KR101200040B1

KR101200040B1 - 센서 일체형 수문

Info

Publication number: KR101200040B1
Application number: KR1020120062973A
Authority: KR
Inventors: 박성준
Original assignee: 우일산업 주식회사
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-11-12

Abstract

본 발명은 수문에 관한 것이며, 그 목적은 수문이 설치되는 수로를 지나는 유체의 수압 방향을 감지하여 이를 기반으로 보다 신속하고 정확한 수문 개폐 동작을 구현할 수 있는 센서 일체형 수문을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 상류와 하류를 연결하는 수로관에 설치된 문틀과; 상기 문틀 상에서 승강 이동 가능하게 설치되는 게이트와; 상기 게이트를 승강 이동시키는 권양기와; 상기 문틀 또는 게이트에 설치되어, 수로관을 지나는 유체의 흐름 방향을 감지하여 상대적인 내, 외측 수위 정보를 측정하는 센서유닛; 및 상기 센서유닛으로부터 측정된 내, 외측 수위 정보를 기반으로 상기 권양기의 작동신호를 송출하는 제어유닛을 포함하여 구성한 센서 일체형 수문을 제시하고 있다.

Description

센서 일체형 수문{Sensor mounted gate}

본 발명은 수문에 관한 것으로, 특히 수문이 설치되는 수로를 지나는 유체의 수압 방향을 감지하여 이를 기반으로 보다 신속하고 정확한 수문 개폐 동작을 구현할 수 있는 센서 일체형 수문에 관한 것이다.

수문은 대개 댐, 펌프장, 저수지 및 하천 등에 마련된 수로에 설치되어, 수로를 흐르는 유량을 조절하거나 물을 막아 수심을 유지하거나 역류를 막는 등의 기능을 수행하게 된다. 즉 이러한 수문은 그 용도에 따라 적절한 시기에 개폐되어야 한다.

도 1을 참조하면 수문은, 제방 설비에 형성된 수로관(1)과, 이 수로관(1)의 상단에 마련되는 권양기(14) 및 상기 권양기(14)의 출력 단에 결합되어 권양기(14)의 정, 역방향 회전 구동과 연동하여 수로관(1)에 형성된 문틀(10)을 따라 상승 혹은 하강하면서 수로관(1)을 개폐시키는 게이트(12)를 포함하게 된다. 더불어 제방 설비에는 내측 수위를 측정하는 제1 수위 센서(16)와, 외측 수위를 측정하는 제2 수위 센서(18)가 구비되며, 상기 제1,2 수위 센서(16,18)로부터 측정된 수위 정보를 관리자에게 표시해 주고 필요에 따라 게이트(14)를 자동으로 단속하는 제어유닛(19)을 포함하게 된다.

한편 과거 제1,2 수위 센서(16,18)로는 수문을 중심으로 상, 하류에 설치된 수위 눈금계를 관리자가 육안으로 직접 확인하는 것에 의하여 수문의 개폐 동작을 구현하게 되었다.

하지만 수위 눈금계의 경우 도 1에 도시된 바와 같이, 제방을 사이에 두고 형성되는 상, 하류에 배치되는 수위 눈금계가 수문으로부터 상당한 거리를 두고 배치되어 있는 바, 실제 수문을 개폐 동작시키는 관리자가 수위눈금계의 정확한 수위정보를 육안으로 확인하기가 곤란하였으며, 이는 야간에 더욱 큰 어려움으로 작용하게 되었다.

최근에는 상기와 같은 수위 눈금계의 낮은 식별 문제를 해결하는 것과 동시에 제어유닛(19)을 이용한 수문 개폐 작동의 자동화를 구현하기 위한 방편으로, 플로우트(Float) 장치 혹은 초음파 수위계를 이용하여 내, 외측 수위를 측정하여 측정된 수위정보를 전기적 신호로 변환하여 상기 제어유닛(19)으로 공급하도록 하는 경우가 있다.

하지만 상기 플로우트 장치의 경우, 일반적으로 수직봉의 내부에 플로우트를 내장하고, 상기 플로우트와 연결되는 인디케이터(Indicator)를 포함하여 구성하게 되며, 더불어 상기 인디케이터의 수위정보를 수문에 구비된 제어유닛(19)으로 공급하기 위한 전기적 배선을 필요로 하게 된다.

즉, 이처럼 제1,2 수위 센서(16,18)로써 플로우트 장치를 이용하는 경우에는 플로우트 장치를 구현하기 위한 제작비 및 유지비를 증가시키고, 먼 거리의 플로우트 장치와 제어유닛(19)을 연결하기 위한 배선 설비 등 추가 비용이 발생된다. 또한 만약 먼 거리의 플로우트 장치 혹은 배선 설비에 이상유무가 발견되었을 경우에는 플로우트 장치 혹은 배설 설비의 유지보수에 상당한 어려움이 발생된다.

