KR100815326B1 - 진공시스템 및 진공시스템에서의 하수운송방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공시스템에서의 하수운송방법에 관한 것으로, 하수운송방법은 하수관을 통하여 하수의 집수 또는 방출공간(15)에 연결되는 하수원(2) 및 하수관내에 진공을 발생하는 수단(4,5)으로 구성되어 있다. 작동시스템의 신뢰성을 확보하기 위해, 본 방법은 진공을 발생하기 위한 회전로브펌프(4,5)를 사용하고, 하수는 회전로브펌프(4,5)를 통하여 하수의 집수 또는 방출공간(15)에 운송된다. 또한, 회전로브펌프는 집수공간을 비우기 위해서도 사용될 수 있다.

Description

진공시스템 및 진공시스템에서의 하수운송방법{Vacuum System and Method for Transporting Sewage Therein}

도1은 본 발명의 한 실시예인 진공시스템의 하수운송장치를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하수관 2 : 하수원

3 : 역흐름밸브 4,5 : 회전로브펌프

6 : 압력게이지 7 : 압력변환기

8 : 제어센터

11,12,18,19 : 차단밸브 14,15 : 모터밸브

20,21 : 감지수단

22 : 공기 유입구

본 발명은 특허청구범위 제1항 전단의 진공시스템(vacuum system) 내부의 하수를 운송하는 방법 및 특허청구범위 제9항의 진공시스템에 관한 것이다.

EP 0 333 045의 공개문헌에는 하수원으로부터 하수조직(sewer network)을 통하여 하수 또는 집수장치에 하수를 운송하는 방법이 나타나있다. 운송은 하수조직, 또는 하수관(sewer piping)에 연결된 액체링 펌프(liquid ring pump)에 의하거나 이를 통하여 행해진다. 그러나 이와 같은 공지의 방법은 장애물들에 민감하고 그 기능을 유지하기 위한 추가적인 수단이 필요하다. 액체링펌프(liquid ring pump)는 복잡한 구조를 가지고 있고 쉽게 손상되며, 더욱이 액체 링을 형성하고 냉각을 위해 계속적으로 추가적인 물을 필요로 한다. 추가적인 수단과 이에 관련된 구성요소는 필요한 공간과 무게를 증가시키며, 이에 의해 공지의 방법이 사용될 수 있는 장소는 추가적인 공간이 가능한지 여부와 추가적인 무게에 의한 제한에 의하여 특정되어 진다.

본 발명의 목적은 상기에 기술된 단점을 피하고, 간단한 수단에 의한 진공시스템의 효율적 작동을 제공하는 방법을 구하는 것이다. 이러한 목적은 특허청구범위 제1항에 특정된 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 진공 상태 뿐만 아니라 뒤이은 운송단계에서 하수를 운송하기 위해 사용될 수 있는 간단하고 경제적인 해결방법을 구하자는 착상에 기초한다. 해결방법은, 또한 하수의 조성과 성질에 내성을 가져야 한다. 이러한 목적은 운송수단으로서 하수관과 연결된 회전로브펌프(rotary lobe pump)를 사용함에 의해 달성된다.

본 발명은 바람직하게는 하수관 내부에 진공을 발생하기 위해 동시에 또는 각기 독립적으로, 교대로 작동될 수 있는 두 개의 회전로브펌프(rotary lobe pump) 들을 사용한다. 이러한 방법은, 예를 들면 진공발생을 위한 추가적인 용량을 확보하고 펌프의 마모를 균일하게 유지하기 위해 사용된다.

회전로브펌프(rotary lobe pump)의 회전방향은 소정의 사건이 발생할 때 바꿔지도록 펌프의 제어를 규정함으로써, 펌프는 진공발생 뿐만 아니라 임시 집수장치로부터 하수를 배출하거나 방해물, 예를 들어 펌프의 흐름에서의 장애물을 제거하는데 유용하게 사용되어질 수 있으며, 이에 따라 펌프를 정지시킬 필요가 없고, 이로 인해 하수관의 유용성과 기능에 지대한 영향을 발휘할 것이다.

