KR101479791B1 - 진공 하수 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공 하수 시스템에 관한 것으로, 그 시스템은, 변기 유닛과 같은 위생 유닛, 상기 위생 유닛에 연결된 진공 하수 배관계(200), 상기 위생 유닛과 상기 진공 하수 배관계 사이의 배출밸브, 및 상기 진공 하수 배관계 내에 진공을 발생시키기 위한 진공발생장치를 포함한다. 상기 시스템은, 진공 하수 배관계(200, 201)에의 온라인 분리장치(1), 온라인 분리장치(1)에 병렬 연결된 제 1 펌프수단 (2) 및 제 2 펌프수단(3)을 포함한다. 제 1 펌프수단(2)은 진공 하수 배관계(200, 201)에 진공을 발생시키며 진공 온라인 분리장치(1)로 흘러들어가는 하수 흐름에서 공기를 없애기 위한 진공 펌프이며, 제 2 펌프수단(3)은 온라인 분리장치(1)로 흘러들어가는 상기 하수 흐름으로부터 하수를 주로 퍼내도록 배치되어 있다.

Description

진공 하수 시스템{VACUUM SEWAGE SYSTEM}
본 발명은 진공 하수 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 청구항 제 1 항의 전제부에 따라, 변기 유닛과 같은 위생 유닛(sanity unit), 상기 위생 유닛에 연결된 진공 하수 배관계(vacuum sewer piping), 상기 위생 유닛과 진공 하수 배관계 사이의 배출밸브 및 상기 진공 하수 배관계내에 진공을 발생시키기 위한 진공발생장치를 포함한다. 또한 본 발명은 청구항 제 9 항의 전제부에 따른 진공 하수 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.
진공 하수 시스템, 특히 진공 변기 시스템들은 잘 알려져 있다. 개발 초기 단계에서, 진공 하수 시스템은, 전형적으로 대형 진공 수집탱크를 포함했는데, 이 시스템에서는 진공 하수 배관계에 진공을 제공하기 위하여 탱크가 진공으로 유지된다. 별도 진공 펌프에 의해 대용량 수집 탱크에 진공이 유지된다. 하수는 수집탱크의 바닥에 연결된 하수 펌프에 의해 수집탱크로부터 비워진다. 대용량 수집탱크로 인하여, 그러한 시스템들은 많은 공간을 필요로 하고, 이는 보통 예컨대 기차, 선박과 항공기에서 유용하지 않다. 그러한 해결책이 예컨대, EP 0 330 490에 개시되어 있다.
그 후 단계에서, 방출기(ejector)를 기본으로 한 시스템이 나타났는데, 여기 에서는 대용량 수집탱크로부터 같은 수집탱크에 개방되는 액체 제트 펌프(liquid jet pump)까지 하수가 순환된다. 액체 제트 펌프는 진공 하수 배관계에 연결된 입구를 구비하며 변기와 같은 위생 유닛에까지 더 연결된다. 하수는 상기 액체 제트 펌프를 통하여 순환되고, 이에 따라 상기 액체 제트 펌프는 변기로부터 수집탱크로 하수를 끌어들이기 위해 상기 진공 하수 배관계 쪽으로 진공을 발생시킨다. 이 해결책은 많은 공간을 요구한다. 또한, 그것은 저효율성을 가진다. 그러한 해결책은, 예컨대 EP 0 653 524에 공지되어 있다.
다른 기술들은 대용량 수집탱크에 연결되어 있는 액체 링 펌프(liquid ring pump)를 포함하는데, 이에 의해 진공이 발생하며 하수는 대체 방식, 예컨대 EP 0 287 350에서의 동일한 펌프에 의해 퍼내게 된다.
또 다른 단일 펌프 방식의 해결책이 EP 0 644 299에 개시되어 있다. 이 해결책은 방습된 건식 로터리 베인 펌프(moisture protected dry rotary vane pump)를 포함하며, 이것은 대용량 수집탱크에서 진공을 발생시킨다. 이 탱크는 펌프 기능을 역전시킴으로써 비워지며, 그 결과 상기 펌프의 가압측은, 가압 공기에 의해 다른 장소에 하수를 밀어냄으로써 하수를 비우기 위한 대용량 수집탱크에 연결되어 있다. 이 해결책도 큰 공간을 요구하고, 게다가 상기 펌프는 어떤 습기에 매우 취약하고, 따라서 복잡한 제어기구를 요구한다.
진공을 발생시키고 진공 하수 배관계로부터 직접 하수를 퍼내는 액체 링 펌프가 제공된 온라인 시스템들도, 예컨대 EP 0 333 045 및 EP 0454 794에 공지되어 개시되어 있다. 다른 온라인 해결책이 예컨대 EP 1 172 492에 기재되어 있다. 그러 한 온라인 시스템들은 진공을 발생시키고 동시에 하수를 흡인하는 하나의 단일 펌프를 활용한다. 이들 해결책들은 중간의 대용량 수집탱크, 즉 펌프와 진공 하수 배관계 사이에 위치한 탱크를 제거하여 공간 조건을 감소시키는 시도를 보여준다.
공기를 흡인하여 진공을 발생시키는 동시에 하수를 흡인하는 이중 역할을 가지는 온라인 펌프들을 구비한 후자의 해결책들은, 그러나 매우 효율적이지는 않다. 또한, 그들은 기능적 방해를 받기 쉽다. 이 상황에서 사용된 펌프들은 공기를 퍼내거나 액체를 퍼내기 위해 설계되는데, 이에 따라 공기와 액체 양쪽 모두의 이송은 일반적으로 매우 성공적이지 못하다.
이것은 진공 하수 시스템, 특히 진공 변기 시스템의 전형적인 이송 기능 때문인데, 여기에서 하수는, 불균일한 하수 흐름(sewage flow)을 형성하는 중간 정도의 큰 용량의 공기와 함께 슬러그(slug) 형태로 진공 하수 배관계를 통하여 이송된다.
