KR20100067671A - 수중 폭기장치 - Google Patents

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KR20100067671A
KR20100067671A KR20107008285A KR20107008285A KR20100067671A KR 20100067671 A KR20100067671 A KR 20100067671A KR 20107008285 A KR20107008285 A KR 20107008285A KR 20107008285 A KR20107008285 A KR 20107008285A KR 20100067671 A KR20100067671 A KR 20100067671A
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히로유키 다나카
사토시 마츠모토
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가부시기가이샤 쓰루미세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은, 이물체에 의한 막힘을 방지할 수 있고, 향상된 폭기 작용을 수행하며, 경감된 부하 상태에서 시동되고, 낮은 운행 비용으로 완화된 유지 작업으로 작동되며, 낮은 비용으로 제조되는, 수중 폭기장치를 제공하는 것이다.
블레이드 (4c) 에 형성되는 통액로 (4w) 와 통기로 (4a) 를 분할하는 격벽을 구비한 임펠러 (4) 는, 흡기구 (5s) 가 형성되는 중간 플레이트의 하부면 (5d) 과, 흡액구 (7s) 가 형성되어 안내 케이싱 (6) 내에 포함되는 흡인 커버의 상부면 (7u)사이에서 회전가능하게 삽입된다. 블레이드의 배면 (4r) 측의 격벽의 외주부의 선단에서 통액로 (4w) 와 통기로 (4a) 는 서로 연통하게 된다 (4h). 통액로 (4w) 의 외주부에는 중간 임펠러 (4m) 가 제공된다. 블레이드의 하부 단부면 (4d) 과 흡인 커버의 상부면 (7u) 사이의 간극은, 흡액구 (7s) 에서 넓어지고 또한 안내 베인 텅부를 포함하는 외주부에서 좁아지는 원뿔 형상으로 형성된다. 다수의 기립 레그 (8) 와 스트레이너 돌출부 (9) 는 안내 케이싱의 하부벽 (6d) 의 외주부상의 하부 단부면으로부터 일체로 돌출된다. 공기 및 액체 배출로 사이의 상부벽의 상부면 (6o) 은 외주부 쪽으로 넓어지는 하방 경사면으로서 리세스가공된다.

Description

수중 폭기장치 {UNDERWATER AERATION DEVICE}
본 발명은, 공장 폐수 또는 도시 하수도로부터의 폐수를 처리하기 위해 폭기 탱크내에 설치되는 수중용 폭기장치 (underwater aeration device) (이하, "수중 폭기장치 (submersible aerator)" 라고 함) 에 관한 것이다.
액체 저장 탱크내에서 회전하는 임펠러의 부압 자흡 작용 (negative-pressure self-suction action) 에 의해, 임펠러는 대기중의 공기를 통기 도관을 통하여 흡기하고, 탱크안으로 유동하는 폐수 (이하, "피처리액 (to-be-processed liquid)" 이라고 함) 를 흡액하며, 상기 탱크내에서 상기 폐수를 상기 흡기한 공기와 혼합하여 기액 혼합물 (air-liquid mixture) 을 분출시켜 폭기 작용을 일으키게 하는 수중 폭기장치가 알려져 있다. 상기 임펠러는 특수 구조물을 가지는데; 즉 공기를 흡기하는 흡기로 (air suction passages) 와 피처리액을 흡액하는 흡액로 (liquid suction passages) 를 포함한다. 액체 저장 탱크의 상류측에 제공되는 차단 설비 (screen facility) 에 의해 폐수내에 유입되는 큰 고형물질이 제거될 것이라는 기대로 인해, 종래의 수중 폭기장치에는 차단 설비로 제거할 수 없었던 이물질 (이하, "이물체" 라고 함) 등을 제거하는 기능을 가진 스트레이너 (strainer) 또는 유사 부재가 장착되어 있지 않다. 이물체의 흡인으로 유발되는 수중 폭기장치의 문제에 대처하기 위해서, 분리 기구 (예를 들어, 특허문헌 1 참조) 또는 이물체를 절단하기 위한 절단 기구 (예를 들어, 특허문헌 2 참조) 가 제공된다.