상기 임시 집수장치의 빈 공간을 충전함은 편리하게 그 충전도를 감시함으로 제어될 수 있다.

회전로브펌프(rotary lobe pump)의 전체 흐름에서의 방해물은, 예를 들면 상기에 언급된 장애물들, 펌프의 전력소비에 기초하여 편리하게 감시되어질 수 있다. 장애물은 일시적으로 펌프의 전력소비를 증가시키고, 그로 인해 펌프의 회전방향은 일시적으로 어떤 시주기동안 저지물을 없애도록 변경될 수 있다. 이것은, 예를 들어 2번에서 8번 반복되도록 정해질 수 있다. 이 단계에서 저지물이 제거되지 않는다면 펌프는 필요한 만큼 정지될 수 있다. 회전방향 변경의 횟수는 여하튼 제한되지 않는다.

회전로브펌프(rotary lobe pump)의 전력소비는 편리하게, 예를 들면 펌프의 전기모터의 전류의 소비에 따라 감시될 수 있다.

진공시스템은 제어센터(control center)에 의해 편리하게 제어되고, 그 작동변수는 편리하게 감시된다.

또한 본 발명은 그 주된 특징적인 유형이 특허청구범위 제9항에 나타나있는 진공시스템과 , 특허청구범위 제10-17항의 바람직한 실시예에 관한 것이다.

<실시예>

이하에 본 발명은, 단지 하나의 예인 실시예를 통하여 첨부된 도식적이고 간략화한 공정도를 참고하여, 더욱 상세하게 설명되어진다.

공정도는 진공시스템을 설명하며, 본 실시예에서는 진공하수시스템이며, 참고번호 1에 의해 진공시스템의 하수조직, 또는 하수관을 나타낸다. 예를 들면 하나 이상의 변기구나 세면기 등으로 구성되어 있으나 자세하게 도시되지 않은 하수관의 하수원은 참고번호 2로 도시되어있다. 하수원(2)은 역흐름밸브 (3)에 의해 하수관 (1)의 나머지로부터 분리된다. 하수는 재이용수(grey water)나, 즉 세면실로부터 나온 고체 오물이나 하수, 비 재이용수(black water), 즉 변기구로부터 나온 고체 오물이나 하수로 구성된다.

하수관(1)의 끝인 하수원(2)에서 소정의 진공도가, 바람직하게는 약 0.3 에서 0.6 bar (절대압력은 약 0.7 에서 0.4 bar)의 수준으로 진공발생수단, 즉 두 개의 평행하게 결합된 회전로브펌프(4, 5)에 의해 유지된다. 정상상태에서 진공이 감소되면, 예를 들어, 변기구의 배수 시에, 펌프(4, 5)중 하나만 소정의 수준으로 진공을 유지하기 위해 작동한다. 펌프(4, 5)들은 바람직하게는 펌프의 마모를 똑같이 유지하기 위해 교대로 작동한다. 만약 진공이, 예를 들면 0.3 bar (절대압력이 약 0.7bar 초과)미만으로 떨어지면, 양 펌프(4,5)들은 원하는 진공수준을 유지하기 위해 구동된다. 펌프(4,5)들에는 전기모터(M)가 구비되어있다.

하수관(1)의 압력도는, 예를 들면 압력게이지(6)에 의해 제어된다. 또한, 바람직하게는 제어센터(8)에 연결된 압력변환기(7)가 사용될 수 있으며. 이에 의해 상기에 설명된 펌프의 작동과 정지의 자동화가, 예를 들어 소정의 프로그램에 따라 제어될 수 있다. 제어센터(8)에 의하여 펌프(4,5)들을 작동시키는 것은 펌프의 작동시간 또는 온도를 기초로 하여 선택될 수 있다. 예를 들어 펌프들 중 냉각 중인 펌프나, 보다 작동시간이 적었던 펌프가 필요에 따라 진공을 발생을 위해 구동되도록 선택될 수 있다. 펌프(4,5)들의 전기모터들과 제어센터(8)의 연결은 점선(9,10)에 의해 도시되어있다.