그리고 제1,2 수위 센서(16,18)로써 초음파 수위계를 이용하는 경우에도 초음파 수위계 자체가 상당히 고가이고, 수문 설비로부터 떨어져 상, 하류 임의의 위치에 설치되어 있는 초음파 수위계의 분실 등의 우려가 발생된다.

국내특허공보 공개번호 제2010-0000362호(2010.01.05) 국내특허공보 공개번호 제2010-0020104호(2010.02.22)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수문 게이트가 장착된 수로관을 지나는 유체의 수압 차를 실시간으로 감지하여 수문을 중심으로 한 내, 외측 수위 정보로부터 수문 게이트의 개폐 시점 및 개폐 시간을 신속 정확하게 구현할 수 있도록 하는 센서 일체형 수문을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 게이트를 중심으로 상류(내측 수위)와 하류(외측 수위)에 설치되어 있는 수위센서의 오작동 혹은 야간과 같이 관리자의 육안으로 수위 판단이 곤란한 상황에서도 신뢰성 있는 내, 외측 수위 정보를 획득할 수 있어 어떠한 경우에라도 안전하고 정확한 수문 관리를 수행할 수 있도록 하는 센서 일체형 수문을 제공하는 것이다.

본 발명은 수문을 닫아 상류에 물을 담수시키는 경우, 상류와 하류의 수위가 동일할 때까지 수문을 열어 상류의 물을 하류로 배수시키는 경우, 하류의 수위가 높은 경우 수문을 닫아 하류의 물이 상류로 역류하는 것을 차단시키는 경우에서와 같이, 수문의 동작 시점은 상류(내측 수위)와 하류(외측 수위)의 개별 수위와 무관하게 상류와 하류의 상대적인 수위 정보로부터 수문의 개폐 동작을 구현시키게 되는 바, 종래 상류와 하류의 수위 정보를 개별적으로 측정하는 수위센서의 구성을 배제하고도 상류와 하류의 수위정보를 정확하게 측정하여 전술한 수문의 모든 경우의 동작을 만족시킬 수 있는 수문 일체형 센서유닛을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 상류와 하류를 연결하는 수로관에 설치된 문틀;

상기 문틀 상에서 승강 이동 가능하게 설치되는 게이트;

상기 게이트를 승강 이동시키는 권양기;

상기 문틀 또는 게이트에 설치되어, 수로관을 지나는 유체의 흐름 방향을 감지하여 상대적인 내, 외측 수위정보를 측정하는 센서유닛; 및

상기 센서유닛으로부터 측정된 내, 외측 수위정보를 기반으로 수위정보를 표시하거나 혹은 권양기의 작동신호를 송출하는 제어유닛을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 문틀은 승강 이동하는 게이트의 양측 단부가 삽입되게 게이트의 양측 단부와 대응하는 형상의 가이드 홈이 수로관의 양측 벽면에 형성되고; 수로관의 바닥과 연결되는 상기 가이드 홈의 후방 하단부에는 유체의 순류(順流) 방향으로 가며 수로관의 안쪽으로 경사를 이루는 확장 개구부를 포함하여 형성함이 좋다.

이때 상기 센서유닛은, 상기 문틀의 확장 개구부의 상부 천장에 고정 설치되는 센서하우징과; 상기 센서하우징에 회동 가능하게 중간부가 축 결합되며, 상기 확장 개구부를 향해 돌출되는 패들부를 구비하는 회동바와; 상기 센서하우징에 서로 이격하여 설치되어 상기 회동바의 타단에 형성된 작동단과 선택적으로 접촉하며, 접촉신호를 상기 제어유닛으로 전송하는 제1,2 감지센서를 포함하여 구성한 것일 수 있다.

한편 상기 센서유닛은, 상기 게이트 상에 설치되어 상류와 하류를 연결하는 유로를 형성하는 관체와; 상기 관체의 내부에 형성된 전, 후방 스토퍼의 사이공간에 삽입되어, 유체 압력에 따라 상기 전, 후방 스토퍼의 사이공간에서 전후 이동하는 스풀부재와; 상기 관체의 전, 후 양측에 설치되어, 상기 스풀부재와 선택적으로 접촉하며, 접촉신호를 상기 제어유닛으로 전송하는 제1,2 감지센서를 포함하여 구성한 것일 수 있다.

