KR20120040316A - 와류발생장치를 이용한 침전물 제거 기능을 갖는 사이펀여수로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식수원 등의 저수조의 수위가 설정된 수위 이상이 되었을 때 관내 압력 변화에 의해 저장되어 있던 물을 하류로 자동으로 배출시킴과 동시에 물의 배출시 저수조의 바닥에 가라앉아 있는 침전물을 와류작용으로 인하여 와류작용 중심부로 집결시켜 물과 함께 배출시킬 수 있도록 하여 저수조 내의 물을 깨끗한 상태로 유지할 수 있도록 한 사이펀여수로에 관한 것으로, 본 발명에 따른 사이펀여수로는, 저수조의 바닥면에서부터 제방의 상부 쪽으로 상향 경사지게 연장되는 경사유입부와; 상기 경사유입부의 상단부에서 제방의 외측으로 연장되게 형성된 연장부와; 상기 연장부의 외측 단부에 연결되어 제방의 외부에 하향 경사지면서 연장되는 경사유출부를 포함하며; 상기 경사유입부의 하단부에 상측으로 연장된 도입부와 도입부에 수평하게 연결된 연결부와 연결부 양단에 180도 방향으로 절곡되어 연결된 와류발생부로 구성된 와류발생장치로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

와류발생장치를 이용한 침전물 제거 기능을 갖는 사이펀여수로{siphon spillway having function of precipite elemination make use of vortex producer}

본 발명은 저수조 바닥에 침전된 침전물을 제거하는 기능을 갖는 사이펀여수로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식수원 등의 저수조의 수위가 설정된 수위 이상이 되었을 때 관내 압력 변화에 의해 저장되어 있던 물을 하류로 자동으로 배출시킴과 동시에 물의 배출시 와류를 발생하게 함으로써 저수조의 바닥에 가라앉아 있는 침전물을 와류중심부로 집결시켜 외부로 배출시킬 수 있도록 하여 저수조 내의 물을 깨끗한 상태로 유지할 수 있도록 한 사이펀여수로에 관한 것이다.

국내의 농업 관개용수의 안정적인 확보와 홍수의 사전 예방을 위해 다목적 댐 등의 건설이 이루어지고 있으나, 이는 엄청난 예산과 오랜 기간이 소요되는 대규모 건설공사로 중소 규모의 관개용수용 저수지나 수중보의 개선에는 그 적용이 어려운 실정이다. 또한 국내 농업 관개용 저수지의 약 70％ 정도가 매우 오래된 노후시설로 태풍 및 장마의 집중호우와 같은 돌발적 자연재해에는 거의 무방비로 노출되어 자연상황에 의지하게 되는 형편이다. 더군다나 지구 온난화에 의해 태풍의 발생이 전에 비해 빈번해지고 그 위력 또한 강력해졌으며 국지성 집중호우의 발생빈도도 높아지면서 집중호우로 홍수위마저 상상을 초월하는 경우가 많아지게 되었다.

이에 따라 농업 관개용수용 소규모 댐이나 저수지 또는 지방하천의 적정한 수위 조절을 위한 경제적이고도 효율적인 여러 방안이 시도되고 있으며, 이의 한가지 방안으로 구동장치가 없어 전력이 필요하지 않게 되어 작업인력이 필요없고, 유지비용이 저렴하면서도 설치 및 작동이 간편한 사이펀 원리를 이용한 사이펀여수로가 제안되었다.

한편, 식수원의 물은 항상 깨끗한 상태를 유지해야 하는데, 식수원의 바닥에 침전물이 쌓여 퇴적되면 결국에는 식수원이 오염되어 깨끗한 물을 공급할 수 없게 된다.

