KR200253520Y1 - 취수조절이 용이한 사이펀 - Google Patents

Abstract

본 고안은 취수조절이 용이한 사이펀에 관한 것으로, 저수지의 둑 내부에 사이펀의 일부 구간을 매설하여 겨울철 동파에 대비를 하면서 상류경사관의 상단부에 설치된 배기체크밸브와 급수밸브로 인하여 원할한 사이펀작용과 그 작용의 유발을 도모하고, 아울러 유출관에 취수조절밸브를 설치하여 저류된 물의 취수량을 필요에 따라 용이하게 조절시킴으로써, 보다 효율적인 수자원의 취수관리가 가능하며, 또한 사이펀의 수명이 반영구적이어서 유지보수에 대한 인력과 비용을 현저히 절감시킬 수 있는 것이다.

Description

취수조절이 용이한 사이펀{The Syphon of Draining Regulation Easiness}

본 고안은 취수조절이 용이한 사이펀에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저수지 둑의 내부에 취수조절이 가능한 사이펀을 설치함으로써, 저류된 물을 취수할 목적으로 둑의 내부에 형성된 통관이 제거되어 개,보수 및 유지관리에 따른 어려움을 해결하고, 나아가 저류된 물의 취수량을 필요에 따라 용이하게 조절하여 보다 효율적인 수자원의 취수관리가 가능해지며, 아울러 겨울철 동파에 대비할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 저수지의 둑은 첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이 저수지(10)의 상류에 저류된 물을 하류로 방류하고자 둑(12)의 내부에 통관(14)이 하향 경사진 상태로 관통.설치되어 있는데, 이와 같이 둑(12)의 내부에 형성된 통관(14)은 시간이 지남에 따라 물의 흐름에 의해 노화면서, 그 내면에 균열 및 부분적인 붕괴가 점차적으로 발생하게 되고, 이와 같이 균열 및 부분적인 붕괴가 점차적으로 진행되면서 자칫 둑(12)의 붕괴로 이어져 저수지(10)의 주변 인가와 농작물에 피해를 주게되는 문제점이 있었다.

따라서, 이와 같은 재해를 미연에 방지하기 위해서는 통관(14)의 내면상에 진행된 균열 및 붕괴의 정도를 주기적으로 점검하고 필요시에는 개,보수를 하게 되는데, 이때 통관(14)의 내부를 개,보수하고자 할 경우, 통관(14)은 그 위치가 둑의 하부에 형성되어 있어서, 통관(14)이 외부로 노출되도록 반드시 상류에 저류된 물을 방류시킨 다음 개,보수를 하여야함으로써, 우선 다음해에 용수로 사용하고자 저류된 귀한 수자원을 낭비하게 되고, 추후 농업/공업용 용수로 사용하기 위하여 저류된 물이 없어 큰 피해가 예상되는 것은 자명함에 따라 실질적으로는 통관(14)의 개,보수가 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 상기 저수지(10)의 규모가 소규모일 경우에는 둑(12)에 형성된 통관(14)의 내경이 매우 협소하게 이루어져 있어, 작업자가 통관(14)의 내부에서 개,보수작업을 수행하기가 곤란하여 유지관리에 불편한 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 저수지 둑의 내부에 취수조절이 가능한 사이펀을 설치함으로써, 저류된 물의 취수량을 필요에 따라 용이하게 조절하여 수자원의 개발이 쉽게 이루어지면서 보다 효율적인 취수관리가 가능하며, 아울러 사이펀의 수명이 반영구적이어서 유지보수에 대한 인력과 비용을 현저히 절감시키도록 한 취수조절이 용이한 사이펀을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 저수지 둑 내사면의 외부에는 하단에 유입구를 형성한 사이펀의 상류경사관이 경사진 상태로 평행하게 설치되어 있고, 이 상류경사관의 상단부에는 사이펀 내부의 압축공기를 외부로 용이하게 배출시키기 위하여 배기체크밸브와 그 일 옆에 물을 공급하기 위한 급수밸수가 설치되어 있으며, 상기 상류경사관의 상부 인후표고에서는 이와 연통되는 연결관이 둑 내부에 하향 경사진 상태로 연결되어 있고, 이 연결관의 하류단에는 이와 연장.연결되는 인후관이 인후표고 보다 낮은 상태로 수평 매설되어 있으며, 이 인후관의 하류단에는 이와 연장.연결되는 하류경사관이 둑의 외사면으로 부터 지하결빙선 이하의 깊이에서 하향 경사진 상태로 매설되어 있고, 상기 하류경사관의 하단에는 이와 연장.연결되는 상태로 유출구를 형성한 유출관이 수평으로 설치되어 있으며, 이 유출구의 일측 부위에는 유출되는 취수량을 조절하기 위하여 취수조절밸브가 설치된 구조로서, 저류된 물의 취수량을 필요에 따라 용이하게 조절하여 수자원의 개발 및 보다 효율적인 취수관리를 수행하면서 겨울철 동파에 대비할 수 있는 점에 특징이 있다.

