KR20090014063A

KR20090014063A - 수중 공기 발생장치

Info

Publication number: KR20090014063A
Application number: KR1020070078302A
Authority: KR
Inventors: 김현준
Original assignee: 김현준
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-02-06

Abstract

본 발명은 수조의 하부에 조립을 통해 용이하게 장착할 수 있는 수중 공기 발생장치에 관한 것으로, 수조의 하판에 형성된 배수구에 구비되어 내부의 물을 배출시키면서 외부 공기를 수조내로 유입시키는 터빈펌프에 있어서, 상기 터빈펌프는, 상기 배수구의 하부 둘레에 조립 고정수단을 통해 고정되고 상부 물유입부에 대하여 후방으로 편중되고 하부 물배출부에 대하여 전방으로 편중되게 구비된 횡방향의 원통형 펌핑공간을 포함하는 하우징과, 상기 펌핑공간의 내부에 구비되고 둘레에 다수의 날개가 구비된 회전축을 포함하는 임펠러로 구성되는 수중 공기 발생장치를 특징으로 한다.

수력, 공기주입, 터빈펌프

Description

수중 공기 발생장치{Underwater air generator}

본 발명은 수중 공기 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수조의 하부에 조립을 통해 용이하게 장착할 수 있는 수중 공기 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 양어장에서는 수조에서 길러지는 물고기의 생존과 물의 자연정화를 위하여 물속에 공기를 주입하기 위한 공기 주입장치가 구비되어 있고, 정수장 또는 폐수 처리장에서는 수조에 채워진 물의 자연 정화작용을 위하여 물속에 공기를 주입하기 위한 공기 주입장치가 구비되어 있는 것이다.

즉 통상적으로 알려진 공기 주입장치는, 전기를 사용하는 에어 컴퓨레셔나 송풍기 또는 터보 블로어를 이용하여 수조 내의 물속에 외부 공기를 강제적으로 투입하는 방식이 널리 사용되고 있다.

그런데 상기 수조의 내부에 공기를 주입할 경우에는 전력을 사용하는 송풍기구가 필수적으로 필요한 문제점을 가지고 있었다.

또한, 일반적으로 알려진 수력 발전은, 물의 낙차를 이용하여 터빈을 회전시킴으로써 전기를 생산하였다.

그런데 종래 물의 낙차를 이용하는 수력발전을 이용함에 있어서, 큰 출력을 얻을 경우에는 물의 낙차를 높이지 않는 한 큰 출력을 얻을 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해소하고자, 본 출원인은 대한민국 특허출원 제 2007-36650호의 "공기주입 터빈펌프"(이하, "수중 공기 발생장치"라 한다)를 출원한 바 있는데, 먼저 종래의 수중 공기 발생장치를 살펴보면 다음과 같다.

종래의 수중 공기 발생장치는, 수조의 하판에 형성된 배출구에 구비되어 내부의 물을 배출시키면서 외부 공기를 수조내로 유입시키는 터빈펌프는, 배출되는 물에 의해 회전되는 공기터빈과, 공기터빈의 상부 일측에 편중되게 구비되어 물을 공기터빈의 일측으로 배출시키는 호퍼를 포함한다.

그리고 상기 호퍼는 상기 배출구에 관통되어 하판의 상부로 돌출되게 구비되는 것이다.

따라서, 종래의 수중 공기 발생장치는, 전력을 사용하지 않고도 수조 내의 물이 배출되는 과정에서 발생되는 운동 에너지를 이용하여 수조 내에 채워진 수중에 기포를 발생시킴으로써, 양어장이나 정수장 또는 폐수처리장에서 공기를 수중으로 유입시킬 수 있고, 또한 수중에서 발생되는 기포의 위치에너지를 운동에너지로 변환시켜 발전을 일으킬 수도 있는 장점을 가지는 것이다.

그런데, 호퍼를 수조의 배출구에 설치할 경우에는, 호퍼를 수조 하판에 관통시킨 상태에서 호퍼의 둘레와 배출구의 둘레를 용접해야 함으로써, 수중 공기 발생장치를 장착할 경우에 많은 시간과 인력이 낭비되는 문제점을 가지고 있었다.

또한 최초에 물이 배출되는 순간에 공기터빈이 저속으로 회전됨에 따라서, 터빈펌프의 초기 작동시 공기 발생의 효율이 저하되는 문제점도 가지고 있었다.

