KR20170075570A - 정량펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동모터와 연동하여 회전되는 캠샤프트의 캠 노우즈가 이송관의 표면을 축선방향으로 짜내듯이 차례로 가압하여 이송관내의 오·폐수를 일정량씩 이송시킬 수 있는 정량펌프를 제안한다.

Description

정량펌프 {FLUID METERING PUMP}

본 발명은 오·폐수에 포함된 슬러지를 응집시켜 제거함에 있어 약품처리조속으로 투입되는 응집제와 오·폐수의 량을 항시 일정한 비율로 혼합하기 위하여 일정한 량의 오·폐수량을 이송시키기 위한 정량펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동모터와 연동하여 회전되는 캠샤프트의 캠 노우즈가 이송관의 표면을 축선방향으로 짜내듯이 차례로 가압하여 이송관내의 오·폐수를 일정량씩 이송시킬 수 있는 정량펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 수질보호를 위해 생활하수나 산업용 오·폐수 또는 축산분뇨와 같은 오·폐수는 방류할 수 있는 수준으로 정화처리하거나 중수로 정화시켜 도로 청소나 화장실 세척수 혹은 가로수나 공원의 식목수 등으로 재활용하기도 한다.

수질을 정화처리함에 있어 오·폐수의 오염원의 종류 및 오염정도에 따라 다양한 정화처리기법이 적용되고 있다. 일 예로 축산분뇨와 같은 오·폐수는 분뇨의 오염농도가 심각하게 크기 때문에 오수정화처리에 앞서 협잡물이나 기타 오염물질은 물리적 혹은 화학적 방법으로 제거한 뒤 오·폐수를 단계별로 순차적으로 정화시킨다.

전술한 바와 같이 오·폐수에 포함된 슬러지를 제거하기 위해 오·폐수가 유입된 처리조에 응집제를 투입하여 슬러지를 응집시키게 되는데, 약품처리조로 유입되는 오·폐수의 수량이나 오·폐수의 오염농도에 따라 응집제의 투입량을 적절히 조절해야만 효과적인 슬러지 응집효과를 기대할 수 있다.

이 경우 소량의 오·폐수의 슬러지 제거에는 그다지 문제가 되지 않으나, 대용량 오·폐수에 포함된 슬러지를 연결된 후속공정과 연계하여 신속하게 슬러지를 제거하는 것은 어렵다.

일 예로, 슬러지 제거방식에는 와이어를 가로 세로로 엮어 만든 여과망을 이용하여 슬러지나 협잡물을 제거하거나 필터를 통해 여과하는 물리적 여과방식과, 오·폐수에 약품을 투입하여 슬러지를 응집시켜 제거방식이 통용되고 있는데, 물리적 여과방식은 협잡물이나 슬러지를 신속히 제거할 수 있는 장점이 있으나 응집된 슬러지가 관로를 막는 문제가 수시로 발생되기 때문에 응집제에 의한 슬러지 응집 제거방식이 주로 활용되고 있다.

그러나 오·폐수의 수량 대비 응집제의 투입량이 과다한 경우 탈수장치 운전시 오·폐수의 탈수가 어려워지는 문제가 발생되고, 반대의 경우에는 슬러지의 응집력이 약화되어 탈수된 오·폐수에 다량의 슬러지가 포함되므로 후속 오·폐수 처리공정에서 처리부하가 커지는 문제가 생긴다.

일 예로, 도 1을 참조하면 기존의 약품처리조(3)는 유입되는 오·폐수가 삼각웨이방식에 의해 오버 플로우(넘침)되면서 탈수장치로 배출되는데, 이때 약품처리조(3)의 수위가 일정수위 이하로 하강하면, 이송펌프(4)가 작동(약품처리조(3)에 수위센서(참조번호 미표기) 작동에 의함)되면서 침전조(1)에 저장된 오·폐수가 약품처리조(3)로 이송되지만 이송펌프(4)는 운전구간(이송펌프의 작동 및 휴지시간)에서는 약품처리조(3)로 유입되는 오·폐수의 수량이 불규칙해지는 문제가 발생된다. 도 1에서 미설명 부호 5는 응집된 슬러지를 탈수하여 액상의 오·폐수와 슬러지를 분리하는 탈수장치이다.

이외에도 오·폐수의 수량 불규칙 현상은 침전조(1)에 유입된 오·폐수의 수위변화에 따른 수압차에 의해서도 발생된다. 즉, 일반 하수종말처리장 등과 같은 곳에서 운영되는 침전조(1)는 높이 7~10m, 가로세로 15m X 20m의 대용량이므로 수위차로 인한 수압 변화의 폭은 매우 크다.