배수 기능(flush function)을 일으켜서 진공 변기가 배수될 때, 진공 변기와 진공 하수 배관계 사이의 배출밸브가 열리고, 진공 하수 배관계내에 펼쳐진 진공이 상기 변기로부터 진공 하수 배관계로 하수와 배수(flush water)를 배출해버린다. 상기 진공 하수 배관계의 강한 흡인 효과와 상기 진공 변기 (및 그 주위)에 펼쳐진 대기압으로 인하여, 단지 매우 작은 양의 배수가 필요하다. 하수와 배수의 양은 전형적으로 약 2리터이다.
결국, 상기 배출밸브가 열리면, 압력 차이, 즉 상기 하수와 배수의 변기측의 대기압과 상기 하수와 배수의 진공 하수 배관계측의 진공 차이가 존재한다. 이 압 력 차이로 인하여 하수와 배수의 이송이 일어나며, 이에 따라 많은 양의 공기에 뒤이어, 예컨대 약 2리터의 하수와 배수에 뒤이어 약 60리터의 공기로, 즉 공기에 대해 약 1:30의 비율로 하수와 배수는 불연속적인 슬러그를 형성한다. 배출밸브는 일정 기간 동안 열린 상태로 있기 때문에 많은 양의 공기가 흡입되거나 진공 하수 배관계로 억지로 들어가게 된다.
진공 하수 배관계는 일반적으로 상기 슬러그 형성을 유지할 수 있는 비교적 작은 지름으로 이루어지며, 이는 또한 이송에 필요한 압력차(상기 불연적인 슬러그의 앞쪽에는 더 저압이고 뒷편에는 더 고압)를 유지하는데 필요하다. 진공 하수 배관계를 통한 이송 동안, 상기 슬러그는 중력에 영향을 받으며 수평으로 배열된 배관계에 몇 시간 머문 후에는 팽창하게 된다. 이것은 압력을 같도록 하며, 이에 따라 상기 불연속적인 슬러그 전후의 상술한 필요 압력차는 없어진다. 하수 이송을 위한 압력차를 재설정하기 위하여, 상기 진공 하수 배관계에는 저점(low point) 또는 포켓(pocket)이 제공되어, 여기에서 상기 불연속적 슬러그가 다시 형성되도록 하수가 수집된다.
특히 약 1:30의 비율의 그러한 일련의 불연속 슬러그와 공기는, 진공 하수 시스템에서 하수 흐름을 형성하는데, 고효율로 퍼내기 어렵다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 없애고 공간 조건을 줄이는 펌프 장치로 효율적인 하수 이송을 제공하는 진공 하수 시스템을 제공하는 데 있다. 이들 목적들은 청구항 제 1 항에 따른 진공 하수 시스템 및 청구항 제 9 항에 따른 진공 하수 시스템을 작동하기 위한 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 기본 사상은 온라인 해결책 내에 있는 것이며, 따라서 어떠한 중간의 대용량 수집탱크도 없애고, (배수와 함께) 하수와 공기가 상기한 바와 같은 진공 하수 시스템에 나타나거나 존재할 때 동일한 비율(약 1:30의 비)로 그들을 제거하는 것이다.
상기 진공 하수 시스템은 진공 하수 배관계에의 온라인 분리장치, 및 상기 온라인 분리장치와 병렬 연결된 제 1 펌프수단 및 제 2 펌프수단을 포함한다. 제 1 펌프수단은 진공 하수 배관계내에 진공을 발생시켜서 상기 진공 하수 배관계로부터 온라인 분리장치로 흘러들어가는 하수 흐름에서 공기를 없애기 위한 진공 펌프이고, 제 2 펌프수단은 상기 진공 하수 배관계로부터 상기 온라인 분리장치로 흘러들어가는 하수 흐름에서 주로 하수를 퍼내기 위하여 배치되어 있다.
다른 형식의 두 펌프수단의 이러한 조합으로, 상기 진공 하수 배관계로 이송된 불균일한 하수 흐름을 효율적으로 퍼낼 수 있다. 상기 펌프수단의 병렬 결합은 적은 공간내에서, 즉 상기 온라인 분리장치내에서 분리가 효율적으로 수행되어야 함을 요구한다. 상기 온라인 분리장치에서 하수가 수집되지 않기 때문에, 분리는 거의 연속적이다. 상기 온라인 분리장치는 그 온라인 분리장치 내의 하수로부터 공기를 분리하도록 배치된다.
바람직하게는, 제 1 밸브수단이 상기 진공 펌프와 온라인 분리장치 사이에서 상기 진공 펌프의 흡입측에 배치되는 것이다. 이것은 주로 진공 펌프가 액체를 퍼내지 않도록 보장한다.
상기 온라인 분리장치는, 바람직하게는 표면 레벨 감지기가 제공되며, 이 감지기는 상술한 제 1 밸브수단의 동작을 제어하는데 사용된다. 상기 진공 펌프는 액체를 퍼내지 않도록 보장하는 데도 도움이 된다. 또한, 상기 표면 레벨 감지기는 제 2 펌프수단의 동작을 감시(monitor)하는데, 특히 하수가 상기 온라인 분리장치에 쌓이지 않도록 사용될 수 있다.
공기는 물론 하수 및 배수를 포함하여, 하수가 온라인 분리장치에 흘러들어가면, 액체 부분이 제 2 펌프수단 쪽으로 흐르고 공기는 자연히 상기 진공 펌프 쪽으로 올라가는 것을 보장하는 것이 장점이다. 이것은 제 2 펌프수단쪽을 향한 온라인 분리장치에 개방되어 있는 진공 하수 배관계의 출구를 구비함으로써 달성된다.
