WO2018070562A1 - 유체혼합 토출장치 - Google Patents

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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a fluid mixed ejection apparatus, and more particularly, to a fluid mixed ejection apparatus in which two or more different fluids, such as water and air, are mixed and ejected, thereby improving the mixing therebetween.
  • waste water is always treated with water purifying due to environmental pollution so that the biological oxygen demand (BOD) is lowered and discharged as much as possible.
  • BOD biological oxygen demand
  • the aeration system is used in a wastewater treatment tank to supply oxygen necessary for biological treatment of wastewater or to activate the water by supplying oxygen in the water.
  • Korean Patent Application Publication No. 10-0762885 (2007.09.21), which was previously filed, discloses a slim type high speed aeration device having a multi-stage mixing structure.
  • 1 is a configuration diagram schematically showing a conventional high speed aeration device.
  • the conventional high speed aeration device 1 includes an air mixing device 10 for discharging and discharging a liquid 7 and air at high speed and high efficiency, and a high pressure hose of the liquid 7.
  • An underwater pump 3 forcibly circulated to the upper side of the air mixing device 10 through (4).
  • the air mixing device 10 is installed so that the upper end portion is floated on the water surface using a means such as a separate winch.
  • the air mixing device 10 is provided with a lid 11b for cleaning the inside of the upper end of the first vertical cylindrical portion 11, the introduction pipe (11a) into which the processing liquid 7 is introduced at the upper side is a high pressure It extends in the horizontal direction to be connected by the hose 4 and the connecting fixture (4a).
  • the first acceleration device 13 is formed to extend the acceleration rate when the liquid to be introduced 7 freely falls inside the first vertical cylindrical portion 11. do.
  • the first accelerator 13 has a Laval nozzle shape having an inner diameter smaller than that of the upper portion and the lower portion. The pressure decreases and the fluid velocity decreases toward the lower opening after the hydraulic pressure increases in the intermediate portion. Faster.
  • a second vertical cylindrical portion 15 is provided below the first accelerator 13.
  • the upper end of the second vertical cylindrical portion 15 is sealed to the outside of the first accelerator 13, the first air injection portion 15a is introduced outside the air above the level of the lower end of the first accelerator 13 ) Is provided, a second acceleration device (15b) for increasing the descending speed of the liquid to be processed (7) is disposed in the middle portion, the lower side is provided with a discharge portion (15c) of a smaller diameter than the upper end.
  • a third vertical cylindrical portion 17 is provided below the second vertical cylindrical portion 15.
  • the upper end portion of the third vertical cylindrical portion 17 is sealed to the outside of the second acceleration device 15b, and outside air is introduced above the lower end level of the discharge portion 15c of the second vertical cylindrical portion 15.
  • the second air injection portion 17a is arranged, and the mixed liquid 9 of the liquid to be processed 7 and air is discharged from the lower discharge port 17b.
  • the first to third vertical cylindrical portions 11, 15, and 17 form a first path Fs through which the liquid to be processed 7 passes.
  • the arc engine 20 is coupled to one side of the first to third vertical cylindrical portions 11, 15 and 17 to form a second path Fa through which air is introduced.
  • the arc engine 20 includes an air introducing pipe body 23 formed of a square tube, and an air introducing part 21 extending vertically to be exposed to the air from the air introducing pipe body 23.
  • the processing liquid 7 in which air is primarily mixed in the second vertical cylindrical portion 15 is slightly lowered in pressure and temporarily flows while being mixed with air, but the second acceleration device disposed below Secondary acceleration is made while passing through 15b. While the liquid to be processed 7 passes through the second accelerator 15b at high speed, a strong negative pressure is generated in the third vertical cylindrical portion 17. The external air introduced from the air introduction portion 21 by the strong negative pressure under the second accelerator 15b is sucked through the second air injection portion 17a and mixed with the liquid to be processed 7 of the high velocity flow downward. Discharged.
  • the conventional high-speed aeration device (1) is formed in a way of forming a negative pressure and mixing the outside air while passing through the multi-stage accelerator, it has a limit of the mixing efficiency of water and air and has a higher efficiency of mixing There is a need for the development of a fluid-mixed discharge device having.
  • a fluid mixed ejection apparatus in which two or more different fluids, such as water and air, are mixed and discharged, thereby improving the mixing therebetween.
  • the fluid mixed discharge device includes a pump having a fluid inflow portion into which a first fluid flows in and a discharge portion in which the first fluid flows out, a discharge tube that is a pipe connected to the discharge portion, and one side of the fluid inflow portion And a circulation pipe connected to the discharge pipe at the other side, and a first fluid inflow pipe serving as a passage for introducing the second fluid;
  • the first fluid inlet pipe provides a fluid mixed discharge device, characterized in that the connection is provided to the circulation pipe.
  • the first fluid inlet pipe may further include a second fluid inlet pipe having one end connected to the first fluid inlet pipe and serving as a passage for introducing a third fluid into the first fluid inlet pipe.