도 1은 일반적인 저수지의 둑을 나타낸 측면도

도 2는 본 고안의 취수조절이 용이한 사이펀의 설치 상태를 나타낸 측면도

도 3은 저수위가 만수위일 경우에 사이펀의 수리현상을 나타낸 측면도

도 4는 저수위가 사수위일 경우에 사이펀의 수리현상을 나타낸 측면도

도 5는 도 2의 배기체크밸브와 급수밸브의 설치상태를 확대도시한 정단면도

도 6은 도 2의 취수밸브의 설치상태를 확대도시한 정단면도

도 7(a)는 도 2의 A를 확대한 측단면도 (b)는 (a)의 A-A를 나타낸 정단면도

도 8은 도 2의 B를 확대한 사시도

도 9은 도 2의 C를 확대 절개한 사시도

도 10은 도 2의 D를 나타낸 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 저수지 12 : 둑

14 : 통관 20 : 사이펀

22 : 낙차 24 : 흡양고

26 : 내사면 28 : 종구부

30 : 유입구 32 : 상류경사관

34 : 사수위 36 : 상단부

38 : 배기체크밸브 40 : 급수밸브

42 : 소용돌이방지부재 44 : 인후표고

46 : 연결관 48 : 인후관

50 : 하류경사관 52 : 외사면

54 : 지하결빙선 54 : 유출구

58 : 유출관 60 : 정상

62 : 담수면 64 : 취수조절밸브 68 : 역전턱 70 : 상부압력조절공

72 : 하부압력조절공 74 : 압력조절관

76,78 : 연통공 80 : 공간부

82 : 수격맥동흡수부재 84 : 격자상

86 : 배기하우징 88 : 배기공

90 : 통공 92,120,138 : 관통공

94 : 뚜껑 98 : 패킹

100 : 연결대 110 : 탄성스프링

112 : 급수하우징 114 : 제 1급수관

116 : 제 2급수관 118 : 덮개

122,140 : 고정리브 124,142 : 핸들

126,144 : 연결대 128,146 : 디스크 밀대

130,148 : 디스크 132 : 취수하우징

134 : 제 1취수관 136 : 제 2취수관

이하 첨부된 예시도면 도 2 내지 도 10은 본 고안의 취수조절이 용이한 사이펀을 도시한 것으로, 첨부된 예시도면 도 2 내지 도 4를 참조하면, 우선 취수용 사이펀(20)의 낙차(22)를 10m로 보고 흡양고(24)를 7m로 가정한 상태에서,저수지(10)의 둑(12) 내사면(26)의 외부에는 하단에 종구부(28)와 유입구(30)를 형성한 사이펀(20)의 상류경사관(32)이 일정한 길이를 이루며 평행하게 설치되어 있다.

그리고, 상기 유입구(30)와 종구부(28)는 저수지(10)의 수위가 사수위(34) 이하에 잠기는 상태로 설치되어 있고, 이 상류경사관(32)의 상단부(36)에는 첨부된 예시도면 도 5에 도시된 바와 같이 사이펀(20)의 내부에서 형성되는 압축공기를 외부로 용이하게 배출시키고자 배기체크밸브(38)와 그 일 옆에 물을 공급하기 위한 급수밸브(40)가 설치되어 있다.

우선, 배기체크밸브(38)의 배기하우징(86) 측면에는 공기를 외부로 배출시키기 위하여 배기공(88)이 형성되어 있고, 그 하부에는 상류경사관(32)과 연통되도록 통공(90)이 형성되어 있으며, 상부에는 관통공(92)을 구비한 뚜껑(94)이 체결.고정되어 있다.

또한, 상기 배기하우징(86)의 내부에는 통공(90)의 개,폐를 위한 패킹(98)이 연결대(100)의 하단에 고정되는 상태에서 그 일부가 관통공(92)으로 인출되도록 설치되어 있고, 이 연결대(100)의 외부에는 탄성스프링(110)이 설치되어 있으며, 이 탄성스프링(110)의 탄성력에 의해 패킹(98)이 통공(90)을 막도록 되어 있는 것이다.

