KR101955480B1 - 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 취수파이프에 삽입된 상태로 취수펌프의 작동에 따라 지하수를 펌핑하는 펌프 헤드를 소통가능하게 차폐하여 보호하는 동시에 외력을 통해 펌프 헤드 주위를 유동시킴으로써 자갈 등에 의해 막히는 것을 해소할 수 있는 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치에 관한 것으로, 지중에 수직상태로 시공되어 박히면서 대수층까지 연장되며, 내주면에 관통형성되는 복수의 취수공을 통해 지하수를 내부로 유입하는 취수파이프; 지상에 설치되어 펌핑압력을 제공하는 취수펌프; 상기 취수펌프에 연결된 상태로 상기 취수파이프에 삽입되고, 하단부에 지하수를 흡입하는 펌핑헤드가 구비되어 상기 취수펌프의 작동에 따라 지하수를 지상으로 공급하는 펌핑관; 및 상기 펌핑관의 펌핑헤드의 둘레를 소통가능하게 차폐하고, 외력에 의해 탄성변형하면서 상기 펌핑헤드 주위를 유동시키는 헤드 스크린을 포함한다.

Description

막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치{SUBTERRANEAN WATER PUMPING APPARATUS HAVING FUNCTION OF PROTECTING THE BLOCKING}

본 발명은 지하수 취수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 취수파이프에 삽입된 상태로 취수펌프의 작동에 따라 지하수를 펌핑하는 펌프 헤드를 소통가능하게 차폐하여 보호하는 동시에 외력을 통해 펌프 헤드 주위를 유동시킴으로써 자갈 등에 의해 막히는 것을 해소할 수 있는 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치에 관한 것이다.

최근들어 물부족의 문제가 특정 국가만의 문제가 아닌 전 세계적인 문제로 대두되고 있고, 우리나라도 예외 없이 물부족 문제가 당면해결과제로서 서서히 대두되고 있다.

지금까지 국내의 가정과 산업시설에 필요한 용수는 대부분 표류수를 그 대상으로 하여 취수/공급하고 있었고, 표류수를 공급하는 방법으로는 댐건설에 의한 방 법이나 하천 또는 호소(湖沼)의 물을 끌어 공급하는 방법이 많이 사용되고 있었다.

그러나, 댐건설에 의한 표류수의 공급은 댐후보지의 확보문제와 환경문제 그리고 용수를 공급하기까지 장시간이 요구되는 문제 등 해결하기 어려운 난제들로 곤란을 겪고 있어 대체수원의 개발 및 보급이 절실해지고 있는 상황이다.

그리고, 급속한 경제발전과 고도산업사회로의 전환 및 국민 생활수준의 향상으로 하천에 방류되는 각종 유독성 오염물질의 양이 증가되었고, 이로 인해 하천의 수질은 시간이 지남에 따라 점차 악화되고 있다. 또한 인구 집중화와 무분별한 산업단지의 조성은 상수원의 근간이 되는 하천과 호소의 수질오염을 더욱 가중시키고 있다.

대체수원의 하나로 지중의 대수층에 존재하는 지하수를 취수하여 사용하는 방법이 있다.

일반적으로 지하수를 취수하기 위해서는 지표면으로부터 대수층까지 취수공을 굴착하여 취수파이프를 시공하고, 취수파이프에 펌핑관을 삽입하여 펌핑헤드를 대수층에 위치시킨 후 취수펌프의 작동을 통해 지하수를 취수하게 된다.

그런데, 일반적인 취수장치는 대수층에 존재하는 돌 등의 이물질에 의해 펌핑헤드가 막히는 현상이 빈번하게 발생하여 지하수의 유입이 방해되는 문제점이 있다. 나아가, 펌핑헤드의 흡입압력에 의해 이물질들이 펌핑헤드의 주위에 모이게 되므로 펌핑헤드가 이물질에 파손되는 문제점이 있다.

