KR100892064B1 - 기액혼합기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러를 수중에서 회전시킴으로써 상대적으로 저압을 발생하는 와류의 중심에 상대적으로 고압인 외부의 공기를 자연적 및 강제적으로 공급하여 공기와 액체를 충분히 혼합하고자 함과 더불어 와류를 발생시킴으로써 공기 활성화도를 향상시키고자 한 기액혼합기에 관한 것이다.

기액혼합, 회전부재

Description

기액혼합기{wastewater-air mixer}

본 발명은 기액혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임펠러를 수중에서 회전시킴으로써 상대적으로 저압을 발생하는 와류의 중심에 상대적으로 고압인 외부의 공기를 자연적 및 강제적으로 공급하여 공기와 액체를 충분히 혼합하고자 함과 더불어 와류를 발생시킴으로써 공기 활성화도를 향상시키고자 한 기액혼합기에 관한 것이다.

일반적으로 폐수의 정수처리를 위해 개발된 폐수의 정수 처리장치는 대개 협잡물을 걸러주는 스크린조, 부패조, 여과조, 호기성 생물을 배양하는 접촉산화조, 침전조, 소독방류조로 구성되어 있는데, 이러한 구성 중 수중 폭기장치를 사용하여 호기성 생물을 배양하는 접촉산화조의 역할이 상당히 중요하다고 할 수 있다.

즉, 상기한 여러 종류의 폐수는 강물을 오염시키는 유기물질이 다량 함유된 상태에서 배출되고 있는 바, 이러한 폐수를 효과적으로 정수처리 하려면 부패된 폐수에 산소를 원활히 공급하여 호기성 미생물의 배양이 신속히 이루어지도록 하여야 하며, 이를 위해 폐수의 정수처리시에는 산소를 원활히 공급하는 수중폭기장치를 주로 사용하고 있다.

국내실용신안등록 제20-0292647에서는 공기이송관을 통하여 유입된 공기에 의해 오리피스를 통하여 흡수된 물이 와류판을 통과하면서 기액혼합체를 이루고 이 혼합체는 공기혼합돌기에 부딪히면서 더욱 잘게 쪼개져 수중에 산소를 공급하는 수중폭기장치를 제시하였다.

이와 같은 수중폭기장치는 공기혼합돌기에 의해 저항을 받은 유체는 회전속도가 줄어들어 교반능력이 떨어지기 때문에 기액 혼합 효율이 어느 이상 상승하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 수중에서 임펠러를 강제 회전시킴으로써 상대적으로 저압인 와류의 중심에 상대적으로 고압인 외부의 공기 및 수중 액체를 자연 또는 강제로 유입시킴에 따라 액체와 공기를 충분히 혼합하고, 와류의 중심방향으로 액체를 자연 유동시킴으로써 별도로 액체를 유동시키는 장치를 구비하지 않아도 됨에 따라 간단한 구조를 통해 기액을 혼합하고자 하는 기액혼합기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수중모터를 지지하며 중심공을 통공하여 상기 수중모터의 구동시 회전되는 회전축을 상부에서 하부방향으로 삽입하는 플랜지, 상기 중심공의 하부로 돌출되게 삽입된 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전됨으로써 액체에 와류를 발생시키며 외측으로 유동 안내하는 회전부재 및 상기 수중모터와 상기 플랜지를 수중 바닥에 대해 지지하며 상기 회전부재의 작동으로 압력차이에 의해 하부에서 유입되는 공기를 포함한 액체를 외측으로 분출시키며 기액 혼합 유도하는 교반부를 포함하여 이루어진 기액혼합기를 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 기액혼합기는 수중에서 강제 회전되는 임펠러를 통해 와류를 발생시키고, 상대적으로 저압인 와류의 중심으로 외부 공기와 수중 액체를 자연 유동시킴으로써 기액을 충분히 혼합할 수 있도록 하여 공기활성도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기액혼합기의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B선 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기액혼합기의 분 해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기액혼합기는 수중(水中)에 형성되어 기액(氣液)을 혼합하는 역할을 한다.

특히, 상기 기액혼합기는 수중모터(11)를 지지하는 플랜지(12), 상기 수중모터(11)에 연결되어 회전되며 액체에 와류를 발생시키는 회전부재(13) 및 상기 플랜지(12)의 하부에 연결되어 외부의 공기 및 저장된 액체를 플랜지(12) 하부로 자연 또는 강제 유동시킴으로써 액체와 공기를 교반 유도하는 교반부(20)로 이루어진다.

상기 플랜지(12)는 판 형상으로 중심에 중심공(12a)을 통공한다.

그리고, 상기 수중모터(11)는 회전축(11a)을 연결하여 구동시 회전력을 회전축(11a)에 전달한다.

