KR101183935B1

KR101183935B1 - 폐문 시 수문판의 휨을 방지할 수 있는 회전식 수문

Info

Publication number: KR101183935B1
Application number: KR1020120027973A
Authority: KR
Inventors: 이미경
Original assignee: 대청산업가동보 주식회사
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2012-09-18

Abstract

수문판에 수압이 가중되어도 수문판의 회전운동에 아무런 방해를 주지 않도록 함은 물론, 수문판의 각 구간별로 수문판이 휘어질 수 있는 허용 간격을 다르게 설정하도록 하는 회전식 수문이 개시된다. 본 발명에 따른 회전식 수문은 주행로의 상류 측 중앙부에 주행로 방향으로 가이드홈이 형성된 가이드가 수문의 폭 방향으로 다수개가 연속해서 설치되고, 게이트의 하부면상 후방 쪽에는 게이트가 폐문되었을 때에 가이드들의 가이드홈에 삽입되어 걸리도록 다수의 가이드롤이 설치됨을 특징으로 한다. 이때, 가이드롤의 롤러축은 중앙부가 편심 되게 형성된다. 그리고 롤러축의 중앙부는 6각형으로 형성되어 각도별로 가이드롤의 편차를 다르게 설정할 수 있다. 또한, 게이트의 후방에는 게이트가 개문될 때에 주행로 상에 쌓인 이물질들을 주행로 밖으로 쓸어내도록 이물질제거부가 설치된다.

Description

폐문 시 수문판의 휨을 방지할 수 있는 회전식 수문{Rotary type floodgate}

본 발명은 회전식 수문에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 게이트가 폐문되었을 때에 수압에 의해 수문판이 휘어지는 것을 방지할 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 개방 시 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.

특히나 도 2의 폐문 시와 같이 수압이 수문판의 하부면에 정면으로 가할 때에는 수문판이 둥글게 형성되어 있다 하더라도 수문판이 휘어지게 되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 공개특허 제2009-0037244호(2009.04.15. 공개)에서 휨을 방지할 수 있는 회전식 수문이 개시된 바 있다.

상기 선행기술은 도 3에서 보는 것과 같이 안쪽으로 가이드돌기(31)가 연속으로 형성되어 있는 다수의 가이드링(30)을 수로(11)의 바닥부에 일정한 간격으로 각각 고정하되, 각 가이드링(30)의 중심은 수문(20)의 회전축(23) 중심과 동일하게 각각 배치하며, 수문판(21)의 가이드돌기 대응위치에는 가이드링(30)의 가이드돌기(31)에 끼워져 슬라이딩될 수 있는 가이드홈(24)을 그 하면을 따라 각각 연속 형성하여 수문판(21)의 각 가이드홈(21)에 각 가이드링(30)의 가이드돌기(31)를 끼워 구성한 것을 특징으로 한다.

그러나 상기와 같은 선행기술은 몇 가지 문제점이 있었다.

첫째, 상기 선행기술은 가이드링의 가이드홈과 수문판의 가이드돌기가 서로 끼움 되는 홈과 돌기로 만나기 때문에 수문판에 수압이 가해지면 돌기와 홈이 꽉 끼어 수문판의 회전을 방해하는 문제가 있게 된다.

둘째, 상기 선행기술은 가이드링이 수문판을 중심으로 동심원을 그리면서 형성되어 있으면서 다수개가 연속으로 배치되어 있게 된다. 그런데 이 가이드링은 폐문 시는 물론 개문 시에도 항상 물길의 흐름에 정면으로 대응하고 있게 되므로 물길을 따라 떠내려오는 이물질(특히 기다란 물체)들이 가이드링에 걸려 가이드링이 파손되는 문제가 발생되기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수문판에 수압이 가중되어도 수문판의 회전운동에 아무런 방해를 주지 않도록 함은 물론, 수문판의 각 구간별로 수문판이 휘어질 수 있는 허용 간격을 다르게 설정하도록 하는 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 측 중앙부에는 주행로 방향으로 가이드홈이 형성된 가이드가 수문의 폭 방향으로 다수개가 연속해서 설치되고, 게이트의 하부면상 후방 쪽에는 게이트가 폐문되었을 때에 가이드들의 가이드홈에 삽입되어 걸리도록 다수의 가이드롤이 설치됨을 특징으로 하는 회전식 수문을 제공한다.

