KR20010016426A - 자동으로 개폐되는 자동수문의 구성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강이나 하천에 설치되는 수중잠수교의 하단에 설치되는 수중보 , 저수지의 여수토 또는 농사용 농수로등에 설치되는 자동수문을 자동으로 개문 시켜주기 위해 구비되는 자동수문 개문장치에 관한 발명인 것이다

종래에 설치되던 자동콘트롤에 의해 작동하는 유압식 자동수문들은 한결같이 자동장치에 의해 감지되는 유입수위에 따라서 자동으로 개문되도록 구성되어 있기 때문에 위급한 상황이 발생 할 때에는 사람에 의해서 수동으로 조작해주어야 하는 불편한 점들이 있었던 것이다.

이러한 문제점들을 해결한 본 발명의 구조는 다음과 같다.

강이나 하천을 가로지르는 수중보 또는 하천에 일정한 간격을 두고 구성되는 교각에 자동수문을 설치한다음 자연적으로 흐르는 물의 힘이 물레방아를 회전시키게 하여 물레방아와 축결합되는 크랭크와 같은 회전축의 회전작용에 의해 유압펌프가 작동함과 함께 유압펌프에서 발생된 유압의 압력이 수문을 자동으로 개문시키도록 구성하는 방법에 관한 것이다

수문이 작동되는 방식을 달리하여 구성하였다해도 유압 또는 공압의 힘에 의해 개폐 시키는 자동수문은 상기와 같은 방법으로 배관라인을 구성하여 주게 되면 위급한 상황을 손쉽게 해결하여 줄 수가 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

강이나 하천에 설치되는 수중잠수교의 하단부 , 도심하천의 유원지 조성에 또는 저수지의 여수로 ,또는 농수로등에 설치되는데 있어서 상류에서 흘러 내려오는 유입수가 계획된 수위이상이 되면 자동으로 작동하는 물레방아의 회전력에 의해 유압펌프가 자동으로 작동하면서 폐문 상태를 유지하고 있던 수문이 자동으로 개문됨과 함게 유입수와 함께 떠내려오는 돌과 자갈 그리고 모래와 나무가지들이 손쉽게 하류쪽으로 배출될 수가 있는 것이다.

Description

자동으로 개폐되는 자동수문의 구성방법

본 발명은 강이나 하천에 조성되는 수중보 ,저수지의 여수토, 잠수교의 하단부에 구성되는 수중잠수교 겸용 수중보 조성용 자동수문의 구성방법등을 이용하여 구성시키는 자동수문을 자동으로 개폐시키도록 구성시키는 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 물을 저장하여 농사용 또는 공업용으로 사용하기 위해서 설치하는 하천의 수중보 또는 저수지의 여수로(余水路) 또는 관계 용수로에 설치하여 저수측(貯水側)의 수위를 항상 일정 범위 내로 유지하여 주는 기능을 발휘하면서 일정한 수위가 되면 전기와 같은 동력을 이용하지 않고 자연적인 동력에 의하여 자동으로 열리도록 구성하는 자동수문의 開門(개문) 방법에 관한 것이다.

본 발명을 이용하여 구성하는 자동수문의 또다른 용도로는 오염된 수질을 개선시키기 위해서 설치되는 수중보를 조성하는데 사용되는 것이다.

종래의 수중보들은 수문의 상단부를 통하여 유입수를 배출시켜주는 방식이다 보니 오히려 저장된 물은 더욱더 썩게 하여주는 역할을 하였던 것이다.

저장된 물이 더욱더 썩게 될 수밖에 없는 이유는 물을 저장해 놓으면 태양열에 의하여 물 속에 함유된 오염물질들이 자연분해 되게 되는데 이러한 자연법칙에 의하여 분해되어진 오염물질은 분자의 구조가 무거워지게 되면서 즉 비중이 무거워지기 때문에 저장수의 하단부에 누적되어 쌓이게 되는 것이다.

이러한 물질적 특성으로 인하여 태양열에 의하여 분해되어진 오염물질이 중첩되어 쌓인 물질이 퇴적오니인 것이다.

물 속에 함유된 오염물질을 분해하여 주는 물리 화학 작용 중에는 물 속에 함유된 산소가 오염물질을 자연 분해시켜주는 자연적 자정효과가 있으며 또 다른 자정효과로는 물과 맏닷는 대수층의 공기에 의한 오염물질의 2차적 자연적 정화효과가 있는 것이다.