또 공기터빈의 회전축을 지지하는 전,후판에서는, 회전축의 둘레와 전,후판에 형성된 관통홀의 사이에 형성되는 미세 틈으로 물이 누출됨으로써 장치의 성능을 저하시키는 문제점도 가지고 있었다.

또 공기터빈을 구성하는 각 날개들의 사이 공간의 전,후방이 개방되어 있음에 따라서, 각 날개의 전,후방과 전,후판의 사이에 형성된 미세 틈으로 물 또는 공기가 새게 되어 장치의 성능을 저하시키는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은, 수조의 하부에 용이하게 장착할 수 있는 공기 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 최초로 수조에서 물이 배출되는 순간에 수동으로 임펠러를 회전시킬 수 있도록 하는 다른 목적도 있다.

또 수조로부터 배출되는 물이 하우징의 양측으로 누수되는 현상을 방지할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 외부에서 수중으로 공급되는 공기의 상승 저항을 최소로 줄일 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 임펠러를 구성하는 각각의 날개 사이에 포켓부를 형성함으로써 공기의 유입 성능을 좀 더 향상시킬 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 공기 배출장치의 작동을 멈출 경우에 물의 배출을 신속하면서도 용이하게 차단할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

또 펌핑공간의 양 측판을 분리 가능하게 구성함으로써 보수 및 청소를 용이하게 할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수조의 하판에 형성된 배수구에 구비되어 내부의 물을 배출시키면서 외부 공기를 수조내로 유입시키는 터빈펌프에 있어서, 상기 터빈펌프는, 상기 배수구의 하부 둘레에 조립 고정수단을 통해 고정되고 상부 물유입부에 대하여 후방으로 편중되고 하부 물배출부에 대하여 전방으로 편중되게 구비된 횡방향의 원통형 펌핑공간을 포함하는 하우징과, 상기 펌핑공간의 내부에 구비되고 둘레에 다수의 날개가 구비된 회전축을 포함하는 임펠러로 구성되는 수중 공기 발생장치를 특징으로 한다.

또한 상기 조립 고정수단은, 상기 상부 물유입구의 상부 둘레에 돌출 구비되어 다수의 체결수단을 통해 수조의 하판에 고정되는 플렌지로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 회전축은, 하우징의 일 측판을 관통하여 외부로 돌출되게 구비되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 일 측판의 외측으로 돌출된 회전축의 둘레에는, 누수를 방지하는 누수 방지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 누수 방지수단은, 상기 일 측판의 외측 중앙에 형성되고 둘레에는 나선부가 형성된 돌출부와, 상기 돌출부에 체결되어 회전축의 둘레를 밀봉하는 캡 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 회전축은 타 측판에 관통되게 구비되어 있고; 상기 타 측판을 관통하는 회전축의 둘레에는 누수를 방지하는 누수 방지수단이 더 구비되어 있으며; 상기 누수 방지수단은, 상기 타 측판의 외측 중앙에 형성되고 둘레에는 나선부가 형성된 돌출부와, 상기 돌출부에 체결되어 회전축의 둘레를 밀봉하는 캡으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 회전축은, 부식방지용 베어링을 통해 상기 펌핑공간의 양 측판에 지지되게 구비되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 상부 물유입부는 전,후면과 양 측면이 구비된 상광하협의 물 유입통로를 포함하며, 상기 물 유입통로의 후면 하단은 상기 회전축 중심의 상부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 후면의 하부는, 수직면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 물 유입통로의 전면은, 상부가 전방으로 돌출되는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또 기 하부 물배출부는 전,후면과 양 측면이 구비된 물 배출통로를 포함하며, 상기 물 배출통로의 전면의 상단은 상기 회전축 중심의 하부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 하부 물배출부의 하부에는, 경첩에 의해 개폐되고 록킹수단에 의해 하부 물배출부를 차단하는 개폐판이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 펌핑공간의 양 측판은, 체결수단을 통해 분리 가능하게 고정되어 있 는 것을 특징으로 한다.

또 상기 인펠러를 구성하는 각각의 날개 사이에는, 양측이 막혀있는 포켓부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 수조의 하부에 조립 과정만을 통해 수중 공기 발생장치를 용이하게 장착할 수 있도록 함으로써, 수조의 하부에 간단히 장착할 수 있는 수중 공기 발생장치를 제공하는 효과가 있다.

또한 최초로 수조에서 물이 배출되는 순간에 수동으로 임펠러를 회전시킬 수 있도록 함으로써, 물이 배출되는 초기부터 임펠러를 빠르게 회전시켜 작동 초기부터 많은 양의 공기를 수중으로 공급할 수 있도록 하는 효과도 있다.