하지만, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 폭기장치는 전술한 바와 같이 특수 구조물을 구비한 임펠러를 사용하므로 다음의 문제를 가지게 된다. 특허문헌 1 의 도 1 과 도 2 및 특허문헌 2 의 도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 통기로와 통액로를 서로 분리하는 격벽이 임펠러의 주변 가장자리까지 연장하고, 통기로와 통액로의 출구는 임펠러의 주변 가장자리에서 개방되고 서로 연통한다. 시동시에, 임펠러의 회전으로 인해 원심력이 발생되고, 흡기로 (통기 도관 및 공기실) 및 임펠러의 통기로내에 정체되어 있는 피처리액을 방출하도록, 임펠러의 주변 가장자리에서 임펠러의 통액로의 출구로부터 액체를 분출함으로써 분출 흡인력이 발생된다. 임펠러가 완전히 침지된 상태에서 회전되면, 큰 동력이 소비되고, 임펠러를 큰 부하를 받게 된다. 그리하여, 시동시에 큰 부하에 대처하도록, 대량의 극 (poles) 또는 고출력을 가진 전동기를 사용하거나 또는 인버터 등을 사용하여 회전수 제어를 통하여 서서히 시동할 필요가 있다. 대안으로, 통기 도관의 단부로부터 공기를 유입함으로써 흡기로내에 잔류하는 피처리 액체를 강제 배출한 후에, 폭기장치가 시동되어야 한다. 어떠한 경우에도, 설비의 크기 및 비용이 증가된다. 또한, 통기로의 폭 및 높이가 반경방향 내부 단부에서부터 반경방향 외부 단부까지 일정하기 때문에, 통기로 각각은 반경방향 내부 단부에서부터 반경방향 외부 단부에 있는 개구부까지 일정한 단면적을 가지므로, 다음의 문제가 발생할 수 있다. 폭기장치가 정지되면, 설치 지점에서 물의 깊이에 대응한 수압으로 인해 피처리액이 흡기로내의 공간안으로 역류하고, 이 통기로내에 다수의 이물체가 잔류하게 된다. 그리하여, 재시동시에, 통기로내에 잔류하는 피처리액을 완전히 배출하는데 장시간이 걸린다. 또한, 다수의 이물체가 서로 얽히기 때문에, 이 이물체는 원활하게 배출될 수 없고 또한 이물체에 의해 통기로가 막힐 가능성이 높다.
부착/분리 기구가 형성된 수중 폭기장치인 경우에, 이물체가 임펠러에 얽혀서 임펠러의 회전을 방해하거나 임펠러의 통액로 또는 통기로를 막히게 할 때마다, 번거로운 작업을 해야하는 문제; 즉 부착/분리 기구를 사용하여 수중으로부터 수중 폭기장치를 끌어올려 임펠러로부터 이물체를 없애야 하는 문제점이 대두된다. 또한, 절단 기구를 구비한 수중 폭기장치의 경우에 있어서, 임펠러에 이물체가 얽히는 것이 방지될 수 있다. 하지만, 절단 기구는 수중 폭기장치의 흡액구의 흡인 면적을 상당히 감소시키기 때문에, 피처리액을 소량만 흡액할 수 있으므로, 임펠러로부터 방출되는 피처리액의 유량이 줄어들게 된다. 그러므로, 흡기량이 감소하므로, 기액 혼합 작용 및 분출된 액체에 의한 교반 작용이 필연적으로 저감된다. 또한, 절단 작동에 필요한 동력을 제공하기 위해서, 토크가 큰 모터; 예를 들어 다수의 극 또는 더 큰 출력을 가진 모터를 사용해야 한다.
더욱이, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 수중 폭기장치에서는 유지 (maintenance) 관련하여 다음의 문제를 가진다. 즉, 특허문헌 1 에 기재된 수중 폭기장치의 경우에 있어서, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 이물체는 장치의 외주부로부터 돌출하는 결합 부재 (12, 12') 및 통기로 (13) (공기실에 대응) 의 상부벽의 상부면과 얽힌다. 특허문헌 2 에 기재된 수중 폭기장치의 경우에 있어서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 공기실 및 오일실의 상부벽의 상부면의 오목부에 피처리액이 잔류하고 이물체가 상부면에 얽힌 상태에서 수중 폭기장치가 끌어 올려진다. 그리하여, 조작자는 번거로운 작업을 해야되는데; 즉, 작업 장소를 오손하지 않도록 잔류하는 피처리액 및/또는 이물체를 제거해야 한다.
특허문헌 1 : 일본특허출원공개 S54-063542 (도 1 ~ 도 5)
특허문헌 2 : 일본실용신안공보 S61-004720 (도 1 ~ 도 4)
본 발명의 목적은 전술한 문제를 해결하고 또한 다음의 효과를 제공하는 수중 폭기장치를 제공하는 것이다.
· 수중 폭기장치는, 시동시에 흡기로 (통기 도관 및 공기실) 및 임펠러의 통기로에 정체되어 있는 피처리액을 신속하게 배출할 수 있으므로, 시동시의 부하를 저감시키고 또한 이물체 의한 통기로의 막힘을 방지한다.
· 수중 폭기장치는, 폭기 작용을 저감시키지 않으면서 작동시에 큰 이물체가 흡액구안으로 들어가지 않게 방지할 수 있고, 또한 피처리액과 함께 흡액구를 통하여 유입되는 이물체를 절단하지 않고 그리고 임펠러에 얽히지 않게 하면서 폭기장치로부터 이물체를 원활하게 배출시킬 수 있다.
