KR100811846B1 - 공기실린더에 의해 제어되는 부상식 상징수 배출장치, 및이를 채용한 폐수처리장치 - Google Patents

Abstract

부상식 상징수 배출장치 및 이를 채용한 폐수처리장치가 개시된다. 본 발명의 부상식 상징수 배출장치는 유체 배출구를 개폐하는 개폐부재, 개폐부재의 위치를 가변시키는 공기실린더, 및 공기실린더에 공기를 주입하여 공기실린더에 의해 개폐부재가 개방위치 및 폐쇄위치로 선택적으로 이동되도록 구동하는 공기주입수단을 포함한다. 공기주입수단과 공기실린더를 활용하여 부상식 상징수 배출장치를 이동시킴으로써 상징수 배출장치의 안정적인 배출/배출차단 제어가 이루어지며, 이때 개폐부재의 이동이 공기실린더에 의해 수행되므로 공기실린더의 피스톤을 이동시키기 위한 최소한의 공기가 사용되어 기존의 발명보다 적은 공기량이 소모된다.

상징수, 배출, 부상, 개폐, 공기실린더

Description

공기실린더에 의해 제어되는 부상식 상징수 배출장치, 및 이를 채용한 폐수처리장치 {Decanting Unit with an air cylinder for controlling the operation thereof, and a wastewater processing apparatus employing the same}

본 발명은 폐수처리공정의 처리수를 배출하기 위한 부상식 상징수 배출장치, 및 이를 채용한 폐수처리장치에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 부상식 상징수 배출장치의 한 예를 보여주는 것으로서, 한국특허등록번호 제10-0278062호의 도 1 및 도 2 에 각각 도시된 도면이다. 상기 특허에서는 가요성배출관(21), 부자상판(11), 부자하판(12), 및 부자상판과 부자하판 사이의 공기튜브(26)로 이루어진 상징수 배출장치가 개시되어 있다. 부자상판(11)과 부자하판(12) 사이의 공기튜브(26)는 공기의 주입 유무에 따른 수축과 팽창을 통하여 상징수 유입구(13)를 개폐시킨다. 이 장치는 상징수의 배출을 방지하기 위해서는 공기튜브(26)에 공기를 주입하여 상징수 유입구(13)를 폐쇄시켜야 하는데 이때 공기튜브(26) 전체에 공기를 주입해야 하기 때문에 다량의 공기가 소요된다. 특히 배출유량이 증가하면 상징수 유입구(13)의 크기도 커져야 하는데, 이에 상응하여 공기튜브(26)의 직경도 증가하여야 하므로 결국에는 개폐를 위한 공기의 양도 증가하고 주입시간도 증가하게 되는 단점이 있었다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 특허 제10-0364110호가 고안되었다. 도 3 및 도 4 는 특허 제10-036411호의 도 3 및 도 5 에 각각 도시된 도면이다. 이는 특허 제10-0278062호와 유사한 구성으로서 부력을 갖는 본체(100), 가요성배출관(400), 상판(110)과 하판(120) 사이의 환형의 격막(150)으로 이루어지는데, 특허 제10-0278062호의 공기튜브(26)를 대신하여 다이아프램 형태의 격막(150)(도 4)을 적용함으로써 하여 개폐를 위하여 소요되는 공기량을 절감시킨 특징을 가진다. 그러나 이 발명도 배출구의 넓이가 증가하면(상판(110)과 하판(120) 사이의 거리가 증가하면) 다이아프램 형태의 격막(150)의 용량도 증가시켜야 되며 종국에는 공기소모량이 증가하게 된다. 특히 앞의 두 특허에서 사용한 공기튜브(26) 및 격막(150)의 재질은 고무재질로서 예리한 이물질에 의해 손상될 가능성이 높고 장시간 사용시 열화 및 부식물질에 의해 강도가 약화될 가능성이 높아 미처리된 오염물질이 유출될 위험성이 있었다.

