KR200262901Y1 - 수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지상에서 다수의 금속제 유닛으로 분할 제작한 후 조립식 공법을 통해 수중에서 설치하는 수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조에 관한 것이다.

본 고안은 댐 본체(100)의 소정위치에 상하류 방향으로 관통하는 굴착구멍 (10)과; 수중에서 구축되어지는 조립식 취수탑 본체(200)의 하부에 접속되는 방류관(20)과; 그 일측면판(32)에 뚫린 접속구멍(32a)을 통해 상기 방류관(20)의 타단부가 통과하면서 내측으로 삽입되는 차수하우징(30)과; 상기 방류관(20)의 타측부 외주면에 고착되는 서포팅플랜지(40)와; 상기 차수하우징(30)의 접속구멍(32a)이 형성된 일측면판(32)을 사이에 끼고 다수의 조정볼트(B)들과 너트(N)들을 통해 상기 서포팅플랜지(40)와 긴결되는 1쌍의 패킹플랜지(50)와; 상기 차수하우징(30)의 접속구멍(32a)과 상기 패킹플랜지(50)들의 단면 틈새를 밀봉시키는 1쌍의 러버시일재(60)와; 상기 차수하우징(30)의 타단에 부착되고, 상기 댐 본체(100)의 상류쪽 벽면에 밀착되는 지수고무재(70)와; 상기 댐 본체(100)의 굴착구멍(10)내에서 상기 방류관(20)에 연결되는 도수관(80);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조{Coupling Structure of Leading Pipe for Underwater Prefabricating Intake Tower}

본 고안은 강이나 댐, 저수지 등에서 용수(用水)를 취득할 목적으로 설치하는 취수탑(取水塔)에 관한 것으로, 특히 지상에서 다수의 금속제 유닛으로 분할 제작한 후 조립식 공법을 통해 수중에서 설치하는 취수탑의 부대설비 중, 취수탑 본체 내로 취수되어진 원수를 방류시키기 위해 취수탑 본체와 접속되는 방류관과 댐 본체를 관통하는 도수관을 수중에서 긴밀하게 연결시킬 수 있도록 한 수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 취수탑은 강이나 댐 또는 저수지 등에 설치되어 관개용수, 생활용수, 공업용수 등으로 쓰기 위해 필요한 원수를 취수하여 하류 지역에 공급하고자 하는 목적으로 설치된다.

이러한 취수탑은 통상적으로 저수지로 계획된 구역에 물이 완전히 채워지지않은 상태에서, 댐·제방 등의 건설과 동시에 콘크리트 구조물로서 시공하여 왔다.

따라서, 종래 취수탑을 건설함에 있어서는 콘크리트 구조물의 시공에 따른 시공기간이 긴 단점은 있으나, 수중작업이 거의 없거나 극히 미소하기 때문에 취수탑 본체의 구축은 물론 그에 따른 부대설비를 시공하는데 그다지 큰 어려움을 겪지 않았다.

한편, 근래에 들어서 하류 지역의 필요 용수량이 증대할 경우 기존에 건설된 저수지 내에 하류로 용수를 공급하기 위한 취수탑의 증설이 요구되고 있다.

그러나, 이미 건설되어 저수량을 확보하고 있는 저수지 내에서 취수탑 본체를 콘크리트 구조물로 시공할 경우에는 수중 콘크리트작업으로 인한 여러 난관에 부닥치게 되며, 취수탑의 방류관, 도수관 등의 부대설비를 설치하는 데에도 큰 어려움이 따르기 때문에, 현재 국내에서는 하류에서 물부족 사태가 심각함에도 불구하고 공사를 시행하지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 현재 이미 건설되어 저수량을 확보하고 있는 저수지 내에 하류특으로 용수를 공급할 수 있는 취수탑을 증설하기 위해서는 취수탑을 수중에서 원활하게 건설할 수 있는 새로운 공법의 개발이 피할 수 없는 과제로 대두되어 있다.

