KR100247114B1 - 수중 폭기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강제로 외부 공기를 공급하여 수중에 산소를 공급함으로써 폐수를 정화시키는 수중 폭기기에 관한 것으로서,

본 발명은 송풍기에서 송입된 외부 공기가 유입되도록 끝단부에 다수의 공기 공급구가 형성된 송기 파이프와, 상기 송기 파이프의 끝단부가 내측으로 연결되고 외측면에 다수의 공기 배출구가 형성된 임펠러 허브와, 상기 임펠러 허브의 둘레에 설치되어 임펠러 허브에서 배출되는 공기를 미세 공기 방울로 만들어 폐수내로 공급하는 임펠러와, 상기 임펠러 허브 및 임펠러를 회전시키는 구동부가 포함된 수중 폭기기에 있어서, 상기 송기 파이프를 통해 유입되는 공기 방울을 균일하게 분배하여 상기 임펠러측에 공급할 수 있도록 상기 송기 파이프의 공기 공급구 내측이나 상기 임펠러 허브의 공기 배출구 내측중 적어도 어느 한 곳에 공기 분배 수단이 설치되고, 상기 구동부에는 기어실의 내압이 일정 이상으로 상승되면 외부로 압력을 배출하는 안전 밸브가 설치된 것을 특징으로 함으로써,

본 발명은 기기의 효율성 및 안전성이 향상되도록 한 수중 폭기기를 제공하는 데 있다.

Description

수중 폭기기

본 발명은 강제로 외부 공기를 공급하여 폐수를 정화시키는 수중 폭기기에 관한 것으로서, 특히 임펠러 내로 공급되는 송기량을 고르게 분배함과 동시에 기어실에 안전 수단을 설치함으로써 폐수 정화 효율 및 기기의 안전성이 향상되도록 한 수중 폭기기에 관한 것이다.

도 1은 수중 폭기기의 사용 상태가 개략적으로 도시된 도면으로서, 송풍기(5)로 외부의 공기를 폐수 처리조(1) 내에 강제 공급하고, 이렇게 공급된 공기를 수중 폭기기(10)의 임펠러로 잘게 부수어 폐수내에 공급함으로써 폐수내에 많은 양의 공기 방울이 발생되어 폐수를 정화시킬 수 있게 되어 있다.

이와 같은 수중 폭기기(10)는 결국 폐수내에 공기 방울을 만들어 전체 표면적을 크게 하여 산소 전달율을 높게 함으로써 폐수 처리에 적합하게 사용하는 기기로써, 폐수 처리조(1) 바닥의 슬러지 교반이 가능하기 때문에 호기성 처리 뿐만 아니라 탈질,탈인이 필요한 혐기성 처리에도 사용되고 있다.

여기서 종래 기술의 수중 폭기기는 그 구성이 도 2에 상세하게 도시된 바와 같이 원주 방향으로 토출구(11a)가 형성되어 폐수 속에 잠기게 되는 케이스(11)와, 상기 케이스(11)의 하측으로 송풍기에 의해 가압된 외부 공기가 유입되는 송기 파이프(13)와, 상기 케이스(11)의 상측에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동부(15)와, 상기 구동부(15)의 동력에 의해 회전되면서 상기 송기 파이프(13)내로 유입되는 공기를 잘게 부수는 임펠러 허브(17) 및 임펠러(19)로 이루어져 있다.

특히 상기한 송기 파이프(13)의 끝부분은 송풍기에서 가압된 공기가 배출되도록 소정 크기로 된 다수의 공기 공급구(13a)가 원주 방향으로 형성되어 있고, 이 공기 공급구(13a)를 통해 임펠러 허브(17) 내로 유입된 공기는 임펠러 허브(17)의 공기 배출구(17a)로 빠져나간다. 이와 같이 임펠러 허브(17)를 통해 배출된 공기는 임펠러(19)의 회전력으로 미세한 공기방울로 만들어져 케이스(11)의 토출구(11a)를 통해 폐수내로 공급되게 된다.

즉, 상기 송기 파이프(13) 및 임펠러 허브(17)의 내측도 폐수 처리조내에 잠겨 있으므로 내부에는 물이 차있게 되고, 따라서 송기 파이프(13)로 유입되는 공기는 어느 정도 큰 공기 방울을 이루면서 임펠러 허브(17) 내로 유입된 후 임펠러(19)의 강제 회전력에 의해 잘게 부수어져 폐수내에 토출되게 되는 것이다.

