KR101183934B1 - 편심롤러에 의해 게이트의 처짐 방지 및 구간별 처짐 간격을 조절할 수 있는 회전식 수문 - Google Patents

Abstract

게이트의 하측에 롤러를 장착하여 게이트의 원활한 운동을 유도함은 물론, 게이트와 바닥면의 간격을 구간별로 조절할 수 있으며, 수문을 폐쇄한 후 개문시킬 때에 저수공간 하층에 깔려 있는 오염수 및 이물질을 먼저 배출시킨 다음 수문을 개문할 때에 게이트의 움직임에 앞서 이물질을 쓸어낼 수 있는 회전식 수문이 개시된다. 본 발명에 따른 회전식 수문은 주행로의 상류 측에는 게이트의 바닥면을 향해 돌출되도록 다수의 편심롤러가 수문의 폭 방향으로 연속에서 설치되고, 게이트의 하부면상 하류 측에는 주행로 면을 향해 돌출되도록 다수의 편심롤러가 수문의 폭 방향으로 연속해서 설치됨을 특징으로 한다. 그리고 게이트의 후방 쪽 단부에는 게이트가 폐문될 때에는 뒤로 꺾여 절첩 되면서 게이트가 개문될 때에는 앞쪽으로 꺾이지 않아 주행로내의 자갈이나 오물 등을 쓸어내리도록 일 방향으로 절첩 되는 이물제거바가 장착될 수 있다. 또한, 이물제거바와 인접한 게이트에는 게이트가 폐문시보다 더 높이 올라갔을 때에 주행로로부터 벗어나 하층수를 배출시킬 수 있는 보조수문이 형성될 수도 있다.

Description

편심롤러에 의해 게이트의 처짐 방지 및 구간별 처짐 간격을 조절할 수 있는 회전식 수문{Rotary type floodgate}

본 발명은 회전식 수문에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 게이트의 하측에 편심롤러를 장착하여 게이트의 처짐을 방지함은 물론, 게이트의 처짐 간격도 조절할 수 있고, 부가적으로 하단 이물질 제거 및 하층수 배출을 유도할 수 있는 회전식 수문에 관한 것이다.

수중보는 대부분 고정식으로 설치되어 있어 유입수가 수중보의 상부로 넘쳐흐르는 방식으로 배출되므로 저장된 물속에 포함된 오염물질이 저수측의 하단부에 지속적으로 쌓여 퇴적오니가 누적되는 문제가 있으며, 이러한 퇴적오니로 인해 병원성 세균 또는 해충의 발생이 심각해지는 등 2차 오염의 문제가 발생되었었다.

이를 감안하여 수로의 사이에 선택적으로 개폐되는 수문을 설치하게 되는데, 최근에는 저수측의 수량 또는 수압에 따라 실린더와 같은 동력수단을 구동하여 자동으로 개폐되는 자동보 수문이 많이 설치되고 있다. 이러한 자동보 중 가장 대표적인 것이 전도식 수문과 하단배출식 수문이라 할 수 있다.

먼저, 전도식 수문은 수로 양측에 축조된 각 지지구조체의 하부에 수문의 회전축이 회전가능하게 고정되어 동력수단에 의해 수문이 기립 또는 전도되면서 저수공간에 물을 가두거나 배출해주는 수문이다. 이러한 전도식 수문은 수문의 완전 개방시 수문이 수로의 바닥부와 밀착되므로 대형 이물질이 떠내려 오더라도 수문을 안전하게 보호할 수 있는 이점이 있지만, 수문을 완전히 개방하기 전에는 저수공간의 하층수를 배출하지 못하여 수질을 오염시킬 수 있는 단점이 있다.

하단배출식 수문은 각 지지구조체의 상부에 수문의 회전축이 회전가능하게 고정되어 동력수단에 의해 수문이 하 방향으로 회전하거나 상 방향으로 회전하면서 수로를 개폐하는 수문이다. 이러한 하단배출식 수문은 수문의 개폐에 따라 수문의 하단부를 통해 저수공간의 물이 배출되면서 저수공간 하층부의 이물질이 같이 배출될 수 있는 이점이 있지만 홍수와 같이 유량이 급격하게 증가하는 경우 물과 함께 대형 이물질들이 떠내려 오다가 수문에 걸려 수문을 파손시킬 수 있는 문제가 있었다.

