KR20100012989A - 기계식 교반장치를 구비한 소화조 - Google Patents

기계식 교반장치를 구비한 소화조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소화조 상부에 위치한 모터 및 감속기어 등이 설치되어 발생하는 하중을 지지하고 교반 시에 발생하는 소용돌이 현상을 방지하도록 설계 제작된 슬러지 처리를 위한 소화조에 관한 것이다.
본 발명은 소화조 내부의 슬러지를 교반하기 위한 임펠라를 회전하기 위한 모터 및 감속기어 등에 의한 하중을 효율적으로 지지하면서, 소용돌이 현상에 의하여 효율적인 교반이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위하여 복수의 바플이 설치되고, 소화조 외부에 설치된 모터와 소화조 내부에 설치된 임펠라가 서로 체결되는 체결부는 소화조에서 발생한 가스가 외부로 유출되지 않도록 물 또는 액체를 이용한 씰링 구조로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 소화조는 소용돌이를 방지하여 효율적인 교반이 가능하면서 소화조 내부에서 발생한 메탄가스가 외부로 유출되지 않는 씰링 구조로 구성되어 소화의 효율을 높이고, 연료로 사용되는 가스를 효율적으로 관리하는 작용효과가 있다.
씰링, 소화조, 바플, 소용돌이, 메탄가스, 감속기어

Description

기계식 교반장치를 구비한 소화조{A Digester with Mechanical Agitator}
본 발명은 소화조 내부의 슬러지를 교반하기 위하여 설치된 임펠라를 회전시키기 위하여 소화조 상부에 설치된 모터 및 감속기어 등의 하중을 효율적으로 지지하면서, 소용돌이 현상에 의하여 효율적인 교반이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위하여 소화조 내부에 임펠라를 회전시키기 위하여 설치된 회전축을 향하여 일정폭을 가진 복수의 바플(baffle)이 바닥에서 천정사에 설치되고, 하중을 지지하기 위하여 설치된 복수의 바플사이에 체결되어 서로 견고하게 잡아주는 앵글 부재가 설치되며, 소화조 외부에 설치된 모터와 소화조 내부에 설치된 임펠라가 서로 체결되는 씰링부는 소화조에서 발생한 메탄가스 및 악취가 외부로 유출되지 않도록 물 또는 액체를 담을 수 있는 유자형 씰링 구조를 이루도록 구성되어 있는 기계식 교반장치를 구비한 소화조에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 종래기술은 본 발명의 출원인이 특허를 출원하여 등록된 특허등록 번호 제10-0485639호에서 복수개의 수직으로 일정높이로 제작된 와류제어판을 구비하고 있으나, 이러한 구조는 소화조의 상부에 위치한 모터 및 무거운 감속기어가 설치될 경우에 상부의 무게를 견딜 수 있도록 하중을 지지하는 것과는 무 관하여 소화조의 내구성을 높일 수 없고, 또한 상부가 천장으로부터 떨어져 있어 구조상 내구성이 우수한 와류제어판을 이룰 수 없는 문제점이 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 종래 기술은 전기모터의 회전축에 임펠라를 회전시키는 모터를 직접 연결하여 동작시키므로 소화조 내부의 임펠라의 회전이 용이하지 않을 뿐만 아니라 속도제어가 용이하지 아니하며 비교적 용량이 큰 모터를 설치하여 사용함에 따른 설치비용이 증가하고 과대한 전기에너지의 손실이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소화조 내부에 H빔 부재 또는 기둥을 설치하여 소화조의 상부에 위치한 모터 및 감속기어의 무게를 견딜 수 있도록 소화조 상부의 하중을 지지하면서 임펠라의 회전에 의하여 발생하는 소용돌이를 방지하여 효율적인 교반에 의하여 소화조 내부의 소화물이 효율적으로 소화되도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 본 발명의 출원인이 특허를 출원하여 등록된 실용신안등록 번호 제20-0319140호에서 씰링 구조를 본 발명에 따른 소화조 외부에 설치된 모터와 소화조 내부에 설치되어 있는 회전하는 임펠라가 체결된 회전체사이에 채용하여 물 또는 액체를 이용하여 씰링시켜 소화조에서 발생한 메탄가스 및 악취가 외부로 유출되지 않도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전기모터에 의하여 회전하는 소화조 내부의 회전축에 하나 이상의 임펠라를 설치하여 효율적으로 교반이 이루어지도록 구성되고, 임펠라의 회전력을 증가시키기 위하여 모터의 회전축과 임펠라의 회전축을 일단 이상의 감속기어로 체결하여 회전력을 극대화하므로 모터의 크기를 줄여서 유지관리를 위한 전기에너지를 절약하는데 있다.