또 물이 배출되는 과정에서 하우징의 양측으로 물이 누수되는 현상을 방지함으로써, 공기 발생장치의 성능이 저하되는 현상을 방지하는 효과도 있다.

또 외부에서 수중으로 공급되는 공기의 저항을 최소로 줄임으로써, 수중에서 공기가 원활하게 상승될 수 있도록 하는 효과도 있다.

또 임펠러를 구성하는 각각의 날개 사이에 포켓부를 형성하여 물 또는 공기가 각 날개의 양측에서 새는 현상을 방지함으로써, 공기의 유입 성능을 좀 더 향상시킬 수 있도록 하는 효과도 있다.

또 장치를 작동을 멈출 경우에는 물의 배출을 신속히 차단할 수 있도록 하는 효과도 있다.

또 펌핑공간의 양 측판을 분리 가능하게 구성함으로써 장치의 보수 및 청소 를 용이하게 할 수 있도록 하는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 수중 공기 발생장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 수중 공기 발생장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다.

이에 본 발명의 수중 공기 발생장치는, 수조(6)의 하판(61)에 형성된 배수구(62)에 구비되어 내부의 물을 배출시키면서 외부 공기를 수조(6)내로 유입시키는 터빈펌프(1)에 있어서, 상기 터빈펌프(1)는, 배수구(62)의 하부 둘레에 조립 고정수단(25)을 통해 고정되고 상부 물유입부(21)에 대하여 후방으로 편중되고 하부 물배출부(23)에 대하여 전방으로 편중되게 구비된 횡방향의 원통형 펌핑공간(22)을 포함하는 하우징(2)과, 상기 펌핑공간(22)의 내부에 구비되고 둘레에 다수의 날개(32)가 구비된 회전축(31)을 포함하는 임펠러(3)로 구성되는 것이다.

그리고 상기 조립 고정수단(25)은, 상기 상부 물유입부(21)의 상부 둘레에 돌출 구비되어 다수의 볼트(252)와 너트(253)를 통해 수조(6)의 하판(61)에 고정되는 플렌지(251)로 구성되는 것이다.

또한 상기 회전축(31)은, 하우징(2)의 일 측판(221)을 관통하여 외부로 돌출되게 구비되는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 수중 공기 발생장치를 수조(6)에 장 착할 경우에는, 배수구(62)의 하부에 하우징(2)의 상부에 구비된 플렌지(251)를 밀착시킨 상태에서 볼트(252)를 플렌지(251)와 하판(61)에 관통시킨 후 너트(253)를 체결함으로써 하우징(2)을 수조(6)의 하판(61)에 고정한다.

다음 물을 수조(6)에 채운 다음 배수구(62)에서 물이 배출되는 순간에 상기 하우징(2)의 일 측판(221)에 돌출되어 있는 회전축(31)을 반시계 방향으로 회전시키게 되면, 수조(6)에 채워진 물은 배수구(62)를 통과한 후 하우징(2)의 상부에 구비된 상부 물유입부(21)로 물이 유입된 후 임펠러(3)의 전방을 따라 하부 물배출부(23)를 통해 배수되게 되는 것이다.

그리고 물이 임펠러(3)의 전방으로 배수되는 과정에서는, 임펠러(3)의 후방으로부터 외부의 공기가 수조(6)내로 유입되는 것이다.

그러므로, 본 발명에 따른 하우징(2)을 볼트(252)와 너트(253)의 체결만을 통해 수조(6)의 하판(61)에 고정함으로써, 공기 발생장치의 장착 시간을 최소로 줄일 수 있는 장점을 가지는 것이다.

또한 상술한 바와 같이, 최초로 수조에서 물이 배출되는 순간에 수동으로 임펠러(3)를 회전시킴으로써, 물이 배출되는 초기부터 수조(6) 내부로 많은 양의 공기가 유입될 수 있도록 하는 장점을 가지는 것이다.

한편, 상기 펌핑공간(22)의 양 측판(221)은 볼트 등의 체결수단(222)을 통해 분리 가능하게 고정되어 있음에 따라서, 터빈펌프(1)의 내부 청소를 용이하게 할 수 있음은 물론, 고장이 발생될 경우에 터빈펌프(1)를 수조에서 분리하지 않고도 신속히 보수할 수 있도록 하는 장점도 가지는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 일 측판(221)의 외측으로 돌출된 회전축(31)의 둘레에는 누수를 방지하는 누수 방지수단(4)이 더 구비되어 있는 것이다.

