KR101209434B1 - 직결 부착형 유량비례 약품투입기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직결 부착형 유량비례 약품투입장치에 관한 것으로서,
송수관을 거쳐 저수탱크로 원수를 유입시키는 입수관 끝단에 일정한 용적의 펌프박스케이싱을 가로질러 흐르게 하는 원수의 유동 유체에너지를 이용하여 기어가 달린 한 쌍의 회전자가 회전하도록 동작시켜 유체의 유입, 유출을 반복하게 하고, 기구적 감속기와 연결하여 단위 실시간 당 유입, 유출 횟수와 용적의 부피의 비를 적산하여 정확한 유량을 기구적 원리의 비로 확보하도록 구성하여, 상기 저수탱크로 유입되는 원수의 유량에 비례하게 원하는 양의 약품을 투입하고 약품의 투입량을 먹는 물 기준으로 고, 저를 제어할 수 있는 직결 부착형 유량비례 약품투입장치에 관한 것이다.

Description

직결 부착형 유량비례 약품투입기{Chemicals Feeder in Proportion to Water Flow that Adhere Directly}

본 발명은 직결 부착형 유량비례 약품투입장치에 관한 것으로서,

보다 상세하게는 송수관을 거쳐 저수탱크로 원수를 유입시키는 입수관 끝단에 일정한 용적의 펌프박스케이싱을 가로질러 흐르게 하는 원수의 유동 유체에너지를 이용하여 기어가 달린 한 쌍의 회전자가 회전하도록 동작시켜 유체의 유입, 유출을 반복하게 하고, 기구적 감속기와 연결하여 단위 실시간 당 유입, 유출 횟수와 용적의 부피의 비를 적산하여 정확한 유량을 기구적 원리의 비로 확보하도록 구성하여, 상기 저수탱크로 유입되는 원수의 유량에 비례하게 원하는 양의 약품을 투입하고 약품의 투입량을 먹는 물 기준으로 고, 저를 제어할 수 있는 직결 부착형 유량비례 약품투입장치에 관한 것이다.

소독 처리된 정수장의 정수처리 수돗물을 공급받기 어려운 농어촌이나 산간 지역에서는 소규모 간이상수도를 설치하여 소독 처리된 식수를 공급받아 사용하고 있는데, 이러한 간이상수도는 지역 주민의 대표 관리자로 하여금 소독을 실시하고, 정기적으로 지역관청에서 수질검사로 식수의 상태를 점검하고 오염을 예방하여 지역 주민들에게 공급하고 있다.

상기 간이상수도에서 저수탱크 안으로 유입된 물을 소독 처리하는 방법으로는 일정한 시간을 설정하고 액체 또는 고체를 액체화시킨 소독약을 펌프를 이용하여 설정된 시간에 주기적으로 소독약을 저수탱크 안에 투입하는 방법과, 저수탱크 안으로 유입되는 원수의 수위에 따라 부구가 상하 동작하여 액체나 고체 상태의 소독약을 저수탱크 안에 투입하는 방법이 사용되었다.
전자의 경우는 설정된 일정 시간 간격으로 약품을 투입하는 과정에서 저수탱크에 저장되는 원수의 양과 무관하게 약품을 투입하기 때문에 약품 투입량이 일방적으로 투입되는 형태로 투입량이 일정하지 못하였고, 그 동작의 과정이 전기와 같은 별도의 동력을 공급 받아 작동되어 저수탱크가 사용지와 원거리인 고지에 설치된 곳은 추가적인 설비 투자가 필요한 문제점을 갖고 있다.
후자의 경우는 저수탱크로 유입되는 원수의 수위 편차가 적으면 소독약을 정량으로 투입하지 못하고, 고체의 약품을 액체화 시키는 경우 새로운 물이 채워질 때 약품 농도가 일정치 않기도 하며 연속적인 약품을 투입할 수 없는 문제점 등으로 인하여 약품의 정량 투입이 이루어지지 못하면서 확실한 소독효과를 기대할 수 없는 문제점이 있다.

