KR101900593B1 - 친환경 고효율 교반기 - Google Patents

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KR101900593B1 KR1020170008370A KR20170008370A KR101900593B1 KR 101900593 B1 KR101900593 B1 KR 101900593B1 KR 1020170008370 A KR1020170008370 A KR 1020170008370A KR 20170008370 A KR20170008370 A KR 20170008370A KR 101900593 B1 KR101900593 B1 KR 101900593B1
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Abstract

설치 공간의 제약을 최소화시킬 수 있으며, 임펠러 크기에 제약받지 않고 소화조 바닥면과 임펠러를 최대한 근접한 위치에 설치할 수 있도록 하여 단 한 대의 임펠러만 설치해도 소화조 전체에 걸쳐 고농도의 슬러지를 원활하게 교반시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비중이 높은 고농도 슬러지들을 한 번에 모아서 처리할 수 있는 소화조에도 적용하여 사용할 수 있는 친환경 고효율 교반기가 개시된다. 상기 친환경 고효율 교반기는 소화조의 상면과 회전축이 수평을 이루도록 상기 소화조 외부에 배치되는 구동수단과, 상기 구동수단과 평행하도록 상기 구동수단에 연결되어 상기 구동수단의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시키는 감속유닛과, 상기 감속유닛과 수직을 이루도록 상기 소화조에 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일부를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 소화조에 설치되며 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 방향 전환유닛 및, 상기 샤프트와 연동되어 회전되도록 상기 샤프트에 설치되며 하단부의 적어도 일부가 팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성되는 적어도 하나의 블레이드가 마련된 제1 임펠러를 포함할 수 있다.

Description

친환경 고효율 교반기{ECO-FRIENDLY HIGH EFFICIENCY AGITATOR}
본 발명은 친환경 고효율 교반기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고농도 소화조에 수용되는 복합적인 농축 슬러지를 포함한 폐수를 일정하게 교반시켜 바이오 가스 발생량을 증대하도록 사용되는 친환경 고효율 교반기에 관한 것이다.
최근의 소화조에 유입되는 슬러지는 하수 슬러지, 분뇨 슬러지, 음식물 슬러지 등이 복합적으로 포함된 성상으로 소화조 내에 미리 유입되어 있는 낡은 슬러지에 새로운 농축 슬러지가 포함되어 있는 폐수를 투입하게 되면 낡은 슬러지에 다량으로 존재하는 혐기성 생물이 새로운 슬러지를 섭취하여 증식하는 동시에 환원적으로 슬러지를 분해함으로써 수 처리된다.
이와 같은 소화조는 낡은 슬러지와 새로이 투입된 농축 슬러지를 교반시켜야만 낡은 슬러지와 새로이 투입된 농축 슬러지가 소화조 전체 영역에 걸쳐 일정하게 순환되면서 원활한 접촉을 하게 될 뿐만 아니라 소화조 내에 침전물이 발생되지 않아 소화가 촉진됨으로써 바이오가스 발생량이 증대되고 슬러지 고형물이 감소하게 된다.
상기 소화조의 슬러지 교반에는 가스를 이용하는 방법과 기계식 교반기를 이용하는 방법이 사용되는데, 최근에는 기계식 교반기의 사용이 증가하고 있는 추세이다.
상기 기계식 교반기의 경우 구동수단의 회전력이 감속수단을 통해 소정비율로 감속되어 샤프트를 통해 출력되며, 상기 샤프트에는 임펠러가 설치되어 상기 임펠러가 샤프트와 연동되어 회전됨으로써 소화조 내의 슬러지를 교반시키게 된다.
또한, 상기 샤프트에는 소화조 내의 슬러지 혼합물을 소화조 하부로 이동시킬 수 있는 적어도 하나의 임펠러가 설치되며, 상기 샤프트의 최하단부에는 소화조 바닥에 가라앉는 슬러지를 소화조 상부 방향으로 이동시키는 임펠러가 설치될 수 있다.
한편, 소화조의 경우 일반적으로 하부면이 중앙부 방향으로 갈수록 하향 경사지도록 제작됨으로써 소화조 하단의 코너부에 슬러지가 쌓이는 것을 방지하는데, 소화조 바닥에 가라앉는 슬러지를 소화조 상부 방향으로 이동시키는 임펠러의 경우 일반적으로 블레이드가 수평을 이루도록 형성된 임펠러를 사용함으로써 블레이드와 소화조 바닥면이 평행을 이루지 못하게 된다.
