KR102032253B1 - 폐수 정화를 위한 봉형 산기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 봉형 산기관(1)은, 힌지(5)에 의하여 회전이 가능한 고정커버(11)와 이 고정 커버(11)에 연결된 멤브레인 지지내관(13) 및 이 지지내관(13)의 외부에 멤브레인(22)이 클램프(23)에 의하여 고정된 것으로, 고정커버(11)의 하단부는 개방되어 있으며, 공기 공급관에 결합 후 잠금장치(4)에 의하여 견고하게 결합되며, 잠금장치(4)의 회동 잠금구(42)에는 걸림대(422)가 형성되고, 상기 걸림대(422)에는 걸림돌기(423)가 형성되어 몸체(41)의 걸림턱(424)에 고정함으로써, 봉형 산기관이 공기 공급관에 견고하게 결합되어 외부의 충격이나 진동에 의하여 산기관이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 멤브레인은 실리콘 재질로, 비기공부위에 멤브레인의 길이 방향으로 탄성 조절 홈(221)을 형성하여, 균일한 팽창과 수축이 이루어지도록 함으로써, 균일한 기포의 형성 및 내구성을 향상시키는 것이다.

Description

폐수 정화를 위한 봉형 산기장치{PIPE DIFFUSER AERATOR FOR WASTE WATER PURIFICATION}

본 발명은 폐수처리장치의 폭기조에 설치되는 봉형 산기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 봉형 산기장치에 사용되는 기포 발생의 효율성을 극대화하며, 내구성이 우수하여 사용수명을 연장할 수 있으며, 균일한 공기공급이 가능한 고효율의 구조를 가지는 봉형 실리콘 멤브레인 산기장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업시설이나 가정에서 발생하는 폐수 및 하수는 폐수처리장치에서 정화한 후, 하천으로 방류하여 하천의 오염을 방지하고 있으며, 상기 폐수 처리장치는, 유량 조정조, 침전조, 폭기조, 및 방류조로 분리되는데, 유량 조정조를 통해 침전조로 유입된 폐수의 이물질을 침전시키며, 이물질이 침전된 폐수는 폭기조로 공급된다.

상기 폭기조로 공급되는 하수, 폐수에 함유된 각종 유기물질은 반응조 내부에 미생물들을 배양 및 번식시켜 상기 미생물들이 생물학적 작용을 하게 하여, 하수나 폐수의 유기물질을 분해 및 정화하는 것으로, 상기 미생물들이 번식하기 위해서는 산소가 필요하며, 유기물의 산화에 작용하는 미생물 및 현탁액의 응집체인 활성오니를 이용하여, 오수와 혼합한 후 산소의 존재하에서 호기성 미생물들이 유기물을 산화하여 분해하도록 하는 방법으로 하수 또는 폐수를 처리하게 된다.

이때, 상기 폭기조에는 미생물증식에 필요한 산소공급을 위하여 산기관이 내설되는데, 이는 공기공급수단인 송풍기와 연결되어 오, 폐수 내에 미세한 공기를 제공하면서 미생물의 증식에 필요한 용존산소를 전달하고 있다.

상기의 산기관으로 근래에는 멤브레인을 이용하는 디스크형과 봉형이 주로 사용되고 있으며, 본 발명은 봉형 산기관 특히 멤브레인의 재료가 실리콘 수지로 형성된 새들형(SADDLE) 봉형 산기장치에 관한 것이다.

새들형 봉형 산기관의 선행문헌으로 국제공개특허 제2010-028827호가 있으며, 상기 특허는 도 1에 도시된 바와 같이 봉형 산기관(1)이 공기공급수단인 송풍기로부터 공급되는 공기 공급관(미도시)에 잠금장치(4, Fastener)에 의하여 결합된다.

상기 잠금장치(4)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이 몸체(41)와 힌지에 의하여 회전하는 작동구(42)로 구성되어, 봉형 산기관(1)이 공기 공급관에 결합되면 잠금장치(4)에 의하여 견고하게 고정되는 구성이다.

그런데 상기 잠금장치는 봉형 산기관을 공기 공급관에 결합시키는 것이 용이하나, 충격이나 진동에 의하여 잠금이 풀리는 문제점을 가지고 있다.

