JP4283161B2 - 二段式ゲートの開閉装置 - Google Patents

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Description

本発明は、水門を開閉して水位を調整したり、堰上げ状態が容易にできる二段式ゲートの開閉装置に関するものである。
従来、水門には、例えば図9,図10の二段式ゲートがある。この種のゲートでは、図9(a)のように上下段扉1,2による全閉状態としたり、図9(b)のように下段扉1に上段扉2を水流方向前後に並べて堰上げ状態としたり、或いは図9(c)のように上下段扉1,2を引き上げた全開状態とし、水位の調整を行っている。全開状態では、下段扉1の上部に設けた係合突起1aと、上段扉2の下部に設けた係合突起2aとを掛合させて下段扉1と上段扉2とを引き上げて全開状態としている。また、ゲートを全開する際、フックを利用して下段扉1をフックに引っ掛けて引き上げる方法がある。
また、図10に示したように、下段扉1の扉高さh1に対して上段扉2の扉高さh2が高い場合、河床に溝23を設けてこの溝23に上段扉2の底部を挿入し堰上げ高さh1を設定しているが、土砂が溝23を埋めてしまい、堰上げ高さh1を所定の堰上げ高さh1に設定できないおそれがあった。
特開2002−256535号公報(明細書〔0002〕〜〔0006〕,図面図6,図7)
従来の二段式ゲートでは、下段扉1と上段扉2とが摺動する構造であり、ゲートを全閉状態では、図9(a)に示したように、ゲート底部に下段扉1を残置し、下段扉1の上部に上段扉2の下部を接触させて水密性を保つようにしており、このような下段扉1と上段扉2とが摺動する構造では、下段扉1及び上段扉2に水圧が加わって撓み、上段扉と下段扉の撓みの差異が生じて下段扉1と上段扉2との水密性が悪くなり、ゲートとしての止水性を悪化させるといった問題があった。
また、下段扉1と上段扉2との扉高さが異なる場合には、図10に示したように、河床に溝23を形成して堰上げ高さを調整する必要があり、下段扉1をゲート底部に残置し、水流方向に対して後方の溝23に上段扉2を差し込んで下段扉1と上段扉2とを並べて配置し、堰上げ高さを設定しているが、この溝23に土砂が流入した場合、堰上げ高さの設定が正確にできないおそれがあった。
また、従来の二段式ゲートでは、上段扉2を単独で昇降させることができないものが普通であり、必要な堰上げ高さを設定しようとすると、上段扉の扉高さが下段扉の扉高さより非常に大きくなる場合が多々あり、上段扉を折り畳むなどの複雑な機構とする必要があり、高価なものとなるといった問題があった。
本発明は、上述のような課題に鑑みなされたものであり、止水性が良好な構造の二段式ゲートであり、上段扉を単独で昇降可能なものとして、任意の堰上げ高さに設定できる二段式ゲートの開閉装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、上記課題を達成したものであって、請求項1の発明は、上段扉と下段扉を開閉する開閉機構がゲートに設けられた二段式ゲートの開閉装置において、該下段扉の両側壁上部に係合軸が設けられ、かつ該上段扉の両側壁中央部に耳部が設けられ、前記開閉機構が、該下段扉の該係合軸に係脱自在のフックと該上段扉の該耳部に係合する昇降用係合部とを備え、前記フックは、該開閉機構の昇降操作により前記下段扉の該係合軸に係脱し、該フックを該係合軸に係着させて該下段扉を該上段扉とともに上方に引き上げてゲートを全開状態とし、または該下段扉の該係合軸を前記フックから脱着して該下段扉をゲート底部に残置し、該上段扉の該耳部を前記昇降用係合部に係合させて該上段扉を引き上げ、該下段扉による堰上げ状態とし、若しくは前記開閉機構により該上段扉を降下させて該下段扉に該上段扉を重ねてゲートを全閉状態とすることを特徴とする二段式ゲートの開閉装置である。