즉 상기 누수 방지수단(4)은, 상기 일 측판(221)의 외측 중앙에 형성되고 둘레에는 나선부(411)가 형성된 돌출부(41)와, 상기 돌출부(41)에 체결되어 회전축(31)의 둘레를 밀봉하는 캡(42)으로 구성되는 것이다.

그리고 상기 캡(42)의 내측 둘레에는 상기 돌출부(41)에 밀착되는 패킹(421)이 더 구비되어 있는 것이다.

또한, 상기 회전축(31)은 타 측판(221)에 관통되게 구비되어 있고, 상기 타측판(221)을 관통하는 회전축(31)의 둘레에는 누수를 방지하는 누수 방지수단(4)이 더 구비되어 있는 것이다.

즉 상기 누수 방지수단(4)은, 상기 타 측판(221)의 외측 중앙에 형성되고 둘레에는 나선부(411)가 형성된 돌출부(41)와, 상기 돌출부(41)에 체결되어 회전축(31)의 둘레를 밀봉하는 캡(42)으로 구성되는 것이다.

아울러, 상기 회전축(31)은, 부식방지 베어링(5)을 통해 상기 펌핑공간(22)의 양 측판(221)에 지지되게 구비되는 것으로, 상기 부식방지 베어링(5)은 내부식성이 강한 스테인레스로 구성되거나 합성수지로 구성되는 것이다.

도 4에 도시된 바와같이, 상기 하우징(2)의 상부에 형성되는 상부 물유입부(21)는 전,후면(212,213)과 양 측면(214)이 구비된 상광하협의 물 유입통로(211) 를 포함하며, 상기 물 유입통로(211)의 후면(213) 하단은 상기 회전축(31) 중심의 상부에 위치되는 것이다.

그리고, 상기 후면(213)의 하부는 수직면(213a)으로 형성되는 것이다.

또한 상기 물 유입통로(211)의 전면(212)은, 상부가 전방으로 돌출되는 경사면으로 형성되는 것이다.

또 상기 하부 물배출부(23)는 전,후면(232,233)과 양 측면(234)이 구비된 물 배출통로(231)를 포함하며, 상기 물 배출통로(231)의 전면(232)의 상단은 상기 회전축(31) 중심의 하부에 위치되는 것이다.

한편, 상기 임펠러(3)의 둘레와 펌핑공간(22)의 내측면 사이에는 공간부(33)가 형성됨으로써, 물이 배출되고 공기가 유입될 경우 유막과 공기막을 형성하여 임펠러(3)의 회전을 원활히 할 수 있는 것이다.

따라서, 상기 상부 물유입부(21)를 구성하는 후면(213)이 수직면(213a)을 포함하고 있으며, 수직면(213a)이 임펠러(3)를 구성하는 회전축(31)의 중심 상부에 형성됨으로써, 임펠러(3)가 회전되면서 공기가 수조(6)의 내부로 유입될 경우에는 공기가 수직면(213a)을 따라 상승된다.

즉 수중으로 공급되는 공기는 기포 상태로 변환되어 수직면(213a)을 따라서 저항 없이 상승됨으로써, 공기의 유입 효율을 좀 더 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 하부 물배출부(23)의 하부에는, 경첩(241)에 의해 개폐되고 록킹수단(242)에 의해 하부 물배출부(23)를 차단하는 개폐판(24)이 더 구비되는 것이다.

그리고 상기 록킹수단(242)는 열쇠로 개폐판(24)을 고정하는 시건장치로 구성되어 있는 것이다.

따라서 수조(6)에 채워진 물의 배출을 차단시켜 장치의 작동을 멈출 경우에는, 상기 개폐판(24)을 닫음으로써 물의 배출을 신속히 차단할 수 있는 것이다.

도 5는 도 3의 C부 확대도로서, 상기 임펠러(3)를 구성하는 각각의 날개(32) 사이에는 양측이 막혀있는 포켓부(321)가 형성되어 있는 것이다.

따라서 상기 각각의 포켓부(321)의 양측이 차단되어 있음으로써, 물 또는 공기가 각 날개(32)의 양측에서 새는 현상이 방지됨에 따라 공기의 유입 성능을 좀 더 향상시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 수중 공기 발생장치를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 수중 공기 발생장치를 나타낸 분해 사시도.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 도 3의 B-B선 단면도.

