KR200232844Y1 - 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치에 관한 것으로, 누수나 헌팅의 문제를 일으키지 않고 유입위어가 개방된 상태에서만 그 일류수위가 측정되어 지내의 유입유량 정보를 정확히 오차없이 감지하기 위한 것이다. 본 고안은 평저변(4)으로 개폐되는 원통형 유입위어(3)의 일측 벽에 수직관체(10)를 설치하고 그 내부에 일류수위를 알리는 신호를 검출하는 수위감지기(13)를 설치한다. 한편, 평저변(4)의 전동개폐작동기(5) 내에 그 개방위치와 폐쇄위치에서 각각 신호를 검출하는 근접스위치(25,25')를 설치하여, 근접스위치(25,25)의 신호에 따라서 수위감지기(13)의 작동이 제어될 수 있게 구성하는 것이다. 즉, 원통형 유입위어(3)가 폐쇄되면 일류수위를 감지하지 않고 개방된 상태에서만 그 일류수위를 감지하게 함으로써 정확한 유입유량 정보를 얻을 수 있는 것이다. 이와같이 전기적으로 수위감지기(13)를 제어하므로 구성이 간단하여 누수나 헌팅에 의한 오차없이 보다 정확한 유입유량의 측정이 가능해지는 것이다.

Description

급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치{APPARATUS FOR SENSING OVERFLOW LEVEL OF INFLUENT WEIR FOR RAPID FILTER BASIN}

본 고안은 상수도의 정수처리를 위한 급속여과지로 유입되는 유량을 감시 및 제어하기 위해 그 유입측에 설치되어 전동 평저변(power flat-bottomed valve)으로 개폐되는 원통형 유입위어로부터 지내로 넘쳐흐르는 용수의 수위를 수위센서로 감지하여 그 유입유량의 정보를 알리는 전기적 신호를 검출하는 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치에 관한 것이다.

상수도의 정수처리를 위한 급속여과지는 부분적 고장이나 계획적인 여재교환 등의 경우를 고려하여 예비지를 포함하여 최소한 2지로 구비되어야 하며, 정수처리시설의 규모가 크면 다수 시설된다. 그리고 각 지에는 침전지로부터 침전 처리된 용수가 균등하게 배분되어 유입될 수 있도록 도 1에 보인 바와 같이 침전지(도시안됨)로부터 유출되는 용수(침전처리수)가 채워지는 용수유입거(2)로부터 지내(1)로 그 최고수위(HWL)보다 높은 위치에서 일류시키는 유입위어(influent weir; 3)가 설치된다. 유입위어(3)는 여러 가지 형태가 있으나, 도시된 것은 그 개구 상측에 승강가능하게 설치된 평저변(flat-bottomed valve; 4)으로 개폐되는 원통형이다. 평저변(4)으로 원통형 유입위어(3)를 개폐하거나 그 개도 등을 적절히 조절함으로써 유입유량을 정확히 조절할 수 있고, 이에 따라 각 지로 용수를 균등하게 배분하여 유입시킬 수 있는 것이다. 물론 평저변의 개폐작동 시기를 적절히 선택하기 위해서는 원통형 유입위어를 일류하여 지내로 유입되는 유입유량을 정확히 측정할 필요가있다. 유입유량의 정확한 측정은 또한 여과지의 역세척 시기를 예측하는 등 여과지의 효율적인 운용상 필요한 것이다.

유입유량은 일반적으로 벤투리관(venturi tube), 오리피스(orifice), 전자유량계, 초음파유량계, 파샬플루움(partial flume) 등의 관로형 계량기를 사용하여 측정할 수 있다. 그러나 관로형 계량기는 대체로 유입관경의 5∼10배의 직관거리 유지가 요구되는 반면에, 급속여과지에 설치되는 유입밸브의 직관부는 0.6배에 불과하여 정밀도 확보가 어려운 등 그 설치가 곤란하다.

