KR20160127527A - 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서에 관한 것으로서, 수중모터의 케이싱내에 메카니컬 실로 회전가능하게 방수처리된 회전축이 설치되되, 회전축이 관통된 상기 케이싱의 후부에는 외부로부터공기공급관과 연결되는 공기유입구가 일측에 형성되고, 상기 공기유입구와 통하는 내실을 갖는 공기공급케이스가 기밀설치되며, 상기 회전축은 공기공급케이스를 통한 공기를 통과시키기 위한 중공의 축으로, 일단부에 체결부를 두어 제공되는 너트로서 다수개의 날개부를 갖는 임펠러의 중심결합공을 통해 임펠러와 결합 구성된 폭기형 수중믹서에 있어서, 상기 임펠러는 중심결합공으로부터 확장 형성되는 통형의 개구부가 형성되되, 개구부의 내경에는 날개부 전면으로 통하는 제1공기배출공이 형성되고, 개구부의 선단 내경에는 개구부를 막아 회전축의 단부로부터 배출되는 공기를 제1공기배출공으로 유도하는 마개부재가 탈착 가능하게 설치되며, 상기 날개부의 전면에는 날개부의 전면과 개구부의 외측둘레에 제1공기배출공이 수용되게 부착되어 제1공기배출공을 통해 날개부의 전방으로 공기를 분산 배출시키는 폭기유도부재가 구비된 것을 특징으로 하는바, 폭기형 수중믹서는, 임펠러의 날개부에 수개의 제2공기배출공이 형성되고, 날개부와는 내부공간을 갖는 폭기유도부재를 날개부에 부착하고, 공기의 배출은 임펠러의 개구부에서 제1공기배출공을 통해 폭기유도부재측으로 유도되어 미세한 버블형태로 배출되도록 함으로써, 임펠러의 날개부가 갖는 회전직경범위에서 공기의 폭기량을 증가시켜 풍부한 산소량을 수중에 발생케하여 수중정화, 침전물과의 혼합을 비교적 짧은 시간내에 수중믹서의 구동으로 해결할 수 있게 된다.

Description

마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서{Aeration type submersible mixer using micro bubble}

본 발명은 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서기에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 수처리 정화시설 및 침전물의 교반을 위해 수중에 설치되어 구동되는 수중믹서의 공기배출구조를 개선하여 고속회전하는 임펠러에서 산소량이 풍부한 기포발생을 극대화시켜 수처리 및 침전물의 교반작업을 향상시킬 수 있도록 한 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서에 관한 것이다.

일반적으로 수중펌프, 수중믹서, 수중교반기 등은 수중에 설치되어 유체를 흡입하여 강제 유동시키는 장치로서, 크게 그 구조를 살피면, 케이싱 내에 회전구동을 위한 모터가 설치되고, 모터의 회전축에 유체를 혼합, 혹은 강제 이송시키기 위한 임펠러가 설치된다.

상술한 바와 같은 수중펌프, 수중믹서는 정수장과 같은 대규모 정화조를 갖춘 정화시설, 저수지, 폐수처리장 등과 같은 수처리 시설에 대폭 적용되어 운영되고 있으며, 수중에 공기를 투입하여 수중을 폭기시켜 용존산소량을 늘려 수질을 정화하거나, 각종 미생물 공급, 약품공급, 산소공급의 혼합으로서 수질을 정화하는데 이용되고 있다.

상기와 같이 공기의 공급은 수중에 설치된 수중 믹서에 공기 공급구를 외부에서 최대한 수중믹서의 임펠러측에 근접 설치하여 임펠러의 고속 회전으로 폭기시키고 있으나, 공기와의 혼합 정도가 수중믹서의 가동 대비 교반율이 매우 미비한 문제점이 있었다.

상기와 같이 교반 효율이 저조하게 나타남에 다라 수중믹서를 오랜 시간 구동시켜야 하고, 이에 따라 수중믹서의 사용은 전력소비가 높아지며, 수중믹서의 수명이 떨어지는 단점이 있었다.

더욱이 심도가 있는 수처리 시설에서는 대기압에 따라 공기가 공급되는 구조와는 별도로 수중믹서의 임펠러 회전작용에 의한 교반이 균일하게 작용하지 않고 개별적으로 작용하는 예가 대부분으로 수중믹서의 교반 성능이 매우 낮아지는 폐단이 있어 특히 심도있는 장소에서의 수중믹서 사용이 불가한 점이 있었다.

