KR20210013515A - 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정장치. - Google Patents

우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정장치. Download PDF

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KR20210013515A
KR20210013515A KR1020190091348A KR20190091348A KR20210013515A KR 20210013515 A KR20210013515 A KR 20210013515A KR 1020190091348 A KR1020190091348 A KR 1020190091348A KR 20190091348 A KR20190091348 A KR 20190091348A KR 20210013515 A KR20210013515 A KR 20210013515A
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    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
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    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
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    • E03F2201/20—Measuring flow in sewer systems

Abstract

본 발명은, 자연 원리를 이용하여 자동으로 차집관로의 최대 차집량을 수용하고, 하천, 바다, 저지대등지에서 발생하는 역류수 유입을 차단하고, 호우로 인한 과다 토사나 우수가 차집관로 유입 되는 것을 차단 내지 조절을 구현한 개폐 장치이며, 수로 바닥면에 로드셀을 설치하여 협잡물로 인한 측정 장애가 배제되었다.
주요 특징은, 유도월류턱을 사용하여 우수토실 방향으로 수로를 구성하고, 전단에는 스크린을 설치하여 쓰레기 유입을 방지하고, 협잡물의 영향을 받지 않도록 수로 바닥에 로드셀을 설치하여 통과 유량의 무게를 측정하여, 수위, 유량, 유속을 도출하고, 우수토실의 유입구에는 개도조절판이 설치되어 개폐판의 통수 단면적을 조절하고, 상황에 따라 개도조절판 대신 스틸그레이팅을 설치 할 수 있다.
또한, 하수관로의 최대용량을 수용하도록 기준월류턱이 구성되고, 기준월류턱은 계단 모양의 전방개폐판이 후방개폐판과 연결되고, 집수통2가 후방개폐판에 연결되어, 집수통2의 유입구 높이, 월류턱의 높이, 개도조절판을 사용하여 개폐전환점의 수위를 명확히 할 수 있다.
또한, 바다등지에서 발생되는 역류수를 차단하기 위해, 유도월류턱 높이의 집수통1이 설치 되고, 역류수가 월류시에는 개폐판이 자동으로 닫혀 차집관로의 유입을 막고, 동시에 월류수를 발생시켜 역류수를 차단하는 자연 원리를 이용한다.

Description

우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정장치. {Powerless Automatic switching of sewerage and Measuring device for sewage}
본 발명은, 하수관로 시설물 관련하여, 하수관로에서 유량의 방향을 제어 하는 개폐 장치와 유량 측정장치로, 우수토실의 우수유입방지장치, 차집관거의 토사유입방지장치, 유량 측정장치, 하수관로 제어장치에 적용되는 기술이다.
최근 하수관로의 종단부인 하천은 공원, 체육시설, 산책로등으로 활용되고 있어 하수관로의 실질적 관리가 필요하다.
통상, 하수는 오수와 우수를 통칭하는 것으로 오수는 가정, 공장, 축사등지에서 발생하는 오염수를 의미하며, 우수는 자연 강우를 의미한다.
관로는, 지류 수로들이 집결된 배수 통로이다.
관로 구분은, 오수와 우수가 구분된 분류식 하수관로와 오수와 우수가 하나의 관로를 이용하는 합류식 하수관로가 있다.
분류식 오수관로는, 하수처리장으로 연결된 배수 통로이다.
분류식 우수관로는, 하천 바다등으로 연결된 배수 통로이다.
합류식 하수관로는, 우수토실과 우수토실 내부에 연결된 차집관로를 통과하여 하수처리장으로 수송하거나 하천등으로 배수하는 통로이다.
우수토실은, 합류식 하수관로에서 우천시에 일정 하수를 차집하여 하수처리장에 수송하고 나머지를 하천등의 수역으로 방류하기 위한 웨어등의 시설을 말한다.
상기와 같이 운영되고 있음에도 불구하고 현실적으로는, 무단방류, 무분별한 관로 오접합 공사, 도심구조 변화, 계절적 요인, 일일 시간대별 유량의 변화, 오수관로의 과다 우수유입등으로 인하여, 하수관로의 종단부인 하천에서 악취유발, 고오염수 하천방류, 물고기 폐사등의 현상이 발생하고, 하천, 바다에서 발생되는 역류수가 유입되어 하수처리 정수 효율을 저감시키고 있다.
이에, 현행 하수관로의 적용 기술과 문제점들을 살펴보면,
첫번째로, 우수토실과 차집관로에 쓰레기 유입방지를 위해, 우수토실 상부에 스틸그레이팅을 설치하여 우수토실을 완전 개방하는 경우가 대부분으로, 이는 최대 유량 차집 용도로 적합 할 수 있으나, 스틸그레이팅을 통과하지 못하는 쓰레기로 인해 통수 단면이 줄어 월류 현상이 발생하여 고오염도 하수가 하천으로 방류되고, 토사등이 관로로 유입되어 막힘 현상이 발생하고, 하천에서 발생한 역류수가 하수처리장에 수송되어 하수처리시설의 효율을 저하시키는 단점이 있다.
