KR100313036B1 - 조립식 사이펀 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저수지 및 댐(Dam) 의 담수된 상태에서 제방을 훼손하지 않고 사이펀(Siphon)관을 조립 장치구성으로 사이펀작용을 유발시켜 물을 동력없이 임의로 퍼낼 수 있도록 구성된 사이펀장치이다.

본 발명의 활용목적은 댐수위 조절에 활용. 산맥이 가로막힌 양편 지역간 취수에 활용, 홍수시에 넘쳐 버리는 물을 예비댐으로 담수에 활용. 댐 준설에 활용. 오염수질변 취수에 활용. 분수시설형성. 수압을 이용한 터빈 발전시설형성. 등으로 보아 다목적인 조립식 사이펀장치이다.

구성방법은 도1과 같이 수도용 강관으로 된 U자형을 거꾸로 하여 제방상단을 넘게 설치하였고 작동방법은 중간밸브(3)와 배출밸브(5)를 닫고 물주입구(4) 마개를 열고 물을 가득부어 채운다음 마개를 막아 밀폐시키고 중간밸브를 열어 위에 있는 물이 아래로 내려간 다음 다시 중간밸브를 닫고 물주입구 마개를 열고 물을 가득 채우고 마개를 막아 밀폐시킨 다음 양쪽 밸브(3.5)를 함께 열면 사이펀작용은 유발 된다

본 발명의 효과는 조립 과정이 간편하며 운영상에도 동력비용없이 연중 항시 가동될 수 있어 경제적이며 다목적으로 실용 가치가 높으머 수자원확충과 수해예방 및 수질개선에 크게 기여할 수 있게 되었다.

Description

조립식 사이펀 장치{AAAAA}

본 발명은 조립식 사이펀관을 통한 수리이용에 관한 것이다. 종래의 일반적인 사이펀은 자연적으로 사이펀관 내에 물이 가득 채워져서 사이펀 작용이 이루워지는 것을 단순하게 활용되어 왔다.

본 발명의 조립식 사이펀장치는 재래식 사이펀양식을 탈피하여 저수지 및 댐 제방을 훼손하지 않고 담수된 상태에서 사이펀관내에 인위적으로 물을 가득 채워서 사이펀 원리가 작용토록한 조립된 사이펀 장치로서 임의로 작동과 중지. 이동과 해체철거 등. 활용상의 다양한 조절기능으로 실용적인 가치가 많다.

다목적인 조립식 사이펀장치는 홍수피해예방 및 수자원확충과 수질환경개선에 크게 기여하게 된것이다.

식수원 및 생활용수.산업용수의 공급은 전적으로 댐의 담수량에 의존하고 있는 현실에 각 댐마다 30-50%의 고인물 사수(死水)가 남아 있어 해가 거듭될수록 부영양화 물질이 침전 퇴적되어 댐의 수질은 하급수로 악화되고 있음에 더욱 심각하다. 수자원 물부족.수질오염 등의 심각한 현안 과제해결은 강수량(降水量)을 최대로 보전활용 하면서 수질관리개선방법이다. 또한 홍수 피해예방 조치방안도 기술상의 개발이 최대 과제인 것이다.

도1은 본댐에서 예비댐 으로 연결된 사이펀 장치 종단면도

도2는 산맥이 가로막힌 계곡과 계곡사이의 사이펀장치 종단면도

도3은 고지대의 하천호소(湖沼)에서 취수되는 사이펀장치 종단면도

도4는 담수된 상태에서 댐 준설용 사이펀 장치 종단면도

도5는 현탁오염 수질변로 취수 및 분수시설 사이펀장치 종단면도

도6은 발전용 사이펀장치 종단면도

(도면의 주요 부분에 대한 부호 설명)

1 ; 댐(기존댐). 2 : 예비댐.

▽ ; 만수위 ▼ ; 기본수위

3 : 중간밸브(valve) 4 : 물주입구

5 ; 배출구밸브(valve) 6 ; 배출관,

7 ; 흡입배출관 8 ; 흡입구.

9 ; 배출구 10 ; 산맥

11 ; 고지대 호소(湖沼) 12 ; 분수대.

13 ; 몽리 (蒙利)구역 14 ; 부낭(浮囊)

15 ; 동력선 16 ; 보정로우프 (rope)

17 ; 견인로우프 18 ; 수중카메라(camera)

19 ; 흡입관 20 ; 흡입기

21 ; 토사 오니.처리장 22 ; 침전여과지

23 ; 터어빈(turbine)발전기 24 ; 하류수면

이와 같은 수자원관리상의 현안문제를 해결하기 위한 방법의 일환으로 발명된 것이 조립식 사이펀장치의 구성과 활용방법이다.