상기와 같은 점을 해결하기 위해 본 출원인은 대한민국 등록특허 10-1306145호(명칭: 폭기형 수중믹서, 등록일자: 2013년 09월 03일)로 등록받은바 있다.

상기 폭기형 수중믹서는 수중모터의 케이싱으로부터 메카니컬 실로 회전가능하게 방수처리된 회전축 일측에 임펠러를 결합하여서 된 폭기형 수중믹서에 있어서,

상기 회전축이 관통된 케이싱의 후부에 외부로부터 공기공급관과 연결되는 공기유입구가 일측에 형성되고, 공기유입구와 통하는 내실을 갖는 공기공급케이스가 기밀설치되며, 상기 회전축은 공기공급케이스를 통한 공기를 통과시키기 위한 중공의 축으로 이루어지되, 일단부에 체결부를 두어 제공되는 너트로서 상기 임펠러의 중심결합공을 관통하여 연결 설치된 구조이다.

상기와 같은 구조로 된 수중믹서는 수중모터의 후방측에 별도로 기밀설치된 공기공급케이스의 공기유입구를 통해 공기의 공급이 이루어지고, 여기서 공기는 수중모터의 회전축 내부를 통해 임펠러와 결합한 요홈부를 통해 배출이 이루어지며, 동시에 임펠러의 고속회전으로써 공기방울의 입자를 보다 미세하면서 산소량이 풍부한 형태로 편차없이 폭기시켜 줌으로써, 수중에서의 침전물과의 교반효율을 높여 수처리 정화시설 및 침전물의 교반이 이루어져야 하는 각종 수중시설에서 유용하게 활용할 수 있도록 하였다.

그러나, 임펠러의 회전에 중공의 회전축을 통과하는 수중으로 배출되는 공기의 폭기량을 임펠러의 회전만으로 산소량이 풍부하게 폭기시키기에는 수중믹서의 가동시간이 오래걸리는 문제점이 있었다.

이는 회전하는 임펠러의 중앙축 회전축을 통과하는 공기를 임펠러의 고속회전으로 폭기시키기에는 다소 많은 양의 기포발생을 극대화하기 어렵기 때문에 가동시간을 늘려야지만 특히 수처리 정화시설 및 침전물 교반은 만족할 수 있었다.

본 발명은 상기와 같이 제반되는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 수처리 정화시설 및 침전물의 교반을 위해 수중에 설치되어 구동되는 수중믹서의 공기배출구조를 개선하여 고속회전하는 임펠러에서 산소량이 풍부한 기포발생을 극대화시켜 수처리 및 침전물의 교반작업을 향상시킬 수 있도록 한 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 수중모터의 케이싱내에 메카니컬 실로 회전가능하게 방수처리된 회전축이 설치되되, 회전축이 관통된 상기 케이싱의 후부에는 외부로부터공기공급관과 연결되는 공기유입구가 일측에 형성되고, 상기 공기유입구와 통하는 내실을 갖는 공기공급케이스가 기밀설치되며, 상기 회전축은 공기공급케이스를 통한 공기를 통과시키기 위한 중공의 축으로, 일단부에 체결부를 두어 제공되는 너트로서 다수개의 날개부를 갖는 임펠러의 중심결합공을 통해 임펠러와 결합 구성된 폭기형 수중믹서에 있어서,