  • connection pipe of the "T" shape is further provided between the circulation pipe and the discharge pipe;
  • An end of the circulation pipe is inserted into the discharge pipe, characterized in that the end is located in the discharge pipe.
  • an end portion of the circulation pipe inserted into the connection pipe is provided with a bent portion in the connection pipe, characterized in that the end portion is formed in a straight line with the discharge pipe.
  • the other end of the circulation pipe protruding into the fluid inlet is cut is characterized in that a plurality of cutouts are formed.
  • connection portion between the circulation pipe and the first fluid inlet pipe is characterized in that the orifice portion is provided.
  • the fluid mixed ejection apparatus mixes and discharges two or more different fluids such as water and air, but repeatedly improves the mixing property by repeatedly mixing the fluids.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a conventional high speed aeration device
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a fluid mixed discharge device according to the present invention
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion “F” of FIG. 2;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion "L" of FIG. 2.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the fluid-mixed ejection apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a portion “F” of FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion “L” of FIG. 2.
  • the fluid mixed discharge device 100 is a device for discharging by mixing water and air, the pump 113, the discharge pipe 119, and the first fluid inlet pipe 130, the circulation pipe 120, and the connection pipe 140.
  • the first fluid is water
  • the second fluid is air
  • the third fluid is other gas (eg ozone gas, hydrogen gas, etc.).
  • the first, second and third fluids may be applied to other fluids in addition to water and air.
  • the first fluid is called water
  • the second fluid is air
  • the third fluid is called other gas.
  • the pump 113 is composed of a casing and an impeller 111-1 rotating inside the casing.
  • the pump 113 is driven by a motor 111 that rotates the impeller 111-1.
  • the impeller 111-1 has a streamlined wing feather which protrudes in the axial direction.
  • the axis of rotation of the impeller 111-1 is perpendicular to the ground and the wing feathers are installed to face the ground.
  • the impeller 111-1 provided in the pump 113 is connected to and driven by the motor 111 provided in the pump 113.
  • a plurality of support parts 112 are provided below the pump 113.
  • the support part 112 is provided in a rod shape extending upward.
  • the support part 112 is spaced apart from each other.
  • the pump 113 is supported by the support part 112 and is provided spaced upward from the ground.
  • the pump 113 is formed with a fluid inlet 117 through which water is introduced and a discharge unit 115 through which water is discharged.
  • the fluid inlet 117 may also be formed on the side of the pump 113. As shown in FIG. 4, the fluid inlet 117 may include an inlet hole 117-1 formed in the casing.
  • the discharge part 115 is provided on the side of the pump 113.
  • the discharge part 115 is formed to protrude laterally.
  • the discharge part 115 communicates with a space part of the pump 113.
  • the discharge part 115 is provided with a discharge pipe 119 is connected.
  • the discharge pipe 119 is provided with a tube body with both ends open.
  • the discharge tube 119 is a passage through which water discharged from the discharge unit 115 is discharged.
  • the discharge pipe 119 is disposed in the water.
  • the water flows into the pump 113 through the fluid inlet 117 and is discharged through the discharge unit 115 by the rotation of the impeller 111-1.
  • the pump 113 described above is a well-known technique, and detailed driving principles and processes of the pump 113 will be omitted below.
  • the impeller 111-1 flows water and air in the axial direction and discharges it in the radial direction.
  • the water flowing through the fluid inlet 117 is discharged to the outside of the pump 113 through the discharge part 115 formed on the side while rotating by the impeller 111-1 rotated in the pump 113.
  • the circulation pipe 120 is made of a tubular body.
  • the circulation pipe 120 has one side connected to the fluid inlet 117 and the other side connected to the discharge tube 119.
  • the circulation pipe 120 is a passage through which a portion of the fluid discharged through the discharge pipe 119 flows to the fluid inlet 117.
  • the circulation pipe 120 is connected to the discharge pipe 119 by the "T" shaped connecting pipe 140.
  • connection pipe 140 is provided in the discharge pipe 119, and the circulation pipe 120 is connected to the connection pipe 140.
  • the connecting tube 140 is formed of a tubular body of the "T" shape.
  • the first fluid inlet pipe 130 is connected to the circulation pipe 120.
  • the first fluid inlet pipe 130 is a passage through which the air, which is the second fluid, flows into the circulation pipe 120 between the tow pipe 119 and the fluid inlet 117.
  • the end portion extends to the outside of the water.
  • the first fluid inlet pipe 130 is made of a tubular body. One end of the first fluid inlet pipe 130 is connected to the circulation pipe 120 and the other end extends outside the water to be exposed to the atmosphere. Air in the atmosphere is introduced into the circulation pipe 120 through the first fluid inlet pipe 130.
  • the first fluid inlet pipe 130 may be provided with an open / close valve.
  • the opening and closing valve may be provided to control the gas inflow through the first fluid inlet pipe 130.