도 5는 도 3의 C부 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 터빈펌프

2 : 하우징

21 : 상부 물유입부

211 : 물 유입통로, 212 : 전면, 213 : 후면, 213a : 수직면,

214 : 측면

22 : 펌핑공간

221 : 측판, 222 : 체결수단

23 : 하부 물배출부

231 : 물 배출통로, 232 : 전면, 233 : 후면, 234 : 측면

24 : 개폐판

241 : 경첩, 242 : 록킹수단

25 : 조립 고정수단

251 : 플렌지

252 : 볼트

253 : 너트

3 : 임펠러

31 : 회전축

32 : 날개

321 : 포켓부

33 : 공간부

4 : 누수 방지수단

41 : 돌출부

411 : 나선부

42 : 캡

421 : 패킹

5 : 부식방지 베어링

6 : 수조

61 : 하판

62 : 배수구

Claims

수조(6)의 하판(61)에 형성된 배수구(62)에 구비되어 내부의 물을 배출시키면서 외부 공기를 수조(6)내로 유입시키는 터빈펌프(1)에 있어서,

상기 터빈펌프(1)는,

상기 배수구(62)의 하부 둘레에 조립 고정수단(25)을 통해 고정되고 상부 물유입부(21)에 대하여 후방으로 편중되고 하부 물배출부(23)에 대하여 전방으로 편중되게 구비된 횡방향의 원통형 펌핑공간(22)을 포함하는 하우징(2)과,

상기 펌핑공간(22)의 내부에 구비되고 둘레에 다수의 날개(32)가 구비된 회전축(31)을 포함하는 임펠러(3),

로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항에 있어서, 상기 조립 고정수단(25)은,

상기 상부 물유입구(21)의 상부 둘레에 돌출 구비되어 다수의 체결수단을 통해 수조(6)의 하판(61)에 고정되는 플렌지(251)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항에 있어서, 상기 회전축(31)은,

하우징(2)의 일 측판(221)을 관통하여 외부로 돌출되게 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 3항에 있어서, 상기 일 측판(221)의 외측으로 돌출된 회전축(31)의 둘레에는,

누수를 방지하는 누수 방지수단(4)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 4항에 있어서, 상기 누수 방지수단(4)은,

상기 일 측판(221)의 외측 중앙에 형성되고 둘레에는 나선부(411)가 형성된 돌출부(41)와,

상기 돌출부(41)에 체결되어 회전축(31)의 둘레를 밀봉하는 캡(42)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항에 있어서, 상기 회전축(31)은 타 측판(221)에 관통되게 구비되어 있고;

상기 타 측판(221)을 관통하는 회전축(31)의 둘레에는 누수를 방지하는 누수 방지수단(4)이 더 구비되어 있으며;

상기 누수 방지수단(4)은, 상기 타 측판(221)의 외측 중앙에 형성되고 둘레에는 나선부(411)가 형성된 돌출부(41)와, 상기 돌출부(41)에 체결되어 회전축(31)의 둘레를 밀봉하는 캡(42)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축(31)은,

부식방지용 베어링(5)을 통해 상기 펌핑공간(22)의 양 측판(221)에 지지되게 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항에 있어서, 상기 상부 물유입부(21)는 전,후면(212,213)과 양 측면(214)이 구비된 상광하협의 물 유입통로(211)를 포함하며,

상기 물 유입통로(211)의 후면(213) 하단은 상기 회전축(31) 중심의 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 8항에 있어서, 상기 후면(213)의 하부는,

수직면(213a)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항 또는 제 8항에 있어서, 상기 물 유입통로(211)의 전면(212)은,

상부가 전방으로 돌출되는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생수단.
제 1항에 있어서, 상기 하부 물배출부(23)는 전,후면(232,233)과 양 측면(234)이 구비된 물 배출통로(231)를 포함하며,

상기 물 배출통로(231)의 전면(232)의 상단은 상기 회전축(31) 중심의 하부 에 위치되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 하부 물배출부(23)의 하부에는,

경첩(241)에 의해 개폐되고 록킹수단(242)에 의해 하부 물배출부(23)를 차단하는 개폐판(24)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항에 있어서, 상기 펌핑공간(22)의 양 측판(221)은,

체결수단(222)을 통해 분리 가능하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.
제 1항에 있어서, 상기 인펠러(3)를 구성하는 각각의 날개(32) 사이에는,

양측이 막혀있는 포켓부(321)가 형성되는 것을 특징으로 하는 수중 공기 발생장치.