상기 제 2 펌프수단은 액체 펌프를 포함한다. 진공 하수 시스템의 효율적인 작동을 위하여, 상기 펌프는 또한 적어도 한계치에서 공기를 퍼낼 수 있다. 그 결과, 이 특별한 상황에서의 특정 액체 펌프는 주로 액체를 퍼내는 펌프를 형성하는 것으로 이해되어야 하며, 또한 적어도 한계치까지 퍼내는 능력을 가진다. 독립청구항 제 1 항 및 제 8 항에서, "제 2 펌프수단은 주로 하수를 퍼내기 위하여 배치"되는 것으로 정의되며, 이것은 상기 제 2 펌프수단이 또한 일부 공기를 퍼낼 수 있어야 한다는 것을 규정하려는 것이다. 다시 말하면, 액체도 퍼낼 수 있는 진공 펌프로서 분류될 수 있다. 이 제 2 펌프수단은 진공 상태에서 또는 압력 하에서 소스(source)로부터도 퍼내는 능력을 가져야 한다. 이 상황에서 상기 액체 펌프는 자흡식 펌프(self-priming pump), 로타리 로브 펌프(rotary lobe pump), 액체 링 펌프 등일 수 있다.
기존의 진공 하수 시스템에 개조 설치를 제공하기 위하여, 상기 제 2 펌프수단은 순환탱크에 연결된 액체 제트 펌프 및 액체 펌프를 포함할 수 있는데, 이에 따라, 상기 온라인 분리장치로 흘러들어가는 하수 흐름으로부터 주로 하수를 퍼내고 게다가 상기 순환탱크로 상기 하수를 퍼내기 위한 흡입 효과를 생기도록 상기 순환탱크에 수집된 액체는 상기 액체 펌프에 의해 액체 제트 펌프로 순환된다. 이 방식에서는, 본 발명의 장점이 기존 사용 중인 시스템에도 달성될 수 있다.
바람직하게 상기 진공 하수 시스템은 상기 온라인 분리장치에 병렬로 결합된 두개의 펌프들의 동작을 제어하기 위하여 사용될 수 있는, 진공 하수 배관계에 연결된 압력 게이지를 포함한다.
따라서 제 1 펌프수단과 제 2 펌프수단은, 연속적이거나 다소 연속적인 하수 흐름의 분리가 상기 온라인 분리장치에 의해 제공되도록 동작한다. 하수는 상기 온라인 분리장치에 수집되지 않으며 그 연속성은 진공 하수 시스템의 사용 수준에 달려있다.
진공 하수 시스템을 작동하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 상기 진공 하수 배관계의 온라인 분리장치를 비우고, 이에 따라 상기 진공 하수 배관계를 통하여 하수 흐름이 이송되는 것이다. 상기 온라인 분리장치는 상기 진공 하수 배관계로부터 온라인 분리장치로 흘러들어가는 하수 흐름에서 공기와 하수를 분리한다.
진공 펌프 형태의 제 1 펌프수단은 상기 진공 하수 배관계에 진공을 발생시켜서 상기 진공 하수 배관계에서 온라인 분리장치로 흘러들어가는 하수로부터 공기를 없애고, 그리고 제 2 펌프수단은 상기 온라인 분리장치에 상기 제 1 펌프수단과 병렬 결합되어, 상기 진공 하수 배관계에서 온라인 분리장치로 흘러들어가는 하수로부터 주로 하수를 퍼낸다. 이것은 설계된 매체를 퍼내기 위한 각 펌프를 사용하는 데 제공된다. 상기 온라인 분리기는 그 온라인 분리기의 하수로부터 공기를 분리한다.
상기 방법은 상기 진공 펌프와 상기 온라인 분리장치 사이에서 진공 펌프의 흡입측에 제 1 밸브수단을 더 채용한다. 적절한 작동 타이밍에 의해, 그 때 제 2 펌프수단이 하수와 배수를 효과적으로 퍼내도록 사용될 수 있으며, 진공 펌프가 필요하다면 진공을 발생시키거나 공기를 없애도록 작동될 수 있다. 상기 제 2 밸브수단은 하수와 배수가 상기 진공 펌프에 흐르지 않도록 보장하기 위하여 바람직한 안전 기구(safty measure)로서 채용된다.
상기 진공 하수 시스템을 작동하기 위한 방법에 대한 바람직한 실시형태가 청구항 제 10 항 내지 제 19 항에 기재되어 있다.
이하에서는, 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 실시예에 의해 본 발명을 기술할 것이다.
도 1은 진공 하수 시스템의 일반적인 레이아웃에 대한 실시예를 나타낸다.
도 2는 병렬 결합된 두 펌프수단을 가진 온라인 분리기에 대한 제 1 실시형태를 나타낸다.
도 3은 병렬 결합된 두 펌프수단을 가진 온라인 분리기에 대한 제 2 실시형태를 나타낸다.
본 발명은 진공 하수 시스템(100)에 관한 것이며, 그 하나의 실시예가 도 1에 개략적으로 예시되어 있다. 진공 하수 시스템(100)은 변기 유닛(101)과 같은 위생 유닛 및 상기 위생 유닛에 연결된 진공 하수 배관계(200)를 포함한다. 진공 하수 배관계(200)는, 이 도면에서 예시된 바와 같이, 수집기(201), 제 1 주관(first main pipe)(202) 및 제 2 주관(203)은 물론, 상기 위생 유닛의 각각에 연결되는 지관(branch pipe)(204)을 포함한다.
상기 위생 유닛은 또한 예컨대, 소변기(102), 세면기(103), 샤워 유닛(104) 등 일 수 있다. 각 위생 유닛은 배출밸브(미도시)에 의해 상기 진공 하수 배관계 또는 예시된 바와 같이 지관(204)에 연결될 수 있다. 상기 진공 하수 시스템은 진공 하수 배관계(200)에 진공을 발생시키기 위한 진공발생장치(300)를 더 포함한다.
이러한 연결에 있어서, 상기 진공발생장치는 단지 보편적인 것으로서 이해되어야 한다. 상기 진공 하수 시스템에서, 하수는 상기 위생 유닛으로부터 수집되어, 진공발생장치(300)에 의해 발생된 진공에 의해 상기 진공 하수 배관계를 통하여 이송되고, 그 다음 상기 진공발생장치를 통하여 그 배출 하수가 수집되는, 예컨대 중력 하수구(gravity sewer) 또는 일부 다른 공간에 이송된다. 이것은 도면에 도시되어 있지 않는다.