그리고 봉형 산기관에 사용되는 종래의 실리콘 멤브레인은 공기의 공급에 따른 수축과 팽창과정에서, 불균일한 팽창으로 기공의 차이에 의하여 공기의 기포가 불균일하고, EPDM 등의 멤브레인에 비하여 산기관의 공기공급의 작동과 정지하는 과정에서 팽창과 수축에 의한 접힘 현상의 반복에 의하여, 기공이 형성된 부분에서 길이 방향으로 파열되는 문제점을 가지고 있었다.

WO 2010028827 A1

본 발명은 상기 국제공개특허공보 WO2010028827호의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 봉형 산기관의 결합력을 강화하고 실리콘 멤브레인의 내구성을 향상시키며, 균일한 기포 생성에 의하여 폭기의 효과를 극대화하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 봉형 산기관(1)은, 힌지(5)에 의하여 회전이 가능한 고정커버(11)와 이 고정 커버(11)에 연결된 멤브레인 지지내관(13) 및 이 지지내관(13)의 외부에 멤브레인(22)이 클램프(23)에 의하여 고정된 것으로, 반대편 말단 부위도 동일한 클램프(23)에 의하여 멤브레인(22)이 지지내관(13)에 고정되어 있으며, 좌우 대칭형으로 이루어져 있다.

상기 고정커버(11)의 하단부는 개방되어 있으며, 공기 공급관에 결합 후 잠금장치(4)에 의하여 견고하게 결합하며, 잠금장치(4)의 회동 잠금구(42)에는 걸림대(422)가 형성되고, 상기 걸림대(422)에는 걸림돌기(423)가 형성되어 몸체(41)의 걸림턱(424)에 고정함으로써, 봉형 산기관이 공기 공급관에 견고하게 결합하여 외부의 충격이나 진동에 의하여 산기관이 분리되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용하는 멤브레인은 실리콘 재질로, 실리콘 멤브레인(22)은 내경이 지지내관(13)의 외경보다 1 내지 2㎜ 크게 형성되어, 이 공간에 의하여 지지내관(13)에 결합이 용이하게 형성한다.

상기 실리콘 멤브레인(22)은 기공이 형성된 부위와 비기공 부위로 분리되어, 작동시에는 기공부위와 비기공부위가 신장력의 차이에 의하여 불균일하게 팽창하여(도 4 참조) 균일한 기포 형성이 곤란하고, 이러한 차이에 의하여 산기관의 작동을 중지할 경우 기공부위와 비기공부위가 수축의 차이에 의하여, 기공부위에 접힘현상의 발생하고 이러한 현상이 반복됨에 따라, 멤브레인의 피로 현상으로 기공부위가 파열되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서는 신장력의 균일을 위하여 비기공부위에 멤브레인의 길이 방향으로 탄성 조절 홈(221)을 형성하여(도 8 참조), 균일한 팽창과 수축이 이루어지도록 함으로써(도 9 참조), 균일한 기포의 형성 및 내구성을 향상시키는 것이다.

또한, 멤브레인(22)의 기공을 불규칙하게 형성하여(지그재그형), 종래의 일직선으로 형성함으로써 그 선을 따라 멤브레인이 파손되는 문제점을 방지할 수 있다.

본 발명의 실리콘 멤브레인 봉형 산기관은 공기공급관과의 결합력이 강화되어 외부의 충격이나 진동에 의하여도 분리를 방지할 수 있으며, 실리콘 멤브레인의 내구성을 강화하여 장기간 사용이 가능하며, 균일한 기포의 형성에 의하여 공기의 전달률도 향상시키는 효과가 있는 것이다.

도 1은 새들형 봉형 산기관의 단면도
도 2는 종래의 잠금장치의 사시도
도 3은 종래의 잠금장치의 단면도
도 4는 종래의 실리콘 멤브레인 산기관의 사용상태 단면도
도 5는 본 발명의 잠금장치 단면도
도 6은 본 발명의 잠금장치 정면도
도 7은 본 발명의 잠금장치 사시도
도 8은 본 발명의 실리콘 멤브레인의 단면도
도 9는 본 발명의 실리콘 멤브레인 산기관의 사용상태 단면도

이하, 본 발명의 실리콘 멤브레인 봉형 산기관을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 5, 도 6 및 도 4는 본 발명의 봉형 산기관 잠금장치(4)의 단면도, 정면도 및 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 봉형 산기관 잠금장치(4)는, 잠금장치(4)의 작동 잠금구(42)에 걸림구(422)가 형성되고, 상기 걸림구(422)에는 걸림돌기(423)가 형성되어 몸체(41)의 걸림턱(424)에 고정하는 구성으로 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하여 봉형 산기관이 공기 공급관에 견고하게 결합되어 외부의 충격이나 진동에 의하여 산기관이 분리되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명의 실리콘 멤브레인(이하 '멤브레인'이라 한다)은 도 8에 도시된 바와 같이 비기공부위에 멤브레인의 길이 방향으로 일직선의 탄성 조절 홈(221)이 형성되어 있다.