· 유지를 위해 수중 폭기장치를 끌어올릴 때, 이러한 폭기장치를 상승시킬 때 폭기장치의 표면에 발생하는 피처리액의 하방 유동으로 인해, 수중 폭기장치의 표면에 부착되는 이물체가 매우 용이하게 떨어지게 된다.
· 본원의 수중 폭기장치는 종래 장치에 비하여 개선된 폭기 작용을 제공할 수 있기 때문에, 유지 작업이 경감될 수 있고 또한 제조 비용 및 운행 비용이 저감될 수 있다.
본 발명은, 모터로부터 하방으로 연장하여 공기실안으로 관통하는 모터축의 단부에 임펠러의 보스부가 부착되고; 상기 보스부로부터 반경방향 외부로 연장하는 임펠러의 원형 주 플레이트의 주변부의 상부면에 대향하도록, 중앙에 흡기구를 구비한 중간 플레이트가 안내 케이싱의 상부벽에 부착되며; 임펠러의 블레이드의 하부 단부면과 대향하도록, 중앙에 흡액구를 구비한 흡인 커버가 안내 케이싱의 바닥벽에 부착되고; 상기 임펠러의 주변 가장자리와 안내 베인 사이에 간극을 남기도록, 다수의 안내 베인이 흡인 커버의 상부면에 제공되며; 상기 안내 베인 사이에 한정되는 안내로가 임펠러로부터 배출되는 기액 혼합물을 상기 안내 케이싱의 기액 배출로로 안내하여, 이 기액 혼합물은 기액 배출로를 통하여 외부로 분출되고; 안내 케이싱이 침지되는 액체 위의 대기로부터 공기를 유입시키기 위해서, 액체 위의 대기로부터 하방으로 연장하는 통기 도관과 연통하는 공기실이 안내 케이싱 위에 제공되며; 모터에 의해 회전되는 임펠러는 상기 중간 플레이트의 하부면과 흡인 커버의 상부면 사이에서 회전할 수 있도록 안내 케이싱내에 수용되고; 흡인 커버의 상부면 쪽으로 미리 정해진 간극을 두고 돌출하고 또한 반경방향 내부 단부가 흡액구와 대향하도록, 다수의 블레이드가 임펠러의 주 플레이트에 제공되고, 흡액구와 연통하고 또한 반경방향 외부로 연장하도록, 블레이드 사이에 통액로가 한정되며; 임펠러의 보스부의 주변부로부터 임펠러의 주변부 쪽으로 연장하도록, 각각의 블레이드에 홈이 오목하게 형성되어, 공기실과 연통하고 반경방향 외부로 연장하며 또한 그 반경방향 외부 단부에서 개방되는 통기로를 한정하고; 블레이드는 통액로와 통기로를 서로 분리하는 격벽을 구비하며; 통액로 및 통기로는, 모터의 회전 방향에 대하여 후방으로 위치되어 압력을 수용하지 않는 블레이드의 격벽인 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부에서 연통부를 통하여 만나는 수중 폭기장치를 제공한다. 더욱이, 상기 임펠러의 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부에서 통액로와 통기로를 연결시키는 연통부에 인접하게, 상기 통액로를 두 개로 분할하도록 임펠러의 반경방향 외부 가장자리로부터 반경방향 내부로 연장하도록 중간 블레이드가 주 플레이트로부터 돌출하고, 상기 중간 블레이드는 블레이드의 높이보다 작은 높이를 가지며; 중간 블레이드의 하부 단부면의 반경방향 내부 단부들을 연결시키는 가상원의 반경은, 연통부가 제공되는 위치에서 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부를 연결시키는 가상원의 반경과 동일하거나 그 보다 작고; 중간 블레이드의 반경방향 내부 가장자리는, 중간 블레이드의 반경방향 내부 가장자리를 연결하는 가상 원뿔면의 반경이 주 플레이트의 하부면 쪽으로 점차적으로 감소하도록 서서히 경사지며; 중간 블레이드의 부착각은, 모터의 회전 방향에 대하여 전방에 위치되며 또한 압력을 수용하는 블레이드의 격벽인 전방측 블레이드 격벽에 대해 중간 블레이드가 실질적으로 평행하게 되도록 결정된다. 또한, 임펠러의 블레이드의 하부 단부면과, 이 하부 단부면과 대향하는 흡인 커버의 상부면 사이에는 원뿔형 공간이 한정되고, 흡액구에 인접한 입구부에서 비교적 큰 공간의 수직방향 치수는, 안내 베인의 반경방향 내부 단부를 포함하는 반경방향 외부 영역 쪽으로 서서히 감소한다.
