KR102640626B1 - 부력을 이용한 수중 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 부력을 이용한 수중 회전장치를 개시하며, 마주하여 한 쌍으로 수중에 설치되는 하부회전체와, 상기 하부회전체와 일직선 상에 수면으로 설치되는 한 쌍의 상부회전체와, 일직선의 상기 상부회전체와 상기 하부회전체에 각각 감겨져서 순환 회전되는 한 쌍의 궤도벨트와, 상기 한 쌍의 궤도벨트에 설치되되, 상기 궤도벨트를 따라 이격되어 다수개 설치되며, 주름관 형태의 버킷몸체에 공기의 유입구와 배출구가 형성되어 공기의 압력에 따라 상기 상부회전체에서 상기 하부회전체 방향으로 순환시 수축되고, 상기 하부회전체에서 상기 상부회전체 방향으로 순환시에는 팽창되는 부력의 발생으로 수중에서 수면으로 상기 궤도벨트와 같이 순환 이동하는 부력버킷체와, 상기 각 부력버킷체의 양측면에 설치되어 상기 버킷몸체에 공기의 유입과 배출을 제어하는 체크밸브 및 다수개의 상기 체크밸브가 상호 연통 되도록 연결 설치되어 충진된 공기가 상기 체크밸브를 통하여 상기 버킷몸체의 팽창 시 상기 유입구로 유입되고 수축 시에는 상기 배출구로 배출되는 작동이 반복되도록

Description

부력을 이용한 수중 회전장치{Underwater rotating device using buoyancy}

본 개시의 실시예들은 수중 회전장치에 관한 것으로서, 공기압 조절을 통한 주름관의 부력체를 이용하여 순환 회전되는 수중 회전장치에 관한 것이다.

아파트와 같은 주거용 건물, 업무용 및 상업용 빌딩, 관공서, 정수장 및 하수처리장, 공장 및 플랜트 시설물, 지하차도 등에는 하수 또는 우수 등을 집수할 수 있는 집수정이나 수조가 설치된다.

또한 집수정이나 수조에는 하수 또는 우수를 외부로 펌핑하는 배수펌프가 설치되어 있다.

통상 건물 지하나 지하차도 등에 설치되는 집수정의 경우 유입되는 우수를 처리하게 되는데, 우수와 함께 다양한 부유물이 유입된다.

그러나 일반적인 집수정에는 이들 부유물을 제거하는 별도의 시설이 없어 배수펌프를 운전하는 과정에서 부유물로 인한 임펠러 막힘 현상 등의 문제점이 발생하게 되고, 그로 인한 배수펌프의 모터 과부하로 모터가 파손되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 교반기를 수중 횡형 교반 장치로 적용, 설치하여 운전하고 있다.

종래 기술에 따른 수중교반장치의 일 예가 대한민국 특허등록번호 제10-1762857호(2017년07월24일자 등록, 이하 '특허문헌'이라 함) 등에 개시되어 있다.

종래 기술에 따른 수중교반장치는 벽 또는 코너 측에 설치되어 교반 방향이 반응조의 중앙을 향해 일 방향으로만 향하도록 설계되어 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 수중교반장치는 지지 축의 핸들을 매번 수동으로만 조절해야 하기 때문에, 교반 상태나 침강 방지가 제대로 해소되지 않아 반응조 전체의 균일한 교반 속도를 유지하기 어렵고, 반응조 내에 교반이 이루어지지 않는 구역(dead zone)이 발생하여 미생물 활성이 제대로 이루어지지 않아 일부 미생물의 부패 등으로 인한 벌킹(bulking) 현상 등이 발생하여 하수처리의 효과가 떨어지게 될 수 있다는 문제점이 있다.

더욱이 근래에는 해저의 오염도 심각하여 오염물을 부유시켜서 제거하여야 하는 필요성이 대두되고 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-1762857호

