KR100594630B1 - 가변 수량 자동 수문 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강, 하천, 보, 저수지, 댐, 농수의 물을 자동으로 개폐시키기 위한 가변 수량 자동수문에 관한 것으로, 이를 위해 담수된 물이 일정수위 이상이 되면 물의 수압에 의해 자동으로 회전되어 개방되고, 담수된 물이 일정수위 이하로 낮아지면 무게 중심에 의해 자동으로 회전되어 폐쇄될 수 있도록 회전축이 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 수문과, 상기 수문의 하부 양측에 고정되되, 문틀에 장착된 가이드축이 삽입되어 수문의 최대/최소 개방 각도를 제어하는 가이드부재 및 상기 수문의 전/후방에 각각 위치되게 배치되어, 상기 수문이 폐쇄되면 수밀유지와 함께 지면에 대해 수문이 직립될 수 있도록 문틀의 상/하부에 각각 고정되는 상부스토퍼 및 하부스토퍼를 포함하여 이루어지며, 상기 각 문틀 사이에 배치된 바닥판은 수문과의 수밀을 위해 그 높이가 상부면이 하부면 보다 상대적으로 낮으며 상기 수문이 직립되는 부위로 수문의 하부 형상에 대응되는 상향 만곡된 만곡부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

수문, 스토퍼, 수밀, 담수,하천, 가이드, 문틀

Description

가변 수량 자동 수문{Auto floodgate for variable flux}

도 1은 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문을 도시한 제 1사시도,

도 2는 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문을 도시한 제 2사시도,

도 3은 도 1에서 발췌된 가변 수량 자동수문 측단면도,

도 4는 도 1에서 발췌된 바닥판의 단면도,

도 5는 도 1에서 발췌된 문틀의 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문의 작동을 예시한 작동도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 수문 11: 저항부

12: 회전축 13: 수동고정고리

20: 가이드부재 21: 가이드홈

22: 무게추 30:문틀

31: 상부스토퍼 32: 하부스토퍼

33: 고정홈 34: 가이드축

40: 바닥판 41: 만곡부

42: 고무패킹 50: 봉체

100: 가변 수량 자동수문

본 발명은 수(水)량의 변화에 의해 자동으로 개폐되는 수문에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천이나 강에 설치되어 있는 보, 저수지, 댐, 농수로 등에 물을 저장하거나 물길을 바꾸고자 할 때 이용되는 장치로 유입되는 수량 변화에 따라 수문에 가해지는 수압차로 인해 수문이 자동으로 개폐될 수 있는 구조의 가변 수량 자동수문에 관한 것이다.

일반적으로, 수문은 하천이나 보, 저수지 등에 저수된 물의 흐름을 차단하면서 저수된 물의 양이 많아지게 되면 이를 배출하기 위하여 수직으로 승강되는 형태 또는 일측을 중심으로 회동되어 수문이 열리고 닫히도록 제방의 일측이나 그 중앙부 등에 설치된다.

이와 같이 설치되는 수문은 저수된 물의 압력에 견딜 수 있는 강도를 가지도록 그 재질을 금속재로 이루어지고, 무거운 무게를 가지는 수문을 관리자가 인력(人力)으로 조작할 수 없으므로 이를 용이하게 조작하기 위하여 수문의 양측에 회동되도록 가이드축을 일체로 고정하고, 이와 대응되는 배수공에 가이드축이 고정되도록 브라켓을 고정하며, 수문의 개폐가 용이하게 이루어지도록 유압펌프에 의하여 작동되는 유압실린더를 설치하여 이를 조작하게 된다.

다른 방법으로는 전력을 공급하여 구동 모터에 의한 방법, 유압 실린더 방식, 부력에 의한 방법, 전도식, 고무 보에 공기압축기를 이용하여 공기를 계속적으로 주입하는 방식, 권양기를 이용한 상하 이동식, 월류식, 등 여러 형태의 수문이 제시되고 있다.

하지만 이러한 구조의 수문은 토사 등의 퇴적물이 보를 넘어 흐르지 못하고 쌓여 강이나 하천 바닥에서 썩어가면서 악취를 풍기며 수질을 오염시키는가 하면 물고기가 이동할 수 있는 어도를 별도로 형성해야 하는 문제점이 있다.