이때, 상기 수중모터(11)는 플랜지(12)의 상측에 지지되고, 상기 회전축(11a)은 중심공(12a)에 삽입되어 플랜지(12)의 하측으로 돌출된다.

상기 회전축(11a)이 수중모터(11)에 연결되는 구조는 일반적인 것으로 한다.

그리고, 상기 회전부재(13)는 플랜지(12)의 하측으로 돌출된 회전축(11a)에 삽입 결합되어 회전축(11a)과 함께 회전된다.

상기 회전부재(13)는 수중에서 강제 회전되며 와류를 형성하며, 액체를 방사상으로 퍼져나가거나 분출되도록 유도하는 역할을 한다.

이때, 수중에서 와류가 발생하는 부분의 중심은 상대적으로 저압(低壓)이 된다.

또한, 상기 교반부(20)는 스페이서(21), 플레이트(23), 케이싱(25), 공기유 입관(27) 및 흡입부재(28)로 이루어진다.

상기 플랜지(12)는 하측면 가장자리에 원 궤적을 따라 스페이서(21)를 형성하고, 상기 스페이서(21)는 끝단 전체에 연결되는 플레이트(23)를 연결한다.

따라서, 상기 플랜지(12)와 플레이트(23)는 스페이서(21)의 길이만큼 유격되어 액체를 잔류할 수 있는 공간을 확보한다.

상기 스페이서(21)는 플랜지(12) 및 플레이트(23)에 용접되거나 끼움 결합된다.

특히, 상기 스페이서(21)는 플레이트(23) 상에 일체로 고정 형성되고, 상기 플랜지(12)는 상협하광 형상의 삽입공(12b)을 통공하며, 상기 스페이서(21)는 삽입공(12b)에 용이하게 삽입 유도되도록 상협하광 형상의 삽입돌기(22)를 돌출 형성한다.

그래서, 상기 수중모터(11)를 장착한 플랜지(12)는 삽입돌기(22)에 끼워져 지지된다.

또한, 상기 플레이트(23)는 플랜지(12)의 중심공(12a)과 일직선이 되도록 개방구(24)를 통공한다.

그래서, 상기 회전부재(13)가 회전되면, 플레이트(23)와 플랜지(12) 사이에 잔류하고 있는 외부 공기를 포함한 액체는 스페이서(21) 사이를 통해 외측으로 방사상으로 분출되면서 외부 공기와 액체를 충분히 혼합한다.

상기 스페이서(21)는 분출되는 액체와의 간섭을 줄이기 위해 가능한 최소한의 개수로 구비된다.

여기서, 상기 플랜지(12) 하측의 외부 공기를 포함한 액체가 외측으로 분출됨과 아울러 플랜지(12) 하부에 위치한 와류의 중심부분은 상대적으로 저압이기 때문에 외부 공기를 포함한 액체는 플레이트(23)의 개방구(24)를 통해 자연적으로 플레이트(23)의 상측으로 유입된다.

이때, 상기 기액혼합기는 액체를 담고 있는 임의의 탱크(도시하지 않음)에 구비된다.

그래서, 상기 플레이트(23)와 플랜지(12) 사이에서 외부 공기와 액체는 혼합된다.

여기서, 외부 공기란 탱크의 외부에서 유동되는 공기를 말한다.

한편, 상기 회전부재(13)는 회전축(11a)에 삽입되어 고정부재(15)에 의해 고정되는 판 형상의 회전판(14) 및 상기 개방구(24)를 통해 유입되는 액체와 직접적으로 부딪히도록 회전판(14)의 하측면에 원 궤적을 따라 동일 방향으로 오목한 호 형상으로 형성된 날개(16)로 이루어진다.

상기 회전부재(13)의 회전판(14)은 플랜지(12)와 플레이트(23) 사이에 해당되는 위치에 구비되도록 회전축(11a)의 상단에 고정 결합된다.

그래서, 상기 회전부재(13)는 회전축(11a)과 함께 강제 회전된다.

이때, 상기 회전축(11a)은 고정부재(15)와 체결함으로써 회전판(14)의 하측 이탈을 방지함이 바람직하다.

상기 고정부재(15)는 너트 등으로 한다.

그리고, 상기 날개(16)는 회전판(14)의 하측에서 동일 방향으로 함몰된 호 형상으로 원 궤적을 따라 배열됨으로써 회전판(14)의 회전시 액체와 외부 공기를 충분히 혼합하도록 와류를 최대한 발생시키는 기능을 한다.

한편, 상기 케이싱(25)은 플레이트(23)의 하측면에 연결되고, 플레이트(23)의 개방구(24)와 일직선상이 되는 하면에 흡입공(26)을 통공한다.

상기 케이싱(25)은 플레이트(23)의 하측에 용접되거나 플레이트(23)에 일체로 형성된다.