한편, 유입유량은 수리적으로 원통형 유입위어를 일류하는 일류수위와 시간에 관련있으므로, 그 일류수위의 감지를 통해 유입유량을 환산할 수 있는 것이다. 종전에도 유입위어의 벽을 관통하여 통수가능한 수직연통관을 설치하고 그 수직연통관 내에 정전용량식 수위감지기를 설치하여 그 일류수위를 감지함으로써 유입유량을 측정하려는 시도가 있었다. 그러나 단순히 수직관을 설치한 경우에 평저변이 개방되어 용수의 공급이 진행되는 동안은 그 유량측정에 무리가 없으나, 원통형 위어가 닫힌 상태, 용수공급이 중단된 상태에서조차 그 수직관 내의 수위가 '0'의 위치로 내려가지 않게 되고 수위감지기는 여전히 일류수위를 감지하게 되어 그 측정에 오류가 발생되었던 것이다.

이에 대하여 본 출원인은 본 고안 이전에 선출원한 1990년 실용신안등록출원 제16315호 '급속여과지의일류수위측정장치'(실용신안등록 제73950호)를 통하여, 수위감지기가 장착되는 제1수직연통관을 제2수직연통관으로 원통형 유입위어와 연결시키고 제2수직연통관을 평저변과 기계적으로 연동하는 스풀밸브(spool valve)로개폐하면서, 폐쇄된 상태에서는 제1수직연통관 내의 물이 제2수직연통관을 통해 자연배수되어 수위가 내려갈 수 있게 한 바 있다.

그런데, 상기의 선출원 고안에 의하면, 시간이 경과함에 따라 스풀밸브와 제2수직연통관 내의 상하부 밸브시이트와의 접촉상태가 불량해져서 누수가 발생됨은 물론 유량증가에 따라 제1수직연통관 내의 수위변동이 심하여 유입유량 측정값에 정확성이 떨어지고, 지마다 오차가 발생하는 등의 문제가 발견되었다.

그래서 본 고안의 목적은 선출원과는 다른 방식으로 하여 누수나 헌팅의 문제를 일으키지 않는 간단한 구조로 개선되고 원통형 유입위어가 개방된 상태에서만 그 일류수위 측정이 유효한 급속여과지용 유입위어의 일류수위 측정장치를 제공하려는 것이다.

도 1은 본 고안이 적용되는 평저변으로 개폐조작되는 원통형 유입위어를 구비한 급속여과지를 도시한 종단면도.

도 2는 본 고안에 따른 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치를 도시한 단면도(원내는 수직연통관 통기구멍을 보인 부분 확대발췌단면도).

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 지내 3 : 원통형 유입위어

4 : 평저변 5,5 : 전동개폐작동기

10 : 수직관체 13 : 수위감지기

16 : 제어반 21 : 편심회전캠

23 : 위치감지봉 25,25 : 근접스위치

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 선출원에서 별도의 제2수직연통관과 수풀밸브를 사용하여 평저변과 기계적으로 연동시킨 것과 달리, 단순한 수직관체 하나를 사용하여 이를 원통형 유입위어에 직접 연결하는 간단한 구조로 하여 누수의 문제를 해결하는 한편, 원통형 유입위어가 닫힌 상태에서 일류수위가 감지되는 문제를 해결수단으로서, 평저변의 개폐위치를 전기적으로 감지하여 그 개방위치에서 수직연통관 내에 장착되는 수위감지기에 감지되는 일류수위를 '0'으로 재설정할 수 있는 회로적 수단을 구현하는데 초점을 두었다.

이에 착안된 본 고안에 따른 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치는,원통형 유입위어의 일측 벽을 통수가능하게 관통하고 수직상방으로 설치되어 상승하는 일류수위를 수용할 수 있는 수직관체와, 이 수직관체에 장착되어 일류수위를 알리는 전기신호를 검출하는 수위감지기와, 평저변의 개폐위치를 전기신호로 검출하는 개폐위치감지수단과, 이 개폐위치감지수단에 의한 전기신호에 기초하여 그 개방위치에서 수위감지기를 작동시키고 그 폐쇄위치에서 수위감지기의 작동을 중단시키도록 제어하는 제어수단을 구비하는데 그 특징이 있다.

