KR100238498B1 - 진공 하수 운반시스템용 섬프 배기 제어기 메커니즘 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬프 배기 진공 하수시스템내의 진공 인터페이스 밸브(160)의 작동을 조절하는데 사용된 제어기 밸브와 센서의 침수를 방지하기 위한 장치를 제공하는 것에 관한 것이다. 플루트 밸브(float valve)(250)는 섬프 핏(154)내의 하수 레벨에 따라서 작동하고 하수 레벨이 소정 한계값 이하이면 대기압을 센서와 제어기 밸브를 연통하지만, 하수 레벨이 소정 한계값을 초과하면 하수의 통로를 폐쇄한다. 또한 압력 릴리프 밸브를 섬프 핏(154)내에 생긴 초과 수압을 대기로 배기하는 플루트 밸브(250)에 작동가능하게 연결할 수 있다.

Description

진공 하수 운반시스템용 섬프 배기 제어기 메커니즘

하수 시스템은 흔히 주거지 또는 상업지와 같은 소오스로부터 하수와 다른 액체성 쓰레기를 수집용기에 운반하는데 사용된다. 수집용기에서 재료가 연속적 처리공정에 의해 처리된다. 하수를 지하 파이프 네트워크에 의해 운반한다. 파이프를 계속적으로 내리막 경사길에 놓는다면, 중력에 의해 수집용기로 하수를 운반할 수 있다. 그러나 종종, 바위, 파이프와 다른 지하 장애물을 피하거나, 또는 완전히 중력 방위설정 시스템의 파이프로 매설하기 위한 깊이를 줄이기 위해서 파이프에 포지티브 압력을 상승시키므로서 하수를 밀어주기 위한 하나 이상의 펌핑 스테이션을 필요로 한다. 많은 경우에, 포지티브 압력 하수 시스템은 하수를 수집용기로 추진하도록 하수 입구점마다 위치된 펌프 압력에 완전히 의존하는 대신에, 지형적인 특성에 상관없이 파이프를 설치하는 경우에 사용된다.

진공 하수 시스템은 점차적으로 인기를 끌고 있으며, 대기압에서의 하수는 수집용기에 작동가능하게 연결된 진공펌프에 의해 진공 또는 대기보다 낮은 압력에 유지된 운반 도관의 차압에 의해서 이동된다. 도 1에 상세히 도시한 바와 같이, 진공 하수 시스템(10)은 하수 소오스(16)로부터 나온 다수의 중력관(14)(중력을 이용해 운반하는 관)이 연결된 지하 레벨(13)아래에 매설된 섬프 핏(12; sump pit)을 포함한다. 지상에 위치된 외부 중력 배기부(18)는 하수가 대기압으로 섬프 핏(12)에 도달하도록 보장한다.

지상에서 일정거리 떨어져 위치되어 있는 진공 수집 스테이션은 진공펌프에 의해 진공 또는 대기보다 낮은 압력에 유지된 수집용기(20)를 포함한다. 진공 수집용기(20)는 진공 운반 도관(22)에 의해 섬프 핏(12)에 작동가능하게 연결되어 있다. 진공 운반 도관은 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도관의 단면 보어를 완전히 채우는 플러그를 형성하도록 하수를 수집하는 "포켓"을 제공할 수 있다. 하수 플러그는 완전한 상태로 도관의 차압에 의해 이동된다. 미국 특허 제 3,115,148 호(Liljendahl)와 제 3, 730,884 호(Burns et al)는 이러한 "플러그-흐름"시스템을 공지한다. 더욱이, 각 포켓 또는 하부점으로 이어지는 도관부가 경사져 있으므로 하부점은 하수 운반 사이클의 종료시 하수로 채워지지 않을 것이고, 균일한 진공 또는 대기보다 낮은 압력 상태는 도관 네트워크의 전체에 걸쳐서 연통된다. 미국 특허 제 4,179,371 호(Foreman et al)에 공지되어 있는 바와 같은, 이러한 "두 페이스 흐름(Two-phase flow)"에서의 하수/공기 혼합물이 운반 사이클동안 도관을 따라서 쓸러 내려가므로, 하수는 플러그 흐름 시스템에서 가능한 것보다 더 큰 거리로 이동할 수 있다.