이러한 전도식 수문 또는 하단배출식 수문의 문제점을 해결하면서 전도식 수문과 하단배출식 수문의 장점을 가질 수 있는 방식으로 회전식 수문이 제안되었다.

회전식 수문은 도 1에서 보는 것과 같은 게이트(10)를 가지며, 이 게이트(10)는 하면이 라운드진 수문판(12)과, 이 수문판(12)의 양측 단부에 부채꼴 형상으로 각각 고정되는 양측판(11)과, 양측판(11)의 상단부에 게이트(10)를 회동시키기 위한 회전축이 삽입되도록 형성되는 결합홀(13)로 구성되어진다.

이러한 게이트(10)는 도 2에서 보는 것과 같이 강의 폭 방향 양쪽에 지지구조체(30)가 축조되고, 이 지지구조체(30)에서 돌출된 회전축(15)이 결합홀(13)로 삽입 고정되어 설치된다. 이때, 지지구조체(30)의 내부에는 유압실린더와 같은 동력수단(20)이 구비되어 있어 회전축(15)을 돌려줌으로써 게이트(10)가 개문 또는 폐문되도록 한다. 보다 상세하게는 회전축(15)에는 회동링크대(16)가 결합되는데, 이 회동링크대(16)를 동력수단(20)이 신축되면서 일정한 각도로 회동시킨다. 또는, 동력수단(20)과 회동링크대(16)가 다이랙트로 연결되면 큰 힘을 얻지 못하므로, 동력수단(20)이 반대편의 제1링크대(22)로 연결되고, 제1링크대(22)는 다시 제2링크대(23)를 돌려주며, 제2링크대(23)가 연결링크대(24)에 의해 회동링크대(16)로 연결된다. 따라서 도 2의 개문 시 도면 및 폐문 시 도면과 같이 동력수단(20)이 줄어들면 게이트(10)가 개문되고, 동력수단(20)이 늘어나면 게이트(10)가 폐문되는 구조를 갖는다.

그러나 전술한 바와 같은 회전수문의 경우 게이트가 그 양측만 지지구조체에 회전가능하게 고정될 뿐 중간부에는 게이트를 지지해주는 구조물이 전혀 없어 중간부가 양단부에 비해 물리적인 힘에 취약할 수밖에 없다. 이는 게이트의 길이가 짧은 경우에는 큰 상관이 없으나, 게이트가 길게 구성되는 경우에는 게이트의 중간부가 수압 또는 이물질의 타격에 의해 휘어지게 되어 안정적인 회전동작을 수행할 수 없는 문제가 있게 된다.

또한, 회전수문에 있어서 가장 문제시 되는 것은 게이트의 하부에 토사와 같은 이물질이 끼어 게이트의 회전동작을 방해하는 문제점이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 게이트의 하측에 롤러를 장착하여 게이트의 원활한 운동을 유도함은 물론, 게이트와 바닥면의 간격을 구간별로 조절할 수 있도록 하는 회전식 수문을 제공하는데 있다.

또한, 수문을 폐쇄한 후 개문시킬 때에 저수공간 하층에 깔려 있는 오염수 및 이물질을 먼저 배출시킨 다음 수문을 개문할 때에 게이트가 움직이는 하측에 깔려 있는 이물질을 게이트의 움직임에 앞서 쓸어낼 수 있는 회전식 수문을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,

바닥의 오목한 주행로를 따라 왕복 운동하는 게이트에 의해 개문 및 폐문되는 회전식 수문에 있어서,

주행로의 상류 측에는 게이트의 바닥면을 향해 돌출되도록 다수의 편심롤러가 수문의 폭 방향으로 연속에서 설치되고, 게이트의 하부면상 하류 측에는 주행로 면을 향해 돌출되도록 다수의 편심롤러가 수문의 폭 방향으로 연속해서 설치됨을 특징으로 하는 회전식 수문을 제공한다.

여기에서, 편심롤러는 주행로 및 게이트내로 삽입되어 고정되는 사이드판과, 사이드판에 각진 양단부가 안착되는 편심축과, 양단부를 감싸되 선택적으로 탈 부착되는 고정브라켓과, 편심축에 삽입되어 자유롭게 회전되는 롤러를 포함하여 구성됨이 바람직하다.

