심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프

심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프{A protection pumping water pipe of submerged motor pump}

본 발명은 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 심정에 설치되는 양수파이프를 안전하게 시공하고 수중모터펌프에 의해 안정적으로 양수할 수 있는 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프에 관한 것이다.

통상적으로 땅 속의 지하수, 온천수 등을 지상으로 끌어올리기 위해 지층 깊은 곳까지 구멍을 시추한 후 그 시추공 속으로 수중모터펌프를 투입하여 물을 지상으로 끌어올려서 음용수, 온천수 또는 농수산업 용수 등으로 유용하게 쓰인다.

이러한 심정(지하수)의 개발과정에 대한 기술을 도 1을 참조하여 간략하게 살펴보면, 굴착장비를 이용하여 굴착되는 시추공(H)이 일직선으로 굴착되지 않고 휘어지거나 불규칙한 방향으로 굴착되어 있기 때문에 양수파이프(P)는 물론 수중모터펌프(M)가 암벽에 부딪히거나 암벽에 접촉한 채로 설치된다. 그러므로 상기 수중모터펌프가 작동하면서 발생하는 심한 진동으로 인해 시추공 암벽에 수중모터펌프가 충돌하면서 손상 및 파손됨은 물론 고장의 주원인이 된다. 이로 인해 수명이 단축되고 수리보수 및 교환비용 등이 지출되는 문제점들이 있었다. 이뿐만 아니라 상기 양수파이프는 6M의 단위규격으로 이루어져 소정의 연결수단에 의해 반복적으로 연결됨과 함께 수중모터펌프에 연결되어 있는 전선 및 와이어로프(이하 '수중전선'으로 통칭함)가 꼬이거나 엉킴이 발생하기 쉽고 단선이나 누전, 감전 등 안전사고의 위험성이 매우 높은 문제점이 있었다.

여기서 상기와 같은 문제점을 해소하고자 본원 발명과 동일한 출원인(발명자)에 의해 선 제안된 바에 있는 국내등록특허 제10-1053710(2011.07.27.)호의 '수중모터펌프의 파손방지 패킹' 또는 국내등록특허 제10-1243231(2013.03.07.)호의 '양수파이프 연결용 커플링'가 종래의 선행기술(특허문헌)로 공지된 바에 있다. 이에 따르면 양수파이프에 패킹 또는 커플링과 같은 양수파이프 안내수단을 구비함으로써 양수파이프 및 수중모터펌프를 안전하게 시공할 수 있도록 하고 있다.

그런데 상기와 같은 선행기술은 양수파이프를 시추공 속으로 삽입 또는 인양하는 과정에서 패킹이 벽면에 부딪히거나 수중모터펌프의 진동과 수중전선과 와이어가 고정되지 않음으로 인해 패킹의 고정이 이완되고 쉽게 분리, 파손되는 등의 문제점이 있었다. 또한 상기 커플링의 경우 일정한 형틀(금형)에서 주물로 주조함에 있어서, 날개에 수중전선과 와이어를 감을 수 있도록 요입홈을 구비하는데 있어 몸체 외측에 형성되어 있는 가이드로 인해 형틀에서 주물로 주조한 후 별도로 절삭가공해야하므로 작업공정이 늘어나며 가공불량의 발생률이 높고 생산성 저하 및 생산원가가 상승하는 등의 비효율적인 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 수중모터펌프가 부착된 양수파이프가 패킹 및 커플링의 안내에 따라 시추공 속으로 안전하게 설치할 수 있게 됨과 함께 상기 패킹 및 커플링에 의해 견고히 고정시켜 내구성을 한층더 향상시킬 수 있는 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기의 커플링은 주조(형틀)를 통한 대량생산으로 생산성 향상 및 생산공정을 개선할 수 있게 되는 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프를 제공하는 데 있다.