수압에 의한 수량의 변화는 침전조(1)와 약품처리조(3)의 수위를 대등하게 설치함으로써 해결할 수도 있으나, 지하의 오·폐수를 지상이나 높은 곳으로 이송시키는 오·폐수처리에는 모두 적용할 수 없는 경우도 상당히 많다.

수압의 변화는 이송펌프(4)의 내부에 가해지므로 펌프의 양정은 펌프가 지니는 양정 이외에 펌프에 작용하는 수압에 의해서도 차이가 생긴다.

통상 침전조에는 다양한 물질이 오·폐수와 함께 유입되므로 오·폐수를 이송시키는 펌프는 종류에 관계없이 운전 시 모두 극심한 마모현상이 발생된다.

다시 말해서, 침전물에 포함된 이물질에 의해 펌프는 내부의 실링이나 임펠러, 임펠러와 압축실사이의 내벽과, 임펠러를 회전시키는 샤프트 표면 등이 극심하게 마모되면서 펌프의 양정 감소는 물론 마모로 인한 부품간의 간격 벌어짐 등으로 펌프내에 작용하는 침전조(1)의 수압에 의해 펌프에 의한 오·폐수의 이송량에 변화가 발생되며, 이로 인해 약품처리조로 이송된 오·폐수의 량과 응집제의 혼합비율이 비정상적으로 혼합되는 문제가 발생된다.

그러므로 오·폐수에 포함된 고형의 이물질이나 각종 협잡물은 물리적 방식에 의해 대부분 제거하더라도 펌프의 마모와 수명 단축이 불가피하므로 오·폐수에 포함된 슬러지를 효과적으로 응집시켜 제거하기 위해 응집제의 투입량을 관리할 인력이 요구되고, 오·폐수처리 설비의 자동화에 제약이 되고 있는 점을 감안하면 슬러지 응집제 투입량 관리와 슬러지 응집효율의 관리는 매우 중요한 의미가 있으므로, 이를 해결할 수 있는 해결방안이 요구된다.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같이 약품처리조속으로 이송되는 오·폐수의 유량을 항시 일정하게 이송시키기 위하여 전동모터와 연동하여 회전되는 캠샤프트의 노우즈(nose)가 이송관의 축선방향으로 짜내듯이 차례로 가압하여 일정량의 오폐수를 이송관을 통해 이송시키기 위한 정량펌프를 제공하려는 것이다.

본 발명의 유체 정량 이송용 정량펌프의 구현수단은,

오·폐수 정량 이송용 정량펌프에 있어서,

전동모터의 동력과 연동하도록 베이스 프레임에 회전가능하게 결합되고, 원주면에 캠을 구비하는 캠샤프트와;

상기 캠샤프트의 하부에 상기 캠에 의해 축선방향으로 순차적으로 압축되면서 내부의 오·폐수를 배출하고, 캠의 압력 제거시 내재된 복원력에 의해 원상태로 복원되면서 형성되는 부압에 의해 유체를 흡입하는 이송관에 의해 구현할 수 있다.

본 발명의 복수의 캠은 일정간격으로 이격되도록 하고, 이송관은 원상태로 복원력이 내재된 이송관을 채용하여 구현한다.

본 발명은 구동모터의 회전에 따라 회전되는 캠샤프트의 캠 노우즈가 이송관의 표면을 이송관의 축선방향으로 순차적으로 가압함으로 이송관내에 유입된 오·폐수가 일정량씩 밖으로 이송되고, 이송관을 누르는 캠 노우즈의 압력이 제거되어 이송관이 내재된 복원력에 의해 원상태로 복원될 때 이송관내에 부압이 형성되면서 이송관속으로 유체가 다시 유입(흡입)된다.

이와 같은 연속동작에 의해 이송관을 통해 일정량의 유체를 지속적으로 이송시킬 수 있다.

도 1은 종래의 오·폐수에 포함된 슬러지를 약품을 사용하여 응집시키는 오·폐수 처리장치의 배치도,
도 2는 발명에 따른 정량펌프를 예시한 요부 단면도,
도 3a는 도 2의 정량펌프에 채용된 제1 캠샤프트를 예시한 사시도,
도 3b는 도 2의 정량펌프에 채용된 제2 캠샤프트를 예시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 이송관의 펌핑동작을 예시한 요부 단면도이다

이하, 본 발명에 따른 정량펌프에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 3b를 참조하면, 도 2는 발명에 따른 정량펌프를 예시한 요부 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 캠샤프트의 제1 및 제2 실시예를 예시한 사시이다.