섬프 핏(12)의 상부 패널(24)은 압력 기밀 용기를 제공하기 위해서 측벽에 밀봉관계로 접속되어 있다. 상부 패널(24)의 상부에는 밸브 핏(26)이 위치되어 있으며, 밸브 핏은 맨홀 커버(28)에 의해 지하 레벨에 접근해 있다. 밸브 핏(26)내에는 진공 인터페이스 밸브(30)가 놓여있다. 인터페이스 밸브의 예들은 미국 특허 제 4, 171,853 호(Cleaver et al),미국 특허 제 5,078,174 호와 제 5,082,742 호 (Grooms et al) 및, 본 발명의 양수인에게 소유된 미국 특허 출원 제 07/829,742 호, 제 07/967,454 호와 제 08/008,190 호에서 발견할 수 있다. 도 2에 전체적으로 도시한 바와 같이, 인터페이스 밸브는 흡입 파이프(36)에 의해 섬프 핏(12)에 작동가능하게 연결된 입구(34)와 진공 운반 도관(22)에 작동가능하게 연결된 출구(38)를 가진 Y형 도관(32)을 포함한다. 밸브 하우징(40)내에는 원추형 형상일 수 있는 플런저(42)가 위치설정되어 있다. 탄성 시트(44)는 플런저(42)의 한 단부에 부착되어 있고, Y형 도관(32)의 밸브 정지부(46)와 협동하여 인터페이스 밸브(30)를 통해 하수의 통로를 조절한다. 밸브 하우징(40)의 상부에는 하부 하우징(48)과 상부 하우징(52)이 고정되어 있으며 이들 하우징은 탄성 다이아프램(52)에 의해 나누어져 있다. 하부 하우징(48)은 항상 외부 장착 브레더 파이프(54)와 대기 호스(56)에 의해 대기압으로 유지된다. 플런저(44)는 피스톤 샤프트(60)에 의해 피스톤 컵(58)에 연결되고, 피스톤 컵(58)의 내부와 상부 하우징(50)의 상부사이에 위치된 스프링(62)은 밸브 정지부(46)에 대향해 밸브 시트(44)를 가압하여 상부 하우징(50)이 대기압일 때 인터페이스 밸브(30)를 폐쇄한다. 그러나, 상부 하우징(50)이 진공 또는 대기보다 낮은 압력 상태로 스위치되면, 다이아프램(52)과 계속해서 피스톤 컵(58)과, 피스톤 샤프트(60)와, 플런저(42)와 밸브 시트(44)는 차압에 의해서 밸브 정지부(46)로부터 멀리 이동되어 인터페이스 밸브(30)를 개방하여 하수 운반 사이클을 시작한다.

센서 제어기(66)는 섬프 핏(12)내의 하수 레벨에 대응해서 인터페이스 밸브(30)를 개방하거나 폐쇄하도록 진공/ 대기보다 낮은 압력 또는 대기압 상태를 상부 하우징(50)으로 전달하는데 사용된다. 센서 제어기(66)의 구조는 미국 특허 제 4, 373,838 호(Foreman et al)에 보다 상세히 기술되어 있다. 그러나, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 작동 구조와 모드는 일반적으로 다음과 같다. 다수의 몸체 요소(68, 70, 72, 74)가 협동하여 수압챔버(78)와, 센서 챔버(79)와 밸브 챔버(80)와 챔버(81)와 진공 챔버(82)와 밸브 챔버(84)를 형성한다. 챔버(78, 79)는 탄성 다이아프램(86)에 의해 나누어져 있다. 챔버(79, 80)는 포트(88)에 의해 연통하고, 포트는 스프링 가압 레버 밸브(90)(도 3 참조)에 의해 폐쇄될 수 있다. 챔버(80, 81)는 챔버(81, 82)를 통해 챔버(84)로 연장하는 피스톤 로드(94)를 부착하고 있는 탄성 다이아프램(86)에 의해 나누어져 있다. 진공 챔버(82)는 진공 입구 포트(96)와 진공 운반 도관(22)에 부착된 진공 호스(98)에 의해 진공 또는 대기보다 낮은 압력에 유지된다. 서지 탱크(100; surge tank)는 진공 호스(98)내에 끼워져 하수가 진공챔버(82)로 들어가지 못하게 할 수 있다. 대기 입구 포트(102)는 외부 브레더 파이프(84)에 연결된 대기 호스(56)에 의해 대기압을 센서 제어기(66)로 전달한다. 차례로, 대기압은 입구(104)와 대기 도관(106)에 의해서 센서 챔버(79)로 전달된다.

피스톤 로드(94)의 다른 단부에는 플라스틱 재료로 만든 3방 밸브 시트(108)가 연결되어 있다. 밸브 시트(108)상의 플랜지(110)는 진공/ 대기보다 낮은 압력 과 대기압을 제각기 진공챔버(82)와 대기 입구 포트(102)로부터 밸브 챔버(84)로 연통하는 탄성 시트(112, 114)사이에 위치된다.

센서 제어기(66)가 도 3에 폐쇄 위치로 도시되어 있다. 센서 파이프(37)에 작동가능하게 연결된 호스(116)는 섬프 핏(12)내의 수압 레벨을 입구 포트(118)를 통해서 챔버(78)에 연통한다. 반면, 센서 챔버(79)는 대기압이다. 진공챔버(82)의 진공/ 대기보다 낮은 압력 상태는 진공 도관(120)에 의해서 챔버(80, 81)에 연통된다. 밸브 시트(108)의 플랜지(110)는 진공 배기부(112)를 폐쇄하고, 대기 배기부(114)를 개방하여 대기압이 압력 배기부(122)를 통해서 밸브챔버(84)로, 그러므로 밸브 하우징(50)으로 통과한다.