이에 따라, 본 고안자는 취수탑을 여러 개의 금속제 유닛들로 분할하여 지상에서 미리 제작한 후, 이들 유닛들을 설치현장으로 운반하여 하저 바닥으로부터 순차적으로 조립하면서 구축하는 조립식 취수탑 공법을 개발하였다.

본 고안은 위와 같이 설치되는 조립식 취수탑 공법 중 취수탑 본체 내로 취수된 원수를 하류지역으로 공급하기 위한 방류관 및 도수관을 수중에서 설치할 수 있도록 한 기술을 제시한다.

따라서, 본 고안의 목적은 조립식으로 구축되어지는 취수탑 본체와 접속되는 방류관과 댐의 콘크리트벽을 관통하는 도수관을 수중에서 연결·설치함에 있어 2관의 이음 위치에 차수하우징을 설치하여 물막이를 한 다음 용접 등을 통한 방류관과 도수관의 이음작업을 실시할 수 있게 함으로써, 신속·용이하면서도 긴밀하게 연결시킬 수 있는 수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조를 제공하는데 있다.

도1은 본 고안이 적용되는 조립식 취수탑을 나타낸 설치상태 정면도

도2는 본 고안이 적용되는 조립식 취수탑을 나타낸 설치상태 평면도

도3은 본 고안에 따른 조립식 취수탑의 도수관 연결구조를 나타낸 것으로서 도1의 "A"부를 확대한 반단면도

도4는 본 고안에서 사용되는 차수하우징의 일측면도

도5는 본 고안에 따른 조립식 취수탑의 도수관 연결구조의 구성중 방류관과 차수하우징의 접속부분 및 지수고무재와 댐 본체의 밀착부분을 나타낸 상세 단면도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10:굴착구멍 20:방류관 21:볼밸브

22:후렌지판 30:차수하우징 32:일측면판

32a:접속구멍 33:일측링 34:내측리브

35:타측링 36:외측리브 40:서포팅플랜지

41:보강편 50:패킹플랜지 60:러버시일재

70:지수고무재 80:도수관 100:댐 본체

200:취수탑 본체 201:외통 202:버터플라이 밸브

203:앵커프레임 204:제1바디유닛 B:조정볼트

N:너트

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조는, 상류에서 흘러 내려오는 물을 차단하여 가두어 주도록 설치된 댐 본체의 소정위치에 상하류 방향으로 관통하는 굴착구멍과; 저수지내 수중에서 조립식으로 구축되어지는 취수탑 본체의 하부에 일단이 접속되고 타단이 상기 굴착구멍 쪽으로 연장되는 방류관과; 상기 방류관보다 더 큰 직경을 갖고 일타측이 개방되는 중공관체로서, 그 일측면판에 뚫린 접속구멍을 통해 상기 방류관의 타단부가 통과하면서 내측으로 삽입되는 차수하우징과; 상기 차수하우징의 외측에 위치하여 상기 방류관의 타측부 외주면에 고착되는 서포팅플랜지와; 상기 차수하우징의 접속구멍이 형성된 일측면판을 사이에 끼고 다수의 조정볼트들과 너트들을 통해 상기 서포팅플랜지와 긴결되는 1쌍의 패킹플랜지와; 상기 차수하우징의 접속구멍과 상기 패킹플랜지들의 단면 틈새를 밀봉시키는 1쌍의 러버시일재와; 상기 차수하우징의 타단 둘레를 따라 부착되고, 상기 댐 본체의 상류쪽 벽면에 밀착되는 지수고무재와; 상기 방류관의 타단에 그 일단이 연결되면서, 상기 댐 본체의 굴착구멍 내를 통과하여 댐의 하류쪽으로 연장되는 도수관;으로 구성되는 것을 기술구성상의 기본적인 특징으로 한다.

