KR100368741B1 - 자동수문 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동수문에 관한 것으로, 상류에서 유입되는 유량이 적어지게 되면 상부 편심캠의 누름힘에 의해 수문본체가 폐쇄되어 저수과정이 진행되고, 상류로부터 유입되는 유량이 많아지게 되면 하부 편심캠의 들어올려주는 작용에 의하여 수문본체가 개방되기 시작하면서 배수가 이루어져 저수측의 수위가 항상 일정 범위내에서 유지될 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 수로를 구성하는 양쪽 벽체에 서로 마주보게 세워져 설치되는 지지대와; 내부에 중공(中空)이 형성되고, 그 중공부에는 수소가스와 같은 비중이 낮은 기체가 충진된 구조로 이루지며, 상단부 양측면에 돌출된 회동축에 의하여 상기 지지대에 회동되게 결합된 상태에서 배수측으로 45°를 이루도록 경사지게 설치되는 수문본체와; 저수측의 벽체에 설치되는 수위감지센서를 포함하는 자동수문에 있어서, 상기 양쪽 벽체의 소정 위치에는 수문본체의 저수측면과 배수측면에 접촉되도록 설치되며, 상기 수위감지센서와 전기적으로 연결된 구동장치와 결합된 상태에서 수위감지센서로부터 인가되는 수위감지신호에 따라 구동되는 구동장치의 구동력을 전달받아 정해진 방향으로 연동되어 회동되면서 수문본체의 상하회동을 제어하는 한쌍의 상하부 편심캠을 포함한다.

본 발명을 적용하면, 강이나 하천에 설치되는 수중보, 또는 저수지의 여수로 또는 농수로의 수위가 항상 일정 범위 내로 유지되며, 자연적으로 어도가 형성됨에 따라 생태계의 복원이 이루어지는 한편, 하단 배출식으로 배수가 이루어지기 때문에 퇴적오니 등이 쌓이지 않게 된다.

Description

자동수문{.}

본 발명은 자동수문에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물을 저장하여 농사용 또는 공업용으로 사용하기 위해서 설치하는 하천의 수중보 또는 저수지의 여수로(余水路) 또는 관개용수로에 설치하여 저수측(貯水側)의 수위가 항상 일정한 범위내로 유지될 수 있도록 하는 자동수문에 관한 것이다.

본 발명의 자동수문이 사용되는 또 다른 용도로는 오염된 수질을 개선시키기 위해서 설치되는 수중보를 조성하는데 사용되는 것이다.

종래의 수중보들은 수문의 상단부를 통하여 유입수를 배출시켜주는 방식이다보니 오히려 저장된 물을 더욱 더 썩게하여주는 역할을 하였던 것이다.

저장된 물이 더욱더 썩게될 수 밖에 없는 이유는 물을 저장해 놓으면 태양열의 열분해작용에 의하여 물속에 함유된 오염물질들이 자연분해되는 과정을 거치면서 수질이 개선되게 되는 것으로서 이러한 자연법칙에 의하여 분해되어진 오염물질은 분자의 구조가 무거워지는 과정을 통하여 비중이 무거워지기 때문에 저장수의 하단부에 누적되어 쌓이게 되는 것이다.

이러한 물질적 특성으로 인하여 태양열에 의하여 분해되어진 오염물질이 하천이나 강의 하층에 중첩되게 쌓인 물질이 퇴적오니인 것이다.

물속에 함유된 오염물질을 분해하여 주는 물리 화학적 작용중에는 물속에 함유된 산소가 오염물질을 분해시켜주는 작용이 있으며, 또 다른 이론으로는 물과 맞닿는 대수증의 공기와 산소에 의해 자연정화되는 자연적 작용에 의해 물속에 함유되어 있는 오염물질의 3차적 분해효과가 있는 것이다.

이러한 3가지 작용에 의하여 생성되어진 퇴적오니들은 상단부 배출방식으로 구성시킨 수중보의 하단부에 중첩되게 쌓이게 되는 것이다.

이와 같은 이유 때문에 상단부 배출식 수문을 이용하야 수중보를 구성하여 주게 되면 댐이나 수중보의 하단부에 누적되어 쌓인 퇴적오니로 인하여 2차 오염이 발생하는 것으로서, 본 발명의 하단부 배출식 자동수문을 이용하여 수붕보를 조성하여 주면 이와 같은 자연적 이론에 의하여 생성된 퇴적오니들이 수문의 하단부를 통하여 배출되어 버리기 때문에 2차적 오염에 대해서는 걱정할 필요가 없는 것이다.