이에 최근에는 대한민국특허 제10-0770150호, 무동력 약품 정량 투입장치와 같이 선행기술(실용신안등록 제20-0293090호, 제20-0300269호, 특허 제10-0556994호)를 바탕으로 임펠러을 이용한 정량펌프를 구동시키는 방법과, 대한민국특허 제10-0639983호, 약품투입기와 같이 임펠러가 회전하면서 연동하는 로터를 사용하는 방법과 대한민국특허 제10-0666464호, 차압식 공기주입 약품투입장치와 같이 선행기술(실용신안등록 제0386759호, 선출원특허 제10-2005-66518호)를 바탕으로 분기관에 장착된 벤추리관 원리를 이용하는 방법은 본 발명과 유사한 선행기술 으로 저수탱크로 유입되는 유체의 유량과 유압을 이용하여 발명의 주 구동체인 임펠러, 임펠러와 로터, 벤추리관의 공기 차압을 동작시켜 무동력으로 저수탱크에 유량과 비례하게 약품을 투입하는 방법이다.

이러한 선행기술은 감속기나 펌프 등의 동력전달장치와 정량펌프가 저수탱크의 상부에 설치되고 임펠러의 회전력을 감속기에 직접적으로 전달하기 위한 입수관을 구성하는 복잡한 배관설비가 저수탱크의 상부에 설치됨에 따라 기존 간이상수도의 입수관 설비를 이용하지 못하기도 하며, 입수관의 배관설비가 신설되어야 하고 부가 기구물이 거대해짐에 따른 공사 자재의 추가 투입과 대폭적인 개량공사로 인한 작업시간이 지연되기도 하여 공사비용이 과다 산정되는 문제점이 있다.

이에 상기와 같은 문제점을 해소하고 선행기술의 장점을 진일보 시키고자 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은 기존 설비를 변형시키지 않고 입수관에 직접 부착형태로 설치하고, 입수관을 통하여 공급되는 물의 양에 따라 정확한 양의 약품을 투입시킬 수 있는 소형화 및 경량화된 직결 부착형 유량비례 약품투입장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
저수탱크(150) 내부의 입수관(112)에 직결 부착 설치되어 유입되는 원수의 유량에 비례하여 회전하도록 기어가 달린 한 쌍의 회전자(310,320)를 구비한 펌프박스(300)와; 상기 회전자(310,320)와 연결되어 소정의 감속비를 갖는 구동력를 얻도록 하는 감속기(400)와; 상기 감속기(400)으로부터 상기 구동력을 전달 받아 약액저장조(700)로부터 약품을 펌핑하는 튜빙펌프(500)와; 상기 약액저장조(700)와 상기 저수탱크(150)를 연결하는 튜브(600)를 포함한다.
그리고, 본 발명은 상기 펌프박스(300), 상기 감속기(400) 및 상기 튜빙펌프(500)는 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 튜빙펌프(500)는 한 쌍이 구비되며, 상기 튜브(600)는 채널의 굵기가 다른 한 쌍의 튜브(610,620)로 구성되어 상기 한 쌍의 튜빙펌프(500)에 각각 연결되고, 상기 약액저장조(700)에 상기 한 쌍의 튜브(610,620)에 각각 연결되는 3방향농도조절밸브(800)가 구비되어 상기 저수탱크(150)로의 약액투입량을 고, 저로 조절할 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 직결 부착형 약품투입장치를 사용함으로써,

저수탱크(150)로 유입되는 원수의 유량에 비례하여 정확하게 약품을 정량 투입할 수 있다.

기존 상수도 설비를 변형, 개조시키지 않고 기존 설비에 직접 연결하는 소형 경량화된 직결 부착형 설비로 적용할 수 있어 기존 간이상수도를 그대로 이용할 수 있으며 배관설비가 복잡하지 않으며, 부가 기구물이 없어 저수탱크(150) 외형의 미려한 원상태로 유지할 수 있어 보기 좋다.