본 발명 과제의 해결수단은 소화조 내부의 슬러지를 교반하기 위한 임펠라를 회전하기 위하여 소화조 상부에 설치된 모터 및 감속기어 등의 무게에 의한 하중을 효율적으로 지지하면서, 소용돌이 현상에 의하여 효율적인 교반이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위하여 소화조 내부에 임펠라를 회전시키는 회전축을 향하여 일정폭을 가진 복수의 바플(baffle)이 소화조의 바닥과 천정사이에 설치되고, 복수의 바플사이에 체결되어 서로 견고하게 잡아주는 앵글 부재가 다양한 각도로 설치된 기계식 교반장치를 구비한 소화조를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결수단은 모터의 회전축과 임펠라의 회전축을 감속기어를 사용하여 체결하여 슬러지 교반을 위한 분당 회전수를 적정하게 유지하고 임펠라의 회전력을 향상시키므로 모터의 용량을 줄여서 전기모터 가동 시에 소요되는 에너지를 절약할 수 있는 기계식 교반장치를 구비한 소화조를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결수단은 소화조 외부에 설치된 모터와 소화조 내부에 설치되어 회전하는 임펠라가 체결되는 체결부에 유자형 홈으로 제작하고, 홈에 물 또는 액체를 담아서 씰링하는 씰링 구조를 채용하여 소화조에서 발생한 메탄가스 및 악취가 외부로 유출되지 않도록 설계 제작된 기계식 교반장치를 구비한 소화조를 구현하는데 있다.
본 발명은 소화조 내부에 H빔 부재 또는 기둥을 설치하여 소화조의 상부에 위치한 모터 및 감속기어 등의 무게를 견딜 수 있도록 상부의 하중을 지지하면서 임펠라의 회전에 의하여 발생하는 소용돌이를 방지하여 효율적인 교반에 의하여 소화조 내부의 소화물이 효율적으로 소화되도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 본 발명의 출원인이 특허를 출원하여 등록된 실용신안등록 번호 제20-0319140호에서 씰링 구조를 본 발명에 따른 소화조 외부에 설치된 모터와 소화조 내부에 설치되어 있는 회전하는 임펠라가 체결되는 회전체사이에 채용하여 물 또는 액체를 담아서 씰링시켜 소화조에서 발생한 메탄가스 및 악취가 외부로 유출되지 않도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 전기모터에 의하여 회전하는 소화조 내부의 회전축에 하나 이상의 임펠라를 설치하여 효율적으로 교반이 이루어지도록 구성되고, 임펠라의 회전력을 증가시키기 위하여 모터의 회전축과 임펠라의 회전축을 일단 이상의 감속기어로 체결하여 회전력을 극대화하므로 모터의 크기를 줄여서 유지관리를 위한 전기에너지를 절약하는데 있다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. 본 발명은 소화조 내부의 슬러지를 교반하기 위한 임펠라를 회전시키기 위하여 소화조 상부에 설치된 모터 및 감속기어 등의 무게에 의한 하중을 효율적으로 지지하면서, 소용돌이 현상에 의하여 효율적인 교반이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위하여 소화조 내부에 회전축을 향하여 바닥에서 천정까지를 연결하는 복수의 H빔 부재 또는 다양한 형상의 기둥으로 이루어져 일정폭을 가진 복수의 바플(baffle)이 설치되고, 복수의 H빔 부재 또는 다양한 형상의 기둥으로 이루어진 바플사이에 바플을 형성하고 있는 H빔 부재 또는 기둥을 서로 견고하게 잡아주는 앵글 부재가 설치되며, 모터의 회전축과 임펠라를 회전시키는 회전축을 감속기어로 체결하여 임펠라의 회전력을 극대화할 수 있도록 제작되고, 소화조 외부에 설치된 모터와 소화조 내부에 설치되어 회전하는 임펠라가 체결되는 체결부에 유자형상의 홈을 형성하여 물 또는 액체를 담아서 씰링하는 구조를 채용하여 소화조에서 발생한 다양한 가스 및 악취가 외부로 유출되지 않도록 설계 제작된 기계식 교반장치를 구비한 소화조를 제공하는데 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 발명의 이해를 용이하게 하는 도면을 살펴본다. 도1은 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치를 구비한 소화조의 전체 구성도를 도시한 것이며, 도2는 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치를 구비한 소화조의 감속기어 및 씰링 구조를 도시한 것이다. 도3은 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치의 씰링부의 구조를 구체적으로 도시한 것이다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.