본 발명에 다른 수중 폭기장치에 있어서, 수중 폭기장치의 중량을 지지하고 또한 안정적인 설치를 할 수 있도록, 안내 케이싱의 바닥벽의 주변부의 하부면에는 다수의 기립 레그가 제공되고, 하방으로 폭이 증가하고 또한 흡액구안으로 들어갈 수 있는 이물체를 제거하는 스트레이너 홈을 한정하도록 다수의 스트레이너 돌출부가 제공되며; 상기 스트레이너 돌출부의 하부 단부면은 기립 레그의 하부 단부면 보다 위에 위치되어, 수중 폭기장치가 설치면에 배치되면, 스트레이너 돌출부의 하부 단부면이 설치면과 접촉하지 않게 되고, 스트레이너 돌출부의 하부 단부면과 설치면 사이에는 간극이 남게 되며; 기립 레그와 스트레이너 돌출부는 안내 케이싱의 바닥벽의 주변부의 하부면에 일체로 형성된다. 수중 폭기장치의 주변부로부터 연장하는 안내 케이싱의 상부벽의 상부면에는 경사면이 제공되어, 상기 경사면은 기액 배출로 사이에 위치되고 또한 이 경사면은 하방으로 경사지고 이 경사면의 폭은 반경방향 내부 단부로부터 반경방향 외부 단부 쪽으로 증가한다.
본 발명의 수중 폭기장치에 의하면, 통액로 및 통기로는, 임펠러의 원주방향 속도가 최대가 되어 최대 부압이 형성되는 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부에서 만난다. 그리하여, 임펠러의 회전으로 인해 발생되는 원심력과 임펠러의 주변 가장자리에서 이 임펠러의 통액로의 출구로부터 액체를 분출함으로써 발생되는 분출 흡인력 (상기 원심력과 분출 흡입력은 종래의 수중 폭기장치에서도 발생됨) 이외에도, 종래의 수중 폭기장치에서는 발생하지 않았던 최대 부압에 의해 발생되는 흡인력이 통기로로부터 액체를 배출하는데 사용된다. 그럼으로써, 통기로의 흡인 작용과 배출 작용이 상당히 개선될 수 있다. 게다가, 각각의 통기로로부터 액체가 배출되는 단면적은, 통기로의 출구의 단면적과, 대응하는 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부에서의 연통부의 개구 면적을 합한 것이다. 그리하여, 각각의 통기로의 단면적에 비하여, 액체 배출을 위해 상당히 큰 단면적이 확보된다. 또한, 액체의 배출은 종래의 액체 배출 시동 지점보다 반경방향 내부에 있는 반경방향 위치에서 시동된다. 시동시에 통기로내에 정체되어 있는 피처리액 및 이물체가 매우 신속하고 원활하게 흡인 및 배출됨으로써, 시동시의 부하가 저감될 수 있고 또한 이물체에 의한 막힘이 방지될 수 있다. 또한, 시동 후의 통상적인 작동 상태에서도 흡기 성능이 향상되므로, 대량의 공기 를 포함하는 기액 혼합물에 의해 효과적으로 폭기를 실행할 수 있다. 또한, 대응하는 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부에서 연통부를 통하여 통액로 및 대응하는 통기로 간의 연통을 형성함으로써 흡기량이 상당히 증가되는 경우에, 과도한 흡기량을 포함하고 밀도가 낮으며 또한 불안정해지는 기액 혼합물 (이하, "불안정한 기액 혼합물" 이라고 함) 이 후속의 블레이드의 외주면과 충돌한다. 임펠러의 회전으로 인해, 블레이드 표면으로부터의 불안정한 기액 혼합물에 속도 에너지를 부여하여, 대응하는 통액로의 출구로부터의 분출물이 필연적으로 불안정하게 되고, 그에 따라 흡기 성능도 변동하게 된다. 이러한 불안정성을 방지하기 위해서, 통액로내에 중간 블레이드가 제공된다. 중간 블레이드의 차단 및 안내 작용에 의해, 후속의 블레이드 표면에 불안정한 기액 혼합물이 작용하는 것이 방지된다. 그리하여, 중간 블레이드 각각의 배면과 후속의 블레이드 표면 사이에 제공되는 통액로내에서, 후속의 블레이드 표면은 밀도에 있어서 안정적인 액체에 적절한 속도 에너지를 부여한다. 게다가, 통액로의 출구로부터 안정적으로 분출함으로써 충분한 분출 흡인력이 생성되고, 중간 블레이드에 의해 통액로 각각을 분할 제공하는 두 개의 통액로에서, 임펠러의 회전에 의해 생성되는 원심력이 흡액구에서부터 통액로까지 정상적으로 흡액된 피처리액에 작용한다. 