KR101320409B1 - 지하수 상부보호공에 설치된 관정시설물의 동파방지를 위한 잔류수 자동배수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 겨울철 관정에 설치된 수중모터펌프의 가동이 중단되면 자동으로 상부보호공 내부에 설치된 관정시설물(지하수계량기, 수압계 등)에 잔류하는 지하수를 배수하여 동파를 방지하는 지하수 상부보호공에 설치된 관정시설물의 동파방지를 위한 잔류수 자동배수장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 수중모터펌프의 가동시엔 급수관을 통과하는 지하수의 수압에 의해 피스톤밸브가 배수로를 막아주어 정상적인 양수가 이루어질 수 있도록 하고, 상기 수중모터펌프의 가동이 중단되면 상기 피스톤밸브에 가해지던 수압이 해제되면서 피스톤밸브가 배수로를 개방하여 관정시설물에 잔류하는 지하수를 외부로 전량 배수할 수 있도록 함을 발명의 특징으로 한다.

Description

지하수 상부보호공에 설치된 관정시설물의 동파방지를 위한 잔류수 자동배수장치{Residual water drainage system for rupture prevention of groundwater facility}

본 발명은 겨울철 관정에 설치된 수중모터펌프의 가동이 중단되면 자동으로 상부보호공 내부에 설치된 관정시설물(지하수계량기, 수압계 등)에 잔류하는 지하수를 배수하여 동파를 방지하는 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 관정시설물은 지반을 굴착하여 관정을 형성한 후 이 관정의 내벽에 원형파이프인 케이싱을 관정의 적정위치까지 밀착되도록 삽입 설치하고, 하부에는 수중모터펌프가 설치된 양수관을 관정에 삽입하게 된다.

따라서, 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 관정시설물은 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 관정시설물이 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 상기 관정시설물을 지하에 매설시킨 지하수 상부보호공의 내부에 설치하는 기술이 제안되고 있으며, 이와 같은 지하수 상부보호공에 관련하여 구체화된 선행기술로는 본 발명의 출원인에 의해 선출원되어 특허등록이 허여된 「특허등록 제1063950호, 명칭/ 지하수 상부보호공 내부에 설치된 지하수계량기 및 수압계 동파방지장치」가 제안되고 있다.

상기한 선등록 발명은 수중모터펌프의 가동이 중단되면 배수용 분기관에 설치된 배수제어밸브가 자동으로 개방됨으로써 지하수 상부보호공 내의 관정시설물에 잔류하는 물이 배수용 분기관을 통해 외부로 배수됨으로써 겨울철의 한파에도 관정시설물의 구성품인 지하수계량기 및 수압계의 동파를 사전에 방지하는 유용한 효과를 제공한다.

그러나 상기 선등록 발명의 배수제어밸브는 전기적으로 작동하는 통상의 솔레노이드밸브를 사용함에 따라 항상 습기에 노출되는 특성상 누전사고의 위험성이 크고, 특히 여름철에는 낙뢰에 의해 파손되는 일이 빈번함에도 파손 여부를 감지할 수 없어 겨울철 동파를 방지하는 제 역할을 다할 수 없는 개선점이 있는 것이었다.

따라서, 각종 관정시설물이 동파 됨으로써 이를 교체함에 따른 시간과 비용이 많이 소요되고, 잦은 A/S의 발생으로 사후관리에 어려움이 따르고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 선등록 발명이 내포하고 있는 개선점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 수중모터펌프의 가동시엔 급수관을 통과하는 지하수의 수압에 의해 피스톤밸브가 배수로를 막아주어 정상적인 양수가 이루어질 수 있도록 하고, 상기 수중모터펌프의 가동이 중단되면 상기 피스톤밸브에 가해지던 수압이 해제되면서 피스톤밸브가 배수로를 개방하여 관정시설물에 잔류하는 지하수를 외부로 전량 배수할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 급수관에 분기 설치된 배수용 분기관의 하단에 밸브하우징의 상부를 연결 설치하고, 상기 밸브하우징의 내부에 형성된 밸브작동실에 상하 이동가능한 피스톤밸브를 삽입 설치하며, 상기 밸브하우징의 하단에는 밸브시트면 및 배수로가 연속하여 형성된 밸브플러그를 막음 설치하는 한편, 상기 피스톤밸브 및 밸브시트면의 사이에 탄성부재를 탄력 설치하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, 수중모터펌프의 가동 여부에 따라 급수관을 통과하는 지하수의 수압에 의해 선택적으로 피스톤밸브가 상하 이동하면서 자동으로 배수로의 개폐를 단속함으로써 솔레노이드밸브와 같은 전기적인 사용을 완전 배제하여 누전사고 및 낙뢰에 의한 파손사고를 불식함은 물론 관정시설물의 동파방지를 구현함에 있어 사후관리가 편리한 효과를 제공한다.