즉, 인위적인 힘을 들이지 않고도 오염된 수질을 개선시켜줄 수 가 있는 것임은 물론, 홍수시 또는 비가 올때에는 자연발생적으로 증가하는 수압에 의해 자동적으로 전달되는 수위 감지센서에 의해 작동되는 캠과 연결된 구동장치의 작용에 의해 수문이 열렸다가 비가 끝치면 자동으로 작동하는 캠과 연결된 구동장치의 작용에 의해 수문이 자동적으로 닫히도록 구성되는 어도겸용 자동수문에 관한 발명에 관한 것이다.

저수지의 여수로에 설치되는 수문이나 하천의 수중보에 설치되는 수문 또는 농수로 등에 설치되는 수문들은 비가 많이 오거나 홍수시에 물의 범람을 방지하기 위하여 수문을 설치하는 것이다.상기와 같이 하천이나 저수지 또는 농수로에 설치되는 수문은 대부분의 경우 수문의 상측에 수문을 상하로 승강시키기 위한 승강조절핸들을 설치하여 이 승강조절핸들을 회전하여 상승시킴으로써 수문을 개폐하도록 되어 있다.그러나, 이와 같이 수문을 인력에 의해 개폐할 경우에는 개폐시에 큰 힘이 요구되는 것은 물론이고, 적절한 시기에 수문을 개폐하지 않을 경우에는 물의 범람을 야기하거나 또는 적정 저수량 이상의 물을 배수시키지 못하는 등의 문제점이 있는 것이다.

물을 저장하기 위해서 하천에 설치되는 수중보 수문의 경우 인위적 개문을 하여주지 못하게 되면 홍수위 상승에 의한 제방의 유실로 인하여 엄청난 재산피해를 유발하는 문제점들이 있었던 것이다.

또한, 비가 올때에 철재로 구성된 수문을 열어 주러 갔다가 벼락을 맞는 일이 비일 비재한 것이 현실인 것이며, 범람하는 홍수에 의해 하천으로 휩쓸려 들어가 인명피해를 유발하는 것이 다반사였던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 상류에서 유입되는 유량이 적어지게 되면 상부 편심캠의 누름힘에 의해 수문본체가 폐쇄되어 저수과정이 진행되고, 상류로부터 유입되는 유량이 많아지게 되면 하부 편심캠의 들어올려주는 작용에 의하여 수문본체가 개방되기 시작하면서 배수가 이루어져 저수측의 수위가 항상 일정 범위내에서 유지될 수 있도록 한 새로운 형태의 자동수문을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동수문의 폐쇄상태를 나타내는 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 자동수문의 개방상태를 나타내는 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 자동수문의 측면도,

도 4는 도 5의 A-A선 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 자동수문의 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 자동수문이 다른 방향으로 설치되어 폐쇄된 상태를 나타내는 측면도,

도 7은 도 6의 개방된 상태를 나타낸 측면도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 수문 2 : 회동축3 : 구동장치 4 : 지지대5 : 상부 편심캠 6 : 하부 편심캠7 : 흰지박스 8 : 문틀9 : 패킹 10 : 수위감지센서11 : 벽체.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수로를 구성하는 양쪽 벽체에 서로 마주보게 세워져 설치되는 지지대와; 내부에 중공(中空)이 형성되고, 그 중공부에는 수소가스와 같은 비중이 낮은 기체가 충진된 구조로 이루지며, 상단부 양측면에 돌출된 회동축에 의하여 상기 지지대에 회동되게 결합된 상태에서 배수측으로 45°를 이루도록 경사지게 설치되는 수문본체와; 저수측의 벽체에 설치되는 수위감지센서를 포함하는 자동수문에 있어서, 상기 양쪽 벽체의 소정 위치에는 수문본체의 저수측면과 배수측면에 접촉되도록 설치되며, 상기 수위감지센서와 전기적으로 연결된 구동장치와 결합된 상태에서 수위감지센서로부터 인가되는 수위감지신호에 따라 구동되는 구동장치의 구동력을 전달받아 정해진 방향으로 연동되어 회동되면서 수문본체의 상하회동을 제어하는 한쌍의 상하부 편심캠을 포함하여 된 특징을 갖는다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에서는 수중보의 상류에서 유입되는 수량이 적어 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 수문본체가 수위감지센서로부터 수위감지신호를 인가받아 작동되는 구동장치와 결합되어 구동되는 상부 편심캠의 작동에 의해 발생되는 압력에 의해 수문본체가 폐쇄된 상태를 유지하고 있다가, 하천이나 강의 상류로부터 유입되는 유입수량이 증가하여 저수측 수위가 상승할 경우에는 수위감지센서로부터 인가되는 수위감지신호에 의해 작동되는 구동장치와 결합된 하부 편심캠의 작동 및 수문본체의 부력에 의해 수문본체가 저수측 상방으로 들어올려지면서 배수가 이루어지는 작을 반복함에 따라 저수측의 수위가 항상 일정 범위내로 유지될 수 있는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 자동수문의 구체적인 실시예를 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동수문의 폐쇄상태의 측면도를, 도 2는 본 발명에 따른 자동수문의 개방된 상태의 측면도이다.

