KR100433562B1 - 여과층 시료채취기 및 이를 이용한 여과층 시료채취 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수장 여과지의 여과층 시료채취기 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 길이로 이루어진 원형관(20)과, 상기 원형관(20)의 내측 중심부에 설치되어 회전시 하단부에서 상단부로 채취된 시료를 이동시킬 수 있도록 나사형식으로 형성된 스크류(30)와, 상기 스크류(30)의 상단에서 스크류를 회전시킬 수 있도록 회전동작부(10)가 구비된 시료채취기에 있어서, 상기 원형관(20)은 외부에서 그 내부를 관측할 수 있도록 투명재로 이루어지고 그 외주연 표면에는 길이방향으로 측정용눈금자(55)가 구비되며, 상기 원형관(20)의 하단부에는 시료의 원활한 굴착과 굴착시 원형관(20)의 파손 방지를 위한 보호캡(26)이 구비되며, 상기 스크류(30)의 상단에서 원형관(20)의 상단 내측에 끼움 설치되고 스크류의 원활한 회전을 위해 내부에 회전베어링이 구비된 고정지지부의 일측에 원형관의 외측으로 일정길이 돌출되어 상기 스크류의 회전동작시 원형관의 균형유지 및 가압을 위해 작업자가 파지할 수 있도록 지지손잡이(18)가 구비되어 이루어지는 여과층 시료채취기와 이를 이용한 시료채취방법에 관한 것이다.

Description

여과층 시료채취기 및 이를 이용한 여과층 시료채취 방법{Device of excavation and sampling for filter media and it's method}

본 발명은 정수장 여과지의 여과층 시료채취기 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여과지의 여과층별 탁질억류 상태나 입도 등을 파악하기 위한 시료채취가 용이하도록 투명의 원형관과, 이 원형관의 내측에 삽입 설치되어지되 상부에서 회전조작가능한 스크류로 구성되어 여과층 내부의 여과재 시료를 채취할 수 있는 여과층 시료채취기 및 그 방법에 관한 것이다.

상수처리공정에서 여과공정은 수중의 입자와 플록이 여재의 간극사이에 걸리는 걸름작용(straining)과 여재 사이를 흐르면서 유선을 가로질러 여재에 부착되는 차단(interception), 침전(sedimentation), 확산(diffusion) 등의 작용에 의해 제거되는 정수처리공정이다.

따라서, 여과지속시간을 장시간 유지하면서 여과수질을 향상시키는 것이 여과공정을 설계하거나 운영하는 최선의 목적이라 할 수 있을 것이다.

여과지는 여과속도(완속여과 또는 급속여과), 사용여과재(모래 단독 또는 다중여재 여과지), 여과방향(상향류 또는 하향류식 여과) 등에 따라 각각 구분될 수 있는 것으로, 여층의 상태나 여과재의 입도, 깊이, 역세척 상태 등에 따라 여과수질과 여과시간이 크게 달라질 수 있으며, 이러한 제반 문제를 해결하기 위해 정수장의 성능평가 즉, 기술진단이 실시되고 있으며, 이러한 기술진단시 편리하고 신뢰성 있는 데이터를 확보하기 위해 다양한 기구 및 장치의 개발이 필요하였으나, 그 사용분야가 매우 한정되어 있어 특별한 기구나 장치의 개발이 전무한 상태였다.

즉, 종래에 국내·외에서 개발, 사용되고 있는 여과지의 시료채취기술을 크게 분류하여 보면, 여과층을 삽, 기타 굴착도구를 이용하여 관측자가 여과지의 깊이 또는 층별로 여과재를 직접 굴착하여 시료를 채취하는 통상의 방법과, 이보다는 좀 더 진보된 상태라고 할 수 있는 파이프를 이용하는 굴착방법이 사용되었었다.