챔버(78)에 연통된 수압이 소정 레벨로 상승하면, 그러나, 다이아프램(86)은 편의되어 레버 밸브(90)와 접촉하게 되며, 차례로 포트(88)를 개방하도록 작동하여 챔버(80)내의 진공/ 대기보다 낮은 압력 상태를 센서챔버(79)(도 4 참조)의 대기압 상태와 교체한다. 이것은 다이아프램(92)을 사이에 두고 차압을 발생시키며, 이 차압은 피스톤 로드(94)를 밀어서 밸브 플랜지(110)가 대기 배기부(114)를 폐쇄하고 진공 배기부(112)를 개방하도록 한다. 이 때에, 진공/ 대기보다 낮은 압력은 진공챔버(84)로 전달되고, 압력 배기부(122)를 통해서 상부 밸브 하우징(50)으로 전달되어 인터페이스 밸브(30)를 개방하여 하수 운반 사이클을 시작한다. 반면, 진공챔버(82)내의 진공/ 대기보다 낮은 압력이 진공 도관(120)을 통해서 챔버(80)로 누설되어 대기압으로 교체되고, 충분한 레벨에 도달하면, 공정이 반대로 되어 센서 제어기(66)를 다시 한번 도 3에 도시한 폐쇄 위치로 복귀하여 하수 운반 사이클을 종료한다.

그러나, 지상 브레더 파이프(54)에서 몇 가지 단점이 발견되어왔다. 먼저, 빌딩에서 외딴 곳에 편리하게 위치해 놓을 수 있는 중력배기부(18)와는 달리, 밸브 핏(26)이 통상적으로 일 야드 또는 필드내에 놓여있으므로, 관련 있는 브레더 파이프(54)를 쉽게 감출 수 없으며, 그러므로 공기적으로 불쾌하다. 두 번째, 지상 브레더 파이프(54)가 보호되지 않는 위치에서 개방되어 있기 때문에, 잔디 깎는 기계, 차등에 의해 파괴 또는 손상을 당할 수 있다. 이것은 적당한 작동에 요구되는 센서 제어기(66)와 인터페이스 밸브(30)로의 대기압의 신뢰성 있는 공급을 방해한다.

따라서, 미국 특허 제 4, 691,731 호(Grooms et al)는 브레더 파이프(54)가 생략되고 대신에 섬프 핏(12)에 의해 대기압을 공급하는, 도 5에 도시한 바와 같은 섬프/밸브 핏 구조체(130)를 언급하고 있다. 더욱이, 센서 파이프(37)는 슬리브(132)와 칼라(134) 조립체에 의해 섬프 핏 상부 패널(24)에 고정되어 있다. 칼라(134)는 여기서부터 연장하는 3개의 노즐(136,138,140)(도 5a 참조)을 가진다. 브레더관(142)은 노즐(136)과 센서 제어기(66)의 대기 입구 포트(102)에 부착되어 있으므로써, 섬프 핏(12)내에 포함된 대기압이 센서 제어기에 자유롭게 연통하도록 허용한다. 차례로 배기관(144)은 노즐(138)과 인터페이스 밸브(30)의 하부 하우징(48)에 부착되어 있으므로써, 여기에 대기압을 제공한다. 최종적으로, 배수관(146)은 하부 하우징(48)과 노즐(140)에 부착될 수 있어서, 하부 하우징(48)내에 농축된 어떠한 습기도 센서 파이프(37)를 통해 섬프 핏(12)으로 다시 쉽게 배수할 수 있도록 해준다. 정상적인 작동상태에서, 이 " 인 핏 브레더(in pit breather)" 장치는 지상 브레더 파이프(54)없이 대기압을 센서 제어기(66)와 인터페이스 밸브(30)에 제공한다.

그러나, 진공 운반 도관(22)내에 진공/대기보다 낮은 압력 상태가 저 진공 상태로 감소한다면, 여러 가지 문제점이 발생된다. 도 3과 도 4를 참조하면, 센서 파이프(37)와 압력관(116)에 의해 챔버(78)에 전달된 수압 상태가, 하수가 섬프 핏(12)내에 모일 때에 소정 레벨에 도달하면, 다이아프램(86)은 편의되어 레버 밸브(90)를 개방하고, 챔버(80)는 대기압(즉, 0 진공)으로 전환되며, 챔버(81)는 저 진공상태이다. 밸브 다이아프램(92)을 사이에 두고 있는 차압이 너무 적어 피스톤 로드(94)와 밸브 헤드(108)를 충분하게 이동할 수 없어서 대기 배기부(114)를 완전히 폐쇄할 수 없다. 더욱이, 진공 배기부(112)와 압력 배기부(122)를 통해 상부 하우징(50)으로 통과된 저 진공압력은 인터페이스 밸브(30)를 개방하기에는 불충분하다. 하수를 흡입 파이프(36)와 폐쇄된 인터페이스 밸브(30)를 통해서 섬프 핏(12)으로부터 진공 운반 도관(22)으로 상승할 수 없을 뿐만 아니라, 하수를 연속적으로 섬프내에 수집할 수도 없다.

섬프 핏(12)내의 하수 레벨이 충분한 레벨로 올라가면, 여기에 있는 포지티브 압력은 하수를 브레더관(142)을 통해서 센서 제어기(66)의 대기 입구 포트(102)로 민다. 센서 밸브 챔버(79)내의 대기압은 대기 도관(106)을 통해서 하수가 일시적으로 들어오지 못하게 한다. 그러나, 센서 제어기(66)가 작동될 때 레버 밸브(90)를 개방하면, 대기압은 센서 밸브챔버(79)로부터 챔버(80)로 누설한다. 더욱이, 대기압은 진공 도관(120)과, 진공 호스(98)와 서지 탱크(100)를 통해서 진공 운반 도관(22)으로 누설할 수 있다. 센서 밸브 챔버(79)내의 대기압 상태를 감소하므로써, 하수는 상술한 통로를 통해서 챔버(79)와 나머지 센서 제어기 챔버로 들어갈 수 있으므로 서비스 사원에 의해 수동으로 배수할 때까지 센서 제어기(66)를 올바르게 작동시킬 수 없도록 한다.

