KR100756213B1

KR100756213B1 - 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치

Info

Publication number: KR100756213B1
Application number: KR1020070020237A
Authority: KR
Inventors: 홍성규; 이명훈
Original assignee: 주식회사유신코퍼레이션
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-09-06

Abstract

본 발명은 하천의 수위 변환에 따른 부력에너지를 이용해서 수문개폐에 이용하도록 한 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치에 관한 것으로, 하천(20)의 바닥(22)에 설치되는 수중기초(24) 위에 수압실린더(30)를 수직으로 설치하고, 부력에 의해 상승하는 플로트(40)를 수압실린더(30)의 피스톤로드(32) 상단에 설치하며, 부력에 상반된 방향으로 플로트(40)에 중력을 가하여 파도에 의한 진동을 흡수하기 위한 댐퍼웨이트(50)를 플로트(40)에 설치하고, 댐퍼웨이트(50)로 인해 발생된 중력에 저항하여 힘을 상쇄시키는 밸런스스프링(60)을 수압실린더(30) 내부의 피스톤(34)과 실린더튜브(36) 사이에서 반발하도록 실린더튜브(36) 내측에 설치하며, 수압실린더(30)의 실린더튜브(36)에 복수의 포트(P1)(P2)를 설치하고, 양측의 포트(P1)(P2)에 서로 상반된 방향으로 체크밸브(V1)(V2)를 설치하며, 일측의 체크밸브(V2)에는 물탱크(70)를 접속하고, 타측의 체크밸브(V1)에는 어큐뮬레이터(72)를 접속하며, 하천(20)의 수문(26)을 개폐하기 위한 수문개폐실린더(80)(82)와 어큐뮬레이터(72) 사이에 방향전환밸브(SV)를 접속하여 구성된 것이다.

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Description

부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치{Ecological opening and shutting apparatus of rivers gate using floating energy}

도 1은 본 발명에 따른 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치를 보인 단면도

도 2는 본 발명에 따른 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치를 보인 수압회로도

도 3은 본 발명에 따른 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치를 보인 사시도

도 4는 본 발명에 따른 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치를 보인 분해사시도

도 5는 본 발명에 따른 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치에 의해 개폐되는 수문의 구조를 보인 부분단면도

도 6은 본 발명에 따른 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치의 설치 예를 보인 설치상태도

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

20 : 하천 22 : 바닥

24 : 수중기초 26 : 수문

30 : 수압실린더 32 : 피스톤로드

34 : 피스톤 36 : 실린더튜브

P1,P2 : 포트 40 : 플로트

50 : 댐퍼웨이트 60 : 밸런스스프링

70 : 물탱크 72 : 어큐뮬레이터

80,82 : 수문개폐실린더 V1,V2 : 체크밸브

SV : 방향전환밸브

본 발명은 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천의 수위 변환에 따른 부력에너지를 이용해서 수문개폐에 이용하도록 한 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 하천에 설치되어 있는 수문 개폐장치는 수동식과 전동식으로 대별되는데, 특히 전동식의 경우 유압실린더를 주로 사용하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래 하천의 수문개폐장치는 유입장치 구동을 위해 전력공급을 필요로 하므로, 전력선 공사에 많은 어려움이 있었으며, 유압실린더로부터 누설되는 오일에 의해 하천이 오염되는 문제점이 있었고, 전력에너지가 소비되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 하천의 수위 변화에 따른 부력에너지를 이용해서 수문을 개폐할 수 있는 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 하천의 바닥에 설치되는 수중기초 위에 수압실린더를 수직으로 설치하고, 부력에 의해 상승하는 플로트를 수압실린더의 피스톤로드 상단에 설치하며, 부력에 상반된 방향으로 플로트에 중력을 가하여 파도에 의한 진동을 흡수하기 위한 댐퍼웨이트를 플로트에 설치하고, 댐퍼웨이트로 인해 발생된 중력에 저항하여 힘을 상쇄시키는 밸런스스프링을 수압실린더 내부의 피스톤과 실린더튜브 사이에서 반발하도록 실린더튜브 내측에 설치하며, 수압실린더의 실린더튜브에 복수의 포트를 설치하고, 양측의 포트에 서로 상반된 방향으로 체크밸브를 설치하며, 일측의 체크밸브에는 물탱크를 접속하고, 타측의 체크밸브에는 어큐뮬레이터를 접속하며, 하천의 수문을 개폐하기 위한 수문개폐실린더와 어큐뮬레이터 사이에 방향전환밸브를 접속하여 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치가 제공된다.