제 1 주관(202)은 제 1 차단밸브(first shut-off valve)(211)를 통하여 수집기(201)에 연결되고, 제 2 주관(203)은 제 2 차단밸브(212)를 통하여 수집기(201)에 연결된다. 수집기(201)는 제 3 차단밸브(210)를 통하여 진공발생장치(300)에 연 결되어 있다. 수집기(201)에는 압력 게이지(400)가 제공된다.
기본적으로 상기 진공 하수 시스템은 다음 방식으로 작동된다.
진공발생장치(300)는 보통 예컨대 약 0.5바까지의 진공 레벨로 진공 하수 배관계(200)에 진공을 발생시키고, 그 후 상기 진공발생장치는 멈추게 된다. 예컨대 변기 유닛(101)이 배수되면, 변기 유닛(101)과 지관(204) 사이의 (미도시된) 배출밸브가 열리고, 이에 따라 하수와 배수는 진공 하수 배관계(200), 이 경우에서는 지관으로 강제로 밀리며, 상기 진공 하수 배관계의 진공과, 변기 유닛(101) 안과 주위에 펼쳐있는 대기압 사이의 압력차로 인하여, 많은 양의 공기가 뒤따른다. 상기 하수와 배수는 불연속적인 슬러그 형태를 취하는데, 이에 따라 상기 불연속 슬러그의 이송은 상기 불연속 슬러그 앞에서는 더 저압, 그리고 상기 불연속 슬러그 뒤에서는 더 고압이라는 상기 압력차에 기초하여 발생한다. 이는 상기에서 더 자세하게 기술되어 있다.
상기 위생 유닛들이 어느 정도까지 사용된 후, 예컨대 변기 유닛(101)이 배수되고, 세면기(103) 또는 샤워 유닛(104)가 사용된 후, 진공 하수 배관계(200)의 진공 레벨은 낮아진다. 그것이 일정한 (낮은) 레벨, 예컨대 약 0.35바에 이르면, 진공발생장치(300)는 재설정하거나 진공을 일정한 (높은) 레벨, 예컨대 상술한 바와 같이 약 0.5바까지 재가동되기 위해서 시동된다. 진공 하수 배관계(200)의 압력 레벨은 압력 게이지(400)에 의해 감시되며, 이는 상기 진공발생장치를 작동시키거나 멈추도록 사용될 수 있다.
그러한 진공 하수 시스템들은 이 분야에서 공지되어 있으며, 여기에서는 더 상세하게 기재하지 않는다.
상기 정해진 압력 레벨은 단지 예시적으로 제시된 것이다.
본 발명에서, 진공 하수 시스템은 진공 하수 배관계(200)에 온라인 분리장치 (1)(도 2 및 도 3)를 더 포함하며, 상기 온라인 분리장치에는 제 1 펌프수단(2)과 제 2 펌프수단(3)이 병렬로 연결되어 있다. 두개의 펌프수단들은 도 1에 개략적으로만 나타나 있다.
도 2는, 온라인 분리장치(1)에 병렬 결합된 두개의 펌프를 구비한 온라인 분리장치(1)에 대한 제 1 실시형태를 보이고 있다. 제 1 펌프수단(2)은, 제 1 밸브수단(22), 차단 밸브가 구비된 도관(21)에 의해 온라인 분리장치(1)에 연결된 진공펌프이며, 상기 밸브수단은 상기 진공 펌프와 온라인 분리장치(1) 사이의 진공 펌프의 흡입측에 배치된다. 이 제 1 밸브수단(22)은 본 장치의 적절한 기능에 반드시 필요하지는 않지만, 안전 측면에서 바람직하다. 제 2 펌프수단(3)은 액체 펌프인데, 이 펌프는 또한 공기를 퍼낼 용량을 가져야 하고, 그 펌프의 흡입측은 도관 (31)에 의해 온라인 분리장치(1)에 연결되어 있다. 두 펌프수단들은 상기에서 더 상세하게 정의되고 기재되어 있다.
온라인 분리장치(1)는 진공 하수 배관계(200)에 배치되어 있다. 특히, 도 1을 참조하면, 수집기(201)와 연결되어 있고, 이에 따라 일련의 불연속 슬러그 형태의 하수 흐름에 뒤이어 (상술한 바와 같이) 많은 양의 공기가 상기 진공 하수 시스템에서 하수 이송 동안 온라인 분리장치(1)로 흘러들어간다. 진공 하수 배관계 (200), 즉 이 경우 수집기(201)는 온라인 분리장치(1)에 개방되어 있는 출구(205) 를 가진다. 상기 출구(205)는 제 2 펌프수단(3) 쪽, 특히 제 2 펌프수단(3)을 온라인 분리장치(1)에 연결하는 도관(31) 쪽을 향하는 것이 바람직하다. 이것은 액체나 습기가 제 1 펌프수단(2) 쪽으로 직접 전달되지 않도록 돕는다.
온라인 분리장치(1)에는, 하수가 상기 온라인 분리장치에 축척되지 않도록, 온라인 분리장치(1)내의 하수 레벨을 감시하기 위한 표면 레벨 감지기(11)가 제공된다.
이하에서는, 도 2의 실시형태를 참조하여, 병렬 결합된 두 펌프수단을 가진 온라인 분리장치를 적용하는 진공 하수 시스템의 작동을 설명할 것이다.