본 발명은 상, 하류를 연결하는 수문에 장착된 센서유닛을 통하여 유체의 수압 차를 실시간으로 측정하여 이러한 상, 하류의 수압 차 정보로부터 신속 정확한 수문의 개폐 동작을 구현할 수 있고, 수위정보를 획득하기 위한 센서유닛의 제작비를 절감할 수 있으며, 센서유닛이 수문 구조물 상에 직접 설치되어 있기 때문에 센서유닛에 오작동이 발견되었다 하더라도 수문 관리자로 하여금 신속한 유지보수를 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 수문 설비의 구성을 보이는 측면 예시도
도 2는 본 발명에 의한 수문 설비의 구성을 보이는 측면 예시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 센서유닛의 구성 및 작동을 보이기 위한 도면
도 4는 도 3에 나타낸 센서유닛이 장착되는 문틀 구조를 보이기 위한 도면
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 센서유닛의 구성 및 작동을 보이기 위한 도면
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 에에 의한 센서유닛의 구성 및 작동을 보이기 위한 도면

위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시 예들을 통하여 더욱 명백히 한다.

먼저 도 2를 참조하면 본 발명에 의한 수문은, 상류와 하류를 연결하는 수로관(1)에 설치된 문틀(10)과; 상기 문틀(10)상에서 승강 이동 가능하게 설치되는 게이트(12)와; 상기 게이트(12)를 승강 이동시키는 권양기(14)와; 상기 문틀(10) 또는 게이트(12)에 설치되어, 수로관(1)을 지나는 유체의 흐름 방향을 감지하여 내, 외측 수위 정보를 측정하는 센서유닛(20)(30); 및 상기 센서유닛(20)(30)으로부터 측정된 내, 외측 수위정보를 기반으로 측정된 내, 외측 수위정보를 디스플레이를 통하여 표시하거나 혹은 상기 권양기(14)의 작동신호를 송출하는 제어유닛(19)을 포함하여 구성한다.

즉, 본 발명의 주요 특징부는 종래와 같이 내, 외측 수위를 각각 측정하는 제1,2 수위 센서(16,18: 도 1 참조)를 배제하는 대신 내, 외측 수위 정보를 측정하기 위한 센서유닛(20)(30)을 문틀(10) 또는 게이트(12)에 일체로 구성하고 있다.

본 발명에 의한 센서유닛(20)(30)은 수문이 설치되는 수로관(1) 상에 배치되어, 수로관(1)을 지나는 유체의 수압 상태 즉, 유체의 흐름 방향을 감지하여 상기 제어유닛(19)을 향해 전기적 신호를 송출하게 된다.

결국 센서유닛(20)(30)으로부터 측정된 수로관(1)상에서의 유체의 흐름 즉, 상류에서 하류를 향하는 순류(順流), 하류에서 상류를 향하는 역류(逆流), 혹은 상류와 하류의 수위가 동일하여 정체 상태인지를 감지하게 된다.

여기서, 본 발명에 의한 수문에는 도 1에 도시된 제1,2 수위센서(16,18)를 포함하여 구성할 수도 있다. 이렇게 제1, 2 수위센서(16,18)와 센서유닛(20)(30)을 통하여 획득된 이중의 수위 정보는 상, 하류 및 수로관에 대한 유체 정보에 대한 신뢰성을 높일 수 있고, 이러한 수위 정보는 관리자에 의한 수동 혹은 제어유닛(19)을 통한 자동 개폐 과정에서 게이트(12)의 개폐 시점과 작동 시간에 있어 보다 신속하고 정확한 설정 및 구동을 가능하게 한다.

예를 들어 종래 플로트(Float) 방식의 제1,2 수위 센서(16,18)의 채택하는 경우에는 장시간 사용으로 인하여 플로트가 손상되어 오작동하게 되거나, 혹은 초음파 방식을 채택하는 경우에는 수위 측정 시 주위 이물질의 간섭으로부터 오작동이 발생하는 등 기계적, 환경적인 요인으로부터 일시적인 오작동이 빈번히 발생되었으며, 또한 이러한 상류와 하류의 수위 측정을 위한 제1,2 수위 센서(16,18)는 제방을 중심으로 상류와 하류 상에 마련되어 있어 제어유닛(19)이 마련된 수문 설비로부터 상당한 거리를 두고 설치되는데, 제1,2 수위 센서(16,18)에 마련된 개도기(미 도시)를 수문 설비에서 관리자가 쉽게 식별하기가 매우 곤란하였다. 결국 본 발명은 이러한 제1,2 수위 센서(16,18)만의 낮은 신뢰성을 극복하고, 보다 정확한 수위정보와 이로부터 신속하고 정확한 수문 단속을 만족하며, 무엇보다 어떠한 경우에라도 오작동 혹은 잘못된 수위 정보로 인하여 수문 단속 시 관리 실수를 범할 수 있는 요인들을 미연에 차단시킬 수 있게 된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 센서유닛(20)의 구성 및 작동을 보이는 도면이다.