본 발명은 수중모터펌프(M)가 부착되는 제1파이프(P1)와 제2 내지 제3... 제n파이프(P2,P3...Pn)로 연결된 양수파이프(P)를 시추공(H)에 시공하기 위한 안내수단이 구비된 심정용 수중모터펌프 보호 패킹과 수중전선 안전장치에 있어서,
상기 제1파이프(P1)를 감싸도록 길이방향을 따라 절반으로 분할되고 상부 및 하부에 제1고정부(14)가 형성되며 이 제1고정부(14)의 사이에 확장부(12)가 형성되며 표면에는 장방향의 절개부(16,18)가 형성되어 있는 패킹(10); 상기 제1고정부(14)에 결합하여 패킹(10)을 양수파이프(P)에 고정하는 클램프밴드(20);가 구비되되,
상기 제1파이프(P1)에 끼워져 패킹(10)의 양단에 고정되며, 외면을 따라 수직형 제1 및 제2가이드(32,34)가 서로 엇갈리도록 사출 성형되어 사이의 공간부(35)를 통해 전선(E) 및 와이어로프(W)가 통과하도록 하며, 상기 제1가이드(32)에 형성된 돌출턱(33)이 클램프밴드(20)의 외측으로 끼워지면서 고정하도록 구성된 제1커플링(30);으로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 내지 제n파이프(P1...Pn)의 최상단 파이프의 하단부에 부착되며 하부에 나사(42)가 형성된 연결관체(40) 아래에 조립되는 제2 커플링(30a)은 외면에 수직형 제1 및 제2가이드(32,34)를 서로 엇갈리게 형성하고 상기 제1 및 제2가이드(32,34)의 사이에 마련된 공간부(35)로 전선(E) 및 와이어로프(W)가 통과하도록 구성됨을 특징으로 한다.

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본 발명은 시추공 속으로 삽입되는 양수파이프 및 수중모터펌프를 안전하게 보호함으로써 암벽에 부딪혀 손상되거나 파손이 방지되며 수종모터펌프와 연결되는 전선이나 케이블을 안전하게 유도하여 안정적인 동작이 보장된다. 이에 땅속 깊이 설치되는 수중모터펌프를 장기간 고장이 없이 안정적으로 사용할 수 있게 됨은 물론 시추공(심정)이 매몰되거나 막혀 못쓰게 되는 등의 폐단을 예방하고 유지관리가 용이한 효과가 있다.

또한 본 발명은 패킹의 단부에 커플링으로 밀착시키고 가이드로 단단히 고정시켜 외부 충격에도 패킹의 고정이 쉽게 이완되지 않고 내구성이 증대되는 효과가 있다.

무엇보다도 본 발명은 커플링이 형틀(금형) 및 주물로 주조하여 대량 생산이 가능하게 되며 생산성 향상, 생산공정의 자동화 및 공정개선, 가공비 및 생산원가 절감으로 제품의 가격을 낮추는 등의 경제적 효과가 수반된다.