また、請求項2の発明は、前記開閉機構が、操作棒に連動して上下に昇降するリフティングビームの両端部に昇降棒が固定され、該昇降棒の下端部に前記フックが設けられ、該フックより上部に前記係合部が設けられ、前記フックが支持軸に軸支された二枚のフック部材からなり、該フック部材に掛合部とガイド孔とを有し、該フック部材の内面側両面に該ガイド孔に沿うガイド溝が設けられ、該フック部材間にスプリングを設けて拡開自在とし、かつ該フック部材の前記掛合部側に付勢するスプリングを設けたことを特徴とする請求項1に記載の二段式ゲートの開閉装置である。
また、請求項3の発明は、前記開閉機構のフックが、操作棒に連動して上下に昇降するリフティングビームの両端部に固定された昇降棒の下端部に前記フックが設けられ、該フックより上部に前記係合部が設けられ、前記フックが掛合部を有するフック部材と、該掛合部に該掛合部の上部に該フック部材の回動自在に設けられた揺動部材とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の二段式ゲートの開閉装置である。
また、請求項4の発明は、前記フック部材の前記掛合部の上部に前記係合軸が該掛合部から沿って脱着するようにガイドする傾斜面が形成され、かつ該フック部材を降下する際、該掛合部の外底部に該係合軸が該掛合部にガイドする傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項3に記載の二段式ゲートの開閉装置である。
請求項1の発明では、上段扉と下段扉とを開閉する開閉機構がゲートに設けられた二段式ゲートの開閉装置において、該下段扉の両側壁上部に係合軸が設けられ、かつ該上段扉の両側壁中央部に耳部が設けられ、前記開閉機構が、該下段扉の該係合軸に係脱自在のフックと該上段扉の該耳部に係合する昇降用係合部とを備え、前記フックは、該開閉機構の昇降操作により前記下段扉の該係合軸に係脱し、該フックを該係合軸に係着させて該下段扉を該上段扉とともに上方に引き上げてゲートを全開状態とし、または該下段扉の該係合軸を前記フックから脱着して該下段扉をゲート底部に残置し、該上段扉の該耳部を前記昇降用係合部に係合させて該上段扉を引き上げ、該下段扉による堰上げ状態とし、もしくは前記開閉機構により該上段扉を降下させて該下段扉に該上段扉を重ねてゲートを全閉状態とすることを特徴とする二段式ゲートの開閉装置であり、開閉機構の昇降操作によって、フックが下段扉の係合軸に係脱することができるので、堰上げ状態に設定する際、下段扉を残置して、開閉機構の昇降用係合部を上段扉の耳部に係合して引き上げることにより、下段扉により必要な堰上げ高さを設定することが可能であり、しかも上段扉の扉高さが下段扉の扉高さより大きい場合であっても、河床に溝を設けて高さの調整をする必要がない利点がある。また、上段扉と下段扉とが摺動するような構成にする必要がなく、下段扉に上段扉を積み重ねた構造で良いので、全閉時には上下段扉に水位に応じた水圧が加わり、上下段扉の極端な撓みの相違による水密性の劣化が解消され、止水性が良好となる利点がある。
また、請求項2の発明では、前記開閉機構が、操作棒に連動して上下に昇降するリフティングビームの両端部に昇降棒が固定され、該昇降棒の下端部に前記フックが設けられ、該フックより上部に前記係合部が設けられ、該昇降棒に前記上段扉及び下段扉を上下方向に摺動し、前記フックが支持軸に二枚のフック部材からなり、該フック部材に掛合部とガイド孔とを有し、該フック部材の内面側両面に該ガイド孔に沿うガイド溝が設けられ、該フック部材間にスプリングを設けて拡開自在とし、かつ該フック部材の前記掛合部側に付勢するスプリングを設けたことを特徴とする請求項1に記載の二段式ゲートの開閉装置であり、フックに掛合部とガイド孔とガイド孔に沿って内面側にガイド溝とが形成され、かつスプリング機構により、開閉機構の昇降操作に基づいて、フックは下段扉の両側壁上部に設けられた係合軸と自動的に着脱できる利点がある。
