탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관{Flowmeter that detachable and maintenance are easy is equipped closed underground water upper protective tube}
본 발명은 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관에 관한 것으로, 더 상세하게는 상부바디의 내부로 유입된 물이 외부로 원활히 배수되고 부품들이 견고하게 체결되며 게이트바디의 누수가 방지되는 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관에 관한 것이다.
통상적으로 암반 지하수를 개발, 이용하기 위해서는 지층을 100m 이상의 깊이로 굴착해서 지하수가 생산되는 다공 상태의 지하수공을 개발하고 그 안에 수중모터펌프와 양수파이프 등으로 구성된 앙수시설물을 설치하여 지하수를 퍼 올리게 된다. 이와 같이 설치된 양수시설물은 그 상단부가 지상에 노출되는데, 지상으로 노출되는 양수시설물의 훼손 및 동파를 방지하기 위해, 종래에는 콘크리트 맨홀 형태의 상부보호시설을 설치하였다. 그런데 이러한 상부보호시설은 체적이 크고 무거우며 시공, 운반 및 개폐가 쉽지 않은 문제점이 있었다. 2003년 이후 콘크리트 맨홀 형태의 비기능적인 상부보호시설을 개선하기 위한 다양한 형태의 밀폐식 지하수 상부보호시설이 개발되었다. 이러한 밀폐식 상부보호시설은, 지층을 굴착해서 개발한 지하수공의 상단부에 철재 케이싱을 설치하고 이 철재 케이싱에 밀폐식 상부보호시설을 체결해서 지하수공의 상단부에 일정한 공간을 형성하는 구조로 설치된다. 이 밀폐식 상부보호시설에는 지하수공 안에 지하수를 퍼 올리기 위해서 설치하는 수중모터펌프와 양수파이프 등을 포함하는 양수시설물이 고정되고, 지중에 매설된 송수배관이 연결되어서 퍼 올려진 지하수가 외부로 공급된다. 이와 같은 밀폐식 상부보호시설은 양수시설물의 훼손 및 동파를 방지하는 역할과 함께, 상단부에 구비된 덮개부에 의해 외부로부터 상부보호시설의 내부를 밀폐하므로 지상의 오염물질이 지하수공으로 유입되는 것을 차단하여 지하수오염을 방지하는 역할을 하게 된다. 따라서 이러한 밀폐식 상부보호시설은 지하수의 수질에 무해한 내부식성 재료를 사용해야 하며, 제작과 설치 및 유지관리 차원에서 실용성과 경제성을 확보하기 위해 가능한 작은 규모로 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 지하수공을 개발, 이용하는 경우에 지하수 사용량을 확인하기 위해서 지하수법에서 규정한 유량계를 설치하여야 한다. 밀폐식 상부보호시설에 일반 유량계를 설치되는 경우, 밀폐식 지하수 상부보호시설은 지하수공 굴착공경의 두배가 넘는 400mm 이상의 직경이 되어야 하기 때문에 제작비용이 크게 증가하게 된다. 또한, 유량계는 밀폐식 지하수 상부보호시설의 공간 안에서 동결선 이하 깊이에 설치하게 되므로 유량계를 탈부착하는 작업이 매우 어려웠다. 즉, 유량계는, 양수관을 따라 펌핑되는 유량을 체크하도록 게이트바디 하측의 양수관에 설치되어 있다. 따라서 이러한 유량계의 이상 유무를 검사하기 위해서는 인양고리를 이용하여서 게이트바디, 양수관, 수중모터펌프를 모두 들어 올린 후 검사해야 하는데, 이들의 전체 중량이 매우 무거워서 인력으로는 들어 올릴 수 없고 별도의 장비를 이용해야 하며, 이에 따라 유지 보수가 매우 번잡하여 시간과 비용이 증가하게 되었다. 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관(특허등록 제10-1164121호)을 개발하여 등록받은 바 있다. 이러한 종래의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관은, 지하수공 또는 지열공의 상부에 매설되는 케이싱과, 케이싱의 상부에 결합되고 상단부에 커버가 결합되어 있는 케이싱연결본체와, 케이싱연결본체의 내부에 설치되어 있고 지하수공 또는 지열공에서 펌핑되는 지하수가 송수관으로 공급되도록 안내하는 게이트바디와, 지하수공 또는 지열공 내부에 설치되어 있고 상단부가 게이트바디에 연결되어 있는 양수관과, 양수관에 설치되어서 지하수공 또는 지열공 내부의 지하수를 게이트바디 측으로 펌핑하는 수중모터펌프와, 하단부가 게이트바디의 상단부에 나사결합되어서 게이트바디로부터 착탈되는 인양부와, 상부가 인양부의 하부에 결합되어 있고 인양부를 게이트바디로부터 분리하여 들어 올리면 인양부와 함께 분리되어 인출되는 유량계로 이루어진다. 그런데 이러한 종래의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관은, 유량계의 상부바디 내부로 빗물 또는 지하수가 조금씩 유입되는데, 유입된 물이 외부로 원활히 배출되지 못하고 상부바디의 내부에 머무르게 되며, 이에 따라 상부바디 내부에 설치된 정전용량센서의 고장의 원인이 되었다. 