KR20070113298A - 작용보관형 사이펀 유닛 - Google Patents

Abstract

저장조의 오버 플로우를, 조벽을 절결하거나 공명하지 않고 넘치기 전에 동력 펌프를 사용하지 않고 사이펀관으로 영속적으로 메인터넌스 없이 유출한다.

사이펀관 양단으로 고정한 보조 저류를 부가하고, 도 1A에서는 평면에 전개하면 W형이 되는 W형 곡관(1)을 사이펀관에 채용하여, 양 사이드의 상승부를 그 보조 저류로서 저장조(5) 내의 수위가 바닥까지 내려가도 보조 저류 내의 낙차(2)로 균형을 유지하여 사이펀관 내의 물이 완전히 흐르는 것을 막고, 사이펀 작용의 파괴를 영속적으로 방지하며, 다시 저장조 내의 수위(4)가 보조 저류 및 설정 수위를 초과할 때마다 도 7 밸브(34) 도 8의 (38)과 배수관(39)으로 도 1 사이펀관(6)과 동일한 낙차(7)의 상태를 만들어, 그 작용으로 증수를 자연스럽게 고속배수한다.

Description

작용보관형 사이펀 유닛{Action keeping siphon unit}

본 발명은 고속 배액(排液)을 하기 위한 사이펀 유닛에 관한 것이다.

수족관이나 양식 활어조, 페트 숍 등에서는 도 5에서 나타내는 급수관(25)으로부터 급수를 받은 신선한 물을 도수관(24), 지하 도수관(26), 절결(23), 그리고 홈통(22)이라는 방법 등으로 순차 배수하여 조(槽)를 나열하고 있다. 이 방법은 저수지의 제방벽을 관통하여 배수하는 것과 동일하다.

용기나 조에 구멍 등의 가공을 하지 않고 조벽을 넘어서 물을 자연류로 배출할 때, 도 1의 B와 같은 U형 곡관(6)이나 호스에 물을 채워 낙차(7)의 사이펀 작용에 의해 흡출하는 방법이 있어, 대형이 되는 시동마다 사람의 손이 아닌 동력 펌프를 사용하여 사이펀관 내로 물을 충전하여 배수하고 있다.

한편, 사이펀관의 사용법에는 계량배출장치에 배출경로의 출구 파이프에 사이펀관을 사용하여 정량배출 펌프의 실린더로부터 액체를 정도 좋게 안정된 양으로 배출하기 위해, 출구 파이프의 출구와 액체 저장조 용기 내의 액면 높이를 동일하게 하고, 출구 파이프 내를 액체로 항상 채워, 출구 파이프 내 잔류량을 일정하게 유지할 목적으로 사용되는 경우도 있다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

도 5의 도수관(24), 지하 도수관(26)과 같이 각종 탱크나 양식 활어조 등의 조벽(槽壁)으로 배수관을 접속하는 경우는 조벽의 응력분산 강도 및 내진성이 떨어지기 때문에 조벽을 넘어서 사이펀관을 사용하는 경우가 있지만, 사이펀관에는 조 내의 물이 말라서 도 1B와 같이 사이펀관 말단의 수위(8) 보다도 수위가 낮아져, 공기가 들어오면 사이펀 작용이 붕괴되어, 다시 조 내의 수위가 올라가도 자력으로는 유출되지 않는 문제가 있다. 이 때문에, 사이펀관 내로 사이펀 기동용 동력 펌프를 내재하는 것이 있다.

본 발명은 이 문제를 극복하여 영속적인 메인터넌스 없이, 다시 조 내의 수위가 올라갈 때마다 그 방법과 달리 기동용 동력 펌프 없이 사이펀에 의한 배출작용을 사용하고, 자연스럽게 반복하여 고속으로 유출하는 사이펀 유닛을 제공한다.

과제를 해결하기 위한 수단

영속적으로, 사이펀관 내의 액체가 완전히 흘러버려 공기가 들어와 사이펀 작용을 파괴시키지 않기 때문에, 주저류(저장조)와는 별도의 보조 저류를 사이펀관의 양단으로, 저류의 바닥은 사이펀관 말단 보다 낮게, 저류의 벽은 사이펀관 양말단 보다 높고 저장조벽 보다 낮게, 이하의 방법으로 취부하여 사이펀관 내를 항상 액체로 가득찬 상태로 한다.