두번째로, 우수토실 상부에 개폐판을 설치하고, 동력으로 제어하는 방식이 있는데, 이는 과다 초기 비용의 소요, 오동작, 유지관리 비용이 지속적으로 소요되는 등 경제성 측면에서 불합리하다.
또한, 필수적으로 수위, 유량을 측정 해야만 자동 제어를 구현 할 수 있는데, 수위계와 유량계를 사용함에 있어, 하수관로 특성상 쓰레기와 협잡물등이 센싱부 단면에 점착되고, 호우로 인한 파손등으로 측정 장애가 자주 발생하는 단점이 있다.
세번째로, 우수토실 상부에 우수유입방지장치를 설치하는 방식이 있는데,
이는 지렛대 원리로 중심축 양쪽 무게 차이로 개폐작용을 하는 원리로서, 평소 개폐판이 일정한 기울기로 열림상태를 유지하면서 우수토실 내부로 하수를 유입 하다가, 과다 유입수 발생시 수력에 의해 개폐판이 수평으로 되면서 닫힘상태가 되어 과다 우수 및 토사 유입을 차단한다.
관련 특허등록번호: 제10-0969488호 7페이지와 0039제10-1390111호, 7페이지 0047, 0048, 0049 와 제10-1564205호, 2페이지 청구항3 들을 살펴보면, 대부분이 단일 개폐판으로 구성되어, 중심회전축을 개폐판의 전방으로 편중하거나, 무게추 내지 무게판, 각관등을 사용하여 전방을 무겁게 하거나, 후방에도 무게추를 장착하여 개폐전환점을 조절하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 지렛대 원리상 한쪽에 무게추를 연결하면 반대쪽에 더 많은 힘을 가해야 기울기가 전환되는 것은 당연하고, 무게추등은 고정값이므로 하수관로에 적용할 경우에는 통과 유량의 무게를 특정 해야 하는데, 하수관로의 유량 특성은 일일시간대별, 기후적, 도심구조변화, 물소비 패턴등에 기인하여 변화가 심하므로 유량을 특정하는 것은 불가능하다.
세부적으로 살펴보면,
“중심회전축이 3(전방):7(후방)선상에 있고, 개폐판 크기가 가로 x 세로가 각 1미터, 개폐판 무게가 20kg , 최대열림각도가 30도인 개폐장치를 폭 2미터인 하수관로에 설치” 하였다면, 정지질량과 열림전환점 관계식은,
((개폐판무게+유량무게) x 30%) + M1 > ((개폐판무게+유량무게) x 70%) + M2;
여기서, M1:전방추 무게, M2:후방추 무게이다.
전방30%에 가해지는 힘이 클 경우 닫힘상태에서 열림전환이 되고, 열림전환점을 보장하려면 M1이 8kg이상의 무게추가 반드시 필요하고, M2는 M1이하에서만 조정 할 수 있다. 반드시 전방이 무거워야 열림전환점이 확보가 되는 것으로 관련 특허 기술들은 반드시 중심축을 전방으로 편중하고 무게추를 사용하여 전방을 무겁게 해야 하는 이유이다.
이에 M1=10kg, M2=0kg 경우, 열림전환점은 유량무게가 5kg 이하시점이며, 물의 비중이 가로, 세로, 높이 각 1미터가 1 ton 임을 감안하면, 열림전환점의 수위는 0.5cm 이하가 되며, 이는 개폐판 폭이 1미터인 개폐판 상부 수위이고, 2미터 폭의 하수관로 수위는 0.25cm이하인 경우에 열리게 된다.
이 의미는 다량의 유입수에 의해 개폐판이 닫힌 후, 하수관로 수위가 0.25cm 이하가 될 때 열리게 되는데, 이는 하수관로가 완전히 개방된 것과 같은 효과이며, 이때 하수관로 수위가 0.25cm 이상이라면 자생적으로 열리지 않게 되어 고오염수가 하천등으로 지속 방류된다. 또한, 개폐판의 전방이 후방에 비해 무거우므로 반작용으로 인해 닫힘전환점은 더 높은 수위의 유량이 필요하게 된다.
상기 내용을 고찰해 보면,
첫번째로, 개폐기준이 유입수의 유량에 의해 결정되어야 하는데, 해당장치들은 무게추가 개폐전환점을 결정함으로써, 전방을 무겁게 할 경우에는 호우로 인한 과다 유량에도 개폐판이 닫히지 않게 되어 토사유입이 방치되는 경우가 발생되고, 후방을 무겁게 할 경우에는 개폐판이 개방되지 않아 고 오염수가 하천으로 방류된다. 한편, 무게추를 사용하여 개폐전환점을 확보하게 되더라도 개폐판의 기울기가 대략 30도 이내의 협소한 범위로 한정되는데. 초기우수시에는, 하수량이 늘어나는 조기 시작점에 닫혀 대부분의 오염수를 방류하게 된다. 또 다른 한편, 개폐판의 무게가 무거울수록 개폐전환점은 확보되지 않는다.
