KR200401284Y1 - 브이 노치형 사이폰 여수로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 브이 노치형 사이폰 여수로에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 사이폰 여수로의 하방 경사관 단부에 추가적으로 연결관을 형성하여 사이폰 여수로의 내부를 흐르는 수류를 제어할 수 있도록 하고, 별도의 외부 구성 및 설비를 구성하지 않도록 하며, 둑이나 댐의 내부에 사이폰 여수로 설비를 매설할 수 있도록 하여 시공비를 감소시킬 수 있도록 하는 사이폰 여수로에 대한 것이다. 본 고안의 구성은, 저수조에서 제방의 상단까지 상항 형성되는 상방 경사관, 상기 상방 경사관에서 연장되어 제방의 상단을 타고 넘는 연결관, 및 상기 연결관에서 제방의 비탈면을 따라 하향 형성되는 하방 경사관을 포함하는 사이폰 여수로에 있어서, 상기 하방 경사관의 하방 단부에는 하단 연결관이 연결되고, 상기 하단 연결관의 단부측은 상방 형성되는 상방 연결관이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 사이폰 여수로는 별도의 콘크리트 구조의 하류수조와 수조축벽이 없이도 사이폰 작용에 의한 수류 작용을 가능하도록 하는 효과를 갖는다. 또한 댐, 둑에 별도의 구성을 설치하지 않고, 사이폰 여수로를 매설할 수 있게 됨에 따라 전체적인 시공비가 저렴해 지고, 시공 방식이 단순해 지는 효과를 갖는다. 또한 댐, 둑 내로 물이 스며들거나, 물이 새는 것은 원칙적으로 차단하여, 사이폰 여수로로 인해 댐, 둑의 안전성을 해치는 것을 차단하는 효과를 갖는다.

Description

브이 노치형 사이폰 여수로 {V-notch type Siphon Spillway}

본 고안은 브이 노치형 사이폰 여수로에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 사이폰 여수로의 하방 경사관 단부에 추가적으로 연결관을 형성하여 사이폰 여수로의 내부를 흐르는 수류를 제어할 수 있도록 하고, 별도의 외부 구성 및 설비를 구성하지 않도록 하며, 둑이나 댐의 내부에 사이폰 여수로 설비를 매설할 수 있도록 하여 시공비를 감소시킬 수 있도록 하는 사이폰 여수로에 대한 것이다.

일반적으로 사이폰 여수로는 댐이나 저수지 등의 둑에 역 U자형 관의 양 끝을 높은 곳과 낮은 곳에 있는 액체에 삽입하고, 이 관내의 공기를 배재시켜 진공 내지 저압으로 유지하면 높은 곳의 액체를 보다 더 높은 곳으로 빨아 올리면서 계속해서 낮은 곳으로 흐르게 할 수 있도록 한 장치이다.

사이폰 여수로의 유입구는 저수지 수면 하위에 잠기고 유출구는 수조 물속으로 대부분이 삽입된 상태로 막혀 있으며, 일류하는 물이 없을 때 사이폰 여수로의 내부 공기는 대기압 상태에 있게 된다.

저수지의 수위가 상승하면, 사이폰 여수로의 상방 경사관의 유입구를 넘는 초기단계의 얇은 수류는 사이폰 여수로의 하방 경사관 하류부로 유하하다가 급류를 일으켜 하방 경사관의 유출구 수면으로 돌진하게 된다. 이때, 수류에 동반된 기포는 유출구 내부의 수면으로 떠올랐다가 터져 사이폰 여수로의 내부 공기와 합류하면서 여수로의 내부 공기압을 높이게 되는 것이다.

저수지 수위가 계속적으로 상승하는 경우에는 일류 수맥의 양도 많아져서 수맥의 용적만큼 사이폰의 내부 공기는 압축이 가중되고, 유출구에서는 수리도약 현상이 발생하여 유출구를 꽉 막게 되므로, 사이폰 여수로의 내부 공기는 더욱더 압축되어 유입구와 유출구 양측으로 공기압을 통해서 팽창하려 하게 된다.

이때부터는 저수지 수위는 급상승하고, 배제수량은 상대적으로 적어지게 되며, 저수지의 수위 상승이 지속되면 사이폰 내부 공기압을 밀어내면서부터 사이폰 작용의 유발이 급진전된다.

그런데 공기가 혼합된 수류가 사이폰 여수로의 유출구 수면 근처에서 정압부에 다다르면 급격히 기포가 압축되었다가 깨지게 되는데, 이러한 현상시에 상당한 힘을 하류에 발생시키면서 수류방향을 급변화시키게 되고 따라서 침식변화 현상을 유발하게 되는 문제점이 있다.

