KR970003334Y1 - 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치 - Google Patents

사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치
제1도는 본 고안의 설치상태를 나타낸 단면도.
제2도는 제1도의 A부 확대사시도.
제3도는 제1도의 B부 확대사시도.
제4도는 제1도의 C부 확대사시도.
제5도는 제1도의 D부 확대사시도.
제6도는 본 고안의 장치가 설치되었을때와 안되었을 때의 압력변화를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 수조 4 : 상류경사관
6 : 인후관 8 : 하류경사관
10 : 배출관 12 : 사이펀
12a, 56 : 통기공 14 : 지지벽
16 : 제1흡수관 18 : 제2흡수관
20 : 제3흡수관 22 : 벽체
24 : 제4흡수관 26, 32, 38, 44 : 본체
28, 34, 40, 46 : 유입공 30, 36, 42, 48 : 유출공
본 고안은 사이펀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소음과 수격맥동을 흡수하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사이펀은 유체가 충만되어 있는 역 U자형 관로로, 최고점의 압력이 대기압 이하인 것이며, 액체를 높은 곳에 끌어올려 놓고 이것을 낮은 곳으로 뎄기기 위하여 사용하는 것이다.
예컨대, 많은 양의 물이 흐르게 되는 지역에는 대사이펀을 설치하여 사용하여 일류(溢流)하는 수세에서도 본래의 사이펀 작용이 이루어지도록 한 것이었다. 그러나, 사이펀의 유입구와 유출구에서 물로 막혀 있고, 이때 사이펀의 내부공기는 대기압 상태에 있게 된다. 즉, 사이펀의 인후부를 넘는 초기단계의 얇은 수맥은 사이펀 하류부로 유하하다가 급류로 되어 유출구 수조 수면으로 돌진하게 된다. 이때, 수맥에 동반된 기포는 유출구 내부의 수면으로 떠 올랐다가 터져 사이펀 내부 공기와 합류한다. 즉, 사이펀 내부 공기압이 높아지는 것이다. 한편, 저수지 수위는 상승중이므로 일류수맥의 양도 많아져서 수맥의 용적만큼 사이펀 내부 공기는 압축이 가중된다. 또한, 유출구에서는 수리도약현상이 발생하여 유출구를 꽉 막으니까 사이펀 내부공기는 더욱더 압축되어 유입부와 유출부 양측으로 공기압을 통해서 팽창된다. 이때부터는 저수지 수위상승은 급상승하고, 배제수량은 상대적으로 적어지는 것이다. 그러나, 저수지의 수위가 상승하게 되어 사이펀 내부 공기압을 밀어내고 사이펀 작용의 유발이 급진되는 것이다. 상기와 같은 작동시 물이 사이펀의 최고점을 지나 하사점으로 내려오면서 많은 소음을 동반하고 수격맥동을 유발하는 문제점이 있었으며, 또한 사이펀으로 흡상된 물이 부압(-)부를 지나면서 물에 포함되어 있던 아주 작은 기체입자가 평형조건이 무너져서 기포가 급격히 확장되므로 수맥중에 기체가 균등분포되고, 동시에 부옇게 안개가 끼는 기화현상이 생기며, 만류되는 직전단계부터 소음 진동이 발생하여 소위 워터햄머(water hammer)라는 현상이 발생하는 것이다. 이 워터햄머현상은 기포를 포함한 물이라도 사이펀에 차서 흐를 때 급확장과 급수축이 진행되어 액체내에 압력파가 생긴다. 이 압력파는 사이펀입구부를 향하여 반발하고, 또 돌아와서는 또다시 충돌하고 하는 현상이 관벽과 액체간의 마찰로 소멸할때까지 연속/반복되는 것이다. 수격파는 여러부위에서 전원이 발생하고, 서로간에 상승도하고 상쇄도 하는 현상인 것으로서, 이 충격압은 배관 및 부속계측기를 파손하는 수도 있는 것이다.
또한, 공기혼합된 수류가 사이펀의 출구부 수면 근처에서 정압부(+)에 다다르면 급격히 기포가 압축되었다가 기포가 깨진다. 기포가 으깨지는 곳의 하류에 작용하는 힘은 매우 큰 것이다. 수류방향을 급변화시키는 곳에 침식현상이 발생한다.
그러나, 종래에는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 별도의 수단이 강구되지 못하였다.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 많은 양의 물이 흐르더라도 사이펀의 작용뿐만아니라 소음 및 수격맥동을 흡수할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 사이펀의 소정위치에 각각 흡수관을 설치함을 그 특징으로 한다.
또한, 본 고안은 상기 흡수관들을 통해 유입부의 물과 유출부 수조의 물이 정압(+)이고, 그 외의 내부 수압은 부압(-)이면서 천장면의 수압이 바닥면의 수압보다 낮고, 상위수압이 하위수압보다 낮게 되므로 유하 또는 연류가 되면서 유속도 빨라지기도하고 느려지기도 하면서 부분적인 유속, 진동, 소음, 수격맥동의 격차를 흡수 완화시킬 수 있도록 한 것이다.