  • the first fluid inlet pipe 130 may further include a branched second fluid inlet pipe 130-1.
  • the second fluid inlet pipe 130-1 is formed of a tubular body. One end of the second fluid inlet pipe 130-1 is connected to the first fluid inlet pipe 130. One end of the second fluid inlet pipe 130-1 may be connected to the circulation pipe 120.
  • the second fluid inlet pipe 130-1 may be a passage through which other gas (eg, hydrogen, ozone, etc.) other than air is introduced into the pump 113.
  • the second fluid inlet pipe 130-1 may further include an open / close valve. The opening and closing valve may be provided to control the gas inflow through the second fluid inlet pipe 130-1.
  • One end C of the circulation pipe 120 is connected to communicate with the side of the connection pipe 140 or is inserted into the connection pipe 140.
  • one end of the circulation pipe 120 When one end C of the circulation pipe 120 is inserted into the connection pipe 140, one end of the circulation pipe 120 has a bent portion in the connection pipe 140 and ends. The part is provided in parallel with the discharge tube 119.
  • the other end E of the circulation pipe 120 is inserted into the fluid inlet 117.
  • the other end E of the circulation pipe 120 has a bent portion at the bottom of the pump 113 so that the end portion thereof is provided in parallel with the fluid inlet 117.
  • the other end E of the circulation pipe 120 extends into the casing so that the first fluid introduced into the fluid inlet 117 and the fluid discharged from the circulation pipe 120 flow into the impeller 111-1. And mixed.
  • an incision 123 is formed at the other end E of the circulation pipe 120.
  • the cutout 123 is formed by cutting the other end E in the longitudinal direction of the tube.
  • the end E of the circulation pipe 120 in which the cutout 123 is formed is formed to open in a radially outward direction.
  • the nut 125 is fastened to the other end E of the circulation pipe 120.
  • the cutout 123 retracts inward in the radial direction of the circulation pipe 120, and the nut 125 is connected to the circulation pipe 120. If it is far from the end (E) of the) is adjusted to open radially outward of the circulation pipe (120).
  • the fluid discharged from the circulation pipe 120 has an effect of mixing once more by the cutout 123.
  • connection part F of the circulation pipe 120 and the first fluid inlet pipe 130 is located outside the pump 113.
  • One end of the first fluid inlet pipe 130 is connected to the circulation pipe 120 by a T-shaped connecting pipe (not shown), so that the connection portion of the circulation pipe 120 and the first fluid inlet pipe 130 ( F) is formed in a "T" shape.
  • connection part F of the circulation pipe 120 and the first fluid inlet pipe 130 is provided with an orifice portion 124 that decreases in cross-sectional area of the flow path of the circulation pipe 120 and increases again.
  • the first fluid inlet pipe 130 is connected to the orifice portion 124.
  • the orifice part 124 forms a cross-sectional reduction part 124-1 in an inner flow path of the circulation pipe 120, and the circulation pipe 120 is formed at one side of the orifice part 124.
  • a flow path having the same inner diameter is formed.
  • the inner diameter of the flow path decreases, and the inner diameter increases again from the center of the orifice part 124, and the circulation pipe 120 is formed on the other side of the orifice part 124 again.
  • the first fluid inlet pipe 130 is connected to the central portion of the orifice portion 124, that is, the narrowest portion of the inner diameter. As the fluid passing through the orifice portion 124 passes through a narrow flow path from one side, the pressure increases rapidly, and the pressure decreases at the other side of the orifice portion 124, thereby increasing the flow velocity. Strong negative pressure is generated on the other side of the orifice part 124, and air and other gases are sucked into the circulation pipe 120 through the first fluid inlet pipe 130 by the Venturi effect.
  • connection part of the circulation pipe 120 and the second fluid inlet pipe 130-1 is formed in a "T" shape.
  • the connection part may be provided with an orifice part such as a connection part F between the first fluid inlet pipe 130 and the circulation pipe 120.
  • the circulation pipe 120 is provided with a flow control valve 121 for controlling the flow amount of the fluid.
  • a flow control valve 121 for controlling the flow amount of the fluid.
  • Some of the water discharged through the discharge unit 115 is introduced into the circulation pipe 120 through one end C of the circulation pipe 120.
  • the flow control valve 121 is open. Water flowing in the circulation pipe 120 passes through the orifice portion 124 formed at the connection portion F of the circulation pipe 120 and the first fluid inflow pipe 130, and thus the first fluid inflow pipe is formed by venturi. Air is sucked in through 130.
  • the air I introduced through the first fluid inlet pipe 130 exposed to the atmosphere is introduced into the circulation pipe 120 along the inner flow path D of the first fluid inlet pipe 130.
  • the other gas K flowing into the second fluid inlet pipe 130-1 connected to the first fluid inlet pipe 130 circulates along the inner flow path D of the first fluid inlet pipe 130 together with air. It is introduced into the pipe (120).