또한, 종래에는 게이트바디의 결합부 직경에 맞게 상부바디의 하부수나사부, 하부바디의 상부수나사부 직경도 변경되어야 한다. 따라서, 게이트바디의 크기에 따라 상부바디 및 하부바디도 각각 구비되어야 하므로 부품들간 호환성이 떨어지며, 양산에 어려움이 초래되었다. 그리고, 하부바디 및 상부바디는 하부바디의 상부수나사부와 상부바디의 하부암나사부의 체결에 의해 이루어지는데, 임펠러가 회전되는 동안 하부바디에 진동이 지속적으로 전달되며 이에 따라 체결부위에 진동이 전달되면서 조금씩 풀리는 문제점이 발생되었다. 이러한 종래의 상부보호관은 게이트바디 및 이에 결합되는 상부바디가 나사결합되는데, 게이트바디의 내부로 펌핑되는 지하수가 게이트바디 및 상부바디의 결합부위 틈새로 누출되는 문제점이 발생되었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 유량계의 상부바디 내부로 유입된 빗물 또는 지하수가 외부로 신속히 배출되도록 한 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 상부보호관을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 게이트바디, 상부바디, 하부바디의 호환성이 향상되도록 한 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 자하수 상부보호관을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 임펠러의 진동에도 하부바디 및 상부바디가 풀리지 않도록 한 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 상부보호관을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 게이트바디 내부로 펌핑된 지하수가 게이트바디 및 상부바디의 결합부위 틈새로 누출되지 않도록 한 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 상부보호관을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관은, 지하수공 또는 지열공의 상부에 매설되는 케이싱; 케이싱의 상부에 결합되고 상단부에 커버가 결합되어 있는 케이싱연결본체; 케이싱연결본체의 내부에 설치되어 있고 지하수공 또는 지열공에서 펌핑되는 지하수가 송수관으로 공급되도록 안내하는 게이트바디; 지하수공 또는 지열공 내부에 설치되어 있고 상단부가 게이트바디에 연결되어 있는 양수관; 양수관에 설치되어서 지하수공 또는 지열공 내부의 지하수를 게이트바디 측으로 펌핑하는 수중모터펌프; 하단부가 게이트바디의 상단부에 나사결합되어서 게이트바디로부터 착탈되는 인양부; 상부가 인양부의 하부에 결합되어 있고 인양부를 게이트바디로부터 분리하여 들어 올리면 인양부와 함께 분리되어 인출되는 유량계로 이루어지고; 유량계는, 하단부가 게이트바디의 상단부에 나사로 체결되어 있고 상단부가 인양부의 하단부에 나사로 체결되어 있는 상부바디와, 상단부가 상부바디의 하부에 나사로 체결되어 있고 상단부에 설치공간이 형성되어 있으며 하단부가 양수관 내부에 위치되어 있는 하부바디와, 하부바디의 내부에 회전되도록 설치되어 있고 상단부가 하부바디의 설치공간 내에 위치되며 하단부가 양수관 내부에 위치되어 있는 샤프트와, 하부바디의 내부에 설치되어서 샤프트의 회전을 지지하는 베어링과, 샤프트의 하단에 결합되어서 샤프트와 함께 회전되고 양수관에서 게이트바디 측으로 펌핑되는 지하수에 의해 회전되는 임펠러와, 하부바디의 설치공간 내에 위치되고 샤프트의 상단에 결합되어서 샤프트와 함께 회전되는 로터리원판과, 상부바디에 설치되어 있고 하단부가 하부바디의 설치공간 내에 위치되어서 로터리원판의 회전수를 감지하는 정전용량센서로 이루어지며; 유량계의 상부바디에는, 상부바디의 내측으로 유입된 물이 외부로 배수되도록 드레인홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관의 다른 특징은, 드레인홀은, 상부바디의 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성되어 있다. 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관의 또 다른 특징은, 하부바디의 상단부에는, 상부바디와 하부바디에 결합되도록 보조조립부가 결합되어 있으며, 이 보조조립부의 하단부에는, 하부바디의 상단부에 형성된 조립부체결나사에 결합되도록 하부체결나사가 형성되어 있고, 보조조립부의 상단부에는, 상부바디의 하부암나사부에 체결되도록 상부체결나사가 형성되어 있으며, 보조조립부의 내부에는 로터리원판이 안착되도록 안착면이 형성되어 있다. 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관의 또 다른 특징은, 게이트바디의 바디암나사부 둘레에는, 상부바디의 하부수나사부가 체결될시 이들 사이에 밀착되면서 게이트바디의 누수를 방지하도록 누수방지링이 결합된다.