이러한 작용에 의하여 생성되어진 퇴적오니들은 상단부 배출방식으로 구성시킨 수중보의 하단부에 중첩되어 쌓이게 되는 것이다.

이와 같은 이유 때문에 상단부 배출식 수문을 이용하여 수중보를 구성하여 주게 되면 댐이나 수중보의 하단부에 누적되어 쌓인 퇴적오니로 인하여 2차 오염이 발생하는 것으로서, 본 발명의 자연동력에 의해 개문되는 자동수문을 이용하여 수중보를 조성하여주면, 이와 같은 작용효과에 의하여 생성된 퇴적오니들이 수문의 하단부를 통하여 배출되어 버리기 때문에 2차적 오염에 대해서는 걱정할 필요가 없는 것이다.

저수지의 여수토에 설치되는 수문이나 하천의 수중보에 설치되는 수문 또는 농수로등에 설치되는 수문들은 비가 많이오거나 홍수시에 물의 범람을 방지하기 위하여 수문을 설치는 것이다. 상기와 같이 하천이나 저수지 또는 농수로에 설치되는 수문은 대부분의 경우 수문의 상측에 수문을 상·하로 승강시키기 위한 승강조절핸들을 설치하여 이 승강 조절핸들을 회전하여 상승시킴으로서 수문을 개폐하도록 되어 있다. 그러나, 이와 같이 수문을 인력에 의해 개폐할 경우에는 개폐시에 큰 힘이 요구되는 것은 물론이고, 적절한 시기에 수문을 개폐하지 않을 경우에는 물의 범람을 야기하거나 또는 적정 저수량 이상의 물을 배수시키 못하는 등의 문제점이 있는 것이다.

물을 저장하기 위해서 하천에 설치되는 수중보 수문의 경우 인위적 개문을 하여주지 못하게 되면 홍수위 상승에 의한 제방의 유실로 인하여 엄청난 재산피해를 유발하는 문제점들이 있었던 것이다.

또한 비가 올 때에 철재로 구성된 수문을 열어주러 가다가 벼락을 맞는 일이 비일비재한 것이 현실인 것이며, 범람하는 홍수에 의해 하천으로 휩쓸려 들어가 인명피해를 유발하였던 것이 현실인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여,

상류에서 유입되는 유량이 일정한 수위이상이 되면 물레방아가 자연적으로 회전하면서 물레방아와 결합되어 있는 유압펌프가 자연적으로 회전하면서 발생시키는 유압의 압력이 수문을 자동으로 개문시켜 주도록 구성하는 방법을 기술적인 과제로 삼는다

상류로부터 유입되는 유량이 많아지게 되면 자연의 힘에 의해 자동으로 작동되는 물레방아가 작동되면서 수문을 압박하고 있던 회동수단 즉 로타리 엑추레이토 또는 실린더의 압력이 탄력적으로 조절됨과 동시에 수압과 부력에 의해 수문이 서서히 개방되기 시작하면서 배수가 이루어져 수중보의 내부에 일정 범위로 저장수위를 항상 유지시킬 수 있도록 구성되는 수중보 및 잠수교 겸용 수중보 조성용 자동수문을 구성하는 것을 주요 과제로 한다.

도 1은 본 발명을 이용하여 구성하는 자동수문의 열린상태를 도시한 측면 사시도

도2는 본 발명을 이용하여 구성하는 자동수문의 닫힌상태를 도시한 측면사시도

도3은 본 발명을 구성하는 압력 발생장치의 참고 사시도

도4는 본 발명에 있어서 또다른 형태로 구성할수 있는 유압펌프 작동 방법을 도시한 참고 사시도

※도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명※

1. 수문의 흰지 또는 로타리 엑추레이터 2. 수문 3 ,실린더 4. 지지대 5. 유압펌프 6.유압탱크 7. 종동피니언기어 8.구동 피니언기어 9.종동기어 10. 종동기어 11.물레방아 12.물레방아 지지대 13.언체,에프런 14.크랭크축 지지대 15.배관라인 16.자동수위 조절밸브 17.캠기어 18. 스프링 19. 유압펌프 20. 피스톤 21. 회전축 22.물레방아 지지대 23.피니언기어 지지대 24. 크랭크축