한편, 상기 임펠러(19)에 동력을 제공하는 구동부(15)의 구성은, 회전 동력을 발생시키는 모터부(15a)와, 상기 모터부(15a)의 회전 속도를 감속 조절하여 상기 임펠러 허브(17) 및 임펠러(19)에 전달하는 감속부(15b)로 이루어져 있고, 상기 감속부(15b)는 다수의 기어류가 설치되어 있으므로 원활한 작동을 위해 기어실(15c) 내에는 윤활유가 내재되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 기술의 수중 폭기기는 임펠러(19)의 회전으로 처리수와 섞인 미세 공기 방울을 케이스(11)의 토출구(11a)를 통해 하향 경사지게 분출함으로써 폐수 처리조에서 공기 방울 체류시간을 길게 하여 산소 용해 효과를 증대시키고 있다.

또한, 상기한 감속부(15b)내에는 2단 헤리컬 기어 감속 장치 또는 자동 조심형 유성치차기어가 설치되어 있고, 이 감속 장치에서 상기 모터부(15a)의 회전력을 일정하게 조절하여 임펠러(19)를 회전시킴으로써 적은 동력으로 강력한 교반력을 확보하면서 폐수를 정화시키게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술의 수중 폭기기는 송풍기에서 송입된 공기를 임펠러(19)측에 일정하게 공급하지 못하기 때문에 임펠러(19)의 회전시 공동현상(Cavitation)이 발생하게 되어 폭기기의 정화 효율이 저하되는 문제점이 발생되었다.

즉, 송기 파이프(13) 및 임펠러 허브(17)를 통해 임펠러(19)에 공기 방울을 분출시킬 때 공기의 압력분포(공기 방울 형성 등)가 일정하지 않기 때문에 임펠러(13)의 원주방향으로 균일한 분압이 형성되지 못하여 송출 방향에 따라 압력 불균형이 발생된다. 따라서, 임펠러(19)의 회전 저항이 커지게 됨은 물론 더욱 미세한 공기 방울을 고르게 형성시키지 못하여 결국 폭기기의 효율을 떨어뜨리게 되는 것이다.

또한, 상기한 종래 기술은 감속부(15b)가 설치된 기어실(15c)에는 윤활유가 투입되어 있는 바, 폭기기의 운전중에 기어실(15c)의 온도가 상승하면 윤활유가 포화되어 기어실 내의 압력이 상승하기 때문에 심한 경우 기어실이 파손되는 문제점도 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 임펠러에 공기가 균일하게 분배하여 공급토록 공기 분배 수단을 설치하고, 기어실에는 일정압 이상시 압력을 배출하는 안전 밸브를 설치함으로써 기기의 효율성 및 내구성이 향상되도록 하는 수중 폭기기를 제공하는 데 있다.

도 1은 수중 폭기기를 이용한 폐수 처리 구조가 도시된 개략적인 도면,

도 2는 종래 기술의 수중 폭기기가 도시된 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 수중 폭기기가 도시된 도면으로서, 일 실시예의 전체 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 일 실시 예에서 공기 분배 수단이 상세히 도시된 도면으로서, 도 4a는 정면도, 도 4b는 저면도,

도 5는 본 발명에 따른 일 실시 예에서 안전 밸브의 설치 상태가 도시된 도면,

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 주요부 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 주요부 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

