KR101394728B1

KR101394728B1 - 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치 및 이에 의한 교반과 폭기 방법

Info

Publication number: KR101394728B1
Application number: KR1020130158436A
Authority: KR
Inventors: 이재영; 전용민
Original assignee: 엔시스 주식회사
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-05-15

Abstract

본 발명은 압축 공기에 의한 폭기 시 회전력을 발생하고 상기 회전력에 의해 임펠러를 구동하여 폭기와 교반을 동시에 수행할 수 있는 것으로서 높은 정화 효율을 달성할 수 있고 압축공기 방식인 관계로 기존 모터 운영방식에서 요구되는 전력 공급이 필요 없어 사용 및 관리가 편리하며 제조 원가를 절감할 수 있는 압축공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치 및 이에 의해 교반과 폭기를 수행하는 방법이다.

Description

압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치 및 이에 의한 교반과 폭기 방법{APPRATUS AND METHOD FOR AERATION AND AGITATION OF COMPRESSED AIR TYPE}

본 발명은 압축 공기에 의한 폭기 시 회전력을 발생하고 상기 회전력에 의해 임펠러를 구동하여 폭기와 교반을 동시에 수행할 수 있는 것으로서 높은 정화 효율을 달성할 수 있고 압축 공기를 이용하여 교반하는 관계로 전력 공급이 필요 없어 사용 및 관리가 편리하며 제조 원가를 절감할 수 있는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치 및 이에 의해 교반과 폭기를 수행하는 방법이다.

근래 들어 지구온난화로 인하여 온도가 높고 유량이 적어지는 매년 8 ~ 10월 경 저수지나 호수 및 댐 등의 표층 온도가 급상승하여 표층과 저층의 수온 차이가 커 성층현상이 발생하고 있다.

이러한 성층현상은 저층에 존재하는 물속의 용존 산소량 부족을 초래하게 되고, 이로 인해 바닥에 퇴적된 인 성분의 용출을 촉진시켜 담수된 물의 부영양화가 진행되어 수질을 악화시킨다.

이를 해결하기 위해 인공식물섬, 수중/수면폭기기 설치 등의 수질 환경 개선과 조류제거선, 조류확산방지막 등 직접 제거를 위한 방법들을 시도하고 있으며, 조류확산이 심각한 경우 황토를 살포하는 실정이다.

기존 녹조 제거 및 예방(억제)방법은 녹조 제거방법과 녹조 예방의 방법으로 구분할 수 있다.

녹조 제거방법은 응집제, 살조제로 녹조 과다발생 지역에 집중 관리하는 방법, 수원지의 바닥에 퇴적된 인과 질소를 직접 관리하는 방법, 녹조 발생의 넓은 지역에 대해 녹조를 직접 수거하는 방법 등이 있지만 응집제 및 살조제에 의한 방법은 약품에 대한 유해성 검증 필요하며, 또한 장기적 부영화에 대한 대응이 어렵고, 2차 오염에 대한 대책이 없다.

또한 인과 질소를 직접 관리하는 방법은 제거비용이 높아 대단위 수원지에는 사용하기에 예산의 부담을 가져다 준다. 녹조를 직접 제거하는 방법도 국지적 효과라는 제한을 범위를 가지고 있다.

녹조 예방(억제)은 주로 장치를 이용하는 방법이 대부분으로, 장치의 종류는 표수 교반을 통한 수온 조절용 표층교반기, 심수와 표수를 변수층으로 교반하기 위한 대형 교반기, 심수층에 공기를 주입하여 교반하는 폭기장치, 외부 지하수를 살수하는 살수장치 등이 있다.

위 장치들은 효과에 비해 비용이 높고, 교반기의 경우 전력이 필요하여 전력공급을 위한 케이블설치와 관리가 어렵다는 문제점을 지니고 있다.

한편, 상기 폭기 장치 및 교반 장치 자체는 널리 알려진 기술로서 특히 아래의 선행기술문헌에 나타나 있는 바, 이에 대한 자세한 설명과 도시는 생략한다.

