KR100964178B1 - 자동분리 배수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 배수대상 유체가 유입되는 유입구와 일측면이 연결되어 상기 배수대상 유체가 내부공간으로 유입되며, 타측면에는 상기 배수대상 유체가 배출되는 배출구가 형성된 몸체부;와 상기 몸체부의 내측에 고정된 지지프레임과 회동 가능하게 결합되어 회전축(C)을 중심으로 회전하되, 일단부는 상기 유입구의 상부에 위치하며 타단부는 상기 배출구를 향하도록 구비된 배수가이드 관; 및 상기 몸체부의 내부공간 내에 위치하여 상기 배수가이드 관의 타측(L2)에 고정결합되며, 상기 몸체부로 유입되어 저장되는 배수대상 유체에 의해 상승하여 상기 배수가이드 관의 타측(L2)이 갖는 무게를 저감시켜 상기 배수가이드 관의 일측(L1)을 하강시키는 무게조절부;를 포함하는 자동분리 배수장치가 개시된다.
하수처리, 배출, 펌프, 반송, 침적물

Description

자동분리 배수장치{Auto-seperation Draining Apparatus}
본 발명은 자동분리 배수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배수대상 유체 배수시 침전물 및 이물질이 함유된 배수대상 유체를 자동 분리하여 배수하는 자동분리 배수장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장 및 주거지역에서 배출되는 오수나 폐수에는 다량의 중금속 및 각종 유기물 등이 포함되어 있어 이를 정화하기 위한 오수처리시설 및 폐수처리시설이 인근에 설치된다.
이러한 오수처리시설 및 폐수처리시설은 일정지역별로 담당구역이 나뉘어 해당구역 내의 오수 및 폐수를 집수한 후 별도의 하수처리공정을 통해 정화하여 하천 등으로 배출하고 있다.
상기 하수처리공정은 통상적으로 협잡물 제거를 위한 전처리공정, 유기물 및 영양염류 제거를 위한 생물학적 처리공정, 하수처리의 최종단계인 침전된 오염물과 정화된 상등수를 분리하는 고액분리공정으로 구분되며, 상기 고액분리공정을 거쳐 정화된 상등수만이 하천으로 방류하게 된다.
그리고, 상기 하수처리공정을 거쳐 하천으로 상등수를 방류하는 방식에는 월 류웨어 또는 자연낙하를 이용한 방류 방식과 방류펌프를 이용한 방류 방식이 있다.
여기서, 도 1은 종래의 월류웨어 또는 자연낙하를 이용한 방류 방식의 구성을 나타낸 단면도이며, 도 2는 종래의 방류펌프를 이용한 방류 방식의 구성을 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 월류웨어 또는 자연낙하를 이용한 방류 방식은, 통상적으로 처리시설이 지상에 설치되는 침전처리수조 방식에 연계하여 이용되며, 침전처리 수조(11)에서는 비중 차이에 따라 침천물 및 이물질 등의 슬러지(12)가 함유되어 비중이 무거운 탁수는 하부에 체류하며, 고액분리 처리된 상등수(13)는 상부에 체류하게 된다.
이때, 상기 침전처리 수조(11)의 벽면에 설치된 월류웨어(14)에 의해 상기 상등수(13)는 통과수로(15)로 집수되거나 침전처리 수조(11)와 통과수로(14) 간의 낙하차에 의해 통과수로(15)로 집수되어 방류라인(15)을 통해 하천으로 방류된다.
이러한, 월류웨어 또는 자연낙하를 이용한 방류 방식은 연속적인 처리공정이 진행되어 안정되었을 경우는 방류되는 상등수에 이물질 등이 함유되는 경우가 적으나, 장시간 휴지 후 재가동시 초기에 배출되는 상등수에는 부유물질 및 이물질 등이 과량 함유되어 재처리를 필요로 하는 문제점이 있었다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 방류펌프를 이용한 방류 방식은, 처리시설이 지하에 설치되어 자연구배 낙차가 없는 경우에 이용되며, 고액 분리된 상등수(21)는 상등수저장조(20)에 연속적으로 유입되어 저장되며, 상등수저장조(20)의 수위가 높아지면 수위조절계(22)가 이를 감지하여 방류펌프(23)가 가동되어 이 송관로(24)를 통해 상기 상등수(21)가 하천으로 방류된다.
방류된 상등수(21)의 유량은 유량계에 의해 적산되며, 일정량이 방류되어 수위가 낮아지면 수위조절계(22)에 의해 방류펌프(23)는 자동 정지된다.
이와 같이, 상등수저장조(20)의 수위가 높아질 경우에만 방류펌프(23)는 간헐적으로 작동되며, 작동이 정지되어 상등수(21)의 유동이 없을 경우에는 상등수저장조(20)의 하부면과 펌프(23)의 내부 및 이송관로(130) 내부에는 상등수(21)에 함유된 이물질이 응집된 후 침전된 형태의 퇴적 이물질이 생성된다.