また、請求項3の発明では、前記開閉機構のフックが、操作棒に連動して上下に昇降するリフティングビームの両端部に固定された昇降棒の下端部に前記フックが設けられ、該フックより上部に前記係合部が設けられ、前記フックが掛合部を有するフック部材と、該掛合部に該掛合部の上部に該フック部材の回動自在に設けられた揺動部材とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の二段式ゲートの開閉装置であり、フックに揺動部材が設けられており、揺動部材は下段扉の両側壁上部に設けられた係合軸が開閉機構の昇降操作により、掛合部に係合させたり、係合軸が掛合部に係合した状態からさらにフックを降下させると、係合軸を掛合部から脱着させる働きをして、フックの掛合部と下段扉の係合部との係脱を容易なものとし得る利点がある。
また、請求項4の発明では、前記フック部材の前記掛合部の上部に前記係合軸が該掛合部から沿って脱着するようにガイドする傾斜面が形成され、かつ該フック部材を降下する際、該掛合部の外底部に該係合軸が該掛合部にガイドする傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項3に記載の二段式ゲートの開閉装置であり、フックに二箇所傾斜面が設けられており、開閉機構による昇降操作に基づいて下段扉の係合軸の着脱が容易になる利点がある。
以下、本発明に係る二段式ゲートの開閉装置の実施形態について図面を参照して説明する。図1〜図3は本実施形態における二段式ゲートの開閉状態を示す図であり、図1はゲート3が全閉状態、図2はゲート3が堰上げ状態、図3はゲート3が全開状態を示している。
先ず、図1(a),(b)を参照して本実施形態を説明すると、二段式ゲート10は、水位調整用の下段扉4と上段扉5とが設けられ、全閉状態では下段扉4に上段扉5が積み重ねられるように取水口10aを塞ぎ、下段扉4と上段扉5にはゲート3との接触面にパッキンが設けられ、水密性が保持されて止水性を高めている。図2(a),(b)は、下段扉4がその底部を河床に接触させて残置され、上段扉5が上方に引き上げられた堰上げ状態を示している。図3(a),(b)は、下段扉4と上段扉5が上方に引き上げられて取水口10aを全開とした全開状態を示している。
一方、下段扉4には、その両側壁上部に舌片部4aがそれぞれ左右方向に突設され、舌片部4aの面に対し直交方向(水流方向)に係合軸4bが舌片部4aに貫装されている(図4(c)参照)。下段扉4の両側壁上部に設けられた係合軸4bはフック12に係脱させることによって、下段扉4を引き上げたり、或いは下段扉4を河床に残置することができる。また、上段扉5の左右側壁中央部には耳部5aがそれぞれ設けられている。耳部5aの底部には凹嵌部5が設けられ、耳部5aは上段扉5の昇降時に利用される。
次に、本実施形態の二段式ゲートの開閉装置について説明する。開閉装置は、操作棒6の上部に操作部11が設けられ、開閉機構を昇降するように構成されており、開閉機構は、操作棒6の下端部がリフティングビーム7に回動自在に設けられ、リフティングビーム7の両端部には、昇降棒8がそれぞれ固定され、昇降棒8の先端部にフック12がそれぞれ設けられ、フック12の上部に昇降用係合部14がそれぞれ設けられて構成されている。昇降棒8の下端部に設けられたフック12は下段扉4の係合軸4bに掛合させて上方に引き上げるための掛合部材であり、昇降用係合部14は上段扉5の耳部5aに係合して上段扉5を上方に引き上げるための吊り上げ部材である。
フック12は昇降棒8の下端部に設けられ、図4(a),(b)に示すように、昇降棒8の下端部に設けられたブラケット13に二枚のフック部材12a,12bが支持軸16の回動自在に設けられ、フック部材12a,12bには、開口先端に掛合部12が設けられ、掛合部12より上部奥にガイド孔12とが設けられ、フック部材12a,12bの内面側両面にはガイド孔12に沿ったガイド溝12がフック部材12a,12bの下端まで設けられている。フック部材12a,12b間には、支持軸16に挿通されたスプリング17が設けられ、さらに、ブラケット13とフック部材12a間には支持軸16に挿通されたスプリング18が設けられ、ブラケット13とフック部材12b間には支持軸16に挿通されたスプリング19が設けられており、これらスプリング17〜19によって、支持軸16を支点としてフック部材12a,12bを拡開自在とし、かつスプリング17〜19はフック部材12a,12bの掛合部12側に付勢している。また、昇降棒8に設けたブラケット13の上部には昇降用係合部14が掛合部12側に設けられ、昇降用係合部14の上部に凸部15が設けられている。