그러므로, 미국 특허 제 4,691,731 호는 또한 진공 호스(98)내에 끼워질 수 있고, 센서 밸브 챔버(79)내의 대기압을 누설하므로써, 센서 제어기(66)로부터 나온 하수를 유지하는 챔버(79)의 밀봉 성질에 해를 줄 수 있는 센서 제어기(66)로의 저 진공의 연통을 방지할 수 있도록 저 진공상태에서 폐쇄될 수 있는 섬프 배기 밸브를 공지한다.

그러나, 섬프 배기 밸브에 의해서 수정되지 않은, 센서 제어기(66)와 인터페이스 밸브(30)의 작동을 상당히 방해할 수 있는 몇 가지 문제점이 발견되었다. 먼저, 섬프 배기 밸브는 저 진공 압력 상태가 일어나면 초기에 규정시간에서 폐쇄되도록 설정되어 있다. 예를 들어, 센서 제어기(66)를 작동하는데 12.7cm(5인치)의 진공이 요구된다면, 섬프 배기 밸브는 15.24cm(6인치)의 진공에서 폐쇄되도록 설정되어 있으며, 그리고 나서 시스템을 가동한다. 그러나, 오버타임시 섬프 배기 밸브가 11.43cm(4.5인치)의 진공에서 밸브를 폐쇄하기 시작하고, 섬프 배기 밸브가 존재함에도 불구하고, 시스템(10)내의 진공압력이 크게 하강하여 작동할 수 없으며, 저 진공이 센서 제어기(66)에 연통될 수 있어 하수가 여기로 들어갈 수 있게 한다.

두 번째로, 섬프 배기 밸브가 적절하게 작동할지라도, 완전한 진공이 시스템에 되돌아가면, 센서 제어기(66)는 이미 챔버(78)내에 저장된 상승 수압 상태에 대응하여 개방 위치에서 작동될 것이다. 이 과정에서 약간의 대기압은 소비될 것이고, 이것은 하수를 브레더관(142)을 통해서 센서 제어기(66)로 밀게 할 것이다.

세 번째로, 브레더관(142)은 섬프 핏 상부(24)를 통해 연장하는 센서 파이프(37)의 상부에 연결되어 있다. 슬리브(132)와 상부(24)사이에 밀봉이 이루어지지 않으면, 대기압은 섬프 핏(12)으로부터 밸브 핏(26)으로 누설할 수 있다. 이것은 센서 제어기(66)와 인터페이스 밸브(30)를 섬프 배기 밸브에 의해 비작동하는 저 진공 상태가 연장 기간동안에 거쳐 지속한다면, 더욱더 많은 하수가 섬프 핏(12)내에 수집되도록 허용한다. 완전 진공이 회복되고 센서 제어기(66)가 작동되면, 대기압이 센서 제어기(66)내에서 충분히 누설할 수 있어 상술한 바와 같이 하수를 끌어들인다.

중력관(14)이 부적절하게 설치되거나 오버타임되는 경우에 딥(dip)을 발생하는 또 다른 문제를 일으킨다. 딥이 생긴부분의 단면 보어는 하수로 채워지게 되고, 중력 배기 파이프(18)에서 나온 대기압은 섬프 핏(12)과 연통할 수 없어 센서 제어기(66)와 인터페이스 밸브(30)로 통과할 수 없다. 이것은 센서 제어기와 인터페이스 밸브가 적절하게 작동하지 못하게 한다. 더욱이, 수압이 섬프 핏(12)내에 충분하게 일어나면, 대기압이 아닌 수압이 센서 제어기(66)의 대기 입구 포트(102)에 연통될 수 있다. 그러므로, 수압은 센서 제어기(66)의 양 단부에 연통되어지고, 그리고 나서 챔버(78, 79)에 연통되어, 센서 제어기(66)를 완전히 작용하지 못하게 하는 한다.

본 발명은 진공 또는 대기압보다 낮은 압력의 영향하에서 유지된 하류 수집 용기까지 홀딩 섬프내에 수집된 하수를 수송하기 위한 진공 하수 운반시스템, 특히 외부 장착된 브레더 파이프(breather pipes)를 가지지 않고 침수와 수압상승으로부터 보호되는 상기 시스템용 차압 작동식 제어기 메커니즘에 관한 것이다.

도 1은 인터페이스 밸브, 센서 제어기와 지상 브레더 파이프를 포함하는 종래의 진공 하수 운반시스템을 도시한 사시도.

도 2는 폐쇄 위치에서의 종래의 인터페이스 밸브의 단면도.

도 3은 비작동 위치에서의 종래의 센서 제어기의 단면도.

도 4는 작동 위치에서의 종래의 센서 제어기의 단면도.

도 5는 인터페이스 밸브, 센서 제어기와 인-핏 브레더 시스템을 포함하는 종래의 진공 하수 운반시스템의 사시도.