이하 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
본 고안은 첨부된 예시도면 제1도에 도시된 바와같이 수조(2)의 벽면을 타고 상류경사관(4)과 인후관(6) 및 하류경사관(8), 배출관(10)으로 이루어져 설치된 사이펀(12)에 있어서, 상기 수조(2)의 상부에 사이펀(12)이 지지되도록 지지벽(14)이 설치되고, 사이펀(12)의 상류경사관(4)의 일측에 제1흡수관(16)이 설치되며, 하류경사관(8)의 일측에 제2흡수관(18)이 갖추어지고, 그 아랫방향으로 제3흡수관(20)이 형성되며, 수조(2)의 벽체(22) 내부에 제4흡수관(24)가 설치되어 있다.
상기 제1흡수관(16)은 첨부된 예시도면 제2도에 도시된 바와같이 경사진 본체(26)의 하부에 유입공(28)이 형성되고, 상부에는 유출공(30)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제2흡수관(18)는 첨부된 예시도면 제4도에 도시된 바와같이 경사진 본체(38)의 하부에 유입공(34)이 형성되고, 상부에는 유출공(36)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제3흡수관(20)는 첨부된 예시도면 제4도에 도시된 바와 같이 경사진 본체(38)의 하부에 유입공(40)이 형성되고, 상부에는 유출공(42)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제4흡수관(24)는 첨부된 예시도면 제5도에 도시된 바와같이 절곡된 본체(44)의 하부에는 유입공(46)이 형성되고, 상부에는 유출공(48)이 형성되어 있다.
상기 각 흡수관(16,18,20,24)는 모두 사이펀(12)의 내부와 연통되게 설치되어 있고, 각 흡수관(16,18,20)의 유입공(28,34,40)으로부터 유출공(30,36,42)까지의 내부 공간이 갈수록 확개된 상태로 된 것이다.
또한, 지지벽(14)의 하부에 수면과 약간의 높이차를 두고 통기공(56)이 형성되고, 사이펀(12)과의 접촉되는 면에 통기공(12a)가 형성되어 상기 통기공(56)과 연통되게 된 것이다.
위와같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과는 다음과 같다.
본 고안은 저수지 물이 상류상태로 사이펀(12)의 상류경사관(4)의 내부를 지나 흐르면서 사이펀 작용 및 벽체(22)의 내부에 설치된 제4흡수관(24)를 통과하여 하류로 흘러 자유로이 유하하게 된다. 이 수맥은 사이펀(12)의 배출관(10)을 지나 수조(2)의 수면으로 돌진하면서 사이펀(12)의 하류경사관(8) 내부의 공기를 기포상으로 물에 혼합시켜서 흐른다. 그러면, 수조(2)의 수면으로 기포가 떠오르고, 수면에서 터져 대기중으로 합쳐진다. 이 작용이 계속되면, 사이펀 내부의 공기압은 부압(-)으로 내리고, 부옇게 안개낀 형태로 흐려진다. 이 때에 사이펀의 입구부(50)로 흡상된 투명한 수위는 만수면(52)보다 높아지며, 이와 동시에 배출관(10)에서 흡상된 수위는 기포가 많이 포함된 상태로 계속 일부가 역류하여 그때의 수위가 수조(2)의 수위보다 높아진다. 이때에 흐르는 물의 대부분은 기포를 많이 포함시킨 상태로 유하한다.이렇게 사이펀(12)의 입구부(50)와 출구부(54)에서 흡상된 수위는 각각 상승하다가 서로 합쳐지는 단계에서 하류방향으로 일방 흐름이 연결돼 사이펀 작용이 완전하게 이어지는 것이다.
상기 사이펀(12)의 상류경사관(4)은 사각형으로 되어있고, 입구부(50)의 상단이 출구부(54)의 수위보다 높게 형성되도록 된 것이다.
상기 사이펀(12)이 완전작동하면 사이펀(12) 전구간에서 눈으로는 기포를 식별하지 못할 정도이고 투명도가 상당히 높아진다. 입구부(50) 앞에 저수지 수면(52)에는 소용돌이가 발생하고, 외기를 사각형 사이펀(12) 내로 빨아들인다. 그러나, 출구부(54)를 지나는 순간 수맥은 대기와 부딪혀 갈라지고 많은 공기를 흡입하며 허옇게 보이는 것이다.
사이펀(12)에서는 입구부(50) 근처와 출구부(54)의 수압은 정압(+)이고, 그외의 지역은 부압(-)이며, 그중에서 벽체(22)의 상단근처의 수압이 가장 낮다.
지지벽(14)의 하부 일측에는 수조 수면상으로부터 소정 높이차를 두고 통기공(56)이 형성되어 있어 외기와 연통되고, 더욱이 상기 통기공(56)과 사이펀(12)의 하부 통기공(12a)과 연통되게 형성되어 있기 때문에 외기와 항상 통하게 되어 사이펀 내부 공기압이 상승하지 않는 것이다. 정압부(+)를 조성되어 정압력이 유지되도록 한 것이다. 이렇게하여 정압수와 사이펀(12)의 하류경사관(8)을 흐르는 물의 자중이 합해져서 피스톤식으로 사각형 하류경사관(8)의 하류부 및 출구부(54)를 꽉차서 훑어 내려가니까 사각형 사이펀(12)의 입구부(50)에서는 사이펀(12)안으로 흡상이 되는 것이다.