평면으로 전개한 경우에는 W형상을 이루는 형태로 U자형 사이펀관의 하향 양단으로부터 방향을 바꾸어 상향으로 구부려 관을 연장하고, 그 연장부를 보조 저류로서 사용한다. 또한, 하향의 U자형 사이펀관 말단을 각각 삽입한다. 상방을 개구한 보조 저류를 사이펀관 양단에 고정한다. 또는, 사이펀관의 한쪽 끝을 달리하여 앞의 W형상의 방법의 한쪽 끝을 조합한 방법으로 보조 저류를 양단에 붙인다.

이와 같이 하여, 저장조의 액체 수위가 사이펀관 끝 보다 말라서 내려가도, 사이펀관 내의 액체 및 내외의 양 보조 저류 내의 액체의 수두 균형이 잡혀진 단계에서 사이펀관을 통하는 액체의 흐름은 멈추어, 사이펀관 내의 액체가 완전히 흘러버리는 것을 영속적으로 방지하고, 다시 보급되어 저장조 내의 수위가 보조 저류부 보다 올라갈 때마다 그 올라간만큼의 낙차로 사이펀관을 통해 저장조 밖으로 액체가 자연스럽게 유출되도록 한다.

임의의 위치로 배액하기 위해서는 저장조 밖의 보조 저류와 배액관을 접속해야 하지만, W형상의 방법으로는 상향 보조 저류부 상단부터 아래 방향으로 굽혀서 더욱 연장하고, 연장부를 배액관으로 하여 그 굽힌 산고개 굽힘부의 천면(天面)에 기공을 설치하여 공기를 받아 들여서, 보조 저류부와 배액관의 수두관계를 차단한다. 한편, 보조 저류부의 방법에서는 저장조 내의 보조 저류부의 높이에서 저장조 밖의 보조 저류의 측벽으로 배액관을 접속하고, 그 저장조 밖의 보조 저류벽은 접속부 보다 높아 남은 액체가 넘치지 않도록 하는 동시에 상부는 개구한 채로 한다. 그리고, 배액관의 낙차에 의한 흡인작용으로 보조 저류와 사이펀관 내의 액체를 완전히 흡출함으로써 사이펀 작용을 파괴하지 않도록 한다.

또한, 배액관의 낙차에 의한 흡인작용을 활용한 고속배액을 하기 위해, 액체의 소용돌이로 저장조 내의 흡입구로부터 사이펀관 내로 공기가 흡입되지 않는 보조 저류부를 초과한 액면의 높이 범위에서만 그 폐액관의 접속부의 기공 내지 대기로의 개방구를 자동으로 닫는 밸브를 설치한다.

발명의 효과

본 사이펀 유닛 내의 액체가 증발하여 없어질 때까지 동력을 사용하지 않고 메인터넌스가 필요 없으며, 영속적으로 자연적인 고속배액이 가능하여 에너지 절약에 공헌한다.

본 사이펀 유닛을 사용하는 조는 조벽에 구멍 가공을 하지 않고 응력의 집중이 없으며, 각 조는 조벽에 관으로 직결하지 않고 독립되어 있는 동시에, 화학 플랜트조나 약품조를 평탄한 장소에 놓는 것이 가능하고, 지진이나 진동에 의한 도괴, 결괴, 누설에 강한 연속된 배액이 가능하여 안전에 공헌한다.

사이펀을 사용하기 때문에, 도 5에 비해 도 4와 같이, 기존의 조를 구멍을 내는 가공(穴明加工)을 하지 않고 배수관을 간단하게 설치할 수 있어 저렴하고 자유로운 조의 레이아웃이 가능하다.

본 사이펀 유닛에 승강장치를 부가함으로써, 수위제어나 유량제어, 계량배출이 간단하고 정밀도 있는 설비가 가능하다.

도면의 간단한 설명

도 1은 원리를 설명하는 도면이다.

도 2는 다른 형태의 타입을 설명하는 도면이다.

도 3은 배수관의 접속방법을 설명하는 도면이다.

도 4는 늘어놓은 조로 본 사이펀 유닛을 배치한 도면이다.

도 5는 종래의 배수방법을 설명하는 도면이다.

도 6은 본 사이펀 유닛을 설치한 수조의 사시도이다.

도 7은 급배수를 위한 기공용 플로트 밸브의 설치도이다.

도 8은 급배수를 위한 기공 연장관에 의한 수면식 대용밸브의 설명도이다.

