KR200430869Y1 - 수압 유지기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 긴 파이프(pipe) 수로관을 통하여 물을 흘려 보낼 때 장시간 물을 흐르게 하면 파이프 안에 공기가 생겨 물 흐름을 막음으로 최종적으로는 물 흐름이 끊기거나 약해진 수압으로 물이 거의 흐르지 않음을 볼 수 있는데, 이러한 현상을 막고 물 흐름을 원할 하게 하는 것을 특징으로 한다.

파이프, 취수구, 배수구, 공기 배출기, 물, 스프링, 볼, 조정 나사, 볼 멈춤 스프링

Description

수압 유지기{Vessel machine for water pressure}

도 1은 본 고안의 수압 유지기를 도시한 조립도 및 구성도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

1; 파이프

2; 취수구

3; 볼

4; 압축 코일 스프링

5; 공기 배출기

6; 조정 나사

7; 패킹

8; 스프링 눌림판

9; 스프링 지지판

10; 볼 지지대

11; 배수구

12; 공기 및 물 배출구

13; 배출구 패킹

14; 플랜지

15; 볼 멈춤 스프링

본 고안은 물을 파이프를 통해서 흘려 보낼 때 파이프 내에서 장시간 물이 흐름으로, 물에서 발생하는 공기가 장시간 생겨나 모여 굴곡이 있는 파이프 안에서 아래로 흐르지 못하고 굽어진 윗 부분에 모여 부력을 발생시키므로 물의 흐름을 방해하고 수압을 감소 시키는 작용을 하므로서 결국 물의 흐름이 차단되거나 매우 약화 되는데, 이와 같은 공기를 자동 배출하고 물의 흐름을 원할 하게 함은 물론 높은 수압을 유지하므로 물이 순조롭게 항상 흐르게 한다.

이 분야의 종래기술은 매우 높은 수압을 형성하기 위해 수위를 매우 높여 상부의 물이 크게 높은 곳에 위치하게 하여 공기가 생기더라도 그 높은 수압으로 공기가 아래로 흐르게 한다. 또 다른 방법으로 파이프의 굴곡을 줄이거나 해야 하는데 이는 지형적인 요소로 인해 거의 불가능 하다. 그러므로 매우 높은 수압을 유지하거나 파이프 굵기를 굵게 해야하는데 이에도 많은 어려움과 제약이 있어 왔다.

그러므로 위의 문제점을 개선하고, 비교적 저압의 파이프 내의 물이 항상 원활하게 흐르고, 지면의 형상에 따르는 파이프의 굴곡이 심하다 할지라도 물이 공기기가 차지않고 지속적인 수압을 유지하며 흐르게 하며, 파이프의 직경이 크지 않아도 되게 함으로서, 이 같은 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

구성요소를 살펴보면 물을 넣어 흐르게 하는 긴 파이프(1)와 취수구(2)의 거 름망과 배수구(11), 모여진 공기를 자동 배출하는 공기 배출기(5), 공기 배출기(5) 안에서 상하 운동하며 공기 및 물 배출구(12)의 구멍을 막고 여는 볼(3), 볼(3)의 운동을 조정하는 압축 코일 스프링(4), 볼 멈춤 스프링(15), 기타 볼 지지대(10)및 조정 나사(6), 패킹(7), 배출구 패킹(13), 플랜지(14) 등으로 이루어진다.

이에 작동하는 과정을 도면과 함께 상세히 설명하면

먼저 취수구(2)에서 거름망을 통하여 물이 유입되면 물은 중력에 의해 파이프(1) 안에서 흐르게 된다. 이 같이 흘러 배수구(11)로 물이 배출되게 된다. 물론 물이 파이프(1)를 통하여 배수구(11)로 흐르게 하는 것이 목적이다. 그러나 물이 단순히 파이프(1) 내로 흐르려면 중력의 힘을 빌어야 하므로 높은 수위를 유지하지 않으면 안 된다. 어느 정도 수위를 유지한다 할지라도 파이프(1)는 상당히 길며 지면에 놓여 지거나 매설되는데 이때 파이프(1)는 현실적으로 상당히 굴곡이 지게 되어 파이프(1) 내에 장시간 물이 흐르게 되면 물속에 있는 작은 기포들이 굴곡진 파이프(1)의 상단에 모이게 되는데, 이는 시간이 경과 함에 따라 기포들이 공기 방울이 되고 공기는 덩어리가 커져 파이프(1) 상부의 위로 일부를 막게 된다.이 공기덩어리가 수압에 의해 아래로는 흐르지않고 점점더 커지는데 이때 공기는 부력이 발생하여 파이프(1) 내에서 위로 오르려한다. 이때도 물은 파이프(1) 내에서 파이프(1) 공기 아래로 계속 흐른다. 이 같은 현상이 계속되면 공기 덩어리는 계속 커진다. 그러나 수압은 오히려 공기의 부력으로 약해지고 그러므로 물의 흐름은 점점 적어진다. 파이프(1)의 직경이 작거나 파이프(1)의 굴곡이 많거나 굴곡이 크거나 길거나 하면 이 같은 현상이 두드러진다. 심한 경우 결국에는 위와 같은 현상으로 물의 흐름이 멈춰 진다. 당연히 수압이 매우 높으면 생기는 공기 덩어리도 물과 함께 배수구(11)로 배출된다. 그러나 그렇게 높은 수위를 가진 곳이 별로 없으며 완만한 경사가 대부분이므로 위와 같은 문제점을 가지게 된다.