  • the gas K introduced into the second fluid inlet pipe 130-1 is the second fluid inlet pipe 130-1. It is introduced into the circulation pipe 120 along the inner passage of the.
  • Water and air are introduced into the pump 113 through the other end E of the circulation pipe 120 and are repeatedly circulated to the discharge part 115 while being mixed by the rotation of the impeller 111-1. Some of the mixed water and air are discharged through the discharge pipe 119 through the outlet (B) of the discharge portion 115, and the other is the circulation pipe 120 through the inlet (C) of the circulation pipe 120 again Circulate The mixed water and air again suck the air by venturi action while passing through the orifice portion 124 formed at the connection portion F of the circulation pipe 120 and the first fluid inlet pipe 130, and the pump 113. The mixing of water and air is repeated inside.
  • ozone (O 3 ) is supplied to the space portion of the pump 113 through the second fluid inlet pipe (130-1) through the fluid mixed discharge device 100 according to the present invention dissolved dissolved oxygen in the water at the same time disinfection is The effect that comes together is generated.
  • the above-described fluid mixing discharge device mixes and discharges two or more different fluids such as water and air, but repeatedly mixes the two fluids, thereby improving the mixing property and mixing two or more fluids. Time can be saved.

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Abstract

본 발명에 따른 유체혼합 토출장치는 하부로부터 제1 유체가 유입되는 유체유입부와 상부로 제1 유체가 배출되는 토출부를 구비한 펌프와, 상기 토출부에 연결되어 상향 연장된 관체인 토출관과, 상기 유체유입부와 토출관을 연결하는 순환관과, 제2 유체를 상기 펌프 측으로 유입시키는 통로가 되는 제1 유체 유입관을 구비하고; 상기 제1 유체 유입관(130)은 상기 순환관에 연결 구비된 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치에 관한 것이다.

Description

유체혼합 토출장치
본 발명은 유체혼합 토출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물과 공기와 같이 서로 다른 2가지 이상의 유체를 혼합하여 토출하되 이들 간의 혼합성을 향상시킨 유체혼합 토출장치에 관한 것이다.
일반적으로, 오폐수는 환경오염 때문에 항시 정수처리를 하여 생물학적 산소 요구량(BOD)를 최대한 낮추어 배출하도록 하고 있다. 오폐수의 생물학적 처리를 위해 필요한 산소를 공급하거나 수중에 산소를 공급하여 물을 활성화시키도록 오폐수 처리조에 폭기장치를 사용하고 있다.
선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-0762885호(2007.09.21)에는 다단 혼합 구조를 갖는 슬림형 고속 폭기장치가 개시된바 있다. 도 1은 종래의 고속 폭기장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 고속 폭기장치(1)는 피처리액(7)과 공기를 고속 및 고효율로 혼합하여 배출하기 위한 공기혼합장치(10)와, 피처리액(7)을 고압호스(4)를 통하여 공기혼합장치(10)의 상측으로 강제 순환시키는 수중펌프(3)를 구비한다. 공기혼합장치(10)는 별도의 윈치와 같은 수단을 이용하여 상단부가 수면위로 부상되도록 설치된다.
상기 공기혼합장치(10)는 제1수직원통부(11)의 상단부에 내부 청소를 위한 뚜껑(11b)이 구비되고, 상측부에 피처리액(7)이 도입되는 도입관(11a)이 고압호스(4)와 연결고정구(4a)에 의해 연결되도록 수평 방향으로 연장된다. 제1수직원통부(11)의 하측에는 도입된 피처리액(7)이 제1수직원통부(11) 내부에서 자유낙하할 때 하강속도를 가속하기 위한 제1가속장치(13)가 연장 형성된다. 제1가속장치(13)는 중간부분이 상단 및 하단보다 작은 내경을 가진 라발 노즐(Laval Nozzle) 형상을 취하며, 상기 중간부분에서 유압이 증가한 후 하단 개방부로 향하면서 압력은 낮아지고 유체 속도를 빨라진다.
제1가속장치(13)의 하측에는 제2수직원통부(15)가 구비된다. 제2수직원통부(15)의 상단부는 제1가속장치(13)의 외측에 실링 결합되고, 제1가속장치(13)의 하단부 레벨보다 상측에 외부 공기가 도입되는 제1공기주입부(15a)가 구비되며, 중간부분에 피처리액(7)의 하강속도를 증가시키는 제2가속장치(15b)가 배치되고, 하측에는 상단부보다 작은 직경의 배출부(15c)를 구비한다.
제2수직원통부(15)의 하측에는 제3수직원통부(17)가 구비된다. 제3수직원통부(17)의 상단부는 제2가속장치(15b)의 외측에 실링 결합되고, 제2수직원통부(15)의 배출부(15c)의 하단부 레벨보다 상측에 외부 공기가 도입되는 제2공기주입부(17a)가 배치되며, 하측의 배출구(17b)로부터 피처리액(7)과 공기의 혼합액(9)이 배출된다.