또한, 상기 방류관의 타단부 내측에는 다수의 볼밸브들이 설치되며, 이 볼밸브들을 통해 상기 방류관 외면과 차수하우징 내면 사이의 공간에 콘크리트를 밀실하게 채워 넣어 상기 댐 본체의 상류쪽 벽면에 접합시킨 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 기술구성을 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도1 내지 도3의 도시와 같이 본 고안은, 댐 본체(100)의 소정위치에 형성된 굴착구멍(10)과, 취수탑 본체(200)에 접속되는 방류관(20)과, 방류관(20)의 타단부를 수용하는 차수하우징(30)과, 차수하우징(30)의 타측부에 구비되는 1쌍의 서포팅플랜지(40)와, 차수하우징(30)과 서포팅플랜지(40)의 접속부위를 밀폐시키는 1쌍의 패킹플랜지(50) 및 1쌍의 러버시일재(60)와, 차수하우징(30)과 댐 본체(100)의 사이를 밀폐시키는 지수고무재(70)와, 상기 방류관(20)의 타단에 연결되는 도수관 (80)으로 구성된다.

본 고안의 바람직한 실시예에서 상기 방류관(20), 차수하우징(30), 서포팅플랜지(40), 도수관(80)은 금속제이며, 내부식성 향상을 위해 외표면이 세라믹 코팅으로 처리된다.

상기 굴착구멍(10)은 상류에서 흘러 내려오는 물을 차단하여 가두어 주도록 설치된 댐 본체(100)를 상하류 방향으로 관통하고 있다.

이 굴착구멍(10)은 도3의 도시와 같이, 추후에 설치되는 도수관(80)이 넉넉히 통과할 수 있는 직경으로 형성된다.

상기 방류관(20)은 그 일측이 취수탑 본체(200)의 외통(201)을 관통하면서 수중 전동식 버터플라이 밸브(202)를 통해 취수탑 본체(200)의 내통과 연결되어 있으며, 타단이 댐 본체(100)에 형성된 상기 굴착구멍(10) 쪽으로 연장되어 있다.

이 방류관(20)은 도3의 도시와 같이 그 끝단이 상기 도수관(80)의 일단과 알맞도록 경사지게 좁아들면서 마감되며, 경사진 부분의 일측에 다수의 볼밸브(21)들이 설치된다.

상기 차수하우징(30)은 본 고안의 가장 중요한 기술 구성요소로서, 상기 방류관(20)보다 더 큰 직경을 갖고 일타측이 개방되는 중공관체의 모습으로 형성된다.

이 차수하우징(30)은, 도3 및 도4의 도시와 같이, 측벽면을 이루는 대구경의 관체(31)와, 관체(31)의 일측 개구부에 용착되며 중앙부에 상기 방류관(20)이 통과되게 한 접속구멍(32a)을 구비하는 일측면판(32)과, 접속구멍(32a)의 단면을 따라 용착되는 일측링(33)과, 관체(31)의 내주벽면에 용착되어 강도를 보강하는 다수의 내측리브(34)들과, 관체(31)의 타단면 둘레를 따라 용착되는 타측링(35)과, 관체 (31)의 외주벽면과 타측링(35)의 일측면에 함께 부착되는 외측리브(36)로 구성된다.

한편, 도시하지 않았지만 상기 방류관(20) 외면과 차수하우징(30) 내면 사이의 공간에는 상기 방류관(20)에 설치된 볼밸브(21)를 통해 콘크리트가 밀실하게 채워져 댐 본체(100)의 상류쪽 벽면에 접합된다.

상기 서포팅플랜지(40)는 차수하우징(30)의 외주면에 위치하여 보강편(41)과 함께 용접으로 고정되며, 그 둘레를 따라 일정간격을 두고 조정볼트(B)들이 끼워지도록 한 다수의 볼트구멍들이 형성된다.

상기 패킹플랜지(50)는 도5의 도시와 같이, L형의 단면을 가지는 독립된 링체로서, 상기 차수하우징(30)의 접속구멍(32a)이 형성된 일측면판(32)을 사이에 끼고 1쌍이 상호 마주보면서, 다수의 조정볼트(B)들과 너트(N)들을 통해 상기 방류관 (20)에 설치된 서포팅플랜지(40)와 긴결되어서 방류관(20)과 차수하우징(30)을 상호 연결하여 고정시키는 역할을 수행한다.