위의 파이프(1) 내에 생긴 공기의 부피가 그만큼의 물의 체적의 공간을 차지하므로 물을 밀어낸 부피만큼 부력이 작용한다. 즉 공기의 부피 만큼에 해당하는 부력이 수압을 상쇄하므로 전체적으로 수압이 약해지는 것이다.

이 같은 현상이 도면 1의 "B"와 같이 파이프(1)의 굴곡진 여러 곳에서 발생하므로 결국에는 파이프(1) 내의 물의 흐름이 끊어지거나 약해진다.

이러한 현상은 일반적으로 잘 알려져 있다.

위의 현상을 막기 위해서는 발생한 공기를 빼어내면 되는데 본 고안은 발생한 공기를 자동 배출하고 수압을 유지시킨다.

본 고안의 장치인 공기 배출기(5)는 도 1의 그림과 같이 취수구(2) 지점에서 "D"만큼 낮은 곳에서 파이프(1)와 플랜지(14) 결합하고 물과 공기가 배출되게끔 한다. 물이 순조롭게 파이프(1) 내에 흐를 때는 도면의 취수구(2)에서 "D" 만큼의 수위 때문에 공기 배출기(5)의 위치에서는 상당한 수압이 공기 배출기(5)에 작용하므로 공기 배출기(5)로 물이 흐르기 시작한다. 물이 공기 배출기(5) 내로 흐르기 시작하면 속력이 점점 증가하며 취수구(2)지점의 물의 위치에너지가 공기 배출기(5)지점에서는 운동에너지로 바뀌어 유속이 빨라진다. 처음에는 속력이 다소 느리다가 곧 운동에너지만큼 속력이 증가한다. 이때 공기 배출기(5) 내의 볼(3)이 유속과 수압에 의하여 압축 코일 스프링(4)과 볼 멈춤 스프링(15)의 누르는 힘을 이기고 위 로 들려 올려져 배출구 패킹(13)으로 통하는 구멍을 막게 된다. 이때 볼 멈춤 스프링(15)이 볼(3)을 잡아두는 역할을 하여 볼(3)이 도면의 "D" 수위의 수압이 충분히 약해질 때 압축 코일 스프링(4)에 의해서 볼 멈춤 스프링(15)의 볼(3)을 잡아 두는 힘을 이기고 볼(3)을 밀쳐 내므로 볼(3) 이 아래로 내려간다. 이렇게 하므로 볼 멈춤 스프링(15)은 볼(3)이 아주 조금씩 열리는 것을 방지하며 볼(3)의 간헐적인 운동을 유지시킨다. 볼(3)이 공기 및 물 배출구(12)의 구멍의 단면적에 해당하는 수압으로 볼(3)을 밀고 있으므로 ( 이 "D"수위의 수압은 즉, 공기 및 물 배출구(12)의 구멍의 단면적에 해당하는 수압은 압축 코일 스프링(4)의 누르는 힘과 볼(3)의 무게 보다 충분히 크므로) 수압이 "D"높이로 유지되는 한 볼은 아래로 내려가지 않고 배출구 패킹(13)과 밀착해 있게 된다. 수압이 "D"높이로 유지되는 한 공기 및 물 배출구(12)의 구멍의 단면적에 해당하는 수압으로 보다 큰 힘으로 볼(3)을 밀고 있으므로 수압이 볼(3)의 무게와 압축 코일의 누르는 힘을 이기고 이 상태가 계속 유지된다. 수압이 "D"높이로 유지되는 한 물은 적정한 수압을 형성하므로 "D"지점 이하 파이프(1) 내로 물을 흐르게 한다. "D"지점 이하의 "B"지점들에 기포가 발생하여 공기가 있더라도 "D"지점의 수압으로 파이프(1)에 물이 충분히 흐른다. 또한 만들 때 그런 위치를 "D"지점으로 정한다.