본 개시의 실시예들은, 전술한 문제점들을 개선한 수중 회전장치를 제공하기 위한 것으로서, 다수개의 부력버킷체가 순환 이동되도록 설치되되, 다수개의 부력버킷체는 체크밸브를 통한 공기의 주입과 배출의 반복 작동으로 팽창 시 부력 발생으로 수중에서 순환 회전될 수 있도록 한 부력을 이용한 수중 회전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는, 해저 또는 집수조, 수조에서 슬러지가 지속적으로 누적되는 것을 부력버킷체로 부유시킬 수 있는 부력을 이용한 수중 회전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 해저 또는 집수조, 수조에서 다양한 용도(예;부력 발전)에 사용될 수 있는 부력을 이용한 수중 회전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 개시의 실시예들에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 다양한 실시예들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명의 사상에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서는, 마주하여 한 쌍으로 수중에 설치되는 하부회전체와, 상기 하부회전체와 일직선 상에 수면으로 설치되는 한 쌍의 상부회전체와, 일직선의 상기 상부회전체와 상기 하부회전체에 각각 감겨져서 순환 회전되는 한 쌍의 궤도벨트와, 상기 한 쌍의 궤도벨트에 설치되되, 상기 궤도벨트를 따라 이격되어 다수개 설치되며, 주름관 형태의 버킷몸체에 공기의 유입구와 배출구가 형성되어 공기의 압력에 따라 상기 상부회전체에서 상기 하부회전체 방향으로 순환시 수축되고, 상기 하부회전체에서 상기 상부회전체 방향으로 순환시에는 팽창되는 부력의 발생으로 수중에서 수면으로 상기 궤도벨트와 같이 순환 이동하는 부력버킷체와, 상기 각 부력버킷체의 양측면에 설치되어 상기 버킷몸체에 공기의 유입과 배출을 제어하는 체크밸브 및 다수개의 상기 체크밸브가 상호 연통 되도록 연결 설치되어 충진된 공기가 상기 체크밸브를 통하여 상기 버킷몸체의 팽창 시 상기 유입구로 유입되고 수축 시에는 상기 배출구로 배출되는 작동이 반복되도록 공기의 순환 통로가 되는 공기연결관을 포함하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 상부회전체의 상단으로 위치되는 상기 부력버킷체의 압축을 돕도록 공기압축실린더가 상기 상부회전체 근처에 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 한 쌍의 상부회전체와 상기 한 쌍의 하부회전체의 각 사이에 설치되되, 상기 궤도벨트 중 상기 상부회전체에서 상기 하부회전체로 향하는 제1궤도벨트 측으로 상기 부력버킷체의 수축 작동을 가이드하는 수축가이드부재가 더 설치되고, 상기 하부회전체에서 상기 상부회전체로 향하는 제2궤도벨트 측에 상기 부력버킷체의 팽창 작동을 가이드하는 팽창가이드부재가 더 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 부력버킷체는 길이 방향으로 수축 및 팽창되는 주름관 형태의 버킷몸체와, 상기 버킷몸체의 양단에 설치되며, 상기 수축가이드부재 또는 상기 팽창가이드부재와의 접촉에 따라 전, 후진 이동되는 몸체이동판과, 상기 몸체이동판의 이동을 가이드하도록 상기 몸체이동판에 관통 설치되는 적어도 두 개 이상의 가이드봉과, 상기 몸체이동판으로 관통된 상기 가이드봉의 단부측에 설치되되, 상기 궤도벨트에 고정되고 외측면으로 상기 체크벨브가 연결 설치되는 버킷고정판을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 체크밸브는 내부가 구획되는 제1밸브몸체와 제2밸브몸체로 구성되는 밸브몸체를 포함하며, 상기 제1밸브몸체에는 공기가 유입되는 상기 공기연결관이 제1연결공으로 설치되고, 유입되는 공기를 상기 부력버킷체에 유입시키기 위한 공기주입노즐이 상기 부력버킷체에 연결 설치되며, 상기 제2밸브몸체에는 공기가 배출되는 상기 공기연결관이 제2연결공으로 연결되고, 상기 부력버킷체의 내부 공기를 배출시키는 통로로 공기배출노즐이 상기 부력버킷체에 연결 설치될 수 있다.

더욱이 상기 제2밸브몸체에는 상기 제2연결공에 설치된 공기연결관을 일시적으로 개폐시키기 위한 개폐밸브가 더 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서는, 다수개의 부력버킷체가 무한궤도로 순환 이동되도록 설치되되, 다수개의 부력버킷체는 체크밸브를 통한 공기의 주입과 배출의 반복 작동으로 팽창 시 부력 발생으로 수중에서 수중에서 최소한의 전력으로 회전될 수 있는 고효율의 회전 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 해저 또는 집수조, 수조에서 슬러지가 지속적으로 누적되는 것을 부력버킷체로 부유시켜서 효과적으로 오염물을 처리 할 수 있다.