31 : 케이스 33 : 송기 파이프

33a : 공기 공급구 35 : 임펠러 허브

35a : 공기 배출구 37 : 임펠러

40 : 구동부 41 : 모터부

42 : 감속부 43 : 기어실

45 : 안전 밸브 50, 50', 60 : 공기 분배 수단

51, 51', 61 : 샤프트 55, 55', 65 : 분배판

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 수중 폭기기는, 송풍기에서 가압된 외부 공기가 유입되도록 끝단부에 다수의 공기 공급구가 형성된 송기 파이프와, 상기 송기 파이프의 끝단부가 내측으로 연결되고 외측면에 다수의 공기 배출구가 형성된 임펠러 허브와, 상기 임펠러 허브의 둘레에 설치되어 임펠러 허브에서 배출되는 공기를 잘게 부수어 폐수내로 공급하는 임펠러와, 상기 임펠러 허브 및 임펠러를 회전시키는 구동부가 포함된 수중 폭기기에 있어서, 상기 송기 파이프를 통해 유입되는 공기를 균일하게 분배하여 상기 임펠러측에 공급할 수 있도록 상기 송기 파이프의 공기 공급구 내측이나 상기 임펠러 허브의 공기 배출구 내측중 적어도 어느 한 곳에 공기 분배 수단이 설치되고, 상기 공기 분배 수단은 상기 송기 파이프나 임펠러 허브에 회전 가능토록 내설된 샤프트와, 상기 샤프트에 방사형으로 균등하게 설치된 다수의 분배판으로 구성된 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서 상기 구동부는 회전 동력을 발생시키는 모터부와, 상기 모터부의 회전 속도를 조절하여 상기 임펠러에 전달하는 감속부와, 상기 감속부가 설치되어 있고 윤활유가 내재된 기어실과, 상기 기어실의 일측에 설치되어 내압이 일정 이상으로 상승되면 외부로 압력을 배출하는 안전 밸브로 구성된 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 도면으로서, 일 실시예의 구성은, 원주 방향으로 토출구(31a)가 형성되어 폐수내에 미세한 공기 방울을 배출할 수 있도록 된 케이스(31)와, 송풍기(미도시 됨)에서 가압된 외부 공기가 상기 케이스(31)내로 유입되게 끝단부에 다수의 공기 공급구(33a)가 형성된 송기 파이프(33)와, 상기 송기 파이프(33)의 끝단부가 내측으로 연결되고 외측면에 다수의 공기 배출구(35a)가 형성된 임펠러 허브(35)와, 상기 케이스(31)의 상측에 설치되어 회전 동력을 발생시키는 구동부(40)와, 상기 임펠러 허브(35)에 설치되어 회전되면서 상기 송기 파이프(33) 및 임펠러 허브(35)를 통해 배출되는 공기를 잘게 부수어 상기 케이스(31)의 토출구(31a)로 배출시키는 임펠러(37)와, 상기 송기 파이프(33)의 공기 공급구(33a) 내측에 설치되어 공기를 균일하게 분배하는 공기 분배 수단(50)으로 이루어져 있다.

즉, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 공기 분배 수단(50)이 송기 파이프(33)의 끝단부 내측에 설치되고, 상기 구동부(40) 및 임펠러 허브(35)측과 연결되어 강제 회전되면서 송기 파이프(33)로 유입되는 공기를 균일하게 분배하여 공기 공급구(33a)를 통해 상기 임펠러 허브(35)의 내측으로 공급할 수 있도록 되어 있는 것이다.

여기서, 상기 공기 분배 수단(50)은 그 구성이 도 4에 상세히 도시된 바와 같이 상기 송기 파이프(33)의 내측에서 임펠러 허브와 연결되어 회전 가능토록 내설된 샤프트(51)와, 상기 샤프트(51)의 둘레에 방사형으로 균등하게 설치된 다수의 분배판(55)으로 이루어져 있다.

또한, 상기 샤프트(51)의 상단에는 임펠러 허브(35)의 내축과 용이하게 연결될 수 있도록 다수의 볼트홀이 형성된 플랜지부(53)가 설치되고, 상기 분배판(55)의 하단면(55a)은 공기 유동 저항을 줄일 수 있도록 외측으로 갈수록 상향 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기와 같이 송기 파이프(33)의 내측에 공기 분배 수단(50)이 설치됨과 아울러 상기 구동부(40)에는 안전 밸브(45)가 설치된다.

즉, 상기 구동부(40)는 그 구성이 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 전원을 인가받아 회전 동력을 발생시키는 모터부(41)와, 상기 모터부(41)의 회전 속도를 조절하여 상기 임펠러(37)에 전달토록 다수의 기어류가 설치된 감속부(42)와, 상기 감속부(42)가 설치되어 있고 윤활유가 내재된 기어실(43)로 이루어져 있는 바, 상기 기어실(43)의 상측면에는 기어실의 내압이 일정 이상의 고압으로 상승되면 외부로 압력을 배출하는 안전 밸브(45)가 설치된다.

이와 같은 안전 밸브(45)는 도 5에 상세히 도시된 바와 같이 상기 기어실(43)의 상부에 기어실과 분리되게 설치된 소정 크기의 포켓실(46)에 설치되고, 상기 기어실(43)과 포켓실(46) 사이에는 두 실사이의 압력차이가 일정 이상일 때 높은 쪽의 압력이 낮은 쪽으로 유동되도록 개폐 방향이 정반대인 두 개의 압력 조절 밸브(47)가 설치된다.

이것은 수중 폭기기의 기어실(43)이 수중에 위치되어 있으므로 안전 밸브(45)를 통해 일정 이상으로 상승한 내압을 해소할 때 기어실(43) 내부로 물이 유입되는 것을 방지토록 포켓실(46)과 압력 조절 밸브(47)를 설치하는 것이다.

여기서, 상기 안전 밸브(45) 및 압력 조절 밸브(47)는 스프링(45a,47a)의 탄성력에 의해 닫혀 있는 상태에서 내외의 압력차가 스프링의 탄성력을 극복하게 되면 개방되게 되어 있다, 물론 상기 안전 밸브(45)에 설치된 스프링(45a)의 탄성력은 기어실(42) 및 포켓실(43)의 허용 한계 압력 이하인 조건으로 높게 설정되는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예가 도시된 도면으로서, 공기 분배 수단(50')의 샤프트(51')가 구동부 및 임펠러 허브(35)측과 연결되지 않고, 상기 송기 파이프(33)의 상단에 베어링(57)으로 지지되어 내부에서 자유 회전토록 설치되어 있다.

