KR102660159B1 - 복수 배관 유량 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본원발명은 하기와 같은 구성을 가진다.
하수유입관;
상기 하수유입관 단부에 유입된 하수를 분배관으로 분배하기 위하여 저장하도록 구성하는 외함부;
상기 외함부에 유입된 하수를 펌핑하는 펌프;
상기 펌프로부터 공급받은 하수를 유입받는 분배조;
상기 분배조에서 각각 분배할려는 하수가 흘러가도록 구성되는 복수개의 분배관;
상기 분배관의 측면부에 구성하여 수격현상을 방지하고 상기 분배관의 유지관리를 위해 구성하는 곡관부;
복수개의 상기 분배관의 통로면적은 분배하는 방류유량에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 복수배관유량조절장치에 관한 것이다.

Description

복수 배관 유량 조절 장치{Multiple piping flow control device}

본 발명은 하수처리시설을 증설해야 할 때에 기존 하수처리시설의 처리용량과 증설 하수처리시설의 처리용량에 따라 하수를 적절히 분배하여 유입시켜야 할 경우 사용하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 도1a 내지 도2b에 의하여 설명하면 하기와 같다. 분배조를 두고 하수가 유입되는 배관(①)으로부터 각각 하수처리시설로 연결되는 배관(②)을 설치하고 그 전단에 격벽(Weir, ③)을 설치, 설치된 격벽에 개구부(혹은 관)(④)를 두어 수두(水頭) 차이에 의해 면적에 따라 분배하는 방식을 쓰거나 각각 유입방향에 설치된 펌프를 통해 펌프의 용량과 작동시간의 차이에 의해 유입량을 조절하는 방식을 사용하였다.

도1a 및 도1b와 같이 개구부의 면적에 따라 하수량을 분배하는 방식은 이론상 크게 문제 될 부분이 없으나, 실제 설치 시 두 개의 개구부의 높이를 동일하게 수평을 갖추어 시공되어야 하고 또한 개구부 부분의 추후 파손, 변형 등 통수능력의 변화가 없어야 하는데 건설 자재(레미콘, 시멘트, 벽돌 등)를 이용하여 이를 제작할 경구 그 정밀도를 기대하기 어렵고 또한 하수의 특성상 장기 사용시 이물질의 혼입, 부착에 의해 개구부가 막히거나 통수에 간섭을 주는 상황이 많이 발생 하였다.

또한 도2a 및 2b와 같이 각각 유입 방향에 설치된 펌프를 통해 유입량을 조절하는 방식은 이물질에 대해 간섭되거나 시공 시 정밀도가 낮아질 위험이 적으나 펌프의 효율 차이, 이론상 펌프용량과 실제의 차이, 장기간 사용시 펌프의 효율저하 등의 문제로 균등한 하수 분배가 어려웠다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하고자 발명하게 된 것이다.

대한민국특허청 특허등록번호 10-1779725(2017.09.19) 대한민국특허청 특허등록번호 10-2190228(2020.12.11)

본발명의 해결하고자 하는 과제는 신설 혹은 증설 하수처리장에 균등한 하수 유량을 분배하여 각각 처리시설의 처리 효율을 극대화시키고, 처리 수질에 대한 각각 처리시설의 관리자에 대한 책임 범위를 확실히 지정하는 등, 효과적인 하수처리시설 운영의 과제를 해결하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하기와 같은 구성을 가진다.

하수유입관;

상기 하수유입관 단부에 유입된 하수를 분배관으로 분배하기 위하여 저장하도록 구성하는 외함부;

상기 외함부에 유입된 하수를 펌핑하는 펌프;

상기 펌프로부터 공급받은 하수를 유입받는 분배조;

상기 분배조에서 각각 분배할려는 하수가 흘러가도록 구성되는 복수개의 분배관;

상기 분배관의 측면부에 구성하여 수격현상을 방지하고 상기 분배관의 유지관리를 위해 구성하는 곡관부;

복수개의 상기 분배관의 통로면적은 분배하는 방류유량에 따라 결정하는 복수배관유량조절장치를 가진다.

여기서 상기 분배조는 상기 외함부의 내부에 구성되는 것이 바람직하다.

본발명의 효과는 본발명의 복수배관유량조절장치는 신설 혹은 증설 하수처리장에 균등한 하수 유량을 분배하여 각각 처리시설의 처리 효율을 극대화 시키고, 처리 수질에 대한 각각 처리시설의 관리자에 대한 책임 범위를 확실히 지정하는 등, 효과적인 하수처리시설 운영을 기대할 수 있는 효과가 있는 것이다.