미국 등록 특허 제6,264,176호 한국 등록 특허 제10-0612483호 한국 등록 특허 제10-1053447호 한국 등록 특허 제10-0551983호 한국 등록 특허 제10-0843970호 한국 등록 특허 제10-1219540호 한국 등록 실용신안 제20-0362855호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 압축 공기에 의한 폭기 시 회전력을 발생하고 상기 회전력에 의해 임펠러를 구동하여 폭기와 교반을 동시에 수행하여 높은 정화 효율을 달성할 수 있고 압축공기 방식인 관계로 기존 모터 운영방식에서 요구되는 전력 공급이 필요 없어 운영 및 관리가 편리하며 제조 원가를 절감할 수 있는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치 및 이에 의해 교반과 폭기 방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축 공기가 도입되는 압축 공기 도입부(200)와, 상기 압축 공기 도입부(200)상에 회전 가능하게 설치되는 것으로서 상기 압축 공기 도입부(200)로부터 유입된 압축 공기를 배출하면서 회전력을 발생시키는 노즐 회전부(100)와, 상기 노즐 회전부(100)에 의해 회전되어 심층수를 표층부로 이송하는 교반부(400)와, 상기 노즐 회전부(100) 및 압축 공기 도입부(200) 내부에 설치되되, 상기 노즐 회전부(100)에 연동되어 교반부(400)를 회전시키는 구동 샤프트(SH)를 포함하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치에 일 특징이 있다.

이때, 상기 노즐 회전부(100)는 압축 공기 배출에 의해 버블을 발생하는 다수 개의 노즐(110)과 상기 노즐(110)이 장치되는 것으로서 상기 압축 공기 도입부(200)상에 설치되는 회전부(120)를 포함하되, 상기 노즐(110)은 특정 방향으로 향하도록 절곡되고, 상기 회전부(120)는 일 측면은 상기 노즐(110)이 연통되고 저면은 상기 압축 공기 도입부(200)와 연통되는 중공의 회전부 본체(121)와 상기 회전부 본체(121) 내부에 형성되어 상기 구동 샤프트(SH)가 장착되는 샤프트 장착부(122)를 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 회전부 본체(121)는 압축 공기 도입부(200)의 개방된 상면에 위치되되, 상기 회전부 본체(121)와 압축 공기 도입부(200)의 개방된 부분 사이에 설치되는 것으로서 링 형상을 가지는 실링부(140)에 의해 회전 가능하게 설치되는 것도 가능하다.

또한, 상기 노즐 회전부(120)의 회전부 본체(121) 내부에 설치되어 상기 회전부 본체(121)와 연동되는 한편 상기 구동 샤프트(SH)를 회전시키는 연동 샤프트(130)를 더 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 구동 샤프트(SH)는 상기 노즐 회전부(100)에 의해 연동되는 입력 샤프트(SH1)와, 상기 입력 샤프트(SH1)에 연동되어 교반부(400)를 회전하는 출력 샤프트(SH2)를 포함하되, 상기 입력 샤프트(SH1)와 출력 샤프트(SH2)사이에 설치되는 감속부(300)를 더 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 감속부(300)는 상기 입력 샤프트(SH1)와 출력 샤프트(SH2)가 설치되어 감속되는 유성 기어부(310)와, 상기 유성 기어부(310)가 내부에 장치되는 것으로서 링 기어(316)를 고정하되 상면은 개방되고 저면 일 부분은 내부가 비어있는 형태로 하향 돌출되어 출력 샤프트(SH2)가 삽입되는 드럼 케이스(320)와, 상기 드럼 케이스(320) 상면을 덮는 것으로서 평판 형상이되 중앙 일 부분은 상향 돌출되어 그 내부에 상기 입력 샤프트(SH1)가 삽입되는 플레이트(330)를 포함하여, 상기 입력 샤프트(SH1)는 유성 기어(315)를 회전하고 상기 유성 기어(315)에 의해 회전되는 하부 캐리어(314)에 출력 샤프트(SH2)가 연동되는 것도 가능하다.

또한, 상기 드럼 케이스(320)의 저면에 삽입되어 상기 출력 샤프트(SH2)를 내부에 수용하는 튜브(340)를 더 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 압축 공기 도입부(200)는 압축 공기가 공급되는 공급관(210)과, 상기 공급관(210) 일 측면에 연통되는 중공 형상의 도입부 본체(220)를 포함하되, 상기 도입부 본체(220)의 상면은 개방되어 상기 노즐 회전부(100)의 회전부 본체(121)가 회전 가능하게 설치되고, 저면은 일 부분이 개방되어 구동 샤프트(SH)가 설치되는 것도 가능하다.