본 발명의 수중잠수교 겸용 수중보 조성용 자동수문은 용수를 확보하기 위해 하천이나 강에 조성되는 수중보 , 어도 역활을 하여주기 위해 구성되는 어도용수문, 농업용수 또는 공업용수를 확보하기 위해서 조성되는 강이나 하천의 수중보 ,저수지의 여수로 또는 농수로와 도심하천의 유원지 조성과 도심하천을 가로지르는 잠수교량 또는 교량의 하단부에 소정의 간격을 두고 교각 사이에 구성되는 자동수문을 구성함에 있어서 하천의 상류로부터 유입되는 유입수가 일정수위이상이 되면 자연의 힘에 의하여 수문이 자동으로 개폐되도록 구성하는 자동수문의 구성방법에 관한 것으로서 도1과 2 그리고 도3과 도4에 도시된바와 같이 다음과 같은 구조로 구성된다.

지시부호 1은 수문의 흰지 또는 로타리 엑추레이터 또는 피니언과 결합되는 레크 와 같은 회동수단이고, 지시부호 2는 수문을 도시하고 있으며 , 지시부호 3은 수문을 개문시켜주는 작용을 하는 실린더를, 지시부호 4는 수문을 지지하고 있는 지지대를 도시하고 있으며, 지시부호 5는 일정한 수위 이상이 되면 수압과 같은 자연의 힘에 의하여 자동으로 압력을 발생하도록 구성되는 유압펌프를 도시하며, 지시부호 6은 유압탱크를 도시하고 있으며, 지시부호 7은 크랭크축과 결합되는 종동기어를 지시부호 8은 물레방아와 함께 구성되는 구동기어를 도시하며 , 지시부호9는 구동기어와 치합되는 종동기어를 도시하고 있다. 지시부호 10은 종동기어와 축결합 됨과 함께 크랭크축과 축결합되어 있는 구동기어와 치합 되는 종동기어를 도시 도시하며 지시부호 11은 회전력을 제공하는 물레방아를, 지시부호 12는 물레방아를 지지하는 지지대를 도시하며 지시부호 13은 수문을 설치하는 에프런을 도시하고 있다

지시부호 14는 크랭크축을 지지하는 지지대를 도시하며, 지시부호 15는 유압의 압력을 전달하는 배관라인을, 지시부호 16은 저장 수위와 배출수위를 조절하는 자동수위조절밸브를 도시하며, 지시부호 17은 캠기어를 ,지시부호 18은 스프링을, 지시부호 19는 피스톤을, 지시부호 20은 유압펌프를, 지시부호 21은 회전축을 도시하고 있다.

지시부호22는 물레방아의 축을, 지시부호23은 피니언기어와 크랭크축을 지지하는 지지대를; 지시부호24는 크랭크축을 도시하고 있다.

이상과 같이 구성되는 제1의 실시예에 따르는 구성을 설명하면 다음과 같다.

통상적으로 구성되는 수문의 회동수단을 작동시키기 위해 유압 또는 공압과 같은 공지의 방법에 의해 작동되도록 구성되는 자동수문을 구성함에 있어서 다음과 같은 방법으로 압력 발생장치를 구성하여 수압과 같은 자연의 힘에 의해 수문이 자동으로 열리도록 구성한다.

공지의 기술인 두쌍의 지지대[12]에 물레방아[11]를 구성함에 있어서;

함께 물레방아의 회동축[22]에 구동기어[8]가 축결합되며, 두 개의 종동기어[9][10]가 지지대[23]에 축결합 됨과 함게 구동기어[8]가 종동기어[9]와 치합된다.

종동기어[9]와 축결합되어 있는 또다른 종동기어[10]가 크랭크축[24]과 축 결합되어 있는 종동기어[7]와 치합되는 구조로 구성됨과 함께 크랭축[24]에는 두 개의 유압펌프[5]와 결합되는 구조이다.

물레방아가 회전하면 유압펌프[5]에서는 유압의 압력이 발생하게 되는 것으로서 이러한 압력은 수문[2]에 구성되는 회동수단[1][3]을 조절하는 원동력인 것이다.

수문[2]을 회동시키기 위해 구성되는 회동수단으로는 실린더와 함께 로타리 엑추레이터와 같이 공압 또는 유압의 힘에 의해 작동되는 기계가 사용 될 수 있는 것이다.

배관라인과 결합되는 자동수위조절밸브[16]의 역할은 일정한 수위이하로 물이 유입되게 되면 자동으로 수위를 감지하여 수문을 개문시켜주고 있는 유압의 압력 자동으로 배출시켜주어 수문이 자동으로 닫히도록 하는 역할을 하는 장치인 것이다.

