KR950002142B1 - 지하수 진공양수장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

지하수 진공양수장치

제1도는 본 발명에 따른 지하수 진공양수장치의 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 지하수 진공양수장치의 플랜지들의 결합부 분해 사시도.

제3a도는 본 발명에 따른 흡기체크밸브의 단면도.

제3b도는 본 발명에 따른 흡기체크밸브의 밸브플레이트와 밸브시트의 분해 사시도.

제4도는 종래 지하수 양수장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 수맥 3 : 충적층

4 : 케이싱 6 : 심정(深井)

7 : 풍화대 8 : 양수파이프

10: 수중모터 펌프 11 : 기반암

12, 12' : 레벨 스위치 14 : 플랜지

16 : 지지판 18 : 상부장치

20, 22 : 대경플랜지 24 : 흡기체크밸브

26, 34 : 통기공 28 : 접속부

30 : 환형돌부 32 : 케이스

36 : 밸브시트 38 : 벨브플레이트

40 : 조정나사 41 : 드라이버 홈

42 : 조정볼트 44 : 조정 스프링

46 : 압력계 47 : 체크밸브

48 : 차단밸브 49 : 메인 유량계

50 : 가스켓 52, 76 : 볼트공

54 : 공기체크밸브 56 : 공기유량계

58 : 연성계 60 : 진공펌프

62 : 전선 64 : 홈

66, 67 : 밀봉재 68 : 앵글

70 : 볼트 72 : 구멍

74 : 에지부재 77 : 볼트공

80 : 와셔 82 : 여과재

84 : 여과망

본 발명은 지하수 진공양수장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하수는 대장균 등의 세균의 오염이 없고 다량의 미네랄 등 무기질을 함유하고 있을 뿐만 아니라 채수량이 급격히 변동하지 않으며 온도 또한 일정하여 음료용으로 활용되는 외에 하기절에 특히 냉방용 열교환 매체로 활용하기에 적합함이 발견되어 여러 종류의 양수장치가 개발되고 잇는 추세에 있으며 생산단가도 일반 상수도보다 저렴하여 일정량의 지하수 개발은 건물 관리에 있어서 필수적이라 할 수 있다.

지하수를 채수하기 위해서 종래에는 제4도에 도시한 바와 같이 지표의 암반을 원하는 구경의 굴착기로 수맥(2) 이하의 깊이까지 굴착한 다음, 지표수(건수)의 유입을 방지하기 위해 중공관체형 외부 케이싱(4)을 굴착공에 삽입하거나, 또는 이와 함께 콘크리트 액을 사용하여 고착하는 그라우팅공법 등을 사용하고, 다수의 파이프를 길이방향으로 연결하여서 된 양수파이프(8)를 심정에 배설하되, 그 하단에 깊은 우물용 수중모터펌프(10)를 장착하고 소정 위치에 장착된 레벨스위치(12)(12')의 작동에 의해 물을 퍼올리는 것이 종래 일반적인 지하수 양수장치이다.

상기의 종래 지하수 양수장치는 수맥(2)을 따라 흐르는 물이 심정(6)에 모아져 그 수위가 하부 레벨스위치(12') 이상이 될 때 수중모터펌프(10)가 가동됨으로써 물을 퍼올리도록 되어 있다.

그런데, 이러한 양수장치에 있어서 시일이 경과하면 수맥(2), 특히 미세한 모세관식 수맥들이 물길에 쏠려 형성되는 펄 등에 의해 막히게 되고 점차 이 퇴적물들이 큰 수맥에도 영향을 미치게 되어 채수량이 점차 줄어드는 원인이 된다.

이러한 것을 해결하기 위해 종래 공기압을 이용한 심정내부의 써징(surging : 심정내에 압축공기를 불어 넣어 청소하는 것)작업을 실시하고 있으나 이것은 단순히 심정내부의 청소에 국한된 것이어서 채수량 증가에 뚜렷한 효과를 나타내지 못했다.

