KR101378181B1

KR101378181B1 - 분산기

Info

Publication number: KR101378181B1
Application number: KR1020130131907A
Authority: KR
Inventors: 정욱도
Original assignee: 정욱도
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2014-03-24
Also published as: CN105682782B; CN105682782A; US9656217B2; US20160279583A1; WO2015064904A1

Abstract

본 발명은 물속에 공기를 분산시키는 분산기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 분산기는 구동모터와, 구동모터에 의해 회전구동하는 중공체형상의 중공축과, 상기 중공축의 하단부에 설치되어 중공축으로 유입된 공기를 외부로 토출하는 임펠러로 구성되며, 상기 구동모터와 중공축은 로터리조인트에 의해 서로 체결되는 것으로, 상기 로터리조인트는 상부에 구동모터의 구동축이 연결되고, 하부에는 중공축이 상단이 연결되어 함께 회전하는 중공체인 회전체와, 상기 회전체의 외부에 설치되는 고정체로 구성되되, 상기 고정체는 회전되지 않으며, 상기 회전체와 고정체의 측면에는 각각 내부 중심으로 관통되어 외부공기가 중공축 내부로 인입되는 관통홀이 형성되어 있는 것이 특징인 분산기에 관한 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 분산기는 구조가 간단하며, 하부 가이드 위의 중앙 부분을 오목하게 형성하여 가이드 윙의 회전시 중심부분이 원심력에 의한 진공상태가 되어 흡입구를 통해 물흡입력이 우수하며, 가이드 윙의 탈부착이 용이하여 임펠러에서 배출되는 유체를 상하 내지 근거리나 원근거리로 분산이 가능하여 현장적응성을 극대화할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

분산기{Spreader}

본 발명은 물속에 공기를 분산시키는 분산기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡상에 따른 동력손실이 없이 전력대비 고 효율로 물속에 버블 젯(Bubble Jet)을 형성시킬 수 있는 분산기에 관한 것이다.

수중으로 기체(공기, 산소 등)를 폭기(분산)하는 가장 기본적인 방법은 에어펌프(Air Pump)로 압축된 기체를 이송관을 거쳐 다공성 분산기로 분출하는 것으로, 수심이 얕고 넓지 않은 곳에는 일반적으로 사용되는 방법이다.

이러한 분산기의 종래기술로는 등록특허공보 제1152746호에 수처리장의 반응조 내부 일측에 수장되도록 바닥으로부터 고정설치되며, 상부가 개방된 유입경로와 하방으로 경사진 유출경로를 갖는 케이싱; 상기 케이싱의 외부를 지지하여 케이싱의 하부에서 케이싱 내부 중앙으로 연통되는 급기구를 갖도록 연결설치한 급기관; 상기 급기관의 급기구 상단에 씌워져 케이싱의 내 하부에 고정설치되며, 급기구의 공기를 일정량 수용할 수 있되, 급기구를 통해 연속공급되는 공기가 하방으로 배기되도록 내부 하단의 외주면이 개방된 기포토출공을 가진 원뿔형태의 디퓨즈; 상기 케이싱의 내부 디퓨즈의 상단에 회전가능케 결합설치되며, 케이싱의 상부 폐수를 유입하여 폐수를 혼합하면서 하방으로 유출하되, 유출시 디퓨즈에서 발생되는 기포를 확산 및 분산토록 하는 임펠러; 상기 임펠러를 구동하고, 임펠러와 일체로 되어 케이싱의 상단에 고정설치되는 구동모터;로 구성되어 있는 산기장치에 있어서, 상기 산기장치의 디퓨즈는, 원뿔 하단부에 형성된 기포토출공이 없이, 원뿔 측면에 작은 크기의 타공을 일정간격으로 배열형성한 디퓨즈로 구성됨을 특징으로 하는 산기장치가 등록공개되어 있다.