제1a도 내지 제2b도는 배경이 되는 기술을 나타낸 도이다.
제3a도 본발명의 복수 배관 유량 조절 장치의 상부에서 본 것을 보이는 도이다.
제3b도는 본 발명의 3a도의 A-A선에서 본 단면도를 나타낸 도이다.
제4a도는 복수배관유량조절장치를 상부에서 바라본 도이다.
제4b도는 제4a도의 A-A선에서 본 단면도를 나타낸 도이다.
제4c도는 제4a도의 B-B선에서 본 단면도를 나타낸 도이다.

본 발명은 발명의 배경이 되는 기술과 같은 문제점을 개선하고자 개구부의 면적을 이용하는 방식과 펌프를 이용하는 방식 각각의 장점을 적용할 수 있는 장치를 제작하여 균등한 하수 유량분배를 실현하도록 발명하였다.

본 발명은 마을과 도시의 개편에 의해 하수처리시설을 증설해야 할 때에 기존 하수처리시설의 처리용량과 증설 하수처리시설의 처리용량에 따라 하수를 적절히 분배하여 유입시켜야 할 경우 사용하는 장치에 관한 것이다.

작은 마을에 대규모 주거지역이 신설 되거나 신도시 개발 사업에 따라 대규모 인구의 유입이 이루어지려면 도시 계획에 따라 도로의 확충(擴充), 상하수도 시설의 증설 등 기반시설에 대한 투자가 선행되어야 한다.

해당 지역의 인구가 증가하면 당연히 하수 발생량이 증가하게 되고 따라서 하수처리시설이 증설 되거나 신설되어야 함은 자명한 일이다.

기존 설치되어있는 하수처리시설에 적용된 공법을 그대로 이용하는 경우 처리시설에 해당하는 유량조정조(발생된 하수의 유량을 일시 저류하는 수조(水槽)), 반응조(하수를 물리적(物理的), 생물학적(生物學的) 방식으로 처리하는 수조), 슬러지저류조(발생된 슬러지를 농축시키는 수조) 등의 시설 일부를 개량하거나 증축하여 운영하는 것이 가능하다.

다만 기존 설치되어있는 하수처리시설에 적용된 공법과 상이한 공법을 적용하거나 기존 하수처리시설 부지의 부족 등 여타의 문제가 발생할 경우 하수처리시설을 인근에 신축하여야 하며 이에 따라 발생 하수를 기존 하수처리시설과 신설하수처리시설 간 각각의 처리가능 용량에 따라 적정한 비율로 분배해 주어야 한다.

도3a 내지 도4c와 같이 유량분배에 대한 펌프를 1개로 사용하면 도1a 및 도1b와 같이 유출 면적의 차이로 분배할 때에 발생하는 문제점, 즉 시공 자재 자체의 낮은 정밀도, 이물질의 부착 또는 간섭으로 인한 통수능(通水能) 저하에 대한 우려와,

도2a 및 도2b와 같이 각각의 펌프를 이용하여 분배할 때에 발생하는 문제점인 펌프의 효율 차이, 이론상 펌프용량과 실제의 차이, 장기간 사용시 펌프의 효율저하에 의한 오차를 최소화 할 수 있다.

1개의 펌프로 2개소 이상으로 정량(定量)을 분배,조절하기 위해 제작 및 구성해야 할 장치가 필요와 이와 관련하여 다음과 같은 분배조가 필요하다.

도4a 내지 도4c>에서 표기된 분배 및 조절장치는 외함부(400) 내 수중펌프(600)에 연결된 배관 말단에 설치하는 장치로 끝부분이 곡관(曲管) 형태인 곡관부(530)로 구성되어 있으며 각 부분의 구체적인 구성내용은 다음과 같다.

하수유입관(100)은 수중펌프(600)에 연결되어 외함부(400) 내 하수가 통하는 배관이다.

분배조(500)는 수중펌프(600)에 연결된 하수유입관(100)의 말단에 설치되어 하수를 정해진 용량으로 분배 및 조절하는 역할을 하는 본체이다.

곡관부(530)은 분배 및 조절장치의 말단에 설치되어 수격현상(Water hammering)을 방지하는 부분이다.

배출구인 분배1관(200) 및 분배2관(300)은 수중펌프(600)가 펌핑(Pumping) 됨에 따라 정해진 용량으로 배출시키는 장치이다.

외함부(400)에서 수중펌프(600)를 작동시킬 경우 분배 및 조절장치 본체인 분배조(500)내에는 하수의 수위가 h1에서 h2로 올라가며 차차로 만관(滿管)이 되며 결국 개구부(開口部)인 곡관부(530), 배출구인 분배1관(200) 및 분배2관(300)으로 차오르게 될 것이다.