도 2를 참조하면 일실시 예에 의한 센서유닛(20)은, 게이트(12)의 승강 이동을 안내하는 문틀(10)에 일체로 구성되어 있다.

여기서 문틀(10)은 센서유닛(20)을 장착하기 위한 바람직한 구성이 제시된다.

즉, 도 4를 참조하면 문틀(10)은 승강 이동하는 게이트(12)의 양측 단부가 삽입되게 게이트(12)의 양측 단부와 대응하는 'ㄷ'자 형상의 가이드 홈(101)이 수로관(1)의 양측 벽면에 형성되되, 수로 바닥과 연결되는 상기 가이드 홈(101)의 하단부에는 순류 방향(도면에서 좌측에서 우측 방향)으로 가며 수로의 안쪽으로 경사를 이루는 확장 개구부(102)를 포함하여 형성한다.

일실시 예에 의한 센서유닛(20)은 이와 같은 구조의 문틀(10)의 하단부 즉, 상기 확장 개구부(102)에 장착된다.

이처럼 가이드 홈(101)의 하단부에 확장 개구부(102)를 일체로 형성함으로써, 게이트(12)의 열림 시 유체가 문틀(10)의 가이드 홈(101)에서 정체되어 유체 내 포함된 다량의 이물질이 바닥과 연결되는 가이드 홈(101)에 쌓이는 현상을 예방 할 수도 있다.

또한 센서유닛(20)을 확장 개구부(102)에 장착함으로써, 문틀(10)에 쌓인 이물질에 의하여 센서유닛(20)의 오작동 우려를 예방할 수 있게 된다.

다시 도 3을 참조하면 일실시 예에 의한 센서유닛(20)은, 상기 확장 개구부(102)의 천장 상부에 고정 설치되는 센서하우징(21)과, 상기 센서하우징(21)에 회동 가능하게 중간부가 축(221) 결합되며 일단에는 상기 확장 개구부(102)를 향해 돌출되는 패들부(223)가 구비되고 타단에는 작동단(225)이 구비되는 회동바(22)와, 상기 센서하우징(21)에 서로 대향하여 이격 배치되어 상기 회동바(22)의 작동단(225)과 선택적으로 접촉하며 접촉 신호를 상기 제어유닛(19)으로 전송하는 제1,2 감지센서(24,25)를 포함하여서 구성된다.

또한 상기 회동바(22)는 상기 제1,2 감지센서(24,25)에 접촉되지 않은 수직된 정 위치로 복원시키기 위한 탄성부재(23)가 설치됨이 좋다. 즉, 수로관(1)을 통하여 유체의 흐름이 발생할 시 패들부(223)의 양쪽에 일정한 압력 차가 작용하는 경우에만 비로소 상기 탄성부재(23)의 복원력을 극복할 수 있도록 함으로써, 결과적으로 상류와 하류의 수위차가 일정한 차이 값을 초과하는 경우에만 회동바(22)의 작동을 가능하게 함으로써 수문 구동을 위한 한계 수위 차를 설정할 수 있게 된다.

이러한 구성의 일실시 예에 의한 센서유닛(20)을 갖는 수문의 작동을 설명하면 다음과 같다.

게이트 열림 시,

내측과 외측 수위가 동일한 경우에는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 회동바(22)는 패들부(223)에는 양쪽에서 동일한 압력이 가해지는바 회동바(22)의 작동단(225)은 회전 없이 제1,2 감지센서(24,25)들과 접촉되지 않는 수직된 정위치를 유지한다. 이처럼 상, 하류의 수위가 동일한 경우에는 예를 들어 제어유닛(19)의 표시부(미 도시)를 통하여 제1,2 감지센서(24,25)로부터 수신된 수로관(1)내 유체의 정지 상태를 병행하여 표시하고, 이를 기반으로 게이트(12)를 필요에 따라 수동 혹은 자동 단속하게 된다.

한편 내측 수위가 외측보다 높게 형성된 경우에는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 회동바(22)의 패들부(223)에 내측으로부터 유체의 압력이 가해져 탄성부재(23)의 복원력을 극복하며 축(221)을 중심으로 회동바(22)를 회동시키고 이와 연동하여 회동하는 작동단(225)은 제2 감지센서(25)에 접촉된다. 이처럼 상류의 수위가 높게 형성된 경우에는 제어유닛(19)의 표시부를 통하여 제2 감지센서(25)로부터 수신된 수로관(1)내 유체의 순류(順流) 상태를 병행하여 표시하고, 이를 기반으로 게이트(12)를 필요에 따라 수동 혹은 자동 단속하게 된다.

