KR100276879B1 - 수문 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저수량에 대응하여 자동적으로 수문이 개폐되도록 하고, 차단판과의 틈새로 물이 유출되는 것을 방지하여 저수량을 확보하도록 하며, 저수에 따른 혼탁수가 선별적으로 방류시켜 자연 정화되도록 하는 수문 개폐장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수문 개폐장치의 특징은, 상호 이웃하는 보조제방의 대향면 상측에 지지되는 회전축과; 상기 회전축에 설치되어 상기 양측 보조제방 사이의 물길을 차단하는 차단판과; 상기 회전축에 연결 설치되어 상기 차단판의 회동을 조절하는 개폐조절부와; 상기 차단판의 전면과 후면의 가장자리 부위로부터 연장 돌출된 형상으로 상기 보조제방의 대향면과 제방의 상면에 근접 대향하는 대향판; 및 상기 대향판의 상류지대 방향의 단부 외측 주연을 따라 고정되어 저수에 따른 수압에 의해 상기 보조제방의 대향면과 상기 제방의 상면에 밀착되도록 형성된 밀착부재;를 포함한 구성으로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 의하면, 차단판 내부에 설치된 무게추의 위치 가변으로 저수량에 대응하여 수문이 자동적으로 개폐되어 범람에 의한 홍수를 방지하고, 차단판의 물길을 차단함에 있어서 대향판과 밀착부재가 보조제방의 대향면과 단턱에 대하여 기밀 상태를 형성하게 됨에 따라 저수되는 물의 유출이 방지되어 요구되는 저수량을 확보하게 되는 효과가 있다.

Description

수문 개폐장치

본 발명은 수문 개폐장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저수량에 대응하여 자동적으로 수문이 개폐되도록 하고, 차단판과의 틈새로 물이 유출되는 것을 방지하여 저수량을 확보하도록 하며, 저수에 따른 혼탁수가 선별적으로 방류시켜 자연 정화되도록 하는 수문 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 강, 호수, 저수지 및 댐 등에 설치되는 구조물은 농번기 또는 가뭄에 대비하여 소정량의 물을 저장하기 위한 것으로서, 이들 구조물에 의해 저수되는 양은, 도1에 도시된 바와 같이, 물길을 가로지르는 제방(10)의 높이에 의해 결정된다.

이러한 제방(10)의 높이는, 요구되는 저수량을 확보할 수 있는 높이와 정도 이상의 기우량으로 저수되는 물이 제한된 외측으로 범람하는 것을 방지할 수 있는 높이의 절충된 최대의 높이로 형성된다.

여기서, 상술한 절충된 높이의 저수량 즉, 범람을 방지하기 위한 제방(10) 높이에 대응하는 최대의 저수량은 농번기 또는 가뭄에 대비하기에 현격히 부족함에 따라 사람들은 필요시 부족한 저수량을 확보하기 위하여 제방(10)의 상측으로 소정 높이로 모래주머니(도면의 단순화를 위하여 생략함)를 쌓는 등 많은 시간과 노동을 투자하였다.

그러나, 이러한 작업은 많은 사람의 노동력과 번거로움이 있고, 작업 시간이 많이 소요되며, 이렇게 형성된 구조물은 범람에 따른 물의 유동 압력에 충분히 대응하지 못하여 유실되는 취약점이 있었다.

한편, 이러한 문제를 해결하기 위해 제방(10)의 상측 길이 방향으로 복수개의 보조제방(12)을 증축하고, 이들 보조제방(12)의 사이에 선택적으로 저수된 물을 방류시키도록 하는 수문(14)을 포함한 수문 개폐장치(16)가 구비된 구성이 있었으나 이러한 수문 개폐장치(16)의 구성은, 수문(14)을 개폐시킴에 따른 작업자의 노동력이 요구됨과 동시에 그 구조가 복잡하여 개폐 작업이 어려우며, 방류량을 조절하기 어렵고, 계속적으로 유동하는 물에 대응하여 저수량을 일정 수준으로 유지시키기 어려운 문제가 있었다.

또한, 설치되는 수문의 측부 틈새를 통해 저수된 물이 계속적으로 방류되며, 이렇게 방류되는 물의 유동압에 의해 설치된 수문 고장이 빈번하게 발생되고, 요구되는 저수량의 확보가 어려운 문제가 있었다.

그리고, 일반적으로 저수되는 물에는 부영양화의 주원인인 인 성분을 포함한 각종 유기물과 비금속 등의 오염물질이 함유되며, 이들 각종 오염물질은 상호 반응하여 무거운 분자구조를 갖는 새로운 오염물질로 형성된다.