이를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 사이폰 여수로를 나타내는 단면도이고, 도 2는 종래의 사이폰 여수로의 동작을 나타내는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상방 경사관(10)의 유입구(12)와 보조 사이폰(40)의 유입구는 저수지의 수면(2)에 잠겨있고, 상방 경사관(10)은 연결관(20)과 하방 경사관(30)과 연결되어, 하단부의 유출구(32)가 하류수조(8)의 수면(4)에 잠겨있다. 따라서 물이 흐르지 않는 동안 사이폰 여수로의 내부, 공기압은 대기압 상태이다.

유역에서 유입되는 물에 의하여 저수지의 수면(2)이 상승하게 되면, 먼저 보조 사이폰(40)의 바닥면을 넘는 얇은 수류는 사이폰 작용유발관(50)의 유입공을 통과하여 유출공으로 흘러 하방 경사관(30)으로 유하하게 된다.

이때, 유하수의 주위는 공기가 소통되어 하방 경사관(30) 바닥을 향해 자유롭게 유하하는데, 이 수류는 하류수조(8) 수면(4)으로 돌진하면서 하방 경사관(30) 내부의 공기를 기포상으로 물에 혼합시켜 흐른다. 그러면, 대부분의 기포수는 하류수조(8)의 수면(4)으로 기포가 떠오르고 수면(4)에서 터져 외기와 합쳐지며, 수맥에 동반된 기포 중에서 일부가 유출구(32) 내부의 수면으로 떠올랐다가 터져서 하방 경사관(30)의 내부 공기와 합쳐지게 되어 결국, 사이폰 여수로 내부의 진공도는 높아지게 된다.

또한, 하방 경사관(30)의 유출구(32)에서는 수리도약 현상으로 수위가 상승되어 하방 경사관(30)의 유출구(32)의 배출구(28) 부위의 내부압력은 압력수로 급변하고, 피스톤과 같이 하강하면서 내부의 기압은 점차적으로 떨어져 진공도가 높아진다.

저수지의 수면(2) 수위는 상승중이므로 상방 경사관(10)의 유입구(12)를 통과하여 연결관(20)을 지나는 수류의 양도 점차적으로 증가되어 유하수세가 완강해지면서, 하방 경사관(30)에서 급류로 흐르다가 사이폰 작용유발관(50)의 유출공으로 흐르는 물과 합세하여 유출구(32)의 하류수조(8) 수면(4)으로 돌진하게 되고, 이때 유출구(32)에 흐르는 수류에는 사이폰 여수로의 내부 공기가 기포화되어 혼합되어 있으므로, 기포수의 배출량도 왕성해지게 된다.

이러한 기포는 일부가 유출구(32) 내부의 하류수조(8) 수면(4)으로 떠올라 터지면서 하방 경사관(30)의 내부 공기와 합쳐지게 되고, 대부분의 기포수는 배출되면서 진공도를 높이게 된다. 상방 경사관(10)을 지나 연결관(20) 천정으로 물이 차오르고 하방 경사관(30)내에서도 배출되는 물의 일부가 기포를 많이 포함한 상태로, 차오르면서 통수량은 증가한다.

이렇게, 상방 경사관(10)과 하방 경사관(30)에서 흡상되면서, 수위는 연속적으로 각각 상승하다가 연결관(20)에서 합쳐지는 단계에 이르면 하류방향으로 일방 흐름으로 연결되어 흐르면서 사이폰 작용이 완전하게 이루어지는 것이다.

이러한 사이폰 여수로의 작용을 위해, 하방 경사관(30) 하측 단부의 유출구(32)는 일정 깊이로 물에 잠겨 있어야 하므로, 콘크리트 재질의 둑 또는 댐의 일정 부분에 하류수조(8)를 형성하고, 여기에 일정량의 물을 보관하기 위해 수조축벽(9)을 형성하여야 하였다. 즉, 사이폰 여수로의 하방에는 둑 또는 댐의 형상을 변형하여 물을 담고 보관할 수 있는 구조를 별도로 형성하여야 하는 번거로움이 있었다.