또, 본 개시의 다른 실시예들에 의하면, 해저 또는 집수조, 수조에서 다양한 용도(예;부력 발전)에 사용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치의 개략적인 구성을 보여주는 정면도이고,
도 2는 도 1에서 A방향에서 보는 개략적인 구성의 측면도이고,
도 3은 도 1에서 B방향에서 보는 개략적인 구성의 측면도이고,
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 부력버킷체의 사시도이고,
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 부력버킷체와 궤도벨트의 결합을 보여주는 일부 사시도이고,
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 체크밸브의 작동 관계를 보여주는 사시도이고,
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 체크밸브의 순환에 따라 작동되는 순서를 보여주는 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

본 명세서에서 사용한 “제1”, “제2”등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는”이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 다양한 실시예들을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

이하에서 사용되는 용어 "상단", "하단", "전방", "후방" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

여기서 도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치의 개략적인 구성을 보여주는 정면도이고, 도 2는 도 1에서 A방향에서 보는 개략적인 구성의 측면도이고, 도 3은 도 1에서 B방향에서 보는 개략적인 구성의 측면도이고, 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 부력버킷체의 사시도이고, 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 부력버킷체와 궤도벨트의 결합을 보여주는 일부 사시도이고, 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 체크밸브의 작동 관계를 보여주는 사시도이고, 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치에서 체크밸브의 순환에 따라 작동되는 순서를 보여주는 도면이다.

본 발명에서의 부력을 이용한 수중 회전장치(1)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 수중에 설치되는 한 쌍의 하부회전체(100)와, 수면으로 설치되는 한 쌍의 상부회전체(110)와, 상부회전체(110)와 하부회전체(100)에 각각 감겨져서 순환 회전되는 한 쌍의 궤도벨트(120)와, 궤도벨트(120)를 따라 이격되어 다수개 설치되며, 부력에 의하여 궤도벨트(120)와 같이 순환 이동하는 부력버킷체(200)와, 버킷몸체(210)에 공기의 유입과 배출을 제어하는 체크밸브(300) 및 다수개의 상기 체크밸브가 상호 연통 되도록 연결 설치되어 공기의 순환 통로가 되는 공기연결관(400)을 포함한다.

먼저, 수중 회전장치(1)는 해저 또는 집수조, 수조에서 슬러지가 지속적으로 누적되는 것을 부력버킷체(200)로 오염물을 부유시킬 수 있는 장치로, 수조 내부에 설치되거나, 해저일 경우 일정 크기로 개방되는 프레임의 내부에 설치될 수 있다.

하부회전체(100)는 일정 두께를 갖는 원판으로 이격되어 마주하여 한 쌍이 설치된다.

상기 하부회전체(100)는 중심에 하부회전축(100)이 설치되며, 상기 하부회전축(100)은 미도시되었으나, 수조 또는 프레임에 회전 가능하게 지지 설치될 수 있다.

여기서 하부회전축(100)에는 하부축홈(102a)이 축 방향으로 장공이 형성되어 하부회전축(100)과 같이 하부회전체(100)가 승하강될 수 있다.

그리고 하부회전체(100)는 수중의 바닥면 또는 근접하여 설치될 수 있다.

상부회전체(110)는 하부회전체(100)와 동일 형상과 크기로 수면으로 설치된다.

상기 상부회전체(110)는 하부회전체(100)와 같이 마주하여 한 쌍으로 설치되되, 하부회전체(100)와 일직선 상으로 설치된다.

그리고 상부회전체(110)는 수면 위로 설치될 수도 있고, 반 정도 잠길 정도로 설치될 수 있다.

또한, 상부회전체(110)에도 중심에 상부회전축(112)이 설치되며, 상기 상부회전축(112)은 미도시되었으나, 수조, 물탱크 또는 프레임에 회전 가능하게 지지 설치될 수 있다.

상기 상부회전축(112)에 상부축홈(112a)이 축 방향으로 장공이 형성되어 상부회전축(112)과 같이 상부회전체(110)가 승하강될 수 있다.

상부회전체(110)와 일직선 상의 하부회전체(100)에 감겨져서 무한궤도로 회전되는 궤도벨트(120)가 설치되며, 상기 궤도벨트(120)는 마주하는 상부회전체(110)와 하부회전체(100)에도 설치된다.

상기 궤도벨트(120)는 체인 형태 또는 타이밍벨트와 같은 형태일 수 있으며, 비교적 탄력 벨트일 수 있으며, 수중에서 고압의 부력이 부력버킷체(200)에 발생하여도 뒤틀림 또는 유동이 방지될 수 있다.