한편 외측 수위가 내측보다 높게 형성되는 경우에는, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 회동바(22)의 패들부(223)에 외측으로부터 유체의 압력이 가해져 탄성부재(23)의 복원력을 극복하며 축(221)을 중심으로 회동바(22)를 회동시키고 이와 연동하여 회동하는 작동단(225)은 제1 감지센서(24)에 접촉된다. 이처럼 하류의 수위가 높게 형성된 경우에도 마찬가지 제어유닛(19)의 표시부를 통하여 제1 감지센서(24)로부터 수신된 수로관(1)내 유체의 역류(逆流) 상태를 병행하여 표시하고, 이를 기반으로 게이트(12)를 필요에 따라 수동 혹은 자동 단속하게 수행한다.

한편 게이트 닫힘 시,

일실시 예에 의한 문틀(10)에 센서유닛(20)을 구성함으로 인하여, 게이트의 닫힘 시에는 회동바(22)의 패들부(223)의 양쪽으로 항상 동일한 압력이 가해지게 되는 바, 회동바(22)의 수직된 정위치를 고수하게 된다. 결국 이러한 게이트 닫힘 시에는 문틀(10)에 설치된 센서유닛(2)의 작동이 불가한 상태를 유지하게 된다.

결국 센서유닛(20)은 바닥과 연결되는 문틀(10)의 하단부에 구성되어 있기 때문에, 게이트(12)를 미세하게 상승시켜 열게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 수로관(1)의 유체 흐름 상태를 감지할 수 있게 되며, 도 3의 (a)(b)(c)와 같이 센서유닛(20)으로부터 감지되는 유체의 흐름 상태를 기반으로 게이트(12)를 필요에 따라 수동 혹은 자동 단속하게 된다.

한편 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 센서유닛(30)의 구성 및 작동을 보이는 도면이다.

도 5를 참조하면 다른 실시 예에 의한 센서유닛(30)은, 전술한 일실시 예와 다르게, 게이트(12)에 일체로 구성되어 있다.

상기 게이트(12)의 구성은 종래의 게이트와 크게 구별되지 않는다.

다른 실시 예에 의한 센서유닛(30)은, 상류와 하류를 연결하는 유로를 형성하게 게이트(12)상에 설치되는 관체(31)와, 상기 관체(31)의 내부에 형성된 전, 후방 스토퍼(311,312)의 사이공간에 삽입되어 유체 압력에 따라 전, 후방 스토퍼(311,312)의 사이공간에서 전후 이동하는 스풀부재(33)와, 상기 관체(31)의 전, 후 양측(전, 후방 스토퍼와 인접하는 위치에 각각 설치됨)에 설치되어 상기 전, 후방 스토퍼(311,312)에 지지된 스풀부재(33)의 전, 후단과 선택적으로 접촉하며 접촉 신호를 상기 제어유닛(19)으로 전송하는 제1,2 감지센서(34,35)를 포함하여서 구성된다.

상기 스풀부재(33)는 관체(31)의 유로를 통하여 유체가 상류에서 하류로 혹은 하류에서 상류로 이동하는 것을 차단하는 기능을 겸하게 된다. 이러한 스풀부재(33)의 기능을 위하여 스풀부재(33)와 접촉하는 관체(31)의 내면에는 수밀시트(미 도시)가 부가 설치되어도 좋다. 이러한 수밀시트는 스풀부재(33)와 관체(31)의 사이 틈새를 막을 수 있고 스풀부재(33)의 슬라이드 이동을 원활히 할 수 있는 어떠한 재질의 것을 사용하여도 무방하다.

아울러 상기 제1,2 감지센서(34,35)는 스풀부재(33)가 접촉되는 동시에 접촉 신호를 제어유닛(19)으로 전송하도록 하고 있으며, 이때 바람직하게는 상기 제어유닛(19)은 상기 스풀부재(33)와 접촉된 제1 감지센서(34) 혹은 제2 감지센서(35)로부터 수신되는 접촉신호가 일정 시간동안 지속되는 경우에만 이를 기반으로 내, 외측 수위 정보를 측정하여 표시하거나 권양기(14)의 작동신호를 송출하도록 함이 좋다. 반대로 스풀부재(33)와 접촉된 제1 감지센서(34) 혹은 제2 감지센서(35)로부터 수신되는 접촉신호가 일정 시간동안 지속되지 않거나 간헐적인 접촉신호의 형태로 수신되는 경우에는 이를 무시하도록 한다.

