KR101016792B1 - 자동 수문 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동수문에 관한 것으로서, 담수가 가능하게 물이 흐르는 방향을 가로질러 설치된 벽체와, 담수된 물이 수위 변동에 따라 자동으로 개방될 수 있게 벽체 사이에 설치되되, 지면으로부터의 높이에 따라 독립적으로 회전될 수 있게 설치된 다수의 수문부재를 구비한다.
본 발명에 따른 자동수문은 사용자의 필요에 따라 담수의 수위 조절이 가능하며, 담수된 물의 수심별로 선택적으로 방출할 수 있어 수자원 관리의 효율성을 극대화할 수 있는 장점을 제공한다.
Figure R1020080129802
자동수문, 수압

Description

자동 수문 {An auto floodgate}
본 발명은 자동 수문에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 담수된 물의 수위 변화에 따라 자동으로 개폐되는 자동수문에 관한 것이다.
일반적으로 수문은 하천이나 저수지 또는 농수로에 설치되어, 수위를 조절하거나 담수된 물의 방류시 이용한다. 대부분의 수로의 경우, 수문의 상측에 수문을 상,하로 승강시키기 위한 승강조절 핸들을 설치하고, 승강조절핸들을 조작하여 수문을 개폐하도록 되어 있다.
이와 같은 종래의 수문은 수문의 개폐 시 큰 힘이 요구되며, 장기간 사용하다 보면, 핸들의 나사부 및 제방과 결합되는 수문의 양측단부가 부식되어 수문의 개폐가 어렵게 된다. 또한 집중호우에 의해 담수의 수위가 급격히 상승할 경우 관측자가 일일이 제방의 수위를 관측한 다음 그 상황에 따라 수문을 조정해야 하기 때문에 번거로울 뿐만 아니라 급격히 증가하는 수위에 미처 수문을 개방하지 못할 경우에는 제방에 담수된 물의 범람으로 재해가 발생하게 될 수 있으며, 수문을 열다가 범람하는 담수에 의해 하천으로 휩슬려 인명피해가 발생하기도 한다.
한국 공개 실용 실안 공보 2000-0017856호에서는 수압 자동 수문이 개시되어 있다.
상기 수압 자동 수문은 양측면 및 바닥면에 지지프레임이 구비된 배수로의 상부에 상단부가 힌지 결합되어 상기 배수로를 개폐하도록 경사지게 설치되는 개폐판의 상부에 물의 저항을 최소화 할 수 있도록 하는 유선형부가 형성되고, 상기 개폐판의 하부에는 상기 배수로의 바닥면과 용이하게 밀착되도록 함과 아울러 수압을 용이하게 받을 수 있도록 하는 수직절곡부가 형성되어 담수의 수압에 의해 자동으로 수문을 개폐한다.
그러나 상기 수압 자동 수문은 물의 흐름을 막는 개폐판은 일체형으로 형성되어 있으며, 별도의 수위 조절 장치가 없어, 사용자의 필요에 따라 담수된 물의 양과 방출되는 물의 위치를 조절할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 사용자의 필요에 따라 담수된 물의 양과 방출되는 물의 위치를 자동으로 조절할 수 있는 자동수문을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동수문은 담수가 가능하게 물이 흐르는 방향을 가로질러 설치된 벽체와, 담수된 물이 수위 변동에 따라 자동으로 개방될 수 있게 상기 벽체 사이에 설치되되, 지면으로부터의 높이에 따라 독립적으로 회전될 수 있게 설치된 다수의 수문부재를 구비한다.
상기 수문부재는 상기 벽체에 회전 가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 체결되어, 담수의 수압에 의해 개폐되는 수문과, 상기 벽체에 상기 수문의 하부의 위치상에 형성되며, 상기 수문이 물의 방출방향의 역방향으로 개문되어 방출된 물이 역류되는 것을 방지할 수 있도록 전방 측면에 돌출형성되어 상기 수문의 역방향 개문을 막는 역류방지턱을 가지는 프레임을 구비한다.
또한, 상기 수문을 선택적으로 폐문할 수 있도록 상기 수문을 고정시키는 고정편과, 상기 고정편을 상기 프레임에 고정시킬 수 있도록, 상기 프레임의 후방 측면에 돌출 형성된 결합부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자동수문은 사용자의 필요에 따라 담수의 수위 조절이 가능 하며, 담수된 물의 수심별로 선택적으로 방출할 수 있어 수자원 관리의 효율성을 극대화할 수 있는 장점을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동수문을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2에는 본 발명에 따른 자동수문(100)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 자동수문(100)은 벽체(200)와 수문부(300)를 구비한다.