이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도1 내지 도6에 도시된 바와 같이 하천(20)의 바닥(22)에 설치되는 수중기초(24) 위에 수압실린더(30)를 수직으로 설치하고, 부력에 의해 상승하는 플로트(40)를 수압실린더(30)의 피스톤로드(32) 상단에 설치하며, 부력에 상반된 방향으로 플로트(40)에 중력(重力)을 가하여 파도에 의한 진동을 흡수하기 위한 댐퍼웨이트(50)를 플로트(40)에 설치하고, 댐퍼웨이트(50)로 인해 발생된 중력에 저항하여 힘을 상쇄시키는 밸런스스프링(60)을 수압실린더(30) 내부의 피스톤(34)과 실린더튜브(36) 사이에서 반발하도록 실린더튜브(36) 내측에 설치하며, 수압실린더(30)의 실린더튜브(36)에 복수의 포트(P1)(P2)를 설치하고, 양측의 포트(P1)(P2)에 서로 상반된 방향으로 체크밸브(V1)(V2)를 설치하며, 일측의 체크밸브(V2)에는 물탱크(70)를 접속하고, 타측의 체크밸브(V1)에는 어큐뮬레이터(72)를 접속하며, 하천(20)의 수문(26)을 개폐하기 위한 수문개폐실린더(80)(82)와 어큐뮬레이터(72) 사이에 방향전환밸브(SV)를 접속한다.
여기서 중력이라 함은 지구 위의 물체가 지구 중심으로부터 받는 힘 "重力"을 지칭하는 것으로, 플로트(40) 위에 설치하여 플로트(40)에 의해 발생된 부력에 저항하는 방향으로 작용되는 힘을 말하며, 밸런스스프링(60)은 실린더튜브(36)의 내측에 위치하며, 밸런스스프링(60)의 상단은 피스톤(34)의 하단에 밀착되고, 원판형태의 패킹(37a) 상면에 지지된다.

또한, 수압실린더(30)의 하단에는 하부플랜지(37)를 설치하여 수중기초(24)에 설치된 앵커볼트(24a)와 너트(39)에 의해 고정하며, 수압실린더(30)와 하부플랜지(37)의 휨강성을 확보하기 위해 실린더튜브(36)와 하부플랜지(37)가 만나는 코너부위를 따라 보강리브(38)를 용접한다.

또, 수압실린더(30)의 실린더튜브(36) 하단 중심을 개방하여 피스톤(34)을 실린더튜브(36)로 삽입할 수 있도록 하며, 수중기초(24) 위에 세워지는 수압실린더(30) 내부로 하천수가 유입되는 것을 방지하기 위해 앵커볼트(24a)를 통과시키기 위한 관통구멍(37b)이 형성된 원판형태의 패킹(37a)을 하부플랜지(37)와 수중기초(24) 사이에 개재하여 압착한다.

그리고, 피스톤로드(32)의 상단에는 상부플랜지(32a)를 형성하며, 상부플랜지(32a) 상면 중심에는 나사부(32b)를 형성하고, 피스톤로드(32)와 피스톤(34)은 나사결합하여 분리/결합이 자유롭도록 한다.

또, 피스톤로드(32)의 상단에 플로트(40)와 댐퍼웨이트(50)를 설치하기 위해 피스톤로드(32)의 상단에 결합되는 원형고정판(90)을 설치한다.