한편, 급수밸브(40)의 급수하우징(112) 측면과 하부에는 제1,2급수관(114,116)이 형성되어 있는데, 이 제 1급수관(114)은 상류경사관(32)과연통되도록 설치되어 있고, 제 2급수관(116)은 외부로 노출되어 있으며, 급수하우징(112)의 상부에는 덮개(118)가 체결되어 있다.

또한, 상기 급수하우징(112)의 일정 내면에는 제 1,급수관(114)의 개,폐를 위하여 중앙에 관통공(120)을 형성한 고정리브(122)가 돌출.형성되어 있는데, 이 관통공(12)에는 연결대(126)의 하단에 구비된 디스크 밀대(128)의 디스크(130) 위치에 따라 개,폐되도록 되어 있고, 이 연결대(126)의 일정부위는 덮개(118)의 내면과 나선(118a) 결합되어 있으며, 그 상단에는 이와 연동도록 핸들(124)이 구비되어 있다.

한편, 상기 상류경사관(32)의 하단 유입구(30)로 부터 관경 높이정도의 상부 외주면에는 소용돌이 방지부재(42)가 수평의 상태로 용접.고정되어 있다.

또한, 상기 상류경사관(32)의 인후표고(44) 부위에는 이와 연통.연결되는 연결관(46)이 둑(12) 내부에 하향 경사진 상태로 매설되어 있고, 이 연결관(46)의 타단에는 일정길이를 갖는 인후관(48)이 이와 연장.연결되면서 상기 인후표고(44) 보다 낮은 수평의 상태로 매설되어 있으며, 이 인후관(48)의 하류단에는 이와 연장.연결되는 하류경사관(50)이 둑(12)의 외사면(52)으로 부터 지하결빙선(54) 이하의 깊이에서 하향 경사진 상태로 매설되어 있다.

또한, 상기 하류경사관(50)의 하류단에는 이와 연장.연결되는 상태에서 유출구(56)를 구비한 유출관(58)이 수평으로 설치되어 있는데, 이 유출관(58)의 외면 정상(60)은 담수면(62)의 수위와 수평이 되도록 설치되어 있으며, 그 일끝부위에는유출관(58)으로 부터 취수되는 취수량을 조절하고자 취수조절밸브(64)가 설치되어 있다.

상기 유출관(58)에 형성된 취수조절밸브(64)는 첨부된 예시도면 도 6에 도시된 바와 같이 취수하우징(132)의 양편에 제 1,2취수관(134,136)이 수평으로 형성되어 있는데, 이 제 1,2취수관(134,136)에는 유출관(58)이 수평으로 체결.고정되어 있고, 취수하우징(132)의 상부에는 덮개(137)가 체결되어 있으며, 상기 취수하우징(132)의 일정 내면에는 제 1,2취수관(134,136)의 개,폐를 위하여 중앙에 관통공(138)을 형성한 고정리브(140)가 돌출.형성되어 있다.

또한, 상기 취수하우징(132)의 내부에는 상단에 핸들(142)을 구비한 연결대(144)의 일부가 삽입되어 있는데, 그 일정부위는 덮개(137)의 내면과 나선(137a)체결되어 있고, 상기 연결대(144) 하단의 디스크 밀대(146)에는 디스크(148)가 갖추어져 있으며, 이 디스크(148)의 위치 따라 관통공(138)의 개,폐정도를 조절하도록 되어 있는 것이다.

한편, 상기 유출관(58) 내의 담수면(62)에서 유출관(58)의 관경과 같은 높이를 이루는 하류경사관(50)의 내저면에는 첨부된 예시도면 도 7(a),(b)에 도시된 바와 같이 하류경사관(50)의 중심을 기준으로 하여 각도가 120°를 이루는 역전턱(68)이 돌출.형성되어 있는데, 이 역전턱(68)은 담수면(62)과 직교되는 상태로 형성되어 있으며, 이 역전턱(68)과 일정거리로 하향 이격된 하류경사관(50)에는 첨부된 예시도면 도 6에 도시된 바와 같이 하류경사관(50)의 상,하부가 상호 연통하도록 각각의 상,하부압력조절공(70,72)을 갖는 압력조절관(74)이 연결되어 있다.