본 발명의 정량펌프(300)는 전동모터(310)와 캠샤프트(100) 및 원상태로 복원되는 복원성 재질로 제조된 이송관(200)으로 구성되어 있다.

상기한 전동모터(310)와 캠샤프트(200)는 양 풀리(301)사이에 벨트(302)가 연결되어 전동모터(310)의 회전력이 캠샤프트(200)로 전달될 수 있다.

상기 캠샤프트(100)는 베이스 프레임(303)에 양측단부가 회전가능하도록 축받이되어 전동모터(310) 작동과 연동하여 회전된다.

전술한 캠샤프트(100)는 도 3a에 도시된 바와 같이 샤프트(102)의 원주면에 축선방향으로 동일한 직경을 지닌 나선형상의 캠(101)이 마련된 캠샤프트(100a)와, 반경방향으로 카아커스가 배열되어 반경방향으로 복원력이 내재된 고무재 이송관(200)으로 구현될 수 있다.

제1 실시예에 도시된 나선형 캠(101)은 캠(101)의 노우즈(nose)는 나선형으로 샤프트(102)의 축선방향으로 연속적으로 연결되어 있고, 샤프트(102)의 중심에 대해 동일한 외경으로 이루어져 있으며, 샤프트(102)의 1회 회전하는 동안 캠의 노우즈는 복원력이 내재된 이송관(200)을 가압하고 압력이 해지되도록 샤프트(02)의 원주면에 축선방향으로 나선형태로 결합되어 있다.

전술한 이송관(200)은 베이스 프레임(303)의 바닥면에 설치된 표면이 평평한 플레이트(304)위에 설치되고, 이송관 상부에 전술한 캠을 갖춘 캠샤프트(100)가 배치된다.

전술한 캠샤프트(100)와 이송관(200)은 프레임(303)에 결합되는 커버(305)속에 내장되어 있다.

상기 캠샤프트(100)의 다른 실시예로서, 도 3b에 도시된 바와 같이 전술한 샤프트(102)에 일정간격으로 복수의 제1 캠(102) 내지 제5 캠(106)을 각각 마련한 형태의 캠샤프트(100b)를 채택해도 좋다.

도 3b에 도시된 제1 캠(102) 내지 제5 캠(106)은 각 캠(102~106)의 노우즈(101a)의 각도가 서로 다르게 샤프트(102)에 결합한 것으로, 각각의 제1 내지 제5의 캠의 노우즈(101a)의 직경은 같다.

따라서, 전동모터(310)의 구동에 의해 캠샤프트(102)가 회전되면, 각 캠의 노우즈(101a)가 이송관(200)의 표면을 이송관의 축선방향으로 이송관을 압축시킬 수 있다.

전술한 바와 같은 캠샤프트(102)의 회전에 따라 나선형 캠(101) 혹은 제1 내지 제5 캠은 도 3에 도시된 (a) 내지 (c) 순으로 노우즈(101a)가 이송관(200)을 가압하여 이송관내의 오·폐수는 튜브를 짜듯이 압축되어 일측방향으로만 이송시키게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 캠샤프트의 연속적인 회전에 의해 이송관의 펌핑동작이 연속으로 이루어지면서 이송관 내의 오·폐수를 일정량씩 이송시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 오·폐수에 포함된 슬러지를 응집시켜 슬러지를 제거함에 있어 약품처리조에 투입되는 응집제의 비율과 오·폐수의 량을 일정한 비율로 이송시킬 수 있는 정량펌프를 제공할 수 있는 효과가 있다.

100: 캠샤프트
101: 나선형 캠
101a: 노우즈
102 내지 105: 제1 캠 내지 제5캠
200: 복원가능한 이송관
300: 정량펌프
301: 풀리
302: 벨트
303: 베이스 프레임
304: 플레이트
305: 뚜껑
310: 전동모터

Claims (2)

1. 오·폐수 정량 이송용 정량펌프에 있어서,
   전동모터(310)의 동력과 연동하도록 베이스 프레임(303)에 회전가능하게 결합되고, 원주면에 축선방향으로 배치되는 캠을 구비하는 캠샤프트(100)와;
   상기 캠샤프트(100)의 하부에 상기 캠에 의해 축선방향으로 순차적으로 압축되면서 내부의 오·폐수를 배출하고, 캠의 압력 제거시 내재된 복원력에 의해 원상태로 복원되면서 형성되는 부압에 의해 유체를 흡입하는 이송관(300)으로 구성된 것을 특징으로 하는 정량펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 캠은 캠샤프트의 원주면에 축선방향으로 나선형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 정량펌프.

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