KR200366103Y1 - 약품 순간 혼화 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 약품 순간 혼화 장치에 관한 것으로, 회전력을 제공하기 위한 모터와, 모터와 연결되어있는 약품 흡입구를 구비한 진공포트와, 진공포트와 잇닿아 프로펠러와 연결되는 분사구와 분사구 하부, 모터 축과 연결되어 회전력을 프로펠러에 전달하는 프로펠러 내부 축으로 구성된다. 또한 본 고안은 특히 분사구 하부가, 최적의 진공도에서 최대의 혼화 분사력을 발현하도록 프로펠러 날개 뒷면을 따라 깔때기 모양으로 벌어져 있는 것을 특징으로 한다.

Description

약품 순간 혼화 장치 {chemicals rapid mixture equipment}

본 고안은 약품 순간 혼화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공력과 분사력을 서로 상쇄되지 않도록 생성시켜 약품이 흡인, 분사, 혼화되도록 하는, 프로펠러와 분사구를 구비한 약품 순간 혼화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 물을 처리하는 상수 처리공정 또는 하수 처리공정에서는, 각 처리공정의 필요에 따른 혼화, 소독 등의 처리목적에 맞는 화학약품을 투입해야 하는데, 소독제인 염소의 경우 약품 주입량과 약품비용 감소 및 약품과 처리수와의 반응 효과 증진을 위해서 가능한 빠르고 균일한 혼화가 필요한데, 필수 약품인 응집제의 경우는 0.5∼1초 이내에 가수분해가 발생는 특성으로 인해, 더욱 강한 혼화력과 급속한 혼화력을 위한 설비와 장치들이 사용된다.

도 1-1은 종래의 물을 소독하는 상수 처리공정 또는 하수 처리공정에서의 약품 투입에 사용되는 급속 혼화기의 구성도이며

도1-2는 그 혼화기를 이용한, 약품투입 공정 상에서 실 적용 되어 사용되고 있는 정수장에서 수처리하는 모습을 도식화 한 것으로, 약품투입기에 의해 적정량으로 조절 된 액체 또는 기체 화학약품이 급속 혼화기에서 발생하는 진공력으로 흡인되고, 수로 등 적절한 위치에서 혼화, 분사되어 그 목적에 맞게 상수, 하수를 처리하는 것이다.

도 1-1은 화학약품의 빠르고 균일한 혼화를 위한 급속혼화기로, 프로펠러(1)가 회전하게되면, 프로펠러 상부에서 하부로 처리수가 회전하면서 이동하게 된다.이때 프로펠러(1)의 속도가 증가함에 따라 프로펠러(1)에 의한 분사력과 그 프로펠러 후면에 충분한 진공이 생성되고, 진공생성기(3)의 프로펠러와의 간격조절 기능 즉, 진공생성기(3)를 돌려 프로펠러(1) 상부로 가까이 이동 하면 진공력이 높아지고, 반대로 프로펠러 상부로부터 멀어지게 이동 하면 진공력이 낮아지는 기능(진공력에 따라 혼화력은 반비례로 조절됨)에 의해 진공력은 적당히 조절되어, 약품 주입구(4)로부터 진공포트(2)를 통하여 액체 또는 기체 화학약품을 흡인, 혼화, 분사하는 것이다.

통상 수처리 공정에 투입되는 급속 혼화기의 진공력에 의한 진공도는 최대 약 50∼60cmHg로 유지할 수 있으나, 진공생성기(3)에 의해 조절되는 진공력을 최대로 조절할 경우, 약품을 희석시키는 혼화력은 최저가 되며, 반대로 혼화력을 최대로 조절할 경우 진공력이 약해지는 반비례관계임으로, 진공력과 혼화력을 동시에 최대로 할 수 없어, 약 20∼30cmHg 정도의 적당한 진공도와 그에 반비례하는 혼화력에 의한 혼화강도만으로 사용하는 방법을 취하여 온 것이다.

이러한 방법은 모든 수처리 공정에서 필수적으로, 높은 혼화 강도를 필요로 함에도 불구하고, 진공도가 낮아져 약품 흡인력이 약해지는 것을 막기 위하여는, 혼화 강도를 낮게 조절하여 진공도를 높이는 방법을 사용하는 것이 불가피 하였다.

