KR102534484B1 - 수위 조절이 용이한 수문 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크류펌프가 구비된 수문에 관한 것으로, 그 목적은 수문의 개방없이 내수 또는 외수의 배수를 실시할 수 있도록 하는 수문에 있어서, 수로를 개방하거나 폐쇄하도록 수로에 설치되는 수문본체; 상기 수문본체의 내측면 하단부에 형성되어 내수가 유입되는 유로를 형성하는 유입구; 상기 수문본체의 외측면 상단부에 형성되어 내수가 배출되는 유로를 형성하는 배출구; 상기 유입구와 배출구를 연결하여 유입구를 통해 유입되는 내수를 배출구로 유동시키는 유로를 형성하며, 스크튜의 설치가 이루어질 공간을 형성하도록 수문본체의 내부에서 수문본체의 상하부로 연장되게 형성된 유체통로; 및 상기 유체통로를 따라 수문본체의 상하 방향으로 연장되는 구조를 갖도록 유체통로에 설치되며, 스크류의 회전을 통해 내수 또는 외수를 펌핑하여 배출구로 유동시키는 스크류가 구비된 수문을 제공한다.

Description

수위 조절이 용이한 수문{floodgate to ease controll for water level}

본 발명은 수위 조절이 용이한 수문에 관한 것으로, 특히 홍수나 갈수시 내수 및 외수의 수위차를 극복하고 물의 유동이 가능하게 하는 수문에 관한 것이다.

일반적으로 수문은 물의 흐름을 막아 유량을 조졀하고 내수의 수심이 일정한 범위를 유지하도록 함으로써, 수자원의 활용가치를 높이고 수재의 발생을 예방하는 시설물로 상하수도, 도시하수처리장, 정수처리징, 농업용 관계수로, 하천과 접하는 관계용수로 등 다양한 장소에 설치되고 있다.

이러한 수문을 기준으로 하여 상류측을 내수, 하류측을 외수로 구분하게 되며, 기상 상황에 따라 수로의 개폐와 폐쇄를 반복하여 내수 및 외수의 수위를 적절하게 조절하게 된다.

한편, 집중호우나 장마 등으로 인하여 외수의 수위가 내수의 수위보다 상승하는 경우, 수문으로 수로를 폐쇄하여 외수의 역류를 방지하게 된다.

이렇게 수로가 폐쇄된 경우에도 상류측으로부터 계속해서 유입되는 물에 의해서 내수의 수위가 올라가서 상류측에 침수가 우려될 때에는 펌프를 가동하여 내수를 외수측으로 배수하여 침수를 방지하게 된다.

또한 가뭄으로 인한 갈수시에는 수문으로 수로를 폐쇄하여도 내수의 수위가 너무 내려가서 관계수로에 용수를 공급할 수 없게 된다.

한편 수문이 닫힌 상태에서 외수의 역류없이 상류측 내수를 하류측 외수로 배수할 수 있도록 하기 위하여 수문 근처에 별도의 펌프를 설치하거나 수문에 임페라를 구비한 펌프를 설치하고 수문을 관통하는 유로를 형성하는 하는 한편, 유로상에 역류 방지 밸브를 설치하여 역류를 방지하고 있으며, 이러한 펌프는 대한민국 공개특허공보 제2012-0067719호, 대한민국 등록실용신안공보 제0382030호에 개시되어 있다.

도 1은 펌프가 수문에 설치된 구조를 보인 도면이다.

도 1에서 볼 수 있은 바와 같이 수문의 구조상 그 두께를 두껍게 할 수 없으므로, 종래의 펌프는 수문의 외측방향으로 돌출되는 구조로 설치되고, 수문(10)의 내측면과 외측면을 관통하는 유로를 갖도록 설치되며, 유로상에 역류를 방지하는 역류방지 밸브가 설치된다.

그러나 상기와 같은 구조의 펌프 수문은 상류측 내수를 하류측 외수로 배수하는 한 방향으로만 작동이 가능하므로 홍수시에만 사용이 가능하고 갈수기 수위안정에는 사용할 수가 없다.

