KR101041191B1 - 지하수 송수관 동결시 수중모터펌프 및 지하수 상부보호공 내부에 설치된 양수장치 구성품 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수 송수관의 동결(凍結)로 인한 비정상적인 조건하에서 수중모터펌프가 가동함에 따라 발생하는 과수압을 자동으로 배출하여 상기 수중모터펌프와 지하수 상부보호공 내에 설치된 양수장치의 구성품을 파손되지 않게 보호하는 것에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 지하수 상부보호공 내의 급수관에 과수압이 발생하면 평상시 대기상태로 세팅되어 있던 과수압 방지밸브가 자동으로 작동하면서 과수압을 외부로 배출할 수 있도록 함을 발명의 특징으로 한다.

Description

지하수 송수관 동결시 수중모터펌프 및 지하수 상부보호공 내부에 설치된 양수장치 구성품 보호장치{Water pump and, protective device for element of water supply system installed inside the subsurface water upper protection equipment}

본 발명은 지하수 송수관의 동결(凍結)로 인한 비정상적인 조건하에서 수중모터펌프가 가동함에 따라 발생하는 과수압을 자동으로 배출하여 상기 수중모터펌프와 지하수 상부보호공 내에 설치된 양수장치의 구성품을 파손되지 않게 보호하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 농업용, 공업용 등의 용수 및 농어촌의 생활용수를 공급하기 위해서는 지반에 관정을 뚫고, 관정에 양수관을 삽입한 다음 수중모터펌프를 사용하여 지하수를 양수하여 사용하고 있는 것이 관례이다.

즉 종래의 일반적인 지하수 개발을 위한 양수장치는 지반을 굴착하여 관정을 형성한 후 이 관정의 내벽에 원형파이프인 케이싱을 관정의 적정위치까지 밀착되도록 삽입 설치하고, 하부에는 수중모터펌프가 설치된 양수관을 관정에 삽입하게 된다.

이러한 양수장치는 통상 암반 사이에 흐르고 있는 지하수가 암반공을 통하여 관정에 모이게 되고, 상기 관정에 모인 지하수는 수중모터펌프의 작동으로 강제 흡입된 후 양수관을 따라 송수관으로 공급되는 것이었다.

그러나 종래의 양수장치는 상기 케이싱의 상부가 외부로 노출된 개방된 상태로 이루어짐에 따라 각종 오염물질 및 오수, 파충류, 곤충 등이 상기 케이싱의 내부로 유입됨으로써 지하수를 오염시키는 결과를 초래하는 것이었다.

더욱이 여름철에 홍수로 인해 상기 양수장치가 물에 잠기면 상기 케이싱의 내부로 흙탕물 및 오염물질이 직접적으로 대량 유입됨으로써 지하수의 오염은 더욱더 가중될 뿐만 아니라 이 경우 오염된 관정을 말끔하게 세척, 소독하기 위한 후처리작업에 따른 많은 유지, 관리비용이 소요되는 문제점이 야기되는 것이었다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 본 발명의 출원인에 의해 선출원되어 특허등록이 허여된 『특허등록 제699909호 명칭 수밀성이 향상된 관정용 방오, 방수장치』및 『특허등록 제789695호 명칭 수밀성이 향상된 수도미터기 일체형 관정용 방오, 방수장치』가 연속적으로 제안되고 있는 것이었다.

한편, 상기한 선등록 발명을 포함하는 여타 모든 양수장치는 물탱크가 만수위에 도달하면 수중모터펌프의 가동을 자동으로 중단하고, 수위가 저하되면 상기 수중모터펌프가 자동으로 작동하면서 물탱크에 지하수를 보충 공급하도록 제어하고 있다.

그러나 종래에는 한파가 몰아치는 겨울철에 물탱크와 연결된 지하수 송수관이 땅속에 매설됨에도 동결되는 일이 자주 발생하고 있으나, 이와 같은 비정상적인 조건을 인지하지 못한 채 물탱크의 수위가 저하되면 수중모터펌프는 지하수를 보충하기 위해 자동으로 작동하면서 지하수를 양수하게 된다.