이때 장시간(수일 또는 수십일)동안 물이 파이프(1) 내에 흐르게 되면 물에 녹아 있던 공기가 기포로 발생하여 공기가 생겨 파이프(1) 굴곡의 상부에 공기가 모이게 되고 도면의 "B"지점에 공기가 모여들어 취수구(2)와 "D"사이의 수압에 영향을 미쳐 공기는 위로 향하는 부력이 작용하므로 취수구(2)지점과 "D"지점의 높이 차에 의한 수압을 약화시킨다. 따라서 여기서 공기 배출기(5)는 약해진 수압으로 인해 공기 및 물 배출구(12)의 구멍의 단면적에 해당하는 수압으로 볼(3)을 밀고 있으므로 볼 멈춤 스프링(15)의 힘을 더한 수압이 약해져 압축 코일 스프링(4)의 누르는 힘과 볼(3)의 무게를 이기지 못하고 볼(3)은 볼 멈춤 스프링(15)의 힘과 수압을 이기며 튕기듯 아래로 내려간다. 볼(3)이 아래로 내려가거나 볼 지지대(10)에 멈추게 되면 공기 배출기(5)에 의해서 파이프(1)에서 바깥으로 공간이 열려지므로 물과 공기가 공기 배출기(5)를 통해서 흘러나가기 시작한다. 이때는 "D"수위에 해당하는 물과 공기의 압력이 작용하므로 "D"수위 이하의 파이프(1) 내에 흐르는 물과는 상관없이 공기 배출기(5)로만 물과 공기가 빠져나간다. 이미 이때는 전체적인 파이프(1) 내의 물은 흐르지 않거나 매우 약하게 흐르는 상태다. 도면의 "D" 수위를 정할 때 공기가 없는 "D" 수위의 압력은 전체 파이프(1) 내의 "D"이하의 굴곡 상부에 공기가 찬 공기와 물이나, 물이 충분히 배수구(11)로 배수되게끔 위치한다. 또한 도면의 "E"수위에 해당하는 "C"지점에 공기 배출기(5) 하나 더 설치하여 "E"수위에 해당하는 공기가 없는 물만의 수위의 압력을 형성할 수 있다. 이러므로 충분한 수압을 항상 유지하여 물이 배수구(11)로 계속 흐르게 할 수 있다. 이는 임의의 위치에 다수개의 공기 배출기(5)를 설치할 수 있음을 의미한다.,

위와 같이 공기 배출기(5)를 통하여 물이나 공기가 충분히 급속히 빠져나가면 "D", "E"등의 수위의 압력이 급속히 회복되어 파이프(1) 내의 물 흐름이 정상적으로 회복되어 계속 흐르게 되는 것이다.

상기 공기 배출기(5)를 자세히 살펴보면 압축 코일 스프링(4)을 위에서 안내 하며 누르는 스프링 눌림판(8)이 있는데 이것의 작용은 압축 코일 스프링(4)의 압력의 크기를 조절하기 위해 압축 코일 스프링(4)의 압축 길이를 조절한다.

이것을 맞추기 위해 조정 나사(6)를 길이가 알 맞는 것으로 네 곳에서 패킹(7)을 끼워 고정한다. 이것은 수압과 위치에 따라 적정한 길이의 조정 나사(6)를 사용한다. 그러므로 볼(3)에 임의의 적정한 스프링 압력을 가할 수 있다.

스프링 지지판(9)은 압축 코일 스프링(4)압력을 볼(3)에 전달하며 볼(3)을 안정적으로 잡아주는 역할을 한다.

압축 코일 스프링(4)은 코일 선의 굵기를 다양하게 하므로 압축강도를 다양하게 할 수 있다.

볼 멈춤 스프링(15)은 공기 배출기(5)안에 볼(3)을 잡을 수 있게 4개~5개 C자모양의 길다란 판 스프링을 사용하여 공기 배출기(5)의 심부에 고정하여 사용하며 스프링 지지판(9)에 안쪽으로 홈을 내어 그 안으로 도 1과 같이 장치한다.