[실시 예]
본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도1은 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치를 구비한 소화조의 전체 구성도를 도시한 것이다. 본 발명을 이루기 위한 구성요소를 구체적으로 살펴본다. 본 발명은 통상의 오폐수 및 하수 등의 슬러지를 처리하기 위하여 커다란 소화조의 전체적인 구조에 관한 것으로, 소화조 내부에는 다양한 종류의 슬러지를 효율적으로 소화시키기 위하여 교반하기 위한 임펠라(17)를 회전시키는 전기모터(11) 및 회전력을 향상시키기 위한 감속기어(12) 등의 무게에 의한 하중을 효율적으로 지지할 수 있도록 다수의 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)이 소화조의 바닥과 천정사이에 고정 설치되어 천정을 견고하게 지지하도록 설치되어 있다.
도1에서와 같이 소화조(13) 상부의 하중을 지지하기 위한 다수의 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)으로 이루어진 바플의 상부에는 하중을 분산시켜 효율적으로 소화조의 상부를 받치기 위하여 다수의 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)의 상단에서 회전축을 향하여 일정 길이로 하중 분산용 부재(14)를 설치할 수 있다.
상기 하중을 지지하기 위한 다수의 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)으로 이루어진 바플사이에는 다수의 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)으로 이루어진 바플이 슬러지 교반 시에 발생하는 높은 마찰력에 의하여 휘어지거나 쉽게 손상되지 않으면서 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)으로 이루어진 바플의 지지력을 향상시키기 위한 보조부재(18)가 다양한 각도로 설치할 수 있으며, 보조부재(18)는 통상의 앵글 또는 금속재질의 막대 형상으로 길게 제작하여 구성할 수 있다.
소화조(13) 내부에는 상기 전기모터(11)의 회전이 감속기어를 통해서 소화조(13) 내부에 설치된 임펠라(17)를 회전시킬 때 소화물의 회전에 의하여 소용돌이가 발생하므로 효율적인 교반을 이룰 수 없으므로 이를 방지하여 소화효율을 높이기 위하여 소화조 내부의 회전축을 향하여 설치된 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)으로 이루어진 바플을 도1에서와 같이 일정폭을 가지도록 평판을 부착 설치할 수 있다.
즉, 상기 소용돌이를 방지하면서 천정의 하중을 지지하기 위한 바플은 전기모터(11) 및 감속기어(12) 등의 무게에 의한 하중을 효율적으로 지지하도록 다수의 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)을 하나이상 설치하여 그 기능을 수행하도록 구성하거나, 소용돌이 발생을 효율적으로 방지하여 소화물의 효율적인 교반을 유도하여 소화효율을 높이기 위하여 도1에서와 같이 소화조 내부에 회전축(19)을 향하여 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15) 두 개를 일정 간격으로 다수 개를 설치하고, 일정 간격으로 두 개씩 설치된 H빔 부재 또는 다양한 형상으로 제작된 기둥(15)에 별도의 평판(16)을 부착 설치하여 구성할 수 있다.
상기 평판(16), H빔 부재 및 다양한 형상으로 제작된 기둥(15) 등은 소화물과 내부의 존재하는 다양한 가스에 의하여 손상되지 않는 금속재질 또는 이와 균등하게 견고하고 강도가 있는 재질로 제작하여 소화물의 교반 시에 마찰력에 견딜 수 있으면 족하다.
상기 모터(11)와 체결되어 소화조(13) 내부에 설치된 임펠라(17)를 회전시키는 감속기어(12)는 소화조 내부의 슬러지를 교반하기 위하여 임펠라(17)를 회전시킬 때 적정속도로 소화물을 효율적으로 교반할 수 있는 높은 회전력을 얻기 위하여 모터의 회전축에 설치된 기어의 직경보다 큰 직경을 가진 기어를 맞물려 회전하도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 감속기어(12)는 모터에서 나온 높은 회전수를 직경이 작은 기어와 직경이 큰 기어를 서로 맞물려 회전시켜 소화조 내부에 설치된 임펠라를 회전시키는 회전축의 분당 회전수를 감소시키면서 높은 회전력을 가지도록 구성하므로 보다 높은 회전력을 임펠라(17)의 회전축에 전달하여 작은 용량의 전기모터(11)로 임펠라(17)를 회전시킬 수 있으므로 소화조의 유지 및 관리 시에 소요되는 전기에너지를 절약할 수 있다.
