압수단을 내륜 스페이서측에 설치하는 경우에는, 지름의 크기가 다른 적어도 두 종류의 소공(小孔)을 다수 구비하고, 지름의 크기가 작은 소공이 지름의 크기가 큰 소공보다 외측(外側)에 배치되는 스크린을 사용하여 여과실 내의 압력이 더 높아지는 부위에서 가압수단이 지름의 크기가 큰 소공을 내측에서 폐쇄(閉鎖)하도록 형성하면 장치 전체로서의 탈수효율의 향상을 기대할 수 있다.

또한 상기 가압수단으로서, 여과실 내에 가압판(加壓板)을 설치하고, 상기 가압판이 상하방향으로 변위(變位) 가능하게 구성하면 정상운전에 알맞은 가압판의 위치를 설정하는 것이 가능하며 또한 케이크 통로 내에서 탈수 케이크가 막히는 것을 방지할 수 있다.

이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다. 도1은 본 발명에 관한 회전식 압축여과기(回轉式壓縮濾過機)1에 있어서의 제1실시예의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 회전식 압축여과기1은, 종래의 것과 마찬가지로 기본적으로는 회전축(回轉軸)2, 내륜 스페이서(內輪 spacer)3, 외륜 스페이서(外輪 spacer)4, 2장의 도넛(doughnut) 모양의 스크린(screen)5, 분리판6 및 도면에 나타나 있지 않은 외부 케이싱(外部 casing), 구동장치 등으로 구성되는 것으로서, 여과실(濾過室)10(내륜 스페이서3, 분리판6 및 외륜 스페이서4와의 사이에 형성되어 있는 단면이 사각형 모양의 스페이스(space)로서, 고리 모양(C자 모양)으로 연장되는 부분(고리 모양 부분)과 직선 모양으로 연장되는 부분(직선 모양 부분)을 구비한다. 원액 공급구8로부터 고리 모양 부분 및 직선 모양 부분을 거쳐 케이크 출구(cake 出口)9에 이르기까지의 스페이스) 내에 원액 공급구(原液供給口)8을 통하여 처리원액(處理原液)을 연속적으로 유입하여 여과실10을 구성하는 벽면(壁面) 중의 하나인 스크린5를 여과실10의 종단방향(終端方向)으로 연속적으로 회전이동시킴으로써 여과실10 내에서 처리원액을 스크린5와의 마찰에 의하여 화살표D의 방향으로 순차적으로 이동시킴과 동시에 압축(壓縮)시키고, 이 때에 투수성(透水性)을 구비하는 재료로 형성되는 스크린5를 통하여 처리원액에서 수분(水分)을 제거하고, 나머지 탈수 케이크(脫水 cake)가 케이크 출구9에서 외부로 배출되도록 구성되어 있다.

그리고 도1에서도 분명하게 나타나 있는 바와 같이 이 회전식 압축여과기1에는 가압수단(加壓手段)으로서 여과실10 내에 가압판(加壓板)13이 설치되어 있고, 여과실10의 단면적이 처리원액 또는 탈수 케이크의 이동방향을 따라 점차적으로 감소하도록 구성되어 있다. 이 때문에 처리원액 또는 탈수 케이크가 여과실10 내를 진행하면 여과실10의 단면적이 점차적으로 감소하게 되어 처리원액 또는 탈수 케이크에는 그 진행을 따라 진행방향과 직교(直交)하는 방향으로 압력이 발생하게 된다.

이와 같이 본 실시예에 있어서의 회전식 압축여과기1은 처리원액 또는 탈수 케이크를 여과실10의 진행방향 뿐만 아니라 진행방향과 직교하는 방향으로도 압축할 수 있기 때문에 케이크 출구9에서 배출되는 탈수 케이크에서 더 높은 탈수도(脫水度)가 얻어진다.