여기서 곡관부(530)는 수격현상(Water hammering)을 방지하기 위해 설치하는데, 만약 말단이 막혀있을 경우 하수유입관(100)을 통하여 계속 유입되는 하수의 힘과 막혀있는 말단에서 하수가 튕겨 나오는 반발력이 더해져 분배조(500) 내에는 난류(亂流)가 발생하여 배출이 안정적이지 않을 수 있다.

또한 하수는 각종 오염물질이 포함되어 있으므로 막혀있는 말단에는 오염물질이 쌓여서 사용하지 못하게 될 것이다. 곡관부(530)를 설치함으로써 수격작용에 의한 충격을 충분히 감쇄(減殺) 시킬 수 있고 협잡물이 쌓이더라도 하수가 흘러 넘쳐 자연히 배출되거나 정기적인 유지관리에 의해 제거 가능하다.

결국 하수는 배출구인 분배1관(200) 및 분배2관(300)으로 동일한 속도로 차오르게 된다.

이때에 개구부인 분배1관(200) 및 분배2관(300)의 관의 크기를 다르게 해주면 결국 유량공식 <Q=A×V> 에 의해 방류 유량은 각각 Q₁=A₁×V₁, Q₂=A₂×V₂ 라는 공식으로 대변될 수 있다.

여기서 Q₁ , Q₂ 는 각각 개구부를 통하여 방류되는 유량을 나타내며

A₁ , A₂ 는 배관에서 유량을 분배하고자 하는 방향으로 뚫려있는 개구부 면적을 나타내고,

V₁, V₂ 는 그 개구부 면적을 통과하는 유수의 속도를 의미한다.

이때 하수는 배출구로 동일한 속도(V₁ = V₂) 로 차오르기 때문에 결국 면적(A)의 차이로 유량을 분배할 수 있는 것이다.

분배된 하수는 배관 등의 연결관을 이용하여 각각의 처리시설로 보낼 수 있다.

하수유입관(100) 단부에 유입된 하수를 분배관(200,300)으로 분배하기 위하여 저장하도록 외함부(400)를 구성한다.

상기 외함부(400)에 유입된 하수를 펌프(600)는 펌핑한다.

상기 펌프(600)로부터 공급받은 하수를 분배조(500)로 유입한다.

상기 분배조(500)에서 각각 분배할려는 하수가 흘러가도록 복수개의 분배관(200,300)을 구성한다. 본 발명에서는 분배관이 두개여서 분배1관(200)과 분배2관(300)으로 구성되나 2개이상의 복수개여도 무방하다.

상기 분배관(200,300)의 측면부에 구성하여 수격현상을 방지하고 상기 분배관의 유지관리를 위해 곡관부(530)를 구성한다.

일반적으로 분배조(500)의 점검을 위하고 관리의 용이성을 위하여

복수개의 상기 분배관(200,300)의 통로면적은 분배하는 방류유량에 따라 결정하는 복수배관유량조절장치를 구성하는 것이다.

상기 분배조(500)는 상기 외함부(400)의 내부에 구성되는 것이 바람직한 것이다.

도면4b에서 보면 분배관의 지름인 d1, d2에 있어서 분배1관(200)이 분배2관(300)보다 넓은 면적으로 처리할 하수가 분배1관(200)에 더 많이 유입되는 것임을 알 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100:하수유입관 200:분배1관 300:분배2관 400:외함부
500:분배조 520:분배1관유입부 530:곡관부
540:분배2관유입부 600:펌프

Claims (2)

1. 하수유입관;
   상기 하수유입관 단부에 유입된 하수를 분배관으로 분배하기 위하여 저장하도록 구성하는 외함부;
   상기 외함부에 유입된 하수를 펌핑하는 하나의 펌프;
   하나의 상기 펌프로부터 공급받은 하수를 유입받는 분배조;
   상기 분배조는 상기 외함부의 내부에 구성하되,
   상기 분배조에서 각각 분배할려는 하수가 흘러가도록 구성되는 복수개의 분배관;
   상기 분배관의 유지관리를 위해 상기 분배관의 측면부에 곡관부를 구성하되,
   상기 곡관부를 설치함으로써 수격작용에 의한 충격을 충분히 감쇄 시킬 수 있고 협잡물이 쌓이더라도 하수가 흘러 넘쳐 자연히 배출되거나 정기적인 유지관리에 의해 제거 가능하도록 상기 곡관부의 말단이 개방되어있으며,
   복수개의 상기 분배관의 통로면적은 분배하는 방류유량에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 복수배관유량조절장치.
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