이를 참조하면, 지시부호(11)은 물을 저장하기 위한 하천의 수중보나 저수지의 여수로 또는 관개용 수로(WR, 이하 "수로"라 한다)에 소정의 간격을 두고 축조된 철근콘크리트 구조물 또는 금속판재로 구성된 벽체이고, 이 벽체(11)상의 서로 마주하는 위치에는 흰지박스(7)가 구비된 지지대(4)가 수직으로 세워져 설치된다.상기 지지대(4) 사이에 수문본체(1)가 회동되게 결합되며, 양쪽 벽체(11)에는 수문본체(1)의 저수측 면과 배수측 면에 접촉되는 상하부 편심캠(5)(6)이 설치되고, 상기 상부 편심캠(5)과 하부 편심캠(6)은 상기 수위감지센서(10)와 전기적으로 연결되어 구동되는 구동장치(3)에 편심되게 축결합된다.

상기 벽체(11)사이에 구비되는 수문본체(1)는 H빔 등에 의해 다수의 칸으로 판재만으로 구성될 수가 있으며 또는 두꺼운 철판만을 이용하여 만들어질 수 있다.

본 발명에서는 FRP수지 만을 이용하여 수문본체(1)을 구성시킬 수 있으며, 철판 또는 사각의 판 형상으로 다수의 공간 형태로 되어 있음과 함께 수문본체(1)의 내부에는 부력의 발생이 용이한 물질 즉 수소가스와 같은 비중이 가벼운 물질이 충진되어 있으며 수문본체(1)의 상단부 양 측면에는 상기 지지대(4)상의 흰지박스(7)에 끼워져 결합되는 회동축(2)이 형성된다.이 수문본체(1)는 물에 뜨는 재질로 만들어지거나 또는 물에 뜨지 않는 재질을 사용했다 하더라도 진공 구조로서 물에 뜨는 구조를 갖도록 되어 있다. 그리고 본 발명의 자동수문을 제작 설치할 때에 수문 자체에 장착되어 구성되어진 수문본체(1)의 구조물은 수압을 이겨내면서 계획된 저장수위에 저항할 수 있는 구조를 갖고 있어서 계획된 저장수위를 항상 조절하도록 되어 있다.

상기 수문본체(1)의 상부면(저수측 면)과 하부면(배수측 면)에는 벽체(11)로부터 설치되며, 구동장치(3)에 축결합된 상태에서 구동되는 상하부 편심캠(5)(6)이 항상 접촉된 상채를 유지하도록 구성된다.상기 수문본체(1)의 상부면과 하부면에 접촉되게 설치되는 상하부 편심캠(5)(6)은 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 상부 편심캠(5)의 장축부 끝부분이 수문본체(1)의 상부면을 누르고 있는 상태를 유지하도록 하고, 저수측의 수위가 일정 높이 이상으로 올라가는 경우에 하부 편심캠(6)의 장축부 끝부분이 수문본체(1)의 하부면에 접촉되면서 회전되어 수문본체(1)를 상방향으로 들어올려줄 수 있도록 구성된다.

