KR200418112Y1 - An apparatus preventing a water leakage of borehole by water expanding material - Google Patents
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Abstract
본 고안은 수팽창부재를 이용한 보어홀 누수방지장치에 관한 것으로, 보어홀 내에 수팽창부재가 구비된 관체를 설치함으로써, 보어홀 내 물이나 습기에 의하여 수팽창부재가 팽창되어 보어홀의 암반층 벽면과 관체의 외측면이 더욱 견고하게 밀착 고정되어, 간단하고 효과적으로 보어홀의 누수를 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a borehole leakage preventing device using a water-expansion member, by installing a tubular body with a water-expansion member in the borehole, the water-expansion member is expanded by water or moisture in the borehole and the rock layer wall surface of the borehole The outer surface of the tubular body is more tightly fixed, there is an effect that can easily and effectively prevent the leakage of the borehole.
수팽창부재, 보어홀, 누수, 방지장치 Water expansion member, bore hole, leak, prevention device
Description
도 1은 종래의 보어홀 누수방지장치를 보여주는 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a conventional borehole leakage preventing device,
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 관체와 수팽창부재의 분리 사시도이고,Figure 2 is an exploded perspective view of the tubular body and the water expansion member according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 2의 결합상태를 보여주는 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing a coupling state of FIG.
도 4는 도 2의 사용상태를 보여주는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a state of use of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명><Explanation of protection for main parts of drawing>
10 : 관체 12 : 안착홈10: tube 12: seating groove
20 : 수팽창부재 30 : 케이싱20: water expansion member 30: casing
본 고안은 지하 열원을 얻기 위한 보어홀(borehole)의 누수방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보어홀의 소정 위치에 수팽창부재를 구비한 관체를 설치하여 암반층 상부에 있는 토사층 또는 각 지층의 경계층으로 보어홀 내의 지하수가 누수 되는 것을 막는 수팽창부재를 이용한 보어홀 누수방지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a leak prevention device of a borehole for obtaining an underground heat source, and more specifically, to install a tubular body having a water-expansion member at a predetermined position of the borehole, and the boundary layer of the soil layer or each ground layer above the rock bed layer. The present invention relates to a borehole leakage preventing device using a water expanding member that prevents groundwater from leaking in a borehole.
일반적으로 냉난방 온수를 얻기 위하여 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하거나, 또는 핵연료를 이용하는 경우가 대부분이다.Generally, fossil fuels such as coal, petroleum, natural gas, or nuclear fuel are used as energy sources used to obtain heating and cooling hot water.
그러나 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인해 환경을 오염시키고, 핵연료는 수질오염 및 방사능과 같은 유해물질을 발생시키는 단점과 함께 이들 에너지원은 매장량의 한계가 있다. 따라서, 근래에는 이를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다.However, fossil fuels pollute the environment due to various pollutants generated during the combustion process, and nuclear fuel generates harmful substances such as water pollution and radioactivity, and these energy sources have a limited amount of reserves. Therefore, in recent years, the development of alternative energy to replace this has been actively progressed.
이러한 대체 에너지 중에서 풍력, 태양열, 지열 등과 같은 자연에너지는 오래전부터 많은 연구가 진행되어 왔고 이를 이용한 냉난방 장치도 설치되어 사용되고 있는데, 이들 자연에너지는 환경오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 무한한 에너지를 얻을 수 있는 반면, 에너지 밀도가 대단히 낮은 결점으로 인하여 그 밀도를 높여 이용 가능한 형태로 변환하는 것이 자연에너지 기술개발의 핵심 과제로 되고 있다.Among these alternative energy, natural energy such as wind, solar, geothermal, etc. has been studied for a long time, and air-conditioning and heating system using it have been installed and used. These natural energy are infinite energy with little influence on environmental pollution and climate change. On the other hand, due to the drawback of very low energy density, increasing the density and converting it into a usable form has become a core task of natural energy technology development.
이러한 자연에너지 기술 중에서 특히 지열을 열원으로 이용하여 냉난방을 행하는 열교환시스템이 알려져 있는데, 이것은 온도가 10~20℃인 지중의 열을 회수하거나 지중으로 열을 배출할 수 있도록 열교환기를 설치하여 히트펌프의 열원으로 사용하는 기술이다.Among these natural energy technologies, a heat exchange system is known, which uses geothermal heat as a heat source for cooling and heating. This is a heat pump installed with a heat exchanger to recover heat from the ground at a temperature of 10 to 20 ° C or to discharge heat into the ground. It is a technology used as a heat source.