만수된 상태에서 제방을 훼손하지 않고 조립식으로 장치하는 사이펀 구성방법은.

첫째로 사이펀관의 재질은 수도용 강관(鋼管). 또는 수도용 고밀도 폴리에틸렌관으로서 규격은 댐의 규모. 취수용량.용도. 등에 따라 결정된다. 소규모의 시이펀은 완전조립하여 운반설치할 수 있고 대형사이펀은 현장에서 조립시공하여야 한다,

둘째로 사이펀수량은 댐의규모.사이펀의 규모와 용도등에 따라 한곳에 1호기.2호기.3호가.4호.5호.등 여러개를 설치하여 가동할 수 있어 조기에 목적을 달성한다

셋째로 구성방법은 도1.과같이 사이펀관을 U자형을 거꾸로 하여 제방상단을 넘게 설치하며 흡입구위치는 취수용도에 따라 설정하고 중간밸브의(3) 위치는 만수위(▽)수준에 근접할수 록 좋으며 배출구밸브(5)의 위치는 호소지면 또는 본댐(1)의 수면 밑바닥수준에 근접할수록 사이펀작용작동이 수월하다. 물주입구(4) 위치는 사이펀관 정상에 장치되어야 하고 밀폐되는 물주입구 마개가 있어야 한다.

이하 발명에 따른 용도별 사이펀장치의 구성을 도시한 도면들에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본댐(1)의 담수된 물을 퍼내어 제1예비댐(2). 제2예비댐. 제3.제4.등 예비댐으로 담수하는 사이펀장치로 중간밸브(3)와 배출구밸브(5)를 막고 정상의 물주입구(4)를 열어 물을 가득 채운다음 물주입구(4)를 마개로 막아 밀폐시키고 중간밸브(3)를 열어 위에 있는 물이 아래로 다 내려간 다음 중간밸브(3)를 막고 재차 물 주입구(4)를 열고 물을 가득 채운다음 마개를 막아 밀폐 시킨다음 중간밸브(3)와 배출구 밸브(5)를 동시에 열면 사이펀작용은 유발된다.

작동 중단방법은 중간밸브(3) 또는 배출구밸브(5)를 닫으면 되고 재 시동은 밸브를 열면 작동된다. 취수용량은 예비댐(2)의 만수위(▽)까지 작동하고 지속적으로 홍수시 넘칠수 있는 물은 제2예비댐. 제3.제4. .댐으로 담수하여 발전도 할 수 있고 댐 수위를 임의로 조절 활용될 수 있다.

도2는 가로 막힌 산맥(10)을 넘어 취수하는 사이펀 장치로서 수로터널을 굴착하지 않고 직선거리로 수도관을 설치함에 있어 몽리지역(13)까지의 표고가 제일높은 산 정상(頂上)에 물 주입구(4)를 장치하고 중간밸브(3)장치는 호소 또는 본댐(1)의 만수위(▽)에 근접하게 장착하고 배출구밸브(5)는 본댐(1) 밑바닥의 수준에 근접하여 장치하면 된다. 작동방법은 도1과 같다..

도3은 중첩된 산(10)넘어의 산정에 있는 호소(11) 또는 하천.댐.등의 물을 물 부족인 몽리지역(13)까지의 수도관을 직선거리로 취수유인 하는 사이펀 장치로서. 작동 방식은 도1과 같다.

기왕이면 동력을 제공하지 않는 수압으로 분수대(12) 관광시설을 설치하여 수중에 공기 주입과 침전여과시설로 수질개선 등 삼중의 효과를 증진한다..예컨대 소양댐물을 영동고성으로 백두산의 천지물도 서울, 평양. 어디서나 동력없이 취수될 수 있다.

도4는 담수된 상태에서 댐을 준설하는 사이펀 장치로서 강한 흡인력을 이용하여 댐 밑바닥에 흡입관(19)을 연결하여 흡입구(8) 끝에는 흡입기(20)를 지면에 닿도록 장착하고 동력선(15)에 로우프(17)로 연결하여 견인 이동하면서 준설한다. 수상에 떠있는 부낭(14)과 흡입기(20)를 연결보정한 로우프(16)에 수중카메라(18)를 장착하여 흡입기(20) 주변을 배(15)위에서 모니터로 검색하면서 준설한다. 담수지역이 광범위한 경우에는 사이펀장치를 추가로 몇 개 설치하여 준설구간을 나누어 각기 독자적으로 준설한다.