또한, 상기 수중모터펌프의 가동이 중단되면 상기 피스톤밸브가 어떠한 경우라도 항상 정상적으로 개방되면서 관정시설물에 잔류하는 지하수를 외부로 완전 배수시켜 동파를 효율적으로 방지하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명이 적용된 지하수 상부보호공이 관정에 설치된 상태의 종단면도
도 2는 본 발명 잔류수 자동배수장치의 설치상태 종단면도
도 3은 본 발명의 피스톤밸브가 배수로를 밀폐시킨 상태의 종단면도
도 4는 본 발명 잔류수 자동배수장치의 분리상태 종단면도
도 5는 본 발명의 피스톤밸브가 배수로를 개방시킨 상태의 종단면도
도 6은 본 발명 유로 형성체의 사시도

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, 지하수 상부보호공(1)의 내부에 배치되고, 하단에 양수관(5)이 연결 설치된 급수관(10)과; 상기 급수관(10)에 분기설치된 배수용 분기관(20)과; 상기 배수용 분기관(20)의 하단에 연결 설치되고, 내부에 밸브작동실(31) 및 플러그 결합부(32)가 형성된 밸브하우징(30)과; 상기 밸브작동실(31)에 상하 이동가능하게 삽입 설치된 피스톤밸브(40)와; 상기 플러그 결합부(32)에 막음 설치되고, 상하에 각각 밸브시트면(51) 및 배수로(52)가 연속하여 형성된 밸브플러그(50)와; 상기 피스톤밸브(40) 및 밸브시트면(51)의 사이에 탄력 설치된 탄성부재(60)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

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

본 발명의 지하수 상부보호공(1)은 도 1과 같이 지하에 매설되어 각종 관정시설물을 안전하게 수용하는 역할을 하는 것으로, 급수관(10)과 간접적으로 통수가능하게 연결되는 송수관(2)이 내, 외부로 연통하게 설치되고, 상기 송수관(2)은 지하에 매설된 상태로 지상에 설치되는 별도의 물탱크(3)와 연결됨으로써 지하수를 물탱크(3)로 송수할 수 있게 된다.

상기 지하수 상부보호공(1)의 내부에는 급수관(10)이 배치되고, 상기 급수관(10)의 하단에는 수중모터펌프(4)와 연결된 양수관(5)이 연결됨으로써 상기 수중모터펌프(4)의 가동에 따라 양수한 지하수는 양수관(5)을 경유하여 급수관(10)으로 공급된다.

상기 급수관(10)의 상단에는 지하수계량기(6)가 설치되고, 외주면의 일측에는 수질검사용 시료수를 채수하기 위한 채수용 분기관(7)이 분기설치되며, 상기 채수용 분기관(7)에는 수압을 측정하기 위한 수압계(8)가 설치되는 한편, 이들 지하수계량기(6), 채수용 분기관(7), 수압계(8) 등은 관정시설물의 구성품에 해당한다.

본 발명은 상기 수중모터펌프(4)의 가동이 중단되면 수압에 의해 작동하는 피스톤밸브(40)가 자동으로 배수로(52)를 개방함으로써 상기 관정시설물에 잔류하는 지하수를 빠짐없이 외부로 배수하여 동파를 방지함을 핵심적인 기술로 한다.

이를 위해 상기 급수관(10)에는 배수용 분기관(20)이 분기설치된다.

이때 상기 배수용 분기관(20)은 급수관(10)을 관통하여 내부로 인입 설치되고, 이와 같이 내부로 인입된 일측 선단에는 유입 안내부(21)가 하향으로 절곡되어 일체화 형성됨으로써 양수관(5)을 경유하여 양수된 지하수가 급수관(10)을 통과하는 과정에서 상기 유입 안내부(21)를 통해 밸브하우징(30) 내의 밸브작동실(31)로 더욱 원활하게 유입될 수 있게 된다.