또한, 이러한 진공력 조성과 조절을 위한 종래의 진공조절기(3)는, 프로펠러(1) 상부에서부터 하부로 회전하면서 이동하는 처리 수의 흐름을 방해하여 분사 유속을 저하시키고, 분사유량을 감소시켜, 유량과 유속에 지배를 받는 혼화강도가 약해지는 문제점이 발생하였다.

또한, 진공력의 발생과 보호를 위한 진공조절기(3)는 프로펠러(1)와 조밀성이 높을수록 그 효율성 또한 높아지나, 약 2∼3mm 일정간격을 반드시 이격해야만 프로펠러(1)와의 마찰 저항을 최소화 할 수 있어, 그로 인한 진공력 저하를 감수해야만 했다.

분사, 혼화 성능을 좌우하는 분사영역의 경우에도, 진공도를 높일수록 혼화강도가 약해지는, 진공도와 혼화강도가 반비례 관계인 종래의 기술로는, 통상 처리수의 흐름에 역행하도록 설치하는 도 1-2에 도시 된 분사영역으로 표시되는 혼화 강도 이상의 효과를 얻지 못하는 등의 문제점이 이미 설치 운용되고 있는 국내 정수장에서 확인되고 있다.

특히, 현재 국내의 대다수 정수장에서 사용하고 있는 금속 계통의 응집제의 경우, 통상의 정수 생산 공정에서 응집제와 처리 원수와의 혼합비는 대략 1 : 50,000 정도의 극소량의 응집제로, 1초 이내에 모든 처리 원수에 골고루 확산시키는 작업이 응집제 투입 및 혼화 공정의 성공 여부를 판가름하는 중요한 인자이고, 가수분해가 1초 이내에 발생하고 콜로이드 입자와의 흡착이 거의 동시에 일어나기 때문에 응집제의 분산은 1초 이내에 이루어져야 응집제 사용량 감소, 응집 침전 효율 향상, 정수 생산 비용 감소, 슬러지 발생량 감소와 같은 여러 가지 효과를 달성할 수 있는 것인데, 도 2-2와 같이 진공력 생성과 유지를 위해 혼화강도를 최대로 작동시키지 못하는 종래의 방법에 의할 경우에는, 응집제의 수화반응이 종결된 이후 처리수와 접촉되어 그 효과가 감소되는 문제점이 발생하는 것이다.

또한, 종래의 약품 혼화기는 국내 사용량 전량이 수입에 의존하고 있어, 구입 설치비용이 높을 뿐 아니라, 부품조달에 어려움이 커 공공의 이익을 추구하는 국내 정수사업소 및 하수처리장 운용에 적지 않은 불편함을 발생시키고 있었다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기위하여 힘의 크기는 그 질량의 크기에 비례한다는 역학 법칙에 근거하여 약품과 함께 분사되는 처리수의 유량을 증가시킴으로, 그 질량 또한 증가하여 혼화강도와 혼화속도가 향상되고 그에 따라 분사력이 커짐으로 혼화영역이 확대되어, 약품의 순간적 혼화가 가능 하도록 하는 약품 순간 혼화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 화학 약품을 흡인하는 진공력과, 약품과 처리수를 분사, 혼화하는 혼화력 중 어느 한 쪽 힘을 높이면, 다른 쪽 힘이 약해지지 않고, 진공력과 혼화력이 동시에 최대의 효율을 나타내는 약품 순간 혼화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 진공생성기(3) 없이 진공이 생성되어 진공생성기에 의한 진공력 손실과 처리수의 흐름 방해 현상이 없는 약품 순간 혼화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1-1은 종래의 일반적인 약품 분사 교반기의 구성도

도 1-2는 종래의 일반적인 약품 분사 교반기의 실 적용 정면도

도 2-1은 본 고안인 약품 순간 혼화 장치의 구성도

도 2-2는 본 고안인 약품 순간 혼화 장치의 실 적용 예시도

도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 약품 순간 혼화 장치의 단면도

도 4는 본 고안의 프로펠러의 저면 단면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 프로펠러 2: 진공포트