원하는 진공 레벨, 예컨대 상술한 바와 같이 약 0.5바의 정해진 고레벨로, 진공 하수 배관계(200)에서 진공이 발생되려면, 도관(31)을 통하여 온라인 분리장치(1)에 존재할 수 있는 모든 하수 및 배수를 퍼내는 것을 보장하기 위하여, 먼저 제 2 펌프수단(3)이 시동된다. 조정 가능한 지연 후, 즉 약 수 초 후에, 제 1 밸브수단(22)이 열리고, 이에 따라 진공 하수 배관계(200)내에 원하는 진공을 발생시키기 위하여, 상기 진공 펌프가 시동된다. 그 진공 레벨은 압력 게이지(400)에 의해 감시되며, 원하는 (높은) 진공 레벨에 이르면, 제 1 펌프수단(22)은 닫힌다. 그 때, 제 1 펌프수단(2)이 동시에 또는 조정 가능한 지연 후, 예컨대 약 15초 후에 정지될 수 있다. 이것은 상기 진공 하수 시스템의 용도에 달려있다. 고도의 사용법에서는 짧은 시간내에 진공 레벨이 감소될 수 있길 기대한다면, 제 1 펌프수단(2)은 제 1 펌프수단(2)의 빈번한 재시동을 피하기 위하여 계속 운전 상태로 둘 수 있다. 온라인 분리장치(1)에 남아 있을 수 있는 모든 하수 및 배수를 제거하기 위하 여, 제 2 펌프수단(3)은 한동안 계속 작동한다. 온라인 분리장치(1)는 하수를 수집하거나 축적하지 않으려는 것이다. 상기 진공 하수 시스템의 효율적인 작동을 위하여, 제 2 펌프수단(3)이 작동 중이 아니면, 제 1 펌프수단(2)은 작동되지 않는다.
예컨대, 변기 유닛(101)을 배수하고, 소변기(102), 세면기(103) 또는 샤워 유닛(104)를 사용함으로써, 상기 진공 하수 시스템이 사용되면, 진공 하수 배관계 (200)내에서 압력이 떨어진다. 그 진공 레벨이 정해진 낮은 레벨, 예컨대 상술한 바와 같이 약 0.35바에 이르면, 상기 진공 하수 시스템의 이송 기능을 보장하기 위하여 원하는 진공 레벨이 재설정될 필요가 있다.
상기 진공 펌프가 여전히 작동하고 있는 시간내에, 예컨대 상술한 바와 같이 약 15초의 조정 가능한 지연시간내에, 이러한 일이 일어나면, 제 2 펌프수단(3)이 먼저 시동되어 짧은 기간 동안 작동하고, 상기 기간 후에, 진공 펌프가 진공 하수 배관계(200)에서 원하는 진공 레벨을 발생시킬 수 있도록, 제 1 밸브수단(22)이 열린다.
상기 진공 하수 배관계의 진공 레벨이 상기 진공 펌프가 정지된 후 주어진 낮은 레벨에 이르면, 제 2 펌프수단(3)이 먼저 시동되어 잠시 작동하고, 그 후 제 1 밸브(22)가 열리고, 진공 하수 배관계(200)의 진공 레벨을 주어진 높은 레벨, 즉 원하는 레벨까지 높이도록 조정 가능한 지연 시간 후에 상기 진공 펌프가 시동된다.
온라인 분리장치(1)의 기본 기능은 하수 배관계(200)에서 온라인 분리장치 (1)로 흘러들어가는 하수내의 공기로부터 하수와 배수를 계속하여 분리하는 것이 다. 이러한 방식에 있어서, 상기 두 펌프들 중 각각은 이들이 특별하게 퍼내도록 설계된 매체를 퍼내는데 효율적으로 사용될 수 있다.
제 2 펌프수단(3)은 상기 하수 흐름으로부터 하수와 배수를 퍼내고, 제 1 펌프수단(2), 즉 진공 펌프는, 특히 진공을 발생시켜서 상기 하수 흐름으로부터 공기를 부분적으로 없애기 위하여, 하수 배관계(200)로부터 공기를 흡입한다. 제 1 펌프수단(2)과 제 2 펌프수단(3)은, 상기 하수 흐름의 연속적이거나 다소 연속적인 분리가 온라인 분리장치(1)에 의해 제공되도록 연속적으로 작동된다. 하수는 온라인 분리장치(1)에 수집되지 않으며, 그 연속성은 상기 진공 하수 시스템의 용도 수준에 달려있다.
제 1 밸브수단(22)의 목적은 어떠한 액체도 상기 진공 펌프에 들어가지 못하도록 하는 것이다. 또한 온라인 분리장치(1)에는, 온라인 분리장치(1)내의 하수와 배수를 감시하는 표면 레벨 감지기(11)가 제공된다. 표면 레벨 감지기(11)가 온라인 분리장치(1)의 정해진 하수 레벨을 나타내면 제 2 펌프수단(3)은 항상 시동된다. 또한, 상기 정해진 하수 레벨이 감지될 때, 제 1 펌프수단(2)은 시동되지 않는다. 또한 표면 레벨 감지기(11)는 바람직하게는, 제 1 밸브수단의 동작을 제어하기 위하여, 제 1 밸브수단(22), 예컨대 모터 밸브에 연결된다. 이것은, 상기 적절한 펌프가 그 설계된 매체를 퍼내기만 하는 것을 더욱 보장한다. 이러한 목적을 위한 추가적인 조처는, 진공 하수 배관계(200), 즉 온라인 분리장치(1)에 개방되는 수집기(201)의 출구(205)가 제 2 펌프수단(3)쪽을 향하도록 배치되는 것이다.
상기 하수 진공 시스템은 상기 온라인 분리장치에서 하수와 배수로부터 공기 를 효율적으로 분리함으로써 제 1 밸브수단(22) 없이도 적절하게 기능을 한다. 상기 제 1 밸브수단은 안전 조처로서 주로 사용된다. 상기 진공 하수 배관계내의 진공과 하수 흐름의 제어는 제 1, 제 2 및 제 3 차단밸브(211, 212, 210)에 의해 수행될 수 있다.
상기 진공 펌프에 의해 흡입된 공기는 다소 습할 수 있으며, 이에 따라 형성되는 모든 응축물도 제거하기 위하여, 상기 진공 펌프의 압력쪽에 밸브수단을 사이에 두고 응축물 제거장치를 연결하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제 2 펌프수단(3)에는 과열을 피하기 위하여 히트 센서가 제공될 수 있다. 이때, 상기 펌프수단은 온도가 너무 높으면, 예컨대 건식 운전의 경우 정지된다.