따라서, 상술한 바와 같은 소화조 바닥에 가라앉는 슬러지를 소화조 상부 방향으로 이동시키는 일반적인 임펠러의 경우 하부면이 중앙부 방향으로 갈수록 하향 경사지도록 제작되는 소화조 바닥의 특성 상 소화조 바닥과의 간섭이 발생됨으로써 임펠러 크기에 제한과 설치 위치의 제한이 발생된다는 문제점이 있다.
한편, 종래에는 하수 슬러지, 분뇨 슬러지, 음식물 슬러지 등이 포함된 폐수가 각각 분리되어 서로 다른 소화조 내에서 처리되었으나, 최근에는 하수 슬러지, 분뇨 슬러지, 음식물 슬러지 등이 포함된 폐수가 하나의 소화조에서 통합되어 처리되고 있는 추세이므로 슬러지의 농도가 높아져 크기와 설치 위치에 제약을 받는 종래의 일반적인 임펠러를 사용하여서는 소화조 바닥에 침전되는 슬러지를 제대로 소화조 상부 방향으로 이동시킬 수 없어 교반 효율이 저하되는 문제점이 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제1523262호 (2015.05.20.)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 설치 공간의 제약을 최소화시킬 수 있는 친환경 고효율 교반기를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 임펠러 크기에 제약받지 않고 소화조 바닥면과 임펠러를 최대한 근접한 위치에 설치할 수 있도록 하여 단 한 대의 임펠러만 설치해도 소화조 전체에 걸쳐 고농도의 슬러지를 원활하게 교반시킬 수 있는 친환경 고효율 교반기를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 비중이 높은 고농도 슬러지들을 한 번에 모아서 처리할 수 있는 소화조에도 적용하여 사용할 수 있는 친환경 고효율 교반기를 제공하는 것이다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소화조의 상면과 회전축이 수평을 이루도록 상기 소화조 외부에 배치되는 구동수단과, 상기 구동수단과 평행하도록 상기 구동수단에 연결되어 상기 구동수단의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시키는 감속유닛과, 상기 감속유닛과 수직을 이루도록 상기 소화조에 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트의 일부를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 소화조에 설치되며 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 방향 전환유닛 및, 상기 샤프트와 연동되어 회전되도록 상기 샤프트에 설치되며 하단부의 적어도 일부가 팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성되는 적어도 하나의 블레이드가 마련된 제1 임펠러를 포함하는 친환경 고효율 교반기를 제시한다.
일예를 들면, 상기 방향 전환유닛은 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 소화조에 설치되는 하우징 및, 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 기어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 방향 전환유닛은 상기 하우징 내부로 삽입된 샤프트의 외부를 둘러쌓아 상기 하우징 내부에 충진된 윤활용 오일이 하우징과 샤프트 사이로 누유되는 것을 방지하기 위한 오일 수납부를 더 포함할 수 있다.
일예를 들면, 상기 오일 수납부는 상기 기어부에 형성된 홈부와, 상기 샤프트에 의해 관통되도록 하우징 내부에 설치되는 가드부 및, 상기 홈부에 적어도 일부가 삽입되며 샤프트의 외부를 둘러싸도록 상기 가드부에 고정 설치되는 차단벽부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 감속유닛은 싸이클로이드 감속기일 수 있다.
상기 블레이드는 상기 허브의 상, 하부면과 수직을 이루도록 상기 허브에 결합될 수 있다.
또한, 상기 블레이드는 하단부의 적어도 일부가 소화조의 바닥면의 경사각도와 대응되는 경사각도로 팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 블레이드는 팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 단면적이 점차적으로 증가되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 블레이드는 회전 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 블레이드는 상기 허브와 인접한 하단부의 일부는 허브의 하부면과 수평하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 임펠러는 상기 블레이드의 팁 부분으로부터 상하 폭이 일정하도록 연장 형성된 추진력 향상 팁부를 더 포함할 수 있다.
상기 추진력 향상 팁부는 블레이드의 회전 반대 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 추진력 향상 팁부는 상기 블레이드의 팁 부분에서부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁 부분으로부터 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 추진력 향상 팁부는 상, 하단부가 상기 블레이드의 하단부와 동일한 기울기를 가질 수 있도록 상기 블레이드의 팁 부분에서부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁 부분에 연장 형성될 수 있다.
이에 더하여, 상기 제1 임펠러는 서로 이웃하는 블레이드 사이에 부착되어 상기 블레이드의 강도를 보강하는 강도 보강부재를 더 포함할 수 있다.