이상에서와 같은 본 발명은, 유량계의 상부바디에 상부바디의 내측으로 유입된 물이 외부로 배수되도록 드레인홀이 형성되어 있다. 따라서, 유량계의 상부바디 내부로 빗물 또는 지하수가 조금씩 유입되더라도 유입된 물이 드레인홀을 통해 외부로 원활히 배출되며 이에 따라 상부바디 내부에 설치된 정전용량센서의 고장이 방지된다. 본 발명의 하부바디의 상단부에는 상부바디와 하부바디에 결합되도록 보조조립부가 결합되어 있다. 따라서 게이트바디나 상부바디의 크기가 변경될 경우 이에 맞게 보조조립부를 채택하여서 상부바디 및 하부바디 사이에 체결시킬 수 있고, 이에 따라 게이트바디 또는 상부바디의 직경이 바뀔 때마다 별도의 하부바디를 구비할 필요가 없으므로 부품들간의 호환성이 향상되며, 이에 따라 양산이 가능하다. 본 발명의 하부바디 및 상부바디는 하부바디의 상부수나사부와 상부바디의 하부암나사부에 의해 1차로 체결되고 고정스크류에 의해 2차로 체결된다. 따라서, 하부바디 및 상부바디가 1차로 나사체결된 후 고정스크류에 의해 다시 고정되므로 임펠러가 회전되는 동안 하부바디에 진동이 지속적으로 전달되어도 하부바디 및 상부바디의 체결부위가 풀리지 않으며, 이에 따라 제품의 손상이 방지된다. 본 발명의 게이트바디의 바디암나사부 둘레에는, 상부바디의 하부수나사부가 체결될시 이들 사이에 밀착되면서 게이트바디의 누수를 방지하도록 누수방지링이 결합되어 있다. 따라서, 게이트바디의 내부로 펌핑되는 지하수가 게이트바디 및 상부바디의 결합부위 틈새로 누출되지 않는다.
도 1은 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관을 보인 개략적 단면도
도 2는 본 발명의 요부를 발췌한 사시도
도 3은 도 2의 분해 사시도
도 4는 도 2의 단면도
도 5는 도 4의 부분 확대 단면도
도 6은 도 1의 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해질 것이다. 도 1은 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관을 보인 개략적 단면도이고, 도 2는 본 발명의 요부를 발췌한 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해 사시도이다. 도 4는 도 2의 단면도이고, 도 5는 도 4의 부분 확대 단면도이며, 도 6은 도 1의 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도이다.
본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관은, 지하수공 또는 지열공(1)의 상부에 매설되는 케이싱(2)과, 케이싱(2)의 상부에 결합되고 상단부에 커버(17)가 결합되어 있는 케이싱연결본체(4)와, 케이싱연결본체(4)의 내부에 설치되어 있고 지하수공 또는 지열공에서 펌핑되는 지하수가 송수관으로 공급되도록 안내하는 게이트바디(8)와, 게이트바디(8)의 상부에 결합되어서 게이트바디(8)를 케이싱연결본체(4) 내부에 착탈시키는 인양부(20)로 이루어져서, 수중모터펌프(16)에 의해 펌핑되는 지하수가 양수관(15) 및 게이트바디(8)를 통해 송수관(18) 측으로 공급되도록 안내한다.
케이싱(2)은, 상단에 상부플랜지(3)가 형성되어 있고, 지하수공 또는 지열공(1)의 상부에 매설된다. 케이싱연결본체(4)는, 하단부에 케이싱(2)의 상부플랜지(3)에 결합되도록 하부플랜지(5)가 형성되어 있고, 케이싱(2)의 상부에 결합되며 상단부에 커버(17)가 결합되어 있다. 이 케이싱연결본체(4)에는 송수관(18)에 연결되도록 토출구(6)가 형성되어 있고, 토출구(6)의 반대측에는 후술할 게이트바디(8)가 토출구(6)에 밀착되도록 결속구(7)가 형성되어 있다.
케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 둘레에는 코팅층이 형성될 수 있다.케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2) 둘레에 세라믹 코팅을 하는 이유는 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다. 이 코팅층은, 산화크롬(Cr 2 O 3 ) 96∼98% 및 이산화티타늄(TiO 2 ) 2∼4%가 혼합되어 이루어진 분말이 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2) 둘레에 용사되어 이루어진다. 산화크롬(Cr 2 O 3 )은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다. 이산화티타늄(TiO 2 )은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO 2 )은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO 2 )은, 코팅층이 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 둘레에 확실하게 피복되도록 하며, 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 손상을 방지시킨다. 여기서, 산화크롬(Cr 2 O 3 )과 이산화티타늄(TiO 2 )을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr 2 O 3 ) 96∼98%에 이산화티타늄(TiO 2 ) 2∼4%가 혼합되는 것이 바람직하다. 산화크롬(Cr 2 O 3 )의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr 2 O 3 )의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다. 이산화티타늄(TiO 2 )의 혼합비율이 2∼4%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr 2 O 3 )에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO 2 )의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO 2 )은 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. 이러한 코팅층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 둘레에 제트분사하여서 400㎛으로 용사한 후 다이아몬드휠(Diamond Wheel) 및 필름(Film)을 이용하여 50∼600㎛으로 랩핑한다. 코팅층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 코팅층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 코팅층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹코팅에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다. 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)에 코팅층이 코팅되는 동안 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 온도가 상승되는데, 가열된 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 변형이 방지되도록 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)이 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다. 코팅층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO 3 )으로 이루어진 실링재가 도포된다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 코팅층 둘레에 도포된다. 무수크롬산(CrO 3 )은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 코팅 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 코팅두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 코팅두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 코팅두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 따라서 외부에 노출되는 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 둘레에 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)이 산화되는 것이 방지되고, 케이싱연결본체(4) 및 케이싱(2)의 산화 방지에 의해 제품의 수명이 연장되어서 유지 보수비가 절감되는 효과가 있다.