상기와 같이 문제점을 해소하기 위해서 대한민국 등록특허공보 제10-1160678호에 개시된 바와 같이 취수정의 둘레에 별도의 가압정을 시공하여 취수정의 둘레에 역세척 방식의 수압을 가하는 기술이 있으나, 구성이 매우 복잡하여 실제적인 시공에 한계점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 기술이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1160678호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 지하수를 흡입하는 펌프 헤드를 소통가능하게 차폐하여 보호하는 동시에 별도의 수압을 사용하지 않고도 펌프 헤드 주위를 유동시킴으로써 자갈 등에 의해 막히는 것을 해소할 수 있는 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치는, 지중에 수직상태로 시공되어 박히면서 대수층까지 연장되며, 내주면에 관통형성되는 복수의 취수공을 통해 지하수를 내부로 유입하는 취수파이프; 지상에 설치되어 펌핑압력을 제공하는 취수펌프; 상기 취수펌프에 연결된 상태로 상기 취수파이프에 삽입되고, 하단부에 지하수를 흡입하는 펌핑헤드가 구비되어 상기 취수펌프의 작동에 따라 지하수를 지상으로 공급하는 펌핑관; 및 상기 펌핑관의 펌핑헤드의 둘레를 소통가능하게 차폐하고, 외력에 의해 탄성변형하면서 상기 펌핑헤드 주위를 유동시키는 헤드 스크린을 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 헤드 스크린은, 상기 펌프헤드의 외경보다 큰 내경으로 형성되어 상기 펌프헤드와 동축을 이루면서 상기 펌프헤드의 둘레를 따라 배치되고, 코일형태를 이루면서 상기 펌프헤드의 길이방향을 따라 연장되며, 외력에 의해 수축하면서 상기 펌핑헤드 주위를 유동시키고 탄성력에 의해 복원되는 코일스프링; 및 상기 코일스프링의 상단부에 고정된 상태로 상기 취수파이프를 따라 연장되어 상기 취수파이프의 바깥쪽으로 돌출되고, 사용자에 의해 파지되거나 외부장치에 연결되어 상기 코일스프링을 하방으로 가압하여 탄성변형시키는 가압바를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 헤드 스크린은, 상기 코일스프링의 수직방향을 따라 설치되면서 상기 코일스프링의 원주방향을 따라 복수로 배치되어 상기 코일스프링과 함께 그물형태를 형성하며, 하단부가 상기 코일스프링에 고정단을 이루면서 고정되고, 상단부가 상기 코일스프링에 자유단을 이루면서 결합되어 상기 코일스프링의 탄성변형을 허용하는 수직 스크린바를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이에 더하여, 상기 헤드 스크린은, 상기 코일 스프링의 원주방향을 따라 복수로 고정되면서 코일 스프링을 중심으로 방사형태를 이루고, 수평방향으로 연장되어 상기 코일 스프링의 탄성 변형에 의해 승강하는 수평 스크린바를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치에 의하면, 헤드 스크린을 구성하는 코일스프링이 수직 스크린바와 함께 펌프헤드의 둘레를 따라 배치되므로 펌프헤드의 주위가 자갈 등의 이물질로부터 보호될 수 있으며, 특히 코일스프링이 가압바에 의한 외력에 의해 탄성변형하면서 펌프헤드 주위를 유동시키므로 펌프헤드 주위에 존재는 돌이나 토사 등이 분산되면서 펌프헤드의 막힘이 방지될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치의 시공상태를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 스크린을 나타내는 사시도.
도 3은 헤드 스크린의 다른 실시예를 나타내는 종단면도.
도 4는 헤드 스크린의 또 다른 실시예를 나타내는 종단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 설명에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며,"포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계,동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다

본 발명에 따른 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치는 도 1에 도시된 바와 같이 취수파이프(100), 취수펌프(200), 펌핑관(300) 및 헤드 스크린(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 취수파이프(100)는 지하수의 취수를 위해 시공되는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 지표면으로부터 수직상태로 시공되어 지중에 박히면서 대수층까지 연장된다.

이러한 취수파이프(100)는 내주면의 둘레를 따라 복수의 취수공(110)들이 관통형성되어 대수층의 지하수를 유입할 수 있다.

여기서, 취수파이프(100)는 도시된 바와 달리 대수층의 지하수를 지표면으로 안내할 수 있는 모든 구성이 적용될 수 있다.

상기 취수펌프(200)는 대수층의 지하수를 지상으로 펌핑하기 위한 펌핑압력을 제공하는 구성요소로, 도 1에 도시된 바와 같이 지상에 설치되어 동력에 의해 작동하면서 펌핑압력을 제공한다.

이러한 취수펌프(200)는 작동방식이나 구성을 한정하지 않으며 본 발명이 속하는 분야에 알려진 모든 구성이 적용될 수 있다.

상기 펌핑관(300)은 지하수의 펌핑경로를 제공하는 구성요소이다.

이러한 펌핑관(300)은 일단부가 취수펌프(200)에 연결된 상태로 취수파이프(100)에 삽입되어 대수층으로 연장되며, 하단부에 펌핑헤드(310)가 구비되어 취수펌프(200)의 작동에 따라 지하수를 흡입하여 지상으로 공급한다.