도 5a는 도 5의 5a- 5a선을 따라 취한 인-핏 브레더 시스템의 평면도.

도 6은 플루트 밸브와, 센서 제어기에 작동가능하게 연결된 압력 릴리프 밸브를 포함하는 본 발명에 따른 진공 하수 시스템 제어 메커니즘의 사시도.

도 7은 본 발명의 플루트 밸브와 압력 릴리프 밸브의 단면도.

도 8은 딥이 생긴부분을 차단한 중력관의 사시도.

도 9는 버퍼 탱크내에 설치된 진공 하수 시스템 제어 메커니즘의 사시도.

따라서, 본 발명의 목적은 연장 저 진공 압력 상태동안 시스템을 작용하지 못하게 하는 하수의 유입을 방지하는 섬프 배기 진공 하수 운반시스템용 제어 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시스템의 작용하지 못하게 하는, 섬프 핏내의 수압과 제어 메커니즘의 양 단부의 연통을 방지하는 제어 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상당히 간단한 디자인으로된 개량된 제어 메커니즘을 제공하는 것이다.

상술한 목적 외에, 본 발명의 여러 다른 목적은 당업자라면 아래의 설명으로부터 이해할 수 있을 것이다.

간단하게 말하면, 본 발명은 섬프 배기 진공 하수시스템내의 진공 인터페이스 밸브의 작동을 조절하는데 사용된 제어기 밸브와 센서의 침수를 방지하기 위한 장치를 제공하는 것에 관한 것이다. 플루트 밸브(float valve)는 섬프 핏내의 하수 레벨에 따라서 작동하고 하수 레벨이 소정 한계값 이하이면 대기압을 센서와 제어기 밸브를 연통하지만, 하수 레벨이 소정 한계값을 초과하면 하수의 통로를 폐쇄한다. 또한 압력 릴리프 밸브를 섬프 핏내에 생긴 초과 수압을 대기로 배기하는 플루트 밸브에 작동가능하게 연결할 수 있다.

본 발명의 섬프/밸브 핏 조립체(150)가 도 6에 도시되어 있다. 하수는 하우스, 상업지(152)로부터 섬프 핏(154)까지 중력 운반 도관(156)에 의해 운송된다. 지상에서 연장하는 중력 배기 파이프(158)는 대기압을 중력 도관(156)으로 그러므로서 섬프 핏(154)으로 유입한다. 종래 산업분야에서 알려진 바와 같이 하수 운반 사이클동안 진공 인터페이스 밸브(162)를 개방하므로, 하수는 방출 파이프(160)를 통해서 섬프 핏으로부터 빠져나가고, 운반 사이클을 종료하면, 인터페이스 밸브(162)를 폐쇄하므로 하수는 더 이상 여기를 통과할 수 없다. 미국 특허 제 4,373,838 호의 구조에 따른 센서 제어기(164)를 제공하여 미국 특허 제 5,082,238 호에 따라서 양호하게 설계된 인터페이스 밸브를 작동한다. 이들은 도 2 내지 도 4에 이미 설명되어 있다. 본 발명의 양수인의 소유인 미국 특허 출원 제 07/829,742 호, 제 07/967,454 호와 제 08/008,190 호에 의해 알려진 바와 같이, 일체형 센서 제어기(164)대신에 개별 제어기와 제어기 밸브를 사용할 수 있음을 주지하기 바란다. 진공 운반 도관(166)내의 진공/ 대기보다 낮은 압력은 진공 호스(168)를 통해 센서 제어기(164)내의 진공 입구(96)까지 연통한다. 진공 운반 도관(166)내의 잔류 하수가 센서 제어기(164)로 들어가지 못하게, 체크밸브를 가진 서지 탱크(170)를 미국 특허 제 4,171,853 호에 따라 진공관(168)내에 끼워놓을 수 있다. 센서 파이프(172)는 슬리브(176)에 의해 섬프 핏(160)의 상부를 통해서 밸브 핏(174)으로 연장한다. 센서 파이프(172)의 상부에 위치된 캡(178)은 섬프 핏(154)에서 나온 수압을 전달하기 위해서 압력 호스(182)에 의해 센서 파이프(172)를 센서 제어기(164)의 입구 포트(118)에 작동가능하게 연결하기 위한 니플(180)을 제공한다.

본 발명의 플루트 밸브(250)는 도 9에 도시되어 있다. 이 플루트 밸브는 10.16cm(4-인치) PVC 파이프와 같은 적당한 재료로 만든 원통형 하우징(252)을 포함한다. 하우징(252)은 바닥이 개방되어 있고, 상부면에는 또한 PVC 플라스틱으로 만든 편평한 10.16cm(4인치) 캡(254)이 장착되어 있다. 캡(254)내의 구멍(256)에는 하우징(252)내측에 의존하는 몸체부(260)를 가진 슬립 어댑터(258)가 부착되어 있고, 캡(254)에 인접하게 칼라(262)가 끼워져 있다. 슬립 어댑터(258)는 원통형의 상부 영역(266)과, 전이 점에 위치된 정지부(267)와 보다 큰 직경을 가진 원통형의 하부 영역(268)으로 구성되어 있다. 탄성 재료로 만든 원통형의 샤프트 시일(270)은 슬립 어댑터(258)의 하부면을 따라서, 그리고 적어도 부분적으로 보어(264)의 하부 영역(268)의 표면을 따라서 끼워진다.