또한 흡인력의 강도에 따라 흡입기(20)의 구조 규모가 달라질 수가 있으며 지나치게 흡인력이 강할 경우에는 문어발식으로 제2. 제3의 흡입관(19)과 흡입기(20)를 장착할 수 있다.

유연성있는 흡입관(19)을 계속 연결연장하여 장거리를 견인 이동하면서 준설한다.

어족자원 보전을 위해 흡입기 주변에 어망을 설치하여 어류의 침입을 방지한다. 안전수칙상 흡입관 연결 작업시에는 사이펀 작동을 중단한 후에 잠수부가 수중작업을 하고 수상위로 나온 뒤에 작동하여야 한다.

작동방법은 도1과 같으며 댐하류 지대에 배출된 오니와 토사를 선별 분류처리하는 컨베이어(conveyor) (21)설치와 하류에 침전여과 정수장(22을 설치함에 있어 장소는 위치에 따라 멀리 설치될 수 있으며 퇴적된 오니는 농업용 퇴비로 재활용돤다.

. 도5는 현탁 오염도에 따른 맑고 깨끝한 물. 등을 수질별로 취수 및 분수시설 사이펀 장치로서 작동방법은 도1과 같으며 흡입관(19)을 밑바닥에 눕히어 흡입구(8)를 지면위로 향하여 보정하면 현탁도가 심한 밑물.오수만을 흡입배출할 수 있고 흡입구를 수면 아래에 근접하여 보정하면 맑고 깨끝한 물 만을 취수할 수 있다. 유연성있는 흡입관을 연장연결하여 견인이동 선별 취수함으로서 현탁액을 고루 흡입배출될 수 있다 ,

강력한 배출수압을 이용한 분출관을 통해 분수 (12)함으로서 산소 공기주입으로 수질이 개선되는 동시에 침전여과 정수장을 거치게 되어 수질은 더욱 개선된다. 침전물은 수거하여 농업용 퇴비로 사용한다.

도6은 발전용 사이펀장치로서 배출관(6) 하단부위 내부에 터어빈(23)을 설치하여 높은 수압유속으로 전력생산과 댐의 고인물 사수(死水)가 활수(活水)가 되므로 수질이 향상되는 삼중의 효과가 있으며 작동방법은 도1과 같다.

본 발명의구성 및 작용에서 기술한바와 같이 조립식 사이펀장치의 시설시공이 간편하여 단기간 내에 설치 완공 할 수 있으며 관리 운영상에 고도의 기술이 필요하지 않고 동력 비용없이 연중항시 가동될 수 있으며 인력 및 장비가 간단하여 경제적이며 고효율적이다.

가로 막힌 높은 산맥을 뚫지(터널)않고 수월하게 지상으로 수도관을 설치하여 취수가 형성된다. .

1). 댐 준공 이래 침전 누적된 오니와 토사를 동력없이 준설될 수 있어 댐 담수 용량확보와 수질관리 개선에 효율적이다.

2). 댐의 수위조절용 대형사이펀 1호기.2호기.3호기.등을 예비적으로 설치하면 홍수시 이전에 정체수와 담수전량을 퍼내어 홍수피해를 예방될 수 있다.

3). 홍수시의 넘쳐 버리는 물을 예비댐에 담수하여 전력생산도 되며 강수량(降水量)을 최대로 활용되는 수자원 확보에 효율적이다

4). 사이펀 분수시설장치로 하여금 악화된 수질만을 취수하여 분수 관광자원으로 활용되고 여과정수시설을 거쳐 효율적인 수질정화가 되며 침전물은 농업용 퇴비로 쓸 수 있어 삼중의 효과가 있다.

5). 맑고 깨끝한 물을 따로 취수하여 분수하면 수질은 더욱 정화되고 지속적으로 여과정수장을 거치게 되면 식수원의 수질이 크게 향상된다.

6). 각 도시별로 상수도 여과 정수장까지의 취수 과정에 양수(펌핑)장 설치운영으로 막대한 동력비용을 투자하고 있는 현실에 사이펀관으로 직접 댐의 상급수 만을 여과정수장까지 취수하면 막대한 양수동력 비용을 절감 할 수 있고 분수 활용으로 신속하게 수질이 정화된다.

7). 혹한 동절기에는 분수빙산을 만들어 얼음 관광자원이 될 수 있고 여과지겸 빙상 경기장을 개설될 수 있다.

