KR200160794Y1 - 저속포기기의 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 저속 포기기의 임펠러에 관한 것으로, 본 고안에 따른 저속포기기의 임펠러는 종래의 45도 분사 저속 포기기의 상부에 분사각 조절판을 구비하여 산소전달능력과 교반능력의 두 기능을 용도 및 사용자 운전상태에 따라 조절할 수 있도록 하여 수조의 형태에 따라 얕고 넓은 경우와 깊고 좁은 정도에 따라 포기기의 두가지 기능을 가장 적합하게 조절함으로써 효율적인 운전을 할 수 있도록 한 장치이다.

Description

저속포기기의 임펠러

본 고안은 저속포기기의 임펠러에 관한 것으로, 특히 종래의 45도 분사 저속폭기기의 상부에 분사각 조절판을 구비하여 산소전달능력과 교반능력의 두 기능을 용도 및 사용자 운전상태에 따라 조절할 수 있도록 한 저속포기기 임펠러에 관한 것이다.

포기기는 일반적으로 수처리 설비에서 생물학적, 화학적 처리 공정에서 공기를 수중에 용해시켜 주기위한 설비로서, 주로 산소공급을 목적으로 사용되는 장치이다.

상기 포기기를 구조적인 형태로 분류하는 방식은 매우 다양하나, 작동원리에 따라 구분하면, 크게 포면 포기식과 수중 포기식으로 구분된다. 또한 감속기 사용여부에 따라 고속 포기기와 저속 포기기로 구분되어진다.

상기 포면 포기기는 공기와 물의 접촉 방법에 따라 분사식과 자흡식으로 구분되며, 본 고안의 장치는 분사식 저속형 포면 포기기에 속한다.

상기 포면 포기기는 산소를 전달하는 능력과 물을 교반시키는 교반기능을 동시에 가지고 있으며, 특히 수조의 주변과 바닥 부분은 교반능력이 중요시되고, 전체적으로는 산소 전달능력이 중요시 되므로 수조의 형상과 사용목적에 따라 적절한 상기 두가지 기능이 적절하게 조화될 수 있도록 조절해주어야 한다.

포기기는 그 기종별로 각각의 장·단점을 가지고 있어 용도에 따라 적절한 형식을 사용하게 된다.

도 1a와 도 1b는 종래기술에 따른 포기기의 임펠러의 일예를 도시한 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 종래의 포기기의 임펠러는 회전축(5)을 중심으로 하여 원추 중심체(3)를 구성하고, 상기 원추 중심체(3)는 원추면(9)이 수평면에서 45도 경사지도록 구성되고, 외주에 3개의 수중날개(1)를 45도 방향으로 배열되도록 구성되어, 최종적으로 물이 분사되는 분사각은 45도 방향이 된다.

상기 물이 분사되는 분사각의 방향이 45도를 이룰 경우, 분사되는 물은 공기와 접촉되는 접촉시간이 최장으로 되어 산소 전달능력을 극대화할 수 있도록 한다.

상기와 같은 구조의 종래의 포기기 임펠러는 산소 전달능력이 타기종에 비하여 월등히 높은 것이 특징이나, 산소 전달능력과 물의 교반능력을 상황에 따라 적절하게 조절할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않아 상황에 따라 사용자의 운전상태에 따라 최적 운전상태로 조절할 수 없는 문제점이 있다.

따라서 본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 종래의 45도 분사 저속폭기기의 상부에 분사각 조절판을 구비하여 산소전달능력과 교반능력의 두 기능을 용도 및 사용자 운전상태에 따라 조절할 수 있도록 한 저속포기기 임펠러를 제공함에 그 목적이 있다.

제1a도는 종래 기술에 따른 저속포기기 임펠러의 평면도

제1b도는 종래 기술에 따른 저속포기기 임펠러의 단면도

제2a도는 본 고안의 기술에 따른 저속포기기의 임펠러 평면도

제2b도는 본 고안의 기술에 따른 저속포기기의 임펠러 단면도

제3a도는 상기 제2a도에 도시된 분사각 조절판의 평면도

제3b도는 상기 제2a도에 도시된 분사각 조절판의 단면도

제4도는 본 고안의 기술에 따른 분사각 조절판이 장착된 저속포기기에 있어서 물의 분사상태를 도시한 단면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 수중날개(Blade) 3 : 원뿔 중심체

5 : 회전축 7 : 분사각 조절판

9 : 원추면 11 : 경사면

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 회전축과, 상기 회전축을 중심으로 회전하며 그 외측 원추면이 수평면에서 일정각도 경사져 있는 원추 중심체와, 상기 회전축을 중심으로 외주에 다수개 배열되어 있는 수중날개를 포함하여 구성된 저속 포기기 임펠러에 있어서, 상기 원추 중심체에 상부에 원주둘레의 단부 저부에 경사면이 형성된 분사각 조절판이 별도로 구비되되, 상기 분사각 조절판에 형성된 경사면의 경사각(a)과 폭(b)이 적절히 조절됨에 의해 포기기의 산소 전달능력과 물의 교반능력이 조절 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 적합한 실시예에 대한 상세한 설명을 하기로 한다.