상기 임펠러는 중심결합공으로부터 확장 형성되는 통형의 개구부가 형성되되, 개구부의 내경에는 날개부 전면으로 통하는 제1공기배출공이 형성되고, 개구부의 선단 내경에는 개구부를 막아 회전축의 단부로부터 배출되는 공기를 제1공기배출공으로 유도하는 마개부재가 탈착 가능하게 설치되며, 상기 날개부의 전면에는 날개부의 전면과 개구부의 외측둘레에 제1공기배출공이 수용되게 부착되어 제1공기배출공을 통해 날개부의 전방으로 공기를 분산 배출시키는 폭기유도부재가 구비된 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 마개부재는 외측둘레에 수나사가 형성되고, 전면에는 공구체결홈이 형성되며, 공구체결홈이 형성된 반대되는 면에는 공기를 제1공기배출공으로 유도하는 원뿔형의 가이드부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 제1공기배출공은 하나의 장홈으로 형성되거나 또는 다수개로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 폭기유도부재는 날개부와 동일한 곡률형상으로 형성되되, 날개부의 전면에 대해 제1공기배출공을 통과한 공기를 유입시키는 내부공간이 마련되고, 전면에는 다수개의 제2공기배출공이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 제2공기배출공은 0.5~0.8mm 직경으로 레이저가공된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 제2공기배출공은 폭기유도부재의 내측에서 외측으로 가공되어 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 폭기유도부재는 날개부의 후면에 부착되고, 폭기유도부재가 부착되는 위치에 일치되도록 개구부의 제1공기배출공은 날개부의 후면에 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폭기형 수중믹서는, 임펠러의 날개부에 수개의 제2공기배출공이 형성되고, 날개부와는 내부공간을 갖는 폭기유도부재를 날개부에 부착하고, 공기의 배출은 임펠러의 개구부에서 제1공기배출공을 통해 폭기유도부재측으로 유도되어 미세한 버블형태로 배출되도록 함으로써, 임펠러의 날개부가 갖는 회전직경범위에서 공기의 폭기량을 증가시켜 풍부한 산소량을 수중에 발생케하여 수중정화, 침전물과의 혼합을 비교적 짧은 시간내에 수중믹서의 구동으로 해결할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명인 폭기형 수중믹서를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 폭기형 수중믹서의 임펠러를 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 수중믹서를 절개하여 도시한 종단면도,
도 4는 도 3에서 임펠러를 통해 공기가 배출되어 폭기되는 상태를 도시한 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 공기배출 상태를 도시한 임펠러의 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 임펠러의 또 다른 실시예를 보여주는 분리사시도,
도 7은 도 6에서 임펠러가 적용되어 공기배출 상태를 도시한 임펠러의 단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은, 첨부된 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같다.

수중모터(10)의 케이싱(11)내에 메카니컬 실(12)로 회전가능하게 방수처리된 회전축(13)이 설치되되, 회전축(13)이 관통된 상기 케이싱(11)의 후부에는 외부로부터공기공급관(H)과 연결되는 공기유입구(14a)가 일측에 형성되고, 상기 공기유입구(14a)와 통하는 내실(14b)을 갖는 공기공급케이스(14)가 기밀설치되며, 상기 회전축(13)은 공기공급케이스(14)를 통한 공기를 통과시키기 위한 중공의 축으로, 일단부에 체결부(13a)를 두어 제공되는 너트(N)로서 다수개의 날개부(20a)를 갖는 임펠러(20)의 중심결합공(21)을 통해 임펠러와 결합 구성된 폭기형 수중믹서(100)에 있어서,

상기 임펠러(20)는 중심결합공(21)으로부터 확장 형성되는 통형의 개구부(22)가 형성되되, 개구부(22)의 내경에는 날개부(20a) 전면으로 통하는 제1공기배출공(22a)이 형성된다.

상기 제1공기배출공(22a)은 제1공기배출공으로 유입되는 공기의 양에 따라 하나의 장홈으로 형성되거나 또는 다수개로 형성된다.

상기 개구부의 선단 내경에는 개구부(22)를 막아 회전축(13)의 단부로부터 배출되는 공기를 제1공기배출공(22a)으로 유도하는 마개부재(30)가 탈착 가능하게 설치된다.

상기 마개부재(30)는 외측둘레에 수나사(31)가 형성되고, 전면에는 공구체결홈(32)이 형성되며, 공구체결홈(32)이 형성된 반대되는 면에는 공기를 제1공기배출공(22a)으로 유도하는 원뿔형의 가이드부(33)가 형성된다.

한편, 상기 날개부(20a)의 전면에는 날개부의 전면과 개구부(22)의 외측둘레에 제1공기배출공(22a)이 수용되게 부착되어 제1공기배출공을 통해 날개부(20a)의 전방으로 공기를 분산 배출시키는 폭기유도부재(40)가 구비된다.