또, 상기 상부 편심캠(5)과 하부 편심캠(6)의 구동장치(3)는 서로 통상의 동력전달장치에 의하여 연결된 상태에서 어느 한쪽의 구동장치가 구동되면 다른쪽 구동장치가 연동되도록 구성된다.이와 같은 구성에 따라 만일 상부 편심캠(5)의 장축부 끝부분이 수문본체(1)의 상부면에 접촉되는 경우 하부 편심캠(6)의 단축부 끝부분은 수문본체(1)의 하부면에 접촉된 상태로 유지되고, 반대로 하부 편심캠(6)의 장축부 끝부분이 수문본체(1)의 하부면에 접촉되는 경우 상부 편심캠(5)의 단축부 끝부분은 수문본체(1)의 상부면에 접촉된다.

상기 수문본체(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 배수측 방향으로 예각을 이루도록 상기 벽체(11)사이에 경사배치되고, 또 수문본체(1)의 상단부 양측면에 돌설된 회동축(2)은 상기 지지대(4)에 부착되는 흰지박스(7)의 내부에 회동되게 끼워져 결합된다.

이와 같은 수문본체(1)는 저수측 방향으로 경사지게 설치된 구조를 설명하였지만, 도 6 및 도 7에서와 같이 배수측 방향으로도 설치할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 본 발명의 자동수문의 작용은 다음과 같다.

저수측의 수위가 벽체(11)의 높이와 거의 동일하게 되기 전까지는 도 1 또는 도 6에서와 같이 상부 편심캠(5)의 장축부 끝부분이 수문본체(1)의 상부면을 누르고 있고, 하부 편심캠(6)의 단축부 끝부분이 수문본체(1)의 하부면에 접촉되어 있는 상태가 되므로 상기 수문본체(1)는 상부 편심캠(5)의 누름힘에 의해 닫혀진 상태를 유지하여 저수측에 물의 저수과정이 진행된다.

이와 같이 저수측의 저수과정이 계속되어 수위가 설정된 높이 이상으로 올라가면 수문본체(1)에 작용하는 물의 흐름압력에 의해 수위감지센서(10)로부터 신호가 발생되고, 이렇게 발생된 수위감지신호를 인가받아 구동장치(3)가 정해진 방향으로 구동된다.상기 구동장치(3)가 구동되면 하부 편심캠(6)의 장축부가 윗쪽으로 회동되면서 점차적으로 수문본체(1)를 상방향으로 들어올리게 되고, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 하부 편심캠(6)의 장축부 끝부분이 수문본체(1)의 하부면에 접촉되면 수문본체(1)가 완전 개방되는 것이다.이와 같은 수문본체(1)의 개방동작중 상기 상부 편심캠(5)은 동력전달장치에 의해 연동됨에 따라 그 단축부 끝부분이 수문본체(1)의 상부면에 접촉되면서 누름힘이 제거되는 것이다.

수문본체(1)의 하단부가 저수측 또는 배수측의 상방향으로 회동하여 개방되는 것이므로 수문본체(1)의 저수측면과 수로바닥 사이에 형성되는 통수 단면적이 극대화되어 신속한 배수가 이루어진다.

그리고, 상기와 같은 수문본체(1)의 개폐작동은 수위감지센서의 신호에 의해 이루어짐에 따라 저수측의 수위에 맞추어 연속적인 동작에 의해 자동으로 반복되고, 그 결과 저수측의 수위는 항상 일정 범위내로 유지되면서 하천에 설치되는 수중보의 계획된 저수량을 안정적으로 확보할 수 있으며, 수문본체(1)의 하단부와 수로바닥 사이의 간격에 의해 자연적으로 어도가 형성된다.

또한, 일정한 구조물로 구성되는 수문본체(1)의 역할에 의해 수문본체에 전달되는 수압과 부력이 가중되므로 수문의 개문범위가 더욱 더 커지게 되는 것이다.

한편, 위급시에는 동력전달장치와 함께 구성되는 수동작동기구를 이용하여 편심캠의 압력을 수동으로 조절시켜 수문을 개방시킬 수가 있도록 수동조절스위치가 부착되어 있어서 어떠한 재난에도 즉시 대처할 수 있는 것이다.

이상과 같이 저장수위를 유지하고 제거시키는 방법을 응용하여 수문본체(1)을 압박하고 해제하여 저장수위와 개문수위를 보장하거나 제거시킬 수가 있는 방법은 다양하다.