이러한 본 고안의 바람직한 실시예가 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에 있어서, 부호 1은 급속여과지의 지내를 나타내며, 2는 그 유입측의 용수유입거, 3은 원통형 유입위어, 4는 평저변, 5는 평저변(4)을 승강시켜 원통형 유입위어(3)의 개구(3a)를 개폐하도록 작동되는 전동개폐작동기를 가리킨다. 이 도면에서 보는 바와 같이, 본 고안에 따라 원통형 유입위어(3)의 측부에 수직관체(10)가 설치되어 있다. 수직관체(10)는 그 하단이 연결관(11)을 통해 원통형 유입위어(3)의 일측 벽을 관통하도록 하고, 그 상단에는 통기구멍(12)을 형성함으로써, 원통형 유입위어(3)가 개방되어 그로부터 용수가 일류할 때에 통수됨으로써 내부에 그 일류수위만큼 물이 채워질 수 있게 하였다. 그리고 수직관체(10) 내에는 통상적인 정전용량식 수위감지기(13)의 수위감지봉(14)을 삽입하여 그 수직관체(10) 내에 채워진 물의 수위, 즉 일류수위를 알리는 전기적 신호를 검출케 하였다. 수위감지기(13)에서 검출된 신호는 케이블(15)을 통해 제어반(16)으로 전송된다.

여기서 연결관(11)의 내측단부(11a)가 하향으로 굽혀져 있는데, 이는 용수유입거(2) 내부에서 작용하는 수압 또는 일류하는 유량의 변동에 대하여 수직관체(10)의 수위가 헌팅(hunting)되는 영향을 없애기 위한 것이다. 도면에는 원통형 유입위어(3)의 벽체에 수직관체(10)를 연결하기 위해 별도의 연결관(11)을 사용하였지만, 그 수직관체(10)를 직접 연결하여도 된다.

한편, 용수유입거(2)를 덮고 있는 상판부(6) 위에 설치된 지지대(17)에 지지된 전동개폐작동기(5)는 감속기(19)를 통해 연결된 모터(18)의 동력으로 작동되어 그 아래의 평저변(4)과 연결되고 스프링(8)의 탄력이 작용하는 로드(7)를 승강시킴으로써 원통형 유입위어(3)의 개구(3a)를 개폐하도록 작동되는 것으로서, 그 내부가 도시된 도 3을 참조하면, 통상과 같이 감속기(19)의 출력축(20)에 결합되어 회전되는 원판모양의 편심회전캠(21)과, 로드(7) 상단에 연결되어 상기 스프링(8)을 탄력을 받아서 편심회전캠(21)과 접촉하게 되는 캠연동자(22)를 구비하고 있으며, 또한 본 고안에 따라 편심회전캠(21)에 설치되어 평저변(4)의 개폐위치에 각각 대응하는 P1과 P2의 위치를 왕복이동하게 되는 위치감지봉(23)과, 케이스(24)상의 P1 및 P2 위치에 대응하여 고정설치된 근접스위치(25,25')를 구비하여 된다. 여기서 근접스위치(25,25)는 케이스(24) 전면에서 분해조립가능한 별도의 지지판(26,26')에 각각 지지시킴으로써 손쉽게 보수할 수 있게 하였다.

상기 근접스위치(25,25)는 편심회전캠(21)의 회전으로 P1과 P2 위치를 왕복이동하는 위치감지봉(23)이 근접하였을 때 이를 알리는 전기적 신호를 각각 검출한다. 근접스위치(25,25')의 신호는 도 2에 도시된 케이블(27)을 통해 제어반(16)으로 전송된다.

제어반(16) 내에는 전술한 수위감지기(13)에서 전송된 신호를 근거로 유량으로 환산하는 수리적 연산알고리즘을 수행하며 또 그 환산된 유입유량을 포함한 각종 운전정보를 표시하고 전술한 전동개폐조작기(5)를 포함한 여과지내 각부 제어요소를 수동 또는 자동적으로 순차제어하는 제어회로를 장착하고 있는 것으로서, 이는 통상적이므로 여기서의 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 그 제어회로는 본 고안에 따라 상기 근접스위치(25,25')의 신호를 근거로 수위감지기(13)을 작동을 제어하는 수단을 포함한다. 이 수단은 예컨대, 수위감지기(13)의 전원을 개폐하는 간단한 회로로써 구현될 수 있는 것이므로 그 상세한 도시 및 설명 역시 생략한다.

이하, 상기와 같은 본 고안에 따른 급속여과지용 원통형 유입위어의 일류수위감지장치의 작동을 설명한다.