또한, 상기 압축 공기 도입부(200)와 노즐 회전부(100) 및 교반부(400)를 내부에 수용하는 중공의 하우징(500)과, 상기 하우징(500)의 상부에 배치되는 부표(600)와, 상기 하우징(500) 저면에 배치되는 고정판(700)을 더 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 하우징(500)은 중공 형상이되 상하부가 개방된 하우징 본체(510)와, 상기 부표(600)를 연결하기 위한 부표 연결구(520) 및 상기 고정판(700)을 연결하기 위한 고정판 연결구(530)를 더 포함하되, 상기 부표 연결구(520) 및 고정판 연결구(530)는 일 측은 상기 부표(600) 또는 고정판(700)에 설치되고 타 측 끝단은 갈고리 형상으로 절곡되어 상기 하우징 본체(510)에 걸림 되어 고정되는 것도 가능하다.

또한, 상기 하우징 본체(510) 내부에 설치되어 감속부(300)를 고정하는 고정부(800)를 더 포함하되, 상기 고정부(800)는 상기 감속부(300) 주위를 감싸는 링 형상의 고정링(810)과, 상기 고정링(810)과 감속부(300)사이를 고정하는 연결부(820)와, 상기 하우징 본체(510)와 고정링(810)을 상호 고정하는 고정구(830)를 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 구동 샤프트(SH) 일 측에 설치되어 상기 구동 샤프트(SH)의 회전 속도를 감지하는 회전 속도 감지부와, 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급부 및 상기 회전 속도 감지부와 압축 공기 공급부에 유무선으로 연결되는 제어부를 포함하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 장치를 이용하여 교반 및 폭기하는 방법으로서, 노즐(110)이 압축 공기를 배출하면서 회전력을 발생하고 상기 발생된 회전력에 의해 교반부(400)를 회전하여 폭기와 교반을 동시에 수행하는 압축 공기 방식에 의한 교반과 폭기 방법에 또 다른 특징이 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다라는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명에 의하면 압축 공기에 의한 폭기시 회전력을 발생하고 이에 의해 임펠러를 구동하여 폭기와 교반을 동시에 수행하여 비용 대비 높은 정화 효율을 달성할 수 있고 압축공기 방식인 관계로 기존 모터 운영방식에서 요구되는 전력 공급이 필요 없어 사용 및 관리가 편리하고 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 결합 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 결합 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 일부 단면 분리 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 감속부를 나타내는 일부 단면 분리 사시도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 일부 단면 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부를 나타내는 확대 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 결합 단면도, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 결합 단면도, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 일부 단면 분리 사시도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기폭 및 교반 겸용 장치의 감속부를 나타내는 일부 단면 분리 사시도, 도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 일부 단면 사시도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부를 나타내는 확대 사시도이다.

실시예

본 발명의 일 실시예에 따른 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치(10)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 압축 공기가 도입되는 압축 공기 도입부(200)와, 상기 압축 공기 도입부(200)상에 회전 가능하게 설치되는 것으로서 상기 압축 공기 도입부(200)로부터 유입된 압축 공기를 배출하면서 회전력을 발생시키는 노즐 회전부(100)와, 상기 노즐 회전부(100)에 의해 회전되어 심층수를 표층부로 이송하는 교반부(400)와, 상기 노즐 회전부(100) 및 압축 공기 도입부(200) 내부에 설치되되, 상기 노즐 회전부(100)에 연동되어 교반부(400)를 회전시키는 구동 샤프트(SH)를 포함한다.

즉, 압축 공기가 상기 압축 공기 도입부(200)에 도입되면 상기 도입된 압축 공기(200)는 상기 노즐 회전부(100)로 유입되고, 상기 유입된 압축 공기는 노즐 회전부(100)를 통해 배출되는데, 이 때 상기 배출되는 압축 공기의 작용 반작용에 의해 상기 노즐 회전부(100)가 회전하게 된다.

이때, 상기 구동 샤프트(SH)가 상기 노즐 회전부(100)에 연동되어 있으므로 상기 노즐 회전부(100)의 회전에 의해 따라 회전하면서 상기 교반부(400)를 회전시킨다.

따라서, 상기 노즐 회전부(100)에서 압축 공기가 배출되면서 폭기를 수행하고, 상기 교반부(400)의 회전에 의해 심층수가 표층부로 상향 이송되어 교반을 수행하게 된다.

특히 본 발명의 경우 상기 교반부(400)를 회전하는 회전력은 압축 공기의 배출로 인해 발생하며 별도의 전원 공급이 필요 없는 방식이다.

결국 본 발명에 의한 경우 폭기와 교반을 동시에 수행하면서도 별도의 전원 공급이 필요 없어 수질 정화 효율을 향상시키는 한편 구성도 간단해져서 사용 및 관리가 편리하고 제조 원가를 절감할 수 있다.