상기 폭기유도부재(40)는 날개부(20a)와 동일한 곡률형상으로 형성되되, 날개부(20a)의 전면에 대해 제1공기배출공(22a)을 통과한 공기를 유입시키는 내부공간(41)이 마련되고, 전면에는 다수개의 제2공기배출공(42)이 형성된다.

즉, 상기 폭기유도부재(40)는 임펠러(20)의 날개부(20a)에 용접되어져 그 가장자리는 막힌 형태로 부착되는 것으로써, 상기 개구부(22)의 제1공기배출공(22a)을 따따 유입, 배출시키기 위함이다.

상기 폭기유도부재(40)의 제2공기배출공(42)은 0.5~0.8mm 직경으로 레이저가공된다.

일 예로, 상기 제2공기배출공(42)은 폭기유도부재(40)의 내측에서 외측으로 가공되어 테이퍼지게 형성할 수도 있다. 이는 제2공기배출공(42)을 통해 배출되는 공기의 유속을 높일 수 있도록 한 것이다.

한편, 본 발명에 따른 일실시예로 첨부된 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이 제1항에 있어서, 상기 폭기유도부재(40)는 날개부(20a)의 후면에 부착되고, 폭기유도부재가 부착되는 위치에 일치되도록 개구부(22)의 제1공기배출공(22a)은 날개부(20a)의 후면에 형성되는 구조로 구성할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명인 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서의 구동상에 따른 작용을 기술하면 다음과 같다.

본 발명인 수중믹서(100)는 수중에 설치되며, 공기공급관(H)을 통해 외부에서 공기는 별도로 공급시켜 줄 수 있는 상태에서 작동이 이루어진다.

상기와 같은 작동은 수중믹서(100)의 제일 핵심부인 수중모터(10)를 구동하고, 이에 따른 임펠러(20)의 고속회전에서 수중에서 기포의 다량발생과 더불어 효과적으로 폭기시켜줄 수 있게 된다.

상기 공기공급관(H)측에는 외부에 설치된 밸브(도면에서 생략함)의 제어에 따라 그 공급되는 양을 조절할 수 있으며, 공기공급케이스의 공기유입구(14a)를 따라 그 내실(14b)에 공기가 유입되고, 중공으로 된 회전축(13)을 통하여 임펠러(20)가 결합된 개구부(22), 제1공기배출공(22a), 임펠러(20)의 날개부(20a)에 부착된 폭기유도부재(40)의 제2공기배출공(42)을 통해 최종 배출이 이루어진다.

상기 회전축(13)의 단부를 통해 나오는 공기의 배출은 임펠러(20)의 개구부(21)를 막고 있는 마개부재(30)의 가이드돌부(33)에 의해 제1공기배출공(22a)으로 유입시키고, 제2공기배출공(42)을 통과하는 공기는 날개부(20a)에 대해 내부공간(41)을 갖는 폭기유도부재(40)의 내부공간(41)으로 유입됨과 동시에 폭기유도부재의 전면에 형성된 수개의 제2공기배출공(41)을 통해 공기를 분산시켜 버블형태로 배출한다.

이때 임펠러(20)는 수중모터(10)의 구동에 의해 고속회전함과 동시에, 상기 폭기유도부재의 제2공기배출공(42)을 통해 배출되는 기포를 폭기시켜 수중에서의 풍부한 산소량을 제공한다.

즉, 버블형태로 배출되는 공기는 회전하는 임펠러(20)의 날개부(20a)와 같은 곡률로 제작된 폭기유도부재(40)의 전면에서 다수의 공기방울이 배출되면서 보다 미세하게 부수어지면서 수중 산소량을 늘려준다.

첨부된 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 일 실시예를 보여주는 것으로, 상기 폭기유도부재(40)는 날개부(20a)의 후면에 부착되고, 폭기유도부재가 부착되는 위치에 일치되도록 개구부(22)의 제1공기배출공(22a)은 날개부(20a)의 후면에 형성한 것으로, 이는 상기 폭기유도부재의 제2공기배출공을 통해 배출되는 공기방울은 날개부의 후면에서 발생하여 전방으로 퍼져나가기 타입으로, 이는 보다 넓은 공기방울의 폭기 영역을 대폭늘려 수중 산소량을 늘려줄 수 있다.