8). 예비댐으로 담수되는 기간에 정화 여과되며 본댐을 비운 기간내에 대대적인 장비투입으로 직접 준설 공사를 시행될 수 있다.

9). 사이펀 발전시설로 고인물 사수(死水) 전량을 활용될 수 있어 발전출력을 제고하며 수질개선에 효율적이다.

10). 사이펀 수도관 연장 배관시설로 물이 남는 지역에서 표고가 낮은 물 부족지역으로 급수 몽리 되어 갈수기의 난을 극복될수 있다.

예를 들어 소양댐물을 터널없이 산맥을 넘어 영동지방 고성 양양등지로 급수 몽리될수 있다,

Claims (7)

1. 도면에 도시한바와 같이 조립식으로 구성된 사이펀장치로서 담수된 상태에서 제방을 훼손하지 않고 U자형인 사이펀관을 거꾸로 하여 제방상단을 넘게 조립구성한 사이펀관에 물주입구와 두 개의 개폐밸브(중간밸브와 배출구밸브)를 장착함에 있어. 물주입구(4)부위는 제방정상에 장치하고 중간밸브(3)위치는 댐제방수면쪽에 장치하고 배출구밸브(5)의 위치는 제방의 외벽쪽 댐밑바닥 수준에 근접하여 장치한다. 이와 같어 구성된 사이펀장치로 하여금 중간밸브(3)와 배출구밸브(5)를 닫고 물주입구(4)를 열어 물을 가득하게 채운다음 물주입구(4)를 마개로 막아 밀폐시킨 다음에 중간밸브(3)를 열어 물이 아래로 내려간다음 중간밸브를 닫고 다시 물주입구마개를 열고 물을 가득채운다음 마개로 막아 밀폐시키고 중간밸브(3)와 배출밸브(5)를 동시에 열면 사이펀작용이 구성됨을 특징으로하는 사이펀장치
2. 제1항에 있어서 사이펀작용을 구성한 방법으로 도1과 같이 홍수시 넘쳐버릴 물량을 예상하거나 남는 물을 본댐(1)에서 수용할 수 없는 경우에 본댐(1)의 담수량을 예비댐(2)으로 퍼내어 담수가 구성함을 특징으로 하는 사이펀장치.
3. 제1항에 있어서 사이펀작용을 구성한 방법으로 도2.도3과 같이 터널을 굴착하지 않고 큰산맥을 넘어 취수몽리를 위한 사이펀장치 구성 방법으로서 사이펀수도관 통과중 제일높은 정상에다 물주입구(4)를 장치하고 퍼올리려는 담수장소의 수심바닥에 흡입구(8)를 설치하고 수면 바로위에다 중간밸브(3)를 장착하고 물주입구(4)를 지나서 산아래 저지대인 흡입구(8) 수준보다 밑으로 배출밸브(5)를 장치하여 수도관이 목적지까지 연장배관설치로 구성함을 특징으로 하는 사이펀장치.
4. 제1항에 있어서 사이펀작용을 구성한 방법으로 도4와 같이 댐준설를 위한 장치로서 담수된 상태에서 사이펀의 강한 흡인력을 이용하여 침전퇴적된 오니를 배출구성함을 특징으로 하는 사이펀장치. 댐물속의 바닥지면에 유연성있는 흡입관(19)을 설치하고 흡입관 끝에는 흡입기(20)를 장착하고 로우프(16)로 흡입기(20)와 동력선(15)과의 연걸.견인. 이동하면서 준설함에있어 수상에 떠있는 부낭(14)에 흡입기(20)를 로우프(16)에 보정하고 보정로우프(16)에 수중카메라(18)를 장착하여 선상(15)에서 모니터로 주변을 검색하면서 준설되도록 구성함을 특징으로 하는 사이펀장치.
5. 제1항에 있어서 사이펀작용을 구성한 방법으로 도3과 도5와 같이 사이펀관을 통하여 강력한 수압으로 분출되는 물을 분수시설(12)로 구성함을 특징으로 하는 사이펀장치.
6. 제1항에 있어서 사이펀작용을 구성한 방법으로 도6과 같이 배출관(6)하단부위 관내부에 터어빈(23)을 장치하여 강력한 수압유속으로 터어빈(23)이 작동되어전력생산이 구성함을 특징으로 하는 사이펀장치.
7. 제1항에 있어서 사이펀작용을 구성한 방법으로 댐의 물을 식수원 상수도 정수장까지의 취수가 구성됨을 특징으로 하는 사이펀장치.