도 1은 일반적인 시추공(H)에 양수파이프(P) 및 수중모터펌프(M)의 설치 상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프(100)를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프의 분리 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프를 부분 단면으로 나타낸 정면도.
도 5는 상기 도 4의 "A"-"A"선 단면으로 나타낸 평면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 본 발명의 실시 예는 당업자가 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 제공되는 것이다.
도면에 따르면 본 발명은, 수중모터펌프(M)가 부착되는 제1파이프(P1)와 제2 내지 제3... 제n파이프(P2,P3...Pn)로 연결된 양수파이프(P)를 시추공(H)에 시공하기 위한 안내수단이 구비된 심정용 수중모터펌프 보호 패킹과 수중전선 안전장치에 있어서, 상기 제1파이프(P1)를 감싸도록 길이방향을 따라 절반으로 분할되고 상부 및 하부에 제1고정부(14)가 형성되며 이 제1고정부(14)의 사이에 확장부(12)가 형성되며 표면에는 장방향의 절개부(16,18)가 형성되어 있는 패킹(10); 상기 제1고정부(14)에 결합하여 패킹(10)을 양수파이프(P)에 고정하는 클램프밴드(20);가 구비되되, 상기 제1파이프(P1)에 끼워져 패킹(10)의 양단에 고정되며, 외면을 따라 수직형 제1 및 제2가이드(32,34)가 서로 엇갈리도록 사출 성형되어 사이의 공간부(35)를 통해 전선(E) 및 와이어로프(W)가 통과하도록 하며, 상기 제1가이드(32)에 형성된 돌출턱(33)이 클램프밴드(20)의 외측으로 끼워지면서 고정하도록 구성된 제1커플링(30);으로 구성된다.
또한, 제1 내지 제n파이프(P1...Pn)의 최상단 파이프의 하단부에 부착되며 하부에 나사(42)가 형성된 연결관체(40) 아래에 조립되는 제2 커플링(30a)은 외면에 수직형 제1 및 제2가이드(32,34)를 서로 엇갈리게 형성하고 상기 제1 및 제2가이드(32,34)의 사이에 마련된 공간부(35)로 전선(E) 및 와이어로프(W)가 통과하도록 구성된다.
위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프(100)는 양수파이프(P)에 결합되는 패킹(10), 클램프밴드(20), 제1커플링(30) 및 제2커플링(30a), 연결관체(40)로 구성된다. 상기 양수파이프(P)는 수중모터펌프(M)가 부착된 제1파이프(P1) 및 제2 내지 제3... 제n파이프(P2,P3,...Pn)가 제2커플링(30a) 및 연결관체(40)를 통해 길이방향으로 조립되며 제n파이프(Pn)의 상단부가 지상으로 노출된 채 각종 계측기 및 밸브 등이 결합된다. 한편 상기 수중모터펌프(M)는 수중모터 및 터빈의 고속 회전력으로 물을 흡입하고 양수파이프(P)를 통해 지상으로 양수하게 된다.
상기 패킹(10)은 시추공(H)에 삽입되는 양수파이프(P) 즉, 제1파이프(P1) 및 제2 내지 제3... 제n파이프(P2,P3,...Pn)에 선택적으로 결합하여 외부 충격력을 흡수완화하여 양수파이프의 손상을 방지하며 제1파이프의 하단에 부착된 수중모터펌프(M)가 안정적으로 동작하도록 된다. 이때 상기 패킹(10)이 양수파이프(P)의 상단부터 하단까지 부착된 채로 시추공(H)의 내면을 따라 미끄럼 접촉하면서 안전하게 삽입을 안내하며 시추공의 내면에 탄력적으로 접촉하면서 양수파이프 사이에 완충공간을 형성시킨다.
상기의 패킹(10)은 중공의 원통형으로 양수파이프에 결합하여 둘레를 감싸고 길이방향을 따라 절반으로 분할 형성하여 양수파이프의 양측에서 손쉽게 결합이 된다. 그리고 상부 및 하부에 제1고정부(14)를 형성하여 클램프밴드(20)로 고정되며 이 제1고정부(14)의 사이 구간에 돌출테(13)를 가지는 확장부(12)를 형성하여 파이프와 시추공 사이에 완충공간을 형성한다. 상기 확장부(12)는 원추형으로 지름을 확장시켜 도면에서처럼 마름모 형태로 형성되며 하나 또는 복수 개가 일정 간격으로 구비되며, 이 확장부의 중간에 돌출테(13)가 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 패킹(10)은 복수 개의 확장부(12)가 일정간격으로 이격되고 상기 확장부(12)의 사이에 잘록한 제2고정부(15)를 형성하여 클램프밴드(20)로 고정하도록 구성됨을 특징으로 한다. 즉 상기 패킹(10)은 한 쌍의 확장부(12)가 상하 일정한 간격으로 이격되고 그 사이에 형성되는 중간 제2고정부(15)에 클램프밴드(20)를 감아서 제1파이프(P1)에 단단히 고정하게 된다.
이에 상기 클램프밴드(20)는 제1 및 제2고정부(14,15)를 감싸서 단단히 조여지며 임의대로 이탈하지 않도록 고정력이 작용하는 고정수단으로, 나사를 조이는 방향에 따라 고정 또는 해제되는 타이클램프 또는 케이블타이, 묶음띠 등을 포함하여 구성된다.