두번째로, 개폐 전환 순간의 관로 유량이 반영되지 않기 때문에 닫힘 후 열림전환점이 보장되지 않는다.
세번째로, 해당장치들은 전방과 후방이 동시에 개방상태를 유지하므로, 후방에서 발생하는 역류수, 쓰레기, 토사, 악취에는 무방비 상태이다.
결론적으로, 우수토실 상부에 해당장치를 설치하여 운영하는 것은 비합리적인 부분이 많이 있다.
한국등록특허 제10-0969488호, 7페이지 0039 한국등록특허 제10-1390111호, 7페이지 0047, 0048, 0049 한국등록특허 제10-1564205호, 2페이지 청구항3, 한국등록특허 제10-1016159호, 7페이지 0031,0041 한국등록특허 제10-1106890호, 5페이지 6페이지 0038,0039 한국등록특허 제10-1877203호, 5페이지 0031,0041 한국등록특허 제10-1026068호, 청구항2, 0015 한국등록특허 제10-1151164호, 6페이지 0043 한국등록특허 제10-0969488호, 7페이지 0039 한국등록특허 제10-1119192호, 5페이지 0033,0034,0035 한국등록특허 제10-1564205호, 2페이지 청구항3, 한국등록특허 제10-1390111호, 7페이지 0047, 0048, 0049
상기 나열된 단점들을 통해 발명 하고자 하는 기술적 과제는 하기와 같다.
첫번째로, 하수의 협잡물 영향을 받지 않는 측정법을 적용한다.
두번째로, 하수관로는 최초 설계 의도대로 최대 차집량을 수용하고, 유량을 기준으로 무동력 자동으로 과다 토사와 우수, 쓰레기, 역류수를 차단하고, 개폐전환점이 명확해야 한다.
상기 과제들과 관련하여,
첫번째로, 협잡물의 영향을 받지 않는 측정법을 구현하기 위해, 유도월류턱과 쓰레기 유입방지 스크린이 구성된 수로를 형성하고, 협작물의 영향을 받지 않는 수로 바닥면에 로드셀을 설치하거나, 우수토실 내부 바닥에 로드셀을 설치하여 통과 유량의 무게를 측정하여 수위, 유량, 유속을 도출한다.
두번째로, 최대 차집량을 수용하고, 유량을 기준으로 무동력 자동으로 과다 토사와 우수, 쓰레기, 역류수를 차단하고, 개폐전환점을 명확하게 하기 위해서는,
상기와 같이 형성된 수로에 기준월류턱을 구성하여 유입수를 차단하여 최대 차집량을 집수 하고, 기준월류턱과 연계하여 하부에 개폐판을 설치하고, 중심축을 형성하여 양쪽 무게 변화로 인해, 개폐판이 수평상태가 되어 유량 방향이 개폐판 상부방향으로 결정되어 하천등의 외부로 방출하거나, 기울기상태가 되어 개폐판 하부방향인 우수토실로 유입되게 한다.
이때, 우수토실 내부에는 후방개폐판으로 무게가 전달되는 집수통2을 설치하고, 닫힘전환점 수위에 적합한 위치에 유입구2를 통공하여, 기준 수위를 정하고 기준수위를 초과하는 유입수를 집수 하여 무게를 증가시켜 개폐판을 닫음으로서 과다 우수나 토사 유입을 방지할 수 있다.
특히, 열림전환점을 확보하기 위해서는, 전방개폐판 상부에 자생적으로 무게를 증가 시킬 수 있도록 경계턱이나 단차를 구성하여 집수 되게 하여, 후방보다 무거워지는 시점을 확보 한다.
역류수를 방지하기 위해서는, 상기에 구성된 집수통2의 상부에 유도 월류턱 높이의 집수통1을 설치하여 우수토실을 밀폐하고, 집수통1에 역류수 유입구를 통공하고, 집수통2로 차집하여 무게를 증가시켜 개폐판이 닫힘으로써 차단 한다.
상기와 같은 개폐판과 집수통들을 사용하여 해당 기준수위를 결정하면, 유량에 의한 무동력 자동 개폐가 구현되고, 개폐시점이 명확해지고, 초기우수시 발생하는 고오염수를 최대한 차집 할 수 있어, 기술적 과제들은 해결된다.