또한, 상기 유출관(58)의 일정 상면에는 첨부된 예시도면 도 9도에 도시된 바와 같이 그 내부와 연통하도록 양편에 형성된 연통공(76,78)과 내부에 공간부(80)를 갖는 수격맥동흡수부재(82)가 설치되어 있다.

한편, 첨부된 예시도면 도 10은 상기 소용돌이 방지부재(42)를 나타낸 것으로, 소용돌이방지부재(42)는 상류경사관(32)의 유입구(30)로 부터 관경의 높이 정도의 외면에 용접.고정되어 있는데, 이 소용돌이방지부재(42)는 다수개의 격자상(84)을 수평배열 한 상태로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 사이펀작용 원리는 우선, 'U'관을 역으로 설치하되, 이 사이펀의 양끝을 높은 곳과 낮은 곳에 있는 액체에 잠기게 하고, 이 관내의 공기를 배재시켜 진공도를 높이게 되면 높은 곳의 액체는 보다 더 높은 곳으로 빨아 올리면서 계속해서 낮은 곳으로 흐르게 할 수 있도록 하는 하나의 물리현상이며, 이와 같은 물리 및 수리현상을 염두하여 저수지의 수위에 따라 사이펀의 작용를 설명하기로 한다

먼저, 저수위(10)의 수위가 기상조건과 유역에서 유입되는 물에 의해 상승하여 만수위(86)일 경우에는 첨부된 예시도면 도 2 , 도 3 , 도 5, 도 6에 도시된 바와 같이 도시된 바와 같이, 우선 사이펀(20) 상류경사관(32)의 상단부(36)에 형성된 급수밸브(40)와 취수밸브(64)의 핸들(124,142)을 일방향으로 회전시켜 이와 연동하는 디스크(130,148)를 급수하우징(112)과 취수하우징(132) 내에 형성된 관통공(120,138)에 밀착시켜 물이 제 2급수관(116)과 제 2취수관(136)으로 유출/취수되지 않도록 하게 되는 것이다.

그 다음, 상기와 같은 상태에서 저수위(10)가 상승하게 되면 수위가 상승하는 만큼 상류경사관(32)의 내부에도 물이 차올라오게 되는데, 이때 상류경사관(32)의 내부에 형성된 공기는 점차적으로 압축되어 압축공기를 형성하게 된다.

이때 상기 상류경사관(32)의 상단부(36)에는 배기체크밸브(38)가 설치되어 있어, 상류경사관(32)에서 형성된 압축공기가 배기체크밸브(38)의 통공(90)을 막고 있는 패킹(98)을 상부로 밀게 되고, 이 압축공기의 압력이 점차적으로 증가되어 패킹(98)을 압압하는 탄성스프링(110)의 탄성력을 이기게 되면, 탄성스프링(110)이 압축되면서 패킹(98)이 상부로 밀려 이동하게 되는 것이다.

그리고, 상기 패킹(98)이 상향으로 이동하게 되면, 배기체크밸브(38)의 통공(90)과 측면에 형성된 배기공(88)이 내부적으로 상호 연통하면서 상류경사관(32)의 내부에 형성된 압축공기가 배기공(88)을 통하여 외부로 배기됨에 따라 상류경사관(32)에 물이 원할한 상태로 차올라오게 되는 것이다.

그리고, 만수위(86)의 상태가 되면, 상류경사관(32)으로 부터 차올라오는 물이 상부에 연결되는 연결관(46)과 인후관(48)을 통하여 하류경사관(50)으로 흘러 넘치면서 유출관(58)으로 부터 물이 채워지게되고 최종적으로는 상류경사관(32)의 상단부(36)에 머물게되는 소량의 공기를 제외한 나머지 구간에 모두 물이 채워져흐름이 정지된 상태를 이루게 되는 것이다.

이때, 상기 상단부(36)에 머물게되는 공기는 더 이상의 압축공기로 형성되지 않아 그 압력이 배기체크밸브(38)의 하우징(86)에 설치된 탄성스프링(110)의 탄성력을 이기지 못하게 되고, 이에따라 패킹(98)이 다시 하향이동 되면서 통공(90)을 막음으로써, 그 이상의 배기가 이루어지지 않게되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 사이펀(20)의 전 구간에 걸쳐 물이 채워진 상태에서 둑(12)의 범람을 막고자 유출구(56)에 설치된 취수조절밸브(64)의 핸들(142)을 회전시켜 이와 연동하는 연결대(144)가 상부로 이동하게 되면, 이 연결대(144)의 하단에 구비된 디스크(148)가 취수하우징(132) 내부의 관통공(138)을 막고 있다가 양방향으로 개방되면서 상기 연결관(46)과 인후관(48) 그리고 하류경사관(50)에 채워진 물이 피스톤식으로 급하강하여 취수조절밸브(64)를 통과 후, 유출구(56)로 취수되는 것이다.