이때, 양단부는 육각형으로 형성되며, 양단부를 감싸는 사이드판 및 고정브라켓에는 60° 간격으로 안착홈 및 고정홈이 형성됨이 더욱 바람직하다.

그리고 양단부는 편심축과 별도로 제작되며, 편심축 내에 양단부가 삽입되어 고정될 수 있도록 고정홀이 편심방향으로 형성될 수 있다.

한편, 게이트의 후방 쪽 단부에는 게이트가 폐문될 때에는 뒤로 꺾여 절첩 되면서 게이트가 개문될 때에는 앞쪽으로 꺾이지 않아 주행로내의 자갈이나 오물 등을 쓸어내리도록 일 방향으로 절첩되는 이물제거바가 장착될 수 있다.

그리고 이물제거바와 인접한 게이트에는 게이트가 폐문시보다 더 높이 올라갔을 때에 주행로로부터 벗어나 하층수를 배출시킬 수 있는 보조수문이 형성될 수도 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 회전식 수문은 롤러에 의해 게이트의 움직임을 원활하게 할 뿐만 아니라 처짐을 방지할 수 있고, 롤러를 편심으로 결합시켜 게이트의 구간별 처짐 간격을 조절할 수 있게 된다.

또한, 수문을 개문하기 전에 폐문보다 더 높게 올려 보조 수문을 열어줌으로써, 저수공간 하층의 오염수 및 이물질을 먼저 배출시킬 수 있고, 수문의 폐문 시에도 게이트 뒤쪽에 결합된 이물제거바에 의해 게이트가 움직이는 동선상에 자갈과 같은 이물이 선행적으로 제거될 수 있도록 한다.

도 1은 회전식 수문의 게이트를 나타낸 사시도이고,
도 2는 회전식 수문의 설치도 및 작동모습을 보인 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 회전식 수문에 메인롤러가 설치된 모습을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 메인롤러를 확대하여 보인 도면이고,
도 5는 메인롤러를 구체적으로 보인 분해 사시도이고,
도 6은 메인롤러를 조립하는 모습을 나타낸 사시도이고,
도 7은 메인롤러의 조립이 완성된 모습을 나타낸 측면도이고,
도 8은 메인롤러의 설정에 따른 여러 작용 모습을 보인 도면이며, 그리고
도 9는 본 발명에 따른 회전식 수문에 이물제거바 및 보조수문이 설치된 모습을 보인 게이트의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 편심롤러에 의해 게이트의 처짐 방지 및 구간별 처짐 간격을 조절할 수 있는 회전식 수문을 설명한다.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 회전식 수문은 지지구조체(30)에 게이트(10)가 설치되고, 이 게이트(10)의 하면인 둥그런 수문판(12)에 대응되도록 바닥면상에 오목한 주행로(40)가 형성되며, 주행로(40)와 수문판(12)의 사이에 편심롤러(100, 100') 설치된다.

편심롤러(100, 100')는 주행로(40)측과 수문판(12)측에 각각 설치되는데, 주행로(40)측에는 게이트(10)를 중심으로 전방 쪽에 편심롤러(100)가 설치되고, 수문판(12)쪽에는 후방 쪽으로 편심롤러(100')가 설치된다. 여기에서 전방이라 함은 물 흐름의 상류를 말하고 후방은 하류를 말한다. 그리고 편심롤러(100, 100')는 수문판(12) 및 주행로(40)의 길이를 따라 연속해서 다수개가 설치된다.

이러한 주행로 측 편심롤러(100) 및 수문판 측 편심롤러(100')는 도 4에서 보는 것과 같이 롤러를 지지해주는 사이드판(120, 120')의 형상과 롤러의 방향만 반대일 뿐 나머지는 모두 동일한 구성을 갖는다. 즉, 주행로 측 편심롤러(100)는 사이드판(120)이 아래쪽으로 장착되고, 롤러는 위쪽을 향하게 되며, 수문판 측 편심롤러(100')는 사이드판(120')이 위쪽으로 장착되고, 롤러는 아래쪽을 향하게 되는 것이다. 따라서 본 발명에서는 주행로 측 편심롤러(100)를 기준으로 설명하고 수문판 측 편심롤러(100')의 설명은 생략하기로 한다.