따라서, 송수관의 동결로 인해 물탱크로 정상적인 송수가 불가능한 상태에서 상기 수중모터펌프는 양수를 지속함에 따라 과수압이 발생하면서 수중모터펌프에 부하가 많이 걸려 수명이 현저하게 저하되거나 파손되는 일이 발생하고, 특히 지하수 상부보호공 내에 설치된 양수장치의 구성품인 지하수계량기, 수압계 등이 파손됨은 물론 각종 관 이음부위가 터지거나 누수 됨으로써 이를 교체하거나 보수함에 따른 막대한 시간과 비용이 많이 소요되고, 잦은 A/S의 발생으로 사후관리에 어려움이 따르고 있는 실정이다.

나아가 상기 수압계가 파손되어 교체를 할 때에는 수압계를 분리하는 순간 강력한 수압의 물이 분출하면서 작업자가 물벼락을 맞으면서 옷이 젖거나 혹은 부상을 입게될 우려가 큰 폐단이 있다.

본 발명은 종래의 지하수 송수관 동결시 양수작업을 지속함에 따른 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 지하수 상부보호공 내의 급수관에 과수압이 발생하면 평상시 대기상태로 세팅되어 있던 과수압 방지밸브가 자동으로 작동하면서 과수압을 외부로 배출할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 과수압 방지밸브의 설정압력을 자유롭게 조절할 수 있도록 함을 발명의 또 다른 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 수압계의 교체작업시 과수압 방지밸브를 강제로 일시 개방하는 방법을 통해 급수관의 수압을 강제 배출하면서 수압을 임시로 해제하여 교체작업의 원활성을 제고할 수 있도록 함을 발명의 또 다른 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 지하수 상부보호공 내의 급수관에 연결된 채수용 분기관에 수압 계측관을 분기설치하고, 상기 수압 계측관의 선단에는 과수압 배출구가 형성된 밸브하우징을 연결하며, 상기 밸브하우징의 개방된 선단에 설정압 조절캡을 나사결합하고, 상기 설정압 조절캡의 내, 외부를 관통하여 밸브 가이드봉을 설치하며, 상기 밸브하우징의 내면에 형성된 밸브시트의 통수공을 선택적으로 개폐하는 디스크밸브를 상기 밸브 가이드봉의 일측에 슬라이딩 이동가능하게 끼움 설치하고, 상기 밸브 가이드봉의 외측에 끼워진 탄성부재는 디스크밸브와 설정압 조절캡의 사이에 탄력설치하는 기술을 강구한다.

또한, 본 발명은 상기 밸브 가이드봉의 일측 선단에 강제 개방레버를 결합 설치하고, 상기 밸브 가이드봉의 타측 선단에 당김판을 돌출 형성하며, 상기 디스크밸브의 후면에 형성된 슬리브의 선단에는 당김판에 밀착상태로 걸리면서 당겨지는 내향 걸림턱을 형성하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, 겨울철 지하수 송수관이 동결된 비정상적인 조건하에서 비록 수중모터펌프의 가동으로 인한 과수압이 발생하더라도 이를 감지한 과수압 방지밸브가 자동으로 작동하면서 과수압을 외부로 배출함으로써 지하수 상부보호공 내에 설치된 양수장치의 구성품인 지하수계량기, 수압계 등의 파손을 방지함은 물론 각종 관 이음부위의 확실한 기밀을 유지하고, 상기 지하수계량기 및 수압계를 점검하거나 교체에 따른 시간과 인력을 대폭 절감하며, 시공 후 사후 관리의 편의성을 제공할 수 있게 된다.

또한, 과수압을 효율적으로 배출함에 따라 상기 수중모터펌프가 지속적으로 가동함에도 상기 수중모터펌프의 과부하를 방지하여 손상 및 수명저하를 예방하는 효과를 제공한다.

아울러 상기 과수압 방지밸브의 설정압력을 자유롭게 조절함으로써 양수작업시 최적의 수압을 유지하며, 특히 수압계의 파손시 이를 교체할 때에는 과수압 방지밸브를 강제로 개방하여 수압을 전량 배출함으로써 수압계의 교체작업을 더욱 편리하게 할 수 있는 원활성 및 편의성을 향상하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명이 적용된 지하수 상부보호공이 관정에 설치된 상태의 종단면도
도 2는 본 발명의 지하수 상부보호공 내부에 양수장치가 설치된 상태의 종단면도
도 3은 본 발명의 수압 계측관에 과수압 방지밸브가 연결 설치된 상태의 종단면도
도 4는 본 발명 과수압 방지밸브의 조립상태 확대단면도
도 5는 본 발명 과수압 방지밸브의 과수압 발생시 작동상태 확대단면도
도 6은 본 발명 설정압 조절캡의 작동상태 확대단면도
도 7은 본 발명 수압 임시해제장치의 작동상태 종단면도