또한 종래의 수문은 구조가 복잡하고 습기가 많은 설치장소의 여건상 고장이 잦고 기계에서 나오는 기름이나 윤활유의 유출로 인해 새로운 수질오염원이 되고 있으며, 기존의 부력식, 수압식 및 전도식 수문은 개폐 후 원래의 위치로 전환이 자동으로 이루어지지 않아 원상복구에 필요한 새로운 장치나 크레인 등의 중장비가 요구됨은 물론 또 다른 방법으로 보나 수로의 바깥쪽에 수문을 설치하여 수문의 자체 중량에 의한 방법으로는 수밀유지가 불가능하여 저수기능을 전혀 발휘하지 못하여 현실화되지 못하고 있는 실정이다.

아울러 일정한 힘을 유지하여 수압에 견디게 하고 개폐기능을 유지시키기 위해서는 다양한 장치가 필요하거나 모터 또는 공기압축기를 작동하기 위한 전력이나 원동기를 가동시키기 위한 기름을 필요로 하고 전문 관리인이 별도로 상주해야 하는 이유로 인해 제작원가는 물론 유지 관리 보수비에 많은 예산이 소요되고 있는 현실이다

또한 대한민국 실용신안 등록 제20-0392569호로 제시되고 있는 유수 부력 개 폐식 수문의 경우 수로박스의 외부에 설치되어 수문에서 요구되는 기능과는 상관없이 하류에서 밀려오는 물의 차단은 가능하나 위에서 흘러 내려오는 물의 저수기능과는 전혀 무관한 것으로 내수와 해수가 만나는 강이나 하천의 하구에 설치되는 자동문비로서의 기능에 적합하다 판단되고, 설령 평상시 수문의 자중에 의해 저수기능을 한다 해도 극히 소량에 지나지 않는 즉 상류에서 유입되는 물량이 어느 일정 수위를 지나면 늘어나는 수량만큼 수문이 열리도록 되어 있어 본 발명과는 전혀 반대의 기능으로 제시되어 있다

아울러 갈수기에는 저수기능을, 홍수 시에는 신속한 배수기능을 유지해야 하는 수문이 실제 현장의 여건과 전혀 다른 선택과 여러 가지 복잡하고 불합리한 기능으로 정작 홍수 등 신속한 배수를 필요로 할 때는 오히려 물의 흐름을 방해하여 상류에 물이 넘쳐 침수 등의 재해를 유발시키는 원인을 제공하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 상류로부터 유입되는 수량이 현장여건에 적합하게 설정한 수위만큼 담수기능을 하다가 설정수위 이상이 되면 자동으로 수문의 하부부터 개방하여 물이 흐르게 하고, 별도의 어도를 형성하지 않고도 물고기들이 자유롭게 왕래할 수 있는 길을 열어주어 날로 황폐화 되어가는 자연생태계를 보호 복원시키고 하천이나 강에 설치되어있는 고정식 보나 농수로 중간 저수보 등의 바닥에 토사와 함께 각종 폐기물이 함께 섞여 적체되어 부패하면서 악취와 함께 수질을 악화시키는 것을 방지하기 위 해 물과 함께 흐르게 하여 자체적으로 정화되도록 하는 기능을 하도록 하는 친 환경형의 수(水)량 변화에 의해 개폐되는 가변 수량 자동수문을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 강, 하천, 보, 저수지, 댐, 농수의 물을 자동으로 개폐시키기 위한 수문에 있어서,

담수된 물이 일정수위 이상이 되면 물의 수압에 의해 자동으로 회전되어 개방되고, 담수된 물이 일정수위 이하로 낮아지면 무게 중심에 의해 자동으로 회전되어 폐쇄될 수 있도록 회전축이 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 수문과, 상기 수문의 하부 양측에 고정되되, 문틀에 장착된 가이드축이 삽입되어 수문의 최대/최소 개방 각도를 제어하는 가이드부재 및 상기 수문의 전/후방에 각각 위치되게 배치되어, 상기 수문이 폐쇄되면 수밀유지와 함께 지면에 대해 수문이 직립될 수 있도록 문틀의 상/하부에 각각 고정되는 상부스토퍼 및 하부스토퍼를 포함하여 이루어지며, 상기 각 문틀 사이에 배치된 바닥판은 수문과의 수밀을 위해 그 높이가 상부면이 하부면 보다 상대적으로 낮으며 상기 수문이 직립되는 부위로 수문의 하부 형상에 대응되는 상향 만곡된 만곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 수량 자동수문에 의해서 달성된다.

상기에서 바닥판의 만곡부에는 수문과의 수밀을 위해 고무패킹이 접착된 것이 바람직하다.

상기에서 수문은 수동에 의해 강제 회전각도를 유지할 수 있도록 문틀에 형성된 고정홈에 형상적으로 대응되는 수동고정고리를 더 포함하며, 봉체를 통해 연 설시켜 고정되는 것이 바람직하다.

상기에서 문틀의 고정홈은 상기 수문의 회전반경에 대응되게 소정간격을 두고 다수 형성된 것이 바람직하다.

상기에서 수문의 상단은 수압에 의해 수문이 개방된 상태에서 유수의 흐름에 의해 개방상태가 지속되도록 반달 형태로 만곡된 저항부가 형성된 것이 바람직하다.

상기에서 가이드부재는 수문의 무게 중심이 하부를 향하도록 수문과의 고정부위로 무게추가 결합되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문을 도시한 제 1사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문을 도시한 제 2사시도이고, 도 3은 도 1에서 발췌된 가변 수량 자동수문 측단면도이고, 도 4는 도 1에서 발췌된 바닥판의 단면도이며, 도 5는 도 1에서 발췌된 문틀의 사시도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 하천이나 강에 설치되어 있는 보, 저수지, 댐, 농수로 등에 물을 저장하거나 물길을 바꾸고자 할 때 이용되는 장치로 유입되는 수량 변화에 따라 수문에 가해지는 수압차로 인해 수문이 자동으로 개폐될 수 있는 구조의 가변 수량 자동수문(100)에 관한 것이다.

이러한 가변 수량 자동수문(100)은 크게 3부분으로 구성되는데, 이는 수문(10)과, 수문(10)의 양측을 지지하는 문틀(30)과, 상기 각 문틀(30)의 사이에 배치되는 바닥판(40)으로 구성된다.

여기서 수문(10)은 담수된 물이 일정수위 이상이 되면 물의 수압에 의해 자동으로 회전되어 개방되고, 담수된 물이 일정수위 이하로 낮아지면 무게 중심에 의해 자동으로 회전되어 폐쇄될 수 있도록 회전축(12)과 무게 중심이 상대적으로 낮은 위치에 배치되어 구성된다. 이 때 상기 수문(10)은 원활이 개폐될 수 있도록 하부가 전방으로 약 15°정도 기울기를 갖게 직립된다.

이러한 상기 회전축(12)은 수문(10)의 크기 또는 담수량 또는 담수량에 따른 수문의 배수량에 따라 그 위치가 달리될 수 있음은 물론이다.

이 때 상기 수문(10)의 상단은 수압에 의해 수문(10)이 개방된 상태에서 유수의 흐름에 의해 개방상태가 지속 되도록 반달 형태로 상향 만곡된 저항부(11)가 형성되는 구조이다.

즉, 상기 저항부(11)는 수문의 전면에서 보았을 경우, 상향 만곡된 구성으로 수문이 시계방향으로 회전되어 지면과 수평면을 이루면 유수의 흐름에 의해 수문이 개방상태가 지속되도록 한다.

아울러 상기 수문(10)의 하부 양측에는 문틀(30)에 고정된 가이드축(34)에 삽입되어 수문(10)의 최대/최소 개방 각도를 제어하는 가이드부재(20)가 고정되어 있는 구성이다. 이러한 가이드부재(20)는 수문(10)의 상단에 형성된 저항부(11)와 유사한 형태로 다만 만곡된 방향이 반대방향으로 대향된 형태이다.

이러한 상기 가이드부재(20)는 상기 수문(10)이 흔들림 없이 회전이 원활하도록 지지하는 과 동시에 수문(10)의 무게 중심이 하부를 향하도록 하는 기능을 한다.

이를 위해 가이드부재(20)는 길이방향을 따라 가이드축(34)이 삽입되는 가이드홈(21)이 형성된 구조이며, 일측으로는 무게추(22)가 구비되어 있다.

이 때 상기 무게추(22)를 구비하지 않아도 상기 가이드부재(20)의 자체 무게로 인하여 수문의 무게 중심이 하부를 향하게 된다.

따라서 수문(10)은 무게 중심이 하부에 집중되어 있기 때문에 일정수위 이하의 수량에서는 항시적으로 닫혀있는 상태로 지속된다.