이때, 사이펀(20)의 전 구간에는 물이 채워진 상태여서 진공도가 높음에 따라 연결관(46)과 인후관(48) 그리고 하류경사관(50)에 채워진 물이 취수되면, 이와 동시에 상류경사관(32)에 채워진 물을 유출구(56)의 방향으로 빨아들이게 되고 이는 사이펀의 작용 유발로이어저 연속적인 취수가 가능하게 되는 것이다.

그리고, 상류경사관(32)의 상단부(36)에 머물게 되는 소량의 공기는 상류경사관(32)으로 흡입되는 물의 수격맥동을 완충시켜 충격진동과 소음을 억제하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

한편, 상기 하류경사관(50)에 채워진 물은 첨부된 예시도면 도 7(a),(b)에도시된 바와 같이 내저면에 돌출.형성된 역전턱(68)까지 급하강하면서 급류로 흐르다가 역전턱(68)에서 방향이 전환되어 유출관(58)의 담수면(62)으로 돌진하게 되는데, 이때 급하강하는 물은 유출관(58)의 담수면(62)로 돌진하는 과정에서 포물선을 이루며 자유낙차하게 되고, 이와 같은 자유낙하에 의해 급하강하는 물이 담수면(62)과 충돌을 일으키면서 사이펀(20) 내부의 공기를 기포 상태로 형성한 기포수를 발생시키게 되며, 이 기포수는 취수되는 물과 함께 배출됨에 따라 자연히 사이펀(20) 내부의 진공도는 높아져 결국 사이펀작용이 왕성한 상태로 이루어지게 되는 것이다.

그런데, 상기 역전턱(68)이 없을 경우에는 하류경사관(50)으로 부터 급하강하는 물이 방향전환없이 그대로 하류경사관(50)의 내저면에 밀착된 상태로 급류하면서 유출관(58)의 유출구(56)로 취수되는데, 이때 내저면에 밀착되는 상태로 흐르게 되어 유출관(58)의 담수면(62)과 충돌이 작게 이루어져 왕성하게 기포수를 발생시키지 못하게 되고, 아울러 급류하는 물이 담수면(62)을 밀어내면서 담수면(62)의 수위가 오목한 상태로 내려가게 되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 유출구(56)의 부분에서 담수면(62)의 수위가 유출관(58)의 정상(60)보다 아래로 내려가게 되면 유출관(58) 내의 상부와 담수면(62)의 수면간에 공기통로가 발생하게 되고, 이와 같이 공기통로가 발생하게되면, 외기가 유출구(56)의 공기통로를 따라 사이펀(20)의 내부로 빨려들어가 전 구간으로 확산되면서 진공도는 점차적으로 낮아지게 되는 것이다.

따라서, 최종적으로는 사이펀(20)의 전 구간에 공기가 존재하게 되어 외기압과 비슷하게 되면, 상류경사관(32)의 내부에 존재하는 물은 역류하게 되고, 연결관(46)과 인후관(48) 및 하류경사관(50)에 존재하는 물은 담수면(62)로 자유낙하 하면서 사이펀의 작용이 정지하게 되어 저류된 물의 취수가 불가능하게 되는 것이다.

그리고, 상기 역전턱(68)과 일정거리 하향 이격된 하류경사관(50)의 상,하부에는 첨부된 예시도면 도 8에 도시된 바와 같이 그 내부와 연통하도록 상,하부압력조절공(70,72)을 형성한 압력조절관(74)이 연결되어 있는데, 이는 역전턱(68)을 지나는 초기의 수맥을 기준으로 하여 상,하부위에서 형성되는 공기의 압력 차이를 상기 압력조절관(74)을 매개로 상,하부 부위의 공기가 상호 연통하면서 동일한 압력을 유지하게 되고, 이에따라 역전턱(68)을 지나는 수맥의 유하방향이 포물선을 이루며 고정.낙하되어 하류경사관(50)의 담수면(62)에서 왕성한 기포수의 생성과 배출을 활발하게 진행시킴으로써, 사이펀작용을 연속적으로 수행할 수 있게 하는 것이다.