그리고 설명의 편의상 상부회전체(110)에서 하부회전체(100)를 향하여 하강 순환하는 궤도벨트(120)를 제1궤도벨트(122)라 칭하고, 하부회전체(100)를 거쳐서 상부회전체(110)로 승강하는 벨트를 제2궤도벨트(124)를 칭한다.

그리고 궤도벨트(120)에 부력버킷체(200)가 설치된다.

부력버킷체(200)는 도 4를 참고하면, 한 쌍의 궤도벨트(120)에 설치되며, 제1궤도벨트(122)와 제2궤도벨트(124)를 따라 이격되어 다수개 설치되며, 주름관 형태의 버킷몸체(210)는 공기의 압력에 따라 상부회전체(110)에서 하부회전체(100) 방향으로 순환시 수축되고, 하부회전체(100)에서 상부회전체(110) 방향으로 순환시에는 팽창되는 부력의 발생으로 수중에서 수면으로 궤도벨트(120)와 같이 순환 이동될 수 있다.

상기 부력버킷체(200)는 도 5에서와 같이, 크게 가이드봉(230)과 가이드봉(230)의 양단에 고정되며 궤도벨트(120)에 어태치먼트 설치되는 버킷고정판(240)과, 마주하는 버킷고정판(240)의 내측으로 가이드봉(230)을 따라 이동 가능하게 설치되는 몸체이동판(220)과 몸체이동판(220)의 사이에 위치되는 주름관 형태의 버킷몸체(210)을 포함할 수 있다.

버킷몸체(210)는 길이 방향으로 수축 및 팽창되는 주름관의 튜브 형태로 설치되며, 버킷고정판(240)과 연결된다.

다시 상기 버킷몸체(210)의 양단으로 몸체이동판(220)과 몸체이동판(220)의 외측으로 이격되어 가이드봉(230)에 버킷고정판(240)이 차례로 설치될 수 있다.

몸체이동판(220)과 버킷고정판(240)은 일정 두께를 가지는 원판 형태일 수 있으며, 상기 몸체이동판(220)은 버킷몸체(210)를 향해 양측에서 가이드봉(230)을 따라 이동되어 버킷몸체(210)를 접촉으로 압축시킬 수 있고, 반대로 버킷몸체(210)의 팽창에 따라 벌어지면서 버킷고정판(240)측으로 이동된다.

가이드봉(230)은 원주 방향을 따라 다수개가 설치되며, 몸체이동판(220)을 관통하여 버킷고정판(240)에 고정 설치될 수 있다.

상기 다수개의 가이드봉(230)의 사이에 버킷몸체(210)이 위치되어 이탈이 방지될 수도 있다.

상기 몸체이동판(220)은 하기에서 설명하는 버킷몸체(210)의 수축 작동을 가이드하는 수축가이드부재(600)에 접촉되어 몸체이동판(220)을 압축하게 되고, 팽창 작동을 가이드하는 팽창가이드부재(700)에 접촉되어 버킷몸체(210)의 팽창에 따라 버킷고정판(240)측으로 이동된다.

또한, 상기 몸체이동판(220)은 하기에서 설명하는 공기압축실린더(500)에 의하여 버킷몸체(210)측으로 이동하여 압축시킬 수 있다.

계속해서, 몸체이동판(220)에는 버킷고정판(240)을 향하는 일면으로 지지롤러(222)가 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 지지롤러(222)는 앞서 설명한 수축가이드부재(600)와 팽창가이드부재(700)에 접촉되어 원활한 이동을 돕게 된다.

가이드봉(230)의 양단부에 설치되는 버킷고정판(240)은, 몸체이동판(220)과 동일 면적으로 설치되며, 외주연을 따라 버킷(244)이 다수개 설치되어 부력버킷체(200)의 순환 이동에 따라 수중의 이물질 등을 부유시킬 수 있다.

그리고 버킷고정판(240)의 외측면으로 체크밸브(300)가 설치될 수 있다.

체크밸브(300)에는 밸브몸체(310)로부터 이어지는 공기주입노즐(324)과 공기배출노즐(334)이 몸체이동판(220)을 관통하여 버킷몸체(210)에 연통 설치될 수 있다.

상기 체크밸브(300)는 하기에서 다시 자세히 설명한다.

그리고 버킷고정판(240)에는 마주하는 몸체이동판(220)의 일면으로 벨트고정체(242)가 일정 크기로 설치되고, 상기 벨트고정체(242)의 내부 또는 외부로 궤도벨트(120)가 관통하여 설치될 수 있다.