상기 제1 내지 제3수직원통부(11,15,17)는 피처리액(7)이 통과하는 제1경로(Fs)를 형성한다. 제1 내지 제3수직원통부(11,15,17)의 일측에는 공기의 도입이 이루어지는 제2경로(Fa)를 형성하도록 호기관(20)이 결합된다. 호기관(20)은 사각통으로 이루어지는 공기도입관본체(23)와, 상기 공기도입관본체(23)로부터 공기 중에 노출되도록 수직으로 연장된 공기도입부(21)를 포함한다.
상기 종래의 고속 폭기장치(1)는 피처리액(7)이 제1가속장치(13)를 통과하면서 고속으로 가속되어 제2수직원통부(15)로 배출되면 제1가속장치(13)의 하측에는 강한 부압이 발생하고, 제1가속장치(13) 하측의 강한 부압에 의해 공기도입부(21)를 통해 외부로부터 도입된 공기가 흡입되어 고속 흐름의 피처리액(7)과 혼합되면서 하부로 배출된다.
이후에, 제2수직원통부(15)에서 1차로 공기가 혼합된 피처리액(7)은 공기와 혼합되면서 다소 압력이 낮아지고 일시적으로 흐름속도가 낮아지나, 하측에 배치된 제2가속장치(15b)를 통과하면서 2차 가속이 이루어진다. 피처리액(7)은 제2가속장치(15b)를 고속으로 통과하면서 제3수직원통부(17)에는 강한 부압이 발생한다. 제2가속장치(15b) 하측의 강한 부압에 의해 공기도입부(21)로부터 도입된 외부 공기가 제2공기주입부(17a)를 통하여 흡입되어 고속 흐름의 피처리액(7)과 혼합되면서 하부로 배출된다.
상기 종래의 고속 폭기장치(1)는 다단의 가속장치를 통과하면서 부압을 형성하고 외부 공기를 혼합하는 방식으로 이루어지는바, 물과 공기의 혼합 효율의 한계를 가지는 것이었으며 더욱 높은 효율의 혼합성을 갖는 유체혼합 토출장치의 개발이 필요하다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 물과 공기와 같이 서로 다른 2가지 이상의 유체를 혼합하여 토출하되 이들 간의 혼합성을 향상시킨 유체혼합 토출장치를 제공한다.
본 발명에 따른 유체혼합 토출장치는 제1 유체가 유입되는 유체유입부와 제1 유체가 배출되는 토출부를 구비한 펌프와, 상기 토출부에 연결된 관체인 토출관과, 일측이 유체유입부에 연결되고 타측이 토출관에 연결된 순환관과, 제2 유체를 유입시키는 통로가 되는 제1 유체 유입관을 구비하고; 상기 제1 유체 유입관은 상기 순환관에 연결 구비된 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치를 제공한다.
상기에서, 제1 유체 유입관에는 일단이 상기 제1 유체 유입관에 연결되어 제3 유체를 상기 제1 유체 유입관으로 유입시키는 통로가 되는 제2 유체 유입관이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 순환관과 토출관 사이에는 "T"자 형태의 연결관이 더 구비되며;
상기 순환관의 단부는 토출관 내로 삽입되어 단부가 토출관 내에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 연결관 내로 삽입된 순환관의 단부는 연결관 내에서 절곡부를 구비하여 단부 일부는 토출관과 일직선상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 유체유입부 내로 돌출된 순환관의 타측 단부는 절개되어 복수의 절개부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 순환관과 제1 유체 유입관의 연결 부위에는 오리피스부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유체혼합 토출장치는 물과 공기와 같이 서로 다른 2가지 이상의 유체를 혼합하여 토출하되 유체들 간의 혼합을 반복적으로 수행함으로써 혼합성이 획기적으로 향상된다.
도 1은 종래의 고속 폭기장치를 개략적으로 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 유체혼합 토출장치를 개략적으로 도시한 구성도이며,
도 3은 도 2의 "F" 부위를 확대 도시한 단면도이고,
도 4는 도 2의 "L" 부위를 확대 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 유체혼합 토출장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 유체혼합 토출장치를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 3은 도 2의 "F" 부위를 확대 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 "L" 부위를 확대 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 유체혼합 토출장치(100)는 물과 공기를 혼합하여 배출하는 장치로서, 펌프(113)와, 토출관(119)과, 제1 유체 유입관(130)과, 순환관(120)과, 연결관(140)으로 이루어진다.
이하에서, 제1 유체는 물이며, 제2 유체는 공기이고, 제3 유체는 기타 기체(예를들어, 오존 가스, 수소 가스 등) 이다. 상기 제1,2,3 유체는 물과 공기 이외에도 다른 유체에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 이하, 제1 유체는 물, 제2 유체는 공기, 제3 유체는 기타 기체라 명칭한다.