상기 배수용 분기관(20)의 하단에는 내부에 밸브작동실(31) 및 플러그 결합부(32)가 형성된 밸브하우징(30)이 일체로 연결 설치된다.

즉 상기 밸브하우징(30)은 상부에 통수로(33)가 형성되고, 이 통수로(33)에 배수용 분기관(20)이 삽입상태로 연결 설치되며, 상기 통수로(33)의 하부에는 피스톤밸브(40)가 상하로 작동할 수 있는 밸브작동실(31) 및 상기 밸브작동실(31)을 막아주는 역할을 하는 밸브플러그(50)가 결합되는 플러그 결합부(32)가 연속적으로 연통하게 형성된다.

상기 밸브작동실(31)에 상하 이동가능하게 삽입 설치되는 피스톤밸브(40)는 밸브플러그(50)에 형성된 배수로(52)를 선택적으로 개폐하는 역할을 수행하는 것으로, 상기 밸브작동실(31)의 내경보다 작은 외경으로 형성됨으로써 상기 밸브작동실(31)의 내경과 피스톤밸브(40)의 외경 사이에는 지하수가 통과할 수 있는 간극(G)을 형성하게 된다.

그리고 상기 플러그 결합부(32)에는 밸브플러그(50)가 삽입상태로 막음 설치되되, 통상의 나사결합을 통해 일체화된 견고한 조립상태를 유지하고, 상기 밸브플러그(50)의 상하에는 상기 밸브플러그(50)가 선택적으로 안착되는 밸브시트면(51) 및 외부로 잔류수를 배수시키도록 개방된 배수로(52)가 연통하게 연속하여 형성된다.

이때 상기 플러그 결합부(32)의 하단 둘레에는 링홈(34)이 형성되고, 상기 링홈(34)에 오링(35)이 끼움 설치됨으로써 상기 밸브하우징(30)과 밸브플러그(50) 간의 밀착부위에서 발생이 우려되는 누수를 효율적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 피스톤밸브(40)와 밸브시트면(51)의 사이에는 도 3과 같이 상기 피스톤밸브(40)에 탄성 복원력을 제공하는 탄성부재(60)가 탄력 설치되는 것으로, 상기 피스톤밸브(40)의 하단 중앙 및 상기 밸브시트면(51)의 하단 중앙에는 각각 탄성부재 지지요부(43)(53)가 함몰 형성됨으로써 상기 탄성부재(60)는 상기 탄성부재 지지요부(43)(53)에 안정적으로 끼움 지지된다.

이와 같은 본 발명은 상기 밸브시트면(51)이 수평상으로 형성되지 않고, 하부로 갈수록 직경이 작아지는 원추형으로 형성되는 기술구성이 추가되고, 상기 밸브시트면(51)에 안착되는 피스톤밸브(40)의 경우 밸브시트면(51)에 밀착상태로 안착될 수 있도록 하측 둘레를 따라 원추형의 밸브면(41)이 기술구성이 추가로 접목된다.

따라서, 상기 피스톤밸브(40)의 밸브면(41)이 밸브시트면(51)에 안착될 때 더욱 가압된 상태를 유지함으로써 더욱 확실한 기밀을 유지하여 정상적인 양수작업시 외부로 불필요한 누수발생을 억제하는 특별한 효과를 제공한다.

아울러 상기 피스톤밸브(40)의 상단 중앙에는 와류 형성홈(42)이 추가로 함몰 형성되고, 상기 와류 형성홈(42)에는 수중모터펌프(4)의 가동시 배수용 분기관(20)을 통해 밸브작동실(31)로 유입된 지하수가 집중적으로 모이면서 와류가 형성되고, 이 와류에 의한 추진력으로 인해 약한 수압이 작용함에도 즉각적으로 상기 피스톤밸브(40)가 하부로 원활하게 이동하면서 배수로(52)를 신속하게 닫아줄 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 밸브작동실(31)의 최상부, 즉 피스톤밸브(40)의 상측에 다수의 유로(71)가 형성된 십자형상의 유로 형성체(70)가 추가로 삽입 설치된다.