상부 원통형 보어(268)의 표면에는 가공된 나사부를 가지며, 이 나사부를 통해서 상표명 NYLON과 같은 플라스틱 재료로부터 만든 T형 끼움체(272)의 한 단부에 나사 결합된다. T형 끼움체(272)의 다른 단부에는 이들로부터 연장하는 니플(276, 278)을 가진 브레더 티(274; breather tee)가 고정되어 있다. T형 끼움체(272)의 세 번째 나사진 단부(280)에는 상표명 NYLON 폐쇄 니플(282)과 엄브레라 체크 밸브(284: umbrella check valve) 조립체가 고정되어 있다.

하우징(252)내측에는 용접으로 닫힌 양 단부를 가진 7.62cm(3인치) PVC 스케쥴 40 파이프로 만든 플루트(286)가 위치설정되어 있다. 플루트(286)는 중량을 증가시키기 위해서 밸러스트 물질(ballast material)이 끼워져 있다. 예들 들어, 플루트(286)가 21.9cm(8.625 인치) 길이면 적어도 1bs 의 무게를 가진다. 플루트(286)의 외부면을 따라서 하우징(252)의 축선 X를 따라서 플루트(286)의 이동을 안내하는데 사용된 다수의 PVC보스(290)가 고정되어 있다. 플루트(286)의 상부면(292)에는 스크류(294)에 의해 상표명 DELRIN과 같은 플라스틱으로부터 가공할 수 있는 원추형의 시트(296)가 장착되어 있다. 시트(296)의 외부 치수는 시트가 샤프트 시일(270)의 내부면과 밀봉가능하게 결합할 수 있도록 되어있다. 최종적으로, 다수의 스크류(298)는 하우징 측벽(252)을 통해 내부공간으로 돌출하여 플루트(286)가 플루트 밸브 하우징(252)으로부터 분리되지 못하게 한다.

플루트 밸브(250)가 섬프 핏(154)의 천장에 장착되므로, 캡(254)과, T형 끼움체(272)와, 브레더 티(274)와 엄브레라 체크 밸브(284)는 하수와 접촉하지 않은 밸브 핏(174)내측에 위치설정되어 있다. 섬프 핏(254)내측의 하우징 벽(252)의 부분내의 다수의 호스(300)는 대기 공기가 플루트 밸브(250)로 들어가도록 허용한다. 플루트(286)는 섬프 핏(154)내의 하수 레벨이 상승할 때 하우징(252)내의 부양력에 의해 상승하지만, 스크류 정지부(298)아래로 떨어지는 경우는 없다. 시트(296)가 샤프트 시일(270)로부터 제거되면, 플루트 밸브(250)내측의 대기 공기는 적당한 작동을 보장하기 위해서, 하부 원통형의 보어(268)와, 상부 원통형의 보어(266)와, T형 끼움체(272)와, 브레더 티(274)와 대기 호스(302, 304)를 제각기 통과하고 센서 제어기(164)의 대기 포트(102)와 인터페이스 밸브(162)의 하부 하우징(48)을 통과할 수 있다. 농축 트랩(306)(도 6)은 호스(302)내에 적당하게 포개어져서 농축 습기가 센서 제어기(164)로 들어가지 못하게 한다. 유사하게 홀(300)은 대기 공기를 플루트 밸브 하우징(252)으로 방출하도록 허용하는 작용을 하므로 플루트(286)는 예들 들어 긴 저 진공 상태동안 센서 제어기(164)와 인터페이스 밸브(162)가 비작동하면 하우징(252)내측에 보다 강한 힘을 주어 추가의 하수를 섬프 핏(154)으로 들어가도록 허용할 수 있다.

섬프 핏(154)내측의 하수 레벨이 소정 레벨에 도달하지만, 플루트(286)상의 시트(296)가 보어(264)의 하부 원통형의 영역(268)을 관통하고 밀봉결합상태로 샤프트 시일(270)에 인접하므로, 완전한 진공이 시스템에 회복된 후 센서 제어기(164)가 작용하면 하수를 브레더 티(274)와 호스(302)를 통해 끌어당길 수 없다.

완전한 진공이 회복되고 센서 제어기(164)가 인터페이스 밸브(162)를 열어 섬프 핏(154)내의 하수를 증가시키면, 플루트(286)는 하수 레벨을 급격히 떨어뜨릴 것이다. 시트(296)는 샤프트 시일(270)로부터 제거되어 다시 한번 대기 공기를 브레더 티(274)로 들어보낸다.

플루트 밸브(250)는 진공 레벨이 회복되고 하수 상승이 시작되면 폐쇄된 상태로 남아 있으므로써 약간의 시간 지체기능을 제공한다. 플루트 밸브(250)는 하수 레벨이 소정 레벨로 떨어질 때만 개방하므로, 대기 공기는 브레더 티(274)와, 호스(302)와, 센서 제어기(164)와 인터페이스 밸브(162)로 들어갈 수 있지만 하수는 들어갈 수 없다.