더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 방류펌프(23)의 사용수명 및 보전점검을 위해 1개의 상등수저장조(20)에 2대의 방류펌프가 운용될 경우에는, 정지 또는 휴지 중인 방류펌프(23)와 이송관로(24)에는 퇴적물과 금속의 부식에 의한 퇴적 이물질의 발생이 더욱 심각해진다.
이러한 퇴적 이물질은 방류펌프(23)가 재가동될 경우에는 정화됨이 없이 그대로 하천으로 방류되어 수질오염을 발생시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 배수장치의 초기 가동시, 자동적으로 침전물 및 이물질이 함유된 배수대상 유체는 처리공정으로 반송하며, 정화된 상태가 유지된 배수대상 유체만을 배출하는 자동분리 배수장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
더불어, 솔레노이드 밸브 및 감지센서 등과 같은 유체의 유출입 및 유량을 제어하는 전기적 장치의 구성됨이 없이, 기계적인 구조를 통해 오염된 배수대상 유체와 정화상태가 유지된 배수대상 유체가 자동적으로 분리되어 각각 별도의 경로에 따라 처리되는 자동분리 배수장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동분리 배수장치는, 배수대상 유체가 유입되는 유입구와 일측면이 연결되어 상기 배수대상 유체가 내부공간으로 유입되며, 타측면에는 상기 배수대상 유체가 배출되는 배출구가 형성된 몸체부;와 상기 몸체부의 내측에 고정된 지지프레임과 회동 가능하게 결합되어 회전축(C)을 중심으로 회전하되, 일단부는 상기 유입구의 상부에 위치하며 타단부는 상기 배출구를 향하도록 구비된 배수가이드 관; 및 상기 몸체부의 내부공간 내에 위치하여 상기 배수가이드 관의 타측(L2)에 고정결합되며, 상기 몸체부로 유입되어 저장되는 배수대상 유체에 의해 상승하여 상기 배수가이드 관의 타측(L2)이 갖는 무게를 저감 시켜 상기 배수가이드 관의 일측(L1)을 하강시키는 무게조절부;를 포함한다.
여기서, 상기 배수대상 유체가 상기 몸체부의 내부에서 일정수위에 도달하면, 상기 무게조절부에 의해 상기 배수가이드 관의 일단부가 상기 유입구의 하부 위치까지 하강하여, 유입구로 유입되는 배수대상 유체가 상기 배수가이드 관의 내부를 통해 배출구의 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 배수가이드 관은, 상기 타단부가 상기 배출구의 외부로 돌출되도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 측면 또는 하부면에는, 상기 유입구를 통해 유입되는 배수대상 유체의 비산을 방지하는 비산 방지판이 구비될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 일측면 및 타측면에는, 상기 배수가이드 일단부 및 타단부의 안착을 각각 지지하는 하부받침대가 구비될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 상부에는, 상기 몸체부의 상부를 커버하는 덮개부가 위치하며, 상기 덮개부는 개폐수단에 의해 상기 몸체부에 체결될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 타측부에는 배수대상 유체가 저장되는 청수저장조가 더 구비되며, 상기 배수가이드 관을 통해 상기 배출구의 외부로 배출되는 배수대상 유체는 상기 청수저장조로 유입될 수 있다.
또한, 상기 배수가이드 관의 길이방향의 연장선(L)과 수평선(l)이 이루는 경사각(θ)은 0°를 초과하는 크기를 가지며, 상기 배수가이드 관의 구경은 상기 유입구의 구경보다 큰 크기로 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 측면 또는 하부면에는, 상기 몸체부의 내부공간으로 유입된 배수대상 유체를 처리공정으로 반송시키는 반송부가 구비되되, 상기 반송부는, 상기 내부공간의 배수대상 유체를 흡입하여 유출시키는 반송유출구와, 상기 반송유출구로 유출되는 배수대상 유체의 유량으로 조절하는 유출유량 조절장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배수가이드 관은, 아래의 [수학식 1]에 의해서, 상기 일단부가 상기 유입구의 상부에 위치하되,
[수학식 1]
WL1〈 WL2 + W3, (WL2 + W3) - WL1 = WX
(여기서, WL1은 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게, WL2는 배수가이드 관의 타측(L2)의 무게, W3는 무게조절부의 무게, WX는 배수가이드 관의 타측(L2)의 무게(WL2)와 상기 무게조절부의 무게(W3)의 합과, 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게(WL1)의 차이값)
상기 몸체부로 유입된 배수대상 유체에 의해 상기 무게조절부가 상승하면, 상기 WX가 감소하게 되어 상기 일단부가 상기 유입구의 하부 위치까지 하강할 수 있다.
또한, 상기 배수가이드 관은, 상기 일단부가 상기 유입구의 하부 위치까지 하강한 상태에서 상기 반송부를 통해 상기 몸체부의 내부공간으로 유입된 배수대상 유체가 반송되더라도, 아래의 [수학식 2]에 의해서, 상기 하강한 상태를 유지할 수 있다.