상기 유로 형성체(70)는 통수로(33)와 피스톤밸브(40)의 사이에 공간을 확보함과 동시에 상기 통수로(33)에서 피스톤밸브(40)에 도달하는 경로 상에 지하수가 원활하게 흐를 수 있는 충분한 유로(71)를 제공함으로써 잔류수가 외부로 배수될 때 밸브작동실(31)에서 정체되지 않고 원활하게 배수될 수 있게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 수중모터펌프(4)가 가동되면 양수관(5)을 통해 양수되는 지하수가 급수관(10)으로 유입되고, 상기 급수관(10)을 통과하는 지하수의 일부가 배수용 분기관(20)을 통해 밸브작동실(31)로 유입되어 피스톤밸브(40)를 가압함으로써 상기 피스톤밸브(40)는 도 3과 같이 하부로 이동하여 밸브시트면(51)에 안착되면서 배수로(52)를 막아줌으로써 외부로 불필요한 배수를 방지하면서 정상적인 양수가 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 수중모터펌프(4)의 가동이 중단되면 급수관(10)에는 더 이상의 지하수의 흐름이 없어 상기 피스톤밸브(40)에 가해지던 수압이 해제되면서 피스톤밸브(40)는 탄성부재(60)의 탄성에 의해 도 5와 같이 상부로 이동하면서 배수로(52)를 자동으로 개방함으로써 지하수계량기(6), 수압계(8), 채수용 분기관(7)과 같은 각종 관정시설물에 잔류하던 지하수는 상기 배수로(52)를 통해 외부로 전량 배수되어 동파를 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

1: 지하수 상부보호공 4: 수중모터펌프
5: 양수관 6: 지하수계량기
8: 수압계 10: 급수관
20: 배수용 분기관 30: 밸브하우징
31: 밸브작동실 32: 플러그 결합부
33: 통수로 35: 오링
40: 피스톤밸브 41: 밸브면
42: 와류 형성홈 43, 53: 탄성부재 지지요부
50: 밸브플러그 51: 밸브시트면
52: 배수로 60: 탄성부재
70: 유로 형성체 71: 유로

Claims (7)

1. 지하수 상부보호공(1)의 내부에 배치되고, 하단에 양수관(5)이 연결 설치된 급수관(10)과;
   상기 급수관(10)에 분기설치된 배수용 분기관(20)과;
   상기 배수용 분기관(20)의 하단에 연결 설치되고, 내부에 밸브작동실(31) 및 플러그 결합부(32)가 형성된 밸브하우징(30)과;
   상기 밸브작동실(31)에 상하 이동가능하게 삽입 설치된 피스톤밸브(40)와;
   상기 플러그 결합부(32)에 막음 설치되고, 상하에 각각 밸브시트면(51) 및 배수로(52)가 연속하여 형성된 밸브플러그(50)와;
   상기 피스톤밸브(40) 및 밸브시트면(51)의 사이에 탄력 설치된 탄성부재(60)로 이루어는 한편;
   상기 배수용 분기관(20)은 상기 급수관(10)을 관통하여 내부로 인입되고, 내부로 인입된 일측 선단에는 지하수의 유입이 원활하도록 유입 안내부(21)가 하향으로 절곡 형성되며;
   상기 밸브하우징(30)은 상부에 형성된 통수로(33)에 상기 배수용 분기관(20)이 삽입상태로 연결설치되고, 상기 통수로(33)의 하부에 연속하여 밸브작동실(31) 및 플러그 결합부(32)가 연통하게 형성되고;
   상기 밸브시트면(51)은 하부로 갈수록 직경이 작아지는 원추형으로 형성되고, 상기 피스톤밸브(40)는 밸브시트면(51)에 밀착상태로 안착 되도록 하측 둘레를 따라 원추형의 밸브면(41)이 형성되며;
   상기 피스톤밸브(40)는 상단 중앙에 와류 형성홈(42)이 함몰 형성되고, 상기 피스톤밸브(40)의 하단 중앙 및 상기 밸브시트면(51)의 하단 중앙에는 탄성부재 지지요부(43)(53)가 각각 함몰 형성된 것을 특징으로 하는 지하수 상부보호공에 설치된 관정시설물의 동파방지를 위한 잔류수 자동배수장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   밸브작동실(31)의 최상부에는 다수의 유로(71)가 형성된 십자형상의 유로 형성체(70)가 추가로 삽입 설치되고, 상기 유로 형성체(70)는 통수로(33)에서 하측의 피스톤밸브(40)에 도달하는 경로 상에 지하수의 원활한 흐름을 안내하는 유로(71)를 제공하는 것을 특징으로 하는 지하수 상부보호공에 설치된 관정시설물의 동파방지를 위한 잔류수 자동배수장치.

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