즉, 펌핑헤드(310)는 지하수의 흡입이 이루어지는 부재이다.

여기서, 펌핑헤드(310)에는 취수펌프(200)에 의한 흡입압력이 가해지므로 대수층의 자갈과 같은 이물질들이 모이게 되어 막힘이 빈번하게 발생하게 된다.

상기 헤드 스크린(400)은 펌핑헤드(310)의 둘레를 소통가능하게 차폐하여 펌핑헤드(310)를 이물질로부터 보호하는 동시에 외력을 통해 탄성변형하면서 펌핑헤드(310)의 주위의 토사나 자갈 등을 유동시킴으로써 펌핑헤드(310)의 막힘을 방지하는 구성요소이다.

이러한 헤드 스크린(400)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 코일스프링(410) 및 가압바(420)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 코일스프링(410)은 펌프헤드(310)보다 큰 내경으로 형성되어 펌프헤드(310)와 동축을 이루면서 펌프헤드(310)를 내측에 수용한다.

이러한 코일스프링(410)은 펌프헤드(310)의 둘레를 따라 배치되면서 코일형태의 강선을 통해 펌프헤드(310)를 이물질로부터 보호한다.

그리고, 코일스프링(410)은 후술되는 가압바(420)에 의해 하방으로 가압되어 수축하고, 탄성력에 의해 원위치로 복원되는 것을 반복하면서 펌프헤드(310)의 둘레를 유동시킨다.

즉, 코일스프링(410)은 가압바(420)에 의한 외력에 의해 탄성변형하면서 펌프헤드(310) 주변의 자갈이나 토사를 유동시킨다. 이에 따라 펌프헤드(310) 주변의 자갈이나 토사는 고착되거나 코일스프링(410)의 사이에 끼어 막히는 것이 방지될 수 있다.

여기서, 코일스프링(410)은 코일형태의 강선을 따라 미도시된 가압돌기들이 돌출형성될 수 있다.

가압돌기들은 코일스프링(410)이 외력에 의해 수축할 경우 강선의 사이에 존재하는 돌과 같은 이물질에 대면하면서 이물질을 파쇄하여 강선의 사이에서 제거할 수 있다.

상기 가압바(420)는 코일스프링(410)을 가압하여 탄성변형시키는 부재이다.

가압바(420)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수를 이루면서 코일스프링(410)의 상단부에 고정되며, 취수파이프(100)의 바깥쪽으로 연장된다.

이러한 가압부(420)는 취수파이프(100)의 바깥쪽에서 사용자에 의해 파지되어 하강하면서 코일스프링(410)을 수축시킬 수 있으며, 미도시된 가압기에 연결되어 가압기의 주기적인 작동에 의해 하강하면서 코일스프링(410)을 수축시킴으로써 펌핑헤드(310)의 주변을 주기적으로 유동시킬 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 헤드 스크린(400)은 도 3에 도시된 바와 같이 수직 스크린바(430)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

수직 스크린바(430)는 코일스프링(410)과 함께 그물형태를 이룸으로써 펌핑헤드(310)의 주위를 좀 더 촘촘하게 소통가능하게 차폐하는 구성요소이다.

구체적으로, 수직 스크린바(430)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수로 구성되어 코일스프링(410)의 원주방향을 따라 수직상태로 결합되며, 가압바(420)에 의한 코일스프링(410)의 가압시 상단부가 코일스프링(410)과 분리되면서 코일스프링(410)의 탄성변형(수축)을 허용한다.

이러한 수직 스크린바(430)는 도 3에 도시된 바와 같이 하단부에 형성된 고정앵글(431)을 통해 코일스프링(410)의 하부에 용접 등으로 고정될 수 있으며, 상단부에 걸림후크(432)가 형성되어 코일스프링(410)의 상부를 탄성변형이 가능하게 지지한다.

즉, 걸림후크(432)는 도 3에 도시된 바와 같이 반원형의 고리형태로 절곡형성되어 코일스프링(410)의 상단부를 이동가능하게 지지한다.

따라서, 코일스프링(410)은 가압바(420)에 의한 가압시 걸림후크(432)에서 분리되면서 수축할 수 있으며, 복원시에도 다시 걸림후크(432)에 걸리면서 수직 스크린바(430)와 분리되지 않을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 헤드 스크린(400)은 도 4에 도시된 바와 같이 수평 스크린바(440)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

수평 스크린바(440)는 코일스프링(410)의 탄성변형에 의해 승강하면서 펌프헤드(310)의 주변을 유동시키는 구성요소이다.

