KR101997611B1 - 디스크형 멤브레인 산기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하, 폐수 처리시설의 폭기조 등에 설치되어 수중에 산소를 공급하는 산기장치에 관한 것으로, 송풍기에서 공급되는 공기를 수중에서 미세한 기포로 분산시켜서 용존산소를 증대시키는 디스크형 멤브레인 산기장치의 구성 및 형상에 관한 것으로, 본체와 고정 커버의 외형 및 결합부위를 경사지게 구성하여 그 결합 및 분리가 용이하도록 하였으며, 멤브레인의 테두리부 및 멤브레인의 접촉하는 결합부의 본체와 고정커버에도 돌기를 형성하여, 맴브레인의 밀폐도를 향상시켜 공기의 누설 및 오수의 역류를 방지하고, 멤브레인의 테두리부를 두텁게 형성하여 멤브레인이 본체로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 조립과 분리가 더욱 용이하도록 고정 커버에 절개 홈을 형성하여, 산기장치의 멤브레인의 이탈을 미리 방지하고, 멤브레인 등의 하자가 발생 시 그 교체나 수리가 용이하게 이루어질 수 있어, 폐수처리 시설의 경제적 운영의 커다란 도움을 줄 수 있는 것이다.

Description

디스크형 멤브레인 산기장치{Disk-type membrane diffuser}

본 발명은 하, 폐수 처리시설의 폭기조 등에 설치되어 수중에 산소를 공급하는 산기장치에 관한 것으로, 송풍기에서 공급되는 공기를 수중에서 미세한 기포로 분산시켜서 용존산소를 증대시키는 디스크형 멤브레인 산기장치의 구성 및 형상에 관한 것이다.

일반적으로 하수 및 폐수 처리시설에 사용되는 산기관은 다양한 종류가 알려져 있으며, 그중에서도 연질의 막(膜)에 미세공이 천공된 멤브레인형 산기관(Membrane Diffuser)은, 산소공급율이 높아 널리 사용되고 있다.

상기 멤브레인 산기관은 압축공기에 의하여 신축성 막이 팽창하는 구조이므로, 공기압의 변동에 따라 과다하게 팽창되어 파열되거나 신축성이 상실되기도 하고, 완전한 결합이 이루어지지 아니하여 멤브레인이 몸체로부터 이탈되는 경우도 있어 정상적인 작동이 불가능한 문제점도 발생하였다.

또한, 종래의 멤브레인 산기관은 탄성의 고무재질 원판형 멤브레인과 상부 케이스를 하부 케이스 위에 배치하고, 고정 틀을 상기 하부 케이스에 나사식 또는 원터치 형식으로 조립하는 구성으로 되어 있다.

고정 틀과 하부 케이스가 나사 결합하는 나사식은 사출 성형 시에 사출시간이 길어짐에 따라 생산성이 낮으며, 조립에 소요되는 시간도 증대되며, 사용 중에 진동이나 충격에 의하여 결합이 풀리는 문제가 발생할 수 있으며, 원터치 식은 결합은 용이하나 멤브레인의 파손 등에 의한 교체 시 그 분리가 어려우며, 별도의 결합장치나 분리장치가 필요하다.

상기의 원터치 식 결합 방식의 산기장치는 그 구성이 간단하고 결합방법도 용이하나, 강한 압력에 의한 결합 및 분리를 위하여 별도의 장치가 필요하고, 결합 후 결합부위가 밀착이 헐거워 지거나 정확한 결합이 이루어지지 아니할 경우 공기의 누설이나, 폐수의 역류현상 및 공기 압력의 변화에 의한 멤브레인의 이탈이 발생할 우려가 있다.

이러한 디스크형 산기장치는 하나의 공기 공급구에 다수개의 산기장치를 결합하여 사용함으로써, 하나의 산기장치가 문제가 생기면 즉, 공기의 누설이나 멤브레인의 이탈에 의하여 공기압이 감소하면 전체적으로 작동이 불가능하므로, 신속한 수리를 위하여 배수 및 교체 등의 많은 시간이 필요하므로, 이를 예방하는 것이 가장 바람직하다.

종래의 원터치 결합방식의 산기장치는 독일공개특허 제10163659호(2003. 07. 03) 및 국제공개특허 2010-028821호(2010. 03. 18.)에 기재되어 있다.

상기 특허들에는 고정 틀이 직각형으로 형성되고, 결합부위도 직각으로 형성되어 조립과 분리의 어려움이 여전히 존재하고, 멤브레인의 테두리 결합부분의 형상이 작아 과도한 공기압이 작용할 경우, 멤브레인이 이탈할 우려가 여전히 존재하는 문제점을 가지고 있다.

