KR0166315B1 - 수압차를 이용한 수문 자동개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입구(3)에 오물걸림 철문(1)을 설치하고, 유입구와 유출구(4)사이에 운문회전장치(25)의 회전축을 중심으로 연결봉(10)으로 연결되는 상부문비(6)와 하부문비(7)로 구분된 문비(2)를 설치하며, 유입구(3)와 문비사이를 유입통로(8)로 형성하고 문비와 유출구 사이를 유출통로(9)로 형성하되, 상기 유입통로(8)의 바닥이 유출통로(9)의 바닥보다 높도록 하고, 상기 유입통로(8)의 상부에는 외수출입실(5)을 형성한 것을 특징으로 하는 수압차를 이용한 자동수문개폐장치로서, 상부문비와 하부문비가 함께 원운동을 하면서 수압에 의하여 자동으로 개폐되게 되므로 관리인력이 거의 필요가 없으며, 유지보수가 편리하고, 설치비용이 저렴하고, 필요시에는 수동으로도 손쉽게 작동시킬 수가 있으며, 오물걸림철문에 의하여 하천으로의 오염물질 유입을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

수압차를 이용한 수문 자동개폐장치

제1도는 종래의 스핀들 작동 수문의 개략도.

제2도는 종래의 핀잭크형 수문의 개략도.

제3도는 본 발명의 전체 재략 정단면도.

제4도는 제4도의 A-A선에 따른 단면도.

제5도는 제4도의 B-B선에 따른 단면도.

제6도는 본 발명의 오물걸림철문의 정면도.

제7도(a)는 제7도의 C-C선에 따른 단면도이고, (b)는 (a)의 A부 상세도.

제8도는 본 발명에 따른 문비의 정면도.

제9도는 본 발명에 따른 문비의 측면도.

제10도는 본 발명에 따른 문비회전장치의 상세도.

제11도는 제10도의 평단면도.

제12도는 본 발명에 따른 상부문비와 하부문비가 연결봉과 연결되는 연결부의 단면도.

제13도는 본 발명의 문비작동 원리도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 오물걸림철문 2 : 문비

3 : 유입구 4 : 유출구

5 : 외수출입실 6 : 상부문비

7 : 하부문비 8 : 유입통로

9 : 유출통로 10 : 연결봉

11 : 원형강봉캡 13 : 앵커프레임

14 : 포크 15 : 수밀고무

16 : V블록형 지지대 17 : 나선형 강봉

18 : 평형조정링 19 : 균형유지장치

20 : 문비조작손잡이 21 : 통개구

24 : 회전축 25 : 문비회전장치

본 발명은 일반하천의 개수공사시 설치하는 수문개폐장치에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 수압차를 이용하여 수문을 자동 및 수동으로 개폐할 수 있는 수압을 이용한 수문 자동개폐장치에 관한 것이다.

지금까지 우리나라의 일반하천 개수공사시 일반적으로 설치하는 수문은 수동 및 동력을 이용하여 개폐되고 있으며, 동력을 이용한 수문은 전력공급, 공사비 과다, 관리 및 점검의 어려움등으로 일반화 되지 못한 상태이다.

따라서 전국적으로 수동식 수문이 보편화 되어 있으며, 인력을 이용한 수문에는 일제시대이후 스핀들을 돌려 상,하 운동에 의해 작동하는 재래식과 근래 새로이 기술을 도입하여 시공중에 있는 핀잭크형 및 파워잭크형 등이 있다.

제1도는 종래의 재래식 스핀들작동 수문을 나타내고 있다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 스핀들 작동 수문은 문비(30)에 고착된 스핀들(29)을 인력으로 회전시켜 수문을 개폐하도록 되어있다. 그러나 이와같은 스핀들 작동 수문은 개폐시 30∼60분이 소요되고 수압을 받고 있거나, 문틀(31)에 녹이슬고 문비의 틀림이 있을 경우에는 작동이 되지 않는 경우가 많다. 따라서 작동시 과다한 인력과 시간의 지연등으로 실질적인 수문관리가 어렵다는 문제점을 갖고 있다.

이러한 스핀들작동 수문의 단점을 보완하기 위하여 핀잭크 및 파워잭크 수문이 개발되어 사용되고 있으며, 제2도는 이러한 핀잭크 수문을 나타낸 것이다. 상기 도면에서와 같이 종래의 핀잭크 수문은 유압으로 잭크를 작동시켜 수문을 개폐하도록 한 것이다.