한편, 상기 노즐 회전부(100)는 상술한 바와 같이 압축 공기를 배출하면서 폭기를 수행하는 한편 회전력을 발생하는 것으로서, 이러한 작용을 하는 한 어떠한 구성도 사용가능하나, 도시된 바와 같이 상기 노즐 회전부(100)는 압축 공기 배출에 의해 버블을 발생하는 다수 개의 노즐(110)과 상기 노즐(110)이 장치되는 것으로서 상기 압축 공기 도입부(200)상에 설치되는 회전부(120)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 노즐(110)은 특정 방향으로 향하도록 절곡된다. 즉, 상기 노즐(110)은 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 절곡될 수 있는데, 본 실시예의 경우 도시된 바와 같이 도면상 우측에 있는 노즐은 도면상 상부측으로 절곡되고 도면상 좌측에 있는 노즐은 도면상 하부측으로 절곡되어 전체적으로 반 시계 방향으로 절곡될 수 있다.

이러한 노즐(110)로부터 압축 공기의 분출에 의한 반작용으로 상기 노즐 회전부(100)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있으며, 이 때 상기 교반부(400)로서 후술되는 임펠러를 사용하는 경우 상기 임펠러는 상기 노즐 회전부(120)의 회전에 따라 표층수를 상향 이송할 수 있도록 피치 방향을 설정하면 된다.

한편, 도 1 및 도 2에서는 상기 노즐(110)의 단면이 도시된 것이며 전체적인 형상은 도 3 및 도 4에서 도시되어 있다.

상기 회전부(120)는 중공 형상의 회전부 본체(121)를 포함할 수 있는데, 상기 회전부 본체(121)의 일 측면은 상기 노즐(110)과 연통된다. 또한, 저면은 상기 압축 공기 도입부(200)와 연통된다.

이러한 구성에 의해 상기 압축 공기 도입부(200)로 도입된 압축 공기는 상기 회전부 본체(121)를 거쳐 노즐(110)로 투입, 배출된다.

또한, 상기 구동 샤프트(SH)는 상술한 바와 같이 노즐 회전부(100)에 연동되며, 이를 위해 상기 회전부 본체(121) 내부에 형성되어 상기 구동 샤프트(SH)가 장착되는 샤프트 장착부(122)를 포함하는 것도 가능하다.

상기 샤프트 장착부(122)는 상기 샤프트(SH)가 설치될 수 있는 한, 다양한 형상일 수 있으며, 도시된 바와 같이 상기 회전부 본체(121) 내부 상면에서 원통 형상을 가지면서 하향 연장되는 형상일 수 있으며, 이러한 경우 상기 구동 샤프트(SH)는 상기 샤프트 장착부(122) 내부에 고정되어 연동될 수 있다.

한편, 상기 회전부 본체(121)는 상술된 바와 같이 압축 공기 도입부(200)상에 배치되어 상호 연통되게 설치된다.

이를 위해 상기 회전부 본체(121)의 저면이 개방되도록 형성될 수 있고 상기 회전부 본체(121)의 저면에 배치되는 압축 공기 도입부(200)의 상면도 개방되도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 회전부 본체(121)는 압축 공기 도입부(200)상에서 회전 가능하게 설치되며, 이를 위해 다양한 구성을 이용할 수 있으나, 도시된 바와 같이 상기 회전부 본체(121)와 압축 공기 도입부(200)의 개방된 부분 사이에 설치되는 실링부(140)에 의해 회전 가능하게 설치되는 것도 가능하다.

즉, 상기 실링부(140)는 링 형상으로서 상기 회전부 본체(121)와 압축 공기 도입부(200)사이에 설치되며, 이러한 구성에 의해 상기 회전부 본체(121)가 상기 실링부(140)와 접하면서 회전할 수 있다. 이를 위해 상기 실링부(140)는 널리 알려진 mechanical seal을 사용할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 압축 공기는 상기 압축 공기 도입부(200)측으로 유입되는데, 상기 압축 공기 도입부(200)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 압축 공기가 공급되는 공급관(210)과, 상기 공급관(210) 일 측면에 연통되는 중공 형상의 도입부 본체(220)를 포함할 수 있다.

즉, 외부에 배치되는 것으로서 도시되지 않은 압축 공기 공급부로부터 압축 공기가 상기 공급관(210)을 통해 상기 도입부 본체(220)로 투입되는 것이다.

이때, 상기 도입부 본체(220)의 상면은 개방되어 상기 노즐 회전부(100)의 회전부 본체(121)가 회전 가능하게 설치되고, 저면은 일 부분이 개방되어 구동 샤프트(SH)가 설치되는 것도 가능하다.