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 내부 바닥면(13)의 일측에 송수관(12)이 내, 외부를 관통하여 설치된 지하수 상부보호공(10)과; 상기 지하수 상부보호공(10)의 내부에 배치되고, 상단에 지하수계량기(21)가 설치된 급수관(20)과; 상기 지하수계량기(21)의 일측에 연결 설치되고, 상기 송수관(12)에 하단부가 삽입 결속되는 커넥팅관(30)과; 상기 급수관(20)의 외주면 일측에 연결된 채수용 분기관(22)에 수압 계측관(23)이 분기설치되고, 상기 수압 계측관(23)의 선단에 결합 설치된 과수압 방지밸브(40)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 지하수 상부보호공(10)은 상단에 연결소켓(11)이 형성된 송수관(12)이 내부 바닥면(13)의 일측에 내, 외부를 관통하여 설치되고, 상기 송수관(12)의 타측에는 지하수 상부보호공(10)보다 작은 직경을 갖는 소구경 보호공(14)이 편심 설치되며, 상기 송수관(12)은 지하에 매설된 상태로 지상에 설치되는 별도의 물탱크(2)와 연결됨으로써 지하수를 물탱크(2)로 송수할 수 있게 된다.

이와 같은 지하수 상부보호공(10) 내부의 소구경 보호공(14)에는 관정(1) 내의 수중모터펌프(3)와 연결된 양수관(4)과 일체로 연결조립되는 급수관(20)이 배치되고, 상기 급수관(20)의 상단에 지하수계량기(21)가 설치된다.

상기 지하수계량기(21)의 일측에는 지하수계량기(21)를 통과한 지하수를 송수관(12)으로 공급하기 위한 커넥팅관(30)이 연결 설치되고, 상기 커넥팅관(30)의 하단부는 송수관(12)의 연결소켓(11)에 원터치로 삽입 결속된다.

또한, 상기 급수관(20)의 외주면 일측에는 수질검사용 시료수를 채수하기 위한 채수용 분기관(22)이 연결되고, 상기 채수용 분기관(22)에는 수압 계측관(23)이 분기설치되며, 상기 수압 계측관(23)에 수압을 계측하기 위한 수압계(24)가 연결 설치된다.

여기에서 본 발명은 겨울철 송수관(12)이 동결된 비정상적인 조건하에서 수중모터펌프(3)의 가동으로 인한 과수압이 발생하더라도 상기 과수압을 자동으로 배출함으로써 수중모터펌프(3)와 지하수 상부보호공(10) 내에 설치된 양수장치(5)의 구성품들을 파손되지 않게 보호하는 본 발명의 핵심기술인 과수압 방지밸브(40)가 상기 수압 계측관(23)의 선단에 일체로 결합 설치되는 기술이 접목된다.

이를 위한 본 발명의 과수압 방지밸브(40)는 상기 수압 계측관(23)의 개방된 선단에 밸브하우징(41)이 일체로 끼움 설치된다.

상기 밸브하우징(41)은 "T" 형상으로 이루어지되 일측이 상기 수압 계측관(23)에 나사체결 등을 통해 일체로 결합된 상태를 유지하고, 하측에는 과수압을 외부로 배출하는 과수압 배출구(41-1)가 형성되며, 내주면에는 중앙에 통수공(41-2)이 형성된 밸브시트(41-3)가 내향으로 돌출형성된 구성을 갖는다.

상기 밸브하우징(41)의 타측, 즉 개방된 선단에는 과수압 방지밸브(40)의 설정압력을 조절하기 위한 설정압 조절캡(42)이 나사결합 설치됨으로써 상기 설정압 조절캡(42)의 정/역회전 조작에 따라 밸브하우징(41)의 내, 외측 방향으로 설정압 조절캡(42)이 출몰하면서 탄성부재(45)의 설정압력을 자유롭게 조절할 수 있게 된다.

상기 설정압 조절캡(42)의 내, 외부를 관통하여 밸브 가이드봉(43)이 설치되고, 상기 밸브하우징(41)의 내부에 위치한 밸브 가이드봉(43)의 일측에는 디스크밸브(44)의 후면 중앙에 일체로 돌출 형성된 슬리브(44-1)가 슬라이딩 이동가능하게 끼움 설치된다.