[수학식 2]
WL1 + WW1 〉(WL2 + W3) + WW2, WW1 〉WW2
(여기서, WL1은 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게, WL2는 배수가이드 관의 타측(L2)의 무게, W3는 무게조절부의 무게, WW1는 배수가이드 관의 일측(L1)에 위치하는 물의 무게, WW2는 배수가이드 관의 타측(L2)에 위치하는 물의 무게)
또한, 상기 배수가이드 관은, 상기 유입구로부터 배수대상 유체의 유입이 정지(WW1 = 0, WW2 = 0)하게 되면, 상기 [수학식 1]에 의해, 상기 일단부가 상기 유입구의 상부로 위치 이동할 수 있다.
한편, 상기 배수가이드 관의 일측에는, 외부면에 나사선a가 형성되며, 상기 배수가이드 관의 길이방향과 평행한 형태로 고정결합되는 막대형상의 나사봉과, 내부면에는 상기 나사선a와 치합되는 형태의 나사선b가 형성되며, 상기 나사봉에 회전삽입되는 무게추를 포함하는 무게중심 조절부가 더 구비될 수 있다.
더불어, 상기 무게중심 조절부의 무게추는 상기 나사봉에 회전삽입되어 회전함에 따라 상기 배수가이드 관의 길이방향으로 이동하도록 구비되되, 상기 배수가이드 관의 일단부 방향으로 이동하면 상기 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게가 증가하며, 상기 배수가이드 관의 타단부 방향으로 이동하면 상기 배수가이드 관의 타 측(L2)의 무게가 증가할 수 있다.
본 발명에 따른 자동분리 배수장치에 의하면,
첫째, 배수장치의 초기 가동시, 침전물 및 이물질이 함유된 배수대상 유체는 별도의 처리공정으로 반송되어, 배수된 유체가 재오염되는 것을 방지할 수 있으므로 유체의 청결성을 유지할 수 있다.
둘째, 솔레노이드 밸브 및 감지센서 등과 같은 유체의 유출입 및 유량을 제어하는 전기적인 장치는 물론 전기공급 등의 제어 동력원이 구성되지 않으므로, 배수장치를 설치하는데 필요한 초기비용과 유지비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 배수대상 유체에 함유된 침전물 및 이물질의 오염정도에 따라, 간단한 조작을 통해 상기 오염된 배수대상 유체를 분리하는 시간을 조절할 수 있으므로, 사용자의 편의성을 극대화할 수 있다.
넷째, 배수대상 유체의 유입량이 급증하더라도, 상기 배수대상 유체가 유입되는 유입구의 구경보다 배수가이드 관이 상대적으로 큰 구경이 가질 뿐만 아니라 일정각도로 경사지게 형성되어 있으므로, 상기 배수가이드 관 방향으로 유입되는 배수대상 유체가 상기 유입구로 역류되는 현상을 방지할 수 있다.
다섯째, 배수장치의 상부에는 개폐가 가능한 덮개부가 구비되어 부품의 교환 및 정비가 용이하므로 사용자의 편의성을 극대화할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 자동분리 배수장치(100)의 전체 구성을 나타낸 평면도, 도 4는 본 발명의 자동분리 배수장치(100)의 전체 구성을 나타낸 측단면도, 도 5는 본 발명의 몸체부(110) 내부에 장착되는 배수가이드 관(120) 및 무게조절부(130)의 세부구성을 나타낸 분리사시도, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 자동분리 배수장치(100)의 초기가동시 침전물 및 이물질이 함유된 배수대상 유체가 분리되어 재처리 공정으로 반송되는 동작원리를 나타낸 측단면도, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 자동분리 배수장치(100)를 통해 정화된 상태가 유지된 배수대상 유체가 청수저장조(150)로 배출되는 동작원리를 나타낸 측단면도이며, 도 8은 본 발명의 배수가이드 관(120)의 일측(L1)과 타측(L2)을 구분하는 기준을 나타낸 개략도이다.
먼저, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동분리 배수장치(100)의 구성을 설명한다.
도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동분리 배수장치(100)는, 몸체부(110), 배수가이드 관(120), 무게조절부(130), 비산 방지판(140), 청수저장조(150), 반송부(160) 및 무게중심 조절부(170)를 포함한다.
상기 몸체부(110)는, 배수대상 유체가 유입되는 유입구(111)와 일측면이 연결되어 상기 배수대상 유체가 내부공간(112)으로 유입되며, 타측면에는 상기 배수대상 유체가 배출되는 배출구(113)가 형성된다.
여기서, 상기 유입구(111)는 배수대상 유체가 저장된 외부저장조(20)로부터 연결된 이송관로(24)의 말단부로서, 이송관로(24)의 형태 및 수량에 따라 복수 개의 유입구가 형성될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 복구 개의 이송관로(24)가 'Y' 형태로 합쳐져서 하나의 유입구(111)를 통해 상기 배수대상 유체가 유입되도록 구비될 수 있다.