상기 러버시일재(60)는 방류관(20)과 차수하우징(30)의 접속이 완료된 후 차수하우징(30)의 내부로 물이 침투되지 못하도록 하기 위해 설치되는 것으로, 도5의 도시와 같이 링 형상을 갖고 차수하우징(30)의 접속구멍(32a)과 상기 패킹플랜지 (50)들의 사이에 위치하여 단면 틈새를 밀봉시키는 부재이다.

상기 지수고무재(70)는 도5의 도시와 같이 상기 차수하우징(30)의 타단 둘레에 용착된 상기 타측링(35)에 나사를 통해 부착된다.

이 지수고무재(70)는 상기 댐 본체(100)의 상류쪽 벽면에 밀착되어 차수하우징(30)과 댐 본체(100)의 사이를 완전히 밀폐시킴으로써, 이 역시 상기 러버시일재 (60)와 마찬가지로 차수하우징(30)의 내부로 물이 침투되지 못하도록 하는 역할을 수행한다.

상기 도수관(80)은 상기 방류관(20)의 타단에 그 일단이 연결되면서, 상기 댐 본체(100)의 굴착구멍(10)내를 통과하여 댐 본체 하류에 구축된 도수로(미도시)에 접속된다.

본 고안은 이상과 같은 기술적 구성을 가지며, 이와 같은 본 고안의 설치방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지상에서 취수탑 본체(200)의 각 유닛들을 미리 제작하는데, 이때 앵커프레임(203)에 고정되어 취수탑 본체(200)의 하부를 형성하게 되는 제1바디유닛 (204)에 본 고안의 방류관(20)을 연결하고, 이 방류관(20)에 차수하우징(30), 서포팅플랜지(40), 패킹플랜지(50), 러버시일재(60) 및 지수고무재(70)를 일체로 조립한다.

이때, 방류관(20)의 타단 개구부는 막힘 후렌지판(22)을 용접하여 막아 놓으며, 지수고무재(70)는 추후 수중 설치시 댐 본체(100)의 상류쪽 벽과 대략 100㎜의 간격을 유지할 수 있도록 서포팅플랜지(40)와 패킹플랜지(50)를 긴결하고 있는 조정볼트(B)를 조정하여 제1바디유닛(204)쪽으로 들여서 조립한다.

취수탑 본체(200)를 이루는 각 유닛의 제작이 완료되면 바지선과 기중기선 등을 이용하여 각 구성 유닛을 설치현장의 수중으로 운반하여 취수탑 본체(200)를 조립하여 나가는데, 본 고안은 상기한 앵커프레임(203)과 제1바디유닛(204)의 설치와 함께 수중으로 유입된다.

앵커프레임(203)의 현장조정 설치작업이 완료되면, 서포팅플랜지(40)와 패킹플랜지(50)를 긴결하고 있는 조정볼트(B)를 조정하여 지수고무재(70)를 댐 본체 (100)의 상류쪽 벽면에 밀착시킨다.

이후, 볼밸브(21)를 열어 차수하우징(30)내에 차있는 물을 빼어내면 차수하우징(30)내가 대기압상태로 되면서 저수지 수압에 의해 지수고무재(70)가 댐 본체 (100)의 콘크리트 벽에 완전히 밀착하게 되어 지수작용을 수행하게 된다.

다음으로, 각 구성 유닛들을 조립하여 취수탑 본체(200)를 설치하며 취수탑 본체(200)의 설치가 완료된 후, 취수탑 본체(200)의 내부에 고인 물을 배수하고, 댐 본체(100)를 굴착하여 굴착구멍(10)을 형성하고 굴착구멍(10)의 내부에 도수관 (80)을 인입시킨다.