이러한 원심력은 중간 블레이드 각각의 표면과, 대응하는 이전의 블레이드의 배면 사이에 한정된 통액로 각각에서 불안정한 기액 혼합물에도 작용하기 때문에, 이 불안정한 기액 혼합물은 통액로의 출구에서부터 외부로 밀어내져서, 후방측 블레이드 격벽 각각의 반경방향 외부 단부에서 연통부에서 시작하는 연속 범위의 최대 부압으로 인해 흡인력이 적절하게 생성된다. 중간 블레이드를 제공함으로써 달성되는 제 2 효과는 다음과 같다. 임펠러가 회전되면, 임펠러의 주변 가장자리와 안내 베인의 반경방향 내부 가장자리 사이의 간극에서, 안내 베인의 텅은 중간 블레이드의 반경방향 외부 단부뿐만 아니라 압력을 수용하는 블레이드 각각의 격벽의 반경방향 외부 단부와 대향한다. 그럼으로써, 임펠러의 주변 가장자리에서의 간극에서, 기액 혼합물은 회전당 증가된 회수로 안내 베인의 텅과 마찰 결합하여, 전단력에 의해 기포의 파괴를 향상시켜, 기액 혼합물내의 기포가 보다 미세하게 분할된다. 그럼으로써, 종래의 장치에 의해 달성되는 효율에 비하여 상당히 높은 폭기 효율을 얻게 되는 폭기 공정을 실시할 수 있다. 또한, 상기 임펠러의 블레이드 하부 단부면과 흡인 커버 상부면 사이에는 원뿔형 공간이 한정되어, 흡액구에 인접한 입구부에서 비교적 큰 공간의 수직방향 치수가 안내 베인의 반경방향 내부 단부를 포함하는 반경방향 외부 영역 쪽으로 점차적으로 감소한다. 그리하여, 유체 손실이 작은 안내 작용에 의해, 흡액 성능을 상당히 저감시키지 않고서, 이물체에 의해 블레이드 하부 단부면 아래의 간극이 막히는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 안내 베인 텅 사이의 안내 통로의 반경방향 내부 단부의 개구 면적이 크게 형성될 수 있기 때문에, 이물체에 의한 안내로 및 기액 배출로의 막힘을 유발하지 않으면서, 이물체는 기액 혼합물과 함께 기액 배출로의 반경방향 외부 개구로부터 원활하게 배출된다. 또한, 전술한 효과적인 폭기 작용이 실시되고, 제조 비용 및 운행 비용이 절감될 수 있다.
또한, 수중 폭기장치의 중량을 지지하고 또한 안정적인 설치를 가능하게 하는 다수의 기립 레그와, 하방으로 폭이 증가하고 또한 흡액구 안으로 들어가지 않도록 이물체를 제거하는 스트레이너 홈을 한정하는 다수의 스트레이너 돌출부는, 안내 케이싱의 바닥벽의 주변부의 하부면에 일체로 형성된다. 그리하여, 조립 단계수 및 체결 부품의 개수가 당연히 감소되어, 제조 비용이 절감될 수 있다. 수중 폭기장치가 기립 레그의 하부 단부의 한정된 접촉 영역을 통하여 설치면과 점접촉하기 때문에, 설치면에 다소 돌출부 및 함몰부가 있더라도, 수중 폭기장치는 적어도 3 지점에서 설치면과 접촉하여, 수중 폭기장치는 안정적인 상태로 설치될 수 있다. 또한, 큰 이물체가 흡액구에 흡액되지 않기 때문에, 이물체에 의한 막힘 등의 문제가 없는 안정적인 작동을 실현할 수 있다. 게다가, 상기 기랩 레그 및 스트레이너 돌출부는 하방으로 그 폭이 줄어들도록 경사지고, 기액 배출로 사이에 위치된 안내 케이싱의 상부벽의 상부면에는, 하방으로 경사지고 또한 그 폭이 반경방향 내부 단부에서부터 반경방향 외부 단부 쪽으로 증가하도록 경사면이 제공된다. 그리하여, 유지를 위해 수중 폭기장치를 끌어올릴 때, 이러한 끌어올려지는 폭기장치의 표면상의 피처리액의 하방 유동에 의해, 이 수중 폭기장치의 표면에 부착되는 이물체가 이 수중 폭기장치에 얽히지 않고 매우 용이하게 떨어진다. 그리하여, 작업 장소를 더럽히지 않고 유지 작업을 경감할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 수중 폭기장치의 구성을 나타내는 수직 단면도,
도 2 는 도 1 의 선 S-S 를 따른 횡방향 단면도,
도 3 은, 안내 케이싱의 기액 배출로 사이의 상부벽의 상부면 형상을 나타내는, 본 발명에 따른 수중 폭기장치의 주요부의 확대한 수직 단면도,
도 4 는, 임펠러의 통액로, 통기로, 및 중간 블레이드의 형상을 나타내는, 본 발명에 따른 수중 폭기장치의 임펠러의 대표적인 평면도, 및
도 5 는 임펠러의 통기로의 단면 형상을 나타내는, 본 발명에 따른 수중 폭기장치의 임펠러의 주요부의 수직 단면도.