굴착도구를 이용하여 관측자가 직접 시료를 채취하는 방법은 여재의 층별채취를 위해 여과지의 넓은 면적을 굴착하여야 하고, 이에 따른 작업상의 시·공간상의 어려움이 많았으며, 파이프를 이용하는 경우에는 여층 단면층의 직접관찰이 어렵고, 단단한 여층재로 이루어진 경우 깊이가 깊은 여층의 시료채취가 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 불편함과 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 여과지의 여과층에 대한 용이하고 신속한 시료채취와, 채취된 시료의 육안관찰이 가능한 여과층 시료채취기와 그 사용방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 여과층 시료채취기는 일정한 길이로 이루어진 원형관(20)과, 상기 원형관(20)의 내측 중심부에 설치되어 회전시 하단부에서 상단부로 채취된 시료를 이동시킬 수 있도록 나사형식으로 형성된 스크류(30)와, 상기 스크류(30)의 상단에서 스크류를 회전시킬 수 있도록 회전동작부(10)가 구비된 시료채취기에 있어서, 상기 원형관(20)은 외부에서 그 내부를 관측할 수 있도록 투명재로 이루어지고 그 외주연 표면에는 길이방향으로 측정용눈금자(55)가 구비되며, 상기 원형관(20)의 하단부에는 시료의 원활한 굴착과 굴착시 원형관(20)의 파손 방지를 위한 보호캡(26)이 구비되며, 상기 스크류(30)의 상단에서 원형관(20)의 상단 내측에 끼움 설치되고 스크류의 원활한 회전을 위해 내부에 회전베어링이 구비된 고정지지부의 일측에 원형관의 외측으로 일정길이 돌출되어 상기 스크류의 회전동작시 원형관의 균형유지 및 가압을 위해 작업자가 파지할 수 있도록 지지손잡이(18)가 구비되어 이루어진다.

또한, 상기 회전동작부는 수동조작 이외에도 자동으로 조작할 수 있도록 스크류의 정·역회전을 자유자재로 조작할 수 있는 일정한 속도비를 갖는 회전모터가 구비되어 이루어지며, 상기 시료채취기는 채취된 여과재의 여층상태 유지와 동시에 외부에서 육안관측이 용이하도록 상기 원형관이 삽입될 수 있는 크기의 내경과 표면에 측정용눈금자가 구비된 투명재의 계량기를 포함하고 있으며, 상술한 시료채취기를 이용하여 여과지의 여과재를 필요한 깊이로 시료를 채취하는 시료채취방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대한 여과층 시료채취기의 외관상태도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 여과층 시료채취기의 외관상태도,

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 여과층 시료채취기의 외관상태도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 분해사시도,

도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 여과층 시료채취기를 이용하여 시료를 채취하는 방법을 설명하기 위한 시료채취 과정을 도시하고 있다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명

10 : 회전동작부 15 : 고정지지부

17 : 베어링 18 : 지지손잡이

20 : 원형관 25 : 측정용 눈금자

26 : 보호캡 30 : 스크류

34 : 회전날개 40 : 회전모터

50 : 계량기 55 : 측정용눈금자

60 : 여과지 65 : 여과재

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 여과층 시료채취기의 외관상태도를 도시하고 있으며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 분해사시도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 시료채취기는 상·하 양단이 개구되어 소정의 길이와 직경으로 제작되고 외주연 표면에는 길이방향으로 측정용 눈금자(25)가 형성된 투명재의 원형관(20)과, 상기 원형관(20)의 길이에 알맞게 제작되어 그 내부에 삽입 설치되는 스크류(30)와, 상기 스크류(30)의 회전동작을 위해 스크류(30)의 상단에 고정설치되는 회전동작부(10)와, 상기 스크류(30)의 회전중심축(32) 상단에서 원형관(20)의 내측 상단에 끼움 설치되도록 형성되는 고정지지부(15)와, 상기 고정지지부(15)의 일측에서 원형관(20)의 외측으로 돌출 구성되어 상기 스크류(30)의 회전동작시 원형관(20)의 균형유지 및 가압을 위해 작업자가 파지할 수 있도록 구성되는 지지손잡이(18)로 구성되어 이루어진다.

특히, 상기 원형관(20)은 개구된 하단부에 그 선단부가 뽀쪽하게 형성되어 시료의 굴착시 여과재 내부로 용이하게 삽입되고 원형관(20) 하단부가 여과재의 마찰로 파손되는 것을 방지할 수 있는 보호캡(26)이 결합되어 있으며, 스크류(30)는 중심회전축(32)과, 상기 중심회전축(32)의 정·역회전시 원형관(20)의 내주연과 슬라이딩 접촉되며, 원형관(20)의 하부로부터 유입된 굴착된 시료의 상승 및 하강 이동이 이루어질 수 있도록 중심회전축(32)의 외주연에 나선형으로 회전날개(34)가형성되어 있으며, 상기 회전날개(34)는 도 1의 바람직한 실시예와 같이 중심회전축(32)의 외주연 전길이에 대해 형성되거나, 도 2의 다른실시예와 같이 그 일부에 대해서만 형성된 구조로 이루어져 채취할 여과층의 깊이에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 고정지지부(15)는 그 외주연이 원형관(20)의 내측에 끼움 결합되어 스크류(30)가 그 중심을 유지하면서 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 그 내부에 베어링(17)이 구비되어 있어, 사용자가 지지손잡이(18)를 손으로 파지하고 회전동작부(10)를 회전시키는 경우 원활하게 회전될 수 있을 뿐만 아니라, 도 3에 도시된 또 다른 실시예와 같이 사용자의 편리한 작업을 위해 회전모터(40)가 구비되어 자동으로 스크류(30)의 회전동작을 제어할 수 있도록 구성되며, 상기 회전모터(40)가 구비된 경우에는 스크류(30)의 별도 회전조작을 위한 조작장치(12)가 회전동작부(10)의 일측에 구비된다.