도2에서는 소화조(13) 내부의 슬러지를 교반하는데 필요한 임펠라(17)의 분당 회전수와 임펠라를 회전시키는 회전축의 회전력을 고려하여 모터(11)에서 발생하는 회전수를 직경이 작은 기어와 직경이 큰 기어를 서로 맞물려 두 번의 감속 단계를 거쳐서 임펠라(17)에 높은 회전력을 전달할 수 있도록 구성되어 있으며, 필요에 따라 한번 또는 그 이상으로 감속하여 적정회전 수와 회전력을 얻을 수 있도록 설계 제작할 수 있다.
상기 모터의 회전축에 설치되어 소화조 내부의 슬러지를 교반하여 효율적으로 소화하기 위하여 설치되는 임펠라(17)는 하나이상 설치하되, 소화조의 크기, 모터의 회전력 및 효율적인 교반을 위하여 임펠라(17)에 설치된 교반 날개의 방향, 크기 및 각도를 다양하게 설치할 수 있다.
보다 구체적으로, 도1에서와 같이 소화물의 소화효율을 높이기 위하여 회전축 상에 상하 2개의 임펠라를 설치하되, 회전축의 상부에 설치되는 임펠라는 스컴 등과 같은 부유물을 수면 하부로 빨아들일 수 있는 축류(Axial Flow) 임펠라를 구비하고, 회전축의 하부에 설치되는 임펠라는 소화조 하부의 침전물을 부양시킬 수 있는 방사류(Radial Flow) 임펠라 혹은 축류(Axial Flow) 임펠라로 구성할 수 있 다.
도3은 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치의 씰링부의 구조를 구체적으로 도시한 것이다. 도3의 씰링부는 조화조 내부에서 슬러지 소화 시에 발생한 메탄가스를 비롯한 다양한 종류의 가스 또는 악취가 외부로 누출되는 것을 방지하고 발생한 다양한 종류의 가스 등이 외부로 유출되지 않아서 안전사고를 예방하고 연료로 사용할 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 씰링 구조를 살펴보면, 소화조의 외부에 위치한 모터와 소화조의 내부에 위치한 회전체(31)는 소화조에 고정 설치되는 고정부(32)와 고정부 내부에 삽입되어 회전하는 회전체(31)로 구성되어 있으며, 도3에서 알 수 있듯이 고정부(32)는 각진 유자형상의 홈(33)으로 제작되어 내부에 물 또는 액체(34)를 담을 수 있도록 구성되어 있고, 물이 담긴 홈 속에 모터에서 전달된 회전력으로 회전하는 회전축(19)과 함께 회전하는 회전체(31)가 물 또는 액체(34)에 담긴 상태로 회전하도록 구성되어 있다.
상기 씰링부는 조화조 내부에서 슬러지 소화 시에 발생한 메탄(연료)가스 및 악취 등이 상기 각진 유자형상의 홈(33) 내부에 담긴 물 또는 액체(34)와 물 또는 액체(34)에 담긴 회전체(31)에 의하여 외부로 유출되지 않도록 구성되어 완전한 씰링을 이루는 구조이다. 상기 물 또는 액체(34)에 담긴 회전체(31)는 임펠라를 회전시키는 회전축과 메탄(연료)가스 및 악취 등이 누출되지 않도록 설계 제작되어 있다.
본 발명에 따라 제작된 소화조는 소화물의 소화 시에 발생하는 메탄가스, 인 체에 유독한 가스 및 악취 등이 외부로 유출되는 것을 완전히 차단함으로써 가스 중독에 의한 안전사고를 예방하고, 메탄가스를 온전하게 에너지로 이용할 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명은 소화조 내부의 슬러지를 교반하기 위하여 설치된 임펠라를 회전시키기 위하여 소화조 상부에 설치된 모터 및 감속기어 등의 무게에 의한 하중을 효율적으로 지지하면서, 소용돌이 현상에 의하여 효율적인 교반이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위하여 소화조 내부에 임펠라를 회전시키기 위하여 설치된 회전축을 향하여 일정폭을 가진 복수의 바플(baffle)이 설치되고, 하중을 지지하기 위하여 설치된 복수의 바플사이에 다양한 각도로 체결되어 서로 견고하게 잡아주는 앵글 부재가 설치되며, 소화조 외부에 설치된 모터와 소화조 내부에 설치된 임펠라가 서로 체결되는 씰링부는 소화조에서 발생한 메탄가스 및 악취 등이 외부로 유출되지 않도록 물 또는 액체를 담을 수 있는 유자형 씰링 구조를 이루도록 구성되어 있는 기계식 교반장치를 구비한 소화조를 제공하여 소화조의 내구성 및 회전력을 향상시키고, 전기에너지를 절감하며, 소화시 발생한 가스연료의 누출을 방지할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.