즉, 원형고정판(90)의 중심에는 피스톤로드(32)의 상단에 형성된 나사부(32b)가 삽입되는 슬리브(93)를 형성하며, 슬리브(93)로 삽입된 나사부(32b)는 고정너트(92)와 로크너트(91)에 의해 원형고정판(90)에 결합한다.

또한, 원형고정판(90)에는 방사형태로 리브(94)를 용접하고, 원형고정판(90)을 비롯하여 댐퍼웨이트(50) 및 플로트(40)에 상하방향으로 구멍중심이 일치되는 관통구멍(95)(54)(44)을 각각 형성하여 관통구멍(95)(54)(44)으로 스터드볼트(96)를 삽입한 다음 상하측에서 너트(97)(99)를 결합하여 플로트(40)와 댐퍼웨이트(50)을 원형고정판(90)에 결합한다.

이때 스터드볼트(96)의 하단에는 너트(99)를 결합하기 전 콘형와셔(98)를 개재하여 플로트(40)를 지지한다.

또, 댐퍼웨이트(50)의 저면에는 사다리꼴 모양의 단면을 갖는 환형리브(56)를 동심원 형태로 형성하고, 플로트(40)의 상면에는 사다리꼴 모양의 단면을 갖는 환형홈(46)을 동심원 형태로 형성하여 댐퍼웨이트(50)을 플로트(40)의 상면에 얹을 때 환형리브(56)와 환형홈(46)에 의해 중심이 일치하도록 한다.

도면 중 미설명 부호 32c와 32d는 피스톤(34)의 외주에 형성된 홈에 끼워지는 오링을 나타낸 것이며, 28은 수문(26) 양측에 위치된 콘크리트중공체를 나타낸 것이다.

이하 본 발명에 따른 작용을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도1 내지 도6에 도시된 바와 같이 하천(20)의 수위가 상승하게 되면, 플로트(40)가 부력에 의해 상승되면서 원형고정판(90)을 통해 댐퍼웨이트(50)와 피스톤로드(32)를 상승시키게 되며, 피스톤로드(32)의 하단에 연결되어 있는 피스톤(34)이 수압실린더(30) 내부에서 상승하여 실린더튜브(36)에 채워져 있던 물이 도면 중 "P1"으로 도시된 포트를 통해 배출된다.

이때 실린더튜브(36)로부터 배출되는 물의 압력에 의해 도면 중 "V1"으로 도시된 체크밸브가 개방되면서 어큐뮬레이터(72)에 수압에너지 형태로 부력에너지가 저장되며, 도면 중 "V2"로 도시된 체크밸브의 역지작용에 의해 도면 중 "P2"로 도시된 포트는 폐쇄된다.

또한, 하천 수면에서는 밸런스스프링(60)에 의한 탄성복원력과 플로트(40)에 의한 부력을 합산한 힘과, 플로트(40)에 얹혀진 댐퍼웨이트(50)에 의한 중력이 힘의 균형을 이루고 있는데, 이는 하천(20)에서 발생하는 작은 파도에 의해 플로트(40)가 심하게 움직이는 것을 방지하여 수압계통의 파손이나 수명저하를 막는 작용을 하게 된다.
또, 부력과 중력에 대한 힘의 균형을 어느 정도 이루기 위해 댐퍼웨이트(50)를 구비한 것이며, 밸런스스프링(60)은 압축스프링이므로 상승방향으로 탄성복원력을 지니게 되고, 댐퍼웨이트(50)는 중량물로서 밸런스스프링(60)과 상반된 방향인 지구중력이 작용하는 하강방향으로 힘이 작용되며, 댐퍼웨이트(50)는 플로트(40)에 작용하는 부력에 밸런스스프링(60)에 의한 탄성복원력을 가산한 힘과 균형을 이루는 위치에서 수면에 잠기는 깊이가 결정되며, 수위변화에 따라 위치가 수시로 변동되면서 에너지를 축적하게 된다.