DE 10163659 A1 WO 2010028821 A1

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 본체와 멤브레인 및 고정 커버의 결합력을 향상시키고, 그 분리도 용이하게 이루어질 수 있는 결합구조를 채용함으로써, 산기장치의 본체와 고정커버의 결합 및 분리가 용이하고, 멤브레인의 이탈을 방지할 수 있는 디스크형 멤브레인 산기장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본체와 고정 커버의 외형 및 결합부위를 경사지게 구성하여 그 결합 및 분리가 용이하도록 하였으며, 멤브레인의 테두리부 및 멤브레인의 접촉하는 결합부의 본체와 고정커버에도 돌기를 형성하여, 맴브레인의 밀폐도를 향상시켜 공기의 누설 및 오수의 역류를 방지하고, 멤브레인의 테두리부를 두텁게 형성하여 멤브레인이 본체로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

또한, 조립과 분리가 더욱 용이하도록 고정 커버에 절개 홈을 형성할 수도 있다.

상기 절개 홈에 의하여 고정 커버가 팽창이 용이하여 본체와 결합 및 분리가 쉽게 이루어질 수 있는 것이다.

위와 같은 구성에 의하여 산기장치의 멤브레인의 이탈을 미리 방지하고, 멤브레인 등의 하자가 발생 시 그 교체나 수리가 용이하게 이루어질 수 있어, 폐수처리 시설의 경제적 운영의 커다란 도움을 줄 수 있는 것이다.

본 발명은 산기장치의 본체와 고정커버의 결합 및 분리가 용이하고, 멤브레인의 이탈을 방지할 수 있어, 산기장치의 수명 연장 및 수리, 보수가 용이한 효과를 가지는 것이다.

또한, 공기의 누설 및 폐수의 역류를 방지하여 산기장치의 효율을 향상시키는 효과를 가지는 것이다.

도 1은 선행기술에 기재된 원터치형 산기장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 산기장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 결합부위의 확대단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로 절개 홈이 형성된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 도 4의 분해 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 산기장치에 대하여 구체적인 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 종래의 원터치형 산기장치(국제공개특허 2010-028821호)의 도면으로, 멤브레인(3)의 결합부위인 테두리부(32)가 작게 형성되어, 멤브레인이 결합부위로부터 이탈할 우려가 있으며, 고정커버(4)도 수직으로 형성되고 본체(2)와 고정커버(4)의 결합부(27)도 직각형상이어서, 고정커버의 결합이나 분리가 용이하지 아니하여 압착기 등의 특별한 장치가 필요하다.

도 2는 본 발명의 사시도로 고정커버(4)가 경사지게 구성된 것이고, 도 3은 본 발명의 본체(2)와 멤브레인(3) 및 고정커버(4)의 결합부위에 대한 확대 단면도이다.

도 3에서 보는 바와 같이 본체(2)와 고정커버(4)는 하향으로 경사지게 이루어져, 고정커버(4)의 하부 테두리(41)은 상부보다 큰 직경으로 그 신장력이 커지고, 본체(2)의 경사도에 따라 결합 시 적은 압력으로도 결합이 가능하다.

또한, 본체의 하단부(22)와 고정커버(41)의 결합부위도 경사지게 구성함으로써, 본체(2)와 고정커버(4)의 분리 시에도 쉽게 분리가 가능하다.

더하여 멤브레인(3)의 테두리 결합부(32)는 사각형 또는 오각형의 다각형 모양으로 형성하여, 본체(2)와 고정커버(4)의 결합으로부터 멤브레인(3)의 이탈을 방지하며, 본체(2)와 고정커버(4)의 멤브레인 결합부도 대응하는 형상으로 구성하여 최대한 결합력을 향상시킨다.

또한, 멤브레인(3)의 테두리 결합부(32)의 단면은 본체(2)와 고정커버(4)의 멤브레인 결합 단면보다 5 내지 10% 크게 형성하여, 멤브레인의 탄력에 의하여 밀폐력을 향상시키고 멤브레인이 본체로부터 이탈을 이중적으로 방지할 수 있다.

그리고 멤브레인(3)에 라비린수 실(Labyrinth Seal) 형상의 돌기(31)를 형성하여 공기 누설 및 폐수의 역류를 최대한 방지하고, 본체(2)에도 돌기(21)를 형성하여 공기의 누설 및 폐수의 역류방지뿐만 아니라, 멤브레인의 이탈을 방지하는 쐐기로서 역할을 하도록 구성하는 것이다.

상기의 본체에 형성한 돌기(21)는 고정커버(4)의 상부 테두리부(42)의 하부에도 형성하여 멤브레인의 결합을 더욱 견고하게 할 수도 있다.

상기 멤브레인 돌기(31)이나 본체 및 고정커버의 돌기는 복수개로 형성하며, 바람직하게는 2 내지 6개이다.

상기 본체(2) 및 고정커버(4)의 하향 경사각은 수직선 기준으로 3° 내지 15°이며, 바람직하게는 5° 내지 10°이다.