또한 역류방지밸브에 나뭇가지 등 협잡물이 끼어서 작동이 원활치 못한 경우에는 역류되는 문제점이 있고, 펌프가 역류방지 밸브의 저항을 극복하고 배수를 하여야 하므로 작동효율이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

펌프가 수문의 일측에 설치되는 관계로 수문에 가해지는 하중이 외측에 편중되어 하중의 불균형을 가져오고 이러한 하중의 불균형은 수문의 개폐동작을 방해하고 수문의 고장 원인이 된다.

즉 펌프의 무게로 인한 하중의 편중으로 인하여 기울어지려는 수문이 수문의 승강 가이드 설비에 강하게 밀착되어 수문과 수문가이드 설비의 깍임 현상을 발생시키고 수문을 인양하는 권양기에 하도한 하중을 발생시키는 문제점이 있다.

또한 펌프를 작동하기 위한 모터등 전기장치가 수중에서 작동함으로 인해서 누수나 결로로 인한 고장이 발생하는 문제점이 있다.

또한 임펠라를 구비하는 펌프의 구조상 작은 물고기 등 생물의 유동이 불가능하여 하천의 생태계에 좋지 않은 영향을 미친다.

대한민국 공개특허공보 10-2012-0067719 (2012.06.26) 대한민국 등록실용신안공보 20-0382030 (2005.04.18)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 근본적으로 역류를 방지하는 구조의 펌프 수문을 제공하고, 작동 효율이 높은 펌프수문을 제공함에 있다.

또한 수문이 개방없이 홍수시 내수를 외수로 배수할 수 있도록 하고, 갈수시는 외수를 내수로 배수하여 안정적인 내수의 수위를 유지할 수 있는 펌프수문을 제공함에 있다.

또한 펌프의 무게가 수문에 균일하게 분산되게 하여 하중의 불군형으로 인한수문 및 권양기의 고장을 방지할 수 있는 구조의 펌프 수문을 제공함에 있다.

또한 수문의 폐쇄에 불구하고 작은 물고기 등 생물의 유동이 가능한 구조의 펌프 수문을 제공함에 있다.

또한 펌프를 작동하기 위한 모터등 전기장치가 수중에 설치되지 않아 누수 및 결로로 인한 고장이 없는 펌프 수문을 제공함에 있다.

또한 펌프의 구성 부품이 수문의 강도 향상에 기여 할 수 있는 구조의 펌프 수문을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 수로를 개방하거나 폐쇄하도록 수로에 설치되는 수문본체; 상기 수문본체의 하단부에 형성되어 물이 유입되는 유로를 형성하는 유입구; 상기 수문본체의 상단부에 형성되되 상기 유입구의 반대편에 형성되어 물이 배출되는 유로를 형성하는 배출구; 상기 유입구와 배출구를 연결하여 유입구를 통해 유입되는 물을 배출구로 유동시키는 유로를 형성하며, 스크류의 설치가 이루어질 공간을 형성하도록 수문본체의 내부에서 수문본체의 상하부로 연장되게 형성된 유체통로; 및 그리고 유체통로의 내부에서 유체통로를 따라 수문본체의 상하 방향으로 길게 연장된 구조를 갖도록 설치되되, 축에 일정간격을 두고 연속적으로 날개가 형성되는 스크류와, 상기 스크류와 결합되어 스크류를 회전시키도록 수문본체의 상단부 외측에 설치되는 모터로 구성된다.

또한 본 발명은, 상기 유입구, 배출구, 유체통로 및 스크류가 다수 개로 구성되되, 이들 중 하나 이상의 유입구는 내수측에 형성되고, 나머지 유입구는 외수측에 형성되되, 수문본체의 중앙부를 기준으로 상호 대칭구조를 형성하는 구조의 수문을 제공한다.

또한 본 발명은, 상기 스크류펌프의 무게중심이 수문본체의 무게중심을 지나는 수직한 평면상에 위치하는 스크류펌프가 구비된 수문을 제공한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 배출구가 반대측 수면보다 높은 위치에 있게 되어 근본적으로 역류를 방지하게 되고, 역류방지밸브가 불필요하여 펌프효율이 향상되는 효과가 있다.