또한 본 실시예에 있어서는, 가압판13이 내륜 스페이서3의 외주면(外周面)3a 및 분리판6의 바닥면6c를 따라 설치되고, 이 가압판13은 주로 스크린부(여과실10 내에서 스크린5에 의하여 옆쪽이 폐쇄(閉鎖)되어 있는 부분)에서 여과실10의 단면적을 점차적으로 감소시키게 되어 있는 한편, 케이크 통로12(여과실10 내에서 스크린부 이외의 부분으로서, 스크린부의 종단으로부터 케이크 출구9에 이르기까지의 스페이스)에 있어서는 가압판13의 바닥면과 외륜 스페이서4의 윗면4d가 거의 평행하게 되어 있어, 케이크 통로12에 있어서는 여과실10의 단면적은 거의 감소되지 않는 구조로 되어있기 때문에 종래의 회전식 압축여과기와 비교하여 여과실10 내에서 효율적으로 여과·탈수(濾過·脫水)가 이루어져 배출되는 탈수 케이크에서 더 높은 탈수도가 얻어진다.

이 점에 관하여 더 상세하게 설명하면 케이크 통로12는, 상하방향이 가압판13의 바닥면 및 외륜 스페이서4의 윗면4d로, 그리고 옆쪽이 도면에 나타나 있지 않은 외부 케이싱의 내벽(內壁)으로 구성되어 있고, 케이크 통로12 내의 수분이 외부로 신속하게 배출되는 구조로는 되어 있지 않기 때문에 케이크 통로12 내에서 진행방향과 직교하는 방향으로 탈수 케이크를 압축하더라도 탈수 케이크에서 수분만을 유효하게 분리할 수 없어 탈수 케이크의 여과·탈수를 촉진시키지는 못하지만, 스크린부에서 진행방향과 직교하는 방향으로 탈수 케이크를 압축하는 경우에는 수분이 스크린5를 통하여 외부로 신속하게 배출되기 때문에 효율적으로 여과·탈수가 이루어져 더 높은 탈수도의 탈수 케이크를 배출시키는 것이 가능하게 된다.

또한 본 실시예에 있어서는, 스크린5는 다수의 소공(小孔)을 구비하는 평활(平滑)한 금속판(金屬板)으로 형성되어 있지만, 다공질(多孔質)의 재료로서 투수성(透水性)을 구비하는 것이면, 예를 들면 플라스틱, 금속 또는 세라믹 소결체(ceramic 燒結體) 등으로 형성된 것이더라도 좋다.

도2는 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제2실시예의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 도면에 나타나 있는 바와 같이 본 실시예에 있어서의 회전식 압축여과기1은, 가압판13이 외륜 스페이서4의 윗면4d를따라 설치되어 있고, 스크린부에서 여과실10의 단면적을 점차적으로 감소시키는 구조로 되어 있다. 따라서 제1실시예에 있어서의 회전식 압축여과기1과 마찬가지로 여과실10 내를 진행하는 처리원액 또는 탈수 케이크를 그 진행방향과 직교하는 방향으로 압축할 수 있고 또한 이 압축은 수분이 스크린5를 통하여 외부로 신속하게 배출되는 스크린부에서 이루어지기 때문에 종래의 회전식 압축여과기1과 비교하여 효율적으로 여과·탈수를 할 수 있고 또한 더 높은 탈수도로 탈수 케이크를 배출할 수 있다.

또한 종래의 회전식 압축여과기에 있어서는, 외륜 스페이서에 가까운 부위의 탈수 케이크는 미립자(微粒子)의 상대위치 변화가 일어나기 어렵고 또한 압축도 저조하기 때문에 탈수도가 낮지만, 본 실시예의 회전식 압축여과기1에 있어서는 외륜 스페이서4에 가까운 부위(예를 들면 도2에서 P로 표시되어 있는 부위)의 탈수 케이크에 관하여도 여과·탈수가 촉진되어 더 높은 탈수도가 얻어진다. 이는 외륜 스페이서4를 따라 설치되는 가압판13의 작용에 의하여 외륜 스페이서4에 가까운 부위의 탈수 케이크 중 미세(微細) 부분(미립자 집단)이 변형하여 미립자 집단에 둘러싸여 있는 수분이 압출(壓出)될 수 있는 기회가 증가하기 때문이다.

또한 제1실시예 및 제2실시예의 양 실시예에서도 하나의 장치에 단일(單一)의 가압판13을 부착하는 예를 나타내었지만, 가압판13의 수는 반드시 1개로 한정되는 것이 아니라 도1에 나타나 있는 바와 같은 가압판13과 도2에 나타나 있는 바와 같은 가압판13을 조합하여 적당하게 치수를조정한 후에 그 양쪽을 하나의 회전식 압축여과기1 내에 설치하도록 구성하여도 좋다.