그러나, 종래의 사이펀여수로는 단순히 저수조 내의 수위가 일정 수위에 도달했을 때 신속한 방류가 이루어지도록 하여 수위를 일정하게 조절하는 기능만 수행하도록 설계되었기 때문에 저수조 바닥에 침전되어 있는 침전물까지 제거하는 기능은 수행하지 못한다. 이에 현재까지는 저수조 바닥의 침전물을 제거할 수 있는 별도의 수단이 없는 실정이며, 침전물이 쌓이는 대로 놓아둘 수 밖에 없어 침전물에 의해 식수원이 오염될 우려가 높다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 농업용 저수지는 물론, 특히 식수원과 같은 저수조 내의 수위가 일정 수위에 도달했을 때 자동으로 신속하게 외부로 물을 방류함과 동시에 방류시 저수조의 바닥에 오염된 침전물도 효과적으로 배출하여 제거할 수 있는 사이펀여수로를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따른 침전물 제거 기능을 갖는 사이펀여수로는, 저수조의 바닥면에서부터 제방의 상부 쪽으로 상향 경사지게 연장되는 경사유입부와; 상기 경사유입부의 상단부에서 제방의 외측으로 연장되게 형성된 연장부와; 상기 연장부의 외측 단부에 연결되어 제방의 외부에 하향 경사지면서 연장되는 경사유출부를 포함하며; 상기 경사유입부의 하단부는 상측으로 연장된 도입부와 도입부에 수평하게 연결된 연결부와 연결부 양단에 180도 방향으로 절곡되어 연결된 와류발생부로 구성된 와류발생장치로 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 경사유입부를 통해 저수조 내의 물의 신속한 방류가 이루어질 때 경사유입부의 하단부의 와류발생장치의 와류발생 작용에 의해 경사유입부 하단부 주위에서 와류가 발생하게 되고, 이에 따라 저수조 바닥에 침전된 침전물이 부상하면서 경사유입부 내측으로 유입된 후 방류되는 물과 함께 외부로 배출되어 제거된다. 따라서, 저수조 바닥면에 침전물이 쌓이지 않고 외부로 제거되므로 식수원이나 식수원 등의 물을 깨끗한 상태로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이펀여수로의 구조를 나타낸 요부 종단면도이다.
도 2는 도 1의 사이펀여수로의 경사유입부의 하단부의 구조를 나타낸 위에서 본 횡단면도이다.
도 3은 도 1의 사이펀여수로의 경사유입부의 하단부의 구조를 나타낸 옆에서 본 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 사이펀여수로의 구조를 나타낸 요부 종단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 침전물 제거 기능을 갖는 사이펀여수로의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 사이펀여수로의 첫번째 실시예를 나타낸 것으로, 먼저 도 1을 참조하면 이 실시예의 사이펀여수로(10)는 저수조(W)의 바닥면에서부터 제방(D)의 상부 쪽으로 상향 경사지게 연장되는 경사유입부(11)와, 상기 경사유입부(11)의 상단부에서 제방(D)을 관통하여 제방(D)의 외측으로 수평하게 연장되게 형성된 연장부(12)와, 상기 연장부(12)의 외측 단부에 연결되어 제방(D) 외부의 비탈면을 따라 하향 경사지게 연장되는 경사유출부(13) 및 경사유입부(11)의 하단부에 연결된 와류발생장치(16)를 포함하여 구성된다.

상기 연장부(12)의 상단부에는 사이펀여수로(10) 내외로 공기가 유입 및 유출될 수 있도록 하는 에어벤트관(15)이 연결된다. 상기 에어벤트관(15)의 말단부는 상기 연장부(12)의 최하단 정점으로부터 일정 거리 높은 위치에 위치한다.

상기 경사유출부(13)의 내측에는 소정 간격으로 디플렉터(14)가 설치된다. 상기 디플렉터(14)는 사이펀여수로(10) 내로 초기에 흐르는 물이 충돌하면서 하부로 흘러내리는 폭포작용을 발생시키고, 이 폭포효과에 의해 사이펀여수로(10) 내의 공기를 배제하여 사이펀여수로(10) 내부가 진공상태로 되면서 완전한 사이펀효과가 나타나게 하는 기능을 한다.

상기 경사유입부(11)의 하단부에 연결된 와류발생장치(16)는 물이 급격히 흡입될 때 저수조(W) 바닥의 침전물이 부유하여 유입될 수 있는 형태로 설계된다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 경사유입부(11)의 하단부에 연결된 와류발생장치(16)는 와류발생부(16a)와 180도 방향으로 절곡되어 연결된 다른 와류발생부(16b)로 형성된다.

이와 같이 경사유입부(11)의 하단부에 연결된 와류발생장치(16)의 와류발생부(16a, 16b)가 서로 180도 방향으로 절곡되어 형성되면, 사이펀여수로(10) 내부 압력이 급격히 저하되면서 경사유입부(11)로 물이 흡입될 때, 경사유입부(11) 하단부에 연결된 와류발생장치(16)의 작용으로 와류(vortex)가 발생하게 되고, 이 와류가 저수조(W) 바닥면의 침전물(P)을 유입,부양시키게 되고, 부양된 침전물(P)은 물과 함께 경사유입부(11) 내측으로 유입되어 물과 함께 외부로 배출되어 제거된다.