상술한 바와 같이, 형성된 각종 오염물질 및 이들 상호간의 중합 반응 등은 유동이 없는 고인 상태의 물 즉, 제방에 의해 수문 개폐장치에 근접된 부위에 고이는 물에서 그 반응이 촉진되고, 또 생성된 오염물질은 그 분자구조에 의해 물의 비중 이상으로 무거워져 점차 침적되며, 이렇게 침적된 각종 오염물질은 저장되는 물을 다시 오염시키는 새로운 오염원으로 작용하는 문제가 있었다.

그리고, 상술한 오염물질을 분해시키는 산소가 함유된 물은 분자구조가 무거워진 물위를 스쳐 지나가는 형태로 유동하게 되어 저수된 물의 자정능력이 미비하게 이루어지고, 이에 따라 종래의 수문 개폐장치에 의해 고인 물은 그 오염 정도가 심화되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 저수량을 높이도록 복수개의 보조제방을 증축하고, 이들 보조제방 사이에 저수량에 대응하여 단순한 구성으로 개폐가 용이하도록 하는 수문을 설치하여 요구되는 저수량의 확보와 방류량을 조절함과 동시에 작업자의 노동력을 절감하도록 하는 수문 개폐장치를 제공함에 있다.

또한, 설치되는 차단판의 측부 틈새를 통해 저수된 물이 계속적으로 방류되는 것을 방지하여 요구되는 저수량을 확보함과 동시에 수문의 고장을 예방하도록 하는 수문 개폐장치를 제공함에 있다.

그리고, 저수되는 물에 각종 오염물질이 함유된 혼탁수를 방류시켜 자연 정화가 가능하도록 하는 수문 개폐장치를 제공함에 있다.

도1은 종래의 제방이 설치된 관계를 나타낸 단면도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문 개폐장치의 구성과 그 설치 관계 및 동작 관계를 나타낸 부분 절취 사시도이다.

도3은 도2에 도시된 수문의 구성을 확대하여 나타낸 사시도이다.

도4는 도2의 Ⅳ―Ⅳ 선을 기준으로 수문 개폐장치의 구성 및 동작 관계를 나타낸 단면도이다.

도5는 도4에 표시된 Ⅴ 부위를 기준하여 밀착부재의 작용 관계를 확대하여 나타낸 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 제방 12: 보조제방

14: 수문 16, 20: 수문 개폐장치

22: 회전축 24: 차단판

26: 개폐조절부 28: 기어

30: 무게추 32: 연결부재

34: 대향판 36: 밀착부재

38: 체결구 40: 단턱

42: 수압판 44: 로프

46: 고리

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수문 개폐장치의 특징은, 상호 이웃하는 보조제방의 대향면 상측에 지지되는 회전축과; 상기 회전축에 설치되어 상기 양측 보조제방 사이의 물길을 차단하는 차단판과; 상기 회전축에 연결 설치되어 상기 차단판의 회동을 조절하는 개폐조절부와; 상기 차단판의 전면과 후면의 가장자리 부위로부터 연장 돌출된 형상으로 상기 보조제방의 대향면과 제방의 상면에 근접 대향하는 대향판; 및 상기 대향판의 상류지대 방향의 단부 외측 주연을 따라 고정되어 저수에 따른 수압에 의해 상기 보조제방의 대향면과 상기 제방의 상면에 밀착되도록 형성된 밀착부재;를 포함한 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 제방의 상면에 상호 이웃하는 상기 보조제방 사이를 가로지르는 형상으로 소정 높이 돌출되어 하류지대 방향으로 경사면을 이루는 단턱을 형성하고, 상기 단턱에 대향하는 상기 차단판의 측부 형상을 상기 단턱의 경사면에 밀착 가능한 경사각을 갖는 테이퍼면을 형성함이 바람직하다.

한편, 상기 개폐조절부는, 상기 차단판을 상기 회전축에 고정하고, 상기 회전축의 일측에 연결수단으로 연결되어 회전력을 제공하는 동력부재를 구비하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 개폐조절부는, 상기 차단판을 상기 회전축에 힌지 고정하고, 상기 회전축의 일측에 회전력을 제공하는 동력부재를 연결수단으로 연결하고, 상기 차단판의 내벽에 적어도 하나 이상의 무게추를 구비하고, 상기 회전축의 선택적인 회전에 수직 대응하여 상기 무게추가 상기 차단판 내벽에 지지되어 슬라이딩 위치 이동이 가능하도록 상기 무게추와 상기 회전축 사이에 연결부재를 설치하여 구성함이 바람직하다.