이와 같이 지하 열원을 이용하는 열교환시스템은 모든 냉난방기술 중에서 에너지효율이 가장 높은 것으로 알려져 있다.As such, heat exchange systems using underground heat sources are known to have the highest energy efficiency among all cooling and heating technologies.
상기와 같은 지하 열원을 이용하는 열교환시스템을 설치하기 위해서는 우선 보어홀을 뚫어야 하는데, 보어홀을 뚫을 때는 지하수 개발에 따른 일정한 오염방지와 암반층 상부 지층으로 보어홀 내의 지하수가 누수되지 않도록 하는 시설이 필수적으로 필요하다.In order to install the heat exchange system using the above-mentioned underground heat source, the borehole must be drilled first. When drilling the borehole, it is essential to install a facility to prevent constant pollution due to the development of groundwater and to prevent the groundwater from leaking into the upper layer of the rock bed. need.
이와 관련하여 많은 연구가 되고 있으나, 종래에 많이 시행되고 있던 방식은 도 1과 같은데 이를 설명하면 하기와 같다.In connection with this, a lot of research has been conducted, but the conventionally implemented method is as shown in FIG. 1.
도 1을 포함하여 본 고안의 상세한 설명에서는 본 고안의 기술적 사상을 간결하게 표현하기 위해 지층을 간단히 토사층, 경계층, 암반층으로 나누어 도시하였으나, 실제 지층은 표토층, 자갈층, 혼합석층, 마사층, 풍화암층, 연암층, 보통암층, 경암층 등으로 구분될 수 있다. In the detailed description of the present invention, including FIG. 1, the ground layers are simply divided into soil layers, boundary layers, and rock layers in order to concisely express the technical idea of the present invention, but the actual layers are topsoil, gravel, mixed stone, martha, weathered rock, It may be divided into a soft rock layer, a normal rock layer, a hard rock layer.
종래, 지열에너지를 얻기 위한 보어홀 굴착은 지하수 수맥이 위치하는 장소에 일차로 직경이 큰 굴착비트를 착공기에 설치하여 굴진해 내려가다가 암반층에 이르러 계획된 깊이에 도달하게 되면 직경이 큰 굴착비트를 제거하고 외측 케이싱(3)을 박아 심정 내부로 토사가 붕괴하는 것을 막은 다음, 굴착비트를 직경이 작은 것으로 교체하여 재차 암반층을 굴진해 내려가며 지하수 수맥이 잡힐 때까지 굴착하였다. Conventionally, the drilling of boreholes for obtaining geothermal energy is carried out by installing drilling rigs with a large diameter at the place where the groundwater veins are located. The drilling rigs are removed when they reach the planned depth by reaching the rock layer. Then, the outer casing (3) was attached to prevent the soil from decaying inside the heart well, and the excavation bit was replaced with a small diameter to excavate the rock bed again and excavated until the groundwater vein was caught.
이때, 큰 직경과 작은 직경이 만나는 지점에 단이 형성되어 지고 이를 통한 오염된 지표수의 유입 또는 보어홀의 누수를 방지하기 위하여 내측 케이싱(1)을 작은 직경의 굴착비트 변환지점 단까지 삽입설치하고 외측 케이싱(3)과 내측 케이싱(1)의 사이에 시멘트몰탈(2)을 타설하여 마감처리 하여 지하수를 사용하고 있다.At this time, a stage is formed at the point where the large diameter and the small diameter meet, and in order to prevent the inflow of contaminated surface water or the leakage of the borehole, the
그러나, 상기와 같이 시멘트몰탈을 사용하는 작업공정은 복잡하고, 경제적으 로 비용이 많이 들어가는 문제점이 있다.However, the work process using the cement mortar as described above has a problem that is complicated, economically expensive.
상기와 같은 문제점을 개선하고자 대한민국 공개특허 특1999-0064635호(지하수 취수보어홀 오염 방지 시공방법 및 그 장치) 및 대한민국 공개특허 특2002-0045935호(지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅방법) 등이 나와 있으나, 모두 암반층 상부에 시멘트몰탈을 주입하는 방식이어서 지형에 따라 깊은 암반층 상부까지 좁은 내외측 케이싱 간극을 통하여 시멘트몰탈을 주입하기 어렵고 외측케이싱이 접한 암반층 공간부가 시멘트몰탈로 완벽하게 밀폐되었는지도 알 수 없다는 근본적인 한계가 있어왔다. In order to improve the above problems, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-0064635 (groundwater intake borehole pollution prevention construction method and apparatus thereof) and Korean Patent Laid-Open Patent Publication No. 2002-0045935 (high depth grouting pipe apparatus and grouting method for groundwater treatment) It is difficult to inject the cement mortar through the narrow inner and outer casing gap to the upper rock layer according to the topography because the cement mortar is injected into the upper part of the rock layer. There has been a fundamental limitation that can not know.