또한, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 시료채취기는 채취된 여과재의 여층상태를 그대로 유지하면서 관측자가 육안으로 외부에서 관측이 용이하도록 측정용 눈금자(55)가 외주연 표면에 구비된 투명재의 계량기(50)를 추가로 포함하고 있다.

상기 계량기(50)는 시료채취기를 이용하여 굴착된 시료가 원형관(20)의 내측 스크류(30)상에 적층된 상태 그대로 유지시키기 위해 상기 원형관(20)이 끼워질 수 있는 내경과 소정의 크기로 제작되어 그 내측에 원형관(20)을 삽입시킨 상태에서 상기 스크류(30)를 역회전시켜 스크류상에 적층된 시료가 채취된 상태의 여층을 그대로 유지하면서 내부에 충진되어 여과재의 탁질억류 상태나 입도실험 등을 할 수 있도록 제공한다.

한편, 이하에서는 상술한 여과층 시료채취기를 이용하여 시료를 채취하는 방법을 도 5 내지 도 9에 도시된 도면을 참고하면서 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 시료채취기를 이용하여 여과지의 시료를 채취하는 방법으로는 먼저, 도 5에 도시돤 바와 같이 시료 채취가 필요한 여과지(60)의 여과층(65) 상면에 조립된 시료채취기를 수직으로 세운 상태에서 지지손잡이(18)를 한손으로 잡고 회전동작부(10)를 다른 한손으로 회전시키게 되면, 원형관(20) 내측에 설치된 스크류(30)가 회전하면서 여과층의 여과재(65)를 굴착하게 되고, 굴착된 여과재(65)는 스크류(30)의 회전날개(34) 상면에 적층되어 원형관(20)의 상부측으로 스크류(30)의 회전과 함께 이동하게 되고, 여과재(65)가 굴착된 여과층 내부의 굴착공으로 상기 원형관(20)이 자엽스럽게 삽입되면서 스크류의 회전에 따라 연속적으로 여과층 내부의 시료를 굴착할 수 있게 되며, 도 6에 이의 굴착상태가 도시되어있다.

또한, 작업자는 원형관(20)의 일측 표면에 형성된 측정용 눈금자(25)를 보면서 굴착하고자 하는 여층의 깊이를 살피면서 필요한 깊이까지 계속 회전동작부(10)를 회전시켜 시료를 굴착할 수 있으며, 필요한 깊이까지 굴착한 경우에는 도 7과 같이 원형관(20)을 여과층에서 빼내게 되면, 굴착된 시료는 스크류(30)의 회전날개(34)상에 여과층의 낮은 곳에서부터 깊은 곳에 이르기까지 여과층별 상태가 그대로 유지되면서 원형관(20)의 내측에 잔류하게 되며, 상기 시료를 채취한 원형관(20)을 투명재로 이루어진 계량기(50) 내측에 넣은 후에 회전동작부(10)를 최초 시료를 채취한 방향의 역방향으로 회전시키면서 원형관(20)을 서서히 들어올리면 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 스크류(30)의 회전날개(34)상에 적층된 여과재의 시료가 원형관으로부터 배출되면서 계량기(50)의 내측에 그 층별상태가 유지되면서 최초 굴착된 상태로 충진되어진다.

이와 같이, 계량기(50)에 굴착된 여과재의 시료를 충진시킨 후에 투명재의 계량기(50)를 육안으로 관측하면서 여과층의 깊이에 따른 여과재(65)의 층별상태를 직접 확인할 수 있으며, 여과재(65)에 억류된 탁질이나 혼합상태 등도 관찰할 수 있도록 한다.