따라서, 상기 디스크밸브(44)는 밸브 가이드봉(43)을 따라 좌우로 슬라이딩 이동하면서 선택적으로 상기 밸브시트(41-3)에 밀착되거나 떨어지면서 통수공(41-2)을 자유롭게 개폐할 수 있게 된다.

그리고 상기 밸브 가이드봉(43)의 외측에는 탄성부재(45)가 끼워지되 상기 탄성부재(45)는 디스크밸브(44)와 설정압 조절캡(42)의 사이에 양측이 지지된 상태로 탄력 설치됨으로써 상기 디스크밸브(44)는 급수관(20) 내의 수압이 탄성부재(45)의 설정압력을 넘어서지 않는 이상 밸브시트(41-3)에 밀착된 상태를 유지하면서 누수가 발생함을 적극 방지한다.

이와 같은 과수압 방지밸브(40)는 겨울철 송수관(12)이 동결된 비정상적인 조건하에서 수중모터펌프(3)가 불필요하게 가동함에 따라 상기 급수관(20) 내의 수압이 증가하면서 설정된 압력을 넘어서는 과수압이 발생하더라도 상기 수압 계측관(23)으로 유입되는 과수압은 도 5와 같이 디스크밸브(44)를 강력한 수압으로 밀면서 통수공(41-2)을 개방함으로써 상기 통수공(41-2)을 통과한 후 밸브하우징(41) 내부를 순차적으로 경유하여 과수압 배출구(41-1)를 통해 외부로 자동 배출된다.

따라서, 상기 수중모터펌프(3)가 비정상적인 조건하에서 가동하더라도 최소한 상기 지하수 상부보호공(10) 내에 설치된 양수장치(5)의 구성품인 지하수계량기(21), 수압계(24) 등의 파손을 원천적으로 봉쇄함은 물론 각종 관 이음부위가 과수압에 의해 터지는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 상기 급수관(20) 내의 수압이 정상적으로 회복되면 탄성부재(45)의 탄성복원력이 디스크밸브(44)에 작용하면서 디스크밸브(44)는 원상태로 이동하여 밸브시트(41-3)에 밀착된 채 통수공(41-2)을 막아주어 누수를 효율적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 과수압이 발생하지 않은 상태에서 상기 통수공(41-2)을 일시적으로 강제 개방하면서 수압을 해제할 수 있도록 하는 수압 임시해제장치(50)의 기술구성이 추가된다.

이를 위한 수압 임시해제장치(50)는 밸브 가이드봉(43)의 일측 선단에 힌지축(51)을 매개로 강제 개방레버(52)가 회동가능하게 결합 설치되고, 상기 밸브 가이드봉(43)의 타측 선단에는 당김판(53)이 일체로 돌출 형성되며, 상기 디스크밸브(44)의 후면에는 내향 걸림턱(54)이 돌출 형성되는 구성으로 이루어진다.

이러한 구성으로 이루어진 강제 개방레버(52)를 도 7과 같이 상부로 회동조작하면 상기 강제 개방레버(52)가 외측으로 당겨짐과 동시에 내향 걸림턱(54)은 당김판(53)에 걸림상태로 함께 당겨짐으로써 디스크밸브(44)는 밸브시트(41-3)로부터 떨어지면서 통수공(41-2)이 일시적으로 개방되어 수압이 해제될 수 있게 된다.

따라서, 수압계(24)가 파손되어 이를 교체할 때에 상기 수압계(24)를 분리하더라도 강력한 수압의 물이 분출하면서 작업자가 물벼락을 맞게 되는 등의 우려가 없어 수압계(24)의 교체작업을 더욱 편리하게 할 수 있는 유지보수의 편의성을 제공한다.