벨트고정체(242)에 궤도벨트(120)가 고정되어 수축과 팽창 작동에 의한 부력버킷체(200)의 이동에 따라 궤도벨트(120)도 순환 이동될 수 있다.

그리고 체크밸브(300)는 도 6을 참고하여 자세히 설명한다.

상기 체크밸브(300)는 각 버킷고정판(240)의 외측면으로 설치되고 버킷몸체(210)와 연결되어 버킷몸체(210)으로부터 공기의 유입과 배출을 제어하게 된다.

체크밸브(300)는 내부에 공간이 마련되는 사각의 틀 형상으로 도시하였으나, 사각 형상을 한정하지는 않는다.

상기 체크밸브(300)는 내부 공간을 격벽(312)으로 구획하는 제1밸브몸체(320)와 제2밸브몸체(330)로 구성되는 밸브몸체(310)를 포함하며, 제1밸브몸체(320)는 격벽(312)을 기준으로 상부측에 해당하고, 상면으로 제1연결공(322)이 형성되며, 제1연결공(322)의 내주연으로 공기연결관(400)이 내부를 향하도록 연결 설치된다.

공기연결관(400)은 제1밸브몸체(320)의 내부로 돌출될 수도 있고, 제1연결공(322)과 동일면으로 설치될 수 있다.

이어서 제2밸브몸체(330)는 밸브몸체(310)의 격벽(312)을 기준으로 하부측에 해당하고, 하면으로 제2연결공(332)이 형성되며, 제2연결공(332)의 내주연으로 공기연결관(400)이 내부를 향하도록 연결 설치된다.

여기서 제2연결공(332)으로 공기연결관(400)이 제2밸브몸체(330)의 내부로 돌출되도록 연결될 수도 있으나, 바람직하게는 공기연결관(400)과 동일면으로 설치될 수 있다.

그리고 제1밸브몸체(320)에는 버킷몸체(210)로 연통 설치되도록 앞서 설명한 공기주입노즐(324)이 수평으로 설치되고, 제2밸브몸체(330)로는 공기배출노즐(334)이 몸체이동판(220)을 관통하여 버킷몸체(210)에 연통되도록 설치될 수 있다.

상기 공기주입노즐(324)과 공기배출노즐(334)도 주름관으로 형성되어 신축될 수 있다.

한편, 제2밸브몸체(330)측에는 제2연결공(332)으로 설치된 공기연결관(400)을 일시적으로 개폐시키기 위한 개폐밸브가 더 설치될 수 있다.

상기 개폐밸브(340)는 판상으로 제1개폐판(342)과 제2개폐판(344)과 이들 제1개폐판(342)과 제2개폐판(344)을 연결하고 회전 중심이 되는 회전축(346)이 설치된다.

제1개폐판(342)은 제2밸브몸체(330)의 외측으로 설치되고, 회전축(346)이 제2밸브몸체(330)를 관통하여 제2개폐판(344)이 내부에 위치하도록 설치된다.

제2개폐판(344)은 제2연결공(332) 즉, 공기연결관(400)을 개폐시킬 수 있는 위치에 설치되며, 공기연결관(400)의 지름 보다는 큰 면적으로 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 제1개폐판(342)은 제2개폐판(344)의 면적과 동일 하거나 작아도 무방하다.

상기 제1개폐판(342)과 제2개폐판(344)은 수평하게 나란히 위치되어 기본적으로 공기연결관(400)을 폐쇄시키는 위치에 있게 된다.

개방은 수평 상태의 제1개폐판(342)을 강제로 직각 방향으로 회전시키면 제2개폐판(344)이 연동되어 공기연결관(400)을 개방시키게 된다.

더 나아가 미도시되었으나, 토션스프링이 설치되어 수평하게 나란한 위치에서 공기연결관(400)을 폐쇄시키게 되며, 강제로 회전되었다가 공기연결관(400)의 폐쇄 위치로 회전하게 된다.

따라서 제1개폐판(342)을 강제로 회전시키기 위하여 도 6에서는 밸브개폐가이드판(350)이 도시되어 있다.

제1궤도벨트(122)와 같이 하강하는 제2밸브몸체(330)로부터 돌출된 제1개폐판(342)에 밸브개폐가이드판(350)이 접촉되어 제1개폐판(342)을 강제로 직각 회전시킴으로써, 연동되는 제2개폐판(344)이 회전되어 공기연결관(400)을 개방하게 된다.