즉, 둑, 댐의 시공시부터 하류수조(8), 수조축벽(9) 구조를 감안하여 설치하여야 하며, 둑, 댐의 외부에 이를 형성, 시공하여야 하므로 이 부분에는 외부 조경과 같은 미화작업을 할 수 없는 문제점이 있다. 또한 콘크리트 재질의 하류수조(8)의 내부로 물이 스며들거나, 수조축벽(9) 쪽으로 물이 새는 경우에는 사이폰 여수로의 동작이 불가능할 수도 있을 뿐만 아니라, 둑, 댐의 안전에도 심각한 문제를 유발할 수 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 콘크리트 하류수조를 구비하지 않더라도 사이폰 작용이 가능하도록 사이폰 여수의 하단에 연결관을 일체로 형성한 브이 노치형 사이폰 여수로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 저수조에서 제방의 상단까지 상항 형성되는 상방 경사관, 상기 상방 경사관에서 연장되어 제방의 상단을 타고 넘는 연결관, 및 상기 연결관에서 제방의 비탈면을 따라 하향 형성되는 하방 경사관을 포함하는 사이폰 여수로에 있어서, 상기 하방 경사관의 하방 단부에는 하단 연결관이 연결되고, 상기 하단 연결관의 단부측은 상방 형성되는 상방 연결관이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 상방 연결관의 단부에는 수평 방향의 노치 연결관이 더 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

상기 상방 연결관의 개구는 상기 하단 연결관 내부 바닥면보다 높은 위치에 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

상기 노치 연결관의 내부 하단면은 상기 하단 연결관 내부 바닥면보다 높은 위치에 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

상기 상방 연결관의 개구 하단의 높이는 상기 하단 연결관 내부의 상단면보다 낮은 위치에 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

상기 노치 연결관의 내부 하단면은 상기 하단 연결관 내부의 상단면보다 낮은 위치에 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

상기 하단 연결관 내에는 상기 하방 경사관의 내부로 약간의 공기만 유입될 수 있을 정도로 물이 일정 높이만큼 채워져 고여 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 도시된 본 고안 구성의 일 실시례를 참조하여, 본 고안의 구성을 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 고안의 사이폰 여수로를 나타내는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 하방 경사관(30)의 하단에는 브이(V)자 형으로 하단 연결관(70)과 상방 연결관(80)이 결합되어 있다. 하단 연결관(70)은 하방 경사관(30)의 유출구에서 수평방향으로 연장되는 형태이고, 상방 연결관(80)은 하단 연결관(70)의 단부와 연결되면서 상방으로 경사지는 형태이다. 상방 연결관(80)의 상측 단부에는 노치 연결관(90)이 수평 형태로 연장 형성되는 것이 바람직하다.

하방 경사관(30), 하단 연결관(70) 및 상방 연결관(80)은 브이자 형으로 구성되므로, 하방 경사관(30)과 상방 연결관(80)의 중간 부분에는 물이 고일 수 있게 된다. 앞서 설명한 바와 같이 사이폰 여수로의 동작을 위해서는 하방 경사관(30)의 유출구가 대부분 잠기는 높이까지 물이 차 있어야 하는데, 하단 연결관(70)에 고인 물이 이러한 역할을 한다.

이러한 하단 연결관(70), 상방 연결관(80) 및 노치 연결관(90)은 모두 하방 경사관(30)과 같은 재질, 유사한 형태로서, 일체의 연통되는 관을 형성하고 있다. 따라서 일정한 물을 수용하기 위해 사이폰 여수로의 하측 바깥쪽에 별도의 하류수조(8)를 형성할 필요가 없게 된다. 하단 연결관(70)과 상방 연결관(80)은 원통형 관 구조이므로, 댐 또는 둑의 내부에 매설할 수도 있게 된다. 또한 물이 하단 연결관(70), 상방 연결관(80) 및 노치 연결관(90)을 통해 외부로 배출되므로, 그 내부에서 물이 댐, 둑의 내부로 스며들거나 새는 것을 염려할 필요가 없게 된다.

도 4는 종래의 사이폰 여수로가 설치된 댐 또는 둑의 단면을 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 고안의 사이폰 여수로가 설치된 댐 또는 둑의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 종래에는 댐, 둑(D)에 사이폰 여수로를 설치하는 경우에, 별도의 하류수조(8)와 수조축벽(9)을 댐, 둑(D)의 일부분에 콘크리트로 형성하여야 했다.

따라서 사이폰 여수로가 설치된 부분은 댐, 둑(D)의 측방에 별도 설치되어야 하며, 하류수조(8) 부분이 노출되어 있어야 한다. 따라서 사이폰 여수로가 댐, 둑(D)의 내부로 매설되기 어려웠으며, 매설되더라도 중턱에 하류수조(8)와 수조축벽(9)을 형성하기 위한 콘크리트 구조물을 설치하여야 하는 번거로운 점이 있었다.