또 다른 종래기술로는 공개특허공보 제2010-0056215호에 모터의 구동에 의해 회전되는 샤프트와; 상기 샤프트의 하부 일측에 가로방향으로 설치되는 복수의 로터들과; 상기 로터들의 상부측에 설치되는 임펠러와; 상기 임펠러 및 로터들이 내재되는 케이스와; 상기 케이스의 상부측에 설치되는 것으로서, 그 하부에는 공간부가 형성되고, 상기 공간부의 상부에는 원주를 따라 인입홈이 형성되되, 상기 인입홈의 일측에는 회수관이 형성된 분리하우징을 포함하며, 상기 분리하우징 및 임펠러를 관통설치되는 샤프트 중, 상기 분리하우징의 공간부에 위치하는 샤프트 일측으로부터 임펠러의 상부 일측에 걸쳐 그 외면에 복수의 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 분산기가 공개되어 있다.

그러나 열거한 종래기술과 기타 분산기들은 수심이 깊고 넓은 곳에는 몇 가지 선행 해결점인 수압과 배관 및 다공성 분산기의 저항 압력을 능가하는 강력한 에어펌프와 수중으로 이송관 설치와 효율적인 분산기의 선정과 사용 중 다공성 기공막힘에 의한 유지관리 등의 불편함을 해소해야만 가능한 방법들이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구동모터의 동력을 전달하는 축을 수중으로 연결한 후 끝단부에 물을 배출함과 동시에 공기를 자흡하는 임펠러를 장착하여 에어펌프와 이송관(중공축) 및 다공성 분산기 없이 쉽게 설치가능하며 막힘에 의한 청소 등이 없이 유지관리 및 현장 적응능력이 매우 우수한 분산기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 분산기는 구동모터와, 구동모터에 의해 회전구동하는 중공체형상의 중공축과, 상기 중공축의 하단부에 설치되어 중공축으로 유입된 공기를 외부로 토출하는 임펠러로 구성되며, 상기 구동모터와 중공축은 로터리조인트에 의해 서로 체결되는 것으로, 상기 로터리조인트는 상부에 구동모터의 구동축이 연결되고, 하부에는 중공축이 상단이 연결되어 함께 회전하는 중공체인 회전체와, 상기 회전체의 외부에 설치되는 고정체로 구성되되, 상기 고정체는 회전되지 않으며, 상기 회전체와 고정체의 측면에는 각각 내부 중심으로 관통되어 외부공기가 중공축 내부로 인입되는 관통홀이 형성되어 있는 것이 특징이다.

이상에서와 같이 본 발명의 분산기는 구조가 간단하며, 하부 가이드 위의 중앙 부분을 오목하게 형성하여 가이드 윙의 회전시 중심부분이 원심력에 의한 진공상태가 되어 흡입구를 통해 물흡입력이 우수하며, 가이드 윙의 탈부착이 용이하여 임펠러에서 배출되는 유체를 상하 내지 근거리나 원근거리로 분산이 가능하여 현장적응성을 극대화할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 분산기의 사시도.
도 2는 본 발명 분산기의 중공축과 임펠러의 사시도.
도 3은 본 발명 로터리조인트의 개요도.
도 4는 본 발명 결합부재의 사시도.
도 5는 본 발명 분산기의 임펠러의 분해사시도.
도 6은 본 발명 분산기의 임펠러 몸체를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명 임펠러를 하부방향에서 본 사시도.
도 8 내지 도 11은 본 발명 분산기의 가이드 윙의 체결방향에 따른 분사방향을 나타낸 개요도.

본 발명 상기 분산기(100)는 구동모터(110)와, 구동모터(110)에 의해 회전구동하는 중공체형상의 중공축(120)과, 상기 중공축(120)의 하단부에 설치되어 중공축(120)으로 유입된 공기를 외부로 토출하는 임펠러(140)로 구성되며, 상기 구동모터(110)와 중공축(120)은 로터리조인트(130)에 의해 서로 체결되는 것으로, 상기 로터리조인트(130)는 상부에 구동모터(110)의 구동축(111)이 연결되고, 하부에는 중공축(120)이 상단이 연결되어 함께 회전하는 중공체인 회전체(131)와, 상기 회전체(131)의 외부에 설치되는 고정체(132)로 구성되되, 상기 고정체(132)는 회전되지 않으며, 상기 회전체(131)와 고정체(132)의 측면에는 각각 내부 중심으로 관통되어 외부공기가 중공축(120) 내부로 인입되는 관통홀(131a, 132a)이 형성되어 있는 것이 특징이다.