상기의 각도보다 작으면 결합의 압력의 큰 차이가 없으며, 상기 각도보다 크면 결합력이 약해져서 분리의 우려가 있다.

상기 본체의 하단부(22)와 고정커버 하단부(41)의 결합부위 각도는 수평선 기준으로 3° 내지 10°이며, 바람직하게는 5° 내지 10°이다.

상기의 각도보다 작으면 본체(2)와 고정커버(4)의 분리 시 압력의 큰 차이가 없어 분리의 어려움이 있으며, 상기 각도보다 크면 결합력이 약해져서 본체(2)와 고정커버(4)가 분리될 우려가 있다.

도 4, 5는 본 발명의 다른 실시예로 산기장치의 상부 및 하부의 사시도 및 이의 분해사시도이다.

본 발명의 다른 실시예는 도 4, 5에서 보는 바와 같이 고정커버(4)에 절개 홈(6)을 복수로 형성한 것이다.

본 발명의 산기장치의 고정커버(4)는 합성수지로 이루어져, 위와 같은 구성에 의하여도 본체(2)와 결합 시 커다란 압력이 필요하다.

따라서 고정커버(4)에 절개 홈(6)을 형성하면 그 신장력이 커지므로 작은 압력에도 결합이 가능하다.

상기의 절개 홈(6)은 2 내지 8개, 바람직하게는 3 내지 6개이며, 2개 미만이면 신장력의 향상이 어려우며, 8개 이상이면 신장력이 과대하여 결합력이 떨어지므로 고정커버(4)가 본체(2)로부터 분리될 우려가 있다.

또한, 절개 홈(6)은 고정커버(4)의 외주연 폭의 1/3 내지 2/3 절개하여 홈을 형성한다. 절개 길이가 1/3 미만이면 신장력 향상이 미미하여 결합압력 축소 효과가 없으며, 2/3를 초과하면 신장력의 과대로 고정커버(4)가 본체(2)로부터 분리될 우려가 있다.

위와 같은 구성에 의하여 본 발명의 산기장치는 본체(2)에 멤브레인(3)을 고정커버(4)에 의하여 결합 시, 기존의 원터치형 산기장치에 비하여 결합 압력을 1/3 이상 줄일 수 있어, 특별한 압력장치 없이도 사람의 인력으로 결합할 수 있으며, 분리 시에도 드라이버 등의 일반적인 도구로도 분리할 수 있는 것이다.

그리고 산기장치의 가동 중에 멤브레인이 본체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있어, 산기장치의 불량이나 고장에 의한 폐수처리 공정의 가동 중단 등에 의한 경제적 손실을 예방할 수 있어, 폐수처리의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.

본 발명에서 사용되는 멤브레인은 EPDM 고무 또는 우레탄 고무, 실리콘 고무를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 탄성 및 내구성이 우수한 실리콘 고무이다.

그리고 산기장치의 본체(2) 및 고정커버(4)는 ABS 수지 또는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지 등을 사용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 원터치형 산기장치의 결합구조를 개선하여, 멤브레인의 결합 및 분리가 용이하고, 멤브레인의 이탈을 방지할 수 있으며, 공기의 누설 및 폐수의 역류도 방지할 수 있어, 폐수처리 공정의 효율적인 운영에 의하여 가동 비율도 절약할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

상기 발명의 상세한 설명 및 실시예는 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 산기장치
2: 본체
21: 본체 돌기부
22: 본체 하단부
23: 공기통로
24: 공기공급구
3: 멤브레인
31: 멤브레인 돌기부
32: 멤브레인 테두리부
4: 고정커버
41: 고정커버 하단부
42: 고정커버 상단부
5: 분리 홈
6: 절개 홈

Claims (3)

1. EPDM고무 또는 우레탄 고무, 실리콘 고무로 선택된 신축성 고무로 구성되고 복수개의 돌기가 형성된 다각형의 테두리부를 가지는 멤브레인;
   공기공급구와 멤브레인 및 고정커버의 결합수단을 가지는 고정 돌기를 형성한 경사면을 가지는 본체;
   상기 멤브레인이 상기 본체에 고정되도록 하는 경사면으로 이루어진 고정커버;
   상기 본체 및 고정커버의 경사면의 하향 경사각은 수직선 기준으로 3° 내지 15°이며;
   상기 본체와 고정커버의 결합부위의 경사면의 각도는 수평선 기준으로 3° 내지 10°이고;
   상기 다각형의 테두리부 단면적은 본체와 고정커버의 결합부 단면적보다 5 내지 10% 크게 형성한 것을 특징으로 하는 디스크형 멤브레인 산기장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정커버 상단부의 내부 하단면에 고정 돌기가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크형 멤브레인 산기장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 고정커버에는 2 내지 8개의 절개 홈이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크형 멤브레인 산기장치.

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