이러한 수평 스크린바(440)는 코일스프링(410)을 이루는 강선의 원주방향을 따라 복수로 고정되면서 방사형태를 이루며, 수평방향을 연장되어 코일스프링(410)의 탄성변형에 의해 승강하면서 펌프헤드(310) 주변의 돌이나 토사 등의 이물질들을 유동시킨다.

본 발명의 헤드 스크린(400)에 수직 스크린바(430) 및 수평 스크린바(440)의 구성이 추가될 경우에는 펌프헤드(310)가 자갈과 같은 이물질로부터 좀 더 견고하게 보호될 수 있고, 펌프헤드(310) 주변의 이물질이 원활하게 유동하면서 코일스프링(410)에 고착되거나 막히지 않게 될 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치는 헤드 스크린(400)을 구성하는 코일스프링(410)이 수직 스크린바(430)와 함께 펌프헤드(310)의 둘레를 따라 배치되므로 펌프헤드(310)의 주위가 자갈 등의 이물질로부터 보호될 수 있으며, 특히 코일스프링(410)이 가압바(420)에 의한 외력에 의해 탄성변형하면서 펌프헤드(310) 주위를 유동시키므로 펌프헤드(310) 주위에 존재는 돌이나 토사 등이 분산되면서 펌프헤드(310)의 막힘이 방지될 수 있다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 취수파이프
110 : 취수공
200 : 취수펌프
300 : 펌핑관
310 : 펌핑헤드
400 : 헤드 스크린
410 : 코일스프링
420 : 가압바
430 : 수직 스크린바
431 : 고정앵글
432 : 걸리후크
440 : 수평스크린바

Claims (4)

1. 지중에 수직상태로 시공되어 박히면서 대수층까지 연장되며, 내주면에 관통형성되는 복수의 취수공을 통해 지하수를 내부로 유입하는 취수파이프;
   지상에 설치되어 펌핑압력을 제공하는 취수펌프;
   상기 취수펌프에 연결된 상태로 상기 취수파이프에 삽입되고, 하단부에 지하수를 흡입하는 펌핑헤드가 구비되어 상기 취수펌프의 작동에 따라 지하수를 지상으로 공급하는 펌핑관; 및
   상기 펌핑관의 펌핑헤드의 둘레를 소통가능하게 차폐하고, 외력에 의해 탄성변형하면서 상기 펌핑헤드 주위를 유동시키는 헤드 스크린; 을 포함하고,
   상기 헤드 스크린은,
   상기 펌핑헤드의 외경보다 큰 내경으로 형성되어 상기 펌핑헤드와 동축을 이루면서 상기 펌핑헤드의 둘레를 따라 배치되고, 코일형태를 이루면서 상기 펌핑헤드의 길이방향을 따라 연장되며, 외력에 의해 수축하면서 상기 펌핑헤드 주위를 유동시키고 탄성력에 의해 복원되는 코일스프링;
   상기 코일스프링의 상단부에 고정된 상태로 상기 취수파이프를 따라 연장되어 상기 취수파이프의 바깥쪽으로 돌출되고, 사용자에 의해 파지되거나 외부장치에 연결되어 상기 코일스프링을 하방으로 가압하여 탄성변형시키는 가압바;
   상기 코일스프링의 수직방향을 따라 설치되면서 상기 코일스프링의 원주방향을 따라 복수로 배치되어 상기 코일스프링과 함께 그물형태를 형성하며, 하단부가 상기 코일스프링에 고정단을 이루면서 고정되고, 상단부가 상기 코일스프링에 자유단을 이루면서 결합되어 상기 코일스프링의 탄성변형을 허용하는 수직 스크린바; 및
   상기 코일 스프링의 원주방향을 따라 복수로 고정되면서 코일 스프링을 중심으로 방사형태를 이루고, 수평방향으로 연장되어 상기 코일 스프링의 탄성 변형에 의해 승강하는 수평 스크린바; 를 포함하되,
   상기 코일스프링은 코일형태의 강선을 따라 가압돌기들이 돌출형성되어 상기 코일스프링이 외력에 의해 수축할 때 강선의 사이에 존재하는 이물질을 파쇄하여 제거하고,
   상기 수직 스크린바는 하단부에 형성된 고정앵글을 통해 상기 코일스프링의 하부에 용접 고정되고, 상단부에 걸림후크가 형성되어 상기 코일스프링의 상부를 탄성변형이 가능하게 지지하되, 상기 걸림후크는 반원형의 고리형태로 절곡형성되어 상기 코일스프링의 상단부를 이동가능하게 지지하는,
   것을 특징으로 하는 막힘 방지 기능을 갖는 지하수 취수장치.
   
   
   
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