또한 가압수단에 관하여는, 제1실시예 및 제2실시예(도1 및 도2)와 같이 반드시 분리판6 또는 외륜 스페이서4 이외에 이들과는 별개의 독립부재인 가압판13을 설치할 필요는 없고, 분리판6 또는 외륜 스페이서4 그 자체를 여과실10의 단면적을 점차적으로 감소시키는 형상 및 치수로써 형성함으로써 처리원액 또는 탈수 케이크를 진행방향과 직교하는 방향으로 압축하는 구성으로 할 수도 있다.

도3은 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제3실시예의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 있어서는, 분리판6의 내측 하부의 가압부위6e가 가압수단으로서의 기능을 구비하고, 도3에 나타나 있는 바와 같이 변위 가압판(變位加壓板)13a가 임의의 점을 회전지점(回轉支點)16으로 하여 케이크 출구9측이 상하방향으로 변위(變位) 가능하도록 또는 일정한 주기로 변위(즉 회전) 가능하도록 구성되어 있다. 가압판13을 변위시키기 위한 기구에 관하여는 설명을 생략하지만, 캠(cam) 기구나 크랭크(crank) 기구 등을 적절하게 이용할 수 있다.

이와 같이 가압판13을 변위 가능하게 구성함으로써 정상운전에 알맞은 가압판13의 위치를 설정하는 것이 가능하고 또한 시작운전시에 있어서 장치의 내부에 충분한 처리원액 또는 탈수 케이크가 축적되어 여과·탈수에 충분한 내부압력이 발생하기까지의 사이에 아직 충분하게 여과·탈수되어있지 않은 탈수 케이크가 케이크 출구9에서 외부로 배출되지 않도록 케이크 통로12를 극단적으로 좁히는 데에도 사용할 수 있다. 따라서 종래의 회전식 압축여과기에서 사용되는 도12에 나타나 있는 바와 같은 가동밸브107을 구비하는 배압장치(背壓裝置)는 본 실시예에 있어서의 회전식 압축여과기1에서는 생략할 수도 있다.

또한 가압판13을 회전 가능하게 구성하는 경우에는 케이크 통로12 내에서 탈수 케이크가 막히는 것을 방지하고 또한 최고압력을 높이려고 설정하는 경우에도 안정한 운전이 가능하게 된다.

또한 도3에서는 변위 또는 회전 가능한 가압판13이 분리판6측에 설치되어 있는 예를 나타내었지만, 가압판13을 도2에 나타나 있는 바와 같이 외륜 스페이서4를 따라 설치하는 경우에도 회전 가능하도록 구성하는 것이 가능하고, 이 경우에도 상기와 동일한 효과를 기대할 수 있다. 또한 가압판13은 전체가 변위하도록 구성하여도 좋고, 일부분만이 변위하도록 구성하여도 좋다.

또한 도3에 나타나 있는 바와 같은 가압판13의 변위는 자동제어(自動制御)에도 응용할 수 있다. 예를 들면 처리원액의 고형분(固形分) 농도나 고형분의 성분에 시간적 또는 계절적(季節的) 변동이 있는 경우에 회전축, 처리원액의 공급량, 가압판13의 변위량 등의 운전조건을 일정하게 하면 처리원액의 성질과 상태의 차이에 의하여 배출되는 탈수 케이크의 탈수도도 변화되지만, 여과실10 내의 가압판13의 표면에 압력 센서(壓力sensor)를 부착하여 여과실10 내 각 부의 압력을 검출하고, 이에 따라 가압판13을 변위시키도록 구성하면 여과실10 내부의 압력을 용이하게 제어할 수 있어 배출되는 탈수 케이크의 탈수도도 원하는 범위 내로 제어할 수 있다.

또한 종래의 회전식 압축여과기(도9 참조)의 경우에는 동일한 검출장치(檢出裝置)를 사용하여 배압장치의 가동밸브107(도12 참조)을 변위시키는 경우에 케이크 통로112의 내벽과 여과실110에서 케이크 출구109까지의 탈수 케이크의 마찰력의 적산치(積算値)가 오차요인이 되어 만족한 제어는 불가능하였다.