그리고, 상기 배수대상 유체는 상기 몸체부(110)의 내부공간에 안정적으로 유입되기 위해서는 몸체부(110)의 하부면 방향을 향하여 유입되는 것이 바람직한데, 이를 위해 상기 유입구(111)는 배수대상 유체의 유출압력을 고려하여, 상기 몸체부(110)의 하부면을 향해 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 배출구(113)는 상기 배수가이드 관(120)이 회전축(C)을 중심으로 회동할 경우 타단부(123)가 상하 왕복이동을 할 수 있는 공간으로서, 상하 높이는 상기 배수가이드 관(120)의 타단부(123)가 상하 왕복이동하는 궤적을 고려하여 정 해지며, 좌우 폭은 상기 배수가이드 관(120)의 구경을 보다 크게 형성되어 배출구(113)와 배수가이드 관(120)이 서로 마찰하여 훼손되지 않도록 구비되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 몸체부(110)의 내부공간(112)은 자동분리 배수장치(100)의 초기가동시 침전물 및 이물질이 함유된 배수대상 유체가 유입되어 일시적으로 저장되는 공간으로서, 상기 배수대상 유체의 발생 가능량을 고려하여 크기 및 형태가 정해지며, 배수대상 유체의 누수를 방지하기 위해 방수처리되어 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 몸체부(110)의 상부에는, 상기 몸체부(110)의 상부를 커버하는 덮개부(115)가 위치하며, 상기 덮개부(115)는 개폐수단(116)에 의해 몸체부(110)에 체결된다.
여기서, 상기 덮개부(115) 및 개폐수단(116)의 구성을 통해, 자동분리 배수장치(100) 내의 부품 교환 및 정비 소요가 발생할 경우, 상기 개폐수단(116)을 해제함으로써 용이하게 덮개부(115)를 열 수 있으므로, 사용자의 편의성을 극대화하는 효과를 구현할 수 있다.
또한, 상기 개폐수단(116)은 몸체부(110)의 상단부에 복수 개로 형성된 나사홈과, 상기 덮개부(115)의 상부에서 상기 나사홈에 삽입되는 볼트(bolt)를 포함하여 구비될 수 있다.
더불어, 상기 몸체부(110)의 측면 또는 하부면에는, 상기 유입구(111)를 통해 유입되는 배수대상 유체의 비산을 방지하는 비산 방지판(140)이 구비된다.
여기서, 상기 비산 방지판(140)에 의해 상기 배수대상 유체이 유입되면서 비산되는 것이 방지됨은 물론, 상기 비산 방지판(140)의 일측면에 상기 배수대상 유체가 슬라이딩 되기 때문에 몸체부(110)에 저장되는 배수대상 유체의 수면이 요동치며 유동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 배수대상 유체의 물줄기 또는 비산물이 상기 무게조절부(130)에 직접 닿아 무게조절부(130)를 유동시키는 것을 방지할 수 있다.
더불어, 상기 비산 방지판(140)은, 도 4에 도시된 바와 같이 일단부는 몸체부(110)에 고정되되 타단부로 갈수록 유입구(111) 방향으로 완곡한 형태로 형성될 수 있는데, 이로 인하여 상기 배수대상 유체의 비산물이 비산 방지판(140)을 월류하는 것을 방지하는 효과를 구현할 수 있다.
그리고, 상기 비산 방지판(140)은, 상기 유입구(111)를 통해 유입되는 배수대상 유체의 낙하 방향 또는 낙하 각도에 따라 장착되는 위치가 정해지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 배수가이드 관(120)의 길이방향의 연장선(L)과 수평선(l)이 이루는 경사각(θ)은 0°를 초과하는 크기를 가지며, 상기 배수가이드 관(120)의 구경은 유입구(111)의 구경보다 큰 크기로 형성되어 상기 배수대상 유체의 유동이 원활해지므로, 상기 유입구(111) 방향으로 배수대상 유체가 역류하는 것이 방지된다.
또한, 상기 배수가이드 관(120)은 상기 회전축(C)을 중심으로 회전하며 일단부(122)와 타단부(123)가 상하 이동을 하게 되는데, 상기 몸체부(110)의 일측면 및 타측면에는 하부받침대(114a,114b)가 구비되어 상기 배수가이드 관(120)의 일단 부(122) 및 타단부(123)의 안착이 지지된다.
즉, 상기 배수가이드 관(120)의 일단부(122)가 하강 이동할 경우에는, 상기 일단부(122)는 상기 유입구(111)의 하부에 근접하여 장착된 하부받침대(114a)에 안착되며, 상기 배수가이드 관(120)의 타단부(123)가 하강 이동할 경우에는, 상기 타단부(123)는 상기 몸체부(110)의 배출구(113) 하부에 근접하여 장착된 하부받침대(114b)에 안착되는 것이다.
이러한, 하부받침대(114a,114b)의 구성을 통해, 상기 몸체부(110)와 배수가이드 관(120)이 마찰되어 훼손되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 배수가이드 관(120)의 일단부(122)와 타단부(123)가 안정적으로 하강하여 안착되는 효과를 구현할 수 있다.