상기 강도 보강부재는 판재 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 강도 보강부재는 적어도 하나의 홀부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 강도 보강부재는 블레이드와 수직을 이루도록 배치되어 서로 이웃하는 블레이드 사이에 부착될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기는 감속유닛과 구동수단이 소화조의 상면과 수평하게 배치된 후, 상기 감속유닛이 방향 전환유닛에 의해 샤프트와 연결됨으로써 소화조 상부로 돌출되는 감속유닛과 구동수단의 결합된 높이를 최소화시킬 수 있어 상하 방향으로의 설치 공간의 제약을 대폭 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기는 제1 임펠러의 블레이드 하단부가 소화조 바닥면과 평행을 이루게 제작됨으로써 블레이드와 소화조 바닥면과의 간섭 현상이 발생되지 않아 크기 제한 없이 교반기에 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 설치 위치의 제약도 받지 않게 되며, 임펠러의 회전 시 상기 블레이드에 의해 소화조의 바닥면에 가라앉아 있는 슬러지 혼합물이 밀려 중앙부에서부터 코너부 측으로 갈수록 상향 경사진 소화조의 바닥면을 따라 상승 이동되어 소화조 전체에 걸쳐 골고루 교반될 수 있도록 한다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기는 제1 임펠러의 블레이드의 단면적이 팁 부분에서부터 허브 측인 뿌리 부분으로 갈수록 점차적으로 증가되도록 형성됨으로써 블레이드의 팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 점차적으로 많은 유량을 밀어낼 수 있으므로 제1 임펠러 허브 부분 하부 측에 가라앉은 슬러지도 무리 없이 소화조 바닥면을 따라 소화조 측벽 측으로 밀어내어 상승시켜 교반시킬 수 있으므로 교반 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기는 제1 임펠러의 블레이드가 회전 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성되어 제1 임펠러의 회전 시 슬러지 혼합물이 국부적인 난류 현상 발생 없이 블레이드를 따라 블레이드 팁 방향으로 미끄러지면서 밀려 나갈 수 있도록 한다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기의 제1 임펠러는 상하 폭이 일정하며 블레이드의 회전 반대 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성됨과 동시에 블레이드의 하단부와 동일한 기울기를 가지도록 블레이드의 팁 부분으로부터 연장된 추진력 향상 팁부를 포함하여 블레이드의 뿌리 부분에서부터 블레이드를 따라 블레이드의 팁 부분으로 배출되는 슬러지 혼합물이 보다 큰 추진력을 가지고 소화조 바닥면을 따라 소화조 상부 측으로 상승되도록 함으로써 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기의 제1 임펠러는 교반 효율을 대폭 향상시켜 교반기에 단 한 대만 설치하여도 소화조 전체에 걸쳐 고농도의 슬러지를 원활하게 교반시킬 수 있으므로 교반기 제작비용과 운영비용의 절감은 물론, 소화조의 수 처리 효율을 대폭 향상시킬 수 있으며, 하수 슬러지, 분뇨 슬러지, 음식물 슬러지 등과 같이 비중이 높은 슬러지들을 한 번에 처리할 수 있는 소화조에도 무리 없이 적용하여 사용할 수 있으므로 오폐수 또는 하수 처리장 등의 설비비용을 대폭 절감할 수 있다는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 교반기를 설명하기 위한 도면
도 2는 도 1의 A의 상세도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 제1 임펠러의 사시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 제1 임펠러의 정면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 제1 임펠러의 평면도
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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 교반기를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 A의 상세도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 친환경 고효율 교반기(100)는 구동수단(110), 감속유닛(120), 샤프트(130), 방향 전환유닛(140) 및, 제1 임펠러(300)를 포함할 수 있다.
상기 구동수단(110)은 소화조(200)의 상면과 회전축(111)이 수평을 이루도록 상기 소화조 외부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 구동수단(110)은 모터일 수 있다. 즉, 상기 구동수단(110)은 회전축(111)이 상기 소화조의 상면과 수평을 이루도록 상기 소화조 외부에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 수처리용 소화조는 혐기성 소화조, 바이오 가스조, 산 발효조, 메탄 발효조, 음식물 처리조, 분뇨 처리조등과 같이 수 처리에 사용되는 모든 종류의 소화조 일 수 있다.