본 발명은, 호우로 인한 과다 우수와 토사, 쓰레기, 후방에서 발생하는 역류수와 쓰레기를 차단하는 기능이 무동력 자동으로 구현되고, 자연 증가된 하수, 초기 우수시 발생하는 고오염수를 우수토실 최대 용량 범위 내에서 수용할 수 있다. 또한 우수토실 유입량의 조절과 개폐전환점 기준수위를 명확히 수치화 할 수 있고, 유도 월류턱을 이용하여 규격화된 수로를 구성하고 바닥면에 로드셀을 설치하거나, 우수토실 내부 바닥면에도 로드셀을 설치하여 무게를 측정함으로써, 협잡물과 측정기 파손등으로 인한 측정 장애를 배제하고, 수위, 유량을 도출 할 수 있다.
이로 인하여, 하수처리 시설의 과학적, 합리적운영이 한층 진보되고, 하수시설 준설 비용 절감과 우수유입방지장치, 고가의 제어장치, 수위계, 유량계등의 사용을 배제 할 수 있어 경제성이 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 구성을 특징적으로 도시한 측면 사시도.
도 2는 본 발명의 구성을 특징적으로 도시한 전면 사시도.
도 3은 초기상태 실시예.
도 4는 월류수 발생시 실시예.
도 5는 역류수 발생시 실시예.
도 6은 본 발명품의 하수관로 설치도.
도 1, 도 2는, 본 발명을 특징적으로 도시한 전체 측면 구성도이며. 설명 편의상, 측정유닛(100), 개폐유닛(200), 집수통유닛(600)으로 구분 하였다.
첫번째, 수로유닛(100)은, 도 1, 도 6을 참조하면, 유도월류턱(1), 스크린(2), 로드셀1(3), 로드셀2(4), 바닥프레임(5), 개도조절판(6)로 구성된다.
유도월류턱(1)은, 도 6과 같이 “Y”자 형태의 수로를 형성하여, 우수토실 유입구 방향으로 유량 흐름을 원활히 하며, 해당 관로의 최고 월류턱이 되고, 사용 부품은 "ㄷ"자 형태의 금속으로 바닥면은 지면에 고정할 수 있는 충분한 단면적이 있다.
스크린(2)은, 유도월류턱(1)이 형성한 수로 전단에서, 쓰레기 유입을 차단하며, 일정 간격의 격자 형태이며, 본 발명품의 동작에 미치는 영향을 고려하여 격자 크기가 결정된다.
로드셀1(3)은, 스크린(2) 후단 수로 바닥에 설치되어 통과 유량의 무게를 측정하고, 로드셀2(4)는 우수토실 바닥에 설치하여 통과 유량의 무게를 측정하여, 측정 신호를 컴퓨터를 통해 전달 받아 수위를 도출하고, Manning 이론을 적용하여 유량, 유속을 도출한다. 이는 협작물의 영향을 피하기 위한 측정 방법이다.
상기에서 언급된 Manning 이론을 살펴보면,
Q = A x V ;
Q:유출량[m3/s], A:통수단면적[m2], V:평균유속[m/s] 이고,
V = (R2/3 x S0 1/2)/n ;
n:조도계수, R:배수구조물의 동수반경, S0 :배수구조물의 경사도[%]이다.
각 관련 항목을 세부적으로 살펴보면,
동수반경(R)은, 하천이나 폐함관로의 통수 단면적을 윤변으로 나눈값이다.
윤변(wetted perimeter,P)은, 수로에 있어서 흐르는 물과 수로의 측면 및 바닥이 접하는 부분을 흐름 방향과 직각인 평면상에서 측정한 길이로, 수로의 폭이다.
조도계수는, 경계면의 거친 정도를 나타내는 계수로서 n=0.011 ~ 0.014이다.
Mannin의 이론을 적용함에 있어 고정된 구조물의 빗변, 경사도는 고정 상수로 결정되고, 통수 단면적을 구하기 위한 수위만을 변수로 하여 유량, 유속을 도출 할 수 있으므로, 본 발명에서는 유도 월류턱(1)으로 구성된 수로는 폐함관거의 형태를 취하고 있으므로 고정값으로 결정되고, 통과 유량의 무게를 측정함으로써 수위를 산출하여, 유량, 유속을 도출 할 수 있다. 우수토실내부의 유량측정법도 동일하다.
개도조절판(6)은, 우수토실 유입구의 단면적을 조절하며, 분리체로서 스틸그레이팅으로 대체 할 수 있는 규격으로 제작된다.
두번째로, 개폐유닛(200)은, 도 1, 도 2를 참조하면,
중심보조축(20), 개폐판고정볼트(21), 이탈방지볼트(22), 누수차단면통과홀(23), 누수차단면(24), 각도제한홀(25), 1차월류턱(26), 1차월류턱조절판(27), 전방개폐판(40), 후방개폐판(50), 수평조절홀(51), 집수통2통과홀(52), 중심축홀(53)로 구성된다.
중심보조축(20)은, 원통으로 양쪽 유도월류턱(1) 벽면에 원통의 지름보다 더 큰 원형을 통공하여 거치하고, 이탈방지를 위해 이탈방지볼트(22)를 체결한다. 이러한 구조는 협잡물의 영향에 둔감하여 개폐작용과 자생복원력에 영향을 배제한 단순한 형태이다.