그러나 상기와 같은 핀잭크 수문이나 파워잭크 수문은 예측하지 못한 외수 상승 및 하강시 지정된 관리책임자가 비상 대기하여 관리하여야 하며, 수문 조작관리에 있어 예고없는 외수의 상승시 정확한 시간에 수문조작을 하지 못하는 경우가 허다하며, 수문을 몽리주민보다 읍, 면, 동사무소 관계직원이 직접 작동시키는 예가 많으며 점차 수문수가 늘어날 경우에는 관계공무원의 인력도 부족하게 되며, 문틀 바닥의 침목 부식시 교환이나 문틀의 노화시 콘크리트 벽체를 헐어 재설치 하여야 하는 번거로움과 함께 개체시 비용이 과다하게 소용되며, 전문시 공업체의 수리만이 가능하므로 영구적인 시설이 되지 못하며, 설치비용이 고가이고 유지보수에도 많은 경비가 들게된다는 문제점을 갖고 있다.

또한 자동수문을 설치하는 경우도 있으나, 종래의 자동수문은 문비가 브라켓으로 상부구조물의 브라켓에 핀으로 힌지연결되어 있는 구조를 취하고 있어 내, 외수의 수압차에 의하여 수문이 개폐되도록 설계되어 있다.

그러나 이러한 종래의 자동수문은 내, 외수의 수압차가 별로 없어 빠른 유속에 의해 배수가 되지 않을 경우에는 문비의 개폐장치 부분에 수목 등 장애물이 걸려 외수 유입을 완벽하게 차단 할 수 없는 경우가 허다하며, 외수위의 상승으로 침수되어 있을 경우에는 응급조치가 불가능하다.

또한 장애물이 걸리지 않는다 하더라도 통수단면에 배수량이 증가(수문 내수위 상승)할수록 문비에서의 닫힐려고 하는 반력 모멘트가 회전 장치로부터 문비의 회전각도가 커짐에 따라 비례하여 증가하게 되므로 배수가 원활치 못하여 수문 규격이 커질 경우에는 사용치 못하고 있으며, 이러한 단점해결이 미흡하여 배수흄관에 일부 설치하고 있으나, 박스형등 통수단면이 큰 수문은 설치가 되지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 수문 개폐장치가 갖고 있는 문제점을 해결화기 위해서 안출한 것으로, 구조가 간단하고 유지관리가 용이하며, 오물 등에 의한 문비의 개폐장애를 방지할 수 있고 내, 외수의 수압차가 적을 때에도 용이하게 작동할 수 있는 수압차를 이용한 수문자동개폐장치의 제공을 목적으로 한다.

이와같은 목적은 수문입구에 오물걸림철문을 설치하고, 문틀이 없으며, 문비작동 부분에 계획고하상고와 제내지 지반고의 높이차이를 두고, 하부문비와 상부분비가 문비회전축에 의해 일체로 회전운동하도록 구성된 본 발명에 의하여 달성될 수 있는바, 첨부도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 전체개략 단면도이다. 상기 도면에서 보는 바와 같이, 본 발명은 유입구(3)에 오물걸림 철문(1)을 설치하고, 유입구(3)와 유출구(4)사이에 문비회전장치(25)의 회전축(24)을 중심으로 상부문비(6)와 하부문비(7)로 구분되는 문비를 설치하며, 유입구(3)와 문비사이를 유입통로(8)로 형성하고 문비와 유출구 사이를 유출통로(9)로 형성하되, 상기 유입통로(8)의 바닥이 유출통로(9)의 바닥보다 높도록 한 구조로 되어있다.

또한 상기 유입통로(8)의 상부에는 외수출입실(5)을 형성하여 외수가 유출통로를 통하여 출입되어 재외지의 수면과 동일한 수면을 취하도록 하였다. 또한 외수출입실(5)과 유출통로(9)의 접하는 부분에는 홈(23)을 형성하여 상, 하부 문비의 연결봉이 회전할 수 있는 회전공간을 이루도록 하였다.

제4도 및 제5도는 제3도의 A-A선 및 B-B선에 따른 단면도로서, 상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 문비(2)는 유입통로와 유출통로 사이에서 문비회전장치(25)에 설치되며, 유입구(3)에는 오물걸림철문(1)이 설치된다.

제6도 내지 7도는 본 발명에 따른 오물걸림철문의 모습을 보여주며, 상기 도면에서와 같이 본 발명에 따른 오물걸림철문(1)은 두 개의 여닫이 문으로 되어있으며, 자물쇠 등의 잠금장치(22)에 의해 평시에는 닫아서 잠궈놓도럭 되어 있다. 상기 오물걸림 철문에는 격자식 쇠창살을 형성한 통개구(21)를 갖추어 각종 오물을 걸르고 유수만은 통과하도록 하였다.

제8도 내지 제9도에서 보는 바와 같이 본 발명의 문비(2)는 상부문비(6)와 하부문비(7)가 연결봉(10)에 의해 일체로 연결되어 있다.