이상과 같이 제1 감지센서(34) 혹은 제2 감지센서(35)로부터 수신되는 스풀부재(33)의 수신되는 접촉신호가 일정 시간동안 지속되지 않거나 간헐적인 접촉신호가 수신되는 경우는, 게이트 주위 유체의 출렁임에 연동하여 스풀부재(33)가 실제 내, 외측 수위와 무관하게 관체(31)의 내부를 불특정하게 이동하면서 제1,2 감지센서(34,35)에 접촉되는 상황이 일시적으로 발생될 수 있는 오류 상황을 해소하기 위함이다. 상기 제1,2 감지센서(34,35)로부터 수신되는 접촉신호의 지속시간 설정은 5 내지 10초가 적당하다.

그리고 다른 실시 예에 의한 센서유닛(30)은, 수위가 낮은 상태에서도 측정이 원활하도록 게이트(12)의 하단부(게이트 높이(H)에 대해 하단에서 1/3H 지점 권장)에 설치됨이 바람직하며, 게이트(12)의 하단부에 센서유닛(30)을 장착하는 경우에는 게이트(12)가 상승한 열림 상태에서도 센서유닛(30)이 수중에 잠긴 상태를 유지할 수 있게 된다.

도시된 관체(31)는 원통체 형상을 유지하고 있고, 이러한 원통 형상의 관체(31)를 따라 스풀부재(33)의 원활한 슬라이드 이동이 가능하도록 구 형상의 스풀부재(33)를 구성하고 있으나, 이러하나 관체(31)와 스풀부재(33)의 형상은 크게 한정하지 않는다.

이러한 구성의 다른 실시 예에 의한 센서유닛(30)을 갖는 수문의 작동은 기본적으로 전술한 일실시 예에 의한 수문의 작동과 유사하게 전개된다.

즉, 도 5의 (a)에서와 같은 내, 외측 동일 수위 상태에서는, 관체(31) 내부의 동일한 수압 차로부터 스풀부재(33)는 제1,2 감지센서(34,35)와 접촉되지 않는 중앙 정지 상태를 유지하게 되어 오프(Off) 상태를 유지하게 되고,

도 5의 (b)에서와 같이 내측 수위 상승 상태에서는, 관체(31) 내부의 수압 차로부터 스풀부재(33)는 제1 감지센서(34)와 접촉되어 그에 따른 접촉신호를 제어유닛(19)으로 전송하게 된다.

그리고 도 5의 (c)에서와 같이 외측 수위 상승 상태에서는, 관체(31) 내부의 수압 차로부터 스풀부재(33)는 제2 감지센서(35)와 접촉되어 그에 따른 접촉신호를 제어유닛(19)으로 전송하게 된다.

여기서 도 4에 도시된 일실시 예로써 문틀(10)에 설치되는 센서유닛(20)의 경우에는 게이트(12)의 닫힘 상태에서는 수로관(1)을 지나는 유체의 수압 차를 확인 할 수 없어 부득이하게 게이트(12)를 살짝 상승시킨 다음 수로관(1)을 지나는 유체의 수압 차를 확인한 이후에야 비로소 실제 게이트(12)의 개폐 구동을 수행할 수 있다는 작동상의 다소 번거로움이 있으나, 도 5에 도시된 다른 실시 예에 의한 센서유닛(30)은 게이트(12)에 장착됨으로써 게이트(12)의 열림 또는 닫힘 상태와 무관하게 상류와 하류의 수위에 따라 유체 압력을 전달 받는 스풀부재(33)의 위치로부터 상류와 하류의 수위 차를 감지할 수 있다는 점에 있어서 전술한 문틀(10)에 설치되는 센서유닛(20)에 비하여 실제 작동에 있어 우수한 이점이 더 있다.

한편 도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 센서유닛(40)의 구성 및 작동을 보이는 도면이다.

도 6을 참조하면, 다른 실시 예에 의한 센서유닛(40)은, 도 5에 도시된 실시 예의 경우와 크게 구별되지는 않는다.

즉, 도시된 실시 예에 의한 센서유닛(40)은 상류와 하류를 연결하는 유로를 형성하게 게이트(12)상에 설치되는 관체(41)와, 상기 관체(41)의 내부에 유체의 흐름방향에 대해 전, 후방 스토퍼(411,412)의 사이공간에서 이동하는 스풀부재(43)와, 상기 전, 후방 스토퍼(411,412)와 인접한 위치에 설치되어 상기 전, 후방 스토퍼(411,412)에 지지된 스풀부재(43)와 선택적으로 접촉하며 그 접촉신호를 상기 제어유닛(19)으로 전송하는 제1,2 감지센서(44,45)를 포함하여서 구성된다.