편심롤러(100)는 도 5에서 보는 것과 같이 서로 이격된 사이드판(120)과, 이 사이드판(120)이 고정되도록 사방에 장착되는 커버(110)와, 사이드판(120)의 상부면상에 걸쳐지는 편심축(140)과, 편심축(140)의 외부에 결합되는 롤러(150)를 포함하여 구성된다. 여기에서, 커버(110)는 사이드판(120)의 양측면과 하부면과 좌측면에 밀착되도록 장착되는데, 양측면의 사이드판은 삼각판으로 형성되고, 이 삼각판의 빗면은 주행로(12)의 곡률과 같은 곡률로 형성된다. 즉, 편심롤러(100, 100')는 주행로(40) 및 수문판(12)에 설치되기 위해 그 내부 속으로 들어가게 되는데, 커버(110)들은 주행로(40) 및 수문판(12)에 의해 묻히게 되어 롤러(150)만 외부로 노출되는 것이다.

도 5 및 도 6의 조립도를 참고하면, 사이드판(120)의 상부면상에는 편심축(140)이 걸쳐지도록 오목한 안착홈(122)이 형성되고, 이 안착홈(122)의 위에는 걸쳐진 편심축(140)을 위에서 감싸도록 고정브라켓(130)이 체결볼트(135)에 의해 결합된다. 그리고 고정브라켓(130)의 하부면상에도 안착홈(122)에 대응되는 고정홈(132)이 형성된다. 이때, 안착홈(122)과 고정홈(132)은 60° 간격으로 각진 홈으로 형성된다.

편심축(140)은 축의 양단부(145)가 축 중심과 어긋나게 형성된 것으로, 편심축(140)의 양단부(145)가 사이드판(120)의 안착홈(122)에 삽입된다. 따라서 편심축(140)의 양단부(145)는 육각형으로 각진 형태를 갖는다. 본 발명에서 편심축(140)의 양단부를 육각형으로 정한 것은 편심축(140)을 일정한 각도로 돌릴 때마다 롤러(150)의 높이가 달라지도록 하기 위함이다. 물론, 편심축의 양단부(145)를 다른 각형으로 형성하고, 이 양단부(145)를 감싸는 안착홈(122) 및 고정홈(132)을 그에 대응되는 각도로 형성하여도 무방하다. 이러한 본 발명의 편심축(140)은 축의 내부에 편심 되게 고정홀(142)을 형성하고, 이 고정홀(142)에 양단부(145)를 결합시키는 방법으로 조립된다. 그리고 편심축(140)의 외부에 롤러(150)가 삽입되어 자유롭게 회전된다.

이와 같은 편심롤러(100)는 도 7에서 보는 것과 같이 롤러(150)의 일부분만 외부로 돌출되어 있게 되어 이 돌출된 일부분이 수문판(12)과 맞닿게 된다. 반대로 수문판(12)의 하부면상에 거꾸로 설치된 편심롤러(100')도 롤러의 일부만 돌출되어 이 돌출부위가 주행로(40)와 맞닿게 되는 것이다. 이러한 편심롤러(100, 100')는 주행로(40)의 상부 및 수문판(12)의 하부에 연속해서 설치되므로, 각 구간별로 필요한 만큼만 편심축(140)을 회전시켜 롤러(150)의 높이를 조절할 수 있게 된다.

그렇다면, 편심축(140)의 회전에 따라 롤러(150)의 높이가 변화하는 모습을 살펴보자. 도 8은 편심축(140)의 양단부(145)가 육각형으로 제작되었을 때에 각진 모서리별로 60°씩 회전한 모습을 도시한 도면들이다. 도시된 바와 같이 기본을 0°로 하였을 때에 롤러(150)와 수문판(12)의 간격이 2mm이다. 이를 60° 회전시키면 3mm가 되고, 120° 및 180° 회전시키면 7mm가 되며, 240° 및 300° 회전시키면 다시 2mm가 된다. 수문판(12)측에 설치된 편심롤러(100')도 위와 동일한 작용을 갖는다.