그리고, 상기 연결부재는, 소정 길이를 이루며, 일단부 상기 무게추에 고정되고, 다른 단부가 상기 회전체의 측부에 통상의 방법으로 고정되어 상기 동력부재의 구동시 상기 회전체에 감김 해제되는 로프로 구성함이 바람직하다.

한편, 상기 대향판은, 상기 차단판의 상류지대측 전면 가장자리 부위로부터 연장 돌출된 형상으로 상기 보조제방의 대향면에 근접하여 대향 면적을 넓히도록 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 밀착부재는, 상기 대향판 단부의 길이 방향 외측 주연을 따라 고무판이 굴곡된 형상으로 대응 위치시켜 체결구로 고정함이 바람직하고, 상기 체결구는 상기 고무판의 굴곡된 양측 단부를 가압하는 형상으로 고정하여 상기 고무판의 굴곡된 부위가 상기 대향판의 외측 주연에 대응하여 관 형상으로 형성함이 효과적이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수문 개폐장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문 개폐장치의 구성과 그 설치 관계 및 동작 관계를 나타낸 부분 절취 사시도이고, 도3은 도2에 도시된 수문의 구성을 확대하여 나타낸 사시도이며, 도4는 도2에 도시된 Ⅳ―Ⅳ 선을 기준하여 수문 개폐장치의 구성을 나타낸 단면도이며, 도5는 도4에 도시된 Ⅴ 부위를 확대하여 나타낸 단면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 수문 개폐장치(20)는, 도2에 도시된 바와 같이, 제방(10) 상측의 길이 방향으로 보조제방(12)이 제방(10)의 길이와 저수량에 대응하여 적어도 두 개 이상이 설치된다.

또한, 상호 이웃하는 보조제방(12)의 양측 대향면 상측 부위에는, 도2에 도시된 바와 같이, 회전 지지되는 회전축(22)이 설치되고, 이 회전축(22) 상에 상술한 양측 보조제방(12) 사이의 물길을 차단하는 형상으로 차단판(24)이 설치된다.

이렇게 설치되는 차단판(24)은, 개폐조절부(26)에 의해 회전축(22)을 중심으로 회동하는 구성을 이룬다.

이러한 개폐조절부(26)의 구성은, 차단판(24)이 회전축(22)에 힌지 고정되고, 회전축(22)의 일측 단부는 회전력을 전달하는 동력부재(도면의 단순화를 위하여 생략함)와 기어(28) 등의 연결수단으로 연결되어 회전력을 전달받게 되며, 차단판(24) 내측에 위치되는 회전축(22) 상에는 적어도 하나 이상의 무게추(30)가 연결부재(32)로 연결되어 이루어진다.

여기서, 상술한 동력부재는 작업자의 노동력에 따른 수동 조작이 가능한 통상의 구성으로 제작될 수 있으며, 모터 또는 엔진 등의 동력수단을 설치하는 구성으로 제작될 수도 있다.

그리고, 상술한 연결부재(32)는, 상술한 무게추(30)를 나사 체결 방식으로 관통하는 스크류 로드와 이 스크류 로드의 단부와 회전축(22)의 측부 상에 설치되는 베벨기어로 구성하여 회전축(22)의 회전시 수직 대응하게 회전토록 하여 무게추(30)로 하여금 스크류 로드에 안내되어 슬라이딩 이동이 가능한 구성으로 형성할 수 있다.

또한, 상술한 연결부재(32)는, 무게추(30)의 일측에 일단부가 고정되는 로프로 구성하고, 이 로프의 다른 단부를 회전축(22)의 측부에 고정하여 회전축(22)의 회전시 로프가 회전축(22)에 감기도록 하여 무게추(30)가 슬라이딩하는 구성으로 형성할 수 있다.

따라서, 상술한 개폐조절부(26)의 구성에 의하면, 도4에 도시된 바와 같이, 동력부재를 통한 회전축(22)의 회전시 무게추(30)가 연결부재(32)에 안내되어 차단판(24) 내벽을 따라 슬라이딩 이동하게 됨에 따라 차단판(24)의 무게 중심이 가변되어 저수에 따른 수압에 대응하여 회동 개폐가 결정된다.