즉, 상기 노즐 회전부(100)의 회전부 본체(121)는 상기 도입부 본체(121)상에 배치되어 상호 연통되는 한편 상기 회전부 본체(121)가 회전 가능하게 설치되고, 상기 구동 샤프트(SH)는 상술한 바와 같이 상기 회전부 본체(121)의 샤프트 장착부(122)에 장착된 후 하향 배치되되 상기 도입부 본체(121) 내부를 관통해서 교반부(400)로 연결될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 상기 구동 샤프트(SH)는 상기 회전부 본체(121)에 연동되어 회전되는 것도 가능하고 별도의 부재에 통해 연동되는 것도 가능하며, 이를 위해 도시된 바와 같이 상기 노즐 회전부(120)의 회전부 본체(121) 내부에 설치되어 상기 회전부 본체(121)와 연동되는 연동 샤프트(130)를 더 포함하는 것도 가능하다.

이때, 상기 연동 샤프트(130)는 상기 회전부 본체(121)의 중앙 개방부에 고정된 상태에서 상기 구동 샤프트(SH) 내부에 삽입되어 고정되는 것도 가능하며, 이를 위해 상기 연동 샤프트(130)의 외측면에 나사산을 형성하여 상기 회전부 본체(121) 중앙 개방부와 상기 구동 샤프트(SH) 내부에 고정될 수 있다.

이러한 구성에 의해 상기 회전부 본체(121)가 회전하면 상기 연동 샤프트(130)가 연동되어 회전하고 이에 의해 상기 구동 샤프트(SH)가 회전하는 것이다.

또한, 상기 연동 샤프트(130)가 삽입되기 위해 상기 샤프트 장착부(122) 중 상대적으로 적은 직경의 홈(122a)에 장착되고 상기 연동 샤프트(130)가 고정되는 구동 샤프트(SH)는 상대적으로 큰 직경의 홈(122b)에 장착되는 것도 가능하다(도 3 참조)

상기 구동 샤프트(SH)는 상술된 바와 같이 노즐 회전부(100)에 의해 회전력을 공급받아 교반부(400)를 회전하게 되는데, 이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 감속부 없이 하나의 샤프트를 포함하는 것도 가능하고 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 노즐 회전부(100)에 의해 연동되는 입력 샤프트(SH1)와, 상기 입력 샤프트(SH1)에 연동되어 교반부(400)를 회전하는 출력 샤프트(SH2) 및 후술하는 감속부(300)를 포함하는 것도 가능하다.

이때, 상기 입력 샤프트(SH1)는 상술한 바와 같이 노즐 회전부(100)의 샤프트 장착부(122)에 장착되어 연동될 수 있다.

또한, 상기 입력 샤프트(SH1)와 출력 샤프트(SH2)사이에 설치되는 감속부(300)를 더 포함하는 것도 가능하다.

즉, 상기 교반부(400)는 상기 출력 샤프트(SH2)에 의해 회전되는데 이 때 상기 교반부(400)는 심층수를 표층부로 이송하는 것을 목적으로 하는 바, 이러한 목적을 보다 효과적으로 달성하기 위해서는 회전 속도보다는 토크가 중요하므로 상기 토크의 증대를 위해 감속부(300)를 포함하는 것이다.

따라서 상기 노즐 회전부(100)에서 발생된 회전력은 상기 감속부(300)에서 토크가 증폭되어 교반기(400)측으로 전달되는 것이다.

한편, 상기 감속부(300)는 여러 가지 형태의 감속부를 사용할 수 있으며, 도시된 바와 같이 유성 기어 구조를 채택할 수 있다.

이를 위해 상기 감속부(300)는 상기 입력 샤프트(SH1)가 설치되어 감속되는 유성 기어부(310)와, 상기 유성 기어부(310)가 내부에 설치되는 드럼 케이스(320)와 상기 드럼 케이스(320)의 상면을 덮는 플레이트(330)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 드럼 케이스(320)는 상술한 바와 같이 유성 기어부(310)를 내장하는데 이 때 감속을 위해 유성 기어부(310)의 링 기어(316)는 고정되도록 한다. 또한, 상기 드럼 케이스(320)의 상면은 개방되고 저면은 내부가 비어있는 형태로 하향 돌출된다. 이러한 형상의 드럼 케이스(320)의 상부를 통해 상기 입력 샤프트(SH1)가 삽입되고 출력 샤프트(SH2)는 상기 드럼 케이스(320)의 하측면 돌출부 내부에 설치되어 교반부(400)로 연결된다.