벽체(200)는 용수로, 배수로 또는 하천에 물이 흐르는 방향을 가로질러 설치되며, 흐르는 물의 수압을 견딜 수 있도록 철근 콘크리트 구조물로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 벽체(200) 사이에 수문부(300)가 설치될 수 있도록 소정의 간격을 가지고 설치된다.
수문부(300)는 담수된 물의 수위 변동에 따라 자동으로 개방될 수 있게 벽체(200) 사이에 설치되며, 지면으로부터의 높이에 따라 독립적으로 회전될 수 있게 설치된 제 1수문부재(310), 제 2수문부재(320)와 제 3수문부재(330)를 구비한다.
제 1수문부재(310)는 벽체(200)의 상부에 회동 가능하게 설치되어, 담수의 수위를 조절하며, 제 1회전축(311), 제 1수문판(312)과 제 1프레임(313)을 구비한다.
제 1회전축(311)은 환봉 형태로 벽체(200)의 상부에 회전 가능하게 설치된다.
제 1수문판(312)은 상측이 제 1회전축(311)에 체결되어, 제 1회전축(311)을 중심으로 회전하면서 개폐된다. 제 1수문판(312)의 상단과 하단은 제 1수문판(312)이 용이하게 회전할 수 있도록 일정 곡률을 갖고 형성되어 있으며, 제 1수문판(312)은 벽체(200)의 사이를 가로막을 정도의 크기로 형성된다. 제 1수문판(312)은 설정된 수압에서는 폐문 상태를 유지할 수 있도록 소정의 중량을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 도면에는 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게, 제 1수문판(312)의 하단에는 제 1수문판(312)과 후술되는 제 1프레임(313) 사이에 수밀을 유지할 수 있도록 실링처리를 할 수도 있다.
제 1프레임(313)은 제 1수문판(312)의 하부의 위치상의 벽체(200)에 고정되어 있으며, 벽체(200) 사이를 가로막을 정도의 크기로 형성된다. 제 1프레임(313)의 상부는 제 1수문판(312)이 용이하게 회전할 수 있도록 제 1수문판(312)의 하단의 곡률을 가지고 형성된 면에 대응되게 곡면을 이루며 형성되어 있으며, 제 1프레임(313)의 하부는 후술되는 제 2수문판(322)이 용이하게 회전할 수 있도록 제 2수문판(323)의 상부의 형상에 대응되게 곡면을 이루며 형성되어 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게 제 1프레임(313)의 상부와 하부의 제 1수문판(312)과 제 2수문판(322)에 접하는 부분은 수밀을 유지할 수 있도록 실링처리를 할 수도 있다.
또한, 제 1프레임(313)은 제 1수문판(313)이 일방향으로만 개문될 수 있도록 제 1역류방지턱(314)을 구비한다.
제 1역류방지턱(314)은 제 1프레임(313)의 상부의 전방 측면에 돌출형성되어 있으며, 제 1수문판(313)의 회전을 간섭할 정도의 높이를 가지고 형성되어 있다. 제 1역류방지턱(314)에 의해 제 1수문판(312)이 역방향으로 개문되는 것을 방지하여 방출된 물이 역류되는 것을 방지한다.
제 2수문부재(320)는 제 1수문부재(310)의 하부의 위치상의 벽체(200)에 회동 가능하게 설치되어 담수의 수위를 조절하며, 제 2회전축(321), 제 2수문판(322)과 제 2프레임(323)을 구비한다.
제 2회전축(321)은 환봉 형태로 제 1수문부재(310)의 하부의 위치상의 벽체(200)에 회전 가능하게 설치된다.
제 2수문판(322)은 상측이 제 2회전축(321)에 체결되어, 제 2회전축(321)을 중심으로 회전하면서 개폐된다. 제 2수문판(322)의 상단과 하단은 제 2수문판(322)이 용이하게 회전할 수 있도록 일정 곡률을 가지고 형성되어 있으며, 제 2수문판(322)은 벽체(200)의 사이를 가로막을 정도의 크기로 형성된다. 제 2수문판(322)은 제 1수문판(312)의 위치보다 더 높은 수압이 작용하므로 높은 수압에서도 폐문 상태를 유지할 수 있게 제 1수문판(322)보다 큰 중량을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 도면에는 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게, 제 2수문판(322)의 하단에는 제 2수문판(322)과 후술되는 제 2프레임(323) 사이에 수밀을 유지할 수 있도록 실링처리를 할 수도 있다.
