KR100738903B1 - 사이폰 여수로의 수격맥동 흡수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이폰 여수로에 있어서 수격맥동을 흡수하기 위한 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 맥동흡수탱크를 수격맥동 흡수관에 일체로 형성하여 견고성을 향상시키고, 아울러 소음과 수격맥동을 흡수 완화시킬 수 있도록 한 수격맥동 흡수장치에 관한 것이다. 본 발명의 구성은, 저수조에서 제방의 상단까지 상향 형성되는 상방 경사관, 상기 상방 경사관에서 연장되어 제방의 상단을 타고 넘는 연결관, 및 상기 연결관에서 제방의 비탈면을 따라 하향 형성되는 하방 경사관을 포함하는 사이폰 여수로에 있어서, 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 바깥 상측에 형성되는 맥동흡수탱크, 및 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관과 상기 맥동흡수탱크의 사이를 연결시키기 위한 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수격맥동 흡수장치는 간단한 구성만으로 수격맥동, 워터해머 작용을 완화시킬 수 있도록 하고, 수격맥동 흡수장치가 여수로에 견고하게 고정될 수 있도록 하는 구조를 제공하여 외부의 충격에도 견고하도록 하며, 수격맥동 흡수장치가 여수로의 외측에 불필요하게 자리를 많이 차지하는 것을 방지하고, 작은 공간 내에서 동일한 기능을 할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

사이폰 여수로의 수격맥동 흡수장치 {Water Hammer Protection unit of Siphon Spillway}

도 1은 사이폰 여수로와 종래의 수격맥동 흡수장치를 나타내는 측단면도이다.

도 2는 종래의 수격맥동 흡수장치와 그 내부를 나타내는 사시도이다.

도 3은 사이폰 여수로와 본 발명의 수격맥동 흡수장치를 나타내는 측단면도이다.

도 4는 본 발명의 수격맥동 흡수장치와 그 내부를 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 동작을 나타내는 측단면도이다.

도 6은 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 다른 실시례를 나타내는 측단면도이다.

도 8은 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 다른 실시례를 나타내는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분의 부호의 설명 >

10 : 상방 경사관 12 : 유입구

20 : 연결관 30 : 하방 경사관

32 : 유출구 40 : 수격맥동 흡수관

42 : 밸브 50 : 수위 조절관

60 : 수격맥동 흡수장치 62 : 탱크

64 : 유출입 수직관 70 : 수격맥동 흡수기

72 : 맥동흡수탱크 74 : 관통홀

본 발명은 사이폰 여수로에 있어서 수격맥동을 흡수하기 위한 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 맥동흡수탱크를 수격맥동 흡수관에 일체로 형성하여 견고성을 향상시키고, 아울러 소음과 수격맥동을 흡수 완화시킬 수 있도록 한 수격맥동 흡수장치에 관한 것이다.

일반적으로 사이폰 여수로는 댐이나 저수지 등의 둑에 역 U자형 관의 양 끝을 높은 곳과 낮은 곳에 있는 액체에 삽입하고, 이 관내의 공기를 배재시켜 진공 내지 저압으로 유지하면 높은 곳의 액체를 보다 더 높은 곳으로 빨아 올리면서 계속해서 낮은 곳으로 흐르게 할 수 있도록 한 장치이다.

즉, 저수지의 수위가 상승하여 사이폰의 상방 경사관의 유입구를 넘는 초기단계의 얇은 수류는 사이폰 여수로의 하방 경사관 하류부로 유하하다가 급류를 일으켜 하방 경사관의 유출구 수면으로 돌진하게 된다. 이때, 수류에 동반된 기포는 유출구 내부의 수면으로 떠올랐다가 터져 사이폰 여수로의 내부 공기와 합류하면서 여수로의 내부 공기압을 높이게 되는 것이다.

이 때, 저수지 수위는 상승중이므로 수류의 양도 많아져서 수류의 용적만큼 사이폰 여수로의 내부 공기는 압축이 가중되고, 유출구에서는 수리도약 현상이 발생하여 유출구를 막게 되므로, 사이폰 여수로의 내부 공기는 더욱더 압축되어 유입구와 유출구 양측으로 공기압을 통해서 팽창하려 하게 된다.

이때부터 저수지 수위상승은 급상승하고, 배제수량은 상대적으로 적어지게 되며, 저수지의 수위 상승이 지속되면 사이폰 내부 공기압을 밀어내면서부터 사이폰 작용의 유발이 급진전 되는 것이다.