次に、図2に示す堰上げ状態について、図5(a)を参照して説明する。操作部11により操作棒6を昇降操作を行って、フック12から下段扉4の係合軸4bを外してリフティングビーム7とともに昇降棒8を上昇させ、昇降棒8に設けられた昇降用係合部14が上段扉5の耳部5aに係合し、昇降棒8の上昇に連れて上段扉5が引き上げられ、下段扉4は河床に残置されているので、ゲートを堰上げ状態に設定することができる。因みに、上段扉5の上部には、昇降棒8が挿通される軸受9を設けた支持部材5bが設けられている。また、耳部5aには、凹嵌部5が設けられ、昇降用係合部14の凸部15と噛み合うようになされている。
次いで、図3の全開状態について、図5(b)を参照して説明する。操作部11により操作棒6を操作して、リフティングビーム7とともに昇降棒8を開閉機構による昇降操作によって、フック12を下段扉4の係合軸4bに掛合して、昇降棒8を引き上げることによって、フック12に掛合した係合軸4bに吊り下げられて下段扉4が引き上げられ、下段扉4に上段扉5が積み重なった状態で、上下扉4,5が引き上げられてゲートが全開状態となる。
続いて、本実施形態における開閉装置の昇降操作によるフック12と係合軸4bとの係脱方法について、図6,図7を参照して詳細に説明する。図6(a),(b)は、フック12に係合軸4bを係着させて下段扉4を引き上げるまでの連続状態を(イ)〜(ヌ)で示しており、図6(a)の(イ)〜(ト)はフック12に係合軸4bを係着するまでの流れを示し、図6(b)の(チ)〜(ヌ)はフック12に係合軸4bを係着して下段扉4を引き上げる流れを示した。図6(c)はフック12の正面図である。
フック12は、スプリング17〜19により掛合部12とガイド孔12とが形成された側に付勢されており、操作部11により開閉機構(リフティングビーム7,昇降棒8,フック12等)を降下操作することにによって、フック12が下降し、係合軸4bがフック12の底部傾斜面12に当接する((イ)〜(ロ))。さらに、フック12を下降させると、フック12が係合軸4bに押されて外周部傾斜面12に沿って、掛合部12の入口に到達する((ハ)〜(ヘ))。さらに、フック12が下降すると、スプリング17〜19の反発力により係合軸4bが掛合部12の上部に当接し(ト)、この状態からフック12を引き上げると、係合軸4bが掛合部12に掛合し((チ),図6(c)参照)、この掛合状態からフック12が引き上げられ、下段扉4の係合軸4bがフック12の掛合部12に係合して下段扉4が引き上げられる((リ)〜(ヌ))。
続いて、図7(a)〜(d)及び図7(e)〜(h)を参照して、フック12から係合軸4bを脱着する方法を説明する。図7(a)の(イ)〜(ハ)はフック12に係合軸4bが掛合した状態を示し、下段扉4が河床に接地するまでを示し、図7(b)の(ニ)〜(ヘ)はフック12に掛合した係合軸4bを離脱させる状態を示し、図7(c)の(ト)〜(リ)は離脱した係合軸4bを引き抜く状態を示し、図7(d)の(ヌ),(ル)は係合軸4bがフック12から引き抜かれた状態を示す図である。図7(e)〜(h)は、図7(a)〜(d)のフック12の各状態を示している。
図7(a)の(イ)〜(ハ)は、係合軸4bがフック12に掛合した状態でフック12を降下させ、下段扉4が河床に接触して係合軸4bの位置が所定位置(一点鎖線)に定まり、さらに降下させると、図7(b)の(ニ)のように、掛合部12から離脱し、同時にスプリングの復元力によりフック12が元の状態に戻り((ホ),(ヘ))、係合軸4bがガイド孔12に移動する。この状態からフック12を上昇させると、係合軸4bはガイド孔12からガイド溝12に沿ってフック部材12a,12bを押し広げながらガイド溝12を通過し((ト)〜(リ),図7(g)参照)、フック12から離脱する((ヌ),(ル))。