본 발명에 따른 수중 폭기장치의 일실시형태를 실시예에 근거하여 첨부된 도면; 즉 도 1 내지 도 5 를 참조하여 상세하게 설명한다.
(실시형태 1)
도 1 내지 도 3 에서, 도면부호 1 은 수중 폭기장치를 구동하는 모터, 도면부호 2 는 모터 (1) 로부터 하방으로 연장하고 공기실 (3) 안으로 관통하는 모터축이다. 이 모터축 (2) 의 단부에 임펠러 (4) 의 보스부 (4b) 가 장착된다. 임펠러 (4) 는, 이 보스부 (4b) 로부터 반경방향 외부로 연장하는 원형의 주 플레이트 (4p) 를 포함한다. 중간 플레이트 (5) 가 주 플레이트 (4p) 의 주변부의 상부면과 대향하도록, 중앙에 흡기구 (5s) 를 구비한 중간 플레이트 (5) 가 안내 케이싱 (6) 의 상부벽 (6u) 에 부착된다. 흡인 커버 (7) 가 임펠러 (4) 의 블레이드 (4c) 의 하부 단부면 (4d) 과 대향하도록, 중앙에 흡액구 (7s) 를 구비한 흡인 커버 (7) 가 안내 케이싱 (6) 의 하부벽 (6d) 에 부착된다. 임펠러 (4) 의 주변 가장자리 (4o) 와 안내 베인 (7g) 사이에 간극이 남아 있도록, 흡인 커버 (7) 의 상부면 (7u) 에는 다수의 안내 베인 (7g) 이 형성된다. 바람직하게는, 안내 베인 (7g) 의 반경방향 내부 단부는 안내 베인 텅 (7i) 으로서의 역할을 하며, "V" 자의 2 스트로크에 대응하는 각각의 안내 베인간의 거리가 반경방향 외부로 증가하도록, 상기 안내 베인 (7g) 은 개별적으로 V 형상을 가진다. 안내 베인 (7g) 사이에 형성된 안내로 (7r) 는, 임펠러 (4) 로부터 배출된 기액 혼합물을 상기 안내 케이싱 (6) 의 기액 배출로 (6r) 로 안내하여, 이 기액 혼합물이 기액 배출로 (6r) 를 통하여 외부로 분출된다. 안내 케이싱 (6) 이 침지되는 액체 위의 대기로부터 공기를 유입하기 위해서, 안내 케이싱 (6) 위에 공기실 (3) 이 형성된다. 이 공기실 (3) 은 액체 위의 대기에서부터 하방으로 연장하는 통기 도관 (11) 과 연통한다. 모터 (1) 에 의해 회전되는 임펠러 (4) 는, 중간 플레이트 (5) 의 하부면 (5d) 과 흡인 커버 (7) 의 상부면 (7u) 사이에서 임펠러 (4) 가 회전할 수 있도록, 안내 케이싱 (6) 내에 수용된다. 블레이드 (4c) 가 흡인 커버 (7) 의 상부면 (7u) 쪽으로 그 사이에 소정의 간극을 두고 돌출하며 또한 이 블레이드 (4c) 의 반경방향 내부 단부가 흡액구 (7s) 와 대향하도록, 임펠러 (4) 의 주 플레이트 (4p) 에는 다수의 블레이드 (4c) 가 형성된다. 통액로 (4w) 가 흡액구 (7s) 와 연통하고 또한 반경방향 외부로 연장하도록, 블레이드 (4c) 사이에서 통액로 (4w) 가 한정된다. 임펠러 (4) 의 보스부 (4b) 의 주변부로부터 임펠러 (4) 의 주변부 쪽으로 홈이 연장하도록, 각각의 블레이드 (4c) 에는 홈이 오목하게 형성되어, 공기실 (3) 과 연통하고 반경방향 외부로 연장하는 통기로 (4a) 를 한정한다. 블레이드 (4c) 는 통액로 (4w) 와 통기로 (4a) 를 서로 분리하는 격벽을 구비한다. 본원에서, 모터 (1) 의 회전 방향에 대하여 후방에 위치하고 또한 압력을 수용하지 않는 각각의 블레이드 (4c) 의 하나의 격벽을 "후방측 블레이드 격벽 (4r)" 이라고 한다. 또한, 모터 (1) 의 회전 방향에 대하여 전방에 위치하고 또한 압력을 수용하는 각각의 블레이드 (4c) 의 다른 격벽을 "전방측 블레이드 격벽 (4f)" 이라고 한다. 