기준월류턱은, 상기 중심보조축(20)의 원통에 전방개폐판(40)을 외접하여 개폐판고정볼트(21)로 고정함으로써 형성된다.
전방개폐판(40)은, 기준월류턱과 동일한 높이의 계단 형태로써, 단차면에 사각형으로 통공하여 1차월류턱(26)을 형성하고, 1차월류턱조절판(27)을 설치하여, 1차월류턱 높이를 조절 하며, 전방개폐판(40) 상부에는 해당 체적의 유량이 차단 집수 되어 무게가 증가하므로 열림전환점은 보장되고, 중심보조축(20)과 이격을 확보하여 1차월류수 흐름이 원활해 진다.
누수차단면(24)은, 전방개폐판(40)과 유도월류턱(1)과의 간격을 폐쇄하여 인입수룰 차단하기 위해, 전방개폐판(40)의 양쪽면에 구성된다.
누수차단판통과홀(23)은, 도 2를 참조하면 유도월류턱(1)의 외부 바닥면에, 누수차단면(24)이 통과하고, 개폐동작을 방해하지 않는 위치와 크기로 가공되어 전방 유입수가 누수 되지 않도록 구성된다.
각도제한홀(25)은, 누수차단면(24)의 종단을 볼트를 사용하여 가로 막아는 원리로, 회전 이동 경로를 따라 몇 개의 홀이 유도월류턱(1)면에 통공 되어 있어, 홀의 위치를 선택하여 개폐유닛(200)의 최대 개폐각도를 제한한다.
후방개폐판(50)은, 전방개폐판(40)의 수평 연장선상에 조립하며, 전단에는, 수평위치를 상하방향으로 조절하는 수평조절홀(51)과 후단바닥면은, 집수통2(70)이 관통되는 집수통2통과홀(52)이 통공 되어 있다.
무게중심축(53)은, 원통형 곡면을 가진 볼트로써 유도월류턱(1)의 양쪽 측면에 설치되어, 후방개폐판(50)의 양쪽 측면을 통과하여 고정되며, 후방개폐판(50)의 측면에는 회전운동에 방해가 되지 않도록 이동 경로를 고려한 통공이 있다.
세번째, 집수통유닛(600)은, 집수통1(60), 집수통2(70), 누수지지대(80)로 구성된다.
집수통1(60)은, 바닥프레임과 지면에 고정되고, 상부에는 보호덮개(61)가 설치되어, 상부 통과 유량 일부를 집수할 목적의 집수홀1(62)이 있고, 하부에는 집수통2(70)의 상하 왕복 행정에 방해가 되지 않도록 통공 되어 있으며, 유량이 양방향으로 통과할 수 있는 입배출구(63), 1차월류턱을 통과한 유량이 집수통1(60)의 내부로만 열리는 방향결합판이 설치된 유입구1(64), 집수통1의 내부 유량이 하천방향으로만 열리는 방향결합판이 설치된 배출구1(65)이 있다.
집수통2(70)는, 집수통1(60) 내부에 위치하고, 상부에는 보호덮개2(71)와 유량을 집수하기 위한 집수홀2(72)가 있고, 내부로만 열리는 방향결합판이 설치된 유입구2(73)와 유입구2의 높이를 조절하는 기준수위조절판(74), 집수통2으 내부유량을 배출하거나 차단하기 위한 방향결합판이 결합된 누수구(76)가 있다.
한편, 집수통2(70)는 우수토실 수위가 높아질 경우, 부력으로 인해 상향 이동 할 수 있으므로, 후방개폐판 종단부와 연결핀으로 고정 되고, 누수구(76)는, 집수통2(70)의 외부 하부 바닥에 위치하여 중력으로 인해 열린 상태가 되며,, 우수토실의 수면에 도달하면, 부력에 의해 닫히게 되며, 누수제한턱(81)에 도달하면 강제로 닫히게 된다.
누수지지대(80)는, 볼트지지대로 우수토실 바닥에 설치되며, 누수제한턱(81)을 포함한다.
누수제한턱(81)은, 높이 조절이 가능한 너트 형태이며, 집수통2(70)가 하향 이동하여 상부에 도달할 경우, 누수구(2)의 방향결합판을 닫아 집수통2(70)의 내부 유량의 누수를 차단 한다.
한편, 방향결합판은, 벽체에 가공된 통공홀의 면적보다 더 큰 경첩이 달린 판을 설치함으로써 반대 방향으로 열리지 않게 되는 원리이다.
하기에는 상기 구조들을 활용한 실시예들을 도시하였고, 도1과 각 해당 도면을 참조로 한다. 실시예 1은 제작 당시의 초기상태와 기본적인 내용을 설명하고, 실시예 2는 월류수가 발생할 당시의 동작상태를 설명한 것이며, 실시예 3은 역류수가 발생 할 당시의 동작상태를 설명한 것이다.