このようにして、係合軸4bは、下段扉4の底部が河床に接地することにより降下を停止し、さらにフック12が降下すると、フック12のスプリング17〜19による復元力によって、ガイド孔12に嵌り、この状態からフック12を上昇させることによって、係合軸4bがフック部材12a,12bを押し広げながらガイド溝12を通過し(図7(g)参照)、フック12が係合軸4bから引く抜かれる。拡開したフック部材12a,12bは、フック12が上昇するにつれてスプリング18の復元力によって元に戻る(図7(h)参照)。
次に、本発明の他の実施形態について図8(a),(b)を参照して説明する。なお、本実施形態は、フックを除き概ね上記実施形態と同様であり、図8はフックの他の形態を示し、上記実施形態の昇降棒8の下端に設けられる。
図8(a)において、本実施形態のフック20はフック上部が支持軸で昇降棒8に回動自在に設けられ、フック下部21には掛合部21が設けられ、掛合部21による開口を塞ぐように揺動部材22が掛合部21の上部に回動自在に設けられている。図8(a)の(イ)〜(チ)は、フック20に下段扉4から突出する係合軸4bを掛合して下段扉4を上方に引き上げる過程を示している。図8(a)の(イ)〜(ホ)が、フック20に係合軸4bを掛合する際の降下過程を示し、図8(a)の(ヘ)〜(チ)が、フック20に係合軸4bを掛合した後の上昇過程を示す図である。
フック20が降下すると(イ)、底部傾斜面21が係合軸4bに当接し(ロ)、さらに降下させると、係合軸4bが揺動部材22に接触し(ニ)、揺動部材22が係合軸4bに押し上げられて(ホ)、係合軸4bがフック20の掛合部21に入り込み掛合し(ヘ),(ト)、フック20が上昇することによって、下段扉4が上昇する。
続いて、図8(b)の(イ)〜(リ)を参照し、上方の下段扉4を下方に引き下ろして堰上げ状態とする過程を説明する。なお、図8(b)の(イ)〜(ヘ)は、フック20に係合軸4bが掛合して降下する過程の各状態を示し、図8(b)の(ト)〜(リ)は、フック20から係合軸4bを外してフック20が上昇する過程の各状態を示す図である。
図8(b)の(イ)に示したように、フック20に係合軸4bが掛合した状態でフック20を降下させると、下段扉4の底部が河床に接触して係合軸4bが所定位置に定まり(ロ)、さらにフック20を降下させると、係合軸4bは上部傾斜面21を滑り揺動部材22を押し上げ(ハ)、さらにフック20を降下させると、揺動部材22が完全に開く(ニ)。さらに、フック20を降下させると、係合軸4bが揺動部材22の端部より上方となり(ホ)、揺動部材22は下方に回動し掛合部21を塞ぐ(ヘ)。フック20を上昇させると、揺動部材22は掛合部21を塞いでいるので、係合軸4bが掛合部21に嵌入することなく(ト)、引く上げられ((チ),(リ)、下段扉4はゲート底部に残置され、堰上げ状態に設定することができる。なお、この時、上段扉は上記実施形態で説明したように引き上げられている。
なお、フック20は、昇降棒の下端部に設けたブラケットに回動自在に設けてもよいし、好ましくは、フック20をその掛合部21の開口側にスプリングで付勢するようにする(図示なし)。フック20をスプリングで付勢するとともに、昇降棒を降下させてフック20を係合軸4bに掛合する際、係合軸4bが底部傾斜面21に当接するように規制して、係合軸4bが確実に掛合部21に掛合するようにする。
本発明の二段式ゲートの開閉装置は、堰上げ高さを任意に設定できるゲートを提供できるものであり、土砂が流れ込み堆積し易い河川に効果的であり、河川は勿論、湖沼、各種ダム、下水道等に広く利用することができる。