상기 케이싱(25)은 액체를 저장하여 플랜지(12)와 플레이트(23) 사이로 공급되는 액체의 양을 유지하는 역할을 한다.

그리고, 상기 공기유입관(27)은 회전부재(13)의 작동시 플랜지(12)와 플레이트(19) 사이에서 공기를 혼합한 액체가 스페이서(21) 사이를 통해 외측으로 분출됨과 동시에 외부의 공기를 내부로 유입하여 흡입공(26)을 통해 유입된 액체와 일차적으로 혼합되도록 하는 역할을 한다.

그리고 나서, 유입된 외부 공기를 포함한 액체는 회전부재(13)의 작동으로 발생되는 와류를 통해 이차적으로 혼합되며 분출된다.

특히, 상기 공기유입관(27)은 외부 공기를 블로어(도시하지 않음)에 의해 케이싱(25) 내부로 강제 유입 유도하거나 또는 회전부재(13)의 작동으로 플랜지(12)와 플레이트(19) 사이에서 상대적으로 수압이 약함으로 인해 외부 공기를 자연 유입 유도한다.

이때, 상기 공기유입관(27)은 케이싱(25)의 하면에 연결되도록 하여 액체보다 비중이 작은 외부 공기의 상승시간을 지연시킴에 따라 액체와 혼합성을 향상시 킨다.

또한, 상기 케이싱(25)의 흡입공(26)은 양측을 개방한 흡입부재(28)를 삽입한다.

상기 흡입부재(28)는 관 형상으로서 양측을 개방하여 케이싱(25) 외부의 액체를 케이싱(25) 내부로 안내한다.

이때, 상기 흡입부재(28)는 상단을 개방구(24)에 근접되도록 케이싱(25)에 최대한 삽입함으로써 액체의 분출력을 극대화함이 바람직하다.

상기 흡입부재(28)의 상단이 개방구(24)에서 비교적 먼 위치에 형성되면, 흡입부재(28)를 통해 상승하는 액체는 케이싱(25) 내부에 잔류하고 있는 액체에 부딪히며 분출속도가 현저히 줄어들게 된다.

상기 흡입부재(28)는 흡입공(26) 내측면에 일체로 형성될 수도 있고, 흡입공(26)에 억지 끼움될 수도 있다.

한편, 상기 케이싱(25)은 레그(30)를 형성하여 바닥에 지지됨과 더불어 바닥과의 사이를 유격시킨다.

상기 케이싱(25)은 레그(30)에 의해 바닥 특히 액체를 저장하고 있는 탱크 바닥면과의 사이가 유격됨에 따라 흡입부재(28) 및 공기유입관(27)을 하측에 연결 가능하게 된다.

또한, 상기 수중모터(11)를 연결한 플랜지(12)는 스페이서(21)에 삽입되어 견고하게 고정됨과 더불어 용이하게 분리 가능하도록 설치됨이 바람직하다.

그래서, 상기 플랜지(12)는 상·하측으로 연통된 안내구(41)를 형성하고, 상 기 플레이트(23)는 안내구(41)와 수직방향으로 일직선상이 되는 상면에 고정돌기(42)를 돌출하며, 상기 고정돌기(42)와 임의의 벽체(10)는 고정부(43)에 의해 연결됨으로써 교반부(20)로부터 플랜지(12)와 수중모터(11)를 용이하게 분리 가능하게 된다.

그리고, 상기 고정부(43)는 안내구(41)에 삽입되어 고정돌기(42)를 억지 끼움하는 고정대(44), 상기 고정대(44)의 끝단에 분리 가능하게 연결되어 고정대(44)를 눌러 고정함과 더불어 임의의 벽체(10)에 분리 가능하게 고정 설치되는 브라켓(45) 및 상기 고정대(44)의 둘레면에 돌출되어 플랜지(12)의 상측면을 눌러 고정하는 가압돌기(49)로 이루어진다.

상기 안내구(41)는 고정대(44)를 삽입하도록 플랜지(12)에 형성된 홀 일 수도 있고, 고정대(44)를 측방향으로 삽입하도록 양측으로 연통된 홈 형상일 수 있다.

또한, 상기 고정대(44)는 자중 및 브라켓(45)의 누름에 의해 플레이트(23)를 눌러 고정함과 동시에 가압돌기(49)로써 플랜지(12)를 눌러 수중모터(11)의 흔들림이 플랜지(12) 및 플레이트(23)로 전가되는 것을 방지하고, 스페이서(21)로부터 플랜지(12)의 임의 분리를 방지하는 역할을 한다.

상기 브라켓(45)은 벽체(10)에 분리 가능하게 설치된다.