도 2에 실선으로 도시되어진 바와 같이, 평저변(4)이 상승하여 원통형 유입위어(3)의 개구(3a)가 개방되어 그로부터 용수가 일류하고 있다고 하면, 그 일류수위만큼의 높이로 수직관체(10) 내에 물이 채워지고, 이와동시에 평저변(4)을 상승시킨 전동개폐작동기(5) 내의 편심회전캠(21)에 설치된 위치감지봉(23)이 그 개방위치에 대응한 P1의 위치에 놓인다. 그러면 위치감지봉(23)과 근접하게 되는 상측 근접스위치(25)의 신호에 의해 수위감지기(13)가 작동된다. 따라서 제어반(16)에는 그 수직관체(10) 내부에 삽입된 수위감지봉(14)을 가지는 수위감지기(13)로부터 검출된 신호에 근거하여 유입유량을 환산하여 표시하게 된다.

한편, 도 2에 가상선으로 나타낸 바와 같이, 평저변(4)이 하강하여 원통형 유입위어(3)의 개구(3a)가 폐쇄되어 그로부터의 일류가 차단되어지면, 이와 동시에 평저변(4)을 상승시킨 전동개폐작동기(5) 내의 편심회전캠(21)에 설치된 위치감지봉(23)이 그 폐쇄위치에 대응한 P2의 위치에 놓이고, 이에 근접하는 하측 근접스위치(25')의 신호에 의해 수위감지기(13)이 작동은 중단된다. 즉, 원통형 유입위어(3)의 폐쇄에도 불구하고 수직관체(10)에 물이 남아 있다 하더라도 그 수위감지기(13)가 작동하지 않으므로 제어반(16)에 입력되는 일류수위 신호도 없게 된다. 따라서 제어반(16)은 일류수위를 '0'으로 인식하여 그 유입유량을 더 이상 누산하지 아니하고 그 폐쇄되기 이전까지의 환산된 유입유량을 그대로 표시하게 된다.

그러므로 원통형 유입위어(3)가 개방되어 실질적으로 지내(1)로 유입되는 유량만이 계측되어 제어반(16)에 표시된다.

상기의 실시예를 통하여 설명된 바와 같이 본 고안은, 원통형 유입위어가 개방된 상태에서만 그 일류수위를 감지하게 하므로, 실질적으로서 지내로 유입되는 유량만을 정확히 측정할 수 있게 한다. 특히 본 고안은 기계적인 연동부위가 없고 전기적으로 제어되는 구조이므로 일류수위 측정부위를 간단한 구조로 할 수 있으므로, 누수나 헌팅에 의한 오차없이 보다 정확한 유입유량의 측정을 가능케 한다. 따라서 여과지의 효율적인 운용에 효과적이다. 또한 시설비용부담을 줄이고 고장이 없어 경제적인 이점도 제공되는 것이다.

Claims (2)

1. 물을 여과처리하는 급속여과지의 유입부에 설치되어 전동개폐작동기로 승강되는 평저변으로 개폐되는 원통형 유입위어의 일류수위를 감지하는 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치에 있어서,

   상기 원통형 유입위어의 일측 벽을 통수가능하게 관통하고 수직상방으로 설치되어 상승하는 일류수위를 수용할 수 있는 수직관체와, 이 수직관체에 장착되어 일류수위를 알리는 전기신호를 검출하는 수위감지기와, 상기 평저변의 개폐위치를 전기신호로 검출하는 개폐위치감지수단과, 이 개폐위치감지수단에 의한 전기신호에 기초하여 그 개방위치에서 수위감지기를 작동시키고 그 폐쇄위치에서 수위감지기의 작동을 중단시키도록 제어하는 제어수단이 구비된 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 개폐위치감지수단이 상기 전동개폐작동기에 의하여 상기 평저변의 개폐위치와 대응하는 제1 및 제2위치로 왕복동하는 위치감지봉과, 그 제1 및 제2위치에서 각각 위치감지봉과 근접하도록 설치되어 그 위치감지봉이 근접할 때 전기신호를 출력하는 근접스위치를 구비하여 되는 급속여과지용 유입위어의 일류수위 감지장치.