한편, 사각형 사이펀(12)이 완전작용하면 사이펀(12)의 입구부(50)와 출구부(54)의 압력이 사이펀(12)의 인후관(6) 지역보다 높기 때문에 넓은 공간을 지닌 육방형의 소음과 수격맥동의 제1흡수관(16)의 유입공(28)을 통해 사각형 사이펀(12)의 물이 흡수되고, 이때 제1흡수관(16)의 내부 공간은 유출공(30)으로 갈수록 확대되어 있어 물이 아주 느린 속도로 지나게 되어 구형의 유출공(30)을 통해 사이펀 인후관(6)의 천장면에서 다시 합류한다. 넓은 공간을 지닌 육방형의 제2흡수관(18)는 그 본체(32)의 하부에 유입공(34)이 사이펀(12)의 내부와 연통되게 형성되어 이 유입공(34)을 통해 사각형 사이펀(12)내의 물이 흡수되어 아주 느린 속도로 역류하다가 본체(32) 상부의 유출공(36)을 통과하여 사이펀(12)의 인후관(6) 천정면에서 사이펀물과 다시 합류하는 것이다.
또한, 제3흡수관(20)의 본체(38)하부의 유입공(40)을 통해 사이펀(12)내의 물이 흡수되어 아주 느린 속도로 역류하다가 본체(38)의 상부에 형성된 유출공(42)을 통해 사이펀(12)의 하류경사관(8)에서 합류되는 것이다.
또한, 제4흡수관(24)는 벽체(22)의 내부에 설치되어 사이펀과 연통되게 되어 있는데, 사각형 하류경사관(8)의 물을 유입공(46)에서 흡수하여 역류시키다가 본체(44)의 상부에 형성된 유출공(48)을 통해 인후관(6)내의 물과 합류된다.
즉, 상기와 같은 작용은 입구부(50)의 물과 출구부(54)의 물은 정압이고, 그 외의 내부 수압은 대부분이 부압이면서 천장면의 수압이 바닥면의 수압보다 낮고, 상위수압이 하위수압보다 낮아서 본 고안의 장치에 의해 유하 또는 역류가 이루어지고, 유속이 빨라지기도 하고, 느려지기도 하며, 부분적인 유속 진동, 소음, 수격맥동의 격차를 흡수완화시킬 수 있는 것이다.
이러한 점은 첨부도면 제6도에 도시된 바와같이 본 고안의 흡수관을 설치하지 않았을때(E)와 설치하였을 때(F)와를 비교해보면, 시간이 흐름에 따라 압력변화의 차이가 완만해짐을 알 수 있다.
위와같이 본 고안은 사이펀의 완전작용은 물론 특히 대용량인 경우에 물이 흐름에 따라 발생하는 큰 소음 및 수격맥동을 보다 잘 흡수할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (7)

  1. 수조(2)의 벽면을 타고 상류경사관(4)과 인후관(6) 및 하류경사관(8), 배출관(10)으로 이루어져 설치된 사이펀(12)에 있어서, 상기 수조(2)의 상부에는 사이펀(12)이 지지되도록 지지벽(14)이 형성되고, 사이펀(12)의 상류경사관(4)과 연통되도록 지지벽(14)의 일측 내부에는 제1흡수관(16)이 설치되며, 하류경사관(8)과 연통되도록 지지벽(14)의 타측에는 제2흡수관(18)이 설치되고, 하류경사관(8)의 하부에 위치하면서 지지벽(14)의 아랫방향 내부에는 상기 하류경사관(8)과 연통되는 제3흡수관(20)이 형성되며, 수조(2)의 벽체(22)내부에는 사이펀(12)의 안쪽 상부 및 일측과 연통되도록 절곡, 형성된 제4흡수관(24)가 설치된 것을 특징으로 하는 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1흡수관(16)이 경사진 본체(26)의 하부에 유입공(28)이 형성되고, 상부에는 유출공(30)이 형성된 것을 특징으로 하는 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2흡수관(18)가 경사진 본체(32)의 하부에 유입공(34)이 형성되고, 상부에는 유출공(36)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3흡수관(20)가 경사진 본체(38)의 하부에 유입공(34)이 형성되고, 상부에는 유출공(42)이 형성된 것을 특징으로 하는 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제4흡수관(24)가 절곡된 본체(44)의 하부에 유입공(46)이 설치되고, 상부에 유출공(48)이 형성된 것을 특징으로 하는 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 흡수관(16,18,20)의 유입공(28,34,40)으로부터 유출공(30,36,42)까지의 내부공간이 갈수록 확개된 것을 특징으로 하는 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 지지벽(14)의 하부에 수면과 약간의 높이차를 두고 통기공(56)이 형성되고, 사이펀(12)과의 접촉되는 면에 통기공(12a)가 형성되어 상기 통기공(56)과 연통되게 된 것을 특징으로 하는 사이펀의 소음과 수격맥동 흡수장치.
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