게이트바디(8)는, 케이싱연결본체(4)의 내부에 설치되어 있고 지하수공 또는 지열공(1)에서 펌핑되는 지하수가 송수관(18)으로 공급되도록 안내한다. 이 게이트바디(8)는, 하부에 양수관(15)으로부터 펌핑되는 지하수가 유입되도록 유입유로(10)가 형성되어 있고, 게이트바디(8)의 하부 둘레에는 양수관(15)이 나사결합되도록 바디수나사부(14)가 형성되어 있다. 게이트바디(8)의 일측에는 유입유로(10)로 공급된 지하수가 송수관(18)으로 공급되도록 토출유로(11)가 형성되어 있고, 토출유로(11) 반대측에는 케이싱연결본체(4)의 결속구(7)에 지지되도록 결속부(9)가 돌출되어 있다. 게이트바디(8)의 상부에는 후술할 인양축(21)의 수나사부(22)가 나사결합되도록 바디암나사부(13)가 형성되어 있는 결합부(12)가 형성되어 있다. 게이트바디(8)의 바디암나사부(13) 둘레에는, 상부바디(31)의 하부수나사부(35)가 체결될시 이들 사이에 밀착되면서 게이트바디(8)의 누수를 방지하도록 누수방지링(54)이 결합된다. 따라서, 게이트바디(8)의 내부로 펌핑되는 지하수가 게이트바디(8) 및 상부바디(31)의 결합부위 틈새로 누출되지 않는다. 게이트바디(8)의 내부에는 살균, 소독 기능 등을 가진 방향제 물질이 스프레이 분사되어서 코팅될 수 있다. 따라서 방향제 물질이 살균, 살충 등의 작용을 하여 게이트바디(8)의 내부로 유입된 지하수를 청결한 상태하게 살균처리하게 된다. 이 방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은 택사 50중량%, 휀넬(Fennel) 50중량%로 이루어진다. 여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3∼5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 5중량%를 초과하면 그 기능이 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다. 기능성 오일 중 택사(Alisma canaliculatum)는 택사과(Alismataceae)에 속하고, 세균 독성효과가 우수하고 항균작용 등에 좋은 효과를 나타낸다. 휀넬(Fennel)은 아니시드, 카라웨이, 코리안더 등과 같은 과에 속하는 식물로서 화학적 구성요소로는 anethol, estragol, camphene 등을 들 수 있으며 항균, 살균효과 등이 우수하다. 이러한 기능성 오일이 게이트바디(8)의 내부에 코팅됨에 따라 게이트바디(8)의 내부를 통과하는 지하수를 살균, 살충 처리하게 되며 이에 따라 지하수를 정화시킬 수 있다.