또한 하나 이상의 유입구는 내수측에 형성되고, 나머지 유입구는 외수측에 형성되므로 수문이 개방없이 홍수시 내수를 외수로 배수할 수 있고, 갈수시는 외수를 내수로 배수하여 안정적인 내수의 수위를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한 모터가 수문본체의 상단부 외측 즉 물밖에 설치되므로 펌프를 작동하기 위한 모터등 전기장치의 누수 및 결로로 인한 고장이 없게 되며, 유체통로 자체가 수문의 한 구조물로서 작용하므로 수문의 강도 향상에 기여 할 수 있게 된다.

또한 수문의 개방없이 내수의 배수가 가능하게 하는 펌프의 무게가 수문의 어느 한 쪽에 집중됨에 따라 발생되는 수문의 기울어짐을 방지하여 수로의 개폐를 위한 수문의 동작이 원활히 이루어질 수 있는 환경을 제공할 수 있으며, 수문과 연결된 장비의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 펌프가 설치된 종래의 수문의 구조를 보인 도면,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문의 구조를 보인 사시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 홍수시 작동하는 수문의 구조를 보인 측면도.
도 4 은 본 발명의 일 실시예에 따른 갈수시 작동하는 수문의 구조를 보인 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수문의 구조를 보인 사시도를, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 홍수시 작동하는 수문의 구조를 보인 측면도를 도 4 은 본 발명의 일 실시예에 따른 갈수시 작동하는 수문의 구조를 보인 측면도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 수문(100)은 수문본체(110)와, 상기 수문본체(110)에 형성되는 유입구(111)와 배출구(112) 및 유체통로(113), 그리고 유체통로(113)의 내부에서 유체통로(113)를 따라 수문본체(110)의 상하 방향으로 길게 연장된 구조를 갖도록 설치되되, 축에 일정간격을 두고 연속적으로 날개가 형성되는 스크류(123)와, 상기 스크류(123)와 결합되어 스크류를 회전시키도록 수문본체(110)의 상단부 외측에 설치되는 모터(124)로 구성된다.

상기 유입구(111)는 그 설치 위치에 따라 내수측 유입구(111a)와 외수측 유입구(111b)로 구분되는데, 상기 내수 유입구(111a)는 수문본체(110)의 내측면(110a) 하단부에 위치하도록 형성되어 내수의 유입이 이루어지는 유로를 형성하게 되고, 상기 외수 유입구(111b)는 수문본체(110)의 외측면(110b) 하단부에 위치하도록 형성되어 외수의 유입이 이루어지는 유로를 형성하게 된다.

또한 상기 배출구(112)는 내수측 배출구(112a)와 외수측 배출구(112b)로 구분되는데, 상기 내수 배출구(112a)는 수문본체(110)의 외측면(110b) 상단부에 위치하도록 형성되어 내수를 하류측으로 배출하는 유로를 형성하게 되고, 상기 외수 배출구(112b)는 수문본체(110)의 내측면(110a) 상단부에 위치하도록 형성되어 외수를 상류측으로 배출하는 유로를 형성하게 된다.

이러한 내수 유입구(111a)와 외수 유입구(111b) 및 내수 배출구(112a)와 외수 배출구(112b)는 설치 위치만 다를 뿐 그 구조가 동일하므로 이하에서는 별도로 첨자 a, b를 붙여 설명하지 않는 한 내수 유입구(111a)와 외수 유입구(111b)를 유입구(111)로 설명하고 내수 배출구(112a)와 외수 배출구(112b)를 배출구(112)로 설명하기로 한다.

한편, 상기 내수 배출구(112a)에는 외수가 설정치 이상으로 상승하여 내수 배출구(112a)를 통하여 역류하는 것을 방지하기 위한 플랩 게이트(114)가 설치될 수 있고, 상기 외수 배출구(112b)에도 내수가 설정치 이상으로 상승하여 외수 배출구(112b)를 통하여 역류하는 것을 방지하기 위한 플랩 게이트(114)가 설치될 수 있다.