실용신안등록 제20-0289913호(도 5 는 실용신안등록 제20-0289913호의 도 2 를 도시한 도면임), 실용신안등록 제20-0364622호, 및 특허등록 제10-0662897호(도 6 은 특허등록 제10-0662897호의 도 2 를 도시한 도면임)은 부상식 상징수 배출장치의 다른 예를 보여주고 있다. 이들 특허(실용신안)에서는, 부상식 본체, 가요성 배출관, 스프링지지형 밸브로 이루진 부상식 상징수 배출장치를 개시하고 있으며, 앞에서 언급된 특허(제10-0278062호, 제10-0364110호)와 비교할 때 부상식 본체와 가요성 배출관을 사용하는 것은 동일하나 상징수를 차단하는 장치가 스프링 지지형 밸브이고 배출을 위하여 펌프를 사용하는 차이가 있다. 그러나 이 발명의 특징인 스프링지형 밸브는 빈번한 사용에 의한 파손 및 인장력 감소 등과 같은 문제가 발생하여 미처리된 폐수가 유출될 가능성이 높다. 특히 펌프 가동 및 정지시 수격작용에 의해 발생하는 충격에 의해 밸브가 파손될 가능성이 높다. 또한, 펌프를 사용하여 상징수를 배출하므로 펌프가동시 동력이 소요되고, 상징수가 스프링 지지형 밸브를 통하여 배출되므로 밸브구경이 한정되어 배출유량이 증가할 경우 배출시간이 증가하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 부상식 상징수 배출장치의 약점을 보완하고 내구성을 증가시켜 안정적인 배출이 가능한 상징수 배출장치, 및 이러한 상징수 배출장치를 채용한 폐수처리장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부상식 상징수 배출장치는, 상기 상징수 배출장치를 유체 표면에 부유시키기 위한 부자; 상기 상징수 배출장치의 유체 배출구측에 설치되어, 상기 유체 배출구를 개방시키는 개방위치 및 상기 유체 배출구를 폐쇄시키는 폐쇄위치로 이동가능한 개폐부재; 상기 개폐부재의 위치를 가변시키기 위한 공기실린더; 및 상기 공기실린더에 공기를 주입하여 상기 공기실린더에 의해 상기 개폐부재가 상기 개방위치 및 상기 폐쇄위치로 선택적으로 이동되도록 구동하는 공기주입수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐부재가 상기 폐쇄위치로 이동된 상태에서 상기 개폐부재와 접하도록 수밀부재가 설치되는 것이 바람직하다. 수밀부재는 상기 개폐부재에 의한 상기 유체 배출구의 수밀적 폐쇄상태를 유지하는 기능을 한다.

상기 개폐부재는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), PVC(Polyvilyl Chloride)와 같은 재질로 이루어질 수 있고, 상기 수밀부재는 고무 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 상징수 배출장치의 하강을 소정 높이에서 제한하는 스토핑수단이 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 소정 높이는 복수의 위치에 각각 마련되어 상기 스토핑수단의 하강 제한이 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 선택되어 조절가능한 것이 바람직하다.

상기 스토핑수단은, 상기 상징수 배출장치의 측면에 기립상태로 배치되며 그 회전축선을 중심으로 회전가능하게 지지되는 바아; 및 상기 바아의 외측면에 둘레구간상의 상이한 위치에 각각 돌출 형성되며 상기 바아상의 각각 상이한 높이에 위치되어, 상기 상징수 배출장치의 하강을 제한하도록 지지하는 스토핑돌기;를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기와 같은 구성을 갖는 부상식 상징수 배출장치를 채용하여 구성된 폐수처리장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 공기주입수단과 공기실린더를 활용하여 부상식 상징수 배 출장치를 이동시킴으로써 상징수 배출장치의 안정적인 배출/배출차단 제어가 이루어진다. 이때 개폐부재의 이동이 공기실린더에 의해 수행되므로 공기실린더의 피스톤을 이동시키기 위한 최소한의 공기가 사용되어 기존의 발명보다 적은 공기량이 소모된다. 또한 공기실린더의 이동 거리 및 속도를 조절하여 운영자가 원하는 유출량에서 운영이 가능하다. 개폐부재는 내구성이 있는 재료로 제작되어 파손 및 손상의 우려가 없어 미처리된 폐수의 배출을 방지할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 7 은 본 발명에 따른 부상식 상징수 배출장치를 도시한 도면이고, 도 8 내지 도 11 은 도 7 의 부분확대도이며, 도 12 는 도 8 의 A-A 선에 따른 단면도이다.