여기서, 상기 배출구(113)의 타단부(123)는 상기 배출구(113)를 향하여 구비되되, 배수가이드 관(120)의 타단부(123)를 통해 유출되는 배수대상 유체의 유출압력을 고려하여 상기 몸체부(110)의 내부공간(112)에 위치할 수도 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 배출구(113)의 외부로 돌출되어 구비될 수 있다.
즉, 상기 배수대상 유체의 유출압력이 높아서 배수대상 유체의 물줄기가 상기 내부공간(112)에서 청수저장조(150)의 내부로 도달할 수 있는 경우에는 상기 타단부(123)는 상기 내부공간(112)에 위치할 수 있으며, 상기 배수대상 유체의 유출압력이 낮거나 수시로 변동될 경우에는, 몸체부(110)의 배출구(113) 외부로 상기 타단부(123)가 됨으로써 배수대상 유체가 상기 청수저장조(150)의 내부로 유입되도록 구비될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 청수저장조(150)는, 상기 몸체부(110)의 타측부에 위치하여 배출구(113)를 일시적으로 저장하는 구성요소이다.
한편, 상기 몸체부(110)의 측면 또는 하부면에는, 상기 몸체부(110)의 내부공간(112)으로 유입된 배수대상 유체를 흡입하여 처리공정으로 반송시키는 반송부(160)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 반송부(160)는, 내부공간(112)의 배수대상 유체를 흡입하여 유출시키는 반송유출구(161)와, 상기 반송유출구(161)로 유출되는 배수대상 유체의 유량을 조절하는 유출유량 조절장치(162)를 포함하여 구비될 수 있다.
또한, 도 3에는 상기 반송유출구(161)의 구비된 위치가 몸체부(110)의 일측방향으로 치우친 위치하고 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며 상기 몸체부(110)의 측면 또는 하부면의 구배(slope)된 형태 및 상기 배수대상 유체에 포함된 침전물 및 이물질의 유입이 원활한 위치를 고려하여 구비되는 위치가 정해지는 것이 바람직하다.
상기 무게조절부(130)는, 몸체부(110)의 내부공간(112) 내에 위치하여 상기 배수가이드 관(120)의 타측(L2)에 고정결합되며, 상기 몸체부(110)로 유입되는 배수대상 유체에 의해 상승하여 상기 배수가이드 관(120)의 타측(L2)이 갖는 무게를 저감시켜 상기 배수가이드 관(120)의 일측(L1)을 하강시킨다.
따라서, 상기 배수대상 유체가 상기 몸체부(110)의 내부에서 일정수위에 도달하면, 상기 무게조절부(130)에 의해 상기 배수가이드 관(120)의 일단부(122)가 상기 유입구(111)의 하부 위치까지 하강하여, 유입구(111)로 유입되는 배수대상 유체가 상기 배수가이드 관(120)의 내부를 통해 배출구(113)의 외부로 배출되도록 구비된다.
여기서, 상기 무게조절부(130)는, 상기 배수가이드 관(120)의 타측(L2)에서 하부방향으로 연장된 형태로 고정결합된 고정프레임(131)과, 부력을 갖는 재질 및 형태로 형성되어 상기 배수대상 유체의 수면에서 부유하는 보조장치(132)와, 상기 보조장치(132)의 하부에 결합되어 상기 무게조절부(130)에 상기 보조장치(132)가 고정되도록 지지하는 지지판(133) 및, 상기 고정프레임(131) 및 지지판(133)의 일측에 각각 형성된 통공에 삽입되어 상기 고정프레임(131)과 지지판(133)이 회동가능하게 결합시키는 지지핀(134)을 포함하여 구비된다.
또한, 상기 지지판(133) 및 지지핀(134)의 회동가능한 결합구성을 통해 상기 보조장치(132)는, 배수대상 유체의 수면상에서 부유하되, 일측방향으로 기울어지지 않고 균형이 유지된 상태를 유지할 수 있다.
상기 배수가이드 관(120)의 일측에는, 외부면에 나사선a(173a)가 형성되며, 상기 배수가이드 관(120)의 길이방향과 평행한 형태로 고정결합되는 막대형상의 나사봉(171)과, 내부면에는 상기 나사선a(173a)와 치합되는 형태의 나사선b(173b)가 형성되며, 상기 나사봉(171)에 회전삽입되는 무게추(172)를 포함한다.
여기서, 상기 무게중심 조절부(170)의 무게추(172)는 상기 나사봉(171)에 회전삽입되어 회전함에 따라 상기 배수가이드 관(120)의 길이방향으로 이동하도록 구 비되되, 상기 배수가이드 관(120)의 일단부(122) 방향으로 이동하면 상기 배수가이드 관(120)의 일측(L1)의 무게가 증가하며, 상기 배수가이드 관(120)의 타단부(123) 방향으로 이동하면 상기 배수가이드 관(120)의 타측(L2)의 무게가 증가하게 된다.