대기압을 플루트 밸브(250)에 의해 센서 제어기(164)에서 차단하면, 밸브 챔버(84)내의 어떠한 대기압도 출구 배기부(122)를 통해서 누설될 것이다. 완전한 진공이 시스템에 회복되고 진공챔버(82)와 연통되고, 센서 제어기(164)가 섬프 핏(154)내의 상승된 수압 레벨에 대응하여 작동되면, 진공압력은 진공 배기부(112)와, 대기 배기부(114)와 대기 입구(102)를 통해서 다시 호스(302)와 브레더 티(274)를 통해서 플루트 밸브 하우징(252)의 상부 내부 공간으로 누설할 것이다. 그러므로, 플루트(286)의 중량을, 상부면(292)에 일시적으로 가해진 진공 압력을 극복할 수 있도록 만들어야 하므로 플루트(286)는 섬프 핏(154)내의 하수 레벨의 떨어짐에 대응하여 하강할 수 있다. 플루트(286)내측에 있는 밸러스트 물질(288)은 이것이 일어날 수 있게 보장한다.

중력관(156)이 부적절한 설치 또는 오버 타임을 통해서 딥(310)을 만들면, 도 10에 도시한 바와 같이, 하수(312)로 채울 수 있으므로, 대기압은 이미 브레더 파이프(158)에 의해 섬프 핏(154)에 연통될 수 없고, 그리고 플루트 밸브(250)의 개방을 통하여 센서 제어기(164)와 인터페이스 밸브(162)에 연통될 수 없다. 이것은 증가된 수압이 호스(182, 302)를 통해서 센서 제어기(164)의 양 단부를 통과하는 상황을 야기시키며, 이런 상황은 센서 제어기가 적절하게 작동할 수 없게 할 것이다. 그러므로, 폐쇄 니플(282)과 엄브레라 체크 밸브(284)를 조합해서 소정 레벨 위의 수압을 밸브 핏(174)으로 해롭지 않게 배기하는 압력 릴리프 밸브(285)를 형성하므로, 센서 제어기(164)가 계속해서 정상적인 방법으로 인터페이스 밸브(162)를 작동할 수 있게 보장한다.

도 9는 버퍼 탱크(320)내에 설치된 진공 하수 운반 제어 시스템을 도시한다. 설치 및 작동은 버퍼 탱크가 밀봉 시스템이 아니기 때문에 약간의 가스가 맨홀 커버(322)를 통해서 배기될 수 있다는 점을 제외하고는, 도 6의 섬프/밸브 핏과 동일하다. 그러므로, 압력 릴리프 밸브를 플루트 밸브(250)의 T형 브레드(274)상에 설치할 필요가 없다.

본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이것으로부터 많은 개량을 할 수 있으므로 이것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 여기에 설명되고 청구된 기본적인 원리의 진정한 정신과 범주로부터 벗어나지 않고 행한 모든 개량예들을 포함한다.

Claims (15)

1. 소오스로부터 운반 도관과 진공 또는 대기보다 낮은 압력으로 정상적으로 유지된 수집 스테이션으로의 하수의 운반을 조절하기 위한 장치에 있어서,

   1) 지하에 설치되고 방출되기전 하수를 운반 도관에 수집하기 위한 도관 수단에 의해 하수 소오스에 연결된 하수 축적 용기와,

   2) 출력 압력 상태로서 대기 또는 진공/대기보다 낮은 압력의 연통을 설정하기 위해 상기 용기와 작동가능하게 연통하는 차압 작동식 센서 수단과,

   3) 출력 압력 상태로서 대기 또는 진공/대기보다 낮은 압력의 연통을 설정하기 위해 상기 센서 수단에 의해 전달된 출력 압력 상태와 작동가능하게 연통하는 차압 작동식 제어기 수단과,

   4) 상기 센서 수단과 상기 제어기 수단을 하수 운반 도관의 진공/대기보다 낮은 압력에 작동가능하게 연결하는 도관 수단과,

   5) 상기 제어기 수단에 의해 전달된 출력 압력 상태와 작동가능하게 연통하는 차압 작동식 흐름 제어 수단과,

   6)상기 진공/대기보다 낮은 압력 도관에 의해 전달된 진공/대기보다 낮은 압력 상태가 소정 최소 레벨위로 상승할 때, 상기 용기로부터 상기 센서 수단과 상기 제어기 수단까지 대기압을 제공하기 위한 상기 도관 수단을 통해 상기 용기내에 수집된 하수의 흐름을 막기 위한 대기 배기 밸브 수단을 포함하며,

   7) 상기 용기는 방출전후 전체적으로 하수 운반 도관의 정상 진공 또는 대기보다 낮은 압력위의 압력 레벨에서 용기를 유지하도록 먼 대기압 소오스와 연통하는 도관 수단에 연결하기에 적합하고,

   상기 센서 수단은 제 1 비작동 상태와 상기 용기내에 수집된 하수가 소정 공간에 도달할 때 일어나는 제 2 작동상태를 가지므로써, 상기 센서 수단이 한 상태에 있으면 진공 또는 대기보다 낮은 압력을 전달하고, 상기 센서 수단이 다른 상태에 있으면 대기압을 전달하고, 상기 대기압은 공기 배기부 또는 다른 도관을 지상 레벨로 돌출시키지 않고 상기 용기와 작동가능하게 연통한 상태로 도관 수단에 의해 제공되고,