본 발명에 따른 부상식 상징수 배출장치(800)는, 부력에 의해 상징수 배출장치(800)를 유체 표면에 부유시키기 위한 부자(810), 상징수 배출장치(800)의 유체 배출구(826)를 개폐하기 위한 개폐부재(820), 개폐부재(820)를 구동하기 위한 공기실린더(837)와 공기주입수단(830), 및 유체 배출구(820)를 통해 유입되는 유체를 외부로 배출하기 위한 가요성 배출관(840)을 포함하여 구성된다. 도 7 과 같은 상태에서 유체가 유체 배출구(826)를 통해 상징수 배출장치(800)로 유입된 후 가요성 배출관(840)을 통해 외부로 배출됨으로써 유체 표면으로부터 일정 높이에 있는 상징수가 외부로 배출된다.

유체 배출구(826)는 상징수 배출장치(800)의 측면에 외측으로 개구되어 있으며, 개폐부재(820)는 이 유체 배출구(826)를 개폐할 수 있도록 마련된다.

즉, 개폐부재(820)는 상징수 배출장치(800)의 유체 배출구(826) 측면에 설치되어 상하 방향으로 일정 범위 내에서 이동 가능하며, 이때 개폐부재(820)가 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 상향 이동된 위치는 유체 배출구(826)가 개폐부재(820)에 의해 개방된 개방위치이고, 개폐부재(820)가 도 10 에 도시된 바와 같이 하향 이동된 위치는 유체 배출구(826)가 개폐부재(820)에 의해 폐쇄된 폐쇄위치이다. 개방위치에서는 유체 배출구(826)를 통해 상징수가 유입되어 외부로 배출되며, 폐쇄위치에서는 유체 배출구(826)를 통한 상징수 유입 및 배출이 차단된다.

개폐부재(820)의 상하향 이동은 공기실린더(837)와 공기주입수단(830)에 의해 이루어진다. 공기실린더(837)는 그 내부에 개폐부재(820)와 연결되어 있는 피스톤(839)를 구비하고 있으며, 공기주입수단(830)으로부터 주입되는 공기에 의하여 피스톤(839)이 상방 또는 하방으로 이동됨으로써 개폐부재(820)가 선택적으로 상향 또는 하향 이동된다. 공기주입수단(830)은 공기펌프(831), 밸브(833), 및 공기주입관(835)으로 구성되어 있다. 두 개의 밸브(833)는 선택적으로 개방되어 공기실린더(837) 내의 상부 또는 하부로 연결된 공기주입관(835)을 통해 공기를 주입하며, 이에 따라 밸브(833)의 개폐를 선택함으로써 공기실린더(837) 내의 피스톤(839)이 주입되는 공기압에 의해 상방 또는 하방으로 이동된다. 도 8 및 도 9 는 개폐부재(820)가 개방위치로 상향이동되어 유체 배출구(826)가 개방된 상태를 도시하고 있고, 도 10 및 도 11 은 개폐부재(820)가 폐쇄위치로 하향이동되어 유체 배출구(826)가 폐쇄된 상태를 도시하고 있다.

한편, 개폐부재(820)의 하방에는 수밀부재(822)가 설치되어 있다. 이 수밀부재(822)는 도 10 및 도 11 에 도시된 바와 같이 개폐부재(820)가 폐쇄위치로 이동된 상태에서 개폐부재(820)와 접하도록 설치되어, 개폐부재(820)에 의한 유체 배출구(826)의 수밀적 폐쇄상태를 유지하는 기능을 한다. 보다 구체적으로는, 개폐부재(820)가 하향이동하면 개폐부재(820)와 수밀부재(822)가 밀착되어 상징수 배출이 차단된다. 이때 개폐부재(820)가 하향 이동되면서 부력이 증가하여 상징수 배출장치(820)가 상부로 이동하게 되고, 수면이 배출구(826)보다 아래에 위치하게 되므로 개폐부재(820)와 수밀부재가 완벽하게 밀착되지 않아도 상징수가 배출구(826)를 통하여 유출되지 않는다.