상기 감속유닛(120)은 상기 구동수단(110)과 평행하도록 상기 구동수단(110)에 연결되어 상기 구동수단(110)의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시킬 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 감속유닛(120)은 상기 소화조(200)의 상면과 회전축(111)이 수평을 이루도록 상기 소화조(200) 외부에 배치되는 구동수단(110)과 평행하도록 상기 구동수단(110)에 연결되어 상기 구동수단(110)의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 감속유닛(120)은 상기 구동수단(110)의 회전력을 전달받아 적어도 하나의 싸이클로이드 디스크(121)에 의해 소정 비율로 감속시켜 출력시킬 수 있는 싸이클로이드 감속기일 수 있다.
상기 샤프트(130)는 상기 감속유닛(120)과 수직을 이루도록 상기 소화조(200)에 배치될 수 있다.
상기 방향 전환유닛(140)은 상기 샤프트(130)의 일부를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 소화조(200) 외부에 설치될 수 있다. 상기 방향 전환유닛(140)은 상기 감속유닛(120)의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트(130)에 전달할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 방향 전환유닛(140)은 상기 소화조(200)의 외부로 돌출된 샤프트(130)를 수용할 수 있도록 상기 소화조(200)의 외부에 설치되며, 상기 소화조(200)의 상면과 수평을 이루도록 배치된 감속유닛(120)의 회전력을 상기 소화조(200)의 상면과 수직을 이루도록 배치된 샤프트(130)를 소정 비율로 감속시켜 회전시킬 수 있도록 상기 감속유닛(120)의 회전력을 상기 샤프트(130)로 전달할 수 있다.
예를 들면, 상기 방향 전환유닛(140)은 하우징(141) 및, 기어부(142)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(141)은 상기 소화조(200)의 외부로 돌출 형성된 샤프트(130)의 상단부가 내부에 수용되도록 상기 소화조(200)의 외부에 설치되며, 상기 소화조(200)의 외부로 돌출된 샤프트(130)는 상기 하우징(141)의 내측에 회전 가능하도록 지지될 수 있다.
상기 기어부(142)는 상기 하우징(141) 내부에 배치되어 상기 감속유닛(120)의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트(130)에 전달할 수 있다.
여기서, 상기 기어부(142)는 상기 소화조(200)의 상면과 수평을 이루도록 배치된 감속유닛(120)의 회전력을 상기 소화조(200)의 상면과 수직을 이루도록 배치된 샤프트(130)에 한 번 더 소정 비율로 감속시켜 회전시킬 수 있도록 상기 감속유닛(120)의 회전력을 상기 샤프트(130)로 전달할 수 있다.
예를 들면, 상기 기어부(142)는 베벨기어일 수 있다. 여기서, 상기 베벨기어의 제1 기어부(1420)는 상기 감속유닛(120)의 출력축(123)에 설치되며, 상기 베벨기어의 제2 기어부(1421)는 상기 제1 기어부(1420)와 연결될 수 있도록 상기 샤프트(130)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 기어부(1421)는 상기 제1 기어부(1420)의 상단부와 연결될 수 있도록 상기 샤프트(130)에 설치될 수 있다.
한편, 상기 방향 전환유닛(140)은 상기 하우징(141) 내부로 삽입된 샤프트(130)의 외부를 둘러쌓아 상기 하우징(141) 내부에 충진된 윤활용 오일이 하우징(141)과 샤프트(130) 사이로 누유되는 것을 방지하기 위한 오일 수납부(143)를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 오일 수납부(143)는 홈부(1430), 가드부(1431) 및, 차단벽부(1432)를 포함할 수 있다.
상기 홈부(1430)는 상기 기어부(142)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 홈부(1430)는 상기 제2 기어부(1421)의 하부면에 링 형태로 형성될 수 있다.
상기 가드부(1431)는 상기 샤프트(130)에 의해 관통되도록 상기 하우징(141)과 일체가 되도록 형성될 수 있다.
상기 차단벽부(1432)는 상기 홈부(1430)에 적어도 일부가 삽입되며 상기 샤프트(130)의 외부를 둘러싸도록 상기 가드부(1431)에 고정 설치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 친환경 고효율 교반기(100)는 감속유닛(120)과 구동수단(110)이 소화조(200)의 상면과 수평하게 배치된 후, 상기 감속유닛(120)이 방향 전환유닛(140)에 의해 샤프트(130)와 연결됨으로써 소화조(200) 상부로 돌출되는 감속유닛(120)과 구동수단(110)의 결합된 높이를 최소화시킬 수 있어 상하 방향으로의 설치 공간의 제약을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 임펠러(300)는 상기 샤프트(130)와 연동되어 회전되도록 상기 샤프트(130)에 설치될 수 있으며, 상기 제1 임펠러(300)는 하단부의 적어도 일부가 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성되는 적어도 하나의 블레이드(320)가 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 친환경 고효율 교반기(100)는 상기 샤프트(130)와 연동되어 회전될 수 있도록 상기 샤프트(130)에 설치되는 적어도 하나의 제2 임펠러(400)를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 친환경 고효율 교반기에 적용된 제1 임펠러에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 제1 임펠러의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 제1 임펠러의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 제1 임펠러의 평면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 제1 임펠러(300)는 허브(310) 및, 블레이드(320)를 포함할 수 있다.