상기와 같은 작용은 산소가 희박한 수중상태를 효과적으로 공기방울을 임펠러(20)의 회전력으로 폭기되어 기존의 임펠러 중앙에서 배출되는 공기의 폭기량에 비해 더욱 풍부한 상태로 배출되기 때문에 수중의 산소량을 극대화시켜줌으로써, 특히 오염된 물을 정수시키는 정화시설과 같은 장소에서의 수중믹서 사용은 침전물과의 일정한 믹싱으로 정화효과를 상승시킬 수 있고, 기존 폭기형 수중믹서 보다 짧은 시간내에 상기와 같은 정화, 믹싱효과를 구현할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 중공의 회전축을 통해 임펠러 중앙에서 배출되어 수중을 폭기하도록 한 수중믹서는 비교적 3미터 내지 5미터 정도로 심도가 양수장 등에서도 공기배출 압력 조정과 임펠러의 회전속도를 맞추어 효과적으로 폭기시킬 수 있어 대규모 정화시설, 폐수처리장, 배수펌프장 등지에 적합하게 운영할 수 있는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

110: 수중모터 11: 케이싱
12: 메카니컬 실 13: 회전축
13a: 체결부 14: 공기공급케이스
14a: 공기유입구 14b: 내실
20: 임펠러 20a: 날개부
21: 중심결합공 22: 개구부
22a: 제1공기배출공 30: 마개부재
31: 수나사 32: 공구체결홈
33: 가이드돌부 40: 폭기유도부재
41: 내부공간 42: 제2공기배출공
100: 수중믹서 H: 공기공급관

Claims (7)

1. 수중모터(10)의 케이싱(11)내에 메카니컬 실(12)로 회전가능하게 방수처리된 회전축(13)이 설치되되, 회전축(13)이 관통된 상기 케이싱(11)의 후부에는 외부로부터공기공급관(H)과 연결되는 공기유입구(14a)가 일측에 형성되고, 상기 공기유입구(14a)와 통하는 내실(14b)을 갖는 공기공급케이스(14)가 기밀설치되며, 상기 회전축(13)은 공기공급케이스(14)를 통한 공기를 통과시키기 위한 중공의 축으로, 일단부에 체결부(13a)를 두어 제공되는 너트(N)로서 다수개의 날개부(20a)를 갖는 임펠러(20)의 중심결합공(21)을 통해 임펠러와 결합 구성된 폭기형 수중믹서(100)에 있어서,
   상기 임펠러(20)는 중심결합공(21)으로부터 확장 형성되는 통형의 개구부(22)가 형성되되, 개구부(22)의 내경에는 날개부(20a) 전면으로 통하는 제1공기배출공(22a)이 형성되고, 개구부의 선단 내경에는 개구부(22)를 막아 회전축(13)의 단부로부터 배출되는 공기를 제1공기배출공(22a)으로 유도하는 마개부재(30)가 탈착 가능하게 설치되며,
   상기 날개부(20a)의 전면에는 날개부의 전면과 개구부(22)의 외측둘레에 제1공기배출공(22a)이 수용되게 부착되어 제1공기배출공을 통해 날개부(20a)의 전방으로 공기를 분산 배출시키는 폭기유도부재(40)가 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 마개부재(30)는 외측둘레에 수나사(31)가 형성되고, 전면에는 공구체결홈(32)이 형성되며, 공구체결홈(32)이 형성된 반대되는 면에는 공기를 제1공기배출공(22a)으로 유도하는 원뿔형의 가이드부(33)가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1공기배출공(22a)은 하나의 장홈으로 형성되거나 또는 다수개로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 폭기유도부재(40)는 날개부(20a)와 동일한 곡률형상으로 형성되되, 날개부(20a)의 전면에 대해 제1공기배출공(22a)을 통과한 공기를 유입시키는 내부공간(41)이 마련되고, 전면에는 다수개의 제2공기배출공(42)이 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2공기배출공(42)은 0.5~0.8mm 직경으로 레이저가공된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 제2공기배출공(42)은 폭기유도부재(40)의 내측에서 외측으로 가공되어 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 폭기유도부재(40)는 날개부(20a)의 후면에 부착되고, 폭기유도부재가 부착되는 위치에 일치되도록 개구부(22)의 제1공기배출공(22a)은 날개부(20a)의 후면에 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 폭기형 수중믹서.

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