수문본체(1)의 형상 또한 도 3과 같이 수문의 끝부분을 뽀족하게 구성하여 개문시에 저항을 적게 받을 수 있도록 구성하여 본 발명의 효과를 달성할 수 가 있는 것이며, 편심캠(5)(6)을 보호할 수 있도록 캠커버를 구성시켜주는 방법은 다양한 관계로 서술을 생략하기로 한다.

본 발명을 적용하면 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 자동으로 수위를 체크하여주는 수위감지센서의 신호에 의해 구동장치가 구동되어 상부 편심캠이 작동하면 수문이 폐쇄상태를 유지하고 있다가, 저수측의 수위가 상승하여 수위감지센서의 신호에 구동장치가 구동되어 하부 편심캠이 회전하면서 수문본체의 하단부가 저수측 또는 배수측 상방향으로 회동하여 배수가 이루어지는 작동이 자동적으로 반복수행됨에 따라 하천의 수중보, 저수지의 여수로, 농수로에서 저수측 수위가 항상 일정 범위내로 유지될 수 있게 된다.

또한, 수문본체의 하단부가 저수측 또는 배수측 상방향으로 회동하여 개방되기 때문에 수문본체와 근접한 저수측 수로의 바닥에 토사나 자갈이 쉽게 배출될 수 있을 뿐더러 토사 등이 쌓여 있는 상태라 하더라도 개방작동이 원활하게 이루어진다.

또한, 수로를 형성하는 벽체의 크기를 크게 하여 구성하였기 때문에 수문에 가해지는 수압을 가중시킬 수 있는 것이다, 이러한 구조로 인하여 수문의 개문범위를 종전 보다 더 넓게 하여줄 수 있는 것이다.

본 발명의 자동수문을 설치하였을 때 나타나는 최대의 장점은 하천에 흐르는 물을 수문의 하단부로 배출시켜주기 때문에 저장수가 썩지 않고 살아난다는 점이다.

종전에 사용되던 상단부 배출식 수중보들은 수문의 상단부로 유입수를 배출시켜 주는 방식으로 인하여 수중보 내부에 저장되어 있는 시간이 길어질수록 2차적 오염에 의하여 비중이 무거워지기 때문에 오염이 가중되면서 퇴적오니와 같은 오염물질이 수중보의 하단부에 정체되면서 오염을 더욱 더 가중시키지만 본 발명에 따른 자동수문은 하단부 배출식이기 때문에 태양열과 물속의 산소와 그리고 물의 표면과 맞닿는 대수층의 공기 등에 의하여 분해되어진 오염물질이 하상에 쌓이지 못하고 배출되어 환경오염을 줄여줄 수 있는 것이다.

더욱이 수문본체의 하단부로 일정한 양의 물이 배출되도록 편심캠 전달되는 압력을 조절하면 수문본체의 하단부와 수로바닥 사이의 간격에 의해 어도가 형성되므로 생태계 복원에 중심적 역할을 할 수 있다.

이러한 방법 모두가 수중보 내부에 적정량의 저장수위를 보장하면서 홍수해를 미리 대비시킬 수가 있는 발명인 것으로서, 본 발명에서 제시한 바와 같이 수문 본체를 강제적인 방법을 사용하여 압박하고 해제하여 수문의 하단부를 개폐시키는 방법은 방식이 틀린다 해도 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 수로를 구성하는 양쪽 벽체(11)에 서로 마주보게 세워져 설치되는 지지대(4)와; 내부에 중공(中空)이 형성되고, 그 중공부에는 수소가스와 같은 비중이 낮은 기체가 충진된 구조로 이루지며, 상단부 양측면에 돌출된 회동축(2)에 의하여 상기 지지대(4)에 회동되게 결합된 상태에서 배수측으로 45°를 이루도록 경사지게 설치되는 수문본체(1)와; 저수측의 벽체(11)에 설치되는 수위감지센서(10)를 포함하는 자동수문에 있어서,

   상기 양쪽 벽체(11)의 소정 위치에는 수문본체의 저수측면과 배수측면에 접촉되도록 설치되며, 상기 수위감지센서(10)와 전기적으로 연결된 구동장치(3)와 결합된 상태에서 수위감지센서(10)로부터 인가되는 수위감지신호에 따라 구동되는 구동장치(3)의 구동력을 전달받아 정해진 방향으로 연동되어 회동되면서 수문본체(1)의 상하회동을 제어하는 한쌍의 상하부 편심캠(5)(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동수문.
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