그런데, 상기 압력조절관(74)이 없을 경우에는 상기 역전턱(68)을 지나는 수맥이 하류경사관(50)의 담수면(62)로 돌진하는 과정에서, 수맥을 중심으로 하부 부위의 공기량이 상부 부위의 공기량보다 현저히 적음으로써, 수맥이 하류경사관(50)의 내저면에 밀착된 상태로 흐르게 되어 담수면(62)과의 직접적인 충돌이 작아지게 되고, 이와 같은 상태에서 취수되는 물의 흐름량 많아지면서 하부 부위의 공기를 점차적으로 밀어 외부로 배출시키게 됨으로써, 결국 하부 부위의 공기는 완전히 제거되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 하부 부위의 공기가 완전히 제거되면, 그 다음에 뒤따라 급하강하는 수맥이 역전턱(68)을 지나면서 하류경사관(50)의 바닥면에 부착수맥으로 바뀌어 흐르게 되는데, 이때 상기 수맥의 상부에 존재하게 되는 공기로 인하여 공기통로가 더욱 크게 형성되면서 취수되는 수맥이 유출관(58)의 담수를 밀어 담수면(62)의 수위가 오목한 상태로 내려가게 되고, 이와 같은 상태가 되면, 앞서 언급한 바와 같이 외기가 유출구(56)의 공기통로를 따라 사이펀(20) 내부로 빨려들어가 전 구간으로 확산되면서 사이펀의 작용이 정지하게 되어 저류된 물의 취수가 불가능하게 되는 것이다.

또한, 상기 유출관(58)의 상류부위에는 하류경사관(50)으로 부터 급하강하는 급류에 의해 많은 소음과 수격맥동을 유발하게 되는데, 특히 유출관(58)에서는 부압과 정압의 변동이 극심하여 워터햄머(Water Hammer)현상이 발생하게 되고, 이 워터햄머현상은 기포를 포함한 물이라도 사이펀(20)에 차서 흐를때 관체의 변곡점에 따라 급확장 및 급수축이 진행되어 물속에서 수격파를 유발하게 되는 것이다.

상기와 같이 수격파가 발생하는 곳에서는 사이펀(20) 내부의 원격지로 전진하다가 부딪쳐 반사되고 돌아와서는 또다시 부딪쳐서 반발하게 하는 현상이 관벽과 액체간의 마찰로서 소멸할때까지 연속적으로 이루어지게 되는데, 이와 같은 수격파는 사이펀의 여러부위에서 진원이되어 서로간에 상승도하고 상쇠하기도 한다,

그리고, 이와 같은 주기는 사이펀(20)의 길이와 관경 및 유체의 탄성계수로 정해지는 정규 주파수 이며, 이 수격파에 의한 충격으로 각종 배관 및 부속계측기의 파손이 발생하게 되는데, 이때 첨부된 예시도면 도 9에 도시된 바와 같이 수격맥동흡수부재(82)에 구비된 한쌍의 연통공(76,78)이 하류경사관(50)의 내부와 통하는 상태로 연결.형성되어 있어, 이 연통공(78)을 통하여 수격맥동부재(82)의 공간부(80)로 물이 흡수되면서 아주느린 속도로 역류하다가 또 다른 연통공(76)을 통하여 하류경사관의 물과 다시합류하게 되는 것이다.

그리고, 사이펀 작용이 완전하게 이루어지면 수격맥동부재(82)의 공간부(80)에서 하류방향으로 흐르기도하고, 잠시머물기도 하면서 수격파동을 경감시키고 이에따라 압력의 극대치 격차 및 극소치 격차가 줄어들면서 압력파의 주기가 길어지게되며, 이로인하여 압력변동이 작아져 수격맥동의 소음 및 진동을 완화시키게 되는 것이다.

따라서, 상기 기술된 바와 같이 역전턱(68) 및 압력조절관(74) 그리고 수격맥동흡수부재(82)는 사이펀작용에 있어 매우 중요한 역할을 담당하는 필수요소인 것이다.

또한, 상기와 같이 사이펀의 작용이 연속적으로 이루어지면서 저수위의 수위가 인후표고(44) 보다 낮을 경우에도 상기 취수조절밸브(64)가 열려 있으면, 사이펀 작용이 유발되고, 닫혀 있어도 열면 즉시 사이펀 작용이 유발된다.

그리고, 상기 취수조절밸브(64)를 닫아 취수를 중단시킨 경우, 상기 상류경사관(32)으로 부터 유출관(58)까지는 항상 물이 채워진 상태로 존재하게 되고, 또 다시 취수조절밸브(64)를 열면 하류경사관(50)에 채워진 물이 취수되면서 상류경사관(32)에 채워진물을 빨아들여 사이펀의 작용이 유발되는 것이다.