지하수공 또는 지열공(1) 내부에는 양수관(15)이 설치되어 있고 양수관(15)의 상단부는 게이트바디(8)의 유입유로(10)에 연결되어 있으며, 양수관(15)의 하부에는 지하수공 또는 지열공(1) 내부의 지하수를 게이트바디(8) 측으로 펌핑하도록 수중모터펌프(16)가 설치되어 있다. 인양부(20)는, 하단부가 게이트바디(8)의 상단부에 나사결합되어서 게이트바디(8)로부터 착탈된다. 이러한 인양부(20)는, 후술할 유량계(30)에 나사결합되도록 하단둘레에 수나사부(22)가 형성되어 있는 인양축(21)과, 인양축(21)의 상단에 형성되어 있는 인양고리(23)로 이루어진다. 인양부(20)의 인양축(21) 하단과 게이트바디(8)에는 유량계(30)가 설치되어 있다. 이 유량계(30)는, 상부가 인양부(20)의 하부에 결합되어 있고 인양부(20)를 게이트바디(8)로부터 분리하여 들어 올리면 인양부(20)와 함께 분리되어 인출된다. 이러한 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관은, 인양부(20)의 하단부가 게이트바디(8)의 상단부에 나사결합되어서, 인양부(20)를 들어 올리면 게이트바디(8) 및 게이트바디(8)에 결합된 양수관(15), 수중모터펌프(16)가 게이트바디(8)와 함께 인양되고, 인양부(20)를 수평으로 회전시키면 인양부(20)만 들어 올려지도록 게이트바디(8)로부터 분리된다. 또한, 게이트바디(8)의 내부에는 양수관(15)에서 게이트바디(8)로 펌핑되는 지하수의 펌핑량을 체킹하도록 유량계(30)가 설치되며, 이 유량계(30)는 상단부가 인양부(20)의 하단부에 결합되어서, 인양부(20)를 게이트바디(8)로부터 분리시킨 후 들어 올리면 인양부(20)와 함께 게이트바디(8)로부터 분리되도록 구비된다. 이러한 본 발명의 유량계(30)는, 상부바디(31), 하부바디(36), 샤프트(40), 베어링(41), 임펠러(42), 로터리원판(43), 정전용량센서(45), 트러스트베어링(46), 패널(50)로 이루어진다. 상부바디(31)는, 하단부가 게이트바디(8)의 상단부에 나사결합되어 있고 상단부가 인양부(20)의 하단부에 나사결합되어 있다. 상부바디(31)의 상단부에는 인양축(21)의 수나사부(22)가 체결되도록 상부암나사부(32)가 형성되어 있고, 상부바디(31)의 상부와 인양축(21)에는 세트스크류(33)가 체결되어 있으며, 상부바디(31)의 하부 내주면에는 후술할 하부바디(36)가 체결되도록 하부암나사부(34)가 형성되어 있고, 상부바디(31)의 하부 외주면에는 게이트바디(8)의 바디암나사부(13)에 나사결합되도록 하부수나사부(35)가 형성되어 있다. 유량계(30)의 상부바디(31)에는 상부바디(31)의 내측으로 유입된 물이 외부로 배수되도록 드레인홀(31a)이 형성되어 있다. 이 드레인홀(31a)은, 상부바디(31)의 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성되어 있다. 따라서 상부바디(31)의 내부로 유입된 물이 경사진 드레인홀(31a)을 따라 자연 배수된다. 이러한 본 발명은, 유량계(30)의 상부바디(31) 내부로 빗물 또는 지하수가 조금씩 유입되더라도 유입된 물이 드레인홀(31a)을 통해 외부로 원활히 배출되며 이에 따라 상부바디(31) 내부에 설치된 정전용량센서(45)의 고장이 방지된다. 세트스크류(33)는 상부바디(31) 및 인양축(21)의 두 부분에 서로 대응되도록 체결되어 있어서 인양축(21)에 상부바디(31)를 고정시킨다. 따라서 세트스크류(33)가 양측의 두 부분에 결합되므로 결합력이 증대된다. 하부바디(36)는, 상단부 둘레에 상부바디(31)의 하부암나사부(34)에 체결되도록 상부수나사부(37)가 형성되어 있고, 상단부에는 후술할 로터리원판(43)이 설치되도록 설치공간(38)이 형성되어 있으며 하단부가 양수관(15) 내부에 위치되어 있다. 하부바디(36)의 설치공간(38) 바닥에는, 평면의 안착면(39)이 형성되어 있고, 후술할 로터리원판(43)은, 그 저면(44)이 안착면(39)에 접촉되어서 회전되도록 구비되므로 상하 떨림이 방지되도록 된다. 본 발명의 하부바디(36) 및 상부바디(31)는 하부바디(36)의 상부수나사부(37)와 상부바디(31)의 하부암나사부(34)에 의해 1차로 체결되고 고정스크류(53)에 의해 2차로 체결된다. 따라서, 하부바디(36) 및 상부바디(31)가 1차로 나사체결된 후 고정스크류(53)에 의해 다시 고정되므로 임펠러(42)가 회전되는 동안 하부바디(36)에 진동이 지속적으로 전달되어도 하부바디(36) 및 상부바디(31)의 체결부위가 풀리지 않으며, 이에 따라 제품의 손상이 방지된다. 샤프트(40)는, 하부바디(36)의 내부에 회전되도록 설치되어 있고 상단부가 하부바디(36)의 설치공간(38) 내에 위치되며 하단부가 양수관(15) 내부에 위치되어 있다. 베어링(41)은, 하부바디(36)의 내부에 설치되어서 샤프트(40)의 회전을 지지한다. 이 베어링(41)은, 테플론 베어링으로 구비된다. 임펠러(42)는, 샤프트(40)의 하단에 결합되어서 샤프트(40)와 함께 회전되고 양수관(15)에서 게이트바디(8) 측으로 펌핑되는 지하수에 의해 회전된다. 로터리원판(43)은, 하부바디(36)의 설치공간(38) 내에 위치되고 샤프트(40)의 상단에 결합되어서 샤프트(40)와 함께 회전된다. 이 로터리원판(43)의 저면(44)은 상술한 바와 같이 하부바디(36)의 설치공간(38) 안착면(39)에 접촉되어서 로터리원판(43)의 회전을 안정적으로 지지한다. 