설명 편의상, 기준월류턱을 중심으로 유량이 유입되고, 전방개폐판등이 구성된 쪽을 “전방”, 유량이 방출되고, 후방개폐판등이 구성된 쪽을 ”후방” 이라 칭한다.
도 3은, 초기 특징을 도시한 측면 단면도이며, 초기 상태는 무게중심축(55)을 기준으로 전방과 후방의 무게가 같거나, 후방이 미세하게 무겁게 구성되어 개폐유닛(200)은 닫힘상태를 유지한다.
개폐유닛(200)의 열림전환점은, 전방이 후방보다 무거울 경우 이므로
1차로는, 유입수가 소량이라도 1차월류턱(26)에 차단 집수되어 전방의 무게가 자연 증가 되므로 반드시 보장되고,
2차로는, 본 발명에 있어서 닫힘상태는 집수통2(70)가 만수위에 해당하므로, 누수구(75)의 상태에 따라 달라지는 점을 고려하여, 닫힘 후 열림전환점은,
누수제한턱(81)을 사용하여 누수구(75)의 누수 차단을 구현한다면, 집수통2(70)는 항상 만수위 상태이므로, 1차월류턱(26)을 높이거나, 개도조절판(6)을 조절하여 전방개폐판(40) 상부의 유량 무게가 집수통2(70)의 만수위 유량 무게보다 더 무거운 통수 단면적을 확보하여 안정적인 열림전환점을 구현한다. 이때 닫힘 후 열림전환점의 기준수위는 1차 월류턱의 높이가 된다.
누수제한턱(81)을 미사용하여 배수구2(76)의 누수를 허용을 한다면, 1차월류턱이하의 수위에서 집수통2(70)의 상부에 유량이 없어, 집수통2(70)의 누수로 인해 공실 상태가 되므로 반드시 열리게 된다.
개폐유닛(200)의 닫힘전환점은, 전방 보다 후방이 무거울 경우 닫히게 되므로,
1차적으로는 우수토실의 내부 유량이 인입구2(73)로 유입되어 집수통2(50)가 증가하면서 점점 닫히고,
2차적으로는, 1차월류수가 발생하여 집수홀2(73)를 통과한 유입수가 집수통2(50)의 만수위 무게를 유지하고, 후방개폐판(50)의 상부 무게를 가중하여, 닫힘 상태를 단속하고,
3차적으로는 집수홀1(62)의 유입수가 후방개폐판(50)과 집수통2(70)의 무게를 가중하여 닫힘상태를 단속하므로 반드시 보장된다.
또한, 집수통2(70)가 빠르게 만수위가 되고, 만수위를 유지 하기 위해, 집수홀2(72)로 유입되는 유량과 누수홀(75)을 통해 누수 되는 유량의 비율은 5 내지 10:1 이상으로 누수구(76)의 간격이 조정된다.
도 4는, 월류수 발생시 실시예를 부속 도면들을 통하여 순차로 도시하였고, 상기 실시예 1에서 기술한 내용 중 누수제한턱(81)을 사용하여 누수구(76)가 차단되는 상태를 도시하였다.
도 4-1: 평소 동작으로 전방개폐판(40)은 유입수 무게만큼 개방되고, 유입수는 우수토실과 차집관로를 통해 배출되어 하수처리장에 차집된다.
도 4-2: 유입수가 증가하면, 전방 무게가 증가 하여 개폐유닛(200)은 점점 열리게 되며, 우수토실 내부 수위가 누수구(76)에 도달하면, 부력으로 인해 누수구(76)가 닫히고, 이어, 우수토실 내부 수위가 유입구2(73)까지 상승하여 개폐유닛(200)은 최대 열림 상태에 도달하게 된다. 이때 차집관로는 포화상태로 배출한다.
이 동작의 특징은, 초기우수시 고오염도 하수를 최대한 수용하는 결과이다.
도 4-3: 유입수의 지속적인 증가로, 차집관로가 포화상태로 배출하고, 유입구2(73)의 통과 유량으로 인해, 차집통2(70)의 무게가 증가하여 개폐유닛(200)이 닫히기 시작함과 동시에, 전방의 수위도 증가하여 1차월류수가 발생한다.
도 4-4: 유입수의 지속적인 증가로, 차집관로가 포화상태로 배출하여 우수토실 내부 수위는 낮아지고, 1차월류수가 발생하여 집수통1(60)의 내부로 지속 유입되어 후방개폐판(50)의 상부 무게를 가중하고, 유입구1(64), 배수구1(65)이 열려 후방으로 방출한다. 이때, 집수통2(70)는 하향 이동하여 누수제한턱(81)에 의해 누수구(75)가 닫히고, 집수통2(70)은 만수위 상태로, 개폐유닛(200)은 닫힘상태를 유지한다.