한편, 상기 드럼 케이스(320) 상면을 덮는 것으로서 평판 형상이되 중앙 일 부분은 상향 돌출되어 그 내부에 상기 입력 샤프트(SH1)가 삽입되는 플레이트(330)가 배치된다.

즉, 상기 입력 샤프트(SH1)는 상기 플레이트(330)의 상향 돌출된 부분내부로 삽입되고, 출력 샤프트(SH2)는 상기 드럼 케이스(320)의 하측면 돌출부 내부에 설치된다.

이때, 상기 입력 샤프트(SH1)가 회전하면 상기 입력 샤프트(SH1) 주위에 배치되는 유성 기어(315)가 링 기어(316) 주위로 회전하고, 이에 의해 상기 유성 기어(315)의 상하측면에 배치되는 상부 캐리어(313) 및 하부 캐리어(314)가 회전하며, 상기 하부 캐리어(314)에 고정되는 출력 샤프트(SH2)가 감속된 상태로 회전하여 교반부(400)를 보다 큰 토크로 회전시키는 것이다.

한편, 상기 출력 샤프트(SH2)는 도시된 바와 같이 상기 드럼 케이스(320)의 저면에 삽입되는 튜브(340) 내부에 설치되는 것도 가능하다.

상기 교반부(400)는 상술한 바와 같이 상기 노즐 회전부(100)에서 발생된 회전력을 이용하여 심층수를 표층부로 상향 이송한다.

이를 위해 상기 교반부(400)는 여러 가지 구성을 사용할 수 있으나 도시된 바와 같이 임펠러를 사용하는 것도 가능하다.

한편 도 5에서 설명되지 않은 도면부호 BRG는 베어링을 나타내는 것으로서 상기 입력 샤프트(SH1) 및 출력 샤프트(SH2)가 원활히 회전될 수 있도록 설치되며 이러한 베어링은 널리 알려진 구성이므로 자세한 설명과 도시는 생략한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 장치(10)에 의해 폭기와 교반을 동시에 수행할 수 있으며 보다 안정적인 설치를 위해 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 압축 공기 도입부(200)와 노즐 회전부(100) 및 교반부(400)를 내부에 수용하는 중공의 하우징(500)과, 상기 하우징(500)의 상부에 배치되는 부표(600)와, 상기 하우징(500) 저면에 배치되는 고정판(700)을 더 포함하는 것도 가능하다.

즉, 상기 압축 공기 도입부(200)와 노즐 회전부(100) 및 교반부(400) 그리고 감속부(300)를 하우징(500)이 내부에 수용한 상태로 수면 아래에 배치되는 것이다.

이때, 상기 부표(600)는 수면에 배치되고 상기 고정판(700)은 수면 아래의 바닥에 설치되어 전체적으로 하우징(500)이 고정되도록 한다.

한편, 상기 부표(600)와 고정판(700)을 하우징(500)에 고정시키기 위해 여러 가지 구성이 사용가능하나, 도시된 바와 같이 부표(600)를 연결하기 위한 부표 연결구(520) 및 상기 고정판(700)을 연결하기 위한 고정판 연결구(530)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 하우징(500)은 중공 형상이되 상하부가 개방된 하우징 본체(510)를 포함하여 상기 부표 연결구(520)와 고정판 연결구(530)가 고정되도록 할 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 상기 부표 연결구(520) 및 고정판 연결구(530)는 길이가 긴 바아 형상이되 일 측은 상기 부표(600) 또는 고정판(700)에 설치되고 타 측 끝단은 갈고리 형상을 하여 상기 하우징 본체(510)에 걸림 되어 고정될 수 있다.

한편, 상기 부표 연결구(520)는 상대적으로 길이가 긴 관계로 상기 하우징 본체(510) 외측에 형성되어 상기 부표 연결구(520)를 고정하는 고정구(512)를 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 바와 같이 하우징(500) 내부에 압축 공기 도입부(200)와 노즐 회전부(100) 및 교반부(400) 그리고 감속부(300) 등이 배치되는데, 보다 견고하게 고정하기 위해 상기 하우징 본체(510) 내부에 설치되어 감속부(300)를 고정하는 고정부(800)를 포함하는 것도 가능하다.

즉, 상기 감속부(300)를 하우징(500) 내부에 고정하여 전체적으로 흔들리지 않고 견고하게 고정되도록 하는 것이다.