이와 동시에, 지수고무재(70)가 설치된 부분과 러버시일재(60)가 설치된 부분의 누수여부를 점검한다. 이때 누수여부는 설치전에 개방된 볼밸브(21)를 통해 확인하여 오인없이 확실하게 판정할 수 있다.

지수가 완벽하게 이루어지고 있음이 확인되면 방류관(20)의 타단부를 막고 있는 막힘 후렌지판(22)을 둘레 방향으로 절단하고, 도수관(80)의 일단을 현장용접으로 연결한다.

최종적으로 방류관(20)의 타단부에 구비된 볼밸브(21)를 통하여 차수하우징 (30)의 내부공간에 콘크리트(미도시)를 밀실하게 주입하여 댐 본체(100)의 벽면에 부착되도록 함으로써 시공을 완료한다.

상기와 같은 본 고안에 따르면 조립식으로 구축되어지는 취수탑 본체와 접속되는 방류관과 댐의 콘크리트벽을 관통하는 도수관을 수중에서 연결·설치함에 있어 이음 위치에 차수하우징을 설치하여 물막이를 한 다음 용접 등을 통한 방류관과 도수관의 이음작업을 실시할 수 있게 하여 줌으로써, 2개의 관을 긴밀하게 연결시킬 수 있고 신속하면서도 용이하게 이음작업을 실시할 수 있다.

따라서, 본 고안은 조립식으로 설치되는 취수탑에 따른 공사기간의 단축과 함께 상승효과를 일으켜 시공성 및 경제성을 더욱 제고시켜 줄 뿐만 아니라, 관 연결부위의 고품질을 확보하여 취수탑 설치후 내구성을 보장하는 매우 유용한 고안이다.

Claims (2)

1. 상류에서 흘러 내려오는 물을 차단하여 가두어 주도록 설치된 댐 본체(100)의 소정위치에 상하류 방향으로 관통하는 굴착구멍(10)과;

   저수지내 수중에서 조립식으로 구축되어지는 취수탑 본체(200)의 하부에 일단이 접속되고 타단이 상기 굴착구멍(10) 쪽으로 연장되는 방류관(20)과;

   상기 방류관(20)보다 더 큰 직경을 갖고 일타측이 개방되는 중공관체로서, 그 일측면판(32)에 뚫린 접속구멍(32a)을 통해 상기 방류관(20)의 타단부가 통과하면서 내측으로 삽입되는 차수하우징(30)과;

   상기 차수하우징(30)의 외측에 위치하여 상기 방류관(20)의 타측부 외주면에 고착되는 서포팅플랜지(40)와;

   상기 차수하우징(30)의 접속구멍(32a)이 형성된 일측면판(32)을 사이에 끼고 다수의 조정볼트(B)들과 너트(N)들을 통해 상기 서포팅플랜지(40)와 긴결되는 1쌍의 패킹플랜지(50)와;

   상기 차수하우징(30)의 접속구멍(32a)과 상기 패킹플랜지(50)들의 단면 틈새를 밀봉시키는 1쌍의 러버시일재(60)와;

   상기 차수하우징(30)의 타단 둘레를 따라 부착되고, 상기 댐 본체(100)의 상류쪽 벽면에 밀착되는 지수고무재(70)와;

   상기 방류관(20)의 타단에 그 일단이 연결되면서, 상기 댐 본체(100)의 굴착구멍(10)내를 통과하여 댐의 하류쪽으로 연장되는 도수관(80);으로 구성되는 것을특징으로 하는 수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 방류관(20)의 타단부 내측에는 다수의 볼밸브(21)들이 설치되며, 이 볼밸브(21)들을 통해 상기 방류관(20) 외면과 차수하우징(30) 내면 사이의 공간에 콘크리트를 밀실하게 채워 넣어 상기 댐 본체(100)의 상류쪽 벽면에 접합시킨 것을 특징으로 하는 수자원 취수를 위한 조립식 취수탑의 도수관 연결구조.