그리고 상기 임펠러(140)는 하면의 원주방향으로 다수의 날개(144)가 배열되어 있는 원판형의 몸체(141)와, 상기 몸체(141)의 상·하부에는 원판형의 상·하부 가이드 윙(142, 143)이 체결되는 것으로, 상기 하부 가이드 윙(143)에는 상하로 관통된 흡입구(145)가 다수개가 형성되어 있는 것이 특징이다.

또한, 상기 상·하부 가이드 윙(142, 143)의 가장자리는 일정각도 절곡되는 것이 특징이다.

이하, 본 발명의 분산기를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 분산기의 사시도이고, 도 2는 본 발명 분산기의 중공축과 임펠러의 사시도이이며, 도 3은 본 발명 로터리조인트의 개요도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명 분산기(100)는 구동모터(110)와, 상기 구동모터(110)에 의해 회전구동하는 중공축(120)이 형성되어 있다.

상기 중공축은 금속재질의 관을 일컫는다.

중공축은 내부식성과 직선도가 우수한 SUS304 또는 SUS316을 사용한다.

한편, 구동모터의 반대편에 위치한 중공축(120)의 끝단부에는 흡입된 공기가 중공축(120)을 통해 유입되어 외부로 토출되는 임펠러(140)로 구성된다.

특히, 상기 구동모터(110)와 중공축(120)은 로터리조인트(130)에 의해 서로 체결되어 있다.

상기 로터리조인트(130)는 중공체로서 양단에 각각 구동모터(110)의 구동축(111)과 중공축(120)이 연결되어 함께 회전하는 회전체(131)와, 상기 회전체(131)를 내부 동심원상에 포함하는 중공체로서, 상기 회전체(131)의 회전에 서로 간섭을 주지 않도록 체결되어 있는 고정체(132)로 구성되되, 상기 회전체(131)와 고정체(132)의 측면에는 각각 내부 중심으로 관통되는 관통홀(131a, 132a)이 형성되어 있는 것이 특징이다.

즉, 로터리조인트(130)는 양단에 각각 구동축과 중공축이 연결되어 있는 회전체와 상기 회전체의 외부에는 회전체의 회전에 전혀 간섭을 주지 않으면서 고정되어 있는 고정체가 구성되고, 회전체와 고정체의 측면에는 각각 내부 중심으로 향하는 관통홀(131a, 132b)이 형성되어 있다.

그리고 상기 회전체와 고정체 사이에는 공간이 형성되어 있으며, 또한 회전체와 고정체가 결합되어 회전체의 회전이 원활하도록 베어링 등이 구성된다.

베어링은 관용의 구성이기 때문에 도면에는 도시하지 않았다.

따라서, 임펠러의 회전에 의해 외부공기는 고정체(132)의 관통홀(132a)을 통해 유입되며, 고정체와 회전체(131)의 사이의 공간을 통해 다시 회전체(131)의 관통홀(131a)을 통해 중공축으로 중공부분으로 유입되게 된다.

한편, 구동모터와 로터리조인트의 회전체 그리고 중공축은 일체로 회전하며, 로터리조인트의 고정체는 회전하지 않기 때문에 공기 외에 산소나 질소 등의 임의의 기체를 중공축에 투입하기 위하여 튜브를 고정체(132)의 관통홀(132a)에 체결하여도 튜브는 꼬이지 않게 된다.

이러한 구성을 가진 본 발명의 분산기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 구동모터(110)는 물 위에 임펠러(140)는 물속에 위치하도록 수직으로 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 구동모터는 물 밖인 상부측에 위치하고 구동모터에 의해 회전구동하는 중공축은 하부방향으로 직립하도록 설치되어 끝단부가 물속에 위치하게 되며 중공축의 끝단부에는 중공축을 통해 유입되는 공기를 물속으로 토출시키는 임펠러가 구성된다.