이를 위해 다양한 형태의 구성을 채택할 수 있으나 도시된 바와 같이 상기 고정부(800)는 상기 감속부(300) 주위를 감싸는 링 형상의 고정링(810)과, 상기 고정링(810)과 감속부(300)사이를 고정하는 연결부(820)와, 상기 하우징 본체(510)와 고정링(810)을 상호 고정하는 고정구(830)를 포함하는 것도 가능하다.

즉, 고정링(810)의 내측에는 상기 감속부(300)가 고정되고, 상기 고정링(810)의 외측면은 하우징 본체(510)의 내측에 고정되는 것이다.

이때, 상기 고정링(810) 내측과 감속부(300)를 연결하기 위해 연결부(820)가 사용되며, 상기 연결부(820)는 다양한 형상을 이용할 수 있으나 도시된 바와 같이 얇은 두께를 가진 판체를 이용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 고정링(810) 외측면과 하우징 본체(510) 내측면을 상호 고정하기 위해 다양한 형태의 고정구(830)를 사용할 수 있으며, 도시된 바와 같이 상기 하우징 본체(510) 외측면에 설치되되 상기 하우징 본체(510)와 고정링(810)을 관통하는 볼트 등과 같은 고정구(830)를 사용하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명은 상술한 바와 같이 압축 공기의 배출에 의해 폭기를 수행하고 상기 폭기에 의해 발생된 회전력을 이용하여 교반을 수행하는 것으로서 이때, 압축 공기의 공급량을 조정할 필요가 있다.

즉, 수중 환경에 따라 보다 많은 폭기와 교반이 필요한 경우가 있고 반대로 보다 적은 폭기와 교반이 필요한 경우가 있다.

이를 조절하기 위해 상기 구동 샤프트(SH) 일 측에 설치되어 상기 구동 샤프트(SH)의 회전 속도를 감지하는 회전 속도 감지부(도시되지 않음)와, 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급부(도시되지 않음) 및 상기 회전 속도 감지부와 압축 공기 공급부에 유무선으로 연결되는 제어부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 보다 많은 폭기와 교반이 필요한 경우 상기 제어부에 의해 보다 많은 압축 공기를 공급하게 되며, 공급된 압축 공기에 의한 교반이 어느 정도 수행되는 지 확인하기 위해 상기 구동 샤프트(SH)의 회전 속도를 상기 회전 속도 감지부에 의해 감지하는 것이다.

상기 회전 속도를 감지하기 위한 회전 속도 감지부는 널리 알려진 tachometer 등을 사용할 수 있으며 상기 제어부는 컴퓨터 등을 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 장치(10)에 의해 교반 및 폭기할 수 있으며, 이를 위해 상술한 바와 같이 노즐(110)이 압축 공기를 배출하면서 회전력을 발생하고 상기 발생된 회전력에 의해 교반부(400)를 회전하여 폭기와 교반을 동시에 수행하는 것이다.

이때, 상기 노즐(110)과 교반부(400)사이의 회전력 전달은 상술한 구동 샤프트(SH)에 의한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 노즐 회전부 110 : 노즐
120 : 회전부 121 : 회전부 본체
122 : 샤프트 장착 부 130 : 연동 샤프트
140 : 실링부 200 : 압축 공기 도입부
210 : 공급관 220 : 도입부 본체
300 : 감속부 310 : 유성기어부
313 : 상부 캐리어 314 : 하부 캐리어
315 : 유성 기어 316 : 링 기어
320 : 드럼 케이스 330 : 플레이트
340 : 튜브 400 : 교반부
500 : 하우징 600 : 부표
700 : 고정판 800 : 고정구