상기 밸브개폐가이드판(350)은 도 2 또는 도 3에는 도시되지는 않았으나, 제1궤도벨트(122)에 근접하여 수조 또는 프레임 등에 지지 설치될 수 있다.

상기 밸브개폐가이드판(350)은 제1궤도벨트(122)를 따라 설치되되, 하부회전체(100)에서부터 상부회전체(110)의 저면측까지의 길이를 가지고 설치되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 밸브개폐가이드판(350)은 제1개폐판(342)의 일정 면적과의 접촉으로도 가능하기에 제1개폐판(342)의 하면으로 편심 설치될 수 있다.

그리고 체크밸브(300)에 연결 설치되는 공기연결관(400)은, 다수개의 체크밸브(300)가 상호 연통 되도록 연결 설치되어 충진된 공기가 체크밸브(300)를 통하여 버킷몸체(210)의 팽창 시 유입되고 수축 시에는 배출되는 작동이 반복되도록 공기의 순환 통로가 되는 것이다.

상기 공기연결관(400)은 주름관일 수 있다.

계속해서, 다시 도 2 또는 도 3에서와 같이, 상부회전체(110)의 상단으로 부력버킷체(200)를 압축시키는 공기압축실린더(500)가 더 설치될 수 있다.

공기압축실린더(500)는 몸체이동판(220)의 일부분에 편심 접촉되어 실린더로드의 전진 작동으로 버킷몸체(210)를 강제로 압축시킬 수 있다.

상기 공기압축실린더(500)는 전원의 인가로 구동된다.

또한, 도 2에서와 같이 한 쌍의 상부회전체(110)와 한 쌍의 하부회전체(100)의 각 사이에 설치되되, 제1궤도벨트(122) 측으로 부력버킷체(200)의 수축 작동을 가이드하는 수축가이드부재(600)가 더 설치되고, 이와 같이 상기 하부회전체(100)에서 상기 상부회전체(110)로 향하는 제2궤도벨트(124) 측에는 부력버킷체(200)의 팽창 작동을 가이드하는 팽창가이드부재(700)가 더 설치될 수 있다.

수축가이드부재(600)와 팽창가이드부재(700)는 금속재로 제작되며, 마주하는 한 쌍의 봉 형태로 이어지고, 수축가이드부재(600)는 상부회전체(110)에서 하부회전체(100)를 향하여 한 쌍의 폭이 좁아지는 형태이고, 이와 반대로 팽창가이드부재(700)는 하부회전체(100)에서 상부회전체(110)를 향하여 마주하는 한 쌍의 폭이 점점 넓어지는 형태이다.

수축가이드부재(600)는 부력버킷체(200)가 수축되면서 하방의 이동에 따라 자연스럽게 곡면을 따라 몸체이동판(220)의 지지롤러(222)에 접촉되어 급격한 수축을 방지함과 함께 팽창을 방지할 수 있다.

그리고 팽창가이드부재(700)는 반대로 부력버킷체(200)가 제2궤도벨트(124)를 따라 팽창하면서 상방으로의 이동에 따라 자연스럽게 곡면을 따라 몸체이동판(220)의 지지롤러(222)에 접촉되어 급격한 팽창을 방지함과 함께 수축을 방지할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 부력을 이용한 수중 회전장치의 작용은 다시 도 1 내지 도 3을 참고하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 상부회전체(110)의 상단으로 위치하는 부력버킷체(200)는 공기압축실린더(500)의 작동으로 몸체이동판(220)이 가이드봉(230)을 따라 주름관 형태의 버킷몸체(210)를 기계적으로 어느 정도 강제 압착시킴으로써, 버킷몸체(210)로부터 공기가 공기배출노즐(334)을 통해 배출되고, 배출된 공기는 제2밸브몸체(330)에 연결된 공기연결관(400)을 통해 전달된다.

상기와 같이 압축된 부력버킷체(200)는 중력에 의해 하강하게 되며, 하강과 함께 몸체이동판(220)는 한 쌍의 수축가이드부재(600) 사이에서 지지롤러(222)가 접촉되어 버킷몸체(210)측으로 이동됨으로써, 버킷몸체(210)의 압축 정도가 점점 증대됨은 물론, 공기의 유입을 방지하여 팽창을 방지하게 된다.