이와 같이 이루어지는 사이펀(20)의 유발수위는 사이펀(20)의 낙차(22)가10m일때 인후표고(44)로 부터 사수위(34)까지의 흡양고(24) 7m이며, 이 흡양고(24) 사이의 수위에서는 사이펀작용 유발에 전혀 지장이 없는 것이다.

한편, 상기와 같이 사이펀의 작용이 연속적으로 이루어져 저수지(10)의 수위가 사수위(34)에 가까워지게 되면, 첨부된 예시도면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유출관(58)에 설치된 취수조절밸브(64)를 점차적으로 잠궈 취수량을 줄이면서 사이펀의 작용은 계속적으로 이루어지도록 하게 되는 것이다.

그리고, 저수지(10)의 수위가 사수위(34)에 근접되면 유입구(30)와 수직을 이루는 저수지(10)의 수면에서는 소용돌이가 발생되면서 그 중앙에 공기통로가 형성되고, 이 공기통로를 따라 외기가 사이펀(20) 내부로 빨려들어가 굉음과 진동이 극도로 심하게 발생하게 되는데, 이때 상류경사관(320의 유입구(30)로 부터 관경 높이 정도의 외면에는 첨부된 예시도면 도 10에 도시된 바와 같이 일정의 격자상(84)을 배열한 소용돌이방지부재(42)가 용접되어 있어, 이 격자상(84)이 상기와 같이 형성되는 소용돌이의 발생을 방지하게 됨으로써, 굉음 및 진동의 발생이 제거되며, 이에따라 물의 배출량이 많아지고 사이펀(20)의 전 구간에서의 기포를 식별하지 못할 정도로 투명도가 상당히 높아지게 되는 것이다.

한편, 상기 저수위의 수위가 사수위(34)의 아래로 내려가면, 소용돌이방지부재(42)는 외부로 완전히 노출되는 상태가 되고, 또 다시 소용돌이가 발생하면서 외기가 유입구(30)로 빨려들어가 굉음과 진동이 발생하게 된다.

이때, 상기와 같은 상태가 되면, 취수조절밸브(64)를 조금만 열어 취수량을 극도로 줄이고 외기가 사이펀(20)의 내부로 확산되어 사이펀 작용이 중지되기 바로 직전에 취수조절밸브(64)를 완전히 닫아 취수를 중단시키게 되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 저수위(10)가 사수위(34) 아래로 내려간 상태에서는 사이펀작용의 유발이 발생되지 않아, 저수위(10)가 최소한 사수위(34) 이상으로 상승하기를 기다려야 한다.

그리고, 상기 저수지(10)의 수위가 사수위(34) 이상으로 상승하게 되면, 취수의 필요에 따라 취수조절밸브(64)를 조금씩 열어 취수를 하게 하는데, 이때 인후표고(44)에서 사수위(34)까지는 사이펀의 작용이 유발하게 되어 연속적인 취수가 가능하게 되는 것이다.

한편, 저수위(10)가 사수위(34) 이하에 있고, 사이펀(20)의 전 구간 즉, 상류경사관(32), 연결관(46),인후관(48),하류경사관(50)이 비어 있을 때에는 우선, 취수조절밸브(64)를 완전히 닫은 상태에서 상류경사관(32)의 상단부(36)에 설치된 급수밸브(40)를 열고 이 급수밸브(40)의 제 2급수관(116)으로 부터 제 1급수관(114)을 통하여 별도의 물을 사이펀(20)의 내부로 급수시키게 되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 물을 급수하여 취수조절밸브(64)의 유출관(58)으로 부터 연결관(46)의 인후표고(44)까지 물을 채우고, 그 다음 급수밸브(40)를 닫은 상태로 저수위(10)가 사수위(34) 이상으로 올라오기를 기다려야한다.

그리고, 저수지(10)의 수위가 사수위(34) 이상으로 올라오면서 필요시에 취수조절밸브(64)를 열게되면, 연결관(46),인후관(48),하류경사관(50)에 채워진 물이 유출관(58)으로 급하강하여 유출구(56)로 취수되는데, 이때 유입구(30)에서 빨아들인 물은 또 다시 하류경사관(50)으로 흘러 급하강하는 작용을 반복적으로 수행하면서 사이펀의 작용이 유발되는 것이다.