도1 : 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치를 구비한 소화조의 전체구성도
도2 : 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치를 구비한 소화조의 감속기어 및 씰링부의 구조
도3 : 본 발명에 따라 설계 제작된 기계식 교반장치의 씰링부의 구조
<도면부호의 간단한 설명>
11; 모터 12; 감속기어
13; 소화조 14; 하중 분산용 부재
15; H빔 부재 또는 기둥 16; 평판
17; 임펠라 18; 보조 부재
19; 회전축(임펠라) 21; 씰링부
31; 회전체 32; 고정부
33; 유자형상의 홈(고정부) 34; 물 또는 액체

Claims (6)

  1. 기계식 교반장치를 구비한 소화조에 있어서,
    소화조 상부에 설치된 모터와 감속기어의 무게에 의한 하중을 지지하고 소화조 내부의 소화물의 소용돌이를 방지하여 소화효율을 높이기 위하여 소화조 내부의 바닥에서 천정사이에 설치된 H빔 부재 또는 기둥으로 이루어진 바플;
    상기 모터의 회전력을 높여서 모터에 주입되는 전기에너지를 줄이기 위하여 소화조 상부에 모터와 체결되어 설치된 감속기어;
    상기 감속기어와 체결되어 소화조 내부에서 회전하는 회전축 및 회전축에 설치되어 소화물의 교반을 위한 임펠라를 구비한 교반기; 및
    상기 소화조 내부에 발생한 가스와 악취가 외부로 유출되지 않도록 소화조 내부의 소화물을 교반하는 회전축과 고정부를 씰링하는 씰링부로 이루어진 기계식 교반장치를 구비한 소화조.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 소화조 천정의 하중을 지지하고 소화물의 소용돌이를 방지하는 H빔 부재 또는 기둥으로 이루어진 바플은 소화조 내부의 소화물의 교반 시에 발생하는 마찰력에 대하여 지지력을 향상시키기 위하여 H빔 부재 또는 기둥으로 이루어진 바플사이에 보조부재를 더 설치함을 특징으로 하는 기계식 교반장치를 구비한 소화조.
  3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 씰링부는 소화조 내부의 소화물을 교반하는 회전축과 소화조에 고정되는 고정부를 씰링하기 위하여 고정부에 유자형 홈을 형성하여 물 또는 액체를 주입하고, 물 또는 액체가 주입된 유자형 홈에 회전축과 밀폐시켜 체결된 회전체를 삽입하는 구조로 이루어진 기계식 교반장치를 구비한 소화조.
  4. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 소화조 천정의 하중을 지지하고 소화물의 소용돌이를 방지하는 H빔 부재 또는 기둥으로 이루어진 바플의 상부에는 소화조 상부의 하중을 분산시켜 받치기 위하여 회전축을 향하여 상기 H빔 부재 또는 기둥으로 이루어진 바플의 상부에 하중 분산용 부재를 더 설치함을 특징으로 하는 기계식 교반장치를 구비한 소화조.
  5. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,
    상기 소화조 천정의 하중을 지지하고 소화물의 소용돌이를 방지하는 H빔 부재 또는 기둥으로 이루어진 바플은 소용돌이 발생을 방지하여 소화조 내부의 소화물의 소화효율을 높이기 위하여 상기 소화조 내부의 회전축을 향하여 H빔 부재 또는 기둥 두 개를 일정 간격으로 다수 개를 설치하고, 일정 간격으로 설치된 H빔 부재 또는 기둥사이에 평판 더 부착 설치하여 제작함을 특징으로 하는 기계식 교반장치를 구비한 소화조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 임펠라가 설치된 교반기는 소화물의 소화효율을 높이기 위하여 상하 2개의 임펠라를 설치하되, 상부에 설치되는 임펠라는 부유물을 수면 하부로 빨아들이는 축류 임펠라로 구성하며, 하부에 설치되는 임펠라는 소화조 하부의 침전물을 부양시킬 수 있는 방사류 임펠라 혹은 축류 임펠라로 구성함을 특징으로 하는 기계식 교반장치를 구비한 소화조.
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