한편, 지하수를 음료 또는 위생용수로 사용하는 경우에 있어서, 흔히 외부로부터 오염된 공기가 심정내부까지 유입되고, 이에 따라 심정 상층부에 이끼류가 서식함으로써 수질오염을 유발하여 음료 또는 위생수로는 부적합하게 되는 바, 이를 방지하기 위해 추가 멸균설비를 갖추어야 했으므로 경제적인 손실을 초래하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위해 심정내부를 심정외부의 외부공기와 완전히 차단하여 공기오염을 방지하는 한편 등 심정 내부에 형성된 부압흡인력으로 채수량을 증가하는 지하수 진공양수 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 지하수 진공양수장치는 오수 유입방지용 케이싱이 설치된 심정 내에, 다수의 단위 파이프를 그 각 상하 단부에 형성된 플랜지 상호간을 서로 연결하여 길이방향으로 길게 연장하여 배설하되 그 선단에 수중모터펌프를 장착하면, 동 심정의 상단 부근에는 상기 케이싱을 덮는 지지판 및 양수용 상부장치를 설치하여서 된 지하수 양수장치에 있어서, 상기 케이싱 상단 외주에 환상의 케이싱 플랜지를 형성하고, 양수파이프의 외주부에 상기 케이싱 플랜지에 안착되는 대경플랜지를 형성하여 이를 상기 케이싱 플래지와 밀폐되게 결합하며, 상기 대경플랜지에는 심정내부의 진공도를 조절하는 흡기체크밸브를 설치하여서 된 지하수 진공양수장치를 제공함을 특징으로 한다.

또한 상기 흡기체그밸브는 상부에 통기공이 형성되고 하부가 접속부로 되며 내주면 일정부분에 환형돌부를 가진 대체로 원통형의 케이스와 : 상기 환형돌부의 하부에 접하며 통기공의 형성된 밸브시트와 : 상기 밸브시트 상면에 설치되어 통기공을 개폐하도록 설치된 한 쌍의 밸브 플레이트와 : 상기 케이스 상부와 밸브시트를 축방향으로 관통하며 상부에는 조경나사가 형성된 조정볼트와 : 그리고 상기 밸브시트 하부에서 조정볼트에 외삽되어 있고 심정의 내부압력에 따라 상기 밸브시트를 상하로 이동시키는 조정스프링으로 구성되는 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 지하수 진공양수장치를 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은, 제4도에 도시된 바와 같이 땅속 깊이 심정(6)을 굴착하고 그 상부에는 지표의 건수가 흡입되지 못하도록, 또한 심정내벽이 무너지지 않도록 지상으로부터 일정 깊이까지 중공관체형 케이싱(4)을 삽입하며, 상기 심정(6) 내부에는 수중모터펌프(10)를 선단에 장착한 양수파이프(8)를 설치하며, 또한 동 심정의 상단에는 상기 케이싱(4)을 덮는 지지판(16) 및 상부장치(18)를 설치한 종래 지하수 양수장치에 있어서, 상기 케이싱(4)의 상단부 외주면에 환상의 케이싱 플랜지(20)를 형성하고, 양수파이프(8)의 외주면에 상기 케이싱 플랜지(20)에 안착되는 대경플랜지(22)를 형성하며, 이 대경플랜지(22)와 상기 케이싱 플랜지(20)와를 그 사이에 가스켓(50)을 개재하여 상호 기밀하게 볼트로서 결합한다.

상기 대경플랜지(22)의 볼트공(52)보다 안쪽에 있는 구멍(53)들은 연성계(58), 공기 체크밸브(54), 진공펌프(60) 및 공기체크밸브(54)와 결합된 유량계(56)가 각각 고정되는 구멍들이다.

또한 상기 대경플랜지(22)에는 심정(6) 내부의 진공도를 자동으로 조절하는 흡기체크밸브(24)가 부착된다.

상기에서 종래 지하수 양수장치에서의 지지판(16)이나 본 발명에 따른 지하수 양수장치에서의 대경플랜지(22) 위쪽에 설치되는 압력계(46), 체크밸브(47), 차단밸브(48) 및 메인 유량계(49) 등은 종래와 같은 구성이므로 본 명세서에서는 이들을 합쳐서 양수용 상부장치(18)로 표현하고 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 양수파이프의 외주면에 형성된 대경플랜지(22)에는 연성계(58)와, 공기유량계(56)가 장착된 공기체크밸브(54)가 설치되는데 상기 연성계(58)는 심정(6) 내부의 압력(특히 진공도)을 측정하는 계기이며, 상기 공기유량계(56)는 통과하는 공기량을 측정하여 심정내의 부압의 크기를 알 수 있도록 함으로써 단위시간 내에 유입되는 지하수의 실량을 추산할 수 있도록 하는 계기이다.