따라서, 저수지(10)의 상류에 저류된 물을 하류로 취수하고자 둑(12)의 내부에 설치된 통관(14)은 시간이 지남에 따라 노화면서, 균열 및 부분적인 붕괴가 발생하여 자칫 둑(12)의 붕괴위험 있고, 통관(14)의 내부에 진행된 균열을 지속적으로 점검 후, 필요에 따라 유지보수를 하여야 함으로써, 통관(14)의 유지관리가 어렵고, 또한 통관(14)의 보수시에는 반드시 상류에 저류된 물을 완전히 방류한 다음 보수가 가능하여 귀한 수자원이 낭비되었으나, 본 고안의 사이펀(20)을 저수지(10)의 둑(12) 내부에 설치하게 되면, 우선 둑(12)의 내부에 사이펀(20)이 매설되어 있어 겨울철 동파에 대한 대비를 하면서 별도의 유지보수가 필요없이 반영구적으로 사용할 수 있으며, 아울러 저수지(10)의 저수량을 필요에 따라 용이하게 조절하여 수자원의 개발 및 관리를 보다 효율적으로 통제할 수 있는 것이다.

위와 같이 본 고안은 사이펀에 급수밸브와 취수조절밸브를 설치하여 필요에 따라 사이펀 작동 유발 및 취수량을 용이하게 조절함으로써, 저수지의 홍수 및 용수의 사용에 대한 취수량을 보다 효율적으로 관리하면서 통제가 간편하고, 아울러별도의 기계적인 장치 및 전기적인 동력 없이 자연적인 물리현상에 의해 작동되어, 설치비 및 유지관리비가 현저히 절감되는 효과가 있다.

또한, 사이펀의 유지보수 관리 및 취수통제가 간단하여 수자원의 개발이 보다 쉽게 이루어지고, 사이펀의 수명이 반영구적이어서 유지보수에 대한 인력과 비용을 현저히 절감시키게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 저수지(10)의 상류에 저류된 물을 하류로 방류하고자 내부에 통관(14)을 관통시킨 둑(12)에 있어서,

   상기 저수지(10) 둑(12) 내사면(26)의 외부에는 하단에 유입구(30)를 형성한 상류경사관(32)이 경사진 상태로 평행하게 설치되어 있고, 이 상류경사관(32)의 상단부(36)에는 사이펀(20) 내부의 압축공기를 외부로 용이하게 배출시키기 위하여 배기체크밸브(38)와 그 일 옆에 물을 공급하기 위한 급수밸브(40)가 설치되어 있으며, 상기 상류경사관(32)의 상부 인후표고(44)에서는 이와 연통되는 연결관(46)이 둑(12) 내부에 하향 경사진 상태로 연결되어 있고, 이 연결관(46)의 하류단에는 이와 연장.연결되는 인후관(48)이 인후표고(44) 보다 낮은 상태로 수평 매설되어 있으며, 이 인후관(48)의 하류단에는 이와 연장.연결되는 하류경사관(50)이 둑(12)의 외사면(52)으로 부터 지하결빙선(54) 이하의 깊이에서 하향 경사진 상태로 매설되어 있고, 상기 하류경사관(50)의 하단에는 이와 연장.연결되는 상태로 유출구(56)를 형성한 유출관(58)이 수평으로 설치되어 있으며, 이 유출구(56)의 일측 부위에는 유출되는 취수량을 조절하기 위하여 취수조절밸브(64)가 설치된 것을 특징으로 하는 취수조절이 용이한 사이펀.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유출관(58) 내의 담수면(62)에서 관의 내경과 동일한 수직의 높이가 되는 하류경사관(50) 내저면에 담수면(62)과 직교되도록 역전턱(68)이 돌출.형성된 것을 특징으로 하는 취수조절이 용이한 사이펀.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 역전턱(68)과 일정거리로 하향 이격된 하류경사관(50)에는 상부와 하부가 상호 연통하도록 상,하부압력조절공(70,72)을 형성한 압력조절관(74)이 연결된 것을 특징으로 하는 취수조절이 용이한 사이펀.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 유출관(58)의 일정 상면에는 그 내부와 연통하도록 양편에 연통공(76,78)이 형성되어 있고, 그 내부에 공간부(80)를 구비한 수격맥동흡수부재(82)가 설치된 것을 특징으로 하는 취수조절이 용이한 사이펀.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 유출관(58)의 외면 정상(60)은 담수면(62)의 수위와 수평이 되는 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 취수조절이 용이한 사이펀.