여기서 도 5에 도시된 관체(31)와 다르게 도 6에 도시된 관체(41)는, 게이트(12)를 수평으로 관통하여 하류를 향해 돌출 연장되는 수평관(41A)과, 상기 수평관(41A)의 돌출된 연장부에서 절곡하여 수직으로 이어지며 내부에 센서유닛(40)이 설치되는 수직관(41B)으로 구성되어 있다.

결국, 도시된 바와 같이 일련의 센서유닛(40)은 상기 관체(41)의 수직관(41B)부에 설치되어 도 5에 도시된 수평 구조의 센서유닛(30)과 직교하여 수직구조를 이루고 있다. 그리고 관체(41)의 전, 후 끝단에는 이물질의 유입을 차단시키기 위한 거름망(41a)을 포함하여 구성하고 있다.

이렇게 수직관(41B)의 내부에 센서유닛(40)을 구성하고 있기 때문에, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 유체가 하류에서 상류로 역류할 시 이물질이 관체(41)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 입구에 거름망(41a)을 함께 구비하고 있기 때문에 이물질의 유입을 완전히 차단하여 센서유닛(40)의 오작동을 예방할 수 있게 된다. 한편, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 유체가 상류에서 하류로 순류할 경우에는 도시되진 않았지만 수문 설비의 상류에는 흔히 이물질 제거를 위한 제진설비가 함께 구축되어 있어 이물질의 유입이 어느 정도까지는 예방되며, 혹시나 관체(41)로 유입될 수 있는 이물질이 존재하는 경우에는 입구에 구비된 거름망(41a)에 차단되어 내부 유입이 차단된다.

그리고 도 5에 도시된 실시 예와 마찬가지로 도 6에 도시된 상기 스풀부재(43)는 관체(41)의 유로를 통하여 유체가 상류에서 하류로 혹은 하류에서 상류로 이동하는 것을 차단하는 기능을 겸하는 것으로, 이러한 스풀부재(43)의 기능을 위하여 스풀부재(43)와 접촉하는 관체(41)의 내면에는 수밀시트(미 도시)가 부가 설치되어도 좋다. 이러한 수밀시트는 스풀부재(43)와 관체(41)의 사이 틈새를 막을 수 있고 스풀부재(33)의 슬라이드 이동을 원활히 할 수 있는 어떠한 재질의 것을 사용하여도 무방하다.

마찬가지 상기 제1,2 감지센서(44,45)는 스풀부재(43)가 접촉되는 동시에 접촉신호를 제어유닛(19)으로 전송하되, 상기 제어유닛(19)은 상기 스풀부재(43)와 접촉된 제1 감지센서(44) 혹은 제2 감지센서(45)로부터 수신되는 접촉신호가 일정 시간동안 지속되는 경우에만 이를 기반으로 내, 외측 수위정보를 측정하여 표시하거나 권양기(14)의 작동신호를 송출하도록 함이 좋다. 반대로 스풀부재(43)와 접촉된 제1 감지센서(44) 혹은 제2 감지센서(45)로부터 수신되는 접촉신호가 일정 시간동안 지속되지 않거나 간헐적인 접촉신호의 형태로 수신되는 경우에는 게이트 주위 유체의 출렁임에 연동하여 스풀부재(43)가 실제 내, 외측 수위와 무관하게 수직관(41B)의 내부를 불특정하게 승강 이동하면서 제1,2 감지센서(44,45)에 접촉되는 상황이 일시적으로 발생되는 일시적인 오류로 판단하여 이를 무시한다.

그리고 다른 실시 예에 의한 센서유닛(30)은, 수위가 낮은 상태에서도 측정이 원활하도록 게이트(12)의 하단부(게이트 높이(H)에 대해 하단에서 1/3H 지점 권장)에 설치됨이 바람직하며, 게이트(12)의 하단부에 센서유닛(30)을 장착하는 경우에는 게이트(12)가 상승한 열림 상태에서도 센서유닛(40)이 수중에 잠긴 상태를 유지할 수 있게 된다.