도 8은 상기 배수가이드 관(120)의 일측(L1)과 타측(L2)을 구분하여 나타낸 개략도이며, 상기 도 8에 도시된 WL1은 상기 일측(L1)의 무게(weight), WL2는 타측(L2)은 상기 타측(L2)의 무게, W3는 무게조절부(130)의 무게를 나타낸다.
이하에서는, 상기 배수가이드 관(120)의 회전축(C)을 기준으로 하여 회전축(C)의 위치부터 일단부(122)까지의 부분을 배수가이드 관(120)의 일측(L1)인 것으로, 상기 회전축(C)의 위치부터 타단부(123)까지의 부분을 배수가이드 관(120)의 타측(L2)인 것으로 명칭하여 설명한다.
상기 배수가이드 관(120)은, 아래의 [수학식 1]에 의해서 일단부(122)가 상기 유입구(111)의 상부에 위치하되,
[수학식 1]
WL1〈 WL2 + W3,
(WL2 + W3) - WL1 = WX
(여기서, WL1은 배수가이드 관(120)의 일측(L1)의 무게, WL2는 배수가이드 관(120)의 타측(L2)의 무게, W3는 무게조절부(130)의 무게, WX는 배수가이드 관(120)의 타측(L2)의 무게(WL2)와 상기 무게조절부(130)의 무게(W3)의 합에서, 배수가이드 관(120)의 일측(L1)의 무게(WL1)를 뺀 무게값)
상기 몸체부(110)로 유입된 배수대상 유체에 의해 상기 무게조절부(130)가 상승하면, 상기 WX가 감소하게 되어 상기 일단부(122)가 상기 유입구(111)의 하부 (보다 정확하게는, 하부받침대(114a)) 위치까지 하강한다.
또한, 상기 배수가이드 관(120)은, 상기 일단부(122)가 상기 유입구(111)의 하부 위치까지 하강한 상태에서 상기 반송부(160)를 통해 상기 몸체부(110)의 내부공간(112)으로 유입된 배수대상 유체가 반송되더라도, 아래의 [수학식 2]에 의해서, 상기 하강한 상태를 유지된다.
다시 말해, 배수가이드 관(120) 내를 흐르는, 배수가이드 관(120)의 회전축(C) 전후로 흐르는 물의 무게의 차이로 인해, 즉 WW1 와 WW2의 차이로 인해, 아래의 수학식 2를 만족하여, 상기 일단부(122)가 상기 유입구(111)의 하부 위치까지 하강한 상태를 그대로 유지하는 것이다.
[수학식 2]
WL1 + WW1 〉(WL2 + W3) + WW2,
WW1 〉WW2
(여기서, WL1은 배수가이드 관(120)의 일측(L1)의 무게, WL2는 배수가이드 관(120)의 타측(L2)의 무게, W3는 무게조절부(130)의 무게, WW1는 배수가이드 관(120)의 일측(L1)에 위치하여 흐르는 물의 무게, WW2는 배수가이드 관(120)의 타측(L2)에 위치하여 흐르는 물의 무게)
더불어, 상기 배수가이드 관(120)은, 상기 유입구(111)부터 배수대상 유체의 유입이 정지(WW1 = 0, WW2 = 0)하게 되면, 상기 [수학식 1]에 의해, 상기 일단부(122)가 상기 유입구(111)의 상부로 위치 이동한다.
상술한 바와 같은 기술구성을 통해, 본 발명의 자동분리 배수장치(100)는, 자동분리 배수장치(100)의 초기 가동시, 침전물 및 이물질이 함유된 배수대상 유체는 별도의 처리공정으로 반송되어, 배수된 유체가 재오염되는 것을 방지할 수 있으므로 유체의 청결성을 유지할 수 있으며, 솔레노이드 밸브 및 감지센서 등과 같은 유체의 유출입 및 유량을 제어하는 전기적인 장치는 물론 전기공급 등의 제어 동력원이 구성되지 않으므로, 배수장치를 설치하는데 필요한 초기비용과 유지비용을 절감할 수 있는 효과를 구현할 수 있다.
다음으로는, 본 발명의 자동분리 배수장치(100)의 동작 및 기능을 설명한다.
먼저, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 배수대상 유체가 유입되기 이전에는 상기 배수가이드 관(120)의 일측(L1)은 타측(L2)의 길이보다 길게 구비되어 일측(L1)의 무게는 타측(L2)의 무게(WL2)보다 크나, 상기 타측(L2)에 장착된 무게조절부(130)의 무게(W3 )로 인하여, 상기 배수가이드 관(120)의 일단부(122)는 유입 구(111)의 상부에 위치하며 타단부(123)는 하강하여 상기 하부받침대(114b)에 안착된 상태를 유지하게 된다.
즉, 상기 무게조절부(130)의 무게(W3)는 상기 일측(L1)의 무게(WL1 )와 타측(L2)의 무게(WL2)의 차이값보다 큰 값을 갖는다.