3: 진공생성기 4: 약품 주입구

5: 모터 6: 프로펠러

7: 분사구 7-1: 분사구 하부

8: 진공포트 9: 약품 주입구

10: 모터 11: 메카니칼 씰

12: 모터 축 13: 프로펠러 내부 축

14: 볼트 15: 요철

상기한 바의 목적을 당성하기 위한 본 고안의 약품 순간 혼화 장치는 회전력을 제공하기 위한 모터(10)와 상기 모터의 축(12)을 수용하며 약품을 흡인하는 약품주입구(8)가 있는 진공포트(9)와 상기한 모터(10)의 모터 축(12)에 연결되어 회전력을 전달하는 프로펠러 내부 축(13)과 상기 프로펠러 내부 축에 의해 회전하며진공력과 혼화, 분사력을 생성하는 프로펠러(6)와 그 프로펠러(6)에 연결되고 진공포트(9)에 잇닿아 있어 진공포트로부터 약품을 유도하는 원통형인 분사구(7)와 그 분사구에 연결되어 프로펠러(6) 날개 뒷면을 따라 깔때기 모양으로 벌어져 진공력 생성을 도우며 분사각을 유도하는 분사구 하부(7-1)로 구성된다.

상기한 진공포트는 모터에 의해 회전되는 축을 둘러싸며 모터 하단과 연결되어 위치되는데 중심부에는 약품을 공급받기위한 흡입구가 형성되고, 하부는 프로펠러 분사구 상부와 연통되도록 형성되어 흡입구를 통하여 공급된 약품을 프로펠러 분사구 상부 까지 유도하는 내부 공간을 형성한다.

상기한 프로펠러 분사구 상부는 진공포트 하부와 접하고, 프로펠러 분사구는 프로펠러 날개 밑까지 연결되어 진공포트로부터 유도된 약품을 전달하는 내부 공간을 형성하고, 분사구에 연결된 분사구 하부는 프로펠러 날개 밑에서 깔때기 모양으로 벌어지며 프로펠러 날개 뒷면을 따라 위치하는데, 프로펠러 날개가 회전 시 프로펠러 날개 외단부에서 분사되는 처리수가 프로펠러 날개 중심부로 유입 되는 것을 차단하고 최적의 진공도를 생성하도록 하며, 프로펠러 외단부에서 분사되는 처리수의 분사 각을 유도하고, 흐름을 원활하게 하면서도, 분사량을 증가시켜 혼화강도를 높여준다.

상기한 프로펠러는 모터에 의해 회전하는 모터 축에 연결된 프로펠러 내부 축 하단에 연결되어 위치되고, 프로펠러 회전시 중심부에 생성되는 진공력으로 약품을 흡인하고, 흡인된 약품은 프로펠러 외단부에서 분사되는 처리수와 혼화되어 분사된다.

또한, 상기한 프로펠러는 1000rpm ∼ 4000rpm으로 회전하며 프로펠러 날개 뒤에서 생성된 진공력으로 프로펠러 분사구와 연통되어 있는 진공포트의 약품 주입구로부터 프로펠러와 연결되어 있는 분사구 하부까지 약품을 흡인한다.

상기 프로펠러 날개에 연결되어 있는 프로펠러 분사구는 프로펠러가 회전하면서 같이 회전하게 되는데, 회전하는 프로펠러 분사구 상부와 회전하지 않는 진공포트 하부와는 간격이 벌어지지 않도록 접하여 위치하는데, 마찰력을 최소화하기 위해 세라믹 처리된 표면에 테프론으로 접하게 하여 마찰력을 최소화 시키는 것이 바람직하다

상기한 혼화수의 분사 각도와 같은 각도의 깔때기 모양으로 벌어진 프로펠러 분사구의 하부는, 분사되는 처리수의 유입을 막으며 최적의 진공도가 생성되기 위해서는 프로펠러의 하부 날개 끝까지 연장되지 않는 것이 바람직하다.

상기 약품 순간 혼화 장치의 진공포트와 프로펠러는 설치 시에 지지 강도가 크게 요구되며 처리 약품과 직접 접할 수 있어, 강도가 높고 초 내식성을 가진 티타늄으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안을 첨부한 예시 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2-1은 상기한 약품 순간 혼화 장치의 구성도 이며, 2-2는 상기 약품 순간 혼화 장치를 실제 정수장에 적용 설치하였을 경우의 예시도 이다.