한편, 수중모터펌프(10)가 정지하면 지하수의 심정내로의 유입에 따라 심정내부의 공기가 급격히 외부로 유출되는 바, 그 급격한 공기 유출량 증가가 상사점에 이른 직후에 해당하는 심정내의 지하수의 수위가 상부 레벨스위치(12)의 설치위치로 적당한데, 상기 공기유량계(56)는 이를 조사하여 상부 레벨스위치(12)의 설치위치를 결정하는 데에도 유용하게 사용될 수 있다. 이를 좀더 상술하면, 상기 수중모터펌프(10)의 정지후 공기유출량 증가가 상사점에 이른 직후는 심정(6) 내의 수위가 지하수맥(2)의 높이와 같게 됨을 의미하므로 그 위치가 바로 양수모터의 전원 차단용 상부 레벨스위치(12)의 설치위치로 적당하다.

본 발명에 따른 장치는 또한 심정(6) 내부의 진공도를 증가하여 지하수의 인출을 향상할 수 있도록 전공펌프(60)가 설치된다.

상기 전공펌프(60)는 수중모터펌프(10)가 지하수를 퍼낼 때 심정(6)으로 유입되는 지하수의 속도가 양수 속도와 같거나 이보다 클 때 심정(6) 내에 전공이 형성되지 않기 때문에 이러한 경우 강제적으로 부압을 형성하기 위함이다.

본 발명에 따른 지하수 양수장치를 설치함에 있어서는 대경플랜지(22)가 형성된 양수파이프(8)의 상하부 근거리에 각각 타 양수파이프의 상하단부 외주면에 형성된 플랜지의 직경과 동일한 직경의 플랜지(14)를 형성함으로써 타 양수파이프(8) 및 상부장치(18)에 대한 연결작업의 편리성을 제고할 수 있다.

상기 대경플랜지(22)에 있어서의 수중모터펌프(10) 및 레벨스위치(12)(12')에 연결되는 전선(62)이 통고하는 부분의 처리는 다음과 같다. 즉, 대경플랜지의 중심방향으로 긴 홈(64)을 형성하고, 전선(62) 양측에 밀봉재(6)가 부착된 앵글(68)을 설치하여 동 앵글에 형성된 구멍(72)에 볼트(70)를 끼움으로써 전선(62)을 고정한 다음 이를 상기 앵글(68)의 장공(69)과 홈(64)의 측면에 형성된 구멍(65)을 통해 볼트로 대경플랜지(22)에 고정하며, 상기 홈(64) 가장자리속에는 에지부재(74)를 삽착하여 심정(6) 내부와 외부를 완전히 밀폐 차단할 수 있도록 한다.

다음으로, 제3도를 참조하여 본 발명에 채용되는 흡기체크밸브의 구성을 설명한다.

본 발명에 따른 흡기체크밸브(24)는, 하부가 소경부로 된 접속부(28)를 가진 대체로 원통형 케이스(32) 상면에 환상으로 다수의 통기공(26)을 형성하고, 상기 원통형 케이스의 대략 중간부 내주면 일정부분에 환상돌부(30)를 형성하며, 이 환상돌부(30)의 하부에, 통기공(34)이 형성된 밸브시트(36)를 그 가장자리가 상기 환형돌부(30)의 저면에 접하도록 배설하고, 상기 밸브시트(36) 상면에는 그에 형성된 통기공(34)을 개폐하도록 두 부재로 된 밸브플레이트(38)를 그 접촉부 볼트공(77)을 통해 볼트(76)로써 상기 밸브시트(36) 상면의 돌부 볼트공(78)에 고정한다.

상기 케이스(32) 상부면 및 밸브시트(36)의 중앙부에는 축방향으로 조정볼트(42)가 장착되는데 이 조정볼트(42) 상부에는 드라이버 홈(41)과 조정용 외나사(40)가 형성되어 있으며, 또한 상기 조정볼프(42)의 상기 밸브시트(36) 하부로 돌출된 부분에는 그 외주면에 조정스프링(44)이 장설된다. 상기 조정스프링(44)은 스냅링(80)에 의해 조정볼트 하단 외주부에 이탈되지 않게 고정된다.

상기 조정스프링(44)은 심정(6) 내부의 세팅(setting)할 압력에 따라 적당한 탄성을 갖도록 조절된다.

상기 케이스(32)의 상부면 아래에는 여과재(82)를 장착하여 이를 지나는 공기의 불순물이나 오염물질 등을 길러낼 수 있도록 구성한다.

또한 케이스(32)의 내측 하부에는 여과망(84)을 설치하여 그 상부에 위치한 구성품들의 마모칩 등이 심정(6)내부로 떨어지지 않도록 한다.

이하 본 발명에 따른 지하수 진공양수장치의 작용을 설명한다.