정전용량센서(45)는, 상부바디(31)에 설치되어 있고 하단부가 하부바디(36)의 설치공간(38) 내에 위치되어서 로터리원판(43)의 회전수를 감지한다. 이러한 정정용량센서(45)의 둘레에는 결정성 폴리프로필렌 44~57중량%과, 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체 9~21중량%와, 스틸렌계 수첨 블록공중합체 7~25중량%와, 무기충전제 10~23중량%로 이루어진 폴리프로필렌 수지 조성물이 도포된다. 여기서, 결정성 폴리프로필렌은 결정성 폴리프로필렌 단독 중합체 및 C2 내지 C20(C3는 제외)의 알파 올레핀을 포함하는 프로필렌-알파 올레핀 결정성 공중합체 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 결정성 폴리프로필렌의 용융흐름지수(230℃, 2.16kg하중)는 20∼60g/10분이고, 13C-NMR(핵자기 공명 스펙트럼)로 측정한 아이소탁틱 펩타드 분율이 0.80~0.99이다. 또한, 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체에서 부틸아크릴레이트의 함량은 20~40중량%이고, 용융지수(190℃, 2.16kg하중)는 20~200g/10min이다. 그리고, 스틸렌계 수첨 블록공중합체에서 스틸렌 함량은 18중량% 이상이며, 스틸렌계 수첨 블록공중합체는 스틸렌-에틸렌-부텐-스틸렌 블록공중합체(SEBS), 스틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌 블록공중합체(SEPS), 스티렌-부타디엔-부틸렌-스티렌 블록공중합체, 스틸렌-에틸렌-이소플렌-스틸렌 블록공중합체 및 아크릴로니트릴-부틸렌-스틸렌 블록공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 이루어진다. 이러한 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 폴리프로필렌 수지 조성물은 상술한 바와 같이 결정성 폴리프로필렌, 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체, 스틸렌계 수첨 블록공중합체 및 무기충전제를 포함할 수 있다. 상기 결정성 폴리프로필렌은, 결정성 폴리프로필렌 단독중합체, 및 C2 내지 C20(C3 제외)의 알파-올레핀 단량체를 포함하는 프로필렌-알파 올레핀 결정성 공중합체 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 알파-올레핀 단량체의 구체적인 예로서는 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센 등일 수 있으며, 바람직하게는 에틸렌일 수 있다. 상기 프로필렌-알파 올레핀 결정성 공중합체는 블록공중합체 또는 랜덤공중합체 등 일수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다. 상기 프로필렌-알파 올레핀 결정성 공중합체에서 프로필렌 중합단위의 함량은 특별히 제한하지 않으나, 공중합체 내에서 50중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 상기 결정성 폴리프로필렌은 입체규칙성에 관련해서 특별히 제한하지 않으나, 본 발명의 목적을 달성시킬 수 있는 결정성 폴리프로필렌이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로, 13 C-NMR(핵자기 공명 스펙트럼)로 측정한 아이소탁틱 펩타드 분율이 0.80~0.99일 수 있고, 바람직하게는 0.85~0.99일 수 있다. 상기 결정성 폴리프로필렌의 용융흐름지수(MFI, 230℃, 2.16kg 하중)는 20∼60g/10분일 수 있으며, 바람직하게는 20∼50g/10분일 수 있다. 상기 결정성 폴리프로필렌은 상기 수지 조성물에 대해 44~57중량% 포함될 수 있다. 결정성 폴리프로필렌의 함량이44중량% 미만으로 포함되면 도장부착력이 저하될 수 있고, 57 중량%를 초과하면 굴곡탄성율 및 도장부착력이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 상기 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체에 대해 설명하면 다음과 같다. 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체에서 부틸아크릴레이트는 중합단위 비율로 20~40중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 25~40중량%일 수 있다. 상기 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 9~21중량% 포함될 수 있다. 상기 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체의 함량이 9중량% 미만이면 도장밀착성이 열세하고 21중량%를 초과하면 굴곡탄성율이 현저히 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 상기 에틸렌부틸아크릴레이트 공중합체의 용융지수(190℃, 2.16kg하중)는 5~250g/10min일 수 있고, 바람직하게는 10~200g/10min일 수 있다. 상기 스틸렌계 수첨 블록공중합체는, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 도장 밀착성 및 내충격성을 보다 개선시킬 수 있다. 