예를 들어, 변기구로부터 하수의 집수 또는 방출 공간에로의 오물운송은 다음과 같이 설명된다. 예를 들어, 집수 또는 방출 공간은 집수장치(15), 종종 일시적인 집수장치, 하수처리장치, 하수구 또는 자유방출공간을 의미한다. 변기구의 배수가 시작되면, 하수관(1)에 연결된 변기구의 하수밸브가 개방되며, 변기구에 퍼진 대기압은 하수를 진공상태의 하수관(1)내로 밀어내고, 이후 하수밸브는 폐쇄된다. 모터밸브(13)는 계속 폐쇄된 상태로 있으며, 이로 인해 오물은 차단밸브(11)를 통하여 회전로브펌프(4)에 흡입되고, 나아가 회전로브펌프(4)에 의해, 예를 들어 오물집수장치(15)에 운송된다.

변기구가 다음에 사용될 때, 예를 들어 다른 회전로브펌프(5)가 사용될 수 있으며, 이때 차단밸브(11)는 폐쇄되고, 모터밸브(13)가 개방되어, 오물은 차단밸브(12)와 회전로브펌프(5)를 통하여 오물집수장치(15)에 흘러간다. 집수장치(15)와 회전로브펌프(4, 5)사이의 관들은 차단밸브(18,19)가 구비되어있다. 집수장치(15) 는 집수장치 내부를 대기압으로 유지하기 위한 공기 유입구(22)가 설치되어있다.

하수는 집수장치 대신에 직접 하수처리장치나 자유배출공간으로 직접 운송될 수 있다.

진공의 발생과 하수운송공정은 상기에 밝혀진 방식으로 최적화될 수 있다.

집수장치의 용량은 보통 제한되므로 가끔씩 비워져야 한다. 또한 최소한 하나의 회전로브펌프(rotary lobe pump)가 집수장치를 비우는데 사용되도록 정해질 수 있다. 집수장치(15)가 어떤 충전도, 즉, 제어센터(8)에 연결된 고준위스위치 (16)에 설정된 상위 충전도 까지 채워질 때, 모터밸브(13)가 폐쇄된 후, 모터밸브 (14)는 개방된다. 두 번째 회전로브펌프(5)가 시동하고, 회전로브펌프 (5)는 진공 발생을 위해 사용된 처음의 회전방향과 반대방향으로 회전하도록 설정된다. 이에 의해 집수장치(15)는 회전로브펌프(5)에 의해, 예를 들어, 하수처리장치나 자유배출공간(화살표로 표시되어 있으나, 도시되지 않은)으로 개방된 모터밸브(14)를 통하여 비워진다. 비워짐은 저준위스위치(17)에 의해 설정된 집수장치(15)의 하위 충전도에 도달될 때에 종료된다. 모터밸브(14)가 폐쇄되고, 모터밸브(13)가 개방된 후, 회전로브펌프는 다시 하수관(1)내를 진공으로 만들기 위한 준비를 갖춘다. 바람직하게 회전로브펌프(4)는 상기된 설명된 집수장치를 비우는 동안에 진공을 발생시키기 위한 준비상태를 유지한다.