제 2프레임(323)은 제 2수문판(322)의 하부의 위치상에 벽체(200)에 고정되어 있으며, 벽체(200)의 사이를 가로막을 정도의 크기로 형성된다. 제 2프레임(323)의 상부는 제 2수문판(322)이 용이하게 회전할 수 있도록 제 2수문판(322)의 하단의 곡률을 가지고 형성된 면에 대응되게 곡면을 이루며 형성되어 있으며, 제 1프레임(323)의 하부는 후술되는 제 3수문판(332)이 용이하게 회전할 수 있도록 제 3수문판(333)의 상부의 형상에 대응되게 곡면을 이루며 형성되어 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게 제 2프레임(323)의 상부와 하부의 제 2수문판(322)과 제 3수문판(332)에 접하는 부분은 수밀을 유지할 수 있도록 실링처리를 할 수도 있다.
또한, 제 2프레임(323)은 제 2수문판(323)이 일방향으로만 개문될 수 있도록 제 2역류방지턱(324)을 구비한다.
제 2역류방지턱(324)은 제 2프레임(323)의 상부의 전방 측면에 돌출형성되어 있으며, 제 2수문판(323)의 회전을 간섭할 정도의 높이를 가지고 형성되어 있다. 제 2역류방지턱(324)에 의해 제 2수문판(322)이 역방향으로 개문되는 것을 방지하여 방출된 물이 역류되는 것을 방지한다.
제 3수문부재(330)는 제 2수문부재(320)의 하부의 위치상의 벽체(200)에 회동 가능하게 설치되어, 담수의 수위를 조절하며, 제 3회전축(331), 제 3수문판(332)과 제 3프레임(333)을 구비한다.
제 3회전축(331)은 환봉 형태로 제 2수문부재(320)의 하부의 위치상의 벽체(200)에 회전 가능하게 설치된다.
제 3수문판(332)은 상측이 제 3회전축(331)에 체결되어, 제 3회전축(331)을 중심으로 회전하면서 개폐된다. 제 3수문판(332)의 상단과 하단은 제 3수문판(332)이 용이하게 회전할 수 있도록 일정 곡률을 가지고 형성되어 있으며, 제 3수문판(332)은 벽체(200)의 사이를 가로막을 정도의 크기로 형성된다. 제 3수문판(332) 은 제 2수문판(322)보다 높은 수압이 작용하므로 높은 수압에서 폐문 상태를 유지할 수 있도록 제 2수문판(322)보다 큰 중량을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 도면에는 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게, 제 3수문판(332)의 하단에는 제 3수문판(332)과 후술되는 제 3프레임(333) 사이에 수밀을 유지할 수 있도록 실링처리를 할 수도 있다.
제 3프레임(333)은 제 3수문판(332)의 하부의 위치상의 벽체(200)에 고정되어 있으며, 벽체(200)의 사이를 가로막을 정도의 크기로 형성된다. 제 3프레임(333)의 상부는 제 3수문판(332)이 용이하게 회전할 수 있도록 제 3수문판(332)의 하단의 일정 곡률을 가지며 형성된 면에 대응되게 곡면을 이루며 형성되어 있으며, 제 1프레임(323)의 하부는 지면에 고정되어 있다. 도면에 도시되진 않았지만, 본 실시 예와는 다르게 제 3프레임(323)의 상부와 제 3수문판(332)이 접하는 부분은 수밀을 유지할 수 있도록 실링처리를 할 수도 있다.
또한, 제 3프레임(333)은 제 3수문판(333)이 일방향으로만 개문될 수 있도록 제 3역류방지턱(334)을 구비한다.
제 3역류방지턱(334)은 제 3프레임(333)의 상부의 전방 측면에 돌출형성되어 있으며, 제 3수문판(333)의 회전을 간섭할 정도의 높이를 가지고 형성되어 있다. 제 3역류방지턱(334)에 의해 제 3수문판(332)이 역방향으로 개문되는 것을 방지하여 방출된 물이 역류되는 것을 방지한다.
한편, 제 1, 2및 3프레임(313,323,333)은 제 1, 2및 3수문판(312,322,332)을 선택적으로 폐문할 수 있도록 고정편(341)과 결합부재(342)를 더 구비한다.