도3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 약품 순간 혼화 장치의 단면도이며, 도4는 저면 프로펠러 평면도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 본 고안의 약품 순간 혼화 장치는 그 상부에 회전력을 제공하기위한 모터(10)가 구비되고, 상기 모터 하단의 모터 축(12)은 프로펠러(6) 상부의 프로펠러 내부 축(13)과 연결되어 회전력을 전달하는데, 이때 모터 축(12)과 프로펠러 내부 축(13)과는 종래의 여러가지 방법으로 연결될 수 있으나 프로펠러 축과 연결되어 있는 프로펠러(6)의 중심을 관통하는 볼트(14)로 고정 연결되고, 모터 축(12)과 프로펠러 내부 축(13) 사이는 볼트의 풀림 방지와 의 마찰력 증대를 위해 요철(15)로 접하는 것이 바람직하다.

상기 모터(10)의 하단에 고정 연결되어 있는 진공 포트(9)에는 약품을 흡인하는 약품 주입구(8)가 형성되고, 상기한 약품 주입구로부터 약품을 흡인할 때, 진공력이 약해지지 않으며 흡인 되는 약품의 흐름을 원활하게하기 위해 지지력을 필요로 하지 않는 메카니칼 씰(11)이 모터 축(12)을 둘러 싸며 진공 포트(9) 내벽에 연하여 구비된다.

상기 진공포트(9)는 그 하부가 상기한 프로펠러(6)에 연결되어 있는 약품 분사구(7) 상부와 연하여 있고, 분사구(7)와 연결되어 있는 분사구 하부(7-1)는 프로펠러(6) 날개 뒷면을 따라 깔때기 모양으로 퍼지면서 벌어져 있다.

상기 진공포트(9) 하부와 연하여 위치하고 있는 상기 분사구(7) 상부는 진공력 저하를 막기 위하여 서로 잇닿아 수밀성이 유지되도록 해야 하며, 진공포트(9)는 고정되어 있고 약품을 유도하는 분사구(7)는 고속으로 회전하므로 마찰력이 높아지는데, 이러한 마찰력을 낮아지도록 하기위하여, 종래의 여러 가지 방법을 적용할 수 있으나, 한 쪽 표면은 세라믹으로 코팅 처리하고 다른 한 쪽은 테프론으로 처리하는 것이 내구성도 높아 구조적으로 바람직하다.

상기 약품 분사구(7)는 프로펠러 내부 축(13)과 프로펠러(6)를 통하여 모터(10)의 회전력을 전달 받아 회전하게 된다.

이때 상기 약품 분사구 하부(7-1)는 프로펠러(6)의 고속회전으로 분사되는 혼화수의 확산 각도와 확산 범위를 유도함과 동시에 분사되는 혼화수가 진공이 생성되는 프로펠러 중심부로의 유입을 막아 높은 진공도를 유지하며 다량의 혼화수를 분사시키는 역할을 한다.

이와 같이 구성되는 본 고안의 약품 순간 혼화 장치는 모터(10)가 구동되면 모터 축(12)과 연결되어 있는 프로펠러 내부 축(13)을 통하여 프로펠러(6)가 고속으로 회전하면서 처리수를 분사하는 분사력과, 약품을 흡인하는 진공력을 발생하게 하는데, 분사구 하부(7-1)의 확대 각도(θ=0°∼90°)에 따라 분사력과 진공력의 크기가 변하게 되며, 바람직하게는 60°에서 가장 효율적인 최대 분사력과 최대 진공력을 얻게 되나, 분사구 하부(7-1)의 길이와 프로펠러(6)의 회전시 처리수와 접촉되는 면적, 프로펠러(6)의 회전 속도, 분사구(7)의 직경 등에 따라 달라 질 수 있으며, 이러한 분사구 하부(7-1)의 특성에 따라 형성된 분사력과 진공력으로 처리수와 약품을 혼화하여 분사하게 된다.

또한, 진공생성기(3)가 필요 없으므로, 처리수의 분사 시 그 흐름을 방해 받지 않으며, 처리 수와 프로펠러(6)와의 접촉면적이 증가되어, 증가된 접촉면적 만큼 처리수의 분사량이 많아짐으로 그 질량 또한 증가하는데, 속도와 힘은 그 질량에 비례하므로, 처리수의 분사속도와 분사력은 증가된 처리수의 질량에 비례하여 증가되는데, 이는 급속하고 순간적인 혼화에 필수적인 기능으로 분사 속도와 분사력의 증가로 인하여 혼화 영역이 넓어져 약품과 처리수와의 접촉 효율이 높아지게 된다.