상기와 같은 효과로 공사자재의 투입이 최소화되고, 작업시간이 단축되어 공사비용을 절감할 수 있다.

인체에 무해하고 기계적 강도와 내열성, 내구성이 우수한 섬유강화플라스틱(F.R.P:Fiber Reinforced Plastics), 테프론(PTFE), PEEK(Polyetheretherketone) 등의 불화성 재질을 사용함으로써 부식이 없고 정밀사출과 가공으로 내구성이 좋으며, 위생적이다.

약액투입량을 약액저장조(700)에서 관리자가 간단하게 3방농도조절선택밸브(800)로 고, 저를 선택 조절할 수 있고, 이에 따라 먹는 물 범위 내에서도 고농도 또는 저농도로 조절할 수 있다.

도 1a는 선행 기술에 따른 무동력 약품 정량 투입장치(대한민국특허 제10-0770150호)의 대표도
도 1b는 선행 기술에 따른 약품투입기(대한민국특허 제10-0639983호)의 대표도
도 1c는 선행 기술에 따른 차압식 공기주입 약품투입장치(대한민국특허 제10-0666464호)의 대표도
도 2는 선행 기술에 따른 계곡수용 약품투입기 부구(한국특허 제10-0600645)의 대표도
도 3은 본 발명의 직결 부착형 유량비례 약품투입기가 적용된 전체도
도 4는 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 조립구조도
도 4a는 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 외형절단 내부도
도 5는 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 펌프박스 구조 외형절단 내부 구조 사시도
도 5a는 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 정단면도 및 유체흐름표시도
도 6은 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 감속기 내부 구조 형상도
도 7은 본 발명의 튜빙펌프 내부 작동 형상도
도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 펌프박스 내의 기어를 갖은 회전자의 형상도

통상적으로 계곡수나 지하수의 저수탱크(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 콘크리트 구조물로 지상형 또는 지하형의 구조물로 되어 있거나, 재질에 따라 F.R.P나 스테인레스를 재료로 한 일체형, 패널형, 용접형으로 지상에 설치되기도 하며 형태에 따라 원형과 사각형 등으로 구분한다. 이때 원수가 유입되는 입수관(112)이 설치되고, 만수시 유입수를 방출시키는 오버관(142)이 설치되고, 아래쪽으로 약품처리된 식수원를 출수하는 출수관(121)이 설치되고, 저수탱크(150)의 바닥면과 높이가 같게는 저수탱크(150)의 청소를 할 수 있도록 배수하는 청소관(131)이 설치되어, 계곡수나 지하수를 공급받는 저수탱크(150)의 안쪽과 바깥쪽에서 약품투입기에 의해 소독처리 된 원수가 출수관(121)을 통하여 식수원으로 공급된다. 본 발명은 이와 같은 간이상수도 시설의 입수관(112)에 직결 부착형으로 사용할 수 있는 직결 부착형 유량비례 약품투입기이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1a는 선행 기술에 따른 무동력 약품 정량 투입장치(대한민국특허 제10-0770150호)의 대표도이다.

도 1b는 선행 기술에 따른 약품투입기(대한민국특허 제10-0639983호)의 대표도이다.

도 1c는 선행 기술에 따른 차압식 공기주입 약품투입장치(대한민국특허 제10-0666464호)의 대표도이다.

도 2는 선행 기술에 따른 계곡수용 약품투입기 부구(한국특허 제10-0600645)의 대표도이다.

도 3은 본 발명의 직결 부착형 유량비례 약품투입기가 적용된 전체도로서,

입수관(112)을 통하여 계곡수 또는 지하수가 저수탱크(150)에 원수가 공급되는 입수관(112) 끝단에 일체화된 직결 부착형 유량비례 약품투입기(200)를 부착하고, 외부에는 약액저장조(700)를 설치하여 튜브(600)로 약액저장조(700)와 직결 부착형 유량비례 약품투입기(200)와 연결하여 유량과 비례하여 약품을 투입하는 구조이다.