상기 상부문비(6)에는 상부에 문비조작손잡이(20)를 부착하고, 상기 문비조작손잡이(20)의 상부에는 균형유지장치(19)가 설치되며, 상기 균형유지장치(19)는 문비조작손잡이(20)에 고착된 나선형 강봉(17)의 양쪽에 너트식 평형조정링(18)이 끼워져 있어서 상기 평형조정링(18)을 돌림으로써 상부문비의 무게중심을 변경시킬 수 있도록 하였다.

하부문비(7)의 하부에도 나선형 강봉(17')을 유출구 쪽으로 고착시키고 여기에 너트식 평형조정링(18')을 끼워서 하부문비(7)의 무게중심을 변경할 수 있도록 균형유지장치를 설치하였다. 그러나 이러한 균형유지장치는 본 예에 한정된 것은 아니고 무게중심을 바꿀수 있는 다양한 장치가 사용될 수 있을 것이다.

또한 하부문비와 접촉하게 되는 구조물의 상부 접촉부와 하부의 접촉부에는 철판으로 V블록형 지지대(16)를 형성하여 마모에 대비하고 상기 지지대(16)에 접촉하는 하부문비(7)의 상부와 하부에는 마모 방지와 수밀을 위해 상기 지지대(16)의 V자형 홈에 합치되도록 수밀고무(15)를 부착하였다.

또한 본 발명에 따른 상부문비와 하부문비는 제12도에서 보는 바와 같이 원형의 연결봉(10)이 원형강봉캡(11)에 의하여 상, 하부 문비의 철판(12)과 고정연결되어 있다.

제10도는 본 발명에 따른 문비회전장치의 상세도이고, 제11도는 제10도의 문비회전장치의 평단면도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 문비회전장치는 상하부 문비를 연결하는 연결봉(10)에 끼워진 회전축(24)이 앵커프레임(13)의 포크(14)에 끼워져 있는 구조로 되어 있으며, 상기 앵커프레임(13)은 일단이 외수출입실(5)의 콘크리트 벽면에 내설고착되어 있다.

이와 같은 구조의 본 발명에 따른 수문 자동 개폐장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 문비는 제13도에서 보는 바와 같이 내수의 수위가 외수의 수위보다 높을 시에 수압차에 의해서 문비가 열리게 된다. 이때 문비는 회전축을 중심으로 상부문비(6)와 하부문비(7)가 시소의 원리에 의해서 적은 힘으로도 쉽게 회전할 수 있도록 된다. 이때 회전모멘트의 중심은 회전축(24)이 되며, 열림각도가 커진다 할 지라도 반력모멘트가 없으므로 문비으 개폐가 매우 용이하게 수행될 수 있다.

회전축을 중심으로 문비의 열림각도에 따라 작용해야할 모우먼트를 계산하면,

'상부 모우먼트+수압(P)에 대한 모우먼트하부 모우먼트'

가 되어야 한다. 문비의 열림각도의 변화에 따라 수압P가 결정되고 수압 P에 따라 수심을 역계산하여 수심 H가 통관의 높이인 2M보다 적고 최소값이 나올수록 유리한 문비설계가 된다.

문비가 침수하였을 경우에도 자동개폐 및 외수유입을 방지 하여야 하므로 문비의 회전축(24)을 중심으로 상부문비(6)의 중량보다 하부문비(7)중량에서 하부문비의 체적에 상응하는 부력을 공제한 중량이 같거나 다소커야 문비는 회전축을 중심으로 원상태로 돌아오며, 다음식이 성립되도록 제작 및 설치하여야 한다.

즉, '상부 문비중량 하부 문비중량 - 하부문비에 작용하는 총부력'이 되어야 한다. 그러나 사용재료의 재질 및 기술상의 오차등으로 잘못제작 되었을 경우에는 상, 하부 문비의 평형조정링(18, 18')을 조정하여 문비의 균형을 이루도록 한다.

본 발명에 따른 수압차를 이용한 자동 수문 개폐장치는 일차적으로 내수가 유입구를 지나면서 오물걸림철문(1)을 통과하면서, 수목, 플라스틱, 비닐 등 각종오염물질을 걸르고 유입통로(8)로 유입되게 되며, 이때 유입되는 내수의 수위가 유출통로(9)로 들어와 있는 외수의 수위보다 높으면 본 발명에 따른 문비(2)가 회전축(24)을 중심으로 회전하게 되어 수문이 열려 내수가 유입되게 되며, 이때 문비는 상부문비(6)와 하부문비(7)가 회전축을 중심으로 서로 균형을 이루게 되어 적은 수압차이에 의하여도 용이하게 회전하게 된다.