이때, 부력버킷체(200)의 하강에 따라 체크밸브(300)의 개폐밸브(340)에 밸브개폐가이드판(350)이 접촉되며, 이에 따라 제1개폐판(342)을 강제로 회전시키고, 제1개폐판(342)의 회전에 따라 제2개폐판(344)도 같이 회전하여 제2연결공(332)을 개방하여 압축되는 버킷몸체(210)의 공기가 제2밸브몸체(330)를 통해 배출될 수 있다.

상기와 같이 압축이 진행되는 부력버킷체(200)는 고정된 제1궤도벨트(122)와 같이 중력에 의하여 하강되며, 수축가이드부재(600)에 의하여 버킷몸체(210)에서 최대한 빠진 압축 상태를 유지하면서 하부회전체(100)를 향하게 된다.

상기 하부회전체(100)에서는 부력버킷체(200)가 수축가이드부재(600)를 통과하여 자연스럽게 팽창하면서 공기를 주입받게 된다.

하부회전체(100)가 하부축홈(102a)을 따라 승강하면서 하부회전체(100)를 따라 자연스럽게 방향 전환하여 순환될 수 있으며, 방향 전환된 부력버킷체(200)는 팽창가이드부재(700)의 안내를 받으면서 서서히 팽창을 진행하여 부력으로 제2궤도벨트(124)와 같이 상승 이동하게 된다.

여기서 개폐밸브(340)는 미도시된 토션스프링으로 복귀되어 제2연결공(332)을 차단하게 되고, 제1밸브몸체(320)의 제1연결공(322)에 연결된 공기연결관(400)으로 유입된 공기는 공기주입노즐(324)로 하여 버킷몸체(210)를 충진하여 팽창시키게 된다.

부력버킷체(200)의 순환에 따라 개폐밸브(340)의 개폐는 도 7에 도시된 바와 같이 작동되어 진다.

즉, 부력버킷체(200)가 제1궤도벨트(122)와 같이 하강시에는 제2밸브몸체(330)의 개폐밸브(340)가 개방된 상태에서 버킷몸체(210)의 내부 공기가 배출되어 압축이 가능하게 되고, 부력버킷체(200)가 제2궤도벨트(124)와 같이 상승시에는 제2밸브몸체(330)의 개폐밸브(340)가 닫힌 상태에서 제1밸브몸체(320)의 공기주입노즐(324)로 버킷몸체(210)에 공기의 주입이 이루어지게 된다.

주름관의 버킷몸체(210)는 팽창하고, 버킷몸체(210)의 팽창에 따라 몸체이동판(220)은 가이드봉(230)을 따라 후퇴하여 버킷몸체(210)가 충분히 공기로 충진될 수 있도록 돕게 된다.

몸체이동판(220)은 지지롤러(222)와 같이 한 쌍의 팽창가이드부재(700) 사이에서 접촉되면서 후퇴하게 된다.

그리고 다시 상부회전체(110)에 부력버킷체(200) 다다르면, 부력 상승에 따라 상부회전체(110)가 상부축홈(112a)으로 하강하여 부력버킷체(200)의 방향 전환 이동을 가능하게 한다.

상기와 같은 작동은 연속적으로 부력버킷체(200)가 순환 이동하게 되며, 공기의 손실없이 고효율로 순환 이동될 수 있으며, 수중에서 수면으로 순환되는 부력버킷체(200)는 수중 오염물을 부유시킬 수 있다.

상술한 것과 같이, 다수개의 부력버킷체가 무한궤도로 순환 이동되도록 설치되고, 다수개의 부력버킷체는 체크밸브를 통한 공기의 주입과 배출의 반복 작동으로 팽창 시 부력 발생으로 수중에서 수중에서 최소한의 전력으로 회전될 수 있는 고효율의 회전 장치를 제공할 수 있다.

또한, 해저 또는 집수조, 수조에서 슬러지가 지속적으로 누적되는 것을 부력버킷체로 부유시켜서 효과적으로 오염물을 처리 할 수 있다.