또한, 여과층 내부의 여과재 층별 단면상태를 육안으로 직접 확인할 수 있어 층별 입도의 파악과 여과층의 효율성 평가 등을 하는 유용한 데이터로 활용할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명에 따른 여과층 시료채취기를 이용하여 시료를 채취하는 경우, 원형관(20) 및 스크류(30)의 길이에 따라 여과층의 다양한 깊이에 대한 여과재의 시료를 채취할 수 있는 장점을 제공하며, 원형관(20)이 짧은 길이로 이루어진 경우에도 한번 굴착된 홀에 다시 반복하여 연속적으로 여과재를 굴착함으로써 여과층 전체 깊이는 물론 필요한 깊이의 층별시료를 채취할 수 있는 장점을 제공한다.

특히, 본 발명의 또 다른 실시예에 구비된 바와 같이, 회전동작부(10) 상에 회전모터(40)와 이의 조작장치(42)가 구비된 경우 작업자가 손으로 회전동작부(10)을 회전시킬 필요 없이 간단한 조작장치(42)에 구비된 조작버튼의 조작에 따라 자동으로 시료의 굴착이 가능하여 그 작업이 더욱 간편하고 단시간에 수행할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 시료채취기를 이용하여 여과층의 시료를 채취하는 경우, 종래와 같이 광범위하게 여과층을 굴착하여야 하는 어려움 없이 필요한 특정장소에 한정하여 시료채취 작업을 할 수 있어 여과재의 시료채취시 발생되었던 종래의 불편함과 어려움을 해소할 수 있도록 한다.

상술한 구성 및 방법으로 이루어지는 본 발명에 따른 여과층 시료채취기 및 그 방법은 작업자가 간단하게 여과지의 여과층에 대한 시료채취가 가능하도록 하고, 또한 굴착된 시료가 여과층의 적층된 상태 그대로 유지되면서 그 관측이 가능하여 여과재의 혼합상태를 육안으로 파악할 수 있음은 물론 여과재에 억류된 탁질상태 등도 직접 관찰할 수 있으며, 여과층 깊이별 입도시험이나 탁질억류실험을 위한 정확하고 신속한 시료채취로 여과과정의 기술진단이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.

Claims (4)

1. 일정한 길이로 이루어진 원형관(20)과, 상기 원형관(20)의 내측 중심부에 설치되어 회전시 하단부에서 상단부로 채취된 시료를 이동시킬 수 있도록 나사형식으로 형성된 스크류(30)와, 상기 스크류(30)의 상단에서 스크류를 회전시킬 수 있도록 회전동작부(10)가 구비된 시료채취기에 있어서,

   상기 원형관(20)은 외부에서 그 내부를 관측할 수 있도록 투명재로 이루어지고 그 외주연 표면에는 길이방향으로 측정용눈금자(55)가 구비되며, 상기 원형관(20)의 하단부에는 시료의 원활한 굴착과 굴착시 원형관(20)의 파손 방지를 위한 보호캡(26)이 구비되며, 상기 스크류(30)의 상단에서 원형관(20)의 상단 내측에 끼움 설치되고 스크류의 원활한 회전을 위해 내부에 회전베어링이 구비된 고정지지부의 일측에 원형관의 외측으로 일정길이 돌출되어 상기 스크류(30)의 회전동작시 원형관(20)의 균형유지 및 가압을 위해 작업자가 파지할 수 있도록 지지손잡이(18)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 여과층 시료채취기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 시료채취기는 원형관 내측에 채취된 시료가 그 적층 상태가 그대로 유지되면서 배출되도록 상기 원형관이 삽입될 수 있는 크기의 내경을 갖고, 그 외주연 표면에는 측정용눈금자(55)가 구비된 투명재의 계량기(50)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 여과층 시료채취기.
4. 상기 제 3항의 시료채취기를 배수가 이루어진 여과지의 여과층 상면에 수직으로 세워 시료채취를 준비하는 시료채취준비과정; 시료채취 준비가 된 시료채취기의 상단에 구비된 지지손잡이를 잡고 원형관의 균형을 유지하면서 일정한 힘으로 아래로 가압하면서 회전동작부를 정방향(오른쪽)으로 회전시켜 필요한 깊이만큼 스크류를 이용하여 여과층의 여과재를 굴착하는 시료채취과정; 필요한 깊이의 여과재가 채취된 상기 시료채취기를 여과층에서 뽑아낸 후에 측정용눈금자가 형성된 계량기 내측에 상기 원형관의 하단부를 삽입시키는 시료배출 준비과정; 상기 원형관 내에 채취된 시료가 채취된 상태 그대로 배출되도록 시료채취기의 상단부에 구비된 회전동작부를 역회전(왼쪽)시키면서 원형관을 계량기에서 서서히 빼내 스크류상에 채취된 시료를 계량기에 배출시키는 시료획득과정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 여과층의 시료채취방법.