도 4는 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 조립구조도로서,

직결 부착형 유량비례 약품투입기는 펌프박스(300), 감속기(400) 및 튜빙펌프(500)로 구성되고, 튜브(600)에 의해 약품저장조(700)와 연결된다. 이때, 감속기(400)는 정확한 감속비를 얻기 위한 것이고, 약품저장조(700)는 염소 성분이 함유된 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂)과 같은 약품이 저장되어 있다. 그리고, 튜빙펌프(600)는 상기 감속비를 갖는 구동력을 전달받아 약품저장조(700)로부터 약품을 펌핑하여 튜브(600)의 관로를 따라 저수탱크에 약품을 투입하게 된다.

도 4a는 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 외형절단 내부도이다.

도 5는 본 발명의 펌프박스 외형절단 내부 구조사시도로서,

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 펌프박스(300)는 기구를 보호하기 위하여 외측으로 펌프박스케이싱(350)이 구비되며 내측에는 기어가 달린 계란 모양의 한 쌍의 회전자(310,320)를 구비한다. 한 쌍의 회전자(310,320)는 중심의 축(311,321)을 중심으로 서로 엇갈린 상태로 맞물리면서 회전하고 유입수의 속력으로 회전력을 갖게 된다.
그리고 회전자(310,320) 좌측에는 유입수로관(330)이 구비되며 회전자(310,320)의 우측에는 유출수로관(340)이 구비된다. 따라서 도 3의 입수관(112)을 통해 유입되는 원수는 유입수로관(330), 회전자(310,320)를 거쳐 유출수로관(340)을 통해 유출되어 도 3의 저수탱크(150)에 저장된다.

도 5a는 본 발명의 직결 유량비례 약품투입기의 정단면도 및 유체흐름표시도이다.

도 6은 감속기(400)의 내부 구조 형상도로서

감속기(400)는 상기 회전자(310,320)의 회전력을 상기 유입수의 유량에 비례하게 튜빙펌프(500)에 전달한다. 감속기(400)는 다수의 내부감속기어(410)를 통하여 적절한 유량비례 감속비를 얻게 되며, 이렇게 얻은 감속비를 갖는 구동력을 튜빙펌프(500)로 전달한다.

도 7은 튜빙펌프(500)의 내부 작동 형상도로서
튜빙펌프(500)는 공지된 선행기술로서 튜빙펌프(500)내에 가압롤러(510)가 설치된 구조에 굵기가 다른 한 쌍의 튜브(610,620)를 장착하여 튜빙펌프(500)의 상기 가압롤러(510)가 회전하면서 굵기가 다른 투입 튜브(610,620)를 순차적으로 가압 밀착하여 약품을 한쪽으로 밀어내는데 이는 감속기(400)에서 전달받은 감속된 감속비율을 가진 속도에 따른 구동력으로 약품을 약액저장조(700)로부터 정량 펌핑하고 이를 튜브(600)를 통하여 저수탱크(150)에 약품을 투입하게 한다.

본 발명은 굵기가 다른 이중 튜브(610,620) 방식의 채널을 채택하여 약액저장조(700)에서 굵기가 다른 튜브(610,620)의 선정에 따라 약액의 투입량을 조절할 수 있도록 상기 한 쌍의 튜브(610,620)와 각각 연결되는 3방농도조절선택밸브(800)를 약액저장조(700)에 구비하여 약액투입량을 고와 저로 조절 가능토록 하여 약품 투입 선택의 폭을 넓혔다.

도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 펌프박스(300) 내의 기어를 갖는 회전자(310',320')의 형상으로서
앞서 설명한 용적식 유량기어의 형상을 가진 펌프박스(300) 내의 기어가 달린 계란 모양의 두 회전자(310,320)와 다른 실시예이다. 도 8의 회전자(310',320')는 부스터펌프(Lobe Flex Pump)의 원리와 사인펌프(Sine Pump)의 원리가 적용된 땅콩 형상의 단면을 가진 형태로 제작되거나 모서리가 부드러운 3각 캠 형상의 단면을 가진 형태로 제작될 수 있다. 이와 같은 회전자들(310',320')은 원수의 유입량과 토사, 탁유의 정도에 따라 적용 가능한 형상을 실시한 예이다.