이와 같이 사이폰 작용할 때, 물이 사이폰의 유출구를 지나 하류 경사관으로 내려오면서 많은 소음과 수격맥동을 유발하는 문제점이 있었다. 또한, 만류로 사이폰 여수로로 흡상된 물이 부압부를 지나면서 물에 포함되어 있던 아주 작은 기체입자가 평형조건이 무너져서 기포가 급격히 확장되고, 동시에 부옇게 안개가 끼는 기화현상이 생기며, 만류되는 직전단계부터 소음 진동이 심하여 워터해머(Water Hammer)현상이 발생되는 것이다.

이 워터해머 현상은 기포를 포함한 물이라도 사이폰 여수로에 차서 흐를 때, 관체의 변곡점에 따라서 급확장과 급수축이 진행되어 액체내에 압력파가 생긴다. 이 압력파는 사이폰 입구를 향하여 반발하고, 또 돌아와서 또 다시 부딪치고 하는 현상이 관벽과 액체간의 마찰로서 소멸할 때까지 연속 반복되는 것이다.

또한, 상기 수격파는 여러부위에서 진원이 발생되고, 서로 간에 상승도하고, 상쇄도 되는 현상인 것으로, 이 충격압은 각종 계측기 파손을 유발시키는 문제점이 있었다. 또한, 공기가 혼합된 수류가 사이폰 여수로의 유출구 수면 근처에서 정압부에 다다르면 급격히 기포가 압축되었다가 깨지고, 이 기포가 으깨지는 곳의 하류에 작용하는 힘은 매우 크며, 수류방향을 급변화시키는 곳에 침식변화 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 사이폰의 작용이 완성되면, 이 사이폰의 유입구 상위의 액체 표면에서는 시계반대방향으로 돌아가는 회오리바람과 소용돌이가 발생되어, 이 소용돌이의 중앙에 형성된 구멍으로 외기를 사이폰 내부로 흡입하게 되는데, 이때 소음이 크고 사이폰 내는 기포수류(氣泡水流)로 급변되고, 수격맥동의 진폭도 크며 통수량의 기대치도 크게 낮아지는 문제점이 있었다.

따라서 이러한 워터해머 현상을 방지하기 위한 장치가 필요하게 되었다. 워터해머 현상을 해결하기 위해 안출된 종래의 기술이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 사이폰 여수로와 종래의 수격맥동 흡수장치를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 종래의 수격맥동 흡수장치와 그 내부를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제방(6)의 좌우에 걸쳐 상방 경사관(10), 연결관(20) 및 하방 경사관(30)이 위치하고 있다. 상류의 물(2)은 사이폰 작용에 의해 제방(6)을 넘어 하류(4)로 흘러 내리게 된다. 이때 발생되는 수격맥동, 워터해머 현상을 감소시키기 위해 수격맥동 흡수기(60)가 구비된다. 이러한 수격맥동 흡수기(60)는 수평 원통형 탱크(62)와 2개의 유출입 수직관(64)으로 구성된다.

이러한 탱크(62)는 내부의 공기압 변화에 있어서, 완충 작용을 하게 되며, 여수로 내부에서 심한 공기압 차가 발생할 때, 밀폐된 탱크(62)의 내부 공간으로 유출입 수직관(64)을 통해 물이 들어가기도 하고 배출되기도 하며 공기압의 급격한 변화를 완화시킨다.

또한, 하방 경사관(30)의 하부에 형성된 수격맥동 흡수기(60)는 한 쌍의 유출입 수직관(64)을 통해 여수로 내의 물이 흡수되어 아주 느린 속도로 역류하다가 유출입 수직관(64)을 통과하여 여수로 내의 물과 다시 합류하게 되며, 사이폰 작용이 완전하게 이루어지면서 하류방향으로 흐르기도 하고, 잠시 머물기도 하며 역류도 하면서 여수로 내의 수격맥동을 완화시키게 되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 수격맥동 흡수장치는 별도의 유출입 수직관(64)을 형성하여야 하므로, 설계, 제작이 번거롭고, 극심한 워터해머 현상시의 충격을 이기기에 다소 불안한 점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 수격맥동 흡수장치의 형상을 개선하여, 외부 충격에 대한 강도가 향상되고, 설치 및 시공이 보다 간편한 수격맥동 흡수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 저수조에서 제방의 상단까지 상향 형성되는 상방 경사관, 상기 상방 경사관에서 연장되어 제방의 상단을 타고 넘는 연결관, 및 상기 연결관에서 제방의 비탈면을 따라 하향 형성되는 하방 경사관을 포함하는 사이폰 여수로에 있어서, 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 바깥 상측에 형성되는 맥동흡수탱크, 및 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관과 상기 맥동흡수탱크의 사이를 연결시키기 위한 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상방 경사관측의 만수위보다 소정 높이 상측에 일 단부가 위치하고, 타 단부는 상기 연결관 또는 하방 경사관에 관통되며, 상기 양 단부의 중앙 부분은 상측으로 일정 높이를 갖도록 굽어져 형성되는 수격맥동 흡수관을 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