또한 제내지와 제외지의 수압이 같거나 물의 흐름이 없을 때에는 문비가 회전운동을 정지하면 문비가 닫힘상태로 돌아오게 된다.

또한 제외지의 수위가 제내지의 수위보다 높을 경우에는 제내 · 외지의 수압차에 비례하여 문비는 더욱 견고하게 닫히게 되며, 재수가 흐르지 않고 외수만 급상승하는 경우에는 외수압에 의하여 수문은 굳게 닫히게 되고, 외수가 내수보다 급상승 할 경우에는 내, 외수의 수압차가 평형을 이루는 시점에서 문비가 원상태로 돌아오게 되므로 외수를 자동 차단하게 되는 것이다.

또한 물이 흐르지 않는 상태에서 문비의 수리점검이나 필요시 인력으로 문비를 작동시킬 경우에는 분비조작손잡이(20)를 손으로 당기게 되면, 작은 수평력으로도 손쉽게 문비를 개폐시킬 수 있다. 이는 상부문비와 하부문비가 회전 축에 의해 시소식으로 회전할 수 있도록 구성된 본 발명에 따른 구조에 의한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 수압차를 이용한 수문 자동개폐장치는 제내지에서 배출되는 내수는 1차적으로 오물걸림 철문(1)을 통과하면서 하천오염을 가중시키는 부유물질이 걸리게 되므로 하천, 해양등 자연의 환경오염을 사전에 예방할 수 있게되며, 문틀이 없으므로 문틀에 오물등이 끼어 발생하게 되는 사고를 방지할 수 있게 되며, 제내지의 수위가 제외지 보다 높을 경우에는 수압차에 의하여, 문비가 회전축을 중심으로 원운동을 하면서 열리게 되며, 제내지와 제외지의 수압이 같거나 물의 흐름이 없을 때에는 문비가 원운동을 정지하면 문비가 닫힘상태로 돌아오게 되고 제외지의 수위가 제내지수위보다 높을 경우에는 제내지와 제외지의 수압차에 비례하여 문비가 더욱 견고하게 닫히게 되며,

또한 내수가 흐르지 않고 외수만 급상승하는 경우에도 외수압에 의하여 수문은 굳게 닫히게 되어 강물의 유출을 막을 수 있게 되므로, 별도의 인력을 사용하지 않고도 안전하고 용이하게 수문이 자동으로 개폐되게 된다.

이와 갚이 본 발명에 따른 수압차를 이용한 수문자동개폐장치는 안정적이고 용이하게 자동으로 작동하게 되므로 관리 인력을 획기적으로 감소시킬 수 있게 되며, 외수에 의한 피해를 완전히 해소할 수 있고, 설치비가 매우 저렴하며 구조가 간단하여 유지 보수가 편리하여 누구나 손쉽게 작동이 가능하다.

또한 본 발명은 유지관리 등 보수비가 거의 들지 않아 국가예산 절감에 크게 기여하게 되는 등 실로 다대한 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 유입구(3)에 오물걸림 철문(1)을 설치하고, 유입구(3)와 유출구(4)사이에 문비회전장치(25)의 회전축(24)을 중심으로 연결봉(10)으로 연결되는 상부문비(6)와 하부문비(7)로 구분된 문비(2)를 설치하며, 유입구(3)와 문비사이를 유입통로(8)로 형성하고 문비와 유출구 사이를 유출통로(9)로 형성하되, 상기 유입통로(8)의 바닥이 유출통로(9)의 바닥보다 높도록 하고, 상기 유입통로(8)의 상부에는 외수출입실(5)을 형성한 것을 특징으로 하는 수압차를 이용한 수문 자동 개폐장치.
2. 제1항에 있어서, 상부문비(6)의 상부에 문비조작손잡이(20)가 설치되고, 상기 문비조작손잡이(20)와 하부문비(7)에는 나선형 강봉(17, 17')과 평형조정링(18, 18')으로 구성된 균형유지장치가 설치된 것을 특징으로 하는 수압차를 이용한 수문 자동 개폐장치.
3. 제1항에 있어서, 문비회전장치(25)는 상, 하부 문비를 연결하는 연결봉(10)에 끼워진 회전축(24)이 앵커프레임(13)의 포크(14)에 끼워져 있는 구조로 되어 있으며, 상기 앵커프레임(13)은 일단이 외수출입실(5)의 콘크리트 벽면에 내설고착된 것을 특징으로 하는 수압차를 이용한 수문 자동개폐장치.
4. 제1항에 있어서, '상부문비중량 하부문비중량 - 하부문비에 작용하는 총부력'인 것을 특징으로 하는 수압차를 이용한 수문 자동개폐장치.