부호의 설명

1 W형 곡관

2 낙차

3 낙차

4 수위

5 저장조

6 U형 곡관

7 낙차

8 수위

9 보조 저류

10 낙차

11 낙차

12 수위

13 기공관

14 배수관

15 낙차

16 개구

17 배수관

18 기공관

19 배수관

20 W형 곡관

21 급수관

22 홈통

23 절결

24 도수관

25 급수관

26 지하 도수관

27 사이펀관

28 조 내의 관 세움 보조 저류부

29 조 외의 관 세움 보조 저류부

30 배수관

31 기공 구멍

32 수조

33 유지 수위

34 플로트 밸브

35 수위

36 밸브 해제 닫힘용 스프링

37 밸브

38 기공 연장관

39 배수관

40 수위

41 수위

42 슬릿

43 수위구간

44 수위구간

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

주저류(저장조)와는 별도의 보조 저류를 사이펀관의 양단에 취부하여, 설정수위를 초과한 오버 플로우를, 또한 저장조 하부로 구멍을 뚫는 것과 손색없는 배수를 동력 없이 메인터넌스 없이 영속적으로 행하는 것을 실현하였다.

실시예 1

배수에 사용하는 사이펀관의 양단에 이하의 방법으로 보조 저류를 설치하고, 평면으로 전개한 경우에는 W형상을 이루는 사이펀관 도 1A의 W형 곡관(1)을 사용하여 양끝의 높이를 중앙의 산고개 굽힘부 및 저장조(5) 보다 낮게, 양사이드의 골짜기 굽힘부 보다 높게 하여 양사이드의 상승부를 보조 저류로 하는 방법, 또한 도 2에 나타내는 저류 바닥은 사이펀관 말단 보다 낮게, 유벽(溜壁)은 사이펀관 양단 보다 높고 그리고 저장조벽 보다 낮게, 사이펀관 끝을 상시 수중으로 잠기게 하기 위한 양 보조 저류(9)를 고정하는 방법, 또는 한쪽 사이드를 달리하여 앞의 W형 곡관의 방법의 한쪽을 조합하여 도 3의 D와 같이 보조 저류를 설치하고, 사이펀관 내의 물 및 보조 저류부의, 물의 낙차(2) 및 낙차(10)로 균형을 잡아 저장조 내 수위가 조 내의 사이펀관의 말단 수위(4) 이하로 내려가도, 도 2에서 나타내는 수위(12)까지 내려가도 사이펀관 내의 물이 완전히 흐르는 것을 막아서, 사이펀 작용의 파괴를 방지하고, 영속적으로 사이펀 작용을 유지 보관하며, 다시 저장조 내의 수위가 올라가 도 1A의 낙차(3) 내지 도 2의 낙차(11)가 발생했을 때, 그 압력으로 사이펀관 내를 통하여 자연적으로 물이 저장조 밖으로 유출되도록 한다.

임의의 위치로 배수하기 위해서는 보조 저류로 배수관을 접속해야 하지만, 도 3C와 같은 배수관(14)의 접속부의 천면으로 기공관(13) 내지 기공 구멍을 설치하는 방법, 도 3D에 나타내는 사이펀관으로 고정한 보조 저류의 측면으로 배수관(17)을 접속하여 개구(16)를 설치하는 방법으로 보조 저류와 배수관의 수두관계(水頭關係)를 끊어, 배수관의 흡입 낙차(15)가 사이펀관 내에 걸리지 않도록 하고, 사이펀관 내의 물 및 보조 저류 내의 물이 배수관에 완전히 흡수되지 않도록 하여 사이펀 작용을 유지 보관하고, 메인터넌스 없이 조 내의 수위를 유지하여 오버 플로우 배수를 한다.

본 사이펀 유닛은 취급 액체의 기포가 한계를 초과하면 관 내로 공기가 쌓여 기능하지 않게 되기 때문에, 가스화되기 쉬운 액체나 거품이 이는 곳 가까이로 설치하지 않고, 경우에 따라 사이펀관 내의 공기의 쌓임을 관찰할 수 있는 유리관을 사용한다.