이와 같이 구성된 사이펀여수로(10)는 다음과 같이 작동한다.

저수조(W) 내의 수위가 사이펀여수로(10)의 연장부(12)의 하단부 높이까지 도달하면, 연장부(12)를 통해서 물이 흘러가기 시작하고, 경사유출부(13)를 통해 배출되는 물이 경사유출부(13) 내의 디플렉터(14)에 수충되면서 폭포작용을 일으키게 되어 사이펀여수로(10) 내의 공기가 물과 함께 외부로 배출된다. 이 때, 상기 에어벤트관(15)을 통해서는 연장부(12) 내로 공기가 유입되므로 사이펀여수로(10) 내의 압력이 급격히 저하되지는 않는다.

이 후, 저수조(W)의 수위가 상기 에어벤트관(15)의 하단부까지 올라와 에어벤트관(15)의 하단부를 막게 되면, 에어벤트관(15)을 통한 공기 유입이 없어지게 되고, 사이펀여수로(10) 내의 공기는 전술한 폭포작용에 의해 외부로 배출되기만 한다. 이에 따라 사이펀여수로(10) 내부 압력이 급격히 저하되고, 경사유입부(11)의 하단부를 통해서 물이 급격히 흡입되면서 신속한 방류가 이루지게 된다. 이 때, 전술한 것처럼 경사유입부(11) 하단부에 연결된 와류발생장치(16)의 작용으로 인해 와류가 발생하면서 저수조(W) 바닥면의 침전물(P)이 부유되어 방류되는 물과 함께 외부로 배출된다.

도 4는 사이펀여수로의 두 번째 실시예로, 하단부 높이가 서로 다른 복수개의 에어벤트관(A1.A2)가 사이펀여수로(10)의 연장부(12)에 연결되어 각각의 에어벤트관(A1,A2)에 밸브(V1,V2)가 설치되고, 경사유입부(11)와 경사유출부(13)을 연결하는 바이패스관(A3)과 이 바이패스관(A3)에 설치된 밸브(VA)를 포함하여 구성된다.

폭우 또는 국지성 호우에 대비하여 저수조(W)의 물의 사전배출이 필요한 경우, V2밸브를 잠그고 VA밸브와 V1밸브를 열어두면 수위는 사전배출수위(6) 이하로 내려가고, A1에어벤트 하단부로 공기가 유입되어 사전배출수위(6)에서 사이펀여수로(10)의 작동이 중지되며, 만수위(5)를 유지할 경우 VA밸브와 V1밸브를 잠그고 V2밸브를 열면 A2에어벤트 하단부로 공기가 유입되어 만수위(5)에서 사이펀여수로(10)의 작동이 중지된다. 따라서, 저수조(W) 내의 물의 수위를 원하는 대로 여러 단계로 조절할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.

10 : 사이펀여수로 11 : 경사유입부 12 : 연장부
13 : 경사유출부 14 : 디플렉터 15 : 에어벤트관
16 : 와류발생장치
W : 저수조 D : 제방 P : 침전물

Claims (2)

1. 저수조의 바닥면에서부터 제방의 상부 쪽으로 상향 경사지게 연장되는 경사유입부와;
   상기 경사유입부의 상단부에서 제방의 외측으로 연장되게 형성된 연장부와;
   상기 연장부의 외측 단부에 연결되어 제방의 외부에 하향 경사지면서 연장되는 경사유출부를 포함하며;
   상기 경사유입부의 하단부에 상측으로 연장된 도입부와 도입부에 수평하게 연결된 연결부와 연결부 양단에 180도 방향으로 절곡되어 연결된 와류발생부로 구성된 와류발생장치로 형성된 것을 특징으로 하는 침전물 제거 기능을 갖는 사이펀여수로.
2. 제1항에 있어서, 상기 연장부에 연결되고 서로 다른 하단부 높이를 갖는 복수개의 에어벤트관과;
   상기 에어벤트관의 공기흐름을 제어하는 밸브와;
   경사유입부와 경사유출부를 연결하는 바이패스관과;
   상기 바이패스관에 설치되어 물의 흐름을 제어하는 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사이펀여수로.

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