본 발명의 기본 사상은 온라인 시스템내로 유지하는 것이다. 따라서, 상기 위생 유닛으로부터 수집된 하수는 진공 하수 배관계(200)와 온라인 분리장치(1)를 통하여 이송되고, 제 2 펌프수단(3)에 의해 예컨대 중력하수구 또는 일부 다른 공간에까지 더 이송되어, 거기에서 배출된 하수가 수집된다. 이것은 도면에 나타나 있지 않다.
상기에서 주어진 압력 레벨과 시간들은 단지 예시적인 것에 불과하다.
도 3은 온라인 분리장치(1)에 병렬 결합된 두 펌프수단을 구비한 온라인 분리장치(1)에 대한 제 2 실시형태를 보이고 있다. 제 1 펌프수단(2)은 제 1 밸브수단(22), 즉 차단밸브가 구비된 도관(21)에 의하여 온라인 분리장치(1)에 연결된 진공 펌프이며, 상기 밸브는 상기 진공 펌프와 온라인 분리장치(1) 사이에서 상기 진 공 펌프의 흡입쪽에 배치된다. 제 2 펌프수단(3)은 도관(31)에 의해 온라인 분리장치(1)에 연결된다. 제 2 펌프수단(3)은 액체 제트 펌프(32) 및 순환탱크(38)에 연결된 액체 펌프(36)를 포함한다. 순환탱크(38)에 수집된 액체는, 온라인 분리장치 (1)로 흘러들어가는 하수 흐름으로부터 주로 하수를 퍼내기 위한 도관(31)에서 흡입 효과를 만들기 위하여 액체 펌프(36)에 의해 상기 액체 제트 펌프에, 나아가 순환탱크(38)로 순환된다. 제 2 펌프수단(3)은 방출기 시스템에 대응한다. 두개의 펌프수단들은 상기에서 더 상세하게 정의되고 논의되어 있다.
온라인 분리장치(1)는 진공 하수 배관계(200)에 배치된다. 도 1을 특별히 참조하면, 그것은 수집기(201)에 배치되고, 이에 의해 일련의 불연속 슬러그의 형태의 하수 흐름에 뒤이어 (상술한 바와 같은) 많은 양의 공기는 상기 진공 하수 시스템에서 하수의 이송 동안 온라인 분리장치(1)로 흘러들어간다. 진공 하수 배관계 (200), 또는 이 경우 수집기(201)는 온라인 분리장치(1)에 개방된 출구(205)를 가지고 있다. 상기 출구(205)는 제 2 펌프수단(3), 특히 제 2 펌프수단(3)을 온라인 분리장치(1)에 연결하는 도관(31) 쪽으로 향해 있다. 이것은 액체 또는 습기가 제 1 펌프수단(2) 쪽으로 직접 전달되지 않도록 돕는다.
온라인 분리장치(1)에는, 하수가 상기 온라인 분리장치 내에 축적되지 않도록 온라인 분리장치(1) 내의 하수 레벨을 감시하기 위한 표면 레벨 감지기(11)가 제공된다.
이하에서는, 도 3의 실시형태를 참조하여, 상기 온라인 분리장치에 병렬 결합된 두 개의 펌프수단을 구비한 온라인 분리장치를 채용하는 진공 하수 시스템의 작동에 대하여 기재할 것이다.
원하는 진공 레벨, 예컨대 상술한 바와 같은 약 0.5바의 정해진 높은 레벨이 진공 하수 배관계(200)에 발생되려면, 도관(31)을 통하여 온라인 분리장치(1)에 존재할 수 있는 모든 하수와 배수를 퍼내는 것을 보장하기 위하여 제 2 펌프수단(3)이 먼저 시동된다. 조정 가능한 지연 후, 예컨대 약 수 초 후, 제 1 밸브수단(22)이 열리고, 이에 따라 진공 하수 배관계(200)에 원하는 진공을 발생시키기 위하여 상기 진공 펌프가 시동된다. 상기 진공 레벨은 압력 게이지(400)에 의해 감시되고, 그 원하는 (높은) 진공 레벨에 이르면, 제 1 밸브수단(22)이 닫힌다. 그 다음 제 1 펌프수단(2)이 동시에 또는 조정 가능한 지연 후, 예컨대 약 15초 후에 정지될 수 있다. 이것은 상기 진공 하수 시스템의 용도에 달려있다. 고도의 사용법에서는 짧은 시간내에 진공 레벨이 감소될 수 있길 기대한다면, 제 1 펌프수단(2)은 제 1 펌프수단(2)의 빈번한 재시동을 피하기 위하여 계속 운전 상태로 둘 수 있다. 온라인 분리장치(1)에 남아 있을 수 있는 모든 하수 및 배수를 제거하기 위하여, 제 2 펌프수단(3)은 한동안 계속 작동한다. 온라인 분리장치(1)는 하수를 수집하거나 축적하지 않으려는 것이다. 상기 진공 하수 시스템의 효율적인 작동을 위하여, 제 2 펌프수단(3)이 작동 중이 아니면, 제 1 펌프수단(2)은 작동되지 않는다.
이 실시형태에서의 제 2 펌프수단(3)의 동작은 다음과 같다. 초기에는 일정 레벨의 액체가 순환탱크(38)에 필요하며, 그 결과 액체 펌프(36)가 적당히 기능을 한다. 제 2 펌프수단(3)이 가동되어야만 할 때, 액체 펌프(36)가 시동되며, 이에 따라 도관(35)을 경유하여 상기 순환 용기로부터 액체가 퍼내진다. 그 때, 이 액체 는 액체 제트 펌프(32)로 퍼내져 들어가서 방출기(33)로부터 순환탱크(38)로 들어간다. 이것은 액체 제트 펌프(32)의 흡입 끝단(34)에서, 나아가 도관(31)에까지 흡입 효과를 발생시키며, 이때 온라인 분리장치(1)로부터 하수와 배수를 퍼낸다.
따라서, 본 발명은 매우 간단하고 효율적인 방식으로, 기존의 진공 하수 시스템의 개조에도 적용될 수 있다.