도 4-5: 유입수의 지속적인 증가로, 기준월류턱을 초과하는 초과 월류수가 발생하고, 이때 우수토실 내부는 차집관로가 포화상태로 배출하여 수위가 낮아지거나 비워지고, 집수통2(70)는 만수위 상태를 유지하고 있어, 개폐유닛(200)은 안정적인 닫힘상태로 최고조 상태가 된다.
도 4-6: 유입수가 감소하여, 유도월류턱(1) 보다 수위가 낮아져도, 전방의 수위가 1차월류턱(26)이하가 될 때까지 개폐유닛(200)은 안정적인 닫힘 상태를 유지한다.
도 4-7: 유입수가 감소하여, 전방의 수위가 1차월류턱 이하가 되면, 전방이 무거워져 개폐유닛은(200)은 점점 열리기 시작하며, 동시에 누수구(76)는 집수통2(70)가 상승함에 따라 누수가 빠르게 진행된다.
도 4-8: 평소 상태가 된다.
도 5는, 역류수 발생시 실시예를 부속 도면들을 통하여 순차로 도시하였다.
도 5-1: 역류수 발생 초기 상태로 역류수는 입배출구(63)와 집수홀2(72)를 통과하여 누수구(75)로 소량이 방출되고, 동시에 집수통2(70)에 차집되어 집수통2(70)은 하향이동하고, 차집관로는 정상 배출한다.
한편, 집수통2(70)가 빠르게 만수위가 되도록 하기 위해, 집수홀2(72)로 유입되는 유량과 누수홀(75)을 통해 누수 되는 유량의 비율은 5 내지 10:1 이상으로 누수구(76)의 간격이 조정된다.
도 5-2: 역류수 유입이 증가하여, 집수통2(70)의 내부 수위가 높아지고, 누수구(76)로 소량이 누수된다. 개폐유닛(200)은 점점 닫히고, 전방의 수위도 높아지기 시작한다.
도 5-3: 역류수 유입이 지속 되어, 집수통1(60)의 수위가 높아져 후방개폐판(50)에 가중 되고, 집수홀2(72)를 통해 집수통2(70)가 만수위 상태가 되어 하향 이동하여 누수구(76)는 누수제한턱(81)에 의해 차단된 상태로 개폐유닛(200)은 닫힘과 동시에, 1차월류수가 발생하여, 집수통1(60) 내부는 역류수와 월류수가 혼합된 상태가 된다. 이때 유입구1(64)과 배출구1(65)은 방향개폐판 특성으로 인해 역류수의 수압에 의해 닫혀 있고, 우수토실 내부는 차집관로로 배출되어 비워진다.
도 5-4: 역류수 유입이 지속 되어, 유입구1(64)과 배출구1(65)이 닫혀 있으므로, 초과 역류수가 발생하고, 동시에 초과 월류수도 발생하여 역류수 진행을 막아 정체 현상이 발생 된다.
도 5-5: 역류수가 감소하기 시작하면, 초과 월류수가 외부로 방출되거나 집수통1(60)로 유입되고, 입배출구(63)을 통해 배출 되고, 개폐유닛(200)은 닫힘상태를 유지한다.
도 5-6: 역류수의 수위가 낮아지게 되면, 유입구1(64)와 배출구1(65)이 열려 외부로 배출하고, 전방의 수위가 급격히 낮아지며, 대부분의 역류수가 배출 된다.
도 5-7: 전방의 수위가 낮아져, 1차월류턱 이하 수위가 되면, 집수통2(70)는 상승하고, 누수구(75)에서 누수가 발생하여 개폐유닛(200)은 점점 열리기 시작한다.
도 5-8: 평소 상태가 된다.