본 발명에 따른 지하수 진공양수장치는 심정(6)의 내부와 외부를 차단하여 공기가 통하지 않도록 구성했기 때문에 수중모터펌프(10)를 가동하여 심정(6) 내부에 고인물을 퍼내게 되면 퍼낸 물의 부피만큼 진공이 형성되어 수맥 내의 지하수를 재흡입하는 원동력이 된다.

이 진공이 형성되는 유형은 다음에 설명되는 실험에서 그래프로서 도시되는데, 짧은 시간에 급격하게 진공도가 증가하여 일정상태로 유지되는 형태로 된다.

심정(6)의 진공도가 과도하게 되면, 즉 심정내의 기압이 양수장치에서 요구되는 진공도 이하가 되면 그 부압력에 의해 양수파이프(8)의 대경플랜지(22)에 설치된 흡기체크밸브(24)의 밸브플레이트(38) 및 밸브시트(36) 자체가 스프링(44)을 압축하면서 하강함으로서 지상의 외부 공기를 흡입하여 과도한 진공을 완화해주며 또한 지하수의 수위 상승에 따라 심정(6) 내부의 압력이 대기압 이상이 되면 상기 흡기체크밸브(24)의 밸브플레이트(38)가 회동식으로 열려 공기를 배출함으로써 심정내부의 압력상승을 방지한다.

상기 흡기체크밸브(24)의 작용을 더욱 자세히 설명한다.

먼저 심정(6) 내부에 과진공이 형성될 때의 작동을 설명하면, 케이스(32) 내부에 위치하여 밸브 플레이트(38)가 통기공(34)을 폐쇄한 상태로 된 밸브시트(36)를 구 하부에서 조정스프링(44)이 떠받치고 있으나 심정(6) 내부의 진공도가 과도하게 되면 상기 밸브시트(36)의 하부의 압력이 부압으로 되므로 이 부압과 대기압이 상기 밸브시트(36) 상부에 합하여 작용함으로써 이를 떠받치는 상기 조정스프링(44)의 팽창력을 이기어 상기 밸브시트(36)가 하강하게 된다. 이때 케이스(32) 내부의 돌부(30)에 접한 상기 밸브시트(36)의 가장자리부가 돌부(30)의 저면으로부터 떨어지며, 외부에서 통기공(36)을 통해 케이스(32)의 상부로 들어온 공기는 환형돌부(30) 및 밸브시트(36)의 가장자리부 사이의 생긴 틈을 거쳐 심정내로 흡입된다.

심정(6) 내부의 압력이 대기압 이상이 될 때를 설명하면, 밸브시트(36)의 상부에 위치한 밸브플레이트(38)가 심정 내부압력에 의해 위쪽으로 열림에 따라 상기 밸브시트(36)의 통기공(34)을 개방하게 되어 심정 내부의 공기가 밖으로 나가서 내압을 경감하게 된다.

한편, 심정(6) 내부의 진공도 세팅을 바꾸고자 할 때는 상기 조정볼트(42)를 돌려 스프링(44)의 탄성력의 크기를 조절하므로써 가능하다.

이하, 본 발명에 다른 지하수 진공양수장치를 실제 설치가동한 실험예를 설명한다.

1. 심정 수중 모터펌프의 사양

가. 메이커 : 한일전기 한일자동펌프

나. 규 격 : 5마력(3.75㎾), 16단, 양정 9m, 양수량 110l/min 380V×3×60㎐

2, 심정 굴착 현황

가. 총 굴착 깊이 : 122m(굴착직경-100㎜)

나. 지하수 최초 발견 지점 : 84m

다. 지하수맥 발견지점 : 93m

라. 수중펌프 설치 깊이 : 90m

마. 레벨스위치 설치 깊이 : 상부스위치-80m, 하부스위치-90m

다음 그래프는 상기 심정수중모터 펌프가동시 심정내부 진공도의 변화를 10분 단위로 측정하여 도시한 것이며 압력단위(㎜Hg)의 뒤에 부가된 V자는 진공이란 뜻의 약자이다.

상기 그래프를 통해 진공도가 급격히 증가하여 일정시간(그래프에서 약20분)이 지나면 진공도가 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.

본 발명의 실험예로서 전술한 구조의 지하수 진공양수장치를 실제 설치하여 일자에 따라 1일 채수량(㎥)을 조사하여 개략화한 그래프가 아래에 도시된다.