도 2a는 본 고안의 기술에 따른 저속포기기의 임펠러 평면도이고, 도 2b는 본 고안의 기술에 따른 저속포기기의 임펠러 단면도이다.

상기 도면에 도시된 바와같이 본 고안에 따른 저속포기기 임펠러는 원추 중심체(3)의 상부에 분사각 조절판(7)이 별도로 구비되어 있다.

상기 분사각 조절판(7)은 그 중심부가 회전축(5)에 고정되어 있으며, 또한 도 3a와 도 3b에 도시된 바와같이, 분사각 조절판(7)의 원주둘레의 단부는 그 저부에 소정폭의 경사면(11)이 일정 각도의 경사각(a)으로 형성되어 있다.

상기 저부면(11)의 경사각(a)과 폭(b)은 그 크기가 조절됨에 따라 물의 분사상태가 달라지게 되는데, 사용조건에 맞추어 적절하게 조절할 경우 적절한 산소 전달능력과 물의 교반능력의 조화를 이루게 할 수 있다.

도 4는 본 고안의 기술에 따른 분사각 조절판이 장착된 저속포기기에 있어서 물의 분사상태를 도시한 단면도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 기술에 따른 분사각 조절판(7)을 장착하였을 경우, 분사각 조절판(7)의 원주 단부 저부면에 형성된 경사면(11)의 경사각(a)와 경사영역의 폭(b)을 사용조건에 맞추어 적절히 조절하였을 경우, 물의 분사상태는 종래의 ㉮ 방향에서 ㉯ 방향으로 변하게 된다. 이 경우, 산소의 전달량이 감소하고 감소된 동력만큼 물의 교반능력은 커지게 된다.

따라서 분사각 조절판(7)을 구성하고, 경사면(11)의 경사각(a)와 폭(b)를 조절함으로 산소 전달능력과 물의 교반능력을 원하는 상태로 조절할 수 있으며, 이때 분사각을 a₀라 하면, 산소 전달능력은 Sin a₀/Sin 45°가 되고, 교반능력은 Cos a₀/Cos 45°가 되어 두 기능의 합은 변함이 없음이 실험결과 증명되었다.

이하의 실시예에서는 고안의 분사각 조절판을 장착 전후에 산소 전달능력과 물의 교반능력을 시험한 것으로, 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

한편, 본 고안의 기술적 범위는 아래의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

먼저, 실험용 기계와 시험조를 각각 제작하고, 상기 시험조에 청수를 648TON을 채운후, 산소농촌 농도를 0으로 맞추기 위하여 황산나트륨(Na₂SO₃)를 사용하고 촉매제로 염화 코발트(CoCl₂)를 투입하여 산소용존 농도를 0으로 맞춘 후 정상운전 상태로 하여 일정지점 6개소에서 산소용존 농도 상태를 10초 주기로 포화상태가 될 때까지 30분간 측정하였다.

물의 교반능력은 유속에 의하여 결정되므로 유속을 측정하고, 또한 상기 유속은 실제 사용하는 포기조에서는 가장 낮은 지점을 측정하여야 하나 시험조에서는 상대적인 기계특성을 비교하는 방법으로 일정 지점을 선정하여 분사각 45°상태를 100으로 하고 변화량을 백분율로 측정하였다.

이때 상기 실험용 기계의 기계사양은 60HP(45KW) 출력측 회전수 86 RPM이고, 시험조의 규격은 가로 12M×세로 12M×물깊이 4.5M이다.

상기의 실험결과를 아래의 표에 정리하였다.

상기 표에 나타난 실험결과에 의하면, 산소 전달량을 측동력으로 제한값 산소 전달율을 보면 Sin a/Sin 45°에 비례함을 알 수 있으며, 교반능력 역시 측정치를 축동력으로 제한 값을 비교하면 Cos a/Cos 45°에 비례함을 알 수 있다.

상기 두 식은 물 분사속도의 수직분력과 수평분력이므로 동일 효율의 장치에서 분사각에 의하여 산소전달 능력과 교반능력을 정확히 조절할 수 있음을 알 수 있다.

이상 상술한 바와같이 본 고안에 따른 저속포기기의 임펠러는 종래의 45도 분사 저속 폭기기의 상부에 분사각 조절판을 구비하여 산소전달능력과 교반능력의 두 기능을 용도 및 사용자 운전상태에 따라 조절할 수 있도록 하여 수조의 형태에 따라 얕고 넓은 경우와 깊고 좁은 정도에 따라 포기기의 두가지 기능을 가장 적합하게 조절함으로써 효율적인 운전을 할 수 있다.

Claims (1)

1. 회전축과, 상기 회전축을 중심으로 회전하며 그 외측 원추면이 수평면에서 일정각도 경사져 있는 원추 중심체와, 상기 회전축을 중심으로 외주에 다수개 배열되어 있는 수중날개를 포함하여 구성된 저속 포기기의 임펠러에 있어서, 상기 원추 중심체의 상부에 원주둘레의 단부 저부에 경사면이 형성된 분사각 조절판이 별도로 구비되되, 상기 분사각 조절판에 형성된 경사면의 경사각(a)과 폭(b)이 적절히 조절됨에 의해 포기기의 산소 전달능력과 물의 교반능력이 조절 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 저속 포기기의 임펠러.