1: 관정 3: 수중모터펌프
5: 양수장치 10: 지하수 상부보호공
12: 송수관 20: 급수관
21: 지하수계량기 22: 채수용 분기관
23: 수압 계측관 24: 수압계
30: 커넥팅관 40: 과수압 방지밸브
41: 밸브하우징 41-1: 과수압 배출구
41-2: 통수공 41-3: 밸브시트
42: 설정압 조절캡 43: 밸브 가이드봉
44: 디스크밸브 45: 탄성부재
50: 수압 임시해제장치 52: 강제 개방레버
53: 당김판 54: 내향 걸림턱

Claims (5)

1. 내부 바닥면(13)의 일측에 송수관(12)이 내, 외부를 관통하여 설치된 지하수 상부보호공(10)과;
   상기 지하수 상부보호공(10)의 내부에 배치되고, 상단에 지하수계량기(21)가 설치된 급수관(20)과;
   상기 지하수계량기(21)의 일측에 연결 설치되고, 상기 송수관(12)에 하단부가 삽입 결속되는 커넥팅관(30)과;
   상기 급수관(20)의 외주면 일측에 연결된 채수용 분기관(22)에 수압 계측관(23)이 분기설치되고, 상기 수압 계측관(23)의 선단에 결합 설치된 과수압 방지밸브(40)를 구비하여 이루어지는 한편;
   상기 과수압 방지밸브(40)는 수압 계측관(23)의 선단에 일체로 끼움 설치되고 하측에 과수압 배출구(41-1)가 형성되며, 내주면에 통수공(41-2)이 형성된 밸브시트(41-3)가 내향으로 돌출형성된 밸브하우징(41)과; 상기 밸브하우징(41)의 개방된 선단에 나사결합 설치된 설정압 조절캡(42)과; 상기 설정압 조절캡(42)의 내, 외부를 관통하여 설치된 밸브 가이드봉(43)과; 상기 밸브하우징(41) 내의 밸브 가이드봉(43) 일측에 슬리브(44-1)가 슬라이딩 이동가능하게 끼움 설치되어 상기 밸브시트(41-3)에 선택적으로 밀착되거나 떨어지면서 통수공(41-2)을 개폐하는 디스크밸브(44)와; 상기 밸브 가이드봉(43)의 외측에 끼워지되 디스크밸브(44)와 설정압 조절캡(42)의 사이에 탄력 설치되는 탄성부재(45)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 송수관 동결시 수중모터펌프 및 지하수 상부보호공 내부에 설치된 양수장치 구성품 보호장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   밸브 가이드봉(43)의 일측 선단에는 강제 개방레버(52)가 회동가능하게 결합설치되고, 상기 밸브 가이드봉(43)의 타측 선단에는 당김판(53)이 돌출 형성되며, 상기 디스크밸브(44)의 후면에 돌출형성된 슬리브(44-1)의 선단에는 선택적으로 당김판(53)에 걸림상태로 당겨지는 내향 걸림턱(54)이 돌출형성되어 상기 강제 개방레버(52)의 조작에 따라 통수공(41-2)을 일시적으로 강제 개방하면서 수압을 해제하는 수압 임시해제장치(50)를 추가로 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 송수관 동결시 수중모터펌프 및 지하수 상부보호공 내부에 설치된 양수장치 구성품 보호장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   설정압 조절캡(42)은 정/역회전 조작에 따라 밸브하우징(41)의 내, 외측 방향으로 출몰하면서 탄성부재(45)의 설정압력을 자유롭게 조절하는 것을 특징으로 하는 지하수 송수관 동결시 수중모터펌프 및 지하수 상부보호공 내부에 설치된 양수장치 구성품 보호장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   수압 계측관(23)에는 급수관(20) 내의 수압을 측정하기 위한 수압계(24)가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 지하수 송수관 동결시 수중모터펌프 및 지하수 상부보호공 내부에 설치된 양수장치 구성품 보호장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   과수압 방지밸브(40)는 급수관(20) 내의 수압이 증가하면서 설정된 압력을 넘어서는 과수압 발생시 상기 수압 계측관(23)으로 유입된 과수압은 디스크밸브(44)를 밀면서 개방된 통수공(41-2)을 통과한 후 밸브하우징(41)의 내부를 경유하여 과수압 배출구(41-1)를 통해 외부로 자동 배출하는 한편;
   상기 급수관(20) 내의 수압이 정상적으로 회복되면 탄성부재(45)의 복원력에 의해 디스크밸브(44)는 원상태로 이동하면서 밸브시트(41-3)에 밀착된 채 통수공(41-2)을 막아주어 누수를 방지하는 것을 특징으로 하는 지하수 송수관 동결시 수중모터펌프 및 지하수 상부보호공 내부에 설치된 양수장치 구성품 보호장치.
   
   
   

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