상기 맥동흡수탱크는 상기 수격맥동 흡수관과 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 연결 지점 외측에, 상기 수격맥동 흡수관의 타 단부측을 감싸는 형태로 구비되는 것을 일 특징으로 한다.

상기 맥동흡수탱크와 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 사이에 형성되는 관통홀은 상기 맥동흡수탱크의 내부와 접하는 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 표면 중 가장 낮은 위치에 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

또는 저수조에서 제방의 상단까지 상향 형성되는 상방 경사관, 상기 상방 경사관에서 연장되어 제방의 상단을 타고 넘는 연결관, 및 상기 연결관에서 제방의 비탈면을 따라 하향 형성되는 하방 경사관을 포함하는 사이폰 여수로에 있어서, 상기 상방 경사관측의 만수위보다 소정 높이 상측에 일 단부가 위치하고, 타 단부는 상기 연결관 또는 하방 경사관에 관통되며, 상기 양 단부의 중앙 부분은 상측으로 일정 높이를 갖도록 굽어져 형성되는 수격맥동 흡수관을 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 도시된 본 발명 구성의 일 실시례를 참조하여, 본 발명의 구성을 보다 상세하게 살펴보도록 한다.

도 3은 사이폰 여수로와 본 발명의 수격맥동 흡수장치를 나타내는 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 수격맥동 흡수장치와 그 내부를 나타내는 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 수격맥동 흡수기(70)는 수격맥동 흡수관(40)과 연결관(20)이 만나는 부위에 수격맥동 흡수관(40)의 단부를 감싸며 일체로 형성되어 있다.

수격맥동 흡수기(70)는 연결관(20) 또는 하방 경사관(30)의 외측에 원통형 탱크(72)의 하방이 부착되어 형성된다. 탱크(72)는 수격맥동 흡수관(40)보다 넓은 지름으로 이를 감싸고 있으며, 내부는 빈 공간을 형성하며 연결관(20)과 붙어 있게 된다. 연결관(20)에는 탱크(72)의 내부와 연결되는 관통홀(74)이 형성되어 있다.

관통홀(74)은 탱크(72)의 내부와 접하는 연결관(20)의 외 표면 중 가장 낮은 측에 형성하여, 탱크(72) 내에 잔존하는 물이 없이 모두 관통홀(74)을 타고 연결관(20) 내부로 다시 흘러 내려가도록 한다. 탱크(72) 내부의 공간은 관통홀(74)을 통해 연결관(20)의 내부로만 연결되어 있을 뿐, 수격맥동 흡수관(40) 또는 외부와 직접 연결되어 있지는 않다.

이러한 수격맥동 흡수기(70)는 별도의 유출입 수직관이 필요 없으며, 관통홀 (74)을 형성하는 것만으로 동일한 기능을 하게 되므로 시공이 간편하게 된다. 또한 탱크(72)가 수격맥동 흡수관(40)과 같이 결합되므로, 외부 충격에도 견고하다.

수격맥동 흡수관(40)은 엎어놓은 U자형의 꺾인 관으로서, 저수지의 만수위보다 약 30~70㎜ 정도 상방 높이에 일 단의 하측 개구가 위치하고 타 단은 연결관(20)에 관통되며, 양 단의 중간 부분은 상방으로 높이 솟도록 구성된다.

수격맥동 흡수관(40)은 수위가 만수위보다 약간 높아지는 경우 수격맥동 흡수관(40)의 하측 개구가 막히면서, 수격맥동 흡수관(40)의 내부는 연결관(20) 쪽으로만 개방된다. 연결관(20) 내에 수격맥동이 발생하는 경우에는 수격맥동 흡수관(40) 내에 가둬진 공기가 수격맥동에 의해 팽창, 수축하면서, 수격맥동을 완화시키는 역할을 하게 된다.