   상기 제어기 수단은 제 1 상태와 제 2 상태를 가지므로써, 상기 제어 수단이 한 상태에 있으면 진공 또는 대기보다 낮은 압력을 전달하고, 상기 제어 수단이 다른 상태에 있으면 대기압을 전달하고, 상기 대기압은 공기 배기부 또는 다른 도관을 지상 레벨로 돌출시키지 않고 상기 용기와 작동가능하게 연통한 상태로 도관 수단에 의해 제공되고,

   상기 흐름 제어 수단은 상기 용기로부터 상기 운반 도관으로 하수의 통로를 허용하여 하수 운반 사이클을 시작하는 개방 상태와, 또한 상기 흐름 제어 수단은 하수가 통하는 통로를 차단하여 운반 사이클을 종료하는 폐쇄 상태를 가지므로써, 상기 흐름 제어 수단은 상기 제어 수단에 의해 전달된 압력 상태를 근거로 개방과 폐쇄 상태사이로 전환하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 대기 배기 밸브 수단은,

   1) 상기 용기내측에 위치고정되고, 바닥이 개방되고 상부면에 액체와 압력기밀하게 연결된 캡을 가지는 하우징과,

   2) 입구와 출구를 가지고 상기 하우징내측에 포함된 대기압을 상기 센서수단과 상기 제어기 수단에 연결된 도관 수단까지 배기하기 위한 상기 하우징의 캡내의 구멍에 연결된 브레더 파이프와,

   3) 상기 용기내에 수집된 하수가 소정 공간을 초과할 때 상기 대기 배기 밸브 수단의 브레더 관 입구를 폐쇄하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 브레더 관 입구를 폐쇄하기 위한 수단은 상기 대기 배기 밸브 하우징내측에 포함한 부양 플루트를 포함하며, 상기 부양 플루트는 상기 용기내의 하수 레벨이 소정 레벨위로 상승하여 입구 개구를 통해 하수가 흐르지 못할 때 상기 브레더의 입구와 결합하고, 상기 운반 도관에 의해 완전한 진공의 회복시 상기 흐름 제어 수단에 의해 하수가 상기 용기로부터 방출되면 입구 개구를 해제하는 상부면으로부터 연장하는 돌출 시트를 가지는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 용기내의 하수 레벨이 상기 대기 배기 밸브 아래로 떨어지면 상기 하우징으로부터 상기 플루트의 분리를 방지하기 위해 상기 플루트 바닥 근처에 상기 대기 배기 밸브 하우징으로부터 내향으로 연장하는 돌출부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 돌출 시트와 상기 브레더 관 입구사이의 적절한 정렬을 보장하도록 상기 용기내측의 하수의 레벨이 상승 하강할 때 상기 대기 배기 밸브 하우징내의 상기 부양 플루트의 축방향 이동을 안내하기 위해 상기 플루트로부터 외향으로 연장하는 돌출부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 플루트의 돌출 시트에 의해 결합될 때 보강 시일을 제공하기 위해서 상기 브레더 관 입구의 표면에 부착된 샤프트 시일을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 하우징의 내외측에 대기 공기의 통로를 용이하게 하기 위해서 상기 대기 배기 밸브의 측면내에 형성된 구멍을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 브레더 파이프를 통해서 역흐름으로 상기 제어 수단에 의해서 상기 플루트와 상기 캡사이의 대기 배기 밸브의 영역에 연통할 수 있는 진공 또는 대기보다 낮은 압력에 의해 가해진 힘을 극복하기 위해서 상기 플루트의 중량을 증가시키도록 상기 밀봉 플루트의 내부에 추가된 밸러스트 물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 대기 배기 밸브 수단은 상기 용기내에 포함된 소정 한계값이상의 수압을 배기하기 위해서 상기 하수 수집 용기의 외측의 상기 브레더 파이프로부터 연장하는 압력 릴리프 밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 압력 릴리프 밸브는 엄브레라 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 운반 도관에서 나온 하수가 상기 진공/대기보다 낮은 압력 도관 수단으로 흐르지 못하도록 상기 압력 도관 수단에 끼워진 체크밸브를 가진 서지 탱크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 수단 또는 상기 제어기 수단으로 농축 습기가 흐르지 못하도록 상기 대기 배기 밸브 수단과 상기 센서 수단 또는 상기 제어기 수단사이의 상기 대기압 연통 도관내에 끼워진 농축 트랩을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 용기내의 수압 레벨을 상기 센서 수단에 연통하기 위해서 상기 센서 수단과 상기 용기사이에 도관 수단을 추가로 포함하며, 상기 센서 수단내측에 있는 차압 작동식 부품 조립체는 상기 용기내의 하수 레벨이 소정 공간을 초과하면 작용되도록 정해져 있는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 수단과 제어기 수단은 싱글 유닛으로 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 용기와 작동가능하게 연통하는 도관 수단에 의해 공기 배기부 또는 다른 도관을 지상레벨로 돌출시키기 않고 상기 차압 작동식 흐름 제어 수단에 대기압을 제공하는 것을 특징으로 하는 하수 운반 조절 장치.

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