편의를 위하여 물에 공기가 혼합되는 것을 예로 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 설치된 것을 예로 설명하며, 방향이 한정되는 것은 아니다.
상기 펌프(113)는 케이싱과 상기 케이싱 내부에서 회전되는 임펠러(111-1)로 이루어진다. 상기 펌프(113)는 상기 임펠러(111-1)를 회전시키는 모터(111)에 의하여 구동된다. 상기 임펠러(111-1)는 유선형으로 이루어져 축 방향으로 돌출된 날개 깃이 구비된다. 상기 임펠러(111-1)의 회전축은 지면과 수직을 이루며 날개 깃은 지면을 향하도록 설치된다. 상기 펌프(113)의 내부에 구비되는 임펠러(111-1)는 펌프(113)에 구비된 모터(111)에 연결되어 구동된다.
상기 펌프(113)의 하부에는 복수의 지지부(112)가 구비된다. 상기 지지부(112)는 상향 연장된 막대 형상으로 구비된다. 상기 지지부(112)는 서로 이격 구비된다. 상기 펌프(113)는 상기 지지부(112)로 지지되며 지면으로부터 상향 이격되어 구비된다.
상기 펌프(113)에는 물이 유입되는 유체유입부(117)와 물이 배출되는 토출부(115)가 형성된다.
상기 유체유입부(117)는 상기 펌프(113)의 측방에도 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유체유입부(117)는 케이싱에 형성되는 유입홀(117-1)로 이루어질 수 있다.
상기 토출부(115)는 상기 펌프(113)의 측방에 구비된다. 상기 토출부(115)는 측방으로 돌출 형성된다. 상기 토출부(115)는 상기 펌프(113)의 공간부와 연통된다.
상기 토출부(115)에는 토출관(119)이 연결 구비된다. 상기 토출관(119)은 양단이 개구된 관체로 구비된다. 상기 토출관(119)은 상기 토출부(115)로부터 배출되는 물이 배출되는 통로가 된다. 상기 토출관(119)은 물 내부에 배치된다.
상기 임펠러(111-1)의 회전에 의해 물은 유체유입부(117)를 통해 펌프(113) 내부로 유입되고 토출부(115)를 통해 배출된다.
상기에 기재된 펌프(113)는 공지된 기술로써 이하에서는 상기 펌프(113)의 상세한 구동 원리 및 과정은 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(111-1)는 물과 공기를 축 방향으로 유입하여 반경 방향으로 배출한다.
상기 유체유입부(117)를 통해 유입되는 물은 펌프(113) 내부에서 회전되는 임펠러(111-1)에 의해 회전하면서 측방에 형성된 토출부(115)를 통해 펌프(113) 외부로 배출된다.
상기 순환관(120)은 관체로 이루어진다. 상기 순환관(120)은 일측이 유체유입부(117)에 연결되고 타측이 토출관(119)에 연결된다. 상기 순환관(120)은 상기 토출관(119)을 통하여 배출되는 유체 일부가 유체유입부(117)로 유동하도록 하는 통로가 된다. 상기 순환관(120)은 "T"자 연결관(140)에 의하여 상기 토출관(119)에 연결된다.
상기 토출관(119)에 연결관(140)이 구비되고, 상기 연결관(140)에 순환관(120)이 연결된다. 상기 연결관(140)은 "T"자 형태의 관체로 형성된다. 상기 토출관(119)이 단부에 감소한 단면적을 가지면, 토출관(119)을 통하여 배출되는 유체 중 더 많은 유체가 순환관(120)을 통하여 유동될 수 있다.
상기 제1 유체 유입관(130)은 순환관(120)에 연결 구비된다. 토울관(119)과 유체유입부(117) 사이에서 상기 제1 유체 유입관(130)은 제2 유체인 공기가 순환관(120)으로 유입되는 통로로서 단부는 물 외부까지 연장 형성된다. 상기 제1 유체 유입관(130)은 관체로 이루어진다. 상기 제1 유체 유입관(130)의 일측 단부는 순환관(120)에 연결되고 타측 단부는 물 외부로 연장 형성되어 대기 중에 노출된다. 대기 중의 공기는 제1 유체 유입관(130)을 통해 순환관(120)의 내부로 유입된다.
상기 제1 유체 유입관(130)에는 개폐 밸브가 구비될 수 있다. 상기 개폐 밸브가 구비됨으로써 상기 제1 유체 유입관(130)을 통한 기체 유입을 조절할 수 있다.
상기 제1 유체 유입관(130)에는 분지된 제2 유체 유입관(130-1)이 더 구비될 수도 있다. 상기 제2 유체 유입관(130-1)은 관체로 이루어진다. 상기 제2 유체 유입관(130-1)의 일측 단부는 상기 제1 유체 유입관(130)에 연결된다. 상기 제2 유체 유입관(130-1)의 일측 단부는 상기 순환관(120)에 연결되어 구비될 수도 있다. 상기 제2 유체 유입관(130-1)은 공기 이외의 기타 기체(예를 들어, 수소, 오존 등)를 펌프(113) 측으로 유입시키는 통로가 될 수 있다. 상기 제2 유체 유입관(130-1)에는 개폐 밸브가 더 구비될 수 있다. 상기 개폐 밸브가 구비됨으로써 상기 제2 유체 유입관(130-1)을 통한 기체 유입을 조절할 수 있다.