도 1A의 W형 곡관(1)은 평면으로 전개한 경우 W형상을 이루기 때문에, W형 곡관, 또는 W형 사이펀관으로 칭하였지만, 조나 주위의 경우에 맞추어 도 6과 같이 수조(32)에서 유지수위(33)로 우수(雨水)를 배수하기 위해, 사이펀관(27)부, 조 내의 관 세움 보조 저류부(28), 조 외의 관 세움 보조 저류부(29), 배수관(30), 기공 구멍(31)과, 원리를 무너뜨리지 않는 범위에서 자유로운 스타일로 배치할 수 있다.

파이프만으로 저렴하고 용이하게 가공 설치할 수 있는 하기의 방법을 추천한다. 도 2에 비해 평면으로 전개한 경우 W형상을 이루는 사이펀관, 도 1A의 W형 곡관(1)을 추천한다. 또한, 임의의 위치로 배수하는 배수관을 접속하기에는 도 3D에 비해 보다 심플한 도 3C의 관만의 방법을 추천한다. 도 4가 그 방법으로, 급수관(21)으로부터 받은 물을 W형 곡관(20), 기공관(18), 배수관(19)을 설치하여 연립 조로 순차 배수하도록 한 것이다. 이미 존재하는 조를 나열하여 공사를 할 때, 그 도 4의 방법은 도 5의 조벽에 구멍을 내는 방법에 비하면 매우 간단하다.

보조 저류부와 배수관의 접속부의 기공 직경은 지나치게 작으면 사이펀관으로 걸리는 배수관의 흡인작용을 차단하기 위한 공기가 들어오는 것이 멈추지 않고, 사이펀관 내의 물을 배수관이 완전히 흡수해버림으로써 사이펀 작용을 붕괴시키고, 영속적인 사이펀 작용의 유지가 불가능해진다. 즉, 도 1에서 나타내는 낙차(3)가 충분하고, 도 3C의 기공관(13)의 기도의 유효 직경이 작을 때에는 도 3에서 나타내는 배수관(14)의 낙차(15)의 흡인작용으로 배수속도를 앞당기는 메리트가 있지만, 조 내 수위가 내려가 도 1에서 나타내는 낙차(3)가 적어져 수위(4)에 가까워지고, 물의 소용돌이와 함께 공기가 본 유닛 내로 흡입되어 사이펀 작용이 붕괴되기 전에, 그 필요한 공기량을 받아들이는 공기관의 기도 유효 직경을 확장하는 것이 필요해진다.

전기적 수위 센서를 동반하는 전동 밸브여도 좋지만, 도 7의 플로트 밸브(34)는 조 내의 수위(35)에 따라서, 도 3C에서 나타내는 낙차(15)의 흡인 배수능력을 활용하기 위해 설치한 그 기공밸브이다. 도 7E는 닫힘 밸브시, 도 7F는 열림 밸브시의 도면이고, 진공압의 흡착으로부터 밸브를 열기 때문에 밸브 해제 닫힘용 스프링(36)을 장착하고 있다. 플로트 밸브 유닛부와 기공관 사이는 나사 또는 경압입의 감합으로 떼어낼 수 있으며, 설치 초기에 유닛 전체에 마중물을 기공관으로부터 공급할 때에 닫히는 배수관 하부에 밸브(37)를 설치한다.

밸브 대신, 도 8의 기공 연장관(38)을 저장조 내에 삽입한 수면식 기공 개폐기능의 방법도 가능하고, 간단하고 비용 퍼포먼스가 있지만, 조 내 수면이 기공 연장관 끝을 막아, 작용 보관형 사이펀 작용으로부터 종래의 도 1B와 동일한 배수관을 일체로 한 사이펀으로 전환 급배수를 시키고자 할 때, 도 8G의 수위(40)에서 순간적으로 기공관을 닫으면, 배수관(39) 내의 도면 설명과 같이 배수관 내의 위에서부터 아래까지 연결되는 기도를 남겨서 내벽을 타고 흘러내리는 수류상태에서 배수관의 낙차수두가 발생하지 않아, 유량이 적은 채로 조 내 수위(41)까지 올라도 고속배수를 이루지 않는 상태에 빠질 때가 있기 때문에, 도 8H의 슬릿(42)으로 기공 연장관 말단의 측면을 절결조 내의 수위가 올라감과 함께 통기를 서서히 닫아서 기공관 내의 기류에 맥류를 발생시켜 도 8H의 배수관 내의 도면과 같이 거품 섞인 맥류를 발생시키는 수위구간(43)이 일시 필요하다. 도 8H의 수위구간(44)이 도 3C에서 나타내는 배수관 흡인낙차(15)를 충분히 활용하여 완전한 고속배수가 되는 조 내 수위이다. 단, 수위구간(43)에서는 보글보글하는 비등음에 비슷한 소리가 다소 발생한다. 소리가 신경 쓰일 때는 도 7의 플로트 밸브(34)를 추천한다.