도 5는 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 동작을 나타내는 측단면도이다. 도 5를 참조하면, (a)는 수격맥동 흡수기(70)의 내부를 측면에서 나타내는 것이고, (b)는 수격맥동이 발생했을 때, 수격맥동 흡수기(70) 내의 작용, 동작을 나타내는 것이다. 관통홀(74)는 연결관(20)의 가장 낮은 쪽, 측방 쪽에 형성되어, 탱크(72) 내에 잔존하는 물이 없도록 한다.

연결관(20) 내에 수류가 급격하게 발생되어, 수격맥동이 발생하게 되는 경우에, 연결관(20)의 관통홀(74)을 통과하여 탱크(72)의 내부로 물이 차오르게 된다. 내부로 차오른 물은 A와 같이 상하로 움직이게 되면서 밀폐된 탱크(72) 내의 공기압이 팽창, 압축되면서 밀폐 공간 내의 수격맥동을 약화시킨다.

도 6은 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 탱크(72)의 내부로 연결관(20) 내의 수류가 일부 유입된 이후에는, B와 같이 관통홀(74)을 타고 연결관(20) 내부로 빠져나간다. 탱크(72)는 수격맥동 흡수관(40)과 일체로 형성되므로 상호 견고하게 고정될 수 있게 되며, 별도의 기둥이나 유출입을 위한 수직관이 필요 없게 되어, 시공이 신속하고 간편하다.

도 7은 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 다른 실시례를 나타내는 측단면도이고, 도 8은 본 발명의 수격맥동 흡수장치의 다른 실시례를 나타내는 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 수격맥동 흡수기(70)와 수격맥동 흡수관(40)의 이중 구조로 구성된 본 발명의 수격맥동 흡수장치는 종래의 수격맥동 흡수기에 비해 설치 견고성과 성능이 우수하다. 특히 타측이 완전히 밀폐된 탱크형 공간으로만 구성된 수격맥동 흡수기(70)와 반대쪽 부분이 수면과 맞닿아 있어 다소 유동적인 공기압 변화가 가능한 수격맥동 흡수관(40)이 동시에 작용하므로, 더욱 효과적으로 수격맥동을 조절할 수 있게 된다.

수격맥동 흡수관(40)은 B부분과 같이 수면으로부터 30~70㎜정도 떨어져 있으며, 수위가 높아지는 경우에 B부분의 수격맥동 흡수관(40) 개구는 수면에 의해 막히게 된다. 따라서 그 내부의 공기는 밀폐 공간에 위치하게 되며, 이러한 공기는 팽창, 수축하며 수격맥동을 완화시키는 역할을 한다.

본 발명의 수격맥동 흡수장치는 간단한 구성만으로 수격맥동, 워터해머 작용을 완화시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 수격맥동 흡수장치가 여수로에 견고하게 고정될 수 있도록 하는 구조를 제공하여 외부의 충격에도 견고하도록 하는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 수격맥동 흡수장치가 여수로의 외측에 불필요하게 자리를 많이 차지하는 것을 방지하고, 작은 공간 내에서도 동일한 기능을 달성할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 저수조에서 제방의 상단까지 상향 형성되는 상방 경사관,

   상기 상방 경사관에서 연장되어 제방의 상단을 타고 넘는 연결관, 및

   상기 연결관에서 제방의 비탈면을 따라 하향 형성되는 하방 경사관을 포함하는 사이폰 여수로에 있어서,

   상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 바깥 상측에 형성되는 맥동흡수탱크, 및

   상기 연결관 또는 상기 하방 경사관과 상기 맥동흡수탱크의 사이를 연결시키기 위한 관통홀을 포함하고,

   상기 상방 경사관측의 만수위보다 소정 높이 상측에 일 단부가 위치하고,

   타 단부는 상기 연결관 또는 하방 경사관에 관통되며,

   상기 양 단부의 중앙 부분은 상측으로 일정 높이를 갖도록 굽어져 형성되는 수격맥동 흡수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수격맥동 흡수장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 맥동흡수탱크는:

   상기 수격맥동 흡수관과 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 연결 지점 외측에,

   상기 수격맥동 흡수관의 타 단부측을 감싸는 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 사이폰 여수로의 수격맥동 흡수장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 맥동흡수탱크와 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 사이에 형성되는 관통홀은:

   상기 맥동흡수탱크의 내부와 접하는 상기 연결관 또는 상기 하방 경사관의 표면 중 가장 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 사이폰 여수로의 수격맥동 흡수장치.
5. 삭제

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