이때, 가이드롤은 게이트의 하부면상에서 돌출되는 기둥판과, 기둥판의 하부면상에 결합되는 적어도 2개 이상의 롤러축과, 롤러축의 양단에 회전되도록 결합되는 롤러로 구성되며, 롤러축은 중앙부가 편심 되게 형성됨이 바람직하다.

또한, 중앙부는 6각형으로 형성되고, 기둥판의 하부면상에는 중앙부에 대응되는 안착홈이 형성되며, 기둥판의 하단부에는 중앙부에 대응되는 고정홈이 형성된 고정브라켓이 탈, 장착될 수 있도록 결합될 수 있다.

그리고 게이트의 후방에는 게이트가 개문될 때에 주행로 상에 쌓인 이물질들을 주행로 밖으로 쓸어내도록 이물제거부가 설치되되, 이물제거부는 게이트의 후방에 그 길이방향을 따라 다수개가 연속해서 형성되는 힌지파이프와, 힌지파이프들에 삽입되는 힌지핀과, 힌지핀의 노출된 상부에 부착되어 후방 쪽으로 돌출되는 힌지플레이트와, 힌지플레이트의 상부면상에 결합되는 이물제거바와, 힌지파이프의 하부 쪽 게이트 상에서 돌출되어 힌지플레이트가 시계방향으로 꺾이지 않도록 받쳐주는 스토퍼를 포함하여 구성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 회전식 수문은 바닥의 주행로 내에 걸림턱을 갖는 가이드를 형성하고, 이 주행로를 왕복 운동하는 수문판의 하부면상에 가이드에 삽입되어 걸리도록 마련된 가이드롤을 설치함으로써, 가이드롤이 걸림턱에 걸려 폐문 시 수문판이 휘어지는 것을 방지할 수 있고, 수문판이 강한 수압을 받더라도 가이드롤의 미끄럼 운동으로 원활한 회전운동이 가능하도록 할 수 있게 된다.

또한, 가이드롤을 편심으로 설치한 후, 수문판의 구간별로 편심의 각도를 조절할 수 있도록 하여 구간별 수문판의 휘어짐 한계를 설정할 수도 있게 된다.

도 1은 일반적인 회전식 수문의 게이트를 나타낸 사시도이고,
도 2는 일반적인 회전식 수문의 작동모습을 보인 도면이고,
도 3은 휨을 방지할 수 있는 선행기술의 구조를 보인 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 회전식 수문을 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4에 도시된 주행로의 모습을 보인 사시도이고,
도 6은 도 4에 도시된 게이트를 나타낸 사시도이고,
도 7은 도 6에 도시된 가이드롤을 상세히 나타낸 측면도이고,
도 8은 도 7의 가이드롤을 하부에서 바라본 도면이고,
도 9는 도 7에 도시된 기둥판의 하부구조를 보인 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 가이드롤의 각도별 변화모습을 보인 도면이고,
도 11은 도 6에 도시된 이물제거바의 결합모습 도면이며, 그리고
도 12는 본 발명에 따른 이물제거바의 작동모습을 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐문 시 수문판의 휨을 방지할 수 있는 회전식 수문을 설명한다.

도 4를 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 형성되고, 주행로(40)상에는 게이트(10)의 주행방향을 따라 가이드(100)가 설치되고, 수문판(12)의 하부면상에는 게이트(10)가 왕복운동을 할 때에 가이드(100)에 삽입되는 가이드롤(200)이 설치되며, 수문판(10)의 후방에는 주행로(40)상에 쌓여있는 이물질을 제거하도록 이물제거부(300)가 설치된다.

가이드(100)는 도 5에서 보는 것과 같이 주행로(40)의 폭 방향을 따라 다수개가 연속해서 형성된다. 이러한 가이드(100)는 서로 이격되어 상측으로 세워지는 수직판(110)과, 이 각각의 수직판(110)의 상단에 수평하게 형성되는 수평판(120)으로 구성되며, 수직판(110)들 및 수평판(120)들의 사이에는 가이드홈(115)이 자연스럽게 형성된다. 따라서 가이드홈(115)은 가이드롤(200)이 삽입되는 공간을 제공해주며, 가이드홈(115)에 삽입된 가이드롤(200)은 수평판(120)에 걸려 주행로(40)의 수직방향으로 이탈되려는 것을 수평판(120)이 억제해 준다.