Claims

압축 공기가 도입되는 압축 공기 도입부(200)와,
상기 압축 공기 도입부(200)상에 회전 가능하게 설치되는 것으로서 상기 압축 공기 도입부(200)로부터 유입된 압축 공기를 배출하면서 회전력을 발생시키는 노즐 회전부(100)와,
상기 노즐 회전부(100)에 의해 회전되어 심층수를 표층부로 이송하는 교반부(400)와,
상기 노즐 회전부(100) 및 압축 공기 도입부(200) 내부에 설치되되, 상기 노즐 회전부(100)에 연동되어 교반부(400)를 회전시키는 구동 샤프트(SH)를 포함하되,
상기 노즐 회전부(100)는 압축 공기 배출에 의해 버블을 발생하는 다수 개의 노즐(110)과 상기 노즐(110)이 장치되는 것으로서 상기 압축 공기 도입부(200)상에 설치되는 회전부(120)를 포함하며,
상기 노즐(110)은 특정 방향으로 향하도록 절곡되고,
상기 회전부(120)는 일 측면은 상기 노즐(110)이 연통되고 저면은 상기 압축 공기 도입부(200)와 연통되는 중공의 회전부 본체(121)와 상기 회전부 본체(121) 내부에 형성되어 상기 구동 샤프트(SH)가 장착되는 샤프트 장착부(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 회전부 본체(121)는 압축 공기 도입부(200)의 개방된 상면에 위치되되,
상기 회전부 본체(121)와 압축 공기 도입부(200)의 개방된 부분 사이에 설치되는 것으로서 링 형상을 가지는 실링부(140)에 의해 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 노즐 회전부(120)의 회전부 본체(121) 내부에 설치되어 상기 회전부 본체(121)와 연동되는 한편 상기 구동 샤프트(SH)를 회전시키는 연동 샤프트(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동 샤프트(SH)는 상기 노즐 회전부(100)에 의해 연동되는 입력 샤프트(SH1)와, 상기 입력 샤프트(SH1)에 연동되어 교반부(400)를 회전하는 출력 샤프트(SH2)를 포함하되,
상기 입력 샤프트(SH1)와 출력 샤프트(SH2)사이에 설치되는 감속부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 감속부(300)는 상기 입력 샤프트(SH1)와 출력 샤프트(SH2)가 설치되어 감속되는 유성 기어부(310)와,
상기 유성 기어부(310)가 내부에 장치되는 것으로서 링 기어(316)를 고정하되 상면은 개방되고 저면 일 부분은 내부가 비어있는 형태로 하향 돌출되어 출력 샤프트(SH2)가 삽입되는 드럼 케이스(320)와,
상기 드럼 케이스(320) 상면을 덮는 것으로서 평판 형상이되 중앙 일 부분은 상향 돌출되어 그 내부에 상기 입력 샤프트(SH1)가 삽입되는 플레이트(330)를 포함하여,
상기 입력 샤프트(SH1)는 유성 기어(315)를 회전하고 상기 유성 기어(315)에 의해 회전되는 하부 캐리어(314)에 출력 샤프트(SH2)가 연동되는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제6항에 있어서,
상기 드럼 케이스(320)의 저면에 삽입되어 상기 출력 샤프트(SH2)를 내부에 수용하는 튜브(340)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 압축 공기 도입부(200)는 압축 공기가 공급되는 공급관(210)과,
상기 공급관(210) 일 측면에 연통되는 중공 형상의 도입부 본체(220)를 포함하되,
상기 도입부 본체(220)의 상면은 개방되어 상기 노즐 회전부(100)의 회전부 본체(121)가 회전 가능하게 설치되고, 저면은 일 부분이 개방되어 구동 샤프트(SH)가 설치되는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 압축 공기 도입부(200)와 노즐 회전부(100) 및 교반부(400)를 내부에 수용하는 중공의 하우징(500)과,
상기 하우징(500)의 상부에 배치되는 부표(600)와,
상기 하우징(500) 저면에 배치되는 고정판(700)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제9항에 있어서,
상기 하우징(500)은 중공 형상이되 상하부가 개방된 하우징 본체(510)와, 상기 부표(600)를 연결하기 위한 부표 연결구(520) 및 상기 고정판(700)을 연결하기 위한 고정판 연결구(530)를 더 포함하되,
상기 부표 연결구(520) 및 고정판 연결구(530)는 일 측은 상기 부표(600) 또는 고정판(700)에 설치되고 타 측 끝단은 갈고리 형상으로 절곡되어 상기 하우징 본체(510)에 걸림 되어 고정되는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 하우징 본체(510) 내부에 설치되어 감속부(300)를 고정하는 고정부(800)를 더 포함하되,
상기 고정부(800)는 상기 감속부(300) 주위를 감싸는 링 형상의 고정링(810)과,
상기 고정링(810)과 감속부(300)사이를 고정하는 연결부(820)와,
상기 하우징 본체(510)와 고정링(810)을 상호 고정하는 고정구(830)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동 샤프트(SH) 일 측에 설치되어 상기 구동 샤프트(SH)의 회전 속도를 감지하는 회전 속도 감지부와,
압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급부 및
상기 회전 속도 감지부와 압축 공기 공급부에 유무선으로 연결되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식의 교반과 폭기를 겸용하는 장치.
제1항 또는 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 장치를 이용하여 교반 및 폭기하는 방법으로서,
노즐(110)이 압축 공기를 배출하면서 회전력을 발생하고 상기 발생된 회전력에 의해 교반부(400)를 회전하여 폭기와 교반을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 방식에 의한 교반과 폭기 방법.