도 5를 참조하면, 본 고안의 사이폰 여수로는 하류수조(8)와 수조축벽(9)을 대신하기 위한 하단 연결관(70), 상방 연결관(80) 및 노치 연결관(90)을 일체로 구비하고 있으며, 별도의 외부 구성물이 필요없다. 따라서 사이폰 여수로 만으로도 사이폰 작용을 유발시키는데 어려움이 없으며, 일체로 된 사이폰 여수로는 하측의 배출구만 오픈시킨 상태에서, 사이폰 여수로를 댐, 둑(D)의 내부에 매장하여 설치할 수도 있게 된다.

이 경우 사이폰 여수로의 상단부를 콘크리트 구조물 등으로 덮을 수 있게 되므로, 그 상단부의 활용도가 높아지게 된다. 즉, 사이폰 여수로의 상측 부분을 조경으로 사용하거나, 차량 도로로 사용할 수 있게 된다. 또한 댐, 둑 시공시에 중턱에 별도의 구성물을 설치할 필요가 없게 되며, 사이폰 여수로만 내부에 매설하면 사이폰 여수로의 기능을 자동적으로 수행할 수 있게 된다. 또한 콘크리트 내부로 물이 스며들거나, 콘크리트 하류수조, 수조축벽이 파손되는 것과 같은 문제점이 사전에 차단되는 장점이 있다.

본 고안의 사이폰 여수로는 별도의 콘크리트 구조의 하류수조와 수조축벽이 없이도 사이폰 작용에 의한 수류 작용을 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

또한 본 고안의 사이폰 여수로는 별도의 구성, 설비, 기계적인 장치나 전기동력 없이 물리현상으로 사이폰 작용과 정지가 자동적으로 이루어져서 저수지의 홍수관리에 적합하도록 하는 효과를 갖는다.

또한 댐, 둑에 별도의 구성을 설치하지 않고, 사이폰 여수로를 매설할 수 있게 됨에 따라 전체적인 시공비가 저렴해 지고, 시공 방식이 단순해 지는 효과를 갖는다.

또한 댐, 둑 내로 물이 스며들거나, 물이 새는 것은 원척적으로 차단하여, 사이폰 여수로로 인해 댐, 둑의 안전성을 해치는 것을 차단하는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 사이폰 여수로를 나타내는 단면도이다.

도 2는 종래의 사이폰 여수로의 동작을 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 고안의 사이폰 여수로를 나타내는 단면도이다.

도 4는 종래의 사이폰 여수로가 설치된 댐 또는 둑의 단면을 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 고안의 사이폰 여수로가 설치된 댐 또는 둑의 단면을 나타내는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분의 부호의 설명 >

10 : 상방 경사관 12 : 유입구

20 : 연결관 30 : 하방 경사관

32 : 유출구 40 : 보조 사이폰

50 : 사이폰 작용유발관 60 : 수격맥동 흡수장치

70 : 하단 연결관 80 : 상방 연결관

90 : 노치 연결관

Claims (7)

1. 저수조에서 제방의 상단까지 상항 형성되는 상방 경사관,

   상기 상방 경사관에서 연장되어 제방의 상단을 타고 넘는 연결관, 및

   상기 연결관에서 제방의 비탈면을 따라 하향 형성되는 하방 경사관을 포함하는 사이폰 여수로에 있어서,

   상기 하방 경사관의 하방 단부에는 하단 연결관이 연결되고,

   상기 하단 연결관의 단부측은 상방 형성되는 상방 연결관이 형성되는 것을 특징으로 하는 브이 노치형 사이폰 여수로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상방 연결관의 단부에는 수평 방향의 노치 연결관이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 브이 노치형 사이폰 여수로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상방 연결관의 개구는 상기 하단 연결관 내부 바닥면보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 브이 노치형 사이폰 여수로.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 노치 연결관의 내부 하단면은 상기 하단 연결관 내부 바닥면보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 브이 노치형 사이폰 여수로.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 상방 연결관의 개구 하단의 높이는 상기 하단 연결관 내부의 상단면보다 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 브이 노치형 사이폰 여수로.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 노치 연결관의 내부 하단면은 상기 하단 연결관 내부의 상단면보다 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 브이 노치형 사이폰 여수로.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 하단 연결관 내에는 상기 하방 경사관의 내부로 약간의 공기만 유입될 수 있을 정도로 물이 일정 높이만큼 채워져 고여 있도록 하는 것을 특징으로 하는 브이 노치형 사이폰 여수로.