도4는 본 발명에 관한 회전식 압축여과기1에 있어서의 제4실시예의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 도면에서도 분명하게 나타나 있는 바와 같이 본 실시예에 있어서는, 분리판6이 여과실10의 단면적을 점차적으로 감소시키는 형상으로 되어 있고, 분리판6 그 자체가 가압수단으로서 기능을 하게 되어 있다. 더 상세하게는, 종래의 회전식 압축여과기101(도9 참조)에 있어서는, 분리판106의 바닥면106c는 외륜 스페이서104의 직선부분의 윗면104d와 평행하게 연장되어 있어 여과실110의 단면적을 감소시키는 구성으로는 되어 있지 않지만, 본 실시예에 있어서의 분리판6의 바닥면6c는, 내륜 스페이서3의 외주면3a과 면접촉(面接觸)하는 내측단부(內側端部)6a로부터 외측단부(外側端部)6b에 걸쳐 처음에는 외륜 스페이서4의 직선부분의 윗면4d에 거의 수직인 방향으로, 이어서 완만한 곡선을 그리면서 케이크 출구9측으로 연장되어 최종적으로 케이크 통로12에서는 외륜 스페이서4와 거의 평행하게 연장되어 외측단부6b에 이르게 되어 있어 여과실10의 단면적이 스크린부에 있어서 점차적으로 감소하게 되어 있다.

따라서 본 실시예에서도 여과실10 내를 진행하는 탈수 케이크를 스크린부에서 진행방향과 직교하는 방향으로 압축할 수 있어 종래의 회전식 압축여과기와 비교하여 효율적으로 여과·탈수를 할 수 있어서 더 높은 탈수도의 탈수 케이크를 얻을 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서도 스크린5는 다수의 소공에 의하여 투수성을 구비하는 평활한 금속판으로 형성되어 있다. 그리고 그들 소공은, 도5에 나타나 있는 바와 같이 내주 가장자리부5a측의 존(zone)G1과 외주 가장자리부5b측의 존G2에서 지름의 크기가 다르게 형성되어 있다. 더 구체적으로는, 존G1에는 지름이 0.16∼0.20mm 정도(바람직하게는 0.18mm)의 종래와 동일한 지름 크기 정도의 소공14가 형성되고, 존G2에는 지름이 0.11∼0.15mm 정도(바람직하게는 0.13mm)의 존G1의 소공14보다 지름의 크기가 작은 소공15가 형성되어 있다. 즉 스크린5상에서는 작은 지름의 소공15가 큰 지름의 소공14보다 외측(외주 가장자리부5b측)에 배치되어 있다. 또한 도4 및 도5에 나타나 있는 선5c는 존G1과 존G2의 경계선이다.

이와 같이 본 실시예에 있어서는, 스크린5의 외주 가장자리부5b측에 종래의 것보다 작은 지름의 소공15를 형성함으로써 종래의 회전식 압축여과기보다 처리원액 중의 부유물질(浮遊物質)(미립자(微粒子))의 스크린5에 의한포착효율(捕捉效率)이 향상되어 있다. 이 점에 관하여 더 상세하게 설명하면, 우선, 장치 내부로 유입되는 처리원액은 여과실10 내에서 분리판6의 윗면6d로부터 약 200。 범위의 여과 존(濾過 zone)K(도4 참조)를 통과하는 도중에 대부분의 수분(유리수(遊離水))이 스크린5의 소공14, 15를 통과하여 여과실10 밖으로 배출된다.

이 여과 존K에서의 탈수작용은 처리원액의 공급압력이 비교적 저압(低壓)(0.1MPa 이하)이기 때문에 스크린5의 내주 가장자리부5a측의 존G1에 형성되는 지름이 큰(종래와 동일한 정도의 지름 크기) 소공14를 통과하여 여과실10 밖으로 배출될 우려는 없지만, 압착 존(壓搾 zone)J(도4 참조)에서는 여과실10 내의 압력이 가압수단으로서 기능을 하는 분리판6에 의하여 처리원액 또는 탈수 케이크의 진행에 따라 여과실10 내의 압력이 점차적으로 증가(최대 0.6MPa 정도)하기 때문에 처리원액 또는 탈수 케이크 중의 미립자가 그 증대한 내부압력에 의하여 스크린5의 소공14를 통과하여 여과실10 밖으로 배출될 우려가 있어(외주 가장자리부5b측의 존G2에 형성되어 있는 소공15는 종래에도 지름이 작기 때문에 여과실10의 내부압력이 증대하더라도 미립자가 통과하는 것을 우려할 정도로 크지는 않다) 이 경우에 미립자의 포착효율이 저하된다.