또한 상기 패킹(10)은 확장부 및 고정부에 장방향의 절개부(16,18)를 형성하여 지름이 탄력적으로 확장 또는 축소 가능하고 또 배수가 원활히 되며 상기 절개부(16)로 전선이나 케이블을 통과시켜 가설이 용이하고 간섭 및 손상이 방지된다.
한편 상기 패킹(10)은 충격 흡수성 및 탄성이 우수한 천연고무, 합성고무, 합성수지, 우레탄 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제1커플링(30)은 양수파이프(P)에 끼워진 채 패킹의 양단 고정부에 밀착하면서 클램프밴드가 이완되지 않도록 재차 고정하며 이때 용접 등의 결합수단으로 파이프에 고정이 된다.
상기 제1커플링(30)은 외면에 수직형 제1가이드(32) 및 제2가이드(34)를 형성하여 암벽에 접촉 및 충돌을 방지함과 함께 전선 및 와이어로프를 감아서 밴드처리하고 안전하게 고정 및 이탈이 방지된다. 상기 제1가이드(32) 및 제2가이드(34)는 일정간격을 두고 상하로 이격되되, 원주방향으로 서로 엇갈리게 형성하고 그 사이에 마련된 공간부(35)를 통해 전선(E) 및 와이어로프(W)가 통과하고 묶음띠(타이) 등을 감아 단단히 고정하게 된다. 이때 상기 제1커플링(30)은 제1 및 제2가이드가 서로 어긋나게 형성되어 있어서 형틀(금형)에 의한 주물로 대량생산이 가능하며 별도의 절삭가공공정을 필요로 하지 않아 생산성이 우수하다. 한편 상기 제1 및 제2가이드(32,34)는 파이프의 규격(지름)에 따라 4~8개가 동일한 간격으로 형성되며, 6개 정도가 가장 바람직하다.
특히 상기 제1커플링(30)은 제1가이드(32)에 형성된 돌출턱(33)이 클램프밴드(20)의 외측으로 끼워지면서 고정하도록 구성된다. 즉 상기 제1커플링(30)은 제1가이드(32) 또는 제2가이드(34) 중에서 선택된 어느 하나에 형성되는 돌출턱(33)이 상기 클램프밴드(20)의 외측에 걸쳐지면서 임의대로 이완되지 않게 고정하고 외부 충격력으로부터 안전하게 보호가 된다.
다음, 본 발명에 있어서, 상기 제1 내지 제n파이프(P1...Pn)에서 최상단의 파이프에 부착되며 하부에 나사(42)가 형성된 연결관체(40)가 조립될 때 그 아래에 조립되는 제2 커플링(30a)은 외면에 수직형 제1 및 제2가이드(32,34)를 서로 엇갈리게 형성하고 상기 제1 및 제2가이드(32,34)의 사이에 마련된 공간부(35)로 전선(E) 및 와이어로프(W)가 통과하도록 구성된다.
즉, 상기 제2커플링(30a)은 제1커플링과 마찬가지로 외면에 수직형 제1가이드(32) 및 제2가이드(34)가 일정간격을 두고 서로 엇갈리게 형성함에 따라 그 사이에 마련된 공간부(35)를 통해 전선(E) 및 와이어로프(W)가 통과하면서 감기도록 된다. 이로써 상기의 전선(E) 및 와이어로프(W)가 느슨해지지 않고 파이프와 함께 시추공 속으로 안전하게 삽입되고 엉기거나 꼬이는 등의 손상을 방지한다. 또 상기 제1 및 제2가이드(32,34)는 각진 모서리가 없이 둥근 유선형으로 형성하여 양수파이프(P)가 시추공(100) 속으로 원만하게 진행하도록 안내된다.
위의, 제2커플링(30a)은 내측 중간부에 단턱(36)이 형성되며 상기 단턱(36)의 상부에 제1 내지 제n파이프(P1,P2...Pn)를 삽입하여 접합한 연결관체(40)가 나사 조립된다.
따라서, 상기 제2커플링(30a)은 제1 내지 제n파이프(P1...Pn)의 상단 또는 하단 중에서 어느 일단에 부착되며 상기 제1 내지 제n파이프(P1...Pn)의 타측 단부에 결합된 연결관체(40)를 나사로 조립하여 현장에서 손쉽게 연결할 수 있게 된다.
여기서 상기 제1파이프(P1)는 하단에 부착된 연결관체(40)를 통해 수중모터펌프(M)의 상단 연결구(1)에 나사 결합하고 또 패킹 및 제1커플링을 다단으로 끼워서 고정한 다음에 상단에는 제2파이프(P2)의 하단에 부착된 연결관체(40)를 나사 조립하여 작업공적을 간소화하게 된다.

이처럼 본 발명에 따른 심정용 수중모터펌프 보호 양수파이프(100)는 내벽을 따라 자연스럽게 미끄럼 접촉하면서 양수파이프(P)가 시추공(H)으로 원활히 삽입할 수 있도록 안내되며 손상되지 않도록 안전하게 보호한다. 상기 양수파이프(P)에는 패킹(10) 및 제1, 제2커플링(30,30a)이 강인하게 부착된 채로 수중모터펌프와 양수파이프가 시추공의 내벽에 충돌하지 않도록 방지하고 고장이나 파손을 방지하여 수명을 월등히 연장하며 특히 수중모터펌프(M)의 심한 진동이나 충격력을 효과적으로 흡수 완화하여 안정적인 작동이 보장된다.

10:패킹 12:확장부 13:돌출테 14:제1고정부
15:제2고정부 16,18:절개부 20:클램프밴드 30:제1커플링
30a:제2커플링 32:제1가이드 33:돌출턱 34:제2가이드
35:공간부 36:단턱 37:암나사 38,44:홈부
40:연결관체 42:나사 E:전선 P:양수파이프
P1:제1파이프 P2:제2파이프 P3:제3파이프 Pn:제n파이프
H:시추공 W:와이어로프