하수는 고체 입자들을 포함할 수 있으며, 이러한 고체 입자는 하수가 회전로브펌프(4,5)를 통하여 주입될 때 문제를 발생한다. 이와 같은 경우에, 이러한 장애물들이 회전로브펌프(4,5)에 나타날 수 있다. 그러한 장애물을 제거하는 하나의 방 법은 장애물이 있는 문제의 펌프의 회전방향을 진공을 발생하기 위한 처음의 회전방향에서 처음의 회전방향과 반대의 두 번째 방향으로 바꾸고 난 후, 이어서 소정의 일정시간 뒤에 처음의 회전방향으로 다시 회전방향을 바꾸는 것이다. 제어센터에 의한 이러한 작동, 즉 펌프의 회전방향의 변경은 예로 2번에서 8번 반복되는 것으로 지정될 수 있다. 즉 회전방향의 변경은 일시적으로 소정의 시주기동안 행해질 수 있다. 만약 장애물이 제거되지 않는다면, 그 펌프 또는 그 펌프들은 장애물을 청소하고 제거하기 위해 작동이 멈춰질 수 있다. 제어를 위한 대안은 펌프의 전력소비를 감시하는 것, 예를 들면 펌프에 연결된 적절한 감지수단(20,21)에 의하여 펌프의 전기모터의 전력소비를 감시하는 것과 같은 것이다. 또한 장애물은 펌프의 전기모터의 온도를 근거로 하여 감시되어질 수 있다. 만약 펌프들 중 하나가 장애물에 의해 정지될 수밖에 없다면, 나머지 펌프가 진공을 발생하고 집수장치(15)로부터 하수를 배출하기 위하여 사용될 수 있다. 모터밸브들(13,14)은 모터밸브들의 개·폐를 감시하기 위해 제어센터에 연결된 감지수단(도시되지 않은)을 구비하고 있다.

상기에 설명된 예에서, 두 개의 회전로브펌프(rotary lobe pump)들이 사용되는 것으로 설명되어 있다. 또한 하수관 배치의 관점에서 최적의 방법에 따라 하나 이상의 회전로브펌프(rotary lobe pumps)들을, 적절한 제어수단에 의해 작동시킬 수 있음을 알 수 있다. 모터밸브들이 제어를 위해 적당하나, 예로 차단밸브들이 대신 사용될 수 있다. 진공시스템의 동작 매개변수들, 예를 들면 각 펌프의 동작시간, 회전방향, 온도, 전력소비, 각각의 시간을 포함하는 장애물과 오류정보, 집수 장치의 충전과 배출상태 그리고 진공시스템의 제어와 조절을 위한 다른 대응되는 정보가 제어센터 내에 등록될 수 있다.

상기에서 논의된 예에서는 진공시스템은 진공하수시스템과 관련하여 설명되어져 있다. 진공시스템은 또한 상기의 하수에 더하여 다른 종류의 폐기물들이 나타나는 슈퍼마켓이나 이와 유사한 설비 등에 관련하여 사용될 수 있다. 폐기물은, 예를 들어 더 이상 운송되기 전에 종종 우선적으로 처리장치에 운송되어야 하는 육류나 어류처리장치들로부터 나오는 폐기물들로 구성된 재이용수(grey water)일 수 있다. 또한, 예를 들어 변기구 등에 배출 액으로 사용되기 위해 재 순환되어질 수 있는 문제의 물질은 또한 냉동기나 냉각기에 의한 응축물일 수도 있다.

하수원은 고정된 장치나 열차, 배 또는 비행기와 같은 이동장치 내에 있을 수 있다.

도면과 이에 관련된 상세한 설명은 단지 발명의 기본 사상을 명확하기 위한 것이며, 상세한 설명의 발명은 청구범위를 유지하는 범위 내에서 변경될 수 있다.

본 발명은 운송수단으로서 하수관과 연결된 회전로브펌프를 사용하여, 하수의 조성과 성질에 내성을 가지며, 진공상태와 뒤이은 운송단계에서의 하수를 운송하는, 간단하고 경제적인 하수운송방법과 진공시스템을 제공한다.