이처럼 각도별 변화량을 주행로(40) 및 수문판(12)의 구간별로 처짐량 등을 고려하여 다르게 적용할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 회전식 수문은 도 9에서 보는 것과 같이 게이트(10)의 후방에 일 방향 절첩식 이물제거바(170)를 장착한다. 일 방향 절첩식이라 함은 게이트(10)가 폐문되기 위해 회동될 때에는 이물제거바(170)가 후방 쪽으로 꺾여 지도록 하고, 개문되기 위해 회동될 때에는 이물제거바(170)가 전방 쪽으로 꺾여 지지 않도록 고정되는 방식을 말한다. 따라서 게이트(10)가 폐문될 때에는 주행로(40)에 있는 오물을 이물제거바(170)가 쓸고 올라가지 않고, 개문될 때에는 주행로(40)에 있는 오물을 이물제거바(170)가 후방 쪽으로 쓸어내리게 되는 것이다.

그리고 이물제거바(170)에 인접한 전방 쪽에는 게이트(10)의 길이방향을 따라 다수개의 보조수문(180)이 연속적으로 형성될 수도 있다. 이때, 보조수문(180)은 게이트(10)가 폐문되었을 때에는 주행로(40)에서 벗어나지 않은 위치에 있게 된다. 그리고 게이트(10)를 개문시킬 때에 바로 개문시키지 않고 게이트(10)를 위로 좀 더 올리면 보조수문(180)이 주행로(40)를 벗어나면서 열리게 된다. 보조수문(180)도 이물제거바(170)와 마찬가지로 후방 쪽으로 만 열리도록 되는 일 방향 절첩식으로 장착된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 게이트
11 : 양측판 12 : 수문판
13 : 결합홀 15 : 회동축
20 : 동력수단 30 : 지지구조체
40 : 주행로 100 : 편심롤러
110 : 커버 120 : 사이드판
122 : 안착홈 130 : 고정브라켓
132 : 고정홈 140 : 편심축
145 : 양단부 150 : 롤러
170 : 이물제거바 180 : 보조수문

Claims (6)

1. 바닥의 오목한 주행로(40)를 따라 왕복 운동하는 게이트(10)에 의해 개문 및 폐문되도록 상기 주행로(40)의 상류 측에는 상기 게이트(10)의 바닥면을 향해 돌출되도록 다수의 편심롤러(100)가 수문의 폭 방향으로 연속에서 설치되고, 상기 게이트(10)의 하부면상 하류 측에는 상기 주행로(40)면을 향해 돌출되도록 다수의 편심롤러(100')가 수문의 폭 방향으로 연속해서 설치되는 회전식 수문에 있어서,
   상기 편심롤러(100, 100')는 상기 주행로(40) 및 게이트(10)내로 삽입되어 고정되는 사이드판(120, 120')과, 상기 사이드판(120, 120')에 각진 양단부(145)가 안착되는 편심축(140)과, 상기 양단부(145)를 감싸되 선택적으로 탈 부착되는 고정브라켓(130)과, 상기 편심축(140)에 삽입되어 자유롭게 회전되는 롤러(150)를 포함하며, 상기 양단부(145)는 육각형으로 형성되고, 상기 양단부(145)를 감싸는 사이드판(120, 120') 및 고정브라켓(130)에는 60° 간격으로 안착홈(122) 및 고정홈(132)이 형성됨을 특징으로 하는 회전식 수문.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 양단부(145)는 상기 편심축(140)과 별도로 제작되며, 상기 편심축(140)내에 상기 양단부(145)가 삽입되어 고정될 수 있도록 고정홀(142)이 편심방향으로 형성됨을 특징으로 하는 회전식 수문.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 게이트(10)의 후방쪽 단부에는 상기 게이트(10)가 폐문될 때에는 뒤로 꺾여 절첩 되면서 상기 게이트(10)가 개문될 때에는 앞쪽으로 꺾이지 않아 주행로(40)내의 자갈이나 오물 등을 쓸어내리도록 일 방향으로 절첩 되는 이물제거바(170)가 장착됨을 특징으로 하는 회전식 수문.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 이물제거바(170)와 인접한 게이트(10)에는 상기 게이트(10)가 폐문시보다 더 높이 올라갔을 때에 상기 주행로(40)로부터 벗어나 하층수를 배출시킬 수 있는 보조수문(180)이 형성됨을 특징으로 하는 회전식 수문.

Images