이때, 가이드(100)는 주행로(40)의 상류 쪽에 형성된다. 주행로(40)는 도 4에서 보는 것과 같이 중앙이 오목하게 형성되어 있고 그 양측이 올라가는 형태인데, 물의 흐름방향을 따라 상류 측 및 하류 측으로 구분된다. 이러한 가이드(100)는 주행로(40)의 상류 측 상단에서부터 하단까지 전체에 걸쳐 형성되는 것이 아닌 중간부에만 형성된다. 즉, 가이드(100)는 게이트(10)가 폐문되었을 때에 가이드롤(200)이 가이드(100)에 삽입되어 있어야 하므로 그 작동에 맞게 설치위치를 정하게 된다.

도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 가이드롤(200)은 게이트(10)의 하부면상 후방 쪽에 게이트(10)의 폭 방향을 따라 다수개가 연속해서 설치된다. 이러한 가이드롤(200)은 가이드(100)의 위치와 대응되도록 알맞은 위치에 설치된다.

가이드롤(200)은 도 7에서 보는 것과 같이 게이트(10)의 수문판(12) 하부면상에 고정 장착되는 기둥판(210)과, 이 기둥판(210)의 하부면상에 적어도 2개 이상의 롤러(230)가 기둥판(210)과 교차되게 결합된다. 롤러(230)가 기둥판(210)에 결합되기 위해 기둥판(210)에는 롤러축(220)이 먼저 결합되고, 이 롤러축(220)의 외측에 롤러(230)가 회전 가능하게 결합된다.

도 8을 참고하면, 롤러축(220)은 그 중앙부가 기둥판(210)에 결합되고, 롤러축(220)의 양측으로 롤러(230)가 각각 삽입되어 롤러축(220)의 양단부에 체결구(225)가 결합되어 롤러(230)를 회전가능하게 결합시킨다. 이때, 기둥판(210)과 결합되는 롤러축(220)의 중앙부(222)는 각진 형태로 형성되고, 롤러축(220)과 중앙부(222)는 서로 편심 되게 구성된다.

도 9를 참고하면, 기둥판(210)의 하부측은 그 밑단이 고정브라켓(240)으로 탈, 장착되는 구조를 갖는다. 이러한 고정브라켓(240)은 롤러축(220)을 고정시키거나 또는 고정축(220)을 돌리고자 할 때에 탈착시키는 것이다. 따라서 기둥판(210)의 하부면상에는 롤러축(220)의 중앙부(222)가 절반정도 삽입되도록 각진 안착홈(212)이 형성되고, 고정브라켓(240)의 상부면상에도 롤러축(220)의 중앙부(222)를 나머지 절반정도 감싸도록 각진 고정홈(242)이 형성된다.

본 발명에서는 롤러축(220)의 중앙부(222)를 육각으로 형성하였고, 안착홈(212) 및 고정홈(242)도 이 육각에 대응되는 형상으로 제작된다. 물론, 육각 이외에도 다른 각형으로도 제작이 가능하다.

따라서 본 발명에 따른 가이드롤(200)은 게이트(10)가 폐문될 때에 가이드롤(200)의 롤러(230)가 가이드(100)의 가이드홈(115) 속으로 들어가고, 수문판(12)이 수압에 의해 휘어지려고 하는 것을 가이드(100)의 수평판(120)이 억제해 주게 되는 것이다.

본 발명에 따른 가이드롤(200)은 편심으로 된 롤러축(220)의 회전각도에 따라 롤러(230)의 위치가 변하게 되는데, 도 10에서 보는 것과 같이 롤러축(220)이 60°일 때에는 롤러(230)와 주행로(40)의 간격이 1mm이고, 120°일 때에는 4mm이고, 180°일 때에는 6mm이고, 240°일 때에는 7mm이며, 300°일 때에는 4mm가 된다. 이처럼 롤러축(220)의 회전각도에 따라 롤러(230)와 주행로(40)의 간격 또는 롤러(230)와 수평판(220)의 간격이 달라지는 것을 게이트(10)의 길이방향 구간에 따라 다르게 설정하여 수문판(12)이 수압에 의해 휘어질 때의 허용 한계를 조절할 수 있게 된다. 즉, 수문판(12)의 양쪽으로는 휘어짐이 거의 없으므로 가이드롤(200)과 가이드(100)의 간격을 타이트하게 하고, 수문판(12)의 중앙부 쪽으로는 휘어짐이 많으므로 가이드롤(200)과 가이드(100)의 간격을 보다 넓게 할 필요가 있게 되는 것이다.