상기 유입구(111)를 통해 배수대상 유체는 몸체부(110)의 내부로 유입되면서 내부공간(112)의 하부면에서부터 채워지며 저장된다.
여기서, 상기 몸체부(110)의 내부로 유입되는 배수대상 유체는 상기 비산 방지판(140)에 의해 슬라이딩되어 몸체부(110)의 하부면으로 흐르게 되므로, 내부공간(112)의 공중에서 비산되지 않으며 상기 배수대상 유체의 물줄기에 의한 낙하충격으로 인해 무게조절부(130)가 요동치지 않는다.
이어서, 상기 내부공간(112)에 저장되는 배수대상 유체는 유입이 계속됨과 동시에, 상기 반송부(160)의 반송유출구(161)로 일부가 흡입되어 처리공정으로 반송되나, 상기 반송유출구(161)를 통해 유출되는 배수대상 유체의 유출량은 유입구(111)로 유입되는 배수대상 유체의 유입량보다 상대적으로 적은 양이기 때문에 상기 내부공간(112)에 저장되는 배수대상 유체의 수위는 점차적으로 높아지게 된다.
여기서, 상기 반송유출구(161)를 통해 유출되는 배수대상 유체의 유출량은 유출유량 조절장치(162)에 의해 조절이 가능하다.
상기 내부공간(112)에서 저장된 배수대상 유체의 유입이 계속되면서 수위가 높아지게 되어 상기 무게조절부(130)를 상승시키며, 이로 인해 상기 무게조절부(130)와 고정결합된 상기 배수가이드 관(120)의 타측(L2)이 함께 상승하게 되어 회전축(C)을 중심으로 일측(L1)이 하강하게 된다.
여기서, 상기 배수대상 유체가 상기 몸체부(110)의 내부에서 일정수위에 도달하면, 무게조절부(130)에 의해 상기 배수가이드 관(120)의 일단부(122)가 하부받침대(114a)에 안착되면서 유입구(111)의 하부 위치까지 하강하게 된다.
상기 일정수위는 배수대상 유체에 의해 배수가이드 관(120)의 일단부(122)가 하부받침대(114a)에 안착될 때까지 무게조절부(130)를 상승시킬 수 있는 정도의 수위를 의미한다.
이어서, 상기 배수대상 유체는 유입구(111)의 하부 위치까지 하강된 배수가이드 관(120)의 일단부(122)를 통해 내부로 유입되어 타단부(123)를 통해 배출구(113)의 외부에 위치한 청수저장조(150)의 내부로 배출된다.
한편, 상기 배수대상 유체의 유입이 정지하게 되면, 내부공간(112)에 저장된 배수대상 유체는 상기 반송부(160)를 통해 유출되므로 수위가 점차적으로 낮아지게 됨과 동시에, 상기 배수가이드 관(120)의 일측(L1)과 타측(L2)의 내부를 유동하는 배수대상 유체의 무게는 모두 '0'(zero)이 되기 때문에, 내부공간(112)에 저장된 배수대상 유체의 수위가 낮아질 수록 상기 배수가이드 관(120)은 회전축(C)을 중심으로 일단부(122)가 점차적으로 상승하며, 타단부(123)는 점차적으로 하강하다 몸체부(110)의 타측면에 구비된 하부받침대(114b)에 안착됨으로써, 상기 배수대상 유 체가 유입되기 이전의 초기와 같은 상태를 유지하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 월류웨어를 이용한 방류 방식의 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 종래의 방류펌프를 이용한 방류 방식의 구성을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 자동분리 배수장치의 전체 구성을 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 자동분리 배수장치의 전체 구성을 나타낸 측단면도,
도 5는 본 발명의 몸체부 내부에 장착되는 배수가이드 관 및 무게조절부의 세부구성을 나타낸 분리사시도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 자동분리 배수장치의 초기가동시 침전물 및 이물질이 함유된 배수대상 유체가 분리되어 재처리 공정으로 반송되는 동작원리를 나타낸 측단면도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 자동분리 배수장치를 통해 정화된 상태가 유지된 배수대상 유체가 청수저장조로 배출되는 동작원리를 나타낸 측단면도이며,
도 8은 본 발명의 배수가이드 관의 일측과 타측을 구분하는 기준을 나타낸 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...자동분리 배수장치 110...몸체부
120...배수가이드 관 130...무게조절부
140...비산 방지판 150...청수저장조
160...반송부

Claims (13)

  1. 배수대상 유체가 유입되는 유입구와 일측면이 연결되어 상기 배수대상 유체가 내부공간으로 유입되며, 타측면에는 상기 배수대상 유체가 배출되는 배출구가 형성된 몸체부;
    상기 몸체부의 내측에 고정된 지지프레임과 회동 가능하게 결합되어 회전축(C)을 중심으로 회전하되, 일단부는 상기 유입구의 상부에 위치하며 타단부는 상기 배출구를 향하도록 구비된 배수가이드 관; 및
    상기 몸체부의 내부공간 내에 위치하여 상기 배수가이드 관의 타측(L2)에 고정결합되며, 상기 몸체부로 유입되어 저장되는 배수대상 유체에 의해 상승하여 상기 배수가이드 관의 타측(L2)이 갖는 무게를 저감시켜 상기 배수가이드 관의 일측(L1)을 하강시키는 무게조절부;를 포함하되,
    상기 배수가이드 관의 길이방향의 연장선(L)과 수평선(l)이 이루는 경사각(θ)은 0°를 초과하는 크기를 가지고, 상기 배수가이드 관의 구경은 상기 유입구의 구경보다 큰 크기로 형성되며,