상기 스틸렌계 수첨 블록공중합체는 스틸렌-에틸렌-부텐-스틸렌 블록공중합체(SEBS), 스틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌 블록공중합체(SEPS), 스티렌-부타디엔-부틸렌-스티렌 블록공중합체, 스틸렌-에틸렌-이소플렌-스틸렌 블록공중합체, 아크릴로니트릴-부틸렌-스틸렌 블록공중합체 등 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 스틸렌-에틸렌-부텐-스틸렌 블록공중합체(SEBS) 및 스틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌 블록공중합체(SEPS)일 수 있다. 상기 스틸렌계 수첨 블록공중합체는 상기 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 7 ~ 21중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 18중량%일 수 있다. 상기 스틸렌계 수첨 블록공중합체의 함량이 7중량% 미만이면 도장밀착성이 저하되고, 21중량%를 초과하면 강성 등과 같은 기계적 물성 및 도장밀착성 등이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 상기 무기충전제는, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 강성을 보강하기 위해서 사용될 수 있으며, 상기 무기충전제는 활석(Talc), 황산바륨 및 칼슘카보네이트 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 활석일 수 있다. 상기 활석의 입경은 레이저 회절법에 따라서 측정된 입자 누적 분포 곡선으로부터 판독한 누적 50중량%의 입경치로부터 구할 수 있으며, 상기 평균입경이 10㎛이하이고, 바람직한 것은 0.5~8㎛일 수 있다. 상기 활석의 입경이 상기 범위를 벗어나면 휨 탄성율이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 상기 활석은 중합체와의 접착성 또는 분산성을 향상시키기 위해서 각종의 유기 티타네이트(titanate)계 커플링(Coupling)제, 유기실란 커플링(Coupling)제, 불포화카르본산, 또는 그 무수물을 그라프트(graft)한 변성 폴리올레핀(Polyolefin), 지방산, 지방산 금속염, 지방산 에스테르(ester) 등으로 표면처리될 수 있다. 상기 무기충전제는 상기 폴리프로필렌계 수지 조성물에 대하여 10~23중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 10~21중량%일 수 있다. 상기 무기충전제의 함량이 10중량% 미만이면 굴곡탄성율이 현저히 부족하거나 도장밀착성이 떨어지고, 23중량%를 초과하면 내충격성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 본 발명에 의한 폴리프로필렌 수지 조성물은 도장성을 보다 개선시키거나 저온 내충격성을 보강하기 위해서 고무성분을 더 포함할 수 있다. 상기 고무성분은 에틸렌-알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌-알파-올레핀 탄성중합체 고무(rubber) 등을 더 포함할 수 있으며, 상기 알파-올레핀은 C2 내지 C20의 알파-올레핀일 수 있고, 바람직하게는 에틸렌-1-부텐 공중합체일 수 있다. 이러한 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 도장시 프라이머를 도포하지 않으면서도 도장밀착성과 굴곡탄성율 및 Izod 충격강도가 우수하여 정전용량센서(45)에 도포시 파손을 방지시키고 정전용량센서(45)의 둘레에 도장된 페인트가 벗겨지는 것을 방지시킨다. 그러므로 본 발명의 정전용량센서(45)에는 결정성 폴리프로필렌 44~57중량%과, 에틸렌부틸아크릴레이트 중합체 9~21중량%와, 스틸렌계 수첨 블록공중합체 7~25중량%와, 무기충전제 10~23중량%로 구성된 폴리프로필렌 수지 조성물이 도포되어 있으며, 이러한 폴리프로필렌 수지 조성물은 접착 개질재로서 프라이머를 도포하지 않아도 도장밀착성 및 내충격성이 우수하므로 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
트러스트베어링(46)은, 상부바디(31)에 설치된다. 이 트러스트베어링(46)은, 샤프트(40)의 상단에 지지되어서 지하수의 펌핑압에 로터리원판(43) 측으로 전달되는 추력을 지지하므로 샤프트(40), 로터리원판(43), 정전용량센서(45) 등의 부품을 보호한다. 본 발명의 케이싱연결본체(4)에는 패널지지대(51)가 설치되어 있고, 패널지지대(51)의 상단에는, 정전용량센서(45)에 전기적으로 접속되어서 정전용량센서(45)에서 측정된 전기적 신호를 변환하여 디스플레이하는 유량표시계(52)가 구비된 패널(50)이 설치된다. 패널(50)의 둘레에는 호흡기계 질환치료 등의 기능을 가진 방향제 물질이 코팅될 수 있으며, 이에 따라 작업자가 패널(50) 내부의 컨트롤러를 조작하는 동안 작업자의 피로회복, 건강증진 등을 꾀할 수 있다. 이 방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 라벤다 스파이크 30중량%, 라임브러섬 오일 30중량%, 마누카 20중량%, 이눌라 20중량%로 이루어진다. 