그 결과, 도 2에 따라 설명된 바와 같이, 예컨대, 변기 유닛(101)을 배수하고, 소변기(102), 세면기(103) 또는 샤워 유닛(104)을 사용함으로써, 상기 진공 하수 시스템이 사용되면, 진공 하수 배관계(200)내에서 압력이 떨어진다. 그 진공 레벨이 정해진 낮은 레벨, 예컨대 상술한 바와 같이 약 0.35바에 이르면, 상기 진공 하수 시스템의 이송 기능을 보장하기 위하여 원하는 진공 레벨이 재설정될 필요가 있다.
상기 진공 펌프가 여전히 작동하고 있는 시간내에, 예컨대 상술한 바와 같이 약 15초의 조정 가능한 지연시간내에, 이러한 일이 일어나면, 제 2 펌프수단(3), 즉 액체 펌프(36)가 먼저 시동되어 짧은 기간 동안 작동하고, 그 후에, 진공 펌프가 진공 하수 배관계(200)에서 원하는 진공 레벨을 발생시킬 수 있도록, 제 1 밸브수단(22)이 열린다.
상기 진공 하수 배관계의 진공 레벨이 상기 진공 펌프가 정지된 후 주어진 낮은 레벨에 이르면, 액체 펌프(36)이 먼저 시동되어 잠시 작동하고, 그 후 제 1 밸브(22)가 열리고, 진공 하수 배관계(200)의 진공 레벨을 주어진 높은 레벨, 즉 원하는 레벨까지 높이도록 조정 가능한 지연 시간 후에 상기 진공 펌프가 시동된 다.
온라인 분리장치(1)의 기본 기능은 하수 배관계(200)에서 온라인 분리장치 (1)로 흘러들어가는 하수내의 공기로부터 하수와 배수를 계속하여 분리하는 것이다. 이러한 방식에 있어서, 상기 두 펌프들 중 각각은 이들이 특별하게 퍼내도록 설계된 매체를 퍼내는데 효율적으로 사용될 수 있다.
제 2 펌프수단(3), 즉 액체 제트 펌프(32)와 함께 액체 펌프(36)는 상기 하수 흐름으로부터 하수와 배수를 퍼내고, 제 1 펌프수단(2), 즉 진공 펌프는, 특히 진공을 발생시켜서 수집기(201)로부터 온라인 분리장치로 흘러들어가는 하수 흐름으로부터 공기를 부분적으로 없애기 위하여, 하수 배관계(200)로부터 공기를 흡입한다. 제 1 펌프수단(2)과 제 2 펌프수단(3)은, 상기 하수 흐름의 연속적이거나 다소 연속적인 분리가 온라인 분리장치(1)에 의해 제공되도록 연속적으로 작동된다. 하수는 온라인 분리장치(1)에 수집되지 않으며, 그 연속성은 상기 진공 하수 시스템의 용도 수준에 달려있다.
제 1 밸브수단(22)의 목적은 어떠한 액체도 상기 진공 펌프에 들어가지 못하도록 하는 것이다. 또한 온라인 분리장치(1)에는, 온라인 분리장치(1)내의 하수와 배수를 감시하는 표면 레벨 감지기(11)가 제공된다. 또한, 표면 레벨 감지기(11)는 바람직하게는, 제 1 밸브수단의 동작을 제어하기 위하여, 제 1 밸브수단(22), 예컨대 모터 밸브에 연결된다. 표면 레벨 감지기(11)가 온라인 분리장치(1)의 정해진 하수 레벨을 나타내면 액체 펌프(36)가 항상 시동된다. 또한, 상기 정해진 하수 레벨이 감지될 때, 상기 진공 펌프는 시동되지 않는다. 이것은, 상기 적절한 펌프가 그 설계된 매체를 퍼내기만 하는 것을 더욱 보장한다. 이러한 목적을 위한 추가적인 조처는, 진공 하수 배관계(200), 즉 온라인 분리장치(1)에 개방되는 수집기 (201)의 출구(205)가 제 2 펌프수단(3)에 이르는 도관(31)쪽을 향하도록 배치되는 것이다.
상기 하수 진공 시스템은 상기 온라인 분리장치에서 하수와 배수로부터 공기를 효율적으로 분리하기 때문에 제 1 밸브수단(22) 없이도 적절하게 기능을 한다. 상기 제 1 밸브수단은 안전 조처로서 주로 사용된다. 상기 진공 하수 배관계내의 진공과 하수 흐름의 제어는 제 1, 제 2 및 제 3 차단밸브(211, 212, 210)에 의해 수행될 수 있다.
상기 진공 펌프에 의해 흡입된 공기는 다소 습할 수 있으며, 이에 따라 형성되는 모든 응축물도 제거하기 위하여, 상기 진공 펌프의 압력쪽에 밸브수단을 사이에 두고 응축물 제거장치를 연결하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기본 사상은 온라인 시스템내로 유지하는 것이다. 따라서, 상기 위생 유닛으로부터 수집된 하수는 진공 하수 배관계(200)와 온라인 분리장치(1)를 통하여 또한 제 2 펌프수단(3)에 의해 순환탱크(38)로부터 예컨대 중력하수구 또는 일부 다른 공간에까지 이송되어, 거기에서 배출된 하수가 수집된다. 이것은 도면에 나타나 있지 않다.
상기에서 주어진 압력 레벨과 시간들은 단지 예시적인 것에 불과하다. 상기 명세서 및 도면은 단지 본 발명의 기본 사상을 명확하게 하려는 것이다. 본 발명은 그 명확한 청구 범위 내에서 변경될 수 있다.

