KR100960371B1 - 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치 - Google Patents

무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치 Download PDF

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Abstract

무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치를 개시한다. 본 발명의 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치는 원수 유입구와 혼합 액체 유출구를 가진 파이프 형상이고, 상기 원수 유입구와 근접한 외주면에 길이방향에 대해 수직으로 형성된 약품 투입구를 가진 혼합관과, 약품 투입구에 관 결합되고 일단은 상기 혼합관 내부로 연장된 약품 투입관과, 약품 투입관의 약품 유출구 직하방에서 회전축이 혼합관의 중심선상에서 길이방향으로 위치하도록 약품 투입관 일단에 설치되고 유입되는 원수에 의해 회전되어 투입되는 약품과 원수를 교반하는 프로펠러와, 프로펠러 후방의 혼합관 내부에 설치되고, 혼합액체의 와류 흐름을 길이방향의 다수의 채널들을 통해 균일한 흐름으로 가이드하여 액체 유출구로 내보내는 벌집체를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치{Apparatus of Mixing Water and Disinfection agents within Pipe having powerless propeller and comb}
본 발명은 본 발명은 관로 약품 혼합장치에 관한 것으로, 특히 정수장이나 수영장 등에서 원수에 약품을 고르게 혼합시키기 위해 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치에 관한 것이다.
일반적으로 정수장, 수영장 등에서 원수 또는 정수를 소독하거나 이물질을 응집하기 위하여 소독약이나 응집제와 같은 약품을 투입한다. 즉, 원수를 취수장이나 수영장 등에 공급시키기 전에 원수를 파이프로 통과시키면서 약품을 투입한다. 이때, 약품 혼합장치를 사용하여 투입되는 약품이 원수에 고르게 혼합하여야 투입되는 약품의 효율을 극대화할 수 있다. 이런 혼합장치는 원수를 공급하는 장치에 설치하여 사용한다. 사용 예로는 공급되는 원수를 소독하기 위해 소독약을 첨가하기 위하여 사용하거나, 원수에 함유되어 있는 오염물질을 침전시키기 위하여 응집제 등을 첨가하는데 사용된다.
이와 같이 원수에 약품을 투입하여 혼합시켜 주기 위한 종래의 장치로서는, 국내 공개실용신안 공개번호 제1999-8182호 "정수장의 약품 혼합장치", 등록실용신안 제113114호 "응집제약품투입장치", 등록실용신안 제224737호 "혼합이지 약품투입장치", 등록실용신안 제275014호 "약품투입 및 혼합장치"등이 있다.
종래의 혼합장치는 약품을 원수와 고르게 혼합시켜 주지 못하므로 소독효과가 떨어지거나 슬러지를 응집시키는 응집력이 떨어져 정화효율을 현저하게 떨어뜨리는 문제점이 있다.
이를 개선하고자 공개특허 제2009-19386호 "무동력 관내 혼합장치"가 공개되었다.
이 공개특허에서는 액체 유입관 보다 직경이 큰 혼합관을 사용하고 혼합관 내부를 통공이 형성된 다수의 수직 격벽으로 분리하여 약품과 원수의 혼합을 유도하고 약품 비산편을 사용하여 약품이 원수의 역방향으로 비산되어 혼합효율을 극대화 하고 있다.
그러나 이 방식에서는 혼합효율을 향상시킬 수는 있으나 수직 격벽으로 원수의 흐름을 방해하기 때문에 단위시간당 동일 유량을 처리하기 위해서는 액체 유입관의 직경보다 혼합관의 직경을 더 크게 설계할 수밖에 없는 문제점이 있다.
또한 격벽과 격벽 사이, 유입관과 혼합관 사이, 혼합관과 배출관 사이에서 수직벽이 형성되고 이와 같은 수직벽은 와류를 형성하므로 물에 혼합 희석된 약품이 완전히 용융되지 않으면 이러한 공간에 가라앉아 내부에 적층되는 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 원수와 약품이 보다 균일하게 혼합되어 지도록 하는 혼합장치에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 유입관, 혼합관 및 유출관의 직경을 동일하게 유지하면서도 원수와 약품의 혼합이 탁월한 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 관내의 중앙부와 가장자리의 유속을 균일하게 유지하여 전체적으로 원수와 약품의 혼합효율을 개선시킬 수 있는 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치는 원수 유입구와 혼합 액체 유출구를 가진 파이프 형상이고, 상기 원수 유입구와 근접한 외주면에 길이방향에 대해 수직으로 형성된 약품 투입구를 가진 혼합관과, 약품 투입구에 관 결합되고 일단은 상기 혼합관 내부로 연장된 약품 투입관과, 약품 투입관의 약품 유출구 직하방에서 회전축이 혼합관의 중심선상에서 길이방향으로 위치하도록 약품 투입관 일단에 설치되고 유입되는 원수에 의해 회전되어 투입되는 약품과 원수를 교반하는 프로펠러와, 프로펠러 후방의 혼합관 내부에 설치되고, 혼합액체의 와류 흐름을 길이방향의 다수의 채널들을 통해 균일한 흐름으로 가이드하여 액체 유출구로 내보내는 벌집체를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 벌집체는 다수의 채널들 사이를 연통시키는 다수의 통공들이 형성된 것이 벌집체 내부를 통과하면서 약품과 원수의 혼합을 유도하는 데 바람직하다.
또한 벌집체는 금속 박판체, 세라믹 코팅된 금속 박판체 또는 세라믹 성형체 중 어느 하나로 형성됨으로 원수 내의 나쁜 냄새나 미생물 살균 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서 벌집체의 다수의 채널의 직경은 중앙부로 갈수록 작고 가장자리로 갈수록 커지는 것이 관로의 중앙부와 가장자리의 유속을 거의 유사하게 가이드하고 이러한 가이드에 의해 약품이 관로 전체에 균일하게 분산되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치는 무동력으로 원수와 약품의 혼합효율을 극대화하면서도 액체의 흐름 방해를 최소화할 수 있어서 약품혼합 처리시간을 신속하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치의 바람직한 일 실시예의 일부 절개 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 2의 A-A 선 단면도.