상기 수문본체(110)는 유체가 유동하도록 형성되는 수로에 설치되며, 미도시된 권양기와 같은 장비와 연결되어 움직이면서 수로를 개방하거나 폐쇄하게 된다. 이러한 수문본체(110)는 이미 널리 사용되고 있는 수문과 동일한 구조로 구성될 수 있는 바, 수문본체(110)에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

한편 상기 유체통로(113)는 수문을 구성하는 수문 구조물(126)과 함께 결합되어 하나의 구조물을 형성하되, 수문본체(110)의 내부에서 유입구(111)와 배출구(112)를 연결하도록 수문의 상하로 연장된 구조로 형성된다. 이러한 유체통로(113)는 유입구(111)측의 물이 배출구(112)로 유동하는 유로를 제공하고, 스크류(123)가 설치되는 공간을 제공하게 되며, 유체통로(113) 내측에서 회전하는 스크류(123)와 작용하여 스크류펌프(120)의 역할을 하게 된다.

한편, 상기 스크류(123)는 축(123a)과, 상기 축(123a)을 따라 나선형의 구조로 연장되는 날개(123b)로 구성되며, 상기 축(123a)의 하단부는 수문본체(110) 또는 유체통로(113)와 베어링(125)을 매개로 결합되어 회전을 지지받도록 구성된다.

이와 같은 스크류(123)를 유체통로(113)에 설치함에 있어서, 스크류(123)의 무게중심(W1)이 수문본체(110)의 무게중심(W2)을 지나는 수직한 평면(P)상에 위치하도록 형성된다. 다시 말해 스크류펌프(120)의 무게중심(W1)과 수문본체(110)의 무게중심(W2)은 동일 평면(P)상에 위치하도록 형성된다.

상기와 같이 본 실시예의 수문은 수문본체(110)에 형성되는 유입구(111)와 배출구(112) 및 유체통로(113)는 각각 한 쌍으로 구성되며, 이처럼 각기 한 쌍으로 구성되는 유입구(111)와 배출구(112) 및 유체통로(113)는 수문본체(110)의 중앙부를 기준으로 대칭구조를 갖도록 수문본체(110)의 좌우 양측에 각각 형성된다. 여기서 수문본체(110)의 중앙부라 함은 수로와 직교하는 수문본체(110)의 폭방향의 중심부를 의미하는 것으로, 수문본체(110)의 좌측단과 우측단에 유입구(111)와 배출구(112) 및 유체통로(113)가 각각 형성된다.

이와 마찬가지로, 상기 스크류(123)도 한 쌍으로 구성되며, 각각의 스크류(123)는 수문본체(110)의 좌우 양측에 형성된 유체통로(113)에 설치된다.

상술한 것과 같이, 유체통로(113)와 스크류(120)가 수문본체(110)의 중심에 설치되고, 유입구(111), 배출구(112), 유체통로(113) 및 스크류(123)를 각각 한 쌍의 구성하여 수문본체(110)의 좌우 양측에 대칭구조로 설치하는 것에 의하여 스크류펌프(120)의 무게로 인하여 발생되는 하중을 수문본체(110)로 균일하게 분산시켜 수문의 기울어짐을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과에 대해 설명하도록 한다.

홍수시 수문의 개방없이 내수의 배수를 위하여 모터(124)에 의해 스크류(123)가 구동하는 경우, 수문본체(110)의 내측면(110a) 하단부에 형성된 내수 유입구(111a)로 유입되는 내수가 스크류(123)의 회전에 의한 펌핑작용에 의해 유체통로(113)를 통해 유동하게 되며, 이처럼 유체통로(113)를 통해 유동하는 내수는 수문본체(110)의 외측면(110b) 상단부에 위치하도록 형성된 내수 배출구(112a)를 통하여 하류측으로 배출되고, 내수 배출구(112a)는 외수의 수면보다 높은 위치에 있게 되어 근본적으로 역류를 방지하게 된다.

또한 갈수시 수문의 개방없이 외수를 내수측으로 퍼올리기 위하여 모터(124)에 의해 스크류(123)가 구동하는 경우, 수문본체(110)의 수문본체(110)의 외측면(110b) 하단부에 형성된 외수 유입구(111b)로 유입되는 외수가 스크류(123)의 회전에 의한 펌핑작용에 의해 유체통로(113)를 통해 유동하게 되며, 이처럼 유체통로(113)를 통해 유동하는 외수는 수문본체(110)의 내측면(110a) 상단부에 위치하도록 형성된 외수 배출구(112b)를 통하여 상류측으로 배출되고, 외수 배출구(112b)는 내수의 수면보다 높은 위치에 있게 되어 근본적으로 역류를 방지하게 된다.