상술한 개폐조절부(26)의 구성의 다른 실시예로는, 차단판(24)이 회전축(22)에 고정되고, 회전축(22)의 일측으로 동력부재 즉, 작업자의 수동 및 모터 또는 엔진 등의 동력수단을 이용한 회전력으로 제공하는 동력부재를 기어(28) 등의 연결수단으로 연결하여 차단판(24)을 회전 개폐시키는 구성으로 형성할 수도 있다.

한편, 차단판(24)의 전면 가장자리 부위 즉, 상류지대 방향의 일면 가장자리 부위에는 상술한 보조제방(12)의 대향면과 제방(10) 상면에 근접 대향하여 연장 돌출된 형상의 대향판(34)이 대향 면적을 넓히는 형상으로 형성된다.

그리고, 이렇게 형성된 대향판(34)의 단부에는, 도2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 보조제방(12)의 대향면 또는 제방(10) 상면에 근접하는 대향판(34)과의 틈새를 차단하기 위한 밀착부재(36)가 설치된다.

이러한 밀착부재(36)의 구성은, 유연한 합성수지 재질이나 고무 재질의 판 형상의 것이, 도5에 도시된 바와 같이, 굴곡되어 양측 단부가 상호 포개어져 체결구(38)에 의해 고정되는 형상을 이룬다.

상술한 바와 같이, 밀착부재(36)의 굴곡된 부위는 저수에 따른 수압에 대응하여 탄력적으로 변형 가능한 관 형상을 이루며, 대향판(34)의 외측 주연을 따라 위치되고, 도5의 화살표로 도시된 바와 같이, 저수시 작용하는 수압에 의해 근접하는 보조제방(12)의 대향면 또는 제방(10) 상면에 밀착되어 기밀 유지가 가능한 구성을 이룬다.

한편, 상술한 차단판(24)은, 도2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 제방(10)의 상면에 대응하여 회동이 용이하도록 소정의 경사각을 이루도록 설치되고, 이때 차단판(24)의 하측 부위와 이 부위로부터 연장된 대향판(34)의 형상은 제방(10) 상면에 근접 대향하도록 소정의 테이퍼면을 이루게 된다.

이러한 테이퍼면과 밀착부재(36)에 의한 기밀성을 보다 효과적으로 형성하기 위해서는, 도2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 제방(10) 상면에 양측 보조제방(12) 사이를 가로지르는 형상으로 소정 높이로 돌출된 단턱(40)을 형성하고, 이 단턱(40)의 일면 즉, 차단판(24)의 하측 부위에 대향하는 하류지대측 일면을 소정 각도의 경사면으로 형성함이 바람직하다.

따라서, 단턱(40)의 경사면과 이에 대향하는 차단판(24)의 테이퍼면은 상호 대향 면적이 보다 넓게 형성된 형상을 이루고, 밀착부재(36)는 단턱(40)의 상부에 위치되어 수압에 대응하는 밀착 정도가 보다 향상되는 구성을 이루게 된다.

한편, 상술한 양측 대향판(34) 사이의 차단판(24) 상에는, 도2 또는 도3에 도시된 바와 같이, 소정 간격을 이루며 복수개 수압판(42)이 가로질러 설치되고, 이들 수압판(42)은 계속적인 무게추(30)의 하중에 대향하여 물의 유동 압력에 따른 차단판(24)의 개방을 유지시키는 구성을 이룬다.

또한, 차단판(24)의 전면 즉, 상류지대측 일면에는, 도2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 소정 길이를 갖는 로프(44)가 차단판(24)의 상측과 하측에 구비된 고리(46)에 고정된 형상으로 설치된다.

이렇게 설치된 로프(44)는, 차단판(24)의 설치 작업 또는 보조제방(12)의 대향면과 단턱(40)의 경사면 사이에 나무 조각이나 자갈 등의 이물질을 제거하는 작업 등 제방(10) 상에서 이루어지는 작업에 있어서, 작업자가 보조제방 상측으로 올라오기 용이하도록 설치된다.

이러한 구성에 따른 수문 개폐장치(20)의 동작 관계를 살펴보면, 차단판(24)은 내부에 구비된 무게추(30)는 하중에 의해 회전축(22)을 기준으로 양측 보조제방(12)을 차단하는 형상을 이루고, 이때 차단판(24)의 각 대향판(34)과 밀착부재(36)는 양측 보조제방(12)의 대향면과 단턱(40)의 경사면에 대향하여 기밀 상태를 이루게 됨에 따라 상류지대 상에는 계속적으로 물의 유입으로 저수되는 구성을 이룬다.