도 4는 도 1의 벌집체의 사시도.
도 5는 도 1의 벌집체의 파판의 통공 구조의 일실시예를 나타낸 도면.
도 6은 도 5의 통공 구조에 의한 유체 흐름을 설명한 도면.
도 7은 도 1의 벌집체의 파판의 통공 구조의 다른 실시예를 나타낸 도면.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치의 바람직한 일 실시예의 일부 절개 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 3은 도 1의 측단면도를 나타낸다.
무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치(100)는 혼합관(110), 약품 투입관(120), 무동력 교반부(130), 벌집체(140)를 포함한다.
혼합관(110)은 파이프 형상으로 파이프 양단에 유입구(112)및 유출구(114)를 가지며 유입구(112) 근처의 파이프 외주면(111)에 약품투입구(116)가 형성된다. 약품투입구(116)로부터 수직 상방향으로 연장된 분기관(118)이 형성된다. 유입구(112), 유출구(114), 분기관(118)의 종단에는 플렌지 결합을 위한 플렌지(113, 114, 119)들이 각각 형성된다. 혼합관(110)은 유입구(112)로부터 유출구(114)까지 동일 내경을 가진 파이프 형상을 유지한다. 유입구(112)에는 펌핑된 원수가 특정 유압을 가지고 특정 유속으로 공급된다. 이 때 유입되는 원수의 유속은 가장자리의 저항력 때문에 중심부가 가장자리보다 빠르게 된다(도 3 화살표 참조).
약품 투입관(120)은 일단(124)이 분기관(118) 및 약품 투입구(116)를 통하여 혼합관(110) 내부까지 삽입되고 외주면에 형성된 플렌지(122)가 분기관(118)의 플렌지(119)와 결합된다.
약품 투입관(120)의 일단(124) 직하방에는 무동력 교반부(130)가 결합된다.
무동력 교반부(130)는 약품 투입관(120)의 일단에 결합되는 지지부(132)와, 지지부(132)에 축설된 프로펠러(134)를 포함한다.
지지부(132)는 원통부(132a)와 수직 지지대(132b, 132c)를 가진다. 원통부(132a)는 약품 투입관(120)은 일단(124)에 끼움식 또는 나사식으로 체결되고, 수직 지지대(132b, 132c)는 원통부(132a)로부터 하방으로 연장되고 길이방향으로 배치되어 서로 마주보도록 위치된다. 수직 지지대(132b, 132c) 각각의 자유단에 축공이 형성되고 이 축공에 프로펠러(134)의 회전축(134a)이 축 결합된다. 수직 지지대의 길이는 축공 위치가 혼합관(110)의 중심축선상에 위치되도록 하는 길이를 가진다.
따라서 프로펠러(134)는 수직 지지대(132b, 132c)에 축설되어 원수의 유입에 의해 무동력으로 회전되어 직상방의 약품 투입관(120)을 통해 공급된 약품을 원수와 혼합 교반시키고 후방에 와류를 형성하여 약품혼합을 유도한다.
벌집체(140)는 무동력 교반부(130) 후방 유출구(114) 근처에 설치된다. 벌집체(140)는 외경이 혼합관(110)의 내경과 거의 유사한 원통체로 원통체 내부에는 혼합관(110)의 길이방향으로 연통된 다수의 채널(141)들을 가진다.
도 4는 도 1의 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치의 사시도이고, 도 5는 도 1의 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치의 파판의 통공 구조의 일실시예를 나타내고, 도 6은 도 5의 통공 구조에 의한 유체 흐름을 설명한 도면이다.
원통형 담체(142) 내에 평판(144)과 파판(146)을 나선상으로 감아서 다수의 채널(148)들을 형성한다.
파판(146)은 마루(146a)와 파골(146b)이 반복적으로 형성된 물결모양을 이루고 마루(146a)에서는 슬릿(146c)이 형성되고 슬릿(146c)의 일측부가 가압되어 눌려서 오목면(146d)을 형성한다. 오목면(146d)은 파판의 반대면의 파골부위에서 돌출되어 볼록면(146e)을 형성한다. 슬릿(146c)과 오목면(146d)의 에지 또는 볼록면(146e)의 에지사이에 벌어진 공간이 통공(146f)으로 제공된다.
따라서 파골(146b)을 따라 흐르는 유체의 일부는 볼록면(146e)의 통공(146d)을 통해 좌우 마루를 형성하는 채널(148a, 148b)로 흘러들어가 다른 채널의 유체와 혼합된다. 즉 한 채널을 흐르는 유체는 통공(146f)에서 인접하는 다른 채널 쌍으로 분류되는 방식으로 인접채널로 전파되어 서로 섞이고 혼합되게 된다.
이와 같이 벌집체(140) 내부에서 유체는 다수의 채널들을 따라 각각 분류되어 흘러가면서 인접채널을 흐르는 유체와 다시 혼합되고 혼합된 유체는 다시 인접 채널들로 분류되는 과정을 반복하면서 통과된다. 벌집체(140)를 완전히 통과할 즘에는 다수의 채널들이 길이방향으로 수평하게 나란하게 달리므로 유체의 흐름도 균일한 흐름을 유지하면서 토출되게 된다.
벌집체(140)의 채널 직경은 중앙 보다 가장자리로 갈수록 커지게 설계하는 것이 전단면에서 유속을 균일하게 유도할 수 있다.
도 7은 도 1의 벌집체의 파판의 통공 구조의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
다른 실시예에서는 슬릿(146)으로부터 눌리는 면(146g)이 오목과 볼록이 혼합된 다중곡면상으로 형성되므로 흐르는 유체 단지 한 방향으로 편향시킬 뿐 아니라, 선회(swirl), 회전(rotation) 또는 난기류(turbulence) 중 적어도 하나의 형태로 제공될 수 있도록 유체의 흐름을 가이드 한다. 따라서 채널 내를 흐르는 유체도 선회(swirl), 회전(rotation) 또는 난기류(turbulence) 등을 유도하여 채널 내에서도 약품과 원수가 더욱 혼합되게 흐름을 제어할 수 있다.