상기 허브(310)는 중공 형상의 원기둥 형태로 형성되어 샤프트(130)에 분리 결합 가능하도록 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 허브(310)는 상기 샤프트(130)의 하단부에 분리 결합 가능하도록 결합될 수 있다.
상기 블레이드(320)는 적어도 하나가 상기 허브(310)에 결합될 수 있다. 바람직하게는 상기 블레이드(320)는 복수개가 상기 허브(310)를 중심으로 방사상으로 배치되어 상기 허브(310)에 결합될 수 있다.
여기서, 상기 블레이드(320)는 허브(310)의 상, 하부면과 수직을 이루도록 상기 허브(310)를 중심으로 방사상으로 배치되어 상기 허브(310)에 결합될 수 있다.
예를 들면, 상기 블레이드(320)는 하단부의 적어도 일부가 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 블레이드(320)의 상단부(324)는 상기 허브(310)의 상부면과 수평을 이루도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 블레이드(320)는 하단부(323)의 적어도 일부가 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성되며, 상단부(324)는 상기 허브(310)의 상부면과 수평을 이루도록 형성됨으로써 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 단면적이 증가되도록 형성된다.
여기서, 상기 블레이드(320)는 하단부의 적어도 일부가 소화조(200)의 바닥면(210)의 경사각도와 대응되는 경사각도로 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 블레이드(320)는 허브(310)와 인접한 하단부의 일부는 상기 허브(310)의 하부면과 수평하도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 블레이드(320)는 하단부의 적어도 일부가 소화조(200)의 바닥면(210)의 경사각과 대응되는 각도로 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지게 형성됨으로써 하부면이 중앙부 방향으로 갈수록 하향 경사지도록 제작되는 소화조(200) 바닥면(210)과 블레이드(320)의 하단부가 평행을 이루게 된다.
따라서, 상기 블레이드와 소화조(200) 바닥면(210)과의 간섭 현상이 발생되지 않아 크기 제한 없이 교반기(100)에 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 설치 위치의 제약도 받지 않는다는 장점이 있다.
이에 더하여, 하단부(323)가 상기 소화조(200)의 바닥면(210)과 평행을 이루므로 제1 임펠러(300)의 회전 시 상기 블레이드(320)에 의해 소화조(200)의 바닥면(210)에 가라앉아 있는 슬러지가 밀려 중앙부에서부터 코너부 측으로 갈수록 상향 경사진 소화조(200)의 바닥면(210)을 따라 상승 이동되어 소화조(200) 전체에 걸쳐 골고루 교반될 수 있도록 한다.
즉, 상기 소화조(200)의 바닥면(210)과 블레이드(320)의 하단부(323)가 평행을 이루지 못하는 종래의 일반적인 임펠러를 작동시킬 경우 소화조(200)의 측면과 수직을 이루는 방향으로 소화조(200) 바닥면(210)에 가라 않은 슬러지가 밀려 나가게 된다. 따라서, 블레이드에 의해 밀려 소화조(200)의 측벽 측으로 이동되는 슬러지가 중앙부에서부터 측벽 측으로 갈수록 상향 경사지게 형성된 소화조(200)의 바닥면(210)과 부딪히게 됨으로써 소화조(200) 바닥에 가라 앉아 있는 슬러지가 국부적으로만 교반될 뿐 소화조(200) 전체에 걸쳐 고르게 교반되지 못한다는 문제점이 있다.
반면에, 상기 제1 임펠러(300)는 블레이드(320)의 하단부(323)가 소화조(200)의 바닥면(210)과 평행을 이루므로 임펠러(300)의 회전 시 블레이드(320)에 의해 밀려 소화조(200)의 측벽 측으로 이동되는 슬러지가 소화조(200)의 바닥면(210)과 부딪히지 않고 상기 소화조(200) 바닥면(210)을 따라 상승되면서 소화조(200)의 측벽 측으로 이동됨으로써 소화조(200) 전체에 걸쳐 고르게 교반될 수 있도록 하여 소화조(200)의 수 처리 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
이에 더하여, 상기 제1 임펠러(300)는 블레이드(320)가 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 단면적이 점차적으로 증가되도록 형성됨으로써 슬러지의 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.