개폐부재(820)는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), PVC(Polyvilyl Chloride) 등과 같이 일정 강도를 유지하고 내약품성 및 내부식성이 높은 어떤 재질 사용하도 제작이 가능하나 비중이 1g/㎠ 이하인 것이 유리하다. 수밀부재(822)는 고무 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

한편, 상징수 배출장치(800)는 어떠한 상황에도 일정 수위 이하로 내려가지 않도록 하는 장치가 필요하다. 이는 비상시 상징수 배출장치(800)의 고장에 의해 반응조 내의 고형물이 유출되는 것을 방지하기 위해서이다. 본 발명에는 이를 위하여 상징수 배출장치(800)의 하강을 소정 높이에서 제한하는 스토핑수단을 채용하였으며, 이에 더 나아가서, 상기 소정 높이가 복수의 위치에 각각 마련되도록 함으로써 스토핑수단의 하강 제한이 복수의 위치 중 어느 하나로 선택되어 조절가능하 도록 하였다.

도 1 , 13, 및 14 에 도시된 바와 같이, 스토핑수단은 바아(860)와 스토핑돌기(864-1 내지 864-4), 및 지지부(862)를 포함하여 구성된다. 바아(860)는 상징수 배출장치(800)의 측면에 기립상태로 배치되며, 지지부(862)는 바아(860)를 회전축선을 중심으로 회전가능하게 지지하는 기능을 한다. 스토핑돌기(864-1 내지 864-4)는 바아(860)의 외측면에 둘레구간상의 각각 상이한 위치에 각각 돌출 형성되며 또한 바아(860)상의 각각 상이한 높이에 위치된다. 이와 같은 구조에 의하면, 작업자가 바아(860)를 회전시켜 원하는 높이에 있는 스토핑돌기를 상징수 배출장치(800)측을 향하도록 위치시킴으로써 상징수 배출장치(860)를 원하는 높이에서 더 이상의 하강이 제한되도록 구성할 수 있다. 지지부(862)는 바아(860)가 인위적인 조작이 없이는 회전하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 12 의 도면부호 870 은 인양고리로서, 상징수 배출장치를 외부의 인양기구를 이용하여 인양하기 위해 인양 로프 등을 걸기 위해 사용된다.

본 발명에 따르면, 공기주입수단과 공기실린더를 활용하여 부상식 상징수 배출장치를 이동시킴으로써 상징수 배출장치의 안정적인 배출/배출차단 제어가 이루어진다. 이때 개폐부재의 이동이 공기실린더에 의해 수행되므로 공기실린더의 피스톤을 이동시키기 위한 최소한의 공기가 사용되어 기존의 발명보다 적은 공기량이 소모된다. 또한 공기실린더의 이동 거리 및 속도를 조절하여 운영자가 원하는 유출량에서 운영이 가능하다. 개폐부재는 내구성이 있는 재료로 제작되어 파손 및 손상의 우려가 없어 미처리된 폐수의 배출을 방지할 수 있다.

또한, 비상시 상징수 배출장치가 일정수위 이하로 내려가는 것이 방지된다.

도 15 및 도 16 은 상기와 같은 구성을 갖는 부상식 상징수 배출장치를 채용한 폐수처리장치의 예를 보여주는 도면이다. 이들 도면에 바와 같이, 폐수처리장치는 유량조정조(혐기조)에 유입되어 혐기 처리 공정을 거친 폐수가 상징수 배출장치가 구비된 반응조로 유입되며, 이때 반응조 내에 설치된 상징수 배출장치는 상기한 바와 같은 본 발명의 구조를 갖는다. 반응조에서 상징수 배출장치에 의해 상징수가 배출되고, 반응조 내의 잉여 슬러지는 외부로 배출되며 일부의 슬러지는 반송관을 통해 유량조정조로 반송된다. 도 15 및 도 16 에 도시된 예의 폐수처리장치 외에도 본 발명의 상징수 배출장치는 다양한 종류의 폐수처리장치에 적용 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이며, 이러한 변형은 본 발명의 보호범위에 속할 것이다.