시험예의 결과로서 상기 그래프에 표시된 바와 같이 본 발명에 따른 양수장치를 설치하지 않았을 때는 1일 평균 채수량 33.5㎥이던 것이 설치후에는 채수량이 서서히 증가하여 4개월후에는 평균 1일 채수량이 53.7㎥으로 되어 종래 1일 채수량보다 20.2㎥증가 (약 66% 증가)한 것을 확인할 수 있었다.

전술한 본 발명에 따른 지하수 진공양수 장치는 심정내부에 진공을 형성함으로써 심정 내부의 수맥에 직접적인 영향을 주어 수맥 내의 지하수를 강하게 흡입하고 그 흡입력이 모세관 수맥에까지 미쳐 수맥내의 지하수 흐름을 원활하게 함과 동시에 진공에 따른 흡인력으로 인해 수맥 내의 지하수 유출속도를 증가하여 그 수막내에 퇴적물을 형성하지 않음으로써 채수량이 현저히 증가하는 것으로 판단된다.

종래의 양수장치에서는 인근에서 별도의 지하수 개발시 채수량에 변동이 있었으나 본 발명에 따른 양수장치는 종래에 비해 비교적 일정한 채수량을 확보할 수 있다.

또한 지하수를 위생용수로 사용할 경우, 종래에는 심정 외부로부터 심정내부로 오염된 공기나 물질이 유입함에 따른 수질오염을 방지하기 위해 추가 멸균설비를 필요로 하였으나 본 발명에 따른 양수장치는 심정내부가 외기와 완전히 차단될 뿐만 아니라 외부공기의 유입시에도 그 공기가 여과재에 의해 걸려져 유입됨으로써 심정의 지하수가 외부의 오염된 공기의 영향을 받지 않게 되어 실제로 지하수의 수질이 통상의 약수보다도 우수한 깨끗한 물을 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 상부 내주면에 오수유입방지용 케이싱(4)이 설치된 심정(6) 내부에, 다수의 파이프를 플랜지(14)끼리 연결하여서 된 양수파이프 연속체(8)를 배설하고, 상기 양수파이프 연속체(8) 하단에는 수중모터펌프(10)를 설치하며 상기 양수파이프 연속체(8)의 지상측 상부에 양수용 상부장치(18)가 설치된 지하수 양수장치에 있어서, 상기 케이싱(4) 상단 외주면에 환상의 케이싱 플랜지(20)를 형성하고, 양수파이프(8)의 상단 외주부에 상기 케이싱의 플랜지(20)에 안착되는 대경플랜지(22)을 형성하여 이 대경플랜지를 상기 케이싱 플랜지(20)에 밀폐되게 결합함으로써 심정내부와 외기와를 차단하며, 상기 대경플랜지(22)에는 심정(6) 내부의 진공도를 조절하는 흡기체크밸브(24)를 부착하여서 된 것을 특징으로 하는 지하수 진공양수장치.
2. 제1항에 있어서, 흡기체크밸브는 상부에 통기공(26)이 형성되고 하부는 접속부(28)로 되며 내주면 일정부분에 환형돌부(30)를 가진 원퉁형 케이스(32)와 : 상기 환형돌부(30)의 하부에 접하며 통기공(34)이 형성된 밸브시트(36)와 : 상기 통기공(34)을 개폐하도록 밸브시트(36) 상면에 위치된 밸브 플레이트(38)와 : 상기 케이스(32) 상부면 및 밸브시트(36)의 중앙부를 축방향으로 관통하고 그 상부에는 조정용 외나사(40)와 드라이버 홈(41)을 갖는 조정볼프(42)와 : 그리고 상기 밸브 시트(36) 하부로 돌출된 조정볼트(42)에 외삽되어 밸브시트(36)를 탄성적으로 지지하는 조정스프링(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 진공양수장치.
3. 제1항에 있어서, 대경플랜지(22)가 형성된 양수파이프(8)의 상, 하부 근거리의 외주면에 각각 플랜지(14)를 형성함을 것을 특징으로 하는 지하수 진공양수장치.
4. 제1항에 있어서, 심정(6) 내부의 진공도를 증진하는 진공펌프(60)를 상기 대경플랜지(22)에 연결설치 함을 것을 특징으로 하는 지하수 진공양수장치.
5. 제2항에 있어서, 케이스(32)의 상부면의 통기공(26) 아래에 여과재(82)를 장착한 것을 특징으로 하는 지하수 진공양수장치.
6. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 케이스(32)의 내측 하부에는 여과망(84)을 장착한 것을 특징으로 하는 지하수 진공양수장치.