수로유닛(100);
유도월류턱(1), 스크린(2), 로드셀1(3), 로드셀2(4), 바닥프레임(5), 개도조절판(6)
개폐유닛(200);
중심보조축(20), 개폐판고정볼트(21), 이탈방지볼트(22), 누수차단면통과홀(23), 누수차단면(24), 각도제한홀(25), 1차월류턱(26), 1차월류턱조절판(27)전방개폐판(40), 후방개폐판(50), 수평조절홀(51), 집수통2통과홀(52), 무게중심축(53)
집수통유닛(600);
집수통1(60), 보호덮개1(61), 집수홀1(62), 입배출구(63), 유입구1(64), 배출구1(65)
집수통2(70), 보호덮개2(71), 집수홀2(72), 유입구2(73), 기준수위조절판(74), 거치대(75), 누수구(76), 누수지지대(80), 누수제한턱(81)

Claims (11)

  1. 전체 구성에 있어서,
    유도월류턱(1)을 이용하여 우수토실 방향으로 수로를 형성하여, 전단에 쓰레기 유입방지 스크린(2)과 수로 바닥면에 로드셀1(3)을 설치하고, 우수토실상부에 개도조절판(6)을 설치하고, 중심보조축(20)은 원통으로 구성되어 유도월류턱(1)에 거치하여 기준월류턱의 높이를 결정하고,
    전방개폐판(40)은, 기준월류턱 높이의 단차를 가진 계단 형태로 중심보조축(20)에 외접하여 기준월류턱을 구성하고,
    후방개폐판(50)은, 전방개폐판(40)의 바닥면과 수평 연장선상에 연결되고,
    무게중심축(53)은, 후방개폐판(50)과 유도월류턱을 관통하여 거치하고,
    집수통1(60)은, 집수통2(70)와 후방개폐판(50)의 상부 지면에 설치되어, 하부를 통공 하고,
    집수통2(70)는, 집수통1(60)의 내부에 위치하여, 후방개폐판(50)으로 무게를 전달하는 형태로 후방개폐판을 관통하여 우수토실 내부에 위치하며,
    로드셀2(4)와 누수지지대(80)는 우수토실 바닥면에 구성되는 것을 특징으로 하는 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    유도월류턱(1)을 사용하여 폐함 관로의 형태를 구성하여, 수로 바닥면에 로드셀1(3)을 설치하여 통과 유량의 무게를 측정하여 수위를 도출하거나, 우수토실 내부 바닥에 로드셀2(4)을 설치하여 통과 유량의 무게를 측정하여, 수위, 유량, 유속을 도출하는 특징을 가진 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    개도조절판(6)은, 우수토실 인입구와 전방개폐판(40) 상부에 위치하여 우수토실 유입구의 통수 단면적을 조절하고, 분리체로 구성되어, 스틸그레이팅으로 대체할 수 있는 특징을 가진 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    전방개폐판(40)은, 계단 형태의 단차면이 형성 되고, 단차면에는 유량이 통과하는 1차월류턱 통공과, 1차월류턱조절판(27)이 구성되어, 1차월류턱의 높이를 조절할 수 있는 특징을 가진 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    전방개폐판(40)은, 1차월류턱(26)을 통과하는 유량의 원활한 흐름을 위해, 기준월류턱을 구성하고 있는 중심보조축(20)과 충분한 이격이 형성된 것을 특징으로 하는 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    후방개폐판(50)은, 전방개폐판(40)의 바닥면과 수평 연장선상 위치에 연결할 경우, 닫힘상태의 단속을 위해, 수평조절홀(51)을 이용하여 상하 방향으로 조절하는 것을 특징으로 하는 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  7. 제 1항, 제 4항, 제 6항에 있어서,
    후방개폐판(50)을 전방개폐판(40)과 수평연장선상으로 연결함으로서 단일개폐판 형태를 만들고 경계턱 이나 단차를 형성 하는 특징과, 단일개폐판 상부에 경계턱 내지 단차를 구성하는 것을 특징으로 하는 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  8. 제1항과 관련하여,
    집수통1(60)은, 바닥프레임(5)에 고정되고, 상부에는 보호덮개(61)가 설치되어, 통과 유량 일부를 집수할 목적의 집수홀1(62)이 있고, 하부에는 집수통2(70)가 관통하여 전후상하 방향의 왕복 행정에 방해가 되지 않도록 통공 되고, 벽면에는 유량이 양방향으로 통과할 수 있는 입배출구(63), 1차월류턱을 통과한 유량이 집수통1(60) 내부로만 유입되는 방향결합판이 설치된 유입구1(64), 내부 유량이 외부로만 배출되는 방향결합판이 설치된 배출구1(65)가 있는 것을 특징으로 하는 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    집수통2(70)는, 집수통1(60) 내부에 위치하고, 상부에는 보호덮개2(71)와 통과 유량 일부를 집수할 목적의 집수홀2(72)가 있고, 하부 벽면에는 우수토실의 유량을 유입하기 위한 방향결합판이 설치된 유입구2(73), 유입구2(73)의 높이를 조절하는 기준수위조절판(74)과, 바닥 외부에는 내부 유량을 누수하기 위해 방향결합판이 설치된 누수구(76)가 구성된 것을 특징으로 하는 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  10. 제 9항에 있어서
    누수구(76)는 집수통2(70)의 외부 바닥면에 설치되어 부력으로 닫히며, 중력으로 열려 집수통2(70)의 내부 유량을 차단하거나 방출하는 특징을 가진 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    누수지지대(80)는 볼트지지대로 누수제한턱(81)을 포함하여 우수토실 바닥에 설치되며, 집수통2(70)가 하향 이동하여 누수제한턱(81)에 도달할 경우, 누수구(76)가 닫혀 집수통2(70)의 내부 유량의 배출을 차단하고, 누수제한턱(81)은 높이 조절이 가능한 너트형식으로 구성된 것을 특징으로 하는 우수토실 무동력 자동 개폐 및 하수량 측정 장치.

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