상기 탄성 조절 홈(221)은 멤브레인의 직경이나 비기공부위의 넓이에 따라 1 내지 5개, 바람직하게는 1 내지 3개 형성할 수 있으며, 멤브레인의 두께의 1/2 내지 1/4로 U자형 또는 V자형으로 형성할 수 있다.

상기의 구성에 의하여 도 9에 도시된 바와 같이 멤브레인(22)이 균일하게 팽창하며, 기공(222)도 동일한 구경으로 열려 일정한 크기의 기포를 균일하게 폐수 내에 분출할 수 있는 것이다.

또한, 균일한 팽창과 수축에 의하여 멤브레인의 불균일한 팽창이나 수축에 의한 접힘이나 구겨짐 현상을 방지하여, 멤브레인의 수명을 연장할 수 있으며, 멤브레인을 내관에 결합 시 탄성 조절 홈(221)에 의하여 비틀림 없이 일직선으로 결합시킴으로써, 비틀림에 의한 불규칙한 팽창 및 수축에 의한 멤브레인의 파열을 방지할 수 있다.

더하여 멤브레인의 기공을 불규칙하게 형성함으로써, 멤브레인의 기공이 일직선으로 형성함으로써 발생하는, 기공이 형성된 선을 따라 멤브레인이 찢어지는 것을 방지하는 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 봉형 멤브레인 산기관은 도 1에 도시된 바와 같이 좌우 동형의 고정커버(11)에 연결된 멤브레인 지지내관(13)의 외부에 멤브레인(22)이 클램프(23)에 의하여 고정된 구성으로 이루어져 있다.

고정커버(11)는 힌지(5)에 의하여 회전 개방되며, 공기공급관(미도시)에 결합되면 잠금장치(4)에 의하여 고정된다.

그런데 종래의 잠금장치(4)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 작동 잠금구(42)와 몸통(41)의 걸림턱(424)에 의하여 고정커버(11)를 결합 고정함으로써, 외부의 충격이나 진동에 의하여 잠금장치(4)가 풀리면서 이탈되는 문제점 있었다.

따라서 본 발명에서는 이를 개선하여 잠금장치(4)의 회동 잠금구(42)에 걸림대(422)가 형성되고, 상기 걸림대(422)에는 걸림돌기(423)가 형성되어 몸체(41)의 걸림턱(424)에 고정함으로써, 잠금장치(4)의 풀림현상을 방지하는 것이다.

고정된 봉형 산기관은 공기 공급관의 공기 공급홀을 통하여 공기가 공급되면, 공기는 공기통로(121) 및 공기 안내공(14)을 통하여 봉형 산기관 멤브레인에 공급되어 멤브레인이 팽창하면서 기공(222)이 열려 폐수에 공기가 분출된다.

종래의 봉형 산기관 멤브레인(13)은 기공부위와 비기공 부위의 탄성의 차이에 의하여, 맴브레인이 타원형으로 팽창하여(도 4 참조) 기공(222)의 크기가 불균일하여 균일한 기포의 형성이 곤란하고, 이러한 탄성의 차이에 의하여 산기관의 작동을 중단할 때 수축률의 차이에 의하여, 기공부위가 늦게 수축하고 비기공부위는 빨리 수축하여 기공부위에 접히거나 꼬임 현상이 발생하며, 이로 인한 피로현상으로 기공부위가 기공의 열에 따라 멤브레인이 파열되는 현상이 종종 발생하였다.

따라서 본 발명에서는 멤브레인의 균일한 팽창과 수축을 위하여, 멤브레인의 기공부위와 비기공부위의 탄성률이 동일하도록 비기공부위에 탄성 조절 홈(221)을 형성하는 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.