Claims (19)

  1. 변기 유닛(101)과 같은 위생 유닛, 상기 위생 유닛에 연결된 수집기(201)를 포함하는 진공 하수 배관계(200), 상기 위생 유닛과 상기 진공 하수 배관계 사이에 위치하고, 위생 유닛이 사용될 때 개방되도록 구비되는 배출밸브, 상기 진공 하수 배관계에 진공을 발생시키기 위한 제 1 펌프수단(2) 및 하수를 주로 퍼내기 위한 제 2 펌프수단(3)을 포함하고,
    진공 하수 배관계(200)에, 상기 수집기(201)와 연결해서 온라인 분리장치(1)를 포함하는 진공 하수 시스템으로서,
    제 1 펌프수단(2) 및 제 2 펌프수단(3)은, 특정의 높은 레벨과 사전에 정해진 낮은 레벨 사이의 진공 레벨을 갖는 온라인 분리장치(1)에 병렬로 연결되고,
    상기 특정의 높은 레벨과 사전에 정해진 낮은 레벨 사이의 진공 레벨을 갖는 온라인 분리장치(1)로 흐르는 하수 흐름으로부터, 상기 제 1 펌프수단(2)은 공기를 흡출하고, 상기 제 2 펌프수단(3)은 주로 하수를 퍼내도록 각각 구비되며,
    그리고, 상기 진공 하수 배관계(200)의 진공 상태를 모니터링하기 위해 상기 수집기(201)에 압력 게이지(400)가 연결되어 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 밸브수단(22)이 제 1 펌프수단(2)과 온라인 분리장치(1) 사이에 제 1 펌프수단(2)의 흡입측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 온라인 분리장치(1)에는 표면 레벨 감지기(11)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 온라인 분리장치(1)에 개방되어 있는 진공 하수 배관계 (200)의 출구(205)가 제 2 펌프수단(3)쪽을 향해 있는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 2 펌프수단(3)은 자흡식 펌프(self-priming pump), 로터리 로브 펌프(rotary lobe pump), 액체 링 펌프(liquid ring pump) 등과 같은 액체 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 2 펌프수단(3)은 액체 제트 펌프(32) 및, 순환탱크 (38)에 연결된 액체 펌프(36)를 포함하고, 이에 따라 온라인 분리장치(1)로 흘러들어가는 상기 하수 흐름으로부터 주로 하수를 퍼내고 상기 순환탱크에 상기 하수를 더 퍼내기 위한 흡입 효과를 만들기 위하여, 상기 순환탱크에 수집된 액체가 상기 액체 펌프에 의해 상기 액체 제트 펌프쪽으로 순환되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템.
  7. 변기 유닛(101)과 같은 위생 유닛, 수집기(201)를 포함하는 진공 하수 배관계(200), 상기 위생 유닛과 상기 진공 하수 배관계 사이에 위치하여, 위생 유닛이 사용될 때 개방되는 배출밸브를 포함하고, 제 1 펌프수단(2)이 상기 진공 하수 배관계에 진공을 발생시키도록 사용되며, 제 2 펌프수단(3)은 주로 하수를 퍼내도록 사용되고, 진공 하수 배관계(200)에, 상기 수집기와 연결해서 온라인 분리장치(1)를 채용하는 진공 하수 시스템의 작동방법으로서,
    제 1 펌프수단(2) 및 제 2 펌프수단(3)은, 특정의 높은 레벨과 사전에 정해진 낮은 레벨 사이의 진공 레벨을 갖는 온라인 분리장치(1)에 병렬로 연결되고,
    상기 특정의 높은 레벨과 사전에 정해진 낮은 레벨 사이의 진공 레벨을 갖는 온라인 분리장치(1)로 흐르는 하수 흐름으로부터, 상기 제 1 펌프수단(2)은 공기를 흡출하고, 상기 제 2 펌프수단(3)은 주로 하수를 퍼내도록 각각 구비되며,
    그리고, 상기 진공 하수 배관계(200)의 진공 상태가, 상기 수집기(201)에 연결되어 구비된 압력 게이지(400)에 의해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 제 1 펌프수단(2)과 온라인 분리장치(1) 사이에 제 1 펌프수단(2)의 흡입측에 제 1 밸브수단(22)을 채용하고, 진공 하수 배관계(200)의 진공 레벨이 사전에 정해진 낮은 레벨에 이른 후에 제 2 펌프수단(3)이 시동되고, 제 2 펌프수단(2)이 시동된 다음, 조정 가능한 지연 시간 후에 제 1 밸브수단(22)이 개방되며, 제 1 밸브수단(22)이 개방된 다음, 조정 가능한 지연 시간 후에 제 1 펌프수단 (2)이 시동되고, 진공 하수 배관계(200)의 진공 레벨이 특정의 높은 레벨에 이른 후에 제 1 밸브 수단(22)이 닫히는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 제 1 펌프수단(2)은 제 1 밸브수단(22)이 닫힌 다음, 동시에 또는 조정 가능한 지연 시간 후에 정지되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 제 2 펌프수단(3)은 제 1 밸브수단(22)이 정지된 다음 조정 가능한 지연 시간 후에 정지되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 제 1 펌프수단(2)이 정지하기 전에 진공 하수 배관계(200)의 진공 레벨이 사전에 정해진 낮은 레벨에 이르면, 제 2 펌프수단(3)이 시동되고 제 1 밸브수단(22)이 조정 가능한 지연 시간 후에 개방되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 제 1 펌프수단(2)이 정지한 후 진공 하수 배관계(200)의 진공 레벨이 사전에 정해진 낮은 레벨에 이르면, 제 2 펌프수단(3)이 시동되고, 그 제 2 펌프수단(2)이 시동된 다음 조정 가능한 지연 가능으로 제 1 밸브수단(22)이 개방되며, 상기 하수 배관계(200)의 진공 레벨을 특정의 높은 레벨까지 높이기 위하여 제 1 밸브수단(22)이 개방된 다음 조정 가능한 지연 시간 후 제 1 펌프수단(1)이 시동되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
  13. 제 7 항에 있어서, 온라인 분리장치(1)에 표면 레벨 감지기(11)를 채용하고, 표면 레벨 감지기(11)가 온라인 분리장치(1) 내의 정해진 하수 레벨를 감지하면 제 2 펌프수단(3)이 시동되는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
  14. 제 7 항에 있어서, 온라인 분리장치(1)에 표면 레벨 감지기(11)를 채용하고, 표면 레벨 감지기(11)가 온라인 분리장치(1) 내의 정해진 하수 레벨를 감지하면 제 1 펌프수단(2)은 시동되지 않는 것을 특징으로 하는 진공 하수 시스템의 작동방법.
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