이러한 다른 실시 예에 의한 센서유닛(40)을 갖는 수문의 작동은 도 5에 도시된 센서유닛(30)의 작동과 동일하게 전개되는 것으로 이와 관련한 중복 설명은 생략한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1) : 수로관 (10) : 문틀
(101) : 가이드 홈 (102) : 확장 개구부
(12) : 게이트 (14) : 권양기
(19) : 제어유닛 (20),(30),(40) : 센서유닛
(21) : 센서하우징 (22) : 회동바
(23) : 탄성부재 (24),(34),(44) : 제1 감지센서
(25),(35),(45) : 제2 감지센서 (31),(41) : 관체
(33),(43) : 스풀부재

Claims

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상류와 하류를 연결하는 수로관(1)에 설치되며; 승강 이동하는 게이트(12)의 양측 단부가 삽입되게 게이트(12)의 양측 단부와 대응하는 형상의 가이드 홈(101)이 수로관(1)의 양측 벽면에 형성되고; 수로관(1)의 바닥과 연결되는 상기 가이드 홈(101)의 후방 하단부에는 유체의 순류(順流) 방향으로 가며 수로관(1)의 안쪽으로 경사를 이루는 확장 개구부(102);를 구비하는 문틀(10),
상기 문틀(10)상에서 승강 이동 가능하게 설치되는 게이트(12),
상기 게이트(12)를 승강 이동시키는 권양기(14),
상기 문틀(10)의 확장 개구부(102)의 상부 천장에 고정 설치되는 센서하우징(21)과; 상기 센서하우징(21)에 회동 가능하게 중간부가 축 결합되며, 상기 확장 개구부(102)를 향해 돌출되는 패들부(223)를 구비하는 회동바(22)와; 상기 센서하우징(21)에 서로 이격하여 설치되어, 상기 회동바(22)의 타단에 형성된 작동단(225)과 선택적으로 접촉하며 접촉신호를 제어유닛(19)으로 전송하는 제1,2 감지센서(24,25);로 구성되어, 수로관(1)을 지나는 유체의 흐름 방향을 감지하여 상대적인 내, 외측 수위정보를 측정하는 센서유닛(20), 및
상기 센서유닛(20)으로부터 측정된 내, 외측 수위정보를 기반으로 내, 외측 수위정보를 표시하거나 혹은 상기 권양기(14)의 작동신호를 송출하는 제어유닛(19)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 센서 일체형 수문.
제3항에 있어서,
상기 회동바(22)와 센서하우징(21)을 연결하며, 상기 회동바(22)를 수직한 정 위치로 복귀시키는 탄성부재(23)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 센서 일체형 수문.
상류와 하류를 연결하는 수로관(1)에 설치된 문틀(10),
상기 문틀(10)상에서 승강 이동 가능하게 설치되는 게이트(12),
상기 게이트(12)를 승강 이동시키는 권양기(14),
상기 게이트(12)상에 설치되어 상류와 하류를 연결하는 유로를 형성하는 관체(31)(41)와; 상기 관체(31)(41)의 내부에 형성된 전, 후방 스토퍼(311,312)(411,412)의 사이공간에 삽입되어, 유체 압력에 따라 상기 전, 후방 스토퍼(311,312)(411,412)의 사이공간에서 이동하는 스풀부재(33)(43)와; 상기 전, 후방 스토퍼(311,312)(411,412)와 인접하여 각각 설치되어, 상기 스풀부재(33)(43)와 선택적으로 접촉하며 접촉신호를 제어유닛(19)으로 전송하는 제1,2 감지센서(34,35)(44,45);로 구성되어, 수로관(1)을 지나는 유체의 흐름 방향을 감지하여 상대적인 내, 외측 수위정보를 측정하는 센서유닛(30)(40), 및
상기 센서유닛(30)(40)으로부터 측정된 내, 외측 수위정보를 기반으로 내, 외측 수위정보를 표시하거나 혹은 상기 권양기(14)의 작동신호를 송출하는 제어유닛(19)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 센서 일체형 수문.
제5항에 있어서,
상기 제어유닛(19)은 상기 스풀부재(33)(43)와 접촉된 제1 감지센서(34)(44) 혹은 제2 감지센서(35)(45)로부터 수신되는 접촉신호가 일정 시간동안 지속되는 경우에만, 이를 기반으로 내, 외측 수위정보를 표시하거나 권양기(14)의 작동신호를 송출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 센서 일체형 수문.
제5항에 있어서,
상기 관체(41)는, 게이트(12)를 수평으로 관통하여 하류 쪽으로 돌출 연장되는 수평관(41A)과, 상기 수평관(41A)의 돌출된 연장부에서 수직 절곡하여 이어지며 내부에 센서유닛(40)이 설치되는 수직관(41B)으로 구성된 것을 특징으로 하는 센서 일체형 수문.
제5항에 있어서,
상기 관체(31)(41)의 전, 후 끝단에는 이물질의 유입을 차단시키는 거름망(41a)이 설치 구성된 것을 특징으로 하는 센서 일체형 수문.