상기 순환관(120)의 일측 단부(C)는 상기 연결관(140)의 측방에 연통되도록 연결되거나 상기 연결관(140)의 내부로 삽입 구비된다.
상기 순환관(120)의 일측 단부(C)가 상기 연결관(140)의 내부로 삽입 구비된 경우, 상기 순환관(120)의 일측 단부는 상기 연결관(140) 내에서 절곡부를 구비하여 끝단부는 토출관(119)과 나란하게 구비된다.
순환관(120)의 타측 단부(E)는 유체유입부(117)의 내부로 삽입 구비된다. 상기 순환관(120)의 타측 단부(E)는 펌프(113) 하부에서 절곡부를 구비하여 끝단부는 유체유입부(117)와 나란하게 구비된다.
상기 순환관(120)의 타측 단부(E)는 상기 케이싱 내로 연장되어 상기 유체유입부(117)으로 유입된 제1 유체와 순환관(120)으로부터 배출되는 유체가 임펠러(111-1) 측으로 유입되어 혼합된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 순환관(120)의 타측 단부(E)에는 절개부(123)가 형성된다. 상기 절개부(123)는 타측 단부(E)가 관의 길이 방향으로 절개되어 형성된다. 상기 절개부(123)가 형성된 순환관(120)의 단부(E)는 반경 방향 외향으로 벌어지게 형성된다.
상기 순환관(120)의 타측 단부(E)에는 너트(125)가 체결된다. 상기 절개부(123)는 상기 너트(125)가 순환관(120)의 단부(E)를 향하여 이동되면 순환관(120)의 반경 방향 내향으로 오므라들며, 상기 너트(125)가 순환관(120)의 단부(E)로부터 멀어지면 순환관(120)의 반경 방향 외향으로 벌어지도록 조절된다. 상기 순환관(120)으로부터 배출되는 유체는 상기 절개부(123)에 의해 혼합이 한번 더 이루어지는 효과가 있다.
상기 순환관(120)과 제1 유체 유입관(130)의 연결 부위(F)는 펌프(113)의 외부에 위치된다. 제1 유체 유입관(130)의 일측 단부는 도시하지 않은 "T"자형 연결관에 의하여 순환관(120)에 연결되어, 순환관(120)과 제1 유체 유입관(130)의 연결 부위(F)는 "T"자 형상으로 형성된다.
상기 순환관(120)과 제1 유체 유입관(130)의 연결 부위(F)에는 순환관(120)의 유로 단면적이 감소하다 다시 증가하는 오리피스부(124)가 구비된다. 상기 제1 유체 유입관(130)은 오리피스부(124)에 통하게 연결된다. 상기 오리피스부(124)는 도 3에 도시된 것처럼, 순환관(120)의 내부 유로에 단면감소부(124-1)를 형성하여, 오리피스부(124)를 기준으로 일측에는 순환관(120)과 동일한 내경의 유로가 형성되다 오리피스부(124)에서 유로의 내경은 감소하며 오리피스부(124)의 중앙부를 기점으로 다시 내경이 증가하며, 오리피스부(124)의 타측에는 다시 순환관(120)과 동일한 내경의 유로가 형성된다.
제1 유체 유입관(130)은 오리피스부(124)의 중앙부, 즉 내경이 가장 좁은 부위에 연통되게 연결된다. 오리피스부(124)를 통과하는 유체는 일측으로부터 좁은 유로를 통과하면서 압력이 급격히 증가하고 오리피스부(124)의 타측에서 압력이 낮아지면서 유속이 빨라진다. 오리피스부(124)의 타측에는 강한 부압이 발생하며, 벤추리 효과(Venturi effect)에 의해 제1 유체 유입관(130)을 통해 대기 중에 공기 및 기타 기체가 흡입되어 순환관(120)으로 빨려 들어온다.
상기 제2 유체 유입관(130-1)이 순환관(120)에 연결된 경우, 상기 제2 유체 유입관(130-1)의 일측 단부는 도시하지 않은 "T"자형 연결관에 의하여 순환관에 연결되어, 순환관(120)과 제2 유체 유입관(130-1)의 연결부위는 "T"자 형상으로 형성된다. 그 연결부위에는 상기 제1 유체 유입관(130)과 순환관(120) 사이의 연결 부위(F)와 같은 오리피스부가 구비될 수 있다.