이와 같이 고속배수 기능을 설치하는 경우에는 플로트 밸브식과 대체수면식 중 어느 하나라도 순간적으로 기공의 밸브를 닫으면 고속배수를 이루지 않을 때에도 발생하고, 배수관이 지나치게 굵어도 동일한 것이 일어나며, 지나치게 얇으면 유체저항으로부터 배수능력이 내려가기 때문에 조 내로 급수량, 배수관의 낙차 및 유닛 전체의 유량 유효 직경의 균형을 배려할 필요가 있다.

도 7, 도 8H의 조에서 수도용 염화비닐재, 내경 Ø16 파이프를 사용한 배수용 W형상 사이펀관, 동일하게 Ø16 파이프를 사용한 기공관부, 그리고 도 3의 흡인낙차(15)에 상당하는 길이를 1 m로 한 내경 Ø13 파이프의 배수관을 배치하고, 배수능력을 테스트한 결과, 배수능력이 매분 20 ℓ인 것이 확인되었다. 본 사이펀 유닛의 배수능력이 조벽 하부로 구멍을 열어서 배수관을 접속하는 방법과 손색없는 성능이 있는 것을 확인할 수 있었다.

유닛을 구성하는 관의 유량 유효 직경의 굵기, 흐르는 액체의 종류로 그 배수능력은 바뀌지만, 댐, 저수지, 탱크나 조, 비커, 그리고 물 이외의 오일, 용융물, 화학약품, 녹인 플라스틱, 녹인 금속 등으로의 액체라도 광범위하게 다목적으로 사용할 수 있다.

엔진 펌프 대신 간단하게 취부하고 떼어낼 수 있기 때문에, 구멍이나 취수구 가 없는 용수로 U자 홈과 논 사이의 관개급수에 본 사이펀 유닛을 사용한다.

본 유닛이나 1차 탱크 중 어느 하나에 승강장치를 부가함으로써, 1차 탱크로부터 2차 탱크로의 공급량의 정밀도 있는 제어가 가능하기 때문에, 액체 재료 또는 시약의 조합조에 본 사이펀 유닛을 사용한다.

Claims (1)

1. 주저류(저장조)와는 별도의 보조 저류를, 저장조벽을 걸친 사이펀관 양단에, 저류의 바닥은 사이펀관 말단 보다 낮게, 저류의 벽은 사이펀관 양 말단 보다 높고 저장조벽 보다 낮게 취부하여, 사이펀관 내를 항상 액체로 가득찬 상태로 하여 항상 사이펀 작용을 유지하며,

   또한 저장조 밖의 보조 저류 벽의 최고부에 아래로 향하여 연장한 배액관을 접속하고, 접속부의 천면(天面)으로 기공 또는 개구를 설치하여 공기를 받아들여서, 배액관 내의 액체의 하강에 의한 흡인작용을 감쇠시키고, 그 흡인작용에 의해서 보조 저류와 사이펀관 내의 액체를 완전히 흡출함으로써 사이펀 작용을 파괴하는 경우가 없도록 하며,

   그리고, 저장조 내의 소용돌이의 발생으로 액체 흡입구로부터 사이펀관 내로 공기가 흡입되지 않는 저장조 내의 보조 저류부를 초과한 액면 높이의 범위에서만, 그 기공 내지 개구의 기도를 닫는 밸브에 있어서는 기공관으로 저장조벽 보다 높은 위치에서, 또는 기공관을 연장하여 저장조벽을 걸쳐서 저장조 내의 액면으로 찔러넣는 형태의 기공 개폐 기능관은 저장조 내의 보조 저류부의 높이 보다 높고 저장조벽 보다 낮은 위치의 액면에서 기공의 기도를 닫는 위치에서 설치하여서, 저장조 내의 설정된 액면 높이를 초과한 오버 플로우를 저장조벽을 넘어 메인터넌스 없이 영속적으로 그 배액관의 전체길이에 가득찬 액체의 중력에 의한 흡인작용의 전부를 활용한, 고속 배액의 능력을 가진 배액 펌프 기능을 가능하게 한 작용보관형 사이 펀 유닛.

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