Claims (4)

  1. 원수 유입구와 혼합 액체 유출구를 가진 파이프 형상이고, 상기 원수 유입구와 근접한 외주면에 길이방향에 대해 수직으로 형성된 약품 투입구를 가진 혼합관;
    상기 약품 투입구에 관 결합되고 일단은 상기 혼합관 내부로 연장된 약품 투입관;
    상기 약품 투입관의 약품 유출구 직하방에서 회전축이 혼합관의 중심선상에서 길이방향으로 위치하도록 약품 투입관 일단에 설치되고, 상기 회전축에 프로펠러가 결합되고, 유입되는 원수에 의해 회전되어 투입되는 약품과 원수를 교반하는 무동력 교반부; 및
    상기 무동력 교반부 후방의 상기 혼합관 내부에 설치되고, 혼합액체의 와류 흐름을 길이방향의 다수의 채널들을 통해 균일한 흐름으로 가이드하여 액체 유출구로 내보내는 벌집체를 구비하고, 상기 벌집체는 다수의 채널들 사이를 연통시키는 다수의 통공들이 형성된 것을 특징으로 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서 상기 벌집체는 금속 박판체, 세라믹 코팅된 금속 박판체 또는 세라믹 성형체 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치.
  4. 제1항에서, 상기 벌집체의 다수의 채널의 직경은 중앙부로 갈수록 작고 가장자리로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 무동력 프로펠러와 벌집체 구조를 가지는 상수도 시설의 관로 약품 혼합장치.
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