통액로 (4w) 및 통기로 (4a) 는, 임펠러의 원주방향 속도가 최대가 되어 최대 부압이 형성되는 후방측 블레이드 격벽 (4r) 의 반경방향 외부 단부에서 연통부 (4h) 를 통하여 만난다. 특히, 연통부 (4h) 가 연통구일 수 있지만, 연통부 (4h) 는 절취부 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 후방측 블레이드 격벽 (4r) 의 반경방향 외부 단부에서 통액로 (4w) 와 통기로 (4a) 를 연결시키는 연통부 (4h) 에 인접하게 중간 블레이드 (4m) 가 제공된다. 중간 블레이드 (4m) 는, 각각의 통액로 (4w) 를 두 개로 분리시키도록 임펠러 (4) 의 반경방향 외부 가장자리로부터 반경방향 내부로 연장하도록, 주 플레이트 (4p) 로부터 돌출한다. 중간 블레이드 (4m) 는 블레이드 높이 (T) 보다 작은 높이 (t), 바람직하게는 블레이드 높이 (T) 의 반정도를 가진다. 중간 블레이드 (4m) 의 하부 단부면의 반경방향 내부 단부들을 연결시키는 가상원의 반경 (φB) 은, 연통부 (4h) 가 제공되는 위치에서 후방측 블레이드 격벽 (4r) 의 반경방향 외부 단부를 연결시키는 가상원의 반경 (φA) 과 동일하거나 그 보다 작다. 중간 블레이드 (4m) 의 반경방향 내부 가장자리는, 중간 블레이드 (4m) 의 반경방향 내부 가장자리를 연결하는 가상 원뿔면의 반경이 주 플레이트 (4p) 의 하부면 쪽으로 점차적으로 감소하도록 서서히 경사진다. 중간 블레이드 (4m) 의 부착각 (θ) 은, 중간 블레이드 (4m) 가 전방측 격벽 (4f) 에 실질적으로 평행하게 되도록 결정된다. 게다가, 도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 임펠러 (4) 의 블레이드 하부 단부면 (4d) 과, 이 하부 단부면 (4d) 과 대향하는 흡인 커버 상부면 (7u) 사이에는 원뿔형 공간이 한정된다. 흡액구 (7s) 에 인접한 입구부에서 비교적 큰 공간의 수직방향 치수는, 안내 베인 (7g) 의 반경방향 내부 단부를 포함하는 반경방향 외부 영역 쪽으로 서서히 감소한다.
도 1 내지 도 3 에 도시한 바와 같이, 수중 폭기장치의 중량을 지지하고 또한 안정적인 설치를 할 수 있도록, 안내 케이싱 (6) 의 바닥벽 (6d) 의 주변부의 하부면에는 다수의 기립 레그 (8) 가 제공된다. 더욱이, 하방으로 폭이 증가하고 또한 흡액구 (7s) 안으로 들어갈 수 있는 이물체를 제거하는 스트레이너 홈 (10) 을 한정하도록, 안내 케이싱 (6) 의 바닥벽 (6d) 의 주변부의 하부면에는 다수의 스트레이너 돌출부 (9) 가 제공된다. 이 스트레이너 돌출부 (9) 의 하부 단부면은 기립 레그 (8) 의 하부 단부면 보다 위에 위치된다. 그리하여, 수중 폭기장치가 설치면에 배치되면, 스트레이너 돌출부 (9) 의 하부 단부면이 설치면과 접촉하지 않게 되고, 스트레이너 돌출부 (9) 의 하부 단부면과 설치면 사이에는 간극 (M) 이 남겨진다. 기립 레그 (8) 와 스트레이너 돌출부 (9) 는 안내 케이싱 (6) 의 바닥벽 (6d) 의 주변부의 하부면에 일체로 형성되고, 기액 배출로 (6r) 사이에 위치될 안내 케이싱 (6) 의 상부벽의 상부면 (6o) 에는 경사면이 제공되어, 이 경사면은 하방으로 경사지고 이 경사면의 폭은 반경방향 내부 단부로부터 반경방향 외부 단부 쪽으로 증가한다.