한편, 상술한 저수량의 조절은, 무게추(30)의 위치가 회전축(22)을 기준하여 이격되는 정도에 의해 회전축(22)을 중심으로 회전하는 차단판(24)의 무게를 조절하게 됨으로써 이루어진다.

따라서, 상술한 동력부재의 구동에 의해 회전축(22)의 회전 방향이 선택적으로 이루어지고, 이때 회전축(22)의 회전 방향이 무게추(30)의 위치를 회전축(22)에 근접 위치시키게 되면, 차단판(24)은 비교적 적은 저수량에 의한 약한 수압에도 회동하여 물길을 개방하게 된다.

또한, 회전축(22)의 회전 방향에 따른 무게추(30)의 위치를 차단판(24)의 하측 단부 위치 즉, 회전축(22)으로부터 이격되는 방향의 차단판(24) 단부 위치에 위치시키게 되면, 무게추(30) 하중이 많은 저수량에 따른 수압에 대응하여 차단판(24)의 회동을 억제하는 방향으로 작용됨으로써 충분한 저수량을 확보하게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 차단판 내부에 설치된 무게추의 위치 가변으로 저수량에 대응하여 수문이 자동적으로 개폐되어 범람에 의한 홍수를 방지하고, 차단판의 물길을 차단함에 있어서 대향판과 밀착부재가 보조제방의 대향면과 단턱에 대하여 기밀 상태를 형성하게 됨에 따라 저수되는 물의 유출이 방지되어 요구되는 저수량을 확보하게 되는 효과가 있다.

또한, 저수된 물을 방류시킴에 있어서, 차단판의 하측 부위에서부터 개방이 이루어짐에 따라 침적되는 각종 오염물질이 포함된 혼탁수와 표층수가 와류되어 방류됨으로써 오염물질의 상호 반응이 억제됨과 동시에 다시 하류지대의 표층수와 혼합되어 표층수에 함유된 산소와의 반응이 용이하게 이루어져 저수되는 물의 오염이 방지되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 상호 이웃하는 보조제방의 대향면 상측에 지지되는 회전축;

   상기 회전축에 설치되어 상기 양측 보조제방 사이의 물길을 차단하는 차단판;

   상기 회전축에 연결 설치되어 상기 차단판의 회동을 조절하는 개폐조절부;

   상기 차단판의 전면과 후면의 가장자리 부위로부터 연장 돌출된 형상으로 상기 보조제방의 대향면과 제방의 상면에 근접 대향하는 대향판; 및

   상기 대향판의 상류지대 방향의 단부 외측 주연을 따라 고정되어 저수에 따른 수압에 의해 상기 보조제방의 대향면과 상기 제방의 상면에 밀착되도록 형성된 밀착부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제방의 상면에 상호 이웃하는 상기 보조제방 사이를 가로지르는 형상으로 소정 높이 돌출되어 하류지대 방향으로 경사면을 이루는 단턱이 형성되고, 상기 단턱에 대향하는 상기 차단판의 측부 형상이 상기 단턱의 경사면에 밀착 가능한 경사각을 갖는 테이퍼면을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 상기 수문 개폐장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 개폐조절부는, 상기 차단판이 상기 회전축에 힌지 고정되고, 상기 회전축의 일측에 회전력을 제공하는 동력부재가 연결수단으로 연결되고, 상기 차단판의 내벽에 적어도 하나 이상의 무게추가 구비되며, 상기 회전축의 선택적인 회전에 대응하여 상기 무게추가 상기 차단판 내벽에 지지되는 형상으로 슬라이딩 위치 이동이 가능하도록 상기 무게추와 상기 회전축 사이를 연결하는 연결부재가 설치되어 구성됨을 상기 수문 개폐장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 연결부재는, 소정 길이를 이루며, 일단부 상기 무게추에 고정되고, 다른 단부가 상기 회전체의 측부에 통상의 방법으로 고정되어 상기 동력부재의 구동시 상기 회전체에 선택적으로 감김 또는 해제되는 로프임을 상기 수문 개폐장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 개폐조절부는, 상기 차단판이 상기 회전축에 고정되고, 상기 회전축의 일측에 연결수단으로 연결되어 회전력을 제공하는 동력부재가 구비됨을 상기 수문 개폐장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 대향판은, 상기 차단판의 상류지대 방향 전면 가장자리 부위로부터 연장 돌출된 형상으로 상기 보조제방의 대향면에 근접하여 대향 면적을 넓히도록 형성됨을 상기 수문 개폐장치.