도 6 및 도 11을 참고하면, 본 발명에 따른 이물제거부(300)는 수문판(12)의 후방에 다수개가 연속해서 부착되는 힌지파이프(310)와, 힌지파이프(310)들에 삽입되는 힌지핀(320)과, 힌지파이프(310)들의 사이에 위치한 힌지핀(320)의 상부에 부착되는 힌지플레이트(330)와, 힌지플레이트(330)의 상부에 결합되는 이물제거바(340)와, 이물제거바(340)를 힌지플레이트(330)에 결합시키기 위해 볼트 너트들과 함께 이물제거바(340)의 상부에 결합되는 덧판(350)과, 힌지파이프(310)의 하측 수문판(12)상에 돌출되도록 형성되어 힌지플레이트(330)의 하부를 받치는 스토퍼(360)로 구성된다.

따라서 이물제거부(300)는 도 12에서 보는 것과 같이 게이트가 폐문 시에는 이물제거바(340)가 반시계방향으로 자유롭게 꺾이게 되고, 개문 시에는 이물제거바(340)가 스토퍼(360)에 걸려 시계방향으로 꺾이지 않는 상태에서 주행로(40)내에 쌓여있는 자갈 등의 이물질들을 주행로 밖으로 쓸어내게 된다.

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 : 회동축
40 : 주행로 100 : 가이드
110 : 수직판 120 : 수평판
115 : 가이드홈 200 : 가이드롤
210 : 기둥판 212 : 안착홈
220 : 롤러축 222 : 중앙부
230 : 롤러 240 : 고정브라켓
242 : 고정홈 300 : 이물제거부
310 : 힌지파이프 320 : 힌지핀
330 : 힌지플레이트 340 : 이물제거바
350 : 덧판 360 : 스토퍼

Claims

바닥의 오목한 주행로(40)를 따라 왕복 운동하는 게이트(10)에 의해 개문 및 폐문되도록 상기 주행로(40)의 상류 측 중앙부에는 주행로 방향으로 가이드홈(115)이 형성된 가이드(100)가 수문의 폭 방향으로 다수개가 연속해서 설치되고, 상기 게이트(10)의 하부면상 후방 쪽에는 상기 게이트(10)가 폐문되었을 때에 상기 가이드(100)들의 가이드홈(115)에 삽입되어 걸리도록 다수의 가이드롤(200)이 설치되는 회전식 수문에 있어서,
상기 가이드롤(200)은,
상기 게이트(10)의 하부면상에서 돌출되는 기둥판(210)과, 기둥판(210)의 하부면상에 결합되는 적어도 2개 이상의 롤러축(220)과, 상기 롤러축(220)의 양단에 회전되도록 결합되는 롤러(230)로 구성되며, 상기 롤러축(220)은 중앙부(222)가 편심 되게 형성되고, 상기 중앙부(222)는 6각형으로 형성되고, 상기 기둥판(210)의 하부면상에는 상기 중앙부(222)에 대응되는 안착홈(212)이 형성되며, 상기 기둥판(210)의 하단부에는 상기 중앙부(222)에 대응되는 고정홈(242)이 형성된 고정브라켓(240)이 탈, 장착될 수 있도록 결합됨을 특징으로 하는 회전식 수문.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 게이트(10)의 후방에는 게이트(10)가 개문될 때에 주행로(40)상에 쌓인 이물질들을 주행로 밖으로 쓸어내도록 이물제거부(300)가 설치되되, 상기 이물제거부(300)는 게이트(10)의 후방에 그 길이방향을 따라 다수개가 연속해서 형성되는 힌지파이프(310)와, 상기 힌지파이프(310)들에 삽입되는 힌지핀(320)과, 상기 힌지핀(320)의 노출된 상부에 부착되어 후방 쪽으로 돌출되는 힌지플레이트(330)와, 상기 힌지플레이트(330)의 상부면상에 결합되는 이물제거바(340)와, 상기 힌지파이프(310)의 하부쪽 게이트(10)상에서 돌출되어 상기 힌지플레이트(330)가 시계방향으로 꺾이지 않도록 받쳐주는 스토퍼(360)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 회전식 수문.