이에 본 고안은 상기의 문제점을 개선 시키고 취수구(2)로부터 안정적으로 파이프(1) 내로 물을 흘려 계속적으로 배수구(11)로 물이 흐르게 하여 낮은 수위로 인해 물이 끊기거나 약하게 흐르는 것을 방지하여 원할 한 물 공급을 하는데 목적이 있다.

이하 본 고안의 구성을 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

먼저 취수구(2)는 거름망을 사용하여 깨끗한 물이 유입되게 하고 긴 파이 프(1)를 통해 물이 내부로 흐르게 한다. 이 물은 배수구(11)의 위치까지 흘러 배출된다. 파이프(1)는 통상적인 PVC나 일반 파이프, 금속 파이프도 무방하며 본 고안은 상기 설명과 같이 물의 흐름을 원할 하게 하기 위해 내경이 큰 파이프를 사용하지 않아도 되는 잇점이 있다. 공기 배출기(5)는 녹슬지 않는 황동이나 스테인레스 재질등으로 만들며 파이프(1)의 중간에 "D"수위를 가지는 지점에 플랜지(14)형태로 연결된다. 이 플랜지(14)지에는 고무 패킹을 사용하여 볼트로 고정 시킴으로서 기밀을 유지한다. 공기 배출기(5) 내에는 볼(3), 압축 코일 스프링(4), 조정 나사(6), 스프링 눌림판(8), 스프링 지지판(9), 볼 지지대(10), 배출구 패킹(13), 볼 멈춤 스프링(15)이 조립되는데 볼(3)은 스테인레스 볼을 사용하여 녹이 생기는 것을 방지한다. 압축 코일 스프링(4)도 스테인레스 재질을 사용하여 녹이 생기는 것을 방지한다. 조정 나사(6)는 네 개씩 한 단위로 각각의 길이가 다른 것들을 준비하여 패킹(7)과 함께 조립하여 압축 코일 스프링(4)의 압축 크기를 조정하여 수압에 따른 공기와 물이 자동 배출되게 한다. 스프링 눌림판(8)과 스프링 지지판(9)은 압축 코일 스프링(4)을 안정적으로 지지하고 볼 지지대(10)는 압축 코일 스프링(4)과 볼(3)을 조립한 후 공기 배출기(5) 하단에 조립 고정한다. 볼 지지대(10)는 볼(3)이 하향운동시 안정적인 자리를 잡게 한다. 이렇게 하면 상기와 같이 볼(3)이 상하 운동하며 물과 공기를 적정하게 배출하여 "D"수위의 수압을 항상 유지시킨다. 그러므로 파이프(1) 내에 공기가 생기더라도 "D"수위의 압력이 물을 계속 흐르게 한다. 볼 멈춤 스프링(15)은 4~5개의 길다란 스테인레스 판 스프링으로 볼(3)을 옆으로 양 사방에서 C 모양으로 눌러 잡아주어 어느 정도의 힘이 상 방향 또는 하 방 향으로 작용해야만 볼(3)이 움직이게 하므로서 간헐 운동을 하게 하며 일정 힘을 견디게 한다. 그것의 효과는 볼(3)의 간헐 운동을 가능케 하여 공기 및 물을 공기 자동 배출기(5)에서 원활히 배출시키며 배출구 패킹(13)에 볼(3)을 확실히 밀착시킨다.

울이나 .개상수도등 물을 관수 하는 곳이면 지형에 따른 물의 흐름의 저항을 감소시켜 물공급을 원활히 함으로서 지속적인 물 공급이 가능하고, 높은 수압이 필요치 않음으로 저 수압하에서 물공급이 용이하다. 또한 파이프의 직경이 크지않아도 되므로 자원 절약의 효과가 크다

Claims (1)

1. 물을 유입하는 취수구(2)와, 공기및 물 배출구(12)를 형성한, 볼(3)과 압축 코일 스프링(4)과 4~5개로 길게 이루어진 C모양의 판 스프링의 볼(3)을 일시 멈추게 하는 볼 멈춤 스프링(15)과 네 개씩의 볼트로 압축 코일 스프링(4)압력을 조정하는 조정 나사(6)등으로 패킹과 조립된, 플랜지(14)로서 임의의 위치에서 고정되어, 파이프(1)의 물이 수압을 형성하여 충분히 전체 파이프(1) 내의 물이 흐르게 하며 불필요한 공기를 배출하는 공기 배출기(5)와, 파이프(5)로 구성되는 수압 유지기

Images