상기 탄성 조절 홈(221)은 멤브레인의 길이 방향으로 직선으로 형성하며, 멤브레인의 직경이나 두께에 따라 1 내지 5개 형성하며, 그 깊이는 멤브레인의 두께의 1/2 내지 1/4로 형성한다.

탄성 조절 홈(221)이 1/2보다 깊으면 멤브레인의 파손 위험이 있으며, 1/4보다 적으면 홈의 개수가 많아야 하므로 제조공정이 번거롭고 작업시간이 추가로 소요되어 비경제적이다.

또한, 상기의 탄성 조절홈(221)은 멤브레인에 직선으로 형성되어, 멤브레인을 지지내관에 결합 시 멤브레인이 꼬이지 아니하고 직선으로 결합하도록 함으로써, 팽창과 수축 시 꼬임 현상에 의한 멤브레인의 피로도 증가에 의한 파손을 방지할 수 있는 것이다.

이러한 멤브레인의 균일한 탄성에 의하여, 본 발명의 산기관 멤브레인은 균일한 팽창으로 기공도 균일하게 열려, 동일한 크기의 기포를 폐수에 공급할 수 있어 공기 공급률을 향상시킬 수 있으며, 균일한 팽창과 수축에 의하여 멤브레인의 피로도를 저감하여 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 잠금장치(4)의 몸통 걸림부(411)와 회동 잠금구의 걸림부(421)에 의하여 1차로 결합하며, 회동 잠금구(42)에 형성된 걸림대(422)의 걸림돌기(423)와 몸통(41)의 걸림턱(424)에 의하여 2차로 견고하게 결합하여, 결합력이 향상되는 것이다.

또한, 멤브레인의 탄성 조절 홈(221)에 의하여 균일한 탄성력을 유지하여, 균일한 기포의 형성 및 멤브레인의 내구성을 향상시키는 것이다.

이상에서 설명한 도면과 발명의 상세한 설명은 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: 봉형 산기관
11: 고정커버
12: 연결부
13: 멤브레인 지지 내관
14: 공기 안내공
112: 패킹 홈
113: 패킹
121: 공기통로
22: 실리콘 멤브레인
221: 탄성 조절 홈
222: 기공
23: 클램프
4: 잠금장치
41: 몸통
411: 몸통 단부
42: 회동 잠금구
421: 회동 잠금구 단부
422: 걸림대
423: 걸림돌기
424: 걸림턱

Claims (3)

1. 힌지에 의하여 회전 개방되고, 내부에 공기통로가 형성된 고정커버;
   상기 고정커버의 공기통로와 연통 가능하게 연결된 멤브레인 지지내관;
   상기 멤브레인 지지내관의 외주면에 클램프에 의하여 결합되고, 기공부위와 비기공부위로 이루어진 실리콘 멤브레인;
   상기 고정커버의 공기 통로와 연통 가능하게 연결된 공기 안내공; 및
   상기 고정커버의 개방되는 부위를 고정시켜 상기 고정커버를 외부의 공기 공급관에 결합시키기 위한 잠금장치로 형성된 봉형 실리콘 멤브레인 산기장치에 있어서,
   상기 실리콘 멤브레인은 비기공부위에 길이 방향으로 길게 형성된 탄성 조절 홈이 형성되고,
   상기 잠금장치는,
   상기 고정커버에 결합되는 작동 잠금구와, 상기 작동 잠금구에 회동 가능하게 연결되고, 일면이 절개되어 형성된 개구의 일측에 걸림턱이 형성된 몸체와, 상기 작동 잠금구의 일면으로부터 상기 몸체가 배치된 방향으로 돌출된 걸림구와, 상기 걸림구의 일면으로부터 상기 걸림턱이 배치된 방향으로 돌출되어 상기 걸림턱에 고정되는 걸림돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 봉형 실리콘 멤브레인 산기장치.
2. 제1항에 있어서,
   탄성 조절 홈은 멤브레인의 직선방향으로 1 내지 5개, 멤브레인의 두께의 1/2 내지 1/4 깊이로 U자형 또는 V자형으로 형성한 것을 특징으로 하는 봉형 실리콘 멤브레인 산기장치.
3. 제1항에 있어서,
   멤브레인의 기공은 불규칙하게 형성한 것을 특징으로 하는 봉형 실리콘 멤브레인 산기장치.

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