즉, 제1 임펠러(300)의 회전 시 허브(310)와 인접한 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서의 유속이 가장 느리며, 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서의 유속이 가장 빠르게 나타난다. 따라서, 상기 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서 슬러지의 교반 효율이 가장 낮고 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서의 교반 효율이 가장 높게 나타난다.
그러므로, 블레이드(320)의 위치에 따른 단면적은 전혀 고려하지 않은 일반적인 임펠러를 사용하여 소화조(200) 내의 슬러지를 교반할 경우 임펠러 허브 부분 하부 측에 가라앉은 슬러지의 경우 제대로 교반이 이루어지지 않게 된다.
반면에, 상기 제1 임펠러(300)의 경우 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서 유속이 가장 느리고 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서의 유속이 가장 빠르다는 점을 고려하여 블레이드(320)의 단면적이 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측인 뿌리(322) 부분으로 갈수록 점차적으로 증가되도록 제작됨으로써 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 점차적으로 많은 유량을 밀어낼 수 있으므로 제1 임펠러(300) 허브(310) 부분 하부 측에 가라앉은 슬러지도 무리 없이 소화조(200) 바닥면(210)을 따라 소화조(200) 측벽 측으로 밀어내어 상승시켜 교반시킬 수 있으므로 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 블레이드(320)는 회전 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성될 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 블레이드(320)는 도 5에서 도시된 바와 같이 평면에서 보았을 때 회전방향인 화살표 A 측으로 볼록한 나선 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 제1 임펠러(300)의 회전 시 슬러지 혼합물이 상기 나선 형태로 형성된 블레이드(320)를 따라 뿌리(322) 부분에서부터 팁(321) 방향으로 미끄러지면서 블레이드(320)의 외측 방향으로 밀려 나갈 수 있도록 하여 교반 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.
즉, 블레이드를 평면에서 보았을 때 직선 형태로 형성된 일반적인 임펠러의 경우 상기 임펠러가 회전 시 블레이드에 의해 슬러지 혼합물이 수직으로 밀리게 됨으로써 블레이드의 뿌리 부분의 슬러지 혼합물의 경우 상기 블레이드를 따라 블레이드 팁 방향으로 제대로 배출되지 못하고 국부적인 난류 현상이 발생되어 교반 효율이 저하될 수 있다.
반면에, 상기 제1 임펠러(300)의 경우 블레이드(320)가 회전 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성됨으로써 제1 임펠러(300)의 회전 시 슬러지 혼합물이 블레이드(320)에 의해 둔각으로 밀리게 됨으로써 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분의 슬러지 혼합물의 경우에도 국부적인 난류 현상 발생 없이 블레이드(320)를 따라 블레이드(320) 팁(321) 방향으로 미끄러지면서 밀려 나갈 수 있도록 하여 교반 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 제1 임펠러(300)는 추진력 향상 팁부(330)를 더 포함할 수 있다.
상기 추진력 향상 팁부(330)는 상기 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로부터 상하 폭이 일정하도록 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 추진력 향상 팁부(330)는 상기 블레이드(320)의 회전 반대 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성될 수 있다.
이에 더하여, 상기 추진력 향상 팁부(330)는 상기 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁(321) 부분으로부터 연장 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 추진력 향상 팁부(330)는 상, 하단부가 상기 블레이드(320)의 하단부(323)와 동일한 기울기를 가질 수 있도록 상기 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁(321) 부분으로부터 연장 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 추진력 향상 팁부(330)는 상기 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로부터 상하 폭이 일정하도록 연장 형성됨과 동시에 상기 블레이드(320)의 회전 반대 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성됨으로써 상기 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서부터 블레이드(320)를 따라 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로 배출되는 슬러지 혼합물을 모아서 블레이드(320) 외측으로 밀어 낼 수 있도록 하여 블레이드(320)에 의해 밀려서 상승되는 슬러지 혼합물의 추진력을 더욱 향상시킬 수 있으므로 교반 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 상기 추진력 향상 팁부(330)는 상, 하단부가 상기 블레이드(320)의 하단부(323)와 동일한 기울기를 가질 수 있도록 상기 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁(321) 부분에 연장 형성됨으로써 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서부터 블레이드(320)를 따라 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로 배출되는 슬러지 혼합물이 보다 큰 추진력을 가지고 소화조(200) 상부 측으로 상승되도록 함으로써 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.