이와 같이 구성되는 본 고안의 약품 순간 혼화 장치는, 분사구(7)와 분사구 하부(7-1)에 의해서 처리수의 유입이 차단됨으로 프로펠러(6)에 의해서 생성된 진공력은 약해지지 않고, 진공포트(9)로 전달되어 약품을 유도하며, 상기한 분사구 하부(7-1)에 의해서 프로펠러(6)에 의해 이동 분사되는 처리수의 흐름을 방해하지 않도록 처리수로가 진공이 생성되는 프로펠러 내부로의 유입을 차단하여 진공력이 생성될 수 있는 공간을 유지시킴으로, 최적의 진공력을 생성할 때의 최대 분사, 혼화력을 발휘하도록 구성된다.

도 2-2는 상기한 바와 같이 구성되는 약품 순간 혼화 장치가 처리 수로에서 사용되는 적용 예를 도시한 것인데, 도 1-2에 비하여 확대된 혼화 영역은 증가된 혼화 강도에 따른 것으로 혼화 강도는 혼화력에 비례하여 증가되며 혼화력은 프로펠러(6)에 의해 분사되는 처리수 유량의 질량 증가에 비례하며, 처리수 유량의 질량 증가는 진공생성기(3)가 필요 없어짐으로 인하여 프로펠러(6)와 처리수와의 접촉면적 증가에 따른 것이다.

상기 약품 순간 혼화 장치는 여러 위치에서 다양한 방법으로 사용될 수 있는데, 처리수로 상에 하부 일부만 삽입되어 사용될 수도 있고, 혼화조 내에 장치 전체가 삽입되어 사용될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 약품 순간 혼화 장치는프로펠러(6)와 분사구(7-1)를 구비하여 그 사이의 진공 압력에 의하여 약품을 흡인하여 순간 분사하는데, 혼화력을 약화시키는 진공생성기(3) 없이 분사구(7-1)로 인하여 최적의 진공력을 생성하도록 하므로 진공력과 혼화력이 서로 상쇄되지 않아, 혼화력이 강해져 필요한 혼화영역과 분사력, 분사속도를 유지할 수 있게 됨으로 순간 혼화가 가능하게 되어 약품의 처리 효율이 향상됨은 물론 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시 예는 상기한 설명에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 고안의 취지를 벗어남이 없이 당해 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위의 기재 범위 내에 있게 된다.

Claims (4)

1. 회전력을 제공하기 위한 모터(10)와: 상기 모터(10)와 연결되어 약품이 유입되는 약품 흡입구(8)를 가지고 있는 진공포트(9)와: 상기 모터(10)에 의해 회전하는 모터 축(13)에 연결되어 회전하며 진공력과 분사력을 발생시키는 프로펠러(6)와: 상기 진공포트(9)에 잇닿아 있으며 프로펠러(6)에 연결되어 회전하며 프로펠러(6)에 의해 생성된 진공력을 진공포트(9)까지 전달하는 분사구(7)와: 상기 분사구(7)에 연결되어 진공력과 분사력이 서로 상쇄되지 않도록 프로펠러(6)날개 뒤를 따라 깔때기 모양으로 벌어져 있는 분사구 하부(7-1)로 구성되는 것을 특징으로 하는 약품 순간 혼화 장치.
2. 제 1항에 있어서, 깔때기 모양으로 벌어져 있는 분사구 하부(7-1)의 확대 각도가 0°∼ 90°로 다양하게 구성될 수 있고, 분사구 하부(7-1)의 길이 변화, 분사구(7)의 내경의 변화에 따라 진공력과 혼화, 분사력이 크기가 커지거나 작아지는 것을 특징으로 하는 약품 순간 혼화장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1000rpm ∼ 4000rpm으로 회전하는 분사구(7)와 잇닿아 있는 진공포트(9)와의 마찰부는 마찰력을 감소시키고, 내구성을 높이기 위하여 한 쪽은 세라믹으로 표면 코팅하며 다른 한 쪽은 테프론으로 표면 처리하는 것을 특징으로 하는 약품 순간 혼화 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 프로펠러(6)와 모터 축(12) 분사구(7), 분사구 하부(7-1) 및 진공포트(9)는 강도가 높고 초내식성을 가진 티타늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 약품 순간 혼화 장치