한편, 수심의 깊은 곳에서는 중공축 간을 결합부재(150)로서 결합함으로써 중공축의 길이를 연장할 수 있다.

도 4는 본 발명 결합부재의 사시도이다.

결합부재는 금속재질이나 합성수지재질로 제작할 수 있다.

상기 결합부재(150)는 중공체의 하우징(151)의 양단에 수직의 절개홈(153)이 형성되고, 상기 절개홈(153)의 직교하는 하우징(151)의 측면에는 볼트 또는 핀과 같은 체결수단이 삽입되는 체결홈(152)이 형성되어 있다.

따라서, 하우징(151)의 양단으로 각각 중공축을 삽입하여 중공축의 홀(도면부호 미도시)과 하우징의 체결홈을 일치시킨 후, 볼트 또는 핀을 관통하여 체결하고 너트로 조여줌으로써 중공축 간을 연결하는 것이다.

이에, 하우징(151)에 형성된 체결홈에 의해 볼트를 관통시켜 너트로서 조이면 벌어진 절개홈이 오므려지면서 하우징의 직경이 줄어들기 때문에 더욱 견고하게 중공축을 감쌀 수 있게 된다.

도 5는 본 발명 분산기의 임펠러의 분해사시도이며, 도 6은 본 발명 분산기의 임펠러 몸체를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명 임펠러를 하부방향에서 본 사시도이다.

도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 분산기(100)에 구성된 임펠러(140)는 하면의 원주방향으로 다수의 날개(144)가 배열되어 있는 원판형의 몸체(141)와, 상기 몸체(141)의 상·하부에 설치되는 원판형의 상·하부 가이드 윙(142, 143)이 구성되는 것으로, 상기 하부 가이드 윙(143)에는 상하로 관통된 흡입구(145)가 다수개가 형성되어 있는 것이 특징이다.

상기 흡입구(145)는 원주방향으로 일정간격 서로 이격되도록 다수개가 배열되는 것이 바람직하다.

그리고 원판형의 몸체의 상부에는 중공축과 연결되는 통기관(146)이 형성되어 있고, 통기관의 측면에는 공기가 유입되는 통공(147)이 형성되어 있고, 통기관의 측면에는 원주방향으로 다수개의 보조날개가 일정간격 이격되게 형성되어 통공을 통해 더욱 원활하게 공기가 유입되도록 유도한다.

또한, 원판형의 몸체의 하면의 가장자리에는 원주방향으로 날개가 일정간격으로 배열되어 있으며, 상기 원판형의 몸체의 상·하부에는 각각 상·하부 가이드 윙(142, 143)가 구성되어 있다.

즉, 본 발명의 임펠러는 원판형의 몸체의 가장자리에 형성된 날개(144)와 통기관의 외측면에 형성된 보조날개(148)의 이중구조로 되어 있는 것이 특징으로서, 통기관에 형성된 보조날개(148)는 공기가 유입되는데 도움을 주며, 원판형의 몸체의 가장자리에 형성된 날개(144)는 물을 유입하여 공기가 함께 배출하는 역할을 하고 있다.

상기 날개의 방향은 중심에서 방사형으로 형성되는 것이 중공축을 통해 유입된 공기와 후술할 하부 가이드 윙(143)의 흡입구를 통해 흡입된 물을 다시 물속으로 토출하는데 매우 효율적인 구조이다.

상기 상·하부 가이드 윙(142, 143)에서 상부 가이드 윙의 중앙에는 몸체의 통기관이 관통할 수 있도록 중공홀(H)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 상·하부 가이드 윙(142, 143)의 중심부는 수평으로 형성되어 있으며, 가장자리는 25～30°상방향 또는 하방향으로 절곡되어 있는 것이다.

그리고 도 7에 도시된 바와 같이 하부 가이드 윙은 중심을 오목하게 형성하였다.

이는 구동모터에 의해 회전시 하부 가이드 윙의 하면에는 원심력에 의해 중심부가 진공상태가 되기 때문에 흡입구를 통해 물이 임펠러로 유입되는 것을 유리하도록 한 것이다.