한편, 상기 제1 임펠러(300)는 강도 보강부재(340)를 더 포함할 수 있다.
상기 강도 보강부재(340)는 상기 서로 이웃하는 블레이드(320) 사이에 부착되어 상기 블레이드(320)의 강도를 보강할 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 강도 보강부재(340)는 판재 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 강도 보강부재(340)의 하부에 위치한 슬러지 혼합물이 강도 보강부재(340)에 막히는 현상을 방지하기 위해서 상기 강도 보강부재(340)에는 슬러지 혼합물이 통과할 수 있는 적어도 하나의 홀(341)이 형성될 수 있다.
이와 같은 강도 보강부재(340)는 상기 블레이드(320)와 수직을 이루도록 배치되어 서로 이웃하는 블레이드(320) 사이에 부착될 수 있다.
한편, 이와 같은 상기 제1 임펠러(300)는 스테인리스나 FRP 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
다시, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기의 작용 효과에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기(100)는 상기 감속유닛(120)과 구동수단(110)이 소화조(200)의 상면과 수평하게 배치된 후, 상기 감속유닛(120)이 방향 전환유닛(140)에 의해 샤프트(130)와 연결됨으로써 소화조(200) 상부로 돌출되는 감속유닛(120)과 구동수단(110)의 결합된 높이를 최소화시킬 수 있어 상하 방향으로의 설치 공간의 제약을 대폭 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기(100)는 제1 임펠러(300)의 블레이드(320) 하단부(323)가 소화조(200) 바닥면(210)과 평행을 이루게 제작됨으로써 블레이드(320)와 소화조(200) 바닥면(210)과의 간섭 현상이 발생되지 않아 크기 제한 없이 교반기(100)에 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 설치 위치의 제약도 받지 않게 되며, 제1 임펠러(300)의 회전 시 상기 블레이드(320)에 의해 소화조(200)의 바닥면(210)에 가라앉아 있는 슬러지 혼합물이 밀려 중앙부에서부터 코너부 측으로 갈수록 상향 경사진 소화조(200)의 바닥면(210)을 따라 상승 이동되어 소화조(210) 전체에 걸쳐 골고루 교반될 수 있도록 하여 소화조(200)의 수 처리 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기(100)의 제1 임펠러(300)는 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서 유속이 가장 느리고 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서의 유속이 가장 빠르다는 점을 고려하여 블레이드(320)의 단면적이 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측인 뿌리(322) 부분으로 갈수록 점차적으로 증가되도록 형성된다.
따라서, 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서부터 허브(310) 측으로 갈수록 점차적으로 많은 유량을 밀어낼 수 있으므로 제1 임펠러(300) 허브(310) 부분 하부 측에 가라앉은 슬러지도 무리 없이 소화조(200) 바닥면(210)을 따라 소화조(200) 측벽 측으로 밀어내어 상승시켜 교반시킬 수 있으므로 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기(100)는 제1 임펠러(300)의 블레이드(320)가 회전 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성되어 제1 임펠러(300)의 회전 시 슬러지 혼합물이 블레이드(320)에 의해 둔각으로 밀리게 됨으로써 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분의 슬러지 혼합물의 경우에도 국부적인 난류 현상 발생 없이 블레이드(320)를 따라 블레이드(320) 팁(321) 방향으로 미끄러지면서 밀려 나갈 수 있도록 하여 교반 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기(100)의 제1 임펠러(300)는 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로부터 상하 폭이 일정하도록 하고 상기 블레이드(320)의 회전 반대 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성됨과 동시에 상, 하단부가 상기 블레이드(320)의 하단부(323)와 동일한 기울기를 가질 수 있도록 상기 블레이드(320)의 팁(321) 부분에서부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁(321) 부분에 연장 형성되는 추진력 향상 팁부(330)를 포함하여 상기 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서부터 블레이드(320)를 따라 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로 배출되는 슬러지 혼합물을 모아서 블레이드(320) 외측으로 밀어 내어 상승시킬 수 있도록 하여 블레이드(320)의 뿌리(322) 부분에서부터 블레이드(320)를 따라 블레이드(320)의 팁(321) 부분으로 배출되는 슬러지 혼합물이 보다 큰 추진력을 가지고 소화조(200) 바닥면(210)을 따라 소화조(200) 상부 측으로 상승되도록 함으로써 교반 효율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기(100)의 제1 임펠러(300)는 교반 효율을 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 크기나 설치 공간의 제약 없이 교반기(100)에 단 한 대만 설치하여도 소화조(200) 전체에 걸쳐 고농도의 슬러지를 원활하게 교반시킬 수 있으므로 교반기(100) 제작비용과 운영비용의 절감은 물론, 소화조(200)의 수 처리 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 고효율 교반기(100)의 제1 임펠러(300)는 슬러지 혼합물의 교반 효율을 대폭 향상시킬 수 있어 하수 슬러지, 분뇨 슬러지, 음식물 슬러지 등과 같이 비중이 높은 슬러지들을 한 번에 모아서 처리할 수 있는 소화조(200)에도 무리 없이 적용하여 사용할 수 있으므로 오폐수 또는 하수 처리장 등의 설비비용을 대폭 절감할 수 있다는 장점이 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