특히, 상기 대한민국 공개특허 특2002-0045935호에서는 고압팽창튜브를 이용하여 그라우팅액을 받쳐주기 위한 차폐관체를 지하 심정 벽체에 밀착시키는 방법과 감시용카메라를 상기 고압팽창튜브 상 하단에 설치하여 차폐관체에 그라우팅액의 누설을 감시할 수 있는 수단 등이 개시되어 있으나 보어홀 오염방지 및 누수방지란 목적달성을 위한 장치가 너무 복잡하여 제대로 실현하기 어려우며 경제성의 문제도 안고 있다.In particular, the Republic of Korea Patent Publication No. 2002-0045935 discloses a method for closely contacting the shielding tube for supporting the grouting liquid using the high-pressure expansion tube to the underground heart wall and the monitoring camera is installed on the lower end of the high-pressure expansion tube to the shielding tube Means for monitoring the leakage of grouting liquid have been disclosed, but the prevention of borehole contamination and leakage prevention is too complicated for the purpose of achieving the purpose, and it is difficult to realize properly and also has the problem of economic feasibility.
본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 보어홀 내부로 토사가 붕괴 되는 것을 막기 위한 하나의 케이싱만 박고 보어홀 내부에 위치한 관체에 수팽창부재를 소정 위치에 구비함으로써, 간단하고 효과적으로 보어홀의 누수를 방지하기 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and by putting only one casing to prevent the earth and sand from collapsing into the borehole, and by providing a water-expanding member at a predetermined position in the tube located inside the borehole, It is an object of the present invention to provide a device for effectively preventing the leakage of the borehole.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 보어홀 내부의 지하수가 암반층 상부에서 누수 되는 것을 막기 위하여 상기 보어홀 내부에 설치된 누수방지용 관체와; 상기 관체의 소정 위치에 결합되어 주변에 있는 물이나 습기의 접촉만으로 팽창하여 상기 보어홀과의 사이 공극을 막는 수팽창부재를 포함한 수팽창부재를 이용한 보어홀 누수방지장치인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a leak-proof tube installed inside the bore hole to prevent the groundwater inside the bore hole to leak from the upper rock bed layer; Coupled to a predetermined position of the tube is characterized in that the borehole leakage preventing device using a water expansion member including a water expansion member to expand only by contact with the surrounding water or moisture to prevent the gap between the bore hole.
여기서, 주변에 있는 물이나 습기의 접촉만으로 팽창하는 수팽창부재는 수팽창성 고무탄성 지수재로 특히, 소디움 벤토나이트 원료와 부틸고무를 합성하여 만든 지수재가 바람직하다.Here, the water-expandable member that expands only by contact with water or moisture in the surrounding is a water-expandable rubber-elastic index material. In particular, an index material made by combining sodium bentonite raw material and butyl rubber is preferable.
소디움 벤토나이트(Sodium Bentonite)는 벤토나이트 표면에 교환성 이온으로 Na이온이 흡착된 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 다른 벤토나이트 보다 수팽창성이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 즉, 양질의 소디움 벤토나이트는 물과 반응하여 원래 체적보다 13 ~ 16 배가 팽창하며 무게의 5배까지 물을 흡수한다.Sodium Bentonite is montmorillonite in which Na ions are adsorbed on the bentonite surface as exchange ions, and are known to be more water-expandable than other bentonites. In other words, high-quality sodium bentonite reacts with water, expanding 13 to 16 times its original volume and absorbing water up to 5 times its weight.
상기와 같은 소디움 벤토나이트의 뛰어난 수팽창성으로 인하여 이를 이용한 지수재가 이미 토목, 건축 분야에서 많이 이용되고 있는 실정이다.Due to the excellent water expandability of sodium bentonite as described above, the index material using the same has been widely used in civil engineering and construction.
본 고안에서는 상기 소디움 벤토나이트와 같은 친수성 물질과 고무를 합성하여 만든 지수재를 테입(tape) 형태나 링(ring, 원통형)으로 만들어 상기 관체의 소정 위치에 부착 결합시켜 간단하고 효과적으로 보어홀의 누수를 방지하게 된다.In the present invention, a water repellent material made by synthesizing rubber with a hydrophilic material such as sodium bentonite is formed in a tape shape or a ring, and attached to a predetermined position of the tube to prevent leakage of boreholes simply and effectively. Done.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설 명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 관체와 수팽창부재의 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합상태를 보여주는 단면도이며, 도 4는 도 2의 사용상태를 보여주는 단면도이다.Figure 2 is an exploded perspective view of the tubular body and the water-expandable member according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a coupling state of Figure 2, Figure 4 is a cross-sectional view showing a state of use of FIG.