중공축의 하단에는 임펠러가 구성되어 중공축과 함께 회전하고 있기 때문에 공기는 자연스럽게 임펠러를 통해 물속으로 토출하게 된다.

이때, 하부 가이드 윙에 형성된 흡입구를 통해 물도 유입되어 공기와 함께 버블 젯(Bubble Jet)을 이루며 배출되게 된다.

임펠러는 나일론66과 유리섬유를 7:3의 비율로 조성된 강화플라스틱을 사용한다.

도 8 내지 도 11은 본 발명 분산기의 가이드 윙의 체결방향에 따른 분사방향을 나타낸 개요도이다.

참고로 도 8 내지 도 11에서 A는 공기의 흐름을 W는 물의 흐름 방향을 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이 상부 가이드 윙의 절곡방향은 하부로, 하부 가이드 윙의 절곡방향은 상부로 향하도록 한다면 배출되는 면적이 좁기 때문에 공기가 강하게 토출하게 되어 원거리까지 공기를 보내는 데 효율적이며, 도 9에 도시된 바와 같이 상부 가이드 위의 절곡방향과 하부 가이드 윙의 절곡방향을 각각 상·하부를 향하도록 체결한다면 배출되는 면적이 넓기 때문에 공기가 약하게 토출하게 되어 넓은 면적의 근거리에 공기를 보내는 데 효율적이다.

그리고 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상·하부 가이드 윙(142, 143)의 절곡방향을 상부 또는 하부로 동일하게 체결하면 각각 공기의 토출방향도 상부 또는 하부방향으로 토출되게 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 분산기는 구조가 간단하며, 하부 가이드 윙의 중앙 부분을 오목하게 형성하여 가이드 윙의 회전시 중심부분이 원심력에 의한 진공상태가 되어 흡입구를 통해 물흡입력이 우수하며, 가이드 윙의 탈부착이 용이하여 임펠러에서 배출되는 유체를 상하 내지 근거리나 원근거리로 분산이 가능하여 현장적응성을 극대화할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

100. 분산기
110. 구동모터 111. 구동축
120. 중공축
130. 로터리조인트 131. 회전체 132. 고정체
131a. 132a. 관통홀
140. 임펠러 141. 몸체 142. 상부 가이드 윙
143. 하부 가이드 윙
144. 날개 145. 흡입구 146. 통기관
147. 통공 148. 보조날개
150. 결합부재 151. 하우징 152. 체결홈
153. 절개홈
H. 중공홀 A. 공기 W. 물

Claims

분산기(100)는 구동모터(110)와, 구동모터(110)에 의해 회전구동하는 중공체형상의 중공축(120)과, 상기 중공축(120)의 하단부에 설치되어 중공축(120)으로 유입된 공기를 외부로 토출하는 임펠러(140)로 구성되며, 상기 구동모터(110)와 중공축(120)은 로터리조인트(130)에 의해 서로 체결되는 것으로,
상기 로터리조인트(130)는 상부에 구동모터(110)의 구동축(111)이 연결되고, 하부에는 중공축(120)이 상단이 연결되어 함께 회전하는 중공체인 회전체(131)와, 상기 회전체(131)의 외부에 설치되는 고정체(132)로 구성되되, 상기 고정체(132)는 회전되지 않으며, 상기 회전체(131)와 고정체(132)의 측면에는 각각 내부 중심으로 관통되어 외부공기가 중공축(120) 내부로 인입되는 관통홀(131a, 132a)이 형성되어 있는 수중에 공기를 분산시키는 분산기에 있어서,
상기 임펠러(140)는 하면의 원주방향으로 다수의 날개(144)가 배열되어 있는 원판형의 몸체(141)와, 상기 몸체(141)의 상·하부에는 원판형의 상·하부 가이드 윙(142, 143)이 체결되는 것으로, 상기 하부 가이드 윙(143)에는 상하로 관통된 흡입구(145)가 다수개가 형성되며,
또한, 상기 상·하부 가이드 윙(142, 143)의 가장자리는 일정각도 절곡되는 것이 특징인 분산기.
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