그리고, 상기 브라켓(45)은 벽체(10)에 분리 가능하게 볼팅되는 부착판(46), 상기 부착판(46)의 전측으로 연장되는 연결대(47) 및 상기 연결대(47)의 하측으로 돌출되어 고정대(44)에 분리 가능하게 끼움됨으로써 고정대(44)를 눌러 자체 및 플 랜지(12)의 흔들림을 방지하는 노브(48)로 구성된다.

상기 부착판(46)은 체결스크류(46a)로써 벽체(10)에 분리 가능하게 결합된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 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 발명에 따른 기액혼합기의 평면도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 도 1의 B-B선 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 기액혼합기의 분해 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11: 수중모터 12: 플랜지

13: 회전부재 20: 교반부

21: 스페이서 23: 플레이트

25: 케이싱 27: 공기유입관

28: 흡입부재 30: 레그

41: 안내구 42: 고정돌기

43: 고정부 44: 고정대

45: 브라켓 49: 가압돌기

Claims (9)

1. 수중모터를 지지하며, 중심공을 통공하여 상기 수중모터의 구동시 회전되는 회전축을 상부에서 하부방향으로 삽입하는 플랜지;

   상기 중심공의 하부로 돌출되게 삽입된 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전됨으로써 액체에 와류를 발생시키며 외측으로 유동 안내하는 회전부재; 및

   상기 수중모터와 상기 플랜지를 수중 바닥에 대해 지지하며, 상기 회전부재의 작동으로 압력차이에 의해 하부에서 유입되는 공기를 포함한 액체를 외측으로 분출시키며 기액 혼합 유도하는 교반부를 포함하고,

   상기 교반부는,

   상기 플랜지의 하측면 가장자리에 원 궤적을 따라 다수 개 형성되어 분출되는 공기를 포함한 액체의 흐름 통로를 확보하는 스페이서;

   상기 플랜지와의 사이에서 상기 스페이서의 높이만큼의 액체 및 공기의 유동 공간을 확보하도록 상기 스페이서의 하단 전체에 걸쳐 접하고, 상기 플랜지의 중심공과 일직선상에 위치하는 개방구를 통공한 플레이트;

   상기 플레이트의 하측에 형성되고, 둘레면에 흡입공을 통공하여 상기 회전부재의 작동시 외부의 액체를 자연 흡입 유도함과 연이어 이 액체를 상기 개방구를 통해 상기 회전부재 방향으로 유동 안내하는 케이싱; 및

   상기 케이싱의 둘레면에 연결되어 외부의 공기를 상기 케이싱 내부로 자연적 또는 강제적으로 유입함으로써 상기 회전부재 방향으로 유동되는 액체에 공기를 포함시키기 위한 공기유입관으로 이루어져,

   상기 회전부재는 상기 케이싱 내부에 잔존하는 공기를 포함한 액체를 분출시킴으로써 기액혼합을 활성화하는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 회전부재는 상기 회전축에 삽입되어 고정부재에 의해 고정되는 판 형상의 회전판; 및

   상기 개방구를 통해 유입되는 액체와 직접적으로 부딪히도록 상기 회전판의 하측면에 원 궤적을 따라 동일 방향으로 오목한 호 형상으로 형성된 날개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 플랜지는 상협하광 형상의 삽입공을 통공하고;

   상기 스페이서는 상기 삽입공에 용이하게 삽입 유도되도록 상협하광 형상의 삽입돌기를 돌출 형성하는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 흡입공에는 양측이 개방된 흡입부재가 상기 개방구에 가능한 근접되도록 형성되어 상기 개방구 방향으로의 액체 분출력을 극대화하는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 케이싱은 레그를 형성하여 바닥에 지지됨과 더불어 바닥과의 사이를 유격시키는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 플랜지는 상·하측으로 연통된 안내구를 형성하고;

   상기 플레이트는 상기 안내구와 일직선상이 되는 상면에 고정돌기를 돌출하며;

   상기 고정돌기와 벽체는 고정부에 의해 연결됨으로써 상기 교반부로부터 상기 플랜지와 수중모터를 용이하게 분리하는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 고정부는 상기 안내구에 삽입되어 상기 고정돌기를 억지 끼움하는 고정대;

   상기 고정대의 끝단에 분리 가능하게 연결되어 상기 고정대를 눌러 고정함과 더불어 상기 벽체에 분리 가능하게 고정 설치되는 브라켓; 및

   상기 고정대의 둘레면에 돌출되어 상기 플랜지의 상측면을 눌러 고정하는 가압돌기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 브라켓은 상기 벽체에 분리 가능하게 볼팅되는 부착판;

   상기 부착판의 전측으로 연장되는 연결대; 및

   상기 연결대의 하측으로 돌출되어 상기 고정대에 분리 가능하게 끼움됨으로써 상기 고정대를 눌러 자체 및 상기 플랜지의 흔들림을 방지하는 노브로 구성되는 것을 특징으로 하는 기액혼합기.

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