또한 모터(124)가 수문본체(110)의 상단부 외측 즉 물밖에 설치되므로 펌프를 작동하기 위한 모터등 전기장치의 누수 및 결로로 인한 고장이 없게 된다.

또한 유체통로(113) 자체가 수문의 한 구조물로서 작용하므로 수문의 강도 향상에 기여 할 수 있게 된다.

한편, 수문본체(110)에 형성되는 배출구(112)는 수문본체(110)의 상단부에 형성되므로, 이러한 배출구(112)에 설치되는 플랩 게이트(114)는 종래의 게이트 펌프에 구비된 플랩 게이트에 비하여 외수의 영향을 덜 받게 된다.

즉, 수문본체(110)의 외측면 상단부에 형성된 배출구(112)는 대부분 외수의 바깥쪽에 노출된 상태를 유지하게 되며, 이러한 배출구(112)에 설치된 플랩 게이트(114)에는 외수에 의한 수압의 영향을 종래의 플랩 게이트에 비하여 덜 받게 된다. 따라서 스크류펌프(120)의 구동에 의한 내수의 배수과정에서 플랩 게이트(114)에 작용하는 외수의 수압으로 인한 압력 손실을 줄일 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 스크류(123)가 수문본체(110)의 중심에 설치되어 그 무게중심(W1)이 수문본체(110)의 무게중심(W2)과 동일 수직 평면(P)상에 위치함에 따라 스크류펌프(120)의 무게가 어느 한 쪽으로 집중됨에 따른 수문의 기울어짐을 방지할 수 있게 되며, 좌우 양측에 각기 설치하는 경우에는 수문본체(110)의 좌우 양측으로도 균일하게 하중을 분산시키게 되어 하중의 불군형으로 인한 수문 및 권양기의 고장을 방지할 수 있다.

이와 같은 구조의 수문은 스크류(123)을 구동하는 모터(124)가 수문본체(110)의 바깥쪽에 노출되므로, 모터(124)의 설치나 유지보수의 편의성을 높일 수 있는 이점도 있다.

또한 물의 유동이 축에 일정간격을 두고 연속적으로 날개가 형성된 스크류에 의해 행해지므로 어류가 충격을 받음이 없이 물의 유동과 함께 이동할 수가 있어 하천의 생태계를 좋게 유지할 수가 있다.

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

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 수문본체 110a: 내측면
110b: 외측면 111: 유입구
112: 배출구 113: 유체통로
120: 스크류펌프 123 : 스크류
124: 모터

Claims (4)

1. 수로를 개방하거나 폐쇄하도록 수로에 설치되는 수문본체;
   상기 수문본체의 하단부에 형성되어 물이 유입되는 유로를 형성하는 유입구; 상기 수문본체의 상단부에 형성되되 상기 유입구의 반대편에 형성되어 물이 배출되는 유로를 형성하는 배출구;
   상기 유입구와 배출구를 연결하여 유입구를 통해 유입되는 물을 배출구로 유동시키는 유로를 형성하며, 스크류의 설치가 이루어질 공간을 형성하도록 수문본체의 내부에서 수문본체의 상하부로 연장되게 형성된 유체통로;
   상기 유체통로의 내부에서 유체통로를 따라 수문본체의 상하 방향으로 길게 연장된 구조를 갖도록 설치되되, 축에 일정간격을 두고 연속적으로 날개가 형성되는 스크류와, 상기 스크류와 결합되어 스크류를 회전시키는 모터로 구성되되;
   상기 유입구, 배출구, 유체통로 및 스크류가 다수 개로 구성되되, 이들 중 하나 이상의 유입구는 내수측에 형성되고, 나머지 유입구는 외수측에 형성되는 것을 특징으로 하는 수위 조절이 용이한 펌프수문.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서
   상기 유입구, 배출구, 유체통로 및 스크류는, 수문본체의 중앙부를 기준으로 상호 대칭구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 수위 조절이 용이한 펌프수문.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 유입구, 배출구, 유체통로 및 스크류의 무게중심(W1)은 수문본체의 무게중심(W2)을 지나는 수직한 평면(P)상에 위치하는 것을 특징으로 하는 수위 조절이 용이한 펌프수문.

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