Claims (5)

  1. 임펠러의 주변 가장자리에서 공기와 액체를 혼합하도록, 모터에 의해 회전되고 또한 상이한 위치로부터 자가 흡기와 흡액을 동시에 하는 임펠러를 구비하는 수중 폭기장치로서,
    상기 모터로부터 하방으로 연장하여 공기실안으로 관통하는 모터축의 단부에 임펠러의 보스부가 부착되고; 상기 보스부로부터 반경방향 외부로 연장하는 임펠러의 원형 주 플레이트의 주변부의 상부면에 대향하도록, 중앙에 흡기구를 구비한 중간 플레이트가 안내 케이싱의 상부벽에 부착되며; 임펠러의 블레이드의 하부 단부면과 대향하도록, 중앙에 흡액구를 구비한 흡인 커버가 안내 케이싱의 바닥벽에 부착되고; 상기 임펠러의 주변 가장자리와 안내 베인 사이에 간극을 남기도록, 다수의 안내 베인이 흡인 커버의 상부면에 제공되며; 상기 안내 베인 사이에 한정되는 안내로가 임펠러로부터 배출되는 기액 혼합물을 상기 안내 케이싱의 기액 배출로로 안내하여, 이 기액 혼합물은 기액 배출로를 통하여 외부로 분출되고; 안내 케이싱이 침지되는 액체 위의 대기로부터 공기를 유입시키기 위해서, 액체 위의 대기로부터 하방으로 연장하는 통기 도관과 연통하는 공기실이 안내 케이싱 위에 제공되며; 모터에 의해 회전되는 임펠러는 상기 중간 플레이트의 하부면과 흡인 커버의 상부면 사이에서 회전할 수 있도록 안내 케이싱내에 수용되고; 흡인 커버의 상부면 쪽으로 미리 정해진 간극을 두고 돌출하고 또한 반경방향 내부 단부가 흡액구와 대향하도록, 다수의 블레이드가 임펠러의 주 플레이트에 제공되고, 흡액구와 연통하고 또한 반경방향 외부로 연장하도록, 블레이드 사이에 통액로가 한정되며; 임펠러의 보스부의 주변부로부터 임펠러의 주변부 쪽으로 연장하도록, 각각의 블레이드에 홈이 오목하게 형성되어, 공기실과 연통하고 반경방향 외부로 연장하며 또한 그 반경방향 외부 단부에서 개방되는 통기로를 한정하고; 블레이드는 통액로와 통기로를 서로 분리하는 격벽을 구비하며; 통액로 및 통기로는, 모터의 회전 방향에 대하여 후방으로 위치되어 압력을 수용하지 않는 블레이드의 격벽인 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부에서 연통부를 통하여 만나는 수중 폭기장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 임펠러의 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부에서 통액로와 통기로를 연결시키는 연통부에 인접하게, 상기 통액로를 두 개로 분할하도록 임펠러의 반경방향 외부 가장자리로부터 반경방향 내부로 연장하도록 중간 블레이드가 주 플레이트로부터 돌출하고, 상기 중간 블레이드는 블레이드의 높이보다 작은 높이를 가지며; 중간 블레이드의 하부 단부면의 반경방향 내부 단부들을 연결시키는 가상원의 반경은, 연통부가 제공되는 위치에서 후방측 블레이드 격벽의 반경방향 외부 단부를 연결시키는 가상원의 반경과 동일하거나 그 보다 작고; 중간 블레이드의 반경방향 내부 가장자리는, 중간 블레이드의 반경방향 내부 가장자리를 연결하는 가상 원뿔면의 반경이 주 플레이트의 하부면 쪽으로 점차적으로 감소하도록 서서히 경사지며; 중간 블레이드의 부착각은, 모터의 회전 방향에 대하여 전방에 위치되며 또한 압력을 수용하는 블레이드의 격벽인 전방측 블레이드 격벽에 대해 중간 블레이드가 실질적으로 평행하게 되도록 결정되는 수중 폭기장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 임펠러의 블레이드의 하부 단부면과, 이 하부 단부면과 대향하는 흡인 커버의 상부면 사이에는 원뿔형 공간이 한정되고, 흡액구에 인접한 입구부에서 비교적 큰 공간의 수직방향 치수는, 안내 베인의 반경방향 내부 단부를 포함하는 반경방향 외부 영역 쪽으로 서서히 감소하는 수중 폭기장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 수중 폭기장치의 중량을 지지하고 또한 안정적인 설치를 할 수 있도록, 안내 케이싱의 바닥벽의 주변부의 하부면에는 다수의 기립 레그가 제공되고, 하방으로 폭이 증가하고 또한 흡액구안으로 들어갈 수 있는 이물체를 제거하는 스트레이너 홈을 한정하도록 다수의 스트레이너 돌출부가 제공되며; 상기 스트레이너 돌출부의 하부 단부면은 기립 레그의 하부 단부면 보다 위에 위치되어, 수중 폭기장치가 설치면에 배치되면, 스트레이너 돌출부의 하부 단부면이 설치면과 접촉하지 않게 되고, 스트레이너 돌출부의 하부 단부면과 설치면 사이에는 간극이 남게 되며; 기립 레그와 스트레이너 돌출부는 안내 케이싱의 바닥벽의 주변부의 하부면에 일체로 형성되는 수중 폭기장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 수중 폭기장치의 주변부로부터 연장하는 안내 케이싱의 상부벽의 상부면에는 경사면이 제공되어, 상기 경사면은 기액 배출로 사이에 위치되고 또한 이 경사면은 하방으로 경사지고 이 경사면의 폭은 반경방향 내부 단부로부터 반경방향 외부 단부 쪽으로 증가하는 수중 폭기장치.
KR20107008285A 2007-10-17 2008-09-02 수중 폭기장치 KR101165660B1 (ko)

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