본 고안의 일 실시예로, 상기 수팽창부재(20)가 결합되는 소정의 위치는 상기 관체(10)의 외주면이고, 상기 수팽창부재가 결합된 상기 관체의 외주면은 원주방향으로 안착홈(12)이 형성되어 있고, 상기 관체의 안착홈(12)에 상기 수팽창부재(20)가 안착 결합된다. In an embodiment of the present invention, the predetermined position at which the
여기서 수팽창부재(20)는 친수성 물질과 고무를 합성하여 만든 수팽창성 고무탄성 지수재로 도시된 바와 같이 링(ring)의 형상을 갖는다. 그러나, 상기에서 이미 언급한 바와 같이 테입 형상으로 수회 감겨질 수도 있다.Here, the water-
상기 수팽창부재를 링(ring)의 형상으로 할 경우에는 합성고무판을 사이에 두고 양쪽에서 상기 수팽창성 고무탄성 지수재를 결합시켜 만든 것을 링으로 하는 것이 바람직하다. 이는 사이에 있는 합성고무판이 수팽창성 고무탄성 지수재가 팽창될 때 과도한 길이 팽창으로 상기 안착홈에 빈틈이 생기는 것을 막을 수 있기 때문이다.In the case where the water-expandable member is shaped like a ring, it is preferable that the water-expandable member is formed by combining the water-expandable rubber elastic index material on both sides with a synthetic rubber plate interposed therebetween. This is because the synthetic rubber plate in between can prevent gaps in the seating grooves due to excessive length expansion when the water-expandable rubber elastic index member is expanded.
도 4에서 설명하지 않은 참조부호 30은 심정 내부로 토사가 붕괴 되는 것을 막기 위해 설치한 케이싱으로, 종래 기술과 달리 본 고안에서는 하나의 케이싱 만으로 충분하다.
상기 실시예에서 상기 수팽창부재(20)가 결합되는 상기 관체(10)의 소정 위 치는, 도 4와 같이, 토사층과 암반층의 경계층 하단부이어야 한다. 그래야 상기 경계층으로부터 보어홀 내부로 유입되는 오염된 지표수를 막을 수 있고 보어홀 내부의 지하수가 사이 경계층으로 흘러나가는 것을 상기 수팽창부재(20)로 막을 수 있다.In the embodiment, the predetermined position of the
보다 완전한 보어홀의 차단을 위하여 상기 수팽창부재(20)를 상기 경계층 하단부의 서로 다른 위치에 2개 이상 설치할 수도 있다.In order to more completely block the borehole, two or more
나아가, 상기 수팽창부재(20)가 결합된 상기 관체(10)을 상기 보어홀 내부에 설치하고, 상기 보어홀에 고여 있는 지하수에 의하여 상기 수팽창부재(20)가 충분히 팽창하여 상기 보어홀과의 사이 공극을 막았을 때 상기 수팽창부재(20) 상부의 상기 보어홀과 관체 사이 공극에 시멘트몰탈을 주입함으로써, 보다 완전한 보어홀의 차단을 구현할 수도 있다.Furthermore, the
이때, 상기 시멘트몰탈의 주입은 상기 수팽창부재(20)의 건조를 막기 위한 수단이 될 수도 있다.At this time, the injection of the cement mortar may be a means for preventing the drying of the water expansion member (20).
이상 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 기술하였지만, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 기술된 본 고안의 기술적 사상 내에서 본 고안을 여러 가지로 형태로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있는바, 이에 대한 기재는 생략한다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, in various forms within the technical spirit of the present invention described in the appended claims Modifications or changes can be made and the description thereof is omitted.
본 고안실용신안공기를 이용하여 보어홀을 뚫은 후에 보어홀 내에 수팽창부재가 구비된 관체를 설치함으로써, 보어홀 내 물이나 습기에 의하여 수팽창부재가 팽창되어 보어홀의 암반층 벽면과 관체의 외측면이 더욱 견고하게 밀착 고정되어, 간단하고 효과적으로 보어홀의 누수를 방지할 수 있는 효과가 있다.After drilling the bore hole using the present invention utility model air, the water expansion member is installed in the bore hole, so that the water expansion member is expanded by water or moisture in the bore hole, and the rock layer wall surface of the bore hole and the outer surface of the pipe body. The more tightly fixed, there is an effect that can easily and effectively prevent the leakage of the borehole.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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U107 | Dual application of utility model | ||
REGI | Registration of establishment | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20100405 Year of fee payment: 5 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |