KR100728063B1

KR100728063B1 - 하천수위조절형 수문

Info

Publication number: KR100728063B1
Application number: KR1020060116547A
Authority: KR
Inventors: 김창호
Original assignee: (자)한진개발공사
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2007-06-13

Abstract

본 발명에 따른 하천수위조절형 수문은 구조물(10)에 통공(15)을 형성하고, 실린더(40)와 피스톤(50), 이동블록(70), 위치감지수단(80), 제어부(90), 구동모터(100) 등을 장착하여, 수위차에 따른 압력차가 발생되면, 이를 감지하여 구동모터(100)를 작동시켜 개폐되도록 하므로써, 하천의 수위변화에 따라 적극적이고 신속한 대처가 가능한 장점이 있다.

Description

하천수위조절형 수문{floodgate}

도 1은 종래의 하천수위조절형 수문을 도시한 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 하천수위조절형 수문을 도시한 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 하천수위조절형 수문의 측단면도,

도 4본 발명에 따른 하천수위조절형 수문의 주요부분을 도시한 구성도,

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 하천수위조절형 수문의 작동상태를 도시한 참고도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10; 구조물, 20; 도어,

30; 승강기구, 40; 실린더,

50; 피스톤, 60; 보조스프링,

70; 이동블록, 80; 위치감지수단,

90; 제어부, 100; 구동모터.

본 발명은 저수지와 하천의 수위차이에 따라, 자동적으로 개폐되는 하천수위조절형 수문에 관한 것이다.

일반적으로, 저수지는 수로를 통해 하천에 연결되어, 수로를 통해 공급되는 물을 저장하여 갈수기에 용수로 사용할 수 있도록 하는데, 상기 수로에는 수문이 구비되어, 하천의 유량이 충분할 때는 수문을 개방하여 저수지에 용수를 저장하고, 갈수기에는 수문을 닫아 저수지에 물을 저장하여 용수로 사용할 수 있도록 하고 있다.

도 1은 이러한 수문의 일예를 도시한 것으로, 이 수문은, 수로(2)에 설치된 구조물(10)과, 이 구조물(10)에 승강가능하게 설치되어 수로(2)를 하천쪽과 저수지쪽으로 구획하는 도어(20)와, 이 도어(20)를 승강시키는 승강기구(30)로 구성되며, 상기 승강기구(30)는 상기 도어(20)의 상측에 구비되어 구조물(10)을 관통하여 상향연장되는 나사축(31)과, 상기 구조물(10)에 구비된 핸들(32)로 구성되어, 핸들(32)을 돌리면 도어(20)가 승강되면서 수문을 개폐할 수 있도록 구성된다.

그런데, 이러한 수문은 사용자가 하천의 유량에 따라 수문의 개폐시기를 판단하여, 수동으로 핸들(32)을 돌리므로써, 수문을 개폐하여야 한다.

따라서, 하천의 유량과 저수지에 저장된 물의 양을 비교하여 그 결과에 따라 매번 수문을 개폐하여야 하므로, 매우 번거로운 문제점이 있었다.

또한, 일시적인 가뭄에 의해 하천의 유량이 급격히 줄거나, 호우에 의해 일시적으로 하천의 유량이 급격히 늘 경우, 미처 수문을 개폐하여 이에 대처하지 못하게 되는 문제점이 있었다. 특히, 호우에 의해 하천의 유량이 급격하게 증가될 경우, 수문을 개방하여 유량의 일부를 저수지로 우회시키므로써, 완충지 역할을 하여야 하지만, 기존의 수문은 이러한 것이 현실적으로 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저수지와 하천의 수위차이에 따라, 자동적으로 개폐되는 하천수위조절형 수문을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하천과 저수지를 연결하는 수로(2)에 설치된 구조물(10)과, 이 구조물(10)에 승강가능하게 설치되어 수로(2)를 하천쪽과 저수지쪽으로 구획하는 도어(20)와, 이 도어(20)를 승강시키는 승강기구(30)가 구비되어, 도어(20)를 승강시켜 수로(2)를 개폐할 수 있도록 된 하천수위조절형 수문에 있어서, 상기 구조물(10)에는 구조물(10)의 전후면을 관통하는 통공(15)이 형성되며, 상기 통공(15)의 내부에 장착된 실린더(40)와, 이 실린더(40)의 내부에 장착된 한쌍의 피스톤(50)과, 이 피스톤(50)의 외측에 위치되어 피스톤(50)을 인접방향으로 가압하는 한쌍의 보조스프링(60)과, 상기 피스톤(50)의 사이에 구비되며 그 양단에 연결된 압축스프링(74)에 의해 피스톤(50)에 각각 연결된 이동블록(70)과, 상기 실린더(40)의 내부에 구비되며 상기 이동블록(70)의 위치를 감지하는 위치감지수단(80)과, 이 위치감지수단(80)에 연결된 제어부(90)와, 상기 승강기구(30)에 연결되며 상기 제어부(90)의 신호에 따라 승강기구(30)를 작동시키는 구동모터(100)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조로 되어있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2내지 도 4에 의하면, 본 발명에 따른 하천수위조절형 수문은 하천과 저수지를 연결하는 수로(2)에 설치된 구조물(10)과, 이 구조물(10)에 승강가능하게 설치되어 수로(2)를 하천쪽과 저수지쪽으로 구획하는 도어(20)와, 이 도어(20)를 승강시키는 승강기구(30)가 구비되어, 도어(20)를 승강시켜 수로(2)를 개폐할 수 있도록 된 것은 종래의 수문과 동일하다.

이때, 상기 구조물(10)은 수로(2)의 내부 바닥면에 구비되어 상기 도어(20)의 하단둘레부가 삽입되는 가이드부(11)와, 수로(2)의 양측에서 상측으로 연장된 한쌍의 수직프레임(13)과, 이 수직프레임(13)의 상단에 구비된 수평프레임(14)으로 구성되며, 철제프레임과 콘크리트로 제작된다. 상기 도어(20)는 하단이 좁은 마름모꼴로 구성되어 상기 수직프레임(13)에 승강가능하게 장착되며 그 하단둘레부가 상기 가이드부(11)의 요홈(12)에 수밀되도록 삽입된다. 상기 승강기구(30)는 수면의 상단에서 상측으로 연장되어 상기 수평프레임(14)을 관통하는 나사축(31)과, 이 나사축(31)에 결합되며 상기 수평프레임(14)에 회전가능하게 장착된 핸들(32)로 구성되어, 핸들(32)을 회전시키므로써, 나사축(31)에 연결된 도어(20)를 승강시킬 수 있다.

그리고, 상기 구조물(10)에는 구조물(10)의 전후면을 관통하는 통공(15)이 형성된다. 이 통공(15)은 상기 구조물(10)의 가이드부(11) 하측에 인접되도록 가이드부(11)의 전후면을 관통하여 형성되므로써, 상기 도어(20)에 의해 하전쪽과 저수지 쪽으로 나뉘는 물이 이 통공(15)의 내부로 유입된다.

그리고, 이 수문에는 상기 통공(15)의 내부에 장착된 실린더(40)와, 이 실린더(40)의 내부에 장착된 한쌍의 피스톤(50)과, 이 피스톤(50)의 외측에 위치되어 피스톤(50)을 인접방향으로 가압하는 한쌍의 보조스프링(60)과, 상기 피스톤(50)의 사이에 구비되며 그 양단에 연결된 압축스프링(74)에 의해 피스톤(50)에 각각 연결된 이동블록(70)과, 상기 실린더(40)의 내부에 구비되며 상기 이동블록(70)의 위치를 감지하는 위치감지수단(80)과, 이 위치감지수단(80)에 연결된 제어부(90)와, 상기 승강기구(30)에 연결되며 상기 제어부(90)의 신호에 따라 승강기구(30)를 작동시키는 구동모터(100)가 더 구비된다.

상기 실린더(40)는 양단이 통공(15)과 연통되도록 설치되는 것으로, 부식에 강한 금속제질로 제작된다. 상기 피스톤(50)은 실린더(40) 내부에 장착되어 하전쪽이나 저수지쪽에서 상기 통공(15)으로 유입되는 물의 압력에 의해 전후진 된다. 상기 보조스프링(60)은 피스톤(50)의 외측에 위치되어 피스톤(50)을 인접방향으로 가압하므로써, 피스톤(50)의 중심위치를 설정하는 기능을 한다.

상기 이동블록(70)은 중앙부의 플랜지(71)와, 이 플랜지(71)의 양측으로 연 장된 봉 형상의 아암(72)으로 구성되어, 상기 피스톤(50)의 사이에 수평방향으로 배치되는 것으로, 상기 플랜지(71)의 상측에는 상기 위치감지수단(80)과 반응되는 마그네틱부재(73)가 구비된다. 그리고, 상기 아암(72)에는 압축스프링(74)이 결합된다. 이 압축스프링(74)은 그 단부가 상기 피스톤(50)의 인접측면에 밀착되어 이동블록(70)과 피스톤(50) 사이의 간격을 이격시키므로써, 피스톤(50)에 순간적으로 강한 압력이 작용되거나, 실린더(40) 내부로 유입된 물이 얼어 부피가 증가될 때, 이 스프링이 압축되면서 피스톤(50)이나 실린더(40) 또는 이동블록(70)이 파손되는 것을 방지한다. 이때, 이 압축스프링(74)은 일반적인 상황에서 상기 피스톤(50)에 작용되는 수압이나 상기 보조스프링(60)의 압력에 의해 압축되지 않을 정도의 탄성을 갖는 것을 이용한다.

상기 위치감지수단(80)은 상기 이동블록(70)에 구비된 마그네틱부재(73)가 근접되면 on-off 되는 한쌍의 비접촉센서를 이용하는 것으로, 상기 실린더(40)의 내측 중심부에서 수평방향 양측으로 이격배치되어, 상기 이동블록(70)이 실린더(40)의 중심에서 측방향으로 이동하면 이를 감지하여, 상기 제어부(90)에 신호를 송출하는 기능을 한다.

상기 제어부(90)는 전원에 연결되며, 상기 위치감지수단(80)의 신호에 따라 상기 구동모터(100)를 정역회전시키는 기능을 한다. 상기 구동모터(100)는 상기 승강기구(30)의 핸들(32)에 기어 또는 체인 등으로 연결되어, 정역회전시 핸들(32)을 회전시켜, 도어(20)를 승강시키므로써, 수문을 개폐하는 기능을 한다.

이와같이 구성된 하천수위조절형 수문의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 저수지에 충분한 양의 물이 저장되어, 도면의 우측에 도시된 저수지쪽 물의 수위가, 도면의 좌측에 도시된 하천쪽 물의 수위와 같거나 높은 경우(도 5의 a,b), 상기 통공(15)을 통해 실린더(40)로 유입된 물의 압력은 양측이 같거나, 저수지쪽이 높게 된다. 따라서, 피스톤(50)에 작용되는 압력에 의해 상기 이동블록(70)은 실린더(40)의 중앙 또는 좌측에 위치되며(도 6의 a,b), 상기 위치감지수단(80)이 이를 감지하여 상기 제어부(90)에 신호를 출력하며, 제어부(90)는 이에 따라 상기 구동모터(100)를 작동시켜 열려있는 수문을 닫거나, 수문이 닫힌 상태를 유지하도록 한다.

그리고, 하천쪽의 수위가 높아지면, 압력에 의해 상기 이동블록(70)이 실린더(40)의 우측으로 이동하게 되며(도 6의 c), 이를 감지한 위치감지수단(80)의 신호에 의해, 상기 제어부(90)는 구동모터(100)를 작동시켜, 수문을 열게 되며(도 5의 c), 이러한 상태는 하전쪽 수위와 저수지쪽 수위가 같아질 때까지 지속된다. 그리고, 하천쪽과 저수지쪽의 수위가 같아지면, 상기 보조스프링(60)에 의해 상기 이동블록(70)이 실린더(40)의 중간부로 위치이동되며(도 6의 a), 상기 제어부(90)는 위치감지수단(80)의 신호에 따라 다시 구동모터(100)를 작동시켜 수문을 닫는다(도 5의 a).

또한, 동절기에 상기 실린더(40)의 내부로 유입된 물이 얼어 부피가 늘어나면, 상기 압축스프링(74)이 압축되면서 피스톤(50)의 간격이 좁아지므로써, 실린더(40)의 파손을 방지한다(도 7).

이와같이 구성된 하천수위조절형 수문은 하천쪽 수위가 높을 때는 자동으로 수문을 열고, 하천쪽과 저수지 쪽의 수위가 같거나 저수지쪽 수위가 높을 때는 자동으로 수문을 닫아 저수지에 물을 가두게 된다.

따라서, 작업자가 하천쪽 수위와 저수지쪽 수위를 비교하여 수문을 개폐할 필요가 없으며, 특히, 하천쪽 수위가 저수지쪽보다 높을 경우, 자동적으로 개방하여 항상 저수지의 저수량을 최상으로 유지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 호우나 폭우에 의해 하천의 수위가 갑자기 높아질 경우, 수문이 자동적으로 개방되면서 하천의 물을 저수지로 우회시켜 완충지 역할을 수행하므로써, 호우나 폭우에 의한 피해를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 이동블록(70)은 압축스프링(74)에 의해 상기 피스톤(50)에 연결되어 있으므로, 호우 등에 의해 갑자기 늘어난 유량에 의해 하천의 수위가 급격하게 높아지고, 이에따라 급격히 상승된 수압에 의해 상기 피스톤(50)에 충격이 가해질 경우, 상기 압축스프링(74)이 수축되면서 충격을 흡수하여, 피스톤(50)이나 실린더(40) 및 이동블록(70)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 동절기의 경우, 실린더(40) 내부의 물이 얼어 부피가 팽창되는데, 이때, 압축스프링(74)이 수축되면서, 팽창되는 얼음에 의해 피스톤(50)이나 실린더(40) 및 이동블록(70)이 파손되는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 하천수위조절형 수문은 구조물(10)에 통공(15)을 형성하고, 실린더(40)와 피스톤(50), 이동블록(70), 위치감지수단(80), 제어부(90), 구동모터(100) 등을 장착하여, 수위차에 따른 압력차가 발생되면, 이를 감지하여 구동모터(100)를 작동시켜 개폐되도록 하므로써, 하천의 수위변화에 따라 적극적이고 신속한 대처가 가능한 장점이 있다.

Claims

하천과 저수지를 연결하는 수로(2)에 설치된 구조물(10)과, 이 구조물(10)에 승강가능하게 설치되어 수로(2)를 하천쪽과 저수지쪽으로 구획하는 도어(20)와, 이 도어(20)를 승강시키는 승강기구(30)가 구비되어, 도어(20)를 승강시켜 수로(2)를 개폐할 수 있도록 된 하천수위조절형 수문에 있어서, 상기 구조물(10)에는 구조물(10)의 전후면을 관통하는 통공(15)이 형성되며, 상기 통공(15)의 내부에 장착된 실린더(40)와, 이 실린더(40)의 내부에 장착된 한쌍의 피스톤(50)과, 이 피스톤(50)의 외측에 위치되어 피스톤(50)을 인접방향으로 가압하는 한쌍의 보조스프링(60)과, 상기 피스톤(50)의 사이에 구비되며 그 양단에 연결된 압축스프링(74)에 의해 피스톤(50)에 각각 연결된 이동블록(70)과, 상기 실린더(40)의 내부에 구비되며 상기 이동블록(70)의 위치를 감지하는 위치감지수단(80)과, 이 위치감지수단(80)에 연결된 제어부(90)와, 상기 승강기구(30)에 연결되며 상기 제어부(90)의 신호에 따라 승강기구(30)를 작동시키는 구동모터(100)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하천수위조절형 수문.