여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3∼5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 5중량%를 초과하면 그 기능이 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다. 기능성 오일 중 라벤다 스파이크(Lavender Spike)는 주 화학성분으로는 pinene, camphene, myrcene 등을 들 수 있으며 진통, 항울, 충혈 제거, 살균, 상처 치료 등에 좋은 효과가 있다. 라임브러섬 오일(Lime blossom oil)은 뇌일혈이나 열사병, 간질, 현기증, 편두통, 고혈압 등에 좋은 효과가 있고, 특히 심리적 스트레스로 인한 혈압상승에 우수한 작용을 한다. 마누카(Manuka)는 주 화학성분으로 caryophyllene, geraniol, pinene 등을 들 수 있으며 감기, 기침, 기관지염, 비염 등 호흡기계 감염예방에 좋은 효과가 있다. 이눌라(Inula)는 만성기침, 마른기침, 가래는 물론 천식, 기관지염 폐렴 등 호흡기 관련 질환 치료 등에 작용효과가 우수하다. 이러한 기능성 오일이 패널(50)의 둘레에 코팅되므로 작업자가 컨트롤러를 조작하는 동안 작업자의 피로회복, 건강증진 등을 꾀할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명의 탈부착 및 정비가 용이한 유량계가 구비된 밀폐식 지하수 지열 상부보호관은 다음과 같은 특징이 있다. 첫째, 본 발명은 유량계(30)의 상부바디(31)에 상부바디(31)의 내측으로 유입된 물이 외부로 배수되도록 드레인홀(31a)이 형성되어 있다. 따라서, 유량계(30)의 상부바디(31) 내부로 빗물 또는 지하수가 조금씩 유입되더라도 유입된 물이 드레인홀(31a)을 통해 외부로 원활히 배출되며 이에 따라 상부바디(31) 내부에 설치된 정전용량센서(45)의 고장이 방지된다. 둘째, 본 발명의 하부바디(36) 및 상부바디(31)는 하부바디(36)의 상부수나사부(37)와 상부바디(31)의 하부암나사부(34)에 의해 1차로 체결되고 고정스크류(53)에 의해 2차로 체결된다. 따라서, 하부바디(36) 및 상부바디(31)가 1차로 나사체결된 후 고정스크류(53)에 의해 다시 고정되므로 임펠러(42)가 회전되는 동안 하부바디(36)에 진동이 지속적으로 전달되어도 하부바디(36) 및 상부바디(31)의 체결부위가 풀리지 않으며, 이에 따라 제품의 손상이 방지된다. 셋째, 본 발명의 게이트바디(8)의 바디암나사부(34) 둘레에는, 상부바디(31)의 하부수나사부(35)가 체결될시 이들 사이에 밀착되면서 게이트바디(8)의 누수를 방지하도록 누수방지링(54)이 결합되어 있다. 따라서, 게이트바디(8)의 내부로 펌핑되는 지하수가 게이트바디(8) 및 상부바디(31)의 결합부위 틈새로 누출되지 않는다.
도 6은 도 1의 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도로써, 하부바디(36)의 상단부에는, 상부바디(31)와 하부바디(36)에 결합되도록 보조조립부(56)가 결합되어 있다. 이 보조조립부(56)의 하단부에는, 하부바디(36)의 상단부에 형성된 조립부체결나사(36a)에 결합되도록 하부체결나사(57)가 형성되어 있고, 보조조립부(56)의 상단부에는, 상부바디(31)의 하부암나사부(34)에 체결되도록 상부체결나사(58)가 형성되어 있으며, 보조조립부(56)의 내부에는 로터리원판(43)이 설치되도록 설치공간(60)이 형성되어 있다. 설치공간(60)의 바닥에는 로터리원판(43)의 저면이 안착되도록 안착면(59)이 형성되어 있다. 이러한 본 발명은 게이트바디(8)나 상부바디(31)의 크기가 변경될 경우 이에 맞게 보조조립부(56)를 채택하여서 상부바디(31) 및 하부바디(36) 사이에 체결시킬 수 있고, 이에 따라 게이트바디(8) 또는 상부바디(31)의 직경이 바뀔 때마다 별도의 하부바디(36)를 구비할 필요가 없으므로 부품들간의 호환성이 향상되며, 이에 따라 양산이 가능하다.
한편, 본 발명에 사용되는 나사는 나사부가 직선인 관용평행나사(PF나사)로 이루어질 수 있지만, 관용테이퍼나사(PT나사)로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 PT나사는 PF나사에 비해 기밀을 유지하는데 적합하며, 이에 따라 누수를 방지시키는데 효과가 있다.
1 : 지열공 2 : 케이싱
3 : 상부플랜지 4 : 케이싱연결본체
5 : 하부플랜지 6 : 토출구
7 : 결속구 8 : 게이트바디
9 : 결속부 10 : 유입유로
11 : 토출유로 12 : 결합부
13 : 바디암나사부 14 : 바디수나사부
15 : 양수관 16 : 수중모터펌프
17 : 커버 18 : 송수관
20 : 인양부 21 : 인양축
22 : 수나사부 23 : 인양고리
30 : 유량계 31 : 상부바디
31a : 드레인홀 32 : 상부암나사부
33 : 세트스크류 34 : 하부암나사부
35 : 하부수나사부 36 : 하부바디
36a : 조립부체결나사 37 : 상부수나사부
38,60 : 설치공간 39,59 : 안착면
40 : 샤프트 41 : 베어링
42 : 임펠러 43 : 로터리원판
44 : 저면 45 : 정전용량센서
46 : 트러스트베어링 50 : 패널
51 : 패널지지대 52 : 유량표시계
53 : 고정스크류 54 : 누수방지링
56 : 보조조립부 57 : 하부체결나사
58 : 상부체결나사 |