또, 해저 또는 집수조, 수조에서 다양한 용도(예;부력 발전)에 사용될 수 있다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1: 수중 회전장치 100 : 하부회전체
102 : 하부회전축 102a : 하부축홈
110 : 상부회전체 112 : 상부회전축
112a : 상부축홈 120 : 궤도벨트
122 : 제1궤도벨트 124 : 제2궤도벨트
200 : 부력버킷체 210 : 버킷몸체
220 : 몸체이동판 222 : 지지롤러
230 : 가이드봉 240 : 버킷고정판
242 : 벨트고정체 244 : 버킷
300 : 체크밸브 310 : 밸브몸체
312 : 격벽 320 : 제1밸브몸체
322 : 제1연결공 324 : 공기주입노즐
330 : 제2밸브몸체 332 : 제2연결공
334 : 공기배출노즐 340 : 개폐밸브
342 : 제1개폐판 344 : 제2개폐판
346 : 회전축 350 : 밸브개폐가이드판
400 : 공기연결관 500 : 공기압축실린더
600 : 수축가이드부재 700 : 팽창가이드부재

Claims (6)

1. 마주하여 한 쌍으로 수중에 설치되는 하부회전체;
   상기 하부회전체와 일직선 상에 수면으로 설치되는 한 쌍의 상부회전체;
   일직선의 상기 상부회전체와 상기 하부회전체에 각각 감겨져서 순환 회전되는 한 쌍의 궤도벨트;
   상기 한 쌍의 궤도벨트에 설치되되, 상기 궤도벨트를 따라 이격되어 다수개 설치되며, 주름관 형태의 버킷몸체에 공기의 유입구와 배출구가 형성되어 공기의 압력에 따라 상기 상부회전체에서 상기 하부회전체 방향으로 순환시 수축되고, 상기 하부회전체에서 상기 상부회전체 방향으로 순환시에는 팽창되는 부력의 발생으로 수중에서 수면으로 상기 궤도벨트와 같이 순환 이동하는 부력버킷체;
   상기 각 부력버킷체의 양측면에 설치되어 상기 버킷몸체에 공기의 유입과 배출을 제어하는 체크밸브; 및
   다수개의 상기 체크밸브가 상호 연통 되도록 연결 설치되어 충진된 공기가 상기 체크밸브를 통하여 상기 버킷몸체의 팽창 시 상기 유입구로 유입되고 수축 시에는 상기 배출구로 배출되는 작동이 반복되도록 공기의 순환 통로가 되는 공기연결관;을 포함하며,
   상기 체크밸브는,
   내부가 구획되는 제1밸브몸체와 제2밸브몸체로 구성되는 밸브몸체를 포함하며,
   상기 제1밸브몸체에는 공기가 유입되는 상기 공기연결관이 제1연결공으로 설치되고, 유입되는 공기를 상기 부력버킷체에 유입시키기 위한 공기주입노즐이 상기 부력버킷체에 연결 설치되며,
   상기 제2밸브몸체에는 공기가 배출되는 상기 공기연결관이 제2연결공으로 연결되고, 상기 부력버킷체의 내부 공기를 배출시키는 통로로 공기배출노즐이 상기 부력버킷체에 연결 설치되는, 부력을 이용한 수중 회전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부회전체의 상단으로 위치되는 상기 부력버킷체의 압축을 돕도록 공기압축실린더가 상기 상부회전체 근처에 설치되는, 부력을 이용한 수중 회전장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 상부회전체와 상기 한 쌍의 하부회전체의 각 사이에 설치되되, 상기 궤도벨트 중 상기 상부회전체에서 상기 하부회전체로 향하는 제1궤도벨트 측으로 상기 부력버킷체의 수축 작동을 가이드하는 수축가이드부재가 더 설치되고,
   상기 하부회전체에서 상기 상부회전체로 향하는 제2궤도벨트 측에 상기 부력버킷체의 팽창 작동을 가이드하는 팽창가이드부재가 더 설치되는, 부력을 이용한 수중 회전장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 부력버킷체는,
   길이 방향으로 수축 및 팽창되는 주름관 형태의 버킷몸체와,
   상기 버킷몸체의 양단에 설치되며, 상기 수축가이드부재 또는 상기 팽창가이드부재와의 접촉에 따라 전, 후진 이동되는 몸체이동판과,
   상기 몸체이동판의 이동을 가이드하도록 상기 몸체이동판에 관통 설치되는 적어도 두 개 이상의 가이드봉과,
   상기 몸체이동판으로 관통된 상기 가이드봉의 단부측에 설치되되, 상기 궤도벨트에 고정되고 외측면으로 상기 체크밸브가 연결 설치되는 버킷고정판을 포함하는, 부력을 이용한 수중 회전장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2밸브몸체에는 상기 제2연결공에 설치된 공기연결관을 일시적으로 개폐시키기 위한 개폐밸브가 더 설치되는, 부력을 이용한 수중 회전장치.