도 1 은 종래의 부상식 상징수 배출장치 일 예를 도시한 도면

도 2 는 도 1 의 부분 확대도

도 3 은 도 1 의 종래의 부상식 상징수 배출장치를 개량한 종래 기술의 다른 예를 도시한 도면

도 4 는 도 5 의 격막의 확대 사시도

도 5 및 도 6 은 각각 종래의 부상식 상징수 배출장치의 또 다른 예들을 도시한 도면

도 7 은 본 발명에 따른 부상식 상징수 배출장치를 도시한 도면

도 8 및 도 9 는 도 7 의 부분확대도로서, 개폐부재의 열린 상태를 도시한 도면

도 10 및 도 11 은 도 7 의 부분확대도로서, 개폐부재의 닫힌 상태를 도시한 도면

도 12 는 도 8 의 A-A 선에 따른 단면도

도 13 는 도 7 의 부분확대도로서 스토핑수단을 도시한 도면

도 14 는 도 13 의 상면도

도 15 및 16 은 본 발명에 따른 부상식 상징수 배출장치가 채용된 폐수처리장치를 도시한 도면

Claims (11)

1. 부상식 상징수 배출장치에 있어서,

   상기 상징수 배출장치를 유체 표면에 부유시키기 위한 부자;

   상기 상징수 배출장치의 유체 배출구측에 설치되어, 상기 유체 배출구를 개방시키는 개방위치 및 상기 유체 배출구를 폐쇄시키는 폐쇄위치로 이동가능한 개폐부재;

   상기 개폐부재의 위치를 가변시키기 위한 공기실린더;

   상기 공기실린더에 공기를 주입하여 상기 공기실린더에 의해 상기 개폐부재가 상기 개방위치 및 상기 폐쇄위치로 선택적으로 이동되도록 구동하는 공기주입수단; 및

   상기 상징수 배출장치의 하강을 소정 높이에서 제한하는 스토핑수단;

   을 포함하며,

   상기 소정 높이는 복수의 위치에 각각 마련되어 상기 스토핑수단의 하강 제한이 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 선택되어 조절가능한 것을 특징으로 하는 부상식 상징수 배출장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 개폐부재가 상기 폐쇄위치로 이동된 상태에서 상기 개폐부재와 접하도록 설치되어, 상기 개폐부재에 의한 상기 유체 배출구의 수밀적 폐쇄상태를 유지하는 수밀부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 상징수 배출장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 개폐부재는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), PVC(Polyvilyl Chloride) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 부상식 상징수 배출장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 수밀부재는 고무 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 부상식 상징수 배출장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 스토핑수단은, 상기 상징수 배출장치의 측면에 기립상태로 배치되며 그 회전축선을 중심으로 회전가능하게 지지되는 바아; 및

   상기 바아의 외측면에 둘레구간상의 상이한 위치에 각각 돌출 형성되며 상기 바아상의 각각 상이한 높이에 위치되어, 상기 상징수 배출장치의 하강을 제한하도록 지지하는 스토핑돌기;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 상징수 배출장치.
8. 제 1 항 내지 제 4 항, 및 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 부상식 상징수 배출장치를 포함하여 구성된 폐수처리장치.
9. 부상식 상징수 배출장치에 있어서,

   상기 상징수 배출장치를 유체 표면에 부유시키기 위한 부자;

   상기 상징수 배출장치의 유체 배출구를 개폐하기 위한 수단; 및

   상기 상징수 배출장치의 하강을 소정 높이에서 제한하는 스토핑수단;

   을 포함하며,

   상기 소정 높이는 복수의 위치에 각각 마련되어 상기 스토핑수단의 하강 제한이 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 선택되어 조절가능한 것을 특징으로 하는 부상식 상징수 배출장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 스토핑수단은, 상기 상징수 배출장치의 측면에 기립상태로 배치되며 그 회전축선을 중심으로 회전가능하게 지지되는 바아; 및

    상기 바아의 외측면에 둘레구간상의 상이한 위치에 각각 돌출 형성되며 상기 바아상의 각각 상이한 높이에 위치되어, 상기 상징수 배출장치의 하강을 제한하도록 지지하는 스토핑돌기;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부상식 상징수 배출장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 기재된 부상식 상징수 배출장치를 포함하여 구성된 폐수처리장치.

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