Claims (17)

1. 하수관(1)을 통하여 하수의 집수 또는 배출공간과 연결된 하수원(2) 및, 하수관과 연결되어 하수관(1)내에 진공발생을 위한 수단들로 구성된 진공시스템의 하수운송방법에 있어서, 회전로브펌프(4,5)가 진공발생을 위한 수단으로 사용되고, 하수가 회전로브펌프(4,5)를 통하여 하수의 집수 또는 배출공간에 운송되며, 연결장치(9, 10)가 회전로브펌프 (4,5)의 회전방향 변경과 시동에 사용되는 것을 특징으로 하는 진공시스템의 하수운송방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하수운송방법은 하수관(1) 내에 진공발생을 위해 서로 각각 독립적으로 또는 동시에, 교대로 작동될 수 있는 두 개의 회전로브펌프(4,5)를 사용하는 것을 특징으로 하는 진공시스템의 하수운송방법.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 집수 또는 배출공간을 비울 필요성이 있을 때, 회전로브펌프(4,5)의 회전방향을 상기 집수 또는 배출공간을 비우기 위해 바꾸는 것을 특징으로 하는 진공시스템의 하수운송방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 집수 또는 배출공간을 비울 필요성은 정해진 충전도까지 상기 집수 또는 배출공간의 충전을 관측함에 의해 확인되는 것을 특징으로 하는 진공시스템의 하수운송방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 회전로브펌프(4,5)에서 하수흐름이 감지될 때, 그 장애물을 제거하기 위해 회전로브펌프(4,5)의 회전방향이 정해진 시주기동안 바뀌는 것을 특징으로 하는 진공시스템의 하수운송방법.
7. 제 6 항에 있어서, 회전로브펌프(4,5)에서 하수흐름의 장애물의 발생은 상기 회전로브펌프의 전력소비에 의해 감시되어 상기 전력소비가 일시적으로 증가함에 의해 확인되는 것을 특징으로 하는 진공시스템의 하수운송방법.
8. 삭제
9. 하수관(1)을 통하여 하수의 집수 또는 배출공간과 연결된 하수원(2)및, 하수관(1)과 연결되어 하수관내에 진공을 발생하기 위한 수단들로 구성된 진공시스템에 있어서, 상기 진공발생수단들은 회전로브펌프들(4,5)이며, 상기 회전로브펌프를 통하여 하수가 하수의 집수 또는 배출공간에 운송되도록 마련되고, 회전로브펌프 (4,5)의 회전방향 변경과 시동에 영향을 주는 연결장치(9, 10)가 회전로브펌프(4,5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 진공시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 진공시스템은 각각이 하수관(1)에 진공을 발생시키기도록 마련된 두 개 이상의 회전로브펌프들(4,5)로 구성되는 것을 특징으로하는 진공시스템.
11. 삭제
12. 제 9 항에 있어서, 상기 집수 또는 배출공간의 충전도를 감시하기 위한 감지수단들이 상기 집수 또는 배출공간에 연결되는 것을 특징으로 하는 진공시스템.
13. 제 9 항에 있어서, 회전로브펌프(4,5)가 상기 집수 또는 배출공간에 하수를 운송하거나, 하수를 상기 집수 또는 배출공간으로부터 방출시키기 위해 마련된 연결장치가 회전로브펌프(4,5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 진공시스템.
14. 삭제
15. 제 13 항에 있어서, 회전로브펌프의 전력소비를 감시하는 감지수단들 (20,21)이 회전로브펌프(4,5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 진공시스템.
16. 제 9 항에 있어서, 제어센터(8)가 진공시스템의 작동변수를 감시하도록 더 마련되는 것을 특징으로 하는 진공시스템.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 제어센터(8)는 상기 집수 또는 배출공간의 충전도를 감시하는 감지수단과, 회전로브펌프(4,5)의 연결장치 및, 회전로브펌프 (4,5)의 전력소비를 감시하는 감지수단(20.21)들이 연결되는 것을 특징으로 하는 진공시스템.

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