상기 순환관(120)에는 유체의 유동량을 제어하는 유량 제어 밸브(121)가 구비된다. 유량 제어 밸브(121)의 개도를 조절함으로써, 순환관(120) 측으로 유동하는 물과 공기의 혼합 유체의 양을 조절하여 물과 공기의 혼합 비율을 제어할 수 있다.
이제, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유체혼합 토출장치 작동 예를 설명한다.
모터(111)에 전원이 인가되어 임펠러(111-1)가 회전되면 유체유입부(117)의 유입홀(117-1)을 통해 물이 펌프(113) 내부로 유입된다. 펌프(113) 내부로 유입된 물은 임펠러(111-1)의 회전에 의해 회전 유동을 형성하여 토출부(115)의 출구를 통해 토출관(119)으로 유동(B)되며 연결관(140)을 지나 배출(H)된다.
토출부(115)을 통해 배출되는 물 중 일부는 순환관(120)의 일측 단부(C)를 통해 순환관(120)으로 유입된다. 이 경우, 유량 제어 밸브(121)는 개방되어 있다. 순환관(120)의 내부를 흐르는 물이 순환관(120)과 제1 유체 유입관(130)의 연결부위(F)에 형성된 오리피스부(124)를 통과하면서 벤추리 작용에 의해 제1 유체 유입관(130)을 통하여 공기가 흡입된다. 대기 중에 노출된 제1 유체 유입관(130)을 통해 유입되는 공기(I)는 제1 유체 유입관(130)의 내부 유로(D)를 따라 순환관(120)으로 유입된다.
상기 제1 유체 유입관(130)에 연결된 제2 유체 유입관(130-1)으로 유입되는 기타 기체(K)는 공기와 함께 제1 유체 유입관(130)의 내부 유로(D)를 따라 순환관(120)으로 유입된다.
상기 제2 유체 유입관(130-1)이 순환관(120)에 직접 연결된 경우, 제2 유체 유입관(130-1)으로 유입되는 기체(K)는 제2 유체 유입관(130-1)의 내부 유로를 따라 순환관(120)으로 유입된다.
물과 공기는 순환관(120)의 타측 단부(E)를 통해 펌프(113) 내부로 유입되고 다시 임펠러(111-1)의 회전에 의해 혼합되면서 토출부(115)으로 반복 순환된다. 혼합된 물과 공기 중 일부는 토출부(115)의 출구(B)를 지나 토출관(119)을 통해 토출되고, 나머지는 다시 순환관(120)의 입구(C)를 통해 순환관(120)을 순환한다. 혼합된 물과 공기는 다시 순환관(120)과 제1 유체 유입관(130)의 연결부위(F)에 형성된 오리피스부(124)를 통과하면서 벤추리 작용에 의해 공기를 흡입하여, 펌프(113) 내부에서 물과 공기의 혼합이 반복되어 이루어진다.
상기 제2 유체 유입관(130-1)을 통해 펌프(113)의 공간부로 오존(O3)이 공급된다면 본 발명에 따른 유체혼합 토출장치(100)를 통해 수중 용존산소량이 증가되는 동시에 소독이 함께 이루어지는 효과가 발생된다.
지금까지 본 발명에 따른 유체혼합 토출장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
이상 설명한 본 발명에 따른 유체혼합 토출장치는 물과 공기와 같이 서로 다른 2가지 이상의 유체를 혼합하여 토출하되 유체들 간의 혼합을 반복적으로 수행함으로써 혼합성이 획기적으로 향상되어 2가지 이상의 유체를 혼합하는 시간이 절약될 수 있다.

Claims (6)

  1. 제1 유체가 유입되는 유체유입부(117)와 제1 유체가 배출되는 토출부(115)를 구비한 펌프(113)와, 상기 토출부(115)에 연결된 관체인 토출관(119)과, 일측이 유체유입부(117)에 연결되고 타측이 토출관(119)에 연결된 순환관(120)과, 제2 유체를 유입시키는 통로가 되는 제1 유체 유입관(130)을 구비하고; 상기 제1 유체 유입관(130)은 상기 순환관(120)에 연결 구비된 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 유체 유입관(130)에는 일단이 상기 제1 유체 유입관(130)에 연결되어 제3 유체를 상기 제1 유체 유입관(130)으로 유입시키는 통로가 되는 제2 유체 유입관(130-1)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 순환관(120)과 토출관(119) 사이에는 "T"자 형태의 연결관(140)이 더 구비되며;
    상기 순환관(120)의 단부(C)는 토출관(119) 내로 삽입되어 단부가 토출관(119) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 연결관(140) 내로 삽입된 순환관(120)의 단부(C)는 연결관(140) 내에서 절곡부를 구비하여 단부 일부는 토출관(119)과 일직선상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 유체유입부(117) 내로 돌출된 순환관(120)의 타측 단부(E)는 절개되어 복수의 절개부(123)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 순환관(120)과 제1 유체 유입관(130)의 연결 부위(F)에는 오리피스부(124)가 구비되는 것을 특징으로 하는 유체혼합 토출장치.
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