이때에 구성되는 자동수위 조절밸브의 구성을 다수개로 구성하여 다단계로 배출수위를 조절 할수도 있는 것이다.

제2의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

물레방아[11]와 축[21] 결합시킴과 함께 축[21]의 일정구간에 캠기어[17]를 구성시킴과 함께 캠기어[17]와 함께 구성되는 유압펌프[19]를 구성함에 있어서 유압펌프[19]와 함께 구성되는 피스톤[20]의 외부에 스프링[18]을 결합시켜주어 물레방아[11]가 회전 할 때마다 스프링[20]의 회복력에 의하여 유압펌프[19]가 연속적으로 펌프질을 할 수 있도록 구성하는 방법인 것이다.

이와 같이 구성되는 제1의 실시예에 따르는 작동방법은 다음과 같다.

하천이나 저수지 또는 농수로에 일정한 수위이상으로 유입수가 유입되게 되면 일정한 높이에 구성되는 물레방아가 자연적으로 회전하면서 유압펌프를 작동시킴과 동시에 압력이 발생하게 되는데 이때에 발생된 압력이 수문을 회동시키기 위해 구성되는 실린더 또는 로타리 엑추레이터와 같은 회동수단을 작동시킴과 동시에 수문이 자동으로 열리게 되는 구조인 것이다.

그리고 일정한 수위 이하가 되면 자동으로 체크되도록 구성되어 있는 자동수위 조절밸브[16]가 수위를 감지함과 동시에 회동수단을 압박하고 있는 유압의 압력을 유압 탱크[6] 쪽으로 역 배출 시켜 수문[2]이 폐문되도록 작용하게 되는 것이다.

이상과 같은 방법에 의해 유압펌프와 자동수위 조절밸브가 연속적인 작동을 하면서 일정한 수위를 항상 유지 시켜주도록 구성되는 것이다.

제2의 실시예에 따르는 작동 방법은 다음과 같다.

물레방아가 회전하면서 발생시키는 회전력에 의해 유압펌프가 작동됨과 동시에 압력이 발생하게 되는데 이때에 발생된 압력을 이용하여 수문을 회동시키기 위해 구성되는 회동수단이 작동함과 동시에 수문이 자동으로 개문 되도록 작용하는 것이다.

이상과 같이 구성되는 자동수문은 다음과 같은 순서에 의하여 작동한다.

하천이나 농수로 또는 저수로를 통과하는 물이 일정수위이상이 되면 수압의 힘에 의해 자동으로 작동하는 물레방아가 회전하면서 압력이 발생됨과 동시에 발생된 압력이 배관라인[15]을 따라서 회동수단[1][3]을 작동시켜줌과 동시에 수문이 자동으로 개방되기 시작하는 것이다.

또한 일정한 수위 이하가 되면 수문의 중량에 의해 수문이 자동으로 폐문 되도록 구성되는 것이다

이러한 방법에 의해 저수측 수위는 항상 일정한 수위를 유지하여 줄수가 있는 것이다.

또한 이렇게 구성되는 방법을 응용하면 다수개의 유압펌프를 작동시킬수가 있는 것이며 여러 개의 수문이 동시에 작동이 되도록 구성시켜 줄 수가 있는 것이다.

상기 서술한바와 같이 공지된 기술을 이용하면 수문을 압박하고 있는 회동수단의 압력을 해제하고 압박하는 기계적인 장치들을 이용하면 본 발명의 달리하여 구성할 수가 있는 것이므로, 방법을 달리하여 구성하였다 해도 수압과 같은 자연의 힘에 의해 발생되는 압력을 이용하여 수문을 압박하고 해제하는 방법은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

도시하지 않은 방법중에서 수문의 측면부에 구성되는 실린더 또한 상기의 방식을 이용하면 다양한 방법으로 작동 시켜 줄 수가 있는 것이다.

수문을 작동하는 방법에 있어서 좌,우 회전형으로 구성되는 수문의 작동방법이 되었던 수직 상승형이 되었던 자연적으로 발생하는 물레방아의 힘을 이용하여 발생되는 유압의 압력을 이용하여 수문을 개폐하는 방법은 방식이 틀린다해도 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연 한 것이다.