고정편(341)은 제 1, 2및 3프레임(313,323,333)의 후방 측면에 고정되어 제 1, 2및 3수문판(312,322,332)이 개문될 수 없도록 고정시킨다. 고정편(341)의 재질은 사람이 쉽게 운반하고 고정할 수 있도록 가벼우며, 일정 수압을 견딜 수 있을 정도의 강도를 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
결합부재(342)는 제 1, 2및 3프레임(313,323,333)의 후방 측면에 돌출 형성되어 있으며, 단부는 고정편(341)을 고정시킬 수 있도록 절곡되어 있다. 결합부재(342)의 크기는 고정편(341)이 고정되어 있지 않을 경우에 제 1, 2및 3수문판(312,322,332)의 회전을 방해하지 않을 정도의 높이를 갖는다.
또한, 제 1, 제2 및 제3수문판(312,322,332) 각각의 중량 또는 힌지점의 위치에 따라 수위변동에 따라 가장 먼저 개방되는 수문판(312,322,332)을 조정할 수 있다. 즉, 수위가 상승할 때 제2수문판(322)이 먼저 수압에 의해 열리도록 하고자할 경우 개방시점이 되는 수위에 대해 인가되는 수압에 대해 제2수문판(322)이 개방될 수 있게 중량 및 힌지점을 적용하고, 제1 및 제3수문판(312)(332)은 이때의 수위에 대해 각각 적용되는 수압에 대해서는 개방이 되지 않도록 중량 및 힌지 위치를 적용한다.
이와 같이 제 1, 제2 및 제3수문판(312,322,332) 각각의 중량과 힌지점을 선택적으로 조절하면 수위변동에 따라 담수된 물의 방류 위치를 선택적으로 조정할 수 있다.
한편, 도시된 예에서는 지면으로부터의 높이에 따라 벽체(200)에 3개의 수문이 설치된 구조를 설명하였으나, 적용되는 수문의 개수는 도시된 예에 한정하지 않 고 다수의 수문이 설치될 수도 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동수문(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
담수된 물의 수위가 설정된 수위가 될 때까지 저수과정이 진행된다. 이때, 제 1, 2및 3수문판(312,322,332)의 자중에 의해 제 1, 2및 3수문판(312,322,332)은 개문되지 못하고 저수과정이 진행된다.
담수된 물의 수압이 증가하여 설정된 수위 또는 수압에 도달하게 되면 제 1, 2및 3수문판(312,322,332) 중 앞서 설명된 바와 같이 가장 먼저 열리도록 설정된 어느 하나의 수문판이 개방이되고, 이후에도 수위가 상승하면 후속으로 개방되게 선택된 수문판이 후속적으로 자동 개방되면서 담수된 물을 방출하게 된다. 즉, 제 1, 제2 및 제3 수문판(312,322,332)은 지면으로부터 높이에 따라 독립적으로 회전될 수 있게 설치되어 있고, 각 수문판(312,322,332)에 대해 수위에 따른 개방 순서에 맞게 적용된 중량과 힌지점에 따, 각 수문판(312,322,332)은 설정된 순서에 의해 개문되어 담수된 물을 방출한다. 그러므로 본 발명에 따른 자동수문(100)은 담수된 물을 담수 된 물의 수심별로 선택적으로 방출시킬 수 있다.
한편, 고정편(341)을 사용하여 각 수문판(312,322,332)을 고정시킨다면, 사용자의 필요에 따라 강제적으로 방출되는 물의 위치를 고정시킬 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동 수문의 사시도이고,
도 2는 도 1의 자동 수문의 측면 단면도이다.

Claims (3)

  1. 담수가 가능하게 물이 흐르는 방향을 가로질러 설치된 벽체와;
    담수된 물이 수위 변동에 따라 자동으로 개방될 수 있게 상기 벽체 사이에 설치되되, 지면으로부터의 높이에 따라 독립적으로 회전될 수 있게 설치된 다수의 수문부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동수문.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수문부는 상기 벽체에 회전 가능하게 설치된 회전축과;
    상기 회전축에 체결되어, 담수의 수압에 의해 개폐되는 수문판과;
    상기 벽체에 상기 수문판의 하부의 위치상에 형성되며, 상기 수문판이 물의 방출방향의 역방향으로 개문되어 방출된 물이 역류되는 것을 방지할 수 있도록 전방 측면에 돌출형성되어 상기 수문의 역방향 개문을 막는 역류방지턱을 가지는 프레임;을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동수문.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수문을 선택적으로 폐문할 수 있도록 상기 수문을 고정시키는 고정편과;
    상기 고정편을 상기 프레임에 고정시킬 수 있도록, 상기 프레임의 후방 측면에 돌출 형성된 결합부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동수문.
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