그러나 본 실시예에 있어서는, 분리판6이 여과실10의 단면적을 점차적으로 감소시키도록 형성되어 있기 때문에 여과실10 내의 내륜 스페이서3측에 위치하고 있는 처리원액 또는 탈수 케이크는 이 분리판6에 의하여여과실10 내를 진행함에 따라 내륜 스페이서3으로부터 점차적으로 분리되어 외륜 스페이서4측으로 이동된다. 그러면 여과실10 내에서 분리판6에 의하여 내부압력이 높아지게 되는 위치(도4에서 M으로 표시되어 있는 위치)에 있어서는, 처리원액 또는 탈수 케이크는 스크린5의 외주 가장자리부5b측의 존G2(종래보다 작은 지름의 소공15가 형성되어 있는 존)에 대응하는 지점을 통과하게 되어 스크린5의 내주 가장자리부5a측의 존G1에 형성되어 있는 종래와 같은 크기 정도 지름의 소공14는 분리판6에 의하여 내측에서 폐쇄된다. 따라서 처리원액 또는 탈수 케이크의 미립자가 소공14로부터 여과실10 밖으로 배출되지 않아 처리원액 중의 미립자 포착효율의 저하라는 문제를 적절하게 피할 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서는, 스크린5상에 지름의 크기가 다른 두 종류의 소공14, 15가 형성되고, 지름의 크기가 작은 소공15가 지름의 크기가 큰 소공14보다 외측에 배치되어 있지만, 예를 들면 스크린5상에 지름의 크기가 다른 10종류(또는 그 이상)의 소공을 형성하고, 내측으로부터 외측에 걸쳐 형성되는 소공의 지름이 점차적으로 작아지도록 구성하여도 좋다.

마지막으로 도6에 의거하여 케이크 통로12가 수평이 아닌 회전식 압축여과기1의 제5실시예에 관하여 설명한다. 지금까지의 설명은 케이크 통로12가 거의 수평으로 배치되는 예를 나타내었지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 발명에서는 케이크 통로12의 각도를 조금도 한정하는 것이아니다. 케이크 통로12가 기계의 최하부(最下部)에 배치되고, 케이크 통로12 및 케이크 출구9를 닫는 기구가 전혀 없는 경우에 운전을 시작할 때에 있어서, 처리원액의 일부는 스크린5의 소공14, 15를 통과하지 않고 케이크 통로12를 통하여 케이크 출구9로부터 흐르기 때문에 케이크 통로12를 일시적으로 폐쇄하기 위한 장치(예를 들면 도12에 나타나 있는 바와 같은 가동밸브107을 구비하는 배압장치 등)가 필요하게 된다. 이에 대하여 도6에 나타나 있는 바와 같이 케이크 통로12가 위를 향하게 되어 있으면 운전을 시작할 때에 있어서 특별한 조치를 강구하지 않고 처리원액 또는 탈수 케이크의 축적을 기다릴 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였지만 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한 본 명세서에서는 「투수성」, 「탈수」, 「수분」 등과 같이 「수(水)」라는 단어를 사용하였지만, 이들은 설명의 편의상 사용한 것이므로 「기름(油)」 등을 배제하는 취지가 아니라 널리 「액체」를 의미하는 것이다.

본 발명에 있어서의 회전식 압축여과기는, 배출되는 탈수 케이크에서의 평균 탈수도의 비약적인 향상을 기대할 수 있고 또한 탈수 효율의 향상을 기대할 수 있다. 또한 가압수단의 작용에 의하여 압착 존(壓搾 zone)에서 스크린부의 압력을 높일 수 있어 여과실의 최종 탈수부분의 압력을 높일수 있어서 결과적으로 탈수 케이크 전체의 탈수도를 향상시킬 수 있다.