즉, 상기 송기 파이프(33)로 유입된 공기는 공기 분배 수단(50')의 분배판(55') 사이를 통해 공기 공급구(33a)로 빠져나가게 되어 있고, 동시에 공기 분배 수단(50')은 물과 공기 방울이 유동하는 힘에 의해 일정 회전되면서 공기 방울을 고르게 분배함과 아울러 보다 작은 공기 방울 형성에 도움을 주게 된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 공기 분배 수단(60)이 임펠러 허브(35)의 내측 샤프트(61)에 설치된 상태를 도시하고 있다.

여기서는 감속부의 샤프트(42a)와 임펠러 허브(35)의 내측 샤프트(61)가 연결되어 있는 바, 이 샤프트(61) 둘레에 다수의 분배판(65)이 방사형으로 형성되어 임펠러 허브(35)와 함께 회전되면서 공기 배출구(35a)로 공기를 균일하게 분배하여 배출할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 공기 분배 수단이 설치된 본 발명의 수중 폭기기는 송기 파이프(33)를 통해 공기가 유입될 때 상기 공기 분배 수단(50,50',60)이 송기 파이프(33) 및 임펠러 허브(35)의 원주 방향으로 공기를 일정한 압력과 일정한 속도로 고르게 분배하기 때문에 공기 방울이 임펠러 허브(35)에서 배출되면서 임펠러(37)에 미치는 영향이 거의 동일하게 이루어지고, 또한 원주 방향으로 고르게 분배되어 보다 미세한 공기 방울을 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 구동부(40)에 설치된 안전 밸브(45)는 기기의 작동 중 기어실(43)의 내압이 상승하여 기어실의 파손되는 것을 방지하여 안전성 향상을 도모할 수 있게 된다.

상기에 상술한 여러 실시 예는 상류식(上流式) 수중 폭기기에 적용한 실시 예이나 본 발명은 여기에만 한정되지 않고, 하류식(下流式) 수중 폭기기 등 외기를 도입하여 수중의 임펠러 작동으로 폐수를 정화하는 여러 기기에 다양하게 실시할 수 있을 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 수중 폭기기는 공기 분배 수단에 의해 임펠러에 발생되는 케비테이션을 최소화시켜 보다 안정된 회전력을 확보할 수 있고 보다 미세한 공기 방울을 생성할 수 있기 때문에 작은 규모로도 교반 효과 및 정화 효율을 극대화시킬 수 있는 이점을 제공하게 된다.

또한, 본 발명은 구동부의 기어실 상부에 안전 밸브를 설치하여 기어실의 압력이 일정 이상으로 상승되면 압력을 배출하는 동시에 물이 유입되지 않도록 포켓실이 설치되어 있기 때문에 기기를 보다 안전하게 사용할 수 있는 이점도 제공하게 된다.

Claims (3)

1. 송풍기에서 송입된 외부 공기가 유입되도록 끝단부에 다수의 공기 공급구가 형성된 송기 파이프와, 상기 송기 파이프의 끝단부가 내측으로 연결되고 외측면에 다수의 공기 배출구가 형성된 임펠러 허브와, 상기 임펠러 허브의 둘레에 설치되어 임펠러 허브에서 배출되는 공기를 미세 공기 방울로 만들어 폐수내로 공급하는 임펠러와, 상기 임펠러 허브 및 임펠러를 회전시키는 구동부가 포함된 수중 폭기기에 있어서,

   상기 송기 파이프를 통해 유입되는 공기 방울을 균일하게 분배하여 상기 임펠러측에 공급할 수 있도록 상기 송기 파이프의 공기 공급구 내측이나 상기 임펠러 허브의 공기 배출구 내측중 적어도 어느 한 곳에 공기 분배 수단이 설치되고;

   상기 공기 분배 수단은 상기 송기 파이프나 임펠러 허브에 회전 가능토록 내설된 샤프트와, 상기 샤프트에 방사형으로 균등하게 설치된 다수의 분배판으로 구성된 것을 특징으로 하는 수중 폭기기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기 분배 수단은 그 샤프트가 상기 구동부와 연결되어 강제 회전토록 설치된 것을 특징으로 하는 수중 폭기기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동부는 회전 동력을 발생시키는 모터부와, 상기 모터부의 회전 속도를 조절하여 상기 임펠러에 전달하는 감속부와, 상기 감속부가 설치되어 있고 윤활유가 내재된 기어실과, 상기 기어실의 일측에 설치되어 내압이 일정 이상으로 상승되면 외부로 압력을 배출하는 안전 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 수중 폭기기.