(a)は、本発明に係る二段式ゲートの開閉装置の実施形態であり、ゲートが全閉状態の正面図であり、(b)は要部断側面図である。 (a)は、本発明に係る二段式ゲートの開閉装置の実施形態であり、ゲートが堰上げ状態の正面図であり、(b)は要部断側面図である。 (a)は、本発明に係る二段式ゲートの開閉装置の実施形態であり、ゲートが全開状態の正面図であり、(b)は要部断側面図である。 (a)は本実施形態のフックの拡大正面図、(b)はその側面図であり、(c)は下段扉の耳部拡大図である。 (a)は本実施形態の上段扉を引き上げる際の動作を説明する正面半割図、(b)は本実施形態の下段扉と上段扉とを引き上げて全開状態とする際の動作を説明する正面半割図である。 (a),(b)本実施形態におけるフックに係合軸を係着する説明図であり、(c)はフックの正面図である。 (a)〜(d)は、本実施形態におけるフックに係合軸を脱着する説明図であり、図(e)〜(h)は(a)〜(d)に対応するフックの正面図である。 (a),(b)は本発明の他の実施形態を示し、(a)はフックに係合軸を係着する説明図、(b)はフックに係合軸を脱着する説明図である。 従来の二段式ゲートの開閉装置を説明するための側面図であり、(a)は全閉状態、(b)は堰上げ状態、(c)は全開状態を示している。 従来の他の二段式ゲートの開閉装置を説明するための側面図であり、(a)は全閉状態、(b)は堰上げ状態を示している。
符号の説明
3 ゲート
4 下段扉
4a 舌片部
4b 係合軸
5 上段扉
5a 耳部
5b 支持部材
凹嵌部
6 操作棒
7 リフティングビーム
8 昇降棒
9 軸受
10 二段式ゲート
10a 取水口
11 操作部
12 フック
12a,12b フック部材
12 掛合部
12 ガイド孔
12 ガイド溝
12 底部傾斜面
13 ブラケット
14 昇降用係合部
15 凸部
16 支持軸
17〜19 スプリング
20 フック
21 フック下部
21 掛合部
21 底部傾斜面
21 上部傾斜面
22 揺動部材

Claims (4)

  1. 上段扉と下段扉を開閉する開閉機構がゲートに設けられた二段式ゲートの開閉装置において、該下段扉の両側壁上部に係合軸が設けられ、かつ該上段扉の両側壁中央部に耳部が設けられ、前記開閉機構が、該下段扉の該係合軸に係脱自在のフックと該上段扉の該耳部に係合する昇降用係合部とを備え、前記フックは、該開閉機構の昇降操作により前記下段扉の該係合軸に係脱し、該フックを該係合軸に係着させて該下段扉を該上段扉とともに上方に引き上げてゲートを全開状態とし、または該下段扉の該係合軸を前記フックから脱着して該下段扉をゲート底部に残置し、該上段扉の該耳部を前記昇降用係合部に係合させて該上段扉を引き上げ、該下段扉による堰上げ状態とし、若しくは前記開閉機構により該上段扉を降下させて該下段扉に該上段扉を重ねてゲートを全閉状態とすることを特徴とする二段式ゲートの開閉装置。
  2. 前記開閉機構が、操作棒に連動して上下に昇降するリフティングビームの両端部に昇降棒が固定され、該昇降棒の下端部に前記フックが設けられ、該フックより上部に前記昇降用係合部が設けられ、前記フックが支持軸により軸支された二枚のフック部材からなり、該フック部材に掛合部とガイド孔とを有し、該フック部材の内面側両面に該ガイド孔に沿うガイド溝が設けられ、該フック部材間にスプリングを設けて拡開自在とし、かつ該フック部材の前記掛合部側に付勢するスプリングを設けたことを特徴とする請求項1に記載の二段式ゲートの開閉装置。
  3. 前記開閉機構のフックが、操作棒に連動して上下に昇降するリフティングビームの両端部に固定された昇降棒の下端部に前記フックが設けられ、該フックより上部に前記係合部が設けられ、前記フックが掛合部を有するフック部材と、該掛合部に該掛合部の上部に該フック部材の回動自在に設けられた揺動部材とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の二段式ゲートの開閉装置。
  4. 前記フック部材の前記掛合部の上部に前記係合軸が該掛合部から沿って脱着するようにガイドする傾斜面が形成され、かつ該フック部材を降下する際、該掛合部の外底部に該係合軸が該掛合部にガイドする傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項3に記載の二段式ゲートの開閉装置。
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