아울러 문틀(30)에는 수문을 중심으로 하여 전방 상부 및 후방 하부로 각각 한쌍의 상부스토퍼(31) 및 하부스토퍼(32)가 배치 고정되어 있다.

여기서 상부스토퍼(31) 및 하부스토퍼(32)는 수문(10)의 전/후방에 각각 위치되게 배치되어 있어, 상기 수문(10)이 직립 되어 폐쇄되면 각각의 스토퍼(31,32)가 수문(10)에 밀착되어 수문(10)의 수밀을 도와준다.

더불어 설명하면 상/하부스토퍼(31.32)는 고무재질로 수문(10)이 폐쇄될 경우 수문의 전면 상부와, 수문의 후면 하부를 실링해 주는 기능을 하며, 이에 따라 수문(10)의 폐쇄각도를 가이드부재(20)와 함께 제어한다.

아울러 상기 각 문틀(30)의 사이에 배치된 바닥판(40)은 수문(10)과의 수밀 을 위해 그 높이가 상부면이 하부면 보다 상대적으로 낮으며 상기 수문(10)이 직립 되는 부위로 수문(10)의 하부 형상에 대응되게 상향 만곡된 만곡부(41)가 형성된 구조이다.

이러한 만곡부(41)에는 수문(10)과의 수밀을 위해 고무패킹(42)이 접착되어 구성된다. 한편 상기 수문(10)의 하단 역시 만곡부(41)에 형상적으로 대응될 수 있도록 둥글게 만곡된 상태이며, 이는 실링과 더불어 수문(10)이 개폐될 시 바닥판(40)과의 마찰면적을 줄여 보다 원활이 수문(10)이 개폐될 수 있도록 하기 위함이다.

또한 수문(10)이 완전히 개방되었을 때 상기 만곡부(41)를 통해 물의 저항을 줄이고 물이 흐르면서 바닥판(40)에 돌이나 토사 등이 걸리는 일이 없이 원활이 물과 함께 흘러내리도록 한 구성이다.

한편 상기 수문(10)은 수동에 의해 강제 회전각도를 유지할 수 있도록 문틀(30)에 형성된 고정홈(33)에 형상적으로 대응되는 수동고정고리(13)를 더 포함하여, 봉체(50)를 통해 연설시켜 고정되는 구조이다.

이 때 상기 문틀(30)의 고정홈(33)은 상기 수문(10)의 회전반경에 대응되게 약 5° 정도의 간격을 두고 다수 형성되어 봉체(50)를 통해 원하는 개방각도에서 수문(10)을 고정할 수 있는 구조가 마련된다.

도 6은 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문의 작동을 예시한 작동도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 도 6은 상류로부터 유입되는 물의 증가로 수위가 상승함에 따라 회전축(12)을 중심으로 수문(10)의 상부에 가해지는 수압이 하부보다 높아져 수문(10)이 자동으로 열리는 상태를 나타내는 도면으로 최초 약 15° 정도 기울어진 상태로 완전히 닫혀 있다가 수문(10)의 회전축(12)을 회전하기 시작하여 일정수위 이상이 되면 수문(10)이 신속하게 완전 개방되어 빠른 시간 내에 하류로 물이 흘러내리도록 구성된다.

이 때 물의 유입량이 많아져서 수문(10)이 180°정도 열리게 되면, 수문(10)은 반달형태로 만곡된 저항부(11)에 의해 개방된 상태가 지속되어 자중에 의해 복귀되지 않는다.

이 때 개방 상태를 일정시간 이상 유지하다가 수위가 하락하면 수문(10) 하부의 무게에 따른 자중으로 자동으로 수문이 닫혀 담수기능이 시작된다. 이 때 수문(10)의 하부에 다시 수압이 작용 되면 문틀(30)에 고정되어 있는 상/하부 스토퍼(31,32) 및 바닥판(40)의 고무패킹(42)에 수문(10)이 밀착되어 실링 된다.

한편 수문(10)의 수위가 낮음에도 불구하고 수문(10)을 개방시킬 경우에는 수문(10)을 강제 회전시키고, 봉체(50)를 통해 수문(10)의 개방상태를 지속시킬 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 가변 수량 자동수문에 따르면, 상류로부터 유입되는 수량이 현장여건에 적합하게 설정한 수위만큼 담수기능을 하다가 설정수위 이상이 되면 자동으로 수문의 하부부터 개방하여 물이 흐르게 하고, 별도의 어 도를 형성하지 않고도 물고기들이 자유롭게 왕래할 수 있는 길을 열어주어 날로 황폐화 되어가는 자연생태계를 보호 복원시킬 수 있는 특징이 있다.