이후 하천(20)의 수위가 떨어지게 되면, 플로트(40)와 댐퍼웨이트(50) 및 원형고정판(90), 피스톤로드(32), 피스톤(34)이 하강되는데, 이때 실린더튜브(36) 내부에 부압이 형성되면서 도면 중 "V1"으로 도시된 체크밸브는 폐쇄되고, 도면 중 "V2"로 도시된 체크밸브는 개방되어 물탱크(70)에 저장되어 있는 물이 수압실린더(30)로 흡입되면서 배출되었던 물이 보충된다.

한편, 하천(20)의 수문(26)을 개방하기 위해 방향전환밸브(SV)의 솔레노이드 를 여자하여 밸브를 전환하게 되면, 어큐뮬레이터(72)에 저장되어 있는 수압에너지에 의해 물이 수문개폐실린더(80)(82)로 압송되어 수문개폐실린더(80)(82)의 피스톤로드가 상승되면서 수문(26)이 개방되며, 방향전환밸브(SV)의 솔레노이드가 소자되면, 어큐뮬레이터(72)로부터 수문개폐실린더(80)(82)로 이어지는 수로는 폐쇄되고, 수문개폐실린더(80)(82)로부터 방향전환밸브(SV)를 거쳐 물탱크(70)로 이어지는 수로가 개방되면서 수문개폐실린더(80)(82)에 잔류하던 물이 물탱크(70)로 드레인된다.

위와 같이 수위가 변하면서 발생하는 부력에너지는 어큐뮬레이터(72)에 수압에너지 형태로 저장되며, 어큐뮬레이터(72)에 저장된 에너지는 방향전환밸브(SV)에 의해 임의로 사용할 수 있게 된다.
다만, 본 발명은 실외에 설치되기 때문에 온도가 낮은 겨울(저온 5°C 이하)에는 유동성 저하로 작동이 어려우나 기온이 높은 환경하에서는 사용이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하천의 수위변화에 따른 부력에너지를 어큐뮬레이터에 저장하였다가 수문을 개폐할 때 사용하도록 구성되어 있기 때문에 기존과 같이 수문을 개폐하기 위한 전력을 필요로 하지 않으므로 전력선 공사를 배제할 수 있게 되어 시공이 용이하게 될 뿐만 아니라 에너지를 절감할 수 있는 친환경적인 효과가 있다.

더 나아가서 본 발명은 수압실린더를 사용하기 때문에 수압실린더 또는 수압계통으로부터 물이 누수되는 경우 물과 하천은 친화적이기 때문에 하천의 오염을 예방할 수 있는 효과도 있다.

Claims

하천(20)의 바닥(22)에 설치되는 수중기초(24) 위에 수압실린더(30)를 수직으로 설치하고, 부력에 의해 상승하는 플로트(40)를 수압실린더(30)의 피스톤로드(32) 상단에 설치하며, 자중에 의해 부력에 상반된 방향으로 플로트(40)에 중력(重力)을 가하여 파도에 의한 진동을 흡수하기 위한 댐퍼웨이트(50)를 플로트(40)에 설치하고, 댐퍼웨이트(50)로 인해 발생된 중력에 저항하여 힘을 상쇄시키는 밸런스스프링(60)을 수압실린더(30) 내부의 피스톤(34)과 실린더튜브(36) 사이에서 반발하도록 실린더튜브(36) 내측에 설치하며, 수압실린더(30)의 실린더튜브(36)에 복수의 포트(P1)(P2)를 설치하고, 양측의 포트(P1)(P2)에 서로 상반된 방향으로 체크밸브(V1)(V2)를 설치하며, 일측의 체크밸브(V2)에는 물탱크(70)를 접속하고, 타측의 체크밸브(V1)에는 어큐뮬레이터(72)를 접속하며, 하천(20)의 수문(26)을 개폐하기 위한 수문개폐실린더(80)(82)와 어큐뮬레이터(72) 사이에 방향전환밸브(SV)를 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 부력에너지를 이용한 친환경적인 하천의 수문개폐장치.