또한 가압수단으로서 여과실 내에 가압판을 설치하고, 이 가압판을 상하로 회전 가능하게 구성하는 경우에는 안정한 운전조건을 선택하는 폭이 넓어지고 또한 더 높은 압력으로 탈수처리를 하는 것이 가능하기 때문에 탈수 케이크의 탈수도가 향상된다. 또한 가압판의 변위를 압력 센서 등의 신호와 조합시켜 자동으로 제어함으로써 처리원액의 성질과 상태의 변화에 대응하여 탈수 케이크의 탈수도를 일정범위로 수렴시키는 것이 가능하다.

또한 본 발명에 있어서의 회전식 압축여과기는, 소위 고액혼합처리액(固液混合處理液)을 분리하는 용도로 사용할 수 있지만, 처리원액에 포함되는 고형분(固形分)이 압축되어 밀도가 높은 성질을 구비하는 경우에 다른 고액분리기(固液分離機)와 비교하여 특히 현저한 우위성(優位性)을 발휘한다. 일례를 들면 과일이나 야채를 세단 분쇄물(細斷粉碎物)로부터 쥬스(Juice)의 분리, 두유(豆乳)의 분리, 제지폐액(製紙廢液) 등의 미세한 섬유를 포함하는 액체의 처리에 사용할 수 있다. 또한 하수처리장에서 오니(汚泥)를 탈수하는 경우에는 상기한 바와 같이 케이크 출구 이외의 부분을 밀폐구조로 할 수 있기 때문에 악취(惡臭)에 의한 환경오염과 작업환경의 악화를 최소한으로 할 수 있으며 또한 탈수 케이크를 소각(燒却) 처리하는 경우에는 연료를 절약할 수 있어 에너지의 절약에도 기여할 수 있다.

Claims

단면이 사각형 모양이고, 고리 모양으로 연장되는 여과실(濾過室) 내에 처리원액(處理原液)을 연속적으로 유입하고, 상기 여과실을 구성하는 적어도 하나의 벽면(壁面)을 상기 여과실의 종단방향(終端方向)으로 연속적으로 회전이동시킴으로써 상기 여과실 내에서 상기 처리원액을 회전이동시키는 상기 벽면과의 마찰에 의하여 순차적으로 종단방향으로 이동시키며 압축(壓縮)시키는 장치로서, 상기 여과실을 구성하는 적어도 하나의 벽면이 투수성(透水性)을 구비하는 재료로 형성됨으로써 상기 처리원액을 압축시킬 때에 처리원액에서 수분(水分)을 제거하고 남는 탈수 케이크(脫水 cake)가 케이크 통로를 통하여 케이크 출구에서 외부로 배출되도록 구성하는 회전식 압축여과기(回轉式壓縮濾過機)에 있어서, 상기 여과실 내에 가압수단(加壓手段)을 설치함으로써 상기 여과실의 단면적이 처리원액 또는 탈수 케이크의 이동에 따라 점차적으로 감소하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축여과기.
제1항에 있어서,

상기 여과실은, 회전축 주위에 고정되어 회전축을 따라 회전하는 내륜 스페이서(內輪 spacer)의 외주면(外周面)과, 내륜 스페이서의 외측에 배치되는 외륜 스페이서(外輪 spacer)의 내주면(內周面)과, 내주 가장자리부가 내륜 스페이서의 양측면상에 각각 고정되며 또한 외주 가장자리부가 외륜 스페이서의 양측면에 접하는 위치 및 크기로서 배치되는 2장의 스크린(screen)의 각 내측면으로 구성되고, 상기 회전축을 회전시킴으로써 상기 스크린의 각 내측면을 여과실의 종단방향으로 연속적으로 회전이동시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 회전식 압축여과기.
제2항에 있어서,

상기 가압수단은 상기 여과실 내의 내륜 스페이서측에 설치되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축여과기.
제2항에 있어서,

상기 가압수단은 상기 여과실 내의 외륜 스페이서측에 설치되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축여과기.
제3항에 있어서,

상기 스크린은, 지름의 크기가 다른 적어도 두 종류의 소공(小孔)을 다수 구비하고, 상기 스크린상에서 지름의 크기가 작은 소공이 지름의 크기가 큰 소공보다 외측(外側)에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축여과기.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 가압수단으로서 상기 여과실 내에 가압판(加壓板)이 설치되고, 상기 가압판은 상하방향으로 변위(變位) 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 압축여과기.