이로 인해 하천이나 강에 설치되어있는 고정식 보나 농수로 중간 저수보 등의 바닥에 토사와 함께 각종 폐기물이 함께 섞여 적체되어 부패하면서 악취와 함께 수질을 악화시키는 것을 방지하기 위해 물과 함께 흐르게 하여 자체적으로 정화되는 특징이 있다.

또한 구동 모터나 공기압축기 유압실린더 등을 작동시키기 위한 전기나 기름 등 그 어떠한 동력원도 요구되지 않고, 현재 흔히 사용되고 있는 재료의 부식방지를 위해 사용되는 화학성분의 도료나 복잡한 구조의 기능을 원활하게 작동시키기 위한 윤활유 오일을 전혀 필요로 하지 않아 또 다른 수질 오염원을 근본적으로 제거할 수 있는 특징이 있다.

아울러 수량변화에 따라 지지 축을 중심으로 수문면적의 크기에 의해 가해지는 힘 즉 수압의 차이와 상하부의 무게 차에 의해 작동되는 순수 자연법칙에 의해 자동으로 수문이 열리고 닫히도록 하는 장치로 고장이 없이 반영구적으로 수밀을 유지하여 평소에는 담수 기능을 유지하면서도 스스로 정화능력을 갖추고 우기에는 수로를 활짝 개방하여 물의 흐름을 원활히 하여 홍수피해로 인한 재난으로부터 귀중한 생명과 재산은 물론 환경을 보호할 수 있는 특징이 있다.

이상에서와 같이 특허등록청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다

Claims (6)

1. 강, 하천, 보, 저수지, 댐, 농수의 물을 자동으로 개폐시키기 위한 수문에 있어서,

   담수된 물이 일정수위 이상이 되면 물의 수압에 의해 자동으로 회전되어 개방되고, 담수된 물이 일정수위 이하로 낮아지면 무게 중심에 의해 자동으로 회전되어 폐쇄될 수 있도록 회전축(12)과 무게 중심이 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 수문(10);

   상기 수문(10)의 하부 양측에 고정되되, 문틀(30)에 장착된 가이드축(34)이 삽입되어 수문(10)의 최대/최소 개방 각도를 제어하는 가이드부재(20); 및

   상기 수문(10)의 전/후방에 각각 위치되게 배치되어, 상기 수문(10)이 폐쇄되면 수밀유지와 함께 지면에 대해 수문이 직립될 수 있도록 문틀(30)의 상/하부에 각각 고정되는 상부스토퍼(31) 및 하부스토퍼(32);를 포함하여 이루어지며,

   상기 각 문틀(30) 사이에 배치된 바닥판(40)은 수문(10)과의 수밀을 위해 그 높이가 상부면이 하부면 보다 상대적으로 낮으며 상기 수문(10)이 직립되는 부위로 수문의 하부 형상에 대응되는 상향 만곡된 만곡부(41)가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 수량 자동수문.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 바닥판(40)의 만곡부(41)에는 수문(10)과의 수밀을 위해 고무패킹(42)이 접착된 것을 특징으로 하는 가변 수량 자동수문.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수문(10)은 수동에 의해 강제 회전각도를 유지할 수 있도록 문틀(30)에 형성된 고정홈(33)에 형상적으로 대응되는 수동고정고리(13)를 더 포함하며, 봉체(50)를 통해 연설시켜 고정되는 것을 특징으로 하는 가변 수량 자동수문.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 문틀(30)의 고정홈(33)은 상기 수문(10)의 회전반경에 대응되게 소정간격을 두고 다수 형성된 것을 특징으로 하는 가변 수량 자동수문.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 수문(10)의 상단은 수압에 의해 수문(10)이 개방된 상태에서 유수의 흐름에 의해 개방상태가 지속되도록 반달 형태로 만곡된 저항부(11)가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 수량 자동수문.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드부재(20)는 수문(10)의 무게 중심이 하부를 향하도록 수문(10)과의 고정부위로 무게추(22)가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 수량 자동수문.

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