앞서 설명한 용적식 유량기어의 형상을 가진 펌프박스(300) 내의 기어가 달린 계란 모양의 두 회전자(310,320)와 다른 실시예이다. 도 8의 회전자(310',320')는 부스터펌프(Lobe Flex Pump)의 원리와 사인펌프(Sine Pump)의 원리가 적용된 땅콩 형상의 단면을 가진 형태로 제작되거나 모서리가 부드러운 3각 캠 형상의 단면을 가진 형태로 제작될 수 있다. 이와 같은 회전자들(310',320')은 원수의 유입량과 토사, 탁유의 정도에 따라 적용 가능한 형상을 실시한 예이다.

또한, 본 발명과 같이 편리에 의해 결합하여 사용될 수 있는 유량관리 기술로, 도 2와 같이 저수탱크의 물 높이를 조절하여 원수의 투입을 관리하는 장치인 부구는 선행기술인 한국특허 제10-0600645의 계곡수용 약품투입기 부구의 선행기술이 있어, 본 발명은 원수가 투입되어 관리되는 기술은 논하지 않기로 한다.

상기와 같은 부품과 구성체의 재질은 내산성이면서 인체에 무해하고 기계적 강도와 내열성, 내구성이 우수한 섬유강화플라스틱(F.R.P:Fiber Reinforced Plastics), 테프론(PTFE), PEEK(Polyetheretherketone) 등의 불활성 재질을 사용함으로써 부식이 없도록 하고 정밀가공으로 내구성을 좋게 갖도록 하며, 위생적인 것을 원칙으로 한다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시한 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

111 송수관
112 입수관
121 출수관
131 청소관
142 오버관
150 저수탱크
200 직결부착형 유량비례 약품투입장치
300 펌프박스
310 회전자(상)
311 회전자축(상)
320 회전자(하)
321 회전자축(하)
330 유입수로관
340 유출수로관
350 펌프박스케이싱
400 감속기
410 감속기어
500 튜빙펌프
510 가압롤러
600 튜브
610 튜브(대)
620 튜브(소)
700 약액저장조
800 3방농도조절선택밸브

Claims (4)

1. 저수탱크(150) 내부의 입수관(112)에 직결 부착 설치되어 유입되는 원수의 유량에 비례하여 회전하도록 기어가 달린 한 쌍의 회전자(310,320)를 구비한 펌프박스(300)와;
   상기 회전자(310,320)와 연결되어 소정의 감속비를 갖는 구동력를 얻도록 하는 감속기(400)와;
   상기 감속기(400)로부터 상기 구동력을 전달 받아 약액저장조(700)로부터 약품을 펌핑하는 튜빙펌프(500)와;
   상기 약액저장조(700)와 상기 저수탱크(150)를 연결하는 튜브(600)를 포함한 직결 부착형 유량비례 약품투입장치.
   
2. 청구항 제1항에 있어서;
   상기 펌프박스(300), 상기 감속기(400) 및 상기 튜빙펌프(500)는 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 직결 부착형 유량비례 약품투입장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 회전자(310,320)는 계란 모양, 땅콩 형상 및 3각 캠 형상 중 어느 하나의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 부착형 유량비례 약품투입장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 튜빙펌프(500)는 한 쌍이 구비되며,
   상기 튜브(600)는 채널의 굵기가 다른 한 쌍의 튜브(610,620)로 구성되어 상기 한 쌍의 튜빙펌프(500)에 각각 연결되고,
   상기 약액저장조(700)에 상기 한 쌍의 튜브(610,620)에 각각 연결되는 3방향농도조절밸브(800)가 구비되어 상기 저수탱크(150)로의 약액투입량을 고, 저로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 직결 부착형 유량비례 약품투입장치.

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