(100) : 임펠러 (110) : 구동수단
(120) : 감속유닛 (130) : 샤프트
(140) : 방향 전환유닛 (300) : 제1 임펠러

Claims (18)

  1. 소화조의 상면과 회전축이 수평을 이루도록 상기 소화조 외부에 배치되는 구동수단;
    상기 구동수단과 평행하도록 상기 구동수단에 연결되어 상기 구동수단의 회전력을 전달 받아 소정 비율로 감속시켜 출력시키는 감속유닛;
    상기 감속유닛과 수직을 이루도록 상기 소화조에 배치되는 샤프트;
    상기 샤프트의 일부를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 소화조에 설치되며 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 방향 전환유닛; 및
    상기 샤프트와 연동되어 회전되도록 상기 샤프트에 설치되며 하단부의 적어도 일부가 팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성되는 적어도 하나의 블레이드가 마련된 제1 임펠러;를 포함하되,
    상기 제1 임펠러는,
    서로 이웃하는 블레이드 사이에 부착되어 상기 블레이드의 강도를 보강하는 강도 보강부재를 포함하고,
    상기 강도 보강부재는,
    판재 형상으로 형성함은 물론 적어도 하나의 홀부를 포함하는 친환경 고효율 교반기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방향 전환유닛은,
    상기 샤프트를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 상기 소화조에 설치되는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 배치되어 상기 감속유닛의 회전력의 방향을 전환시킴과 동시에 소정 비율로 감속시켜 상기 샤프트에 전달하는 기어부를 포함하는 친환경 고효율 교반기.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 방향 전환유닛은,
    상기 하우징 내부로 삽입된 샤프트의 외부를 둘러쌓아 상기 하우징 내부에 충진된 윤활용 오일이 하우징과 샤프트 사이로 누유되는 것을 방지하기 위한 오일 수납부를 더 포함하는 친환경 고효율 교반기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 오일 수납부는,
    상기 기어부에 형성된 홈부;
    상기 샤프트에 의해 관통되도록 하우징 내부에 설치되는 가드부; 및
    상기 홈부에 적어도 일부가 삽입되며 샤프트의 외부를 둘러싸도록 상기 가드부에 고정 설치되는 차단벽부를 포함하는 친환경 고효율 교반기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 감속유닛은 싸이클로이드 감속기인 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 블레이드는,
    상기 허브의 상, 하부면과 수직을 이루도록 상기 허브에 결합되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 블레이드는,
    하단부의 적어도 일부가 소화조의 바닥면의 경사각도와 대응되는 경사각도로 팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 점차적으로 하향 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 블레이드는,
    팁 부분에서부터 허브 측으로 갈수록 단면적이 점차적으로 증가되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 블레이드는,
    회전 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 블레이드는,
    상기 허브와 인접한 하단부의 일부는 허브의 하부면과 수평하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 임펠러는,
    상기 블레이드의 팁 부분으로부터 상하 폭이 일정하도록 연장 형성된 추진력 향상 팁부를 더 포함하는 친환경 고효율 교반기.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 추진력 향상 팁부는,
    블레이드의 회전 반대 방향으로 볼록한 나선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 추진력 향상 팁부는,
    상기 블레이드의 팁 부분에서부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁 부분으로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 추진력 향상 팁부는,
    상, 하단부가 상기 블레이드의 하단부와 동일한 기울기를 가질 수 있도록 상기 블레이드의 팁 부분에서부터 끝단부 방향으로 갈수록 상향 경사지도록 상기 팁 부분에 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 강도 보강부재는,
    블레이드와 수직을 이루도록 배치되어 서로 이웃하는 블레이드 사이에 부착되는 것을 특징으로 하는 친환경 고효율 교반기.
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