    상기 배수대상 유체가 상기 몸체부의 내부에서 일정수위에 도달하면, 상기 무게조절부에 의해 상기 배수가이드 관의 일단부가 상기 유입구의 하부 위치까지 하강하여, 유입구로 유입되는 배수대상 유체가 상기 배수가이드 관의 내부를 통해 배출구의 외부로 배출되는 자동분리 배수장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배수가이드 관은,
    상기 타단부가 상기 배출구의 외부로 돌출되도록 구비된 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부의 측면 또는 하부면에는,
    상기 유입구를 통해 유입되는 배수대상 유체의 비산을 방지하는 비산 방지판이 구비된 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체부의 일측면 및 타측면에는,
    상기 배수가이드 관의 일단부 및 타단부의 안착을 각각 지지하는 하부받침대가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부의 상부에는,
    상기 몸체부의 상부를 커버하는 덮개부가 위치하며, 상기 덮개부는 개폐수단에 의해 상기 몸체부에 체결된 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체부의 타측부에는 배수대상 유체가 저장되는 청수저장조가 더 구비되며,
    상기 배수가이드 관을 통해 상기 배출구의 외부로 배출되는 배수대상 유체는 상기 청수저장조로 유입되는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부의 측면 또는 하부면에는,
    상기 몸체부의 내부공간으로 유입된 배수대상 유체를 처리공정으로 반송시키는 반송부가 구비되되,
    상기 반송부는, 상기 내부공간의 배수대상 유체를 흡입하여 유출시키는 반송유출구와,
    상기 반송유출구로 유출되는 배수대상 유체의 유량으로 조절하는 유출유량 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 배수가이드 관은,
    아래의 [수학식 1]에 의해서, 상기 일단부가 상기 유입구의 상부에 위치하되,
    [수학식 1]
    WL1〈 WL2 + W3,
    (WL2 + W3) - WL1 = WX
    (여기서, WL1은 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게, WL2는 배수가이드 관의 타측(L2)의 무게, W3는 무게조절부의 무게, WX는 배수가이드 관의 타측(L2)의 무게(WL2)와 상기 무게조절부의 무게(W3)의 합과, 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게(WL1)의 차이값)
    상기 몸체부로 유입된 배수대상 유체에 의해 상기 무게조절부가 상승하면, 상기 WX가 감소하게 되어 상기 일단부가 상기 유입구의 하부 위치까지 하강하는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 배수가이드 관은,
    상기 일단부가 상기 유입구의 하부 위치까지 하강한 상태에서 상기 반송부를 통해 상기 몸체부의 내부공간으로 유입된 배수대상 유체가 반송되더라도,
    아래의 [수학식 2]에 의해서, 상기 하강한 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
    [수학식 2]
    WL1 + WW1 〉(WL2 + W3) + WW2,
    WW1 〉WW2
    (여기서, WL1은 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게, WL2는 배수가이드 관의 타측(L2)의 무게, W3는 무게조절부의 무게, WW1는 배수가이드 관의 일측(L1)에 위치하는 물의 무게, WW2는 배수가이드 관의 타측(L2)에 위치하는 물의 무게)
  11. 제 10항에 있어서, 상기 배수가이드 관은,
    상기 유입구로부터 배수대상 유체의 유입이 정지(WW1 = 0, WW2 = 0)하게 되면,
    상기 [수학식 1]에 의해, 상기 일단부가 상기 유입구의 상부로 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  12. 제 1항 내지 제 6항, 제8항 내지 제 11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 배수가이드 관의 일측에는,
    외부면에 나사선a가 형성되며, 상기 배수가이드 관의 길이방향과 평행한 형태로 고정결합되는 막대형상의 나사봉과,
    내부면에는 상기 나사선a와 치합되는 형태의 나사선b가 형성되며, 상기 나사봉에 회전삽입되는 무게추를 포함하는 무게중심 조절부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 무게중심 조절부의 무게추는 상기 나사봉에 회전삽입되어 회전함에 따라 상기 배수가이드 관의 길이방향으로 이동하도록 구비되되,
    상기 배수가이드 관의 일단부 방향으로 이동하면 상기 배수가이드 관의 일측(L1)의 무게가 증가하며, 상기 배수가이드 관의 타단부 방향으로 이동하면 상기 배수가이드 관의 타측(L2)의 무게가 증가하는 것을 특징으로 하는 자동분리 배수장치.
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