본 발명은 어도용으로 설치되는 어도용 수문, 농업용수 또는 공업용수를 확보하기 위하여 하천의 수중보에 설치되는 자동수문과 도심하천에 설치되는 수중교량의 하단부에 구성하는 자동수문에 있어서 저수측의 수위가 높은 상태에서 자동으로 작동하는 물레방아에서 발생되는 유압펌프의 압력에 의하여 회동수단이 작동하면서 수문이 서서히 개방상태를 유지하면서 하천의 상류로부터 유입되는 유입수량만큼을 배출하도록 작용하는 효과가 있는 것이다.

즉 물레방아의 회전력이 발생되면서 자동적으로 수문 본체의 하부가 배수측 상부로 또는 좌측이나 우측으로 또는 좌,우로 회동하여 배수가 이루어지는 것이다.

따라서 이러한 작동을 반복하는 것에 의해 자동으로 하천의 수중보 상단의 저수측 수위를 일정 범위 내로 유지시킬 수 있는 것이다.

또한 저수지의 여수토, 농사용 농수로등에도 본 발명의 자동수문을 설치하여 주게 되면 이와 같이 반복적인 연속 작용을 할 수가 있는 것이다.

본 발명은 수문본체의 하부가 배수측의 상부로 회동하거나 수문이 좌,우측으로 회동하여 개방작동 되는 것이므로 수문본체와 근접한 저수측 수로의 바닥에 토사나 자갈이 쉽게 배출될 수가 있을 뿐더러 토사등이 쌓여 있는 상태라 하더라도 개방 작동이 원활하게 이루어지는 것이다. 이러한 구조로 인하여 수문의 개문 범위를 종전보다도 더넓게 하여 줄수가 있는 것이다.

본 발명의 자동수문을 설치 하였을때에 나타나는 최대의 장점은 하천에 흐르는 물을 수문의 하단부로 배출시켜주기 때문에 저장수가 썩지 않고 살아난다는 점이다.

종전에 사용되던 상단부 배출식 수중보들은 수문의 상단부로 유입수를 배출시켜주는 방식으로 인하여 수중보 내부에 저장되어 있는 시간이 길어질수록 2차적 오염에 의하여 비중이 무거워지기 때문에 오염이 가중되면서 퇴적오니와 같은 오염물질이 수중보의 하단부에 정체되면서 오염을 더욱더 가중시키지만 본 발명의 회동식 또는 하단부 배출식 자동수문은 수문의 하단부로 유입수를 배출시켜 주므로, 태양열과 물 속의 산소와 그리고 물의 표면과 맏닷는 대수층의 공기 등에 의하여 분해되어진 오염물질이 하상에 쌓이지 못하고 배출되기에 환경오염을 줄여 줄 수가 있는 발명인 것이다.

더욱이 수문의 하단부를 통하여 유입수를 배출시켜 주기 때문에 수문의 하단부가 자연적 魚道(어도) 구실을 함과 아울러 생태계 복원에 중심적 역할을 하여 줄 수가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 하천이나 강에 구성되는 교량의 하단부에 구성되는 자동수문,어도용으로 설치되는 어도용수문, 농사용수 또는 공업용수를 확보하기 위해서 설치하는 강이나 하천의 수중보 ,저수지의 여수로 언체 ,농수로의 벽체등에 소정의 간격을 두고 축조된 벽체 또는 언체에 설치되는 하단부 배출식 또는 회동식 자동수문을 구성하기 위하여 하천의 상류로부터 계획되어진 수위이상으로 초과되어 유입되는 유입수의 양에 따라 변하는 수압의 힘에 의해 물레방아가 회전하도록 구성되는 방법에 있어서 ;

   물레방아의 회동축과 축결합되는 구동기어;

   구동기어와 치합되는 종동기어;

   종동기어와 축결합되는 종동기어;

   종동기어와 치합되는 종동기어

   종동기어와 축결합되도록 구성되는 크랭크축;

   크랭크축과 결합되는 유압펌프;

   유압펌프와 배관으로 연결되는 회동수단;

   배관라인과 배관으로 연결되는 자동수위조절밸브로 구성되는 구조로서 일정한 수위이상으로 유입수가 유입되면 유압펌프가 자동으로 작동됨과 동시에 발생되는 유압의 힘에 의해 수문이 서서히 개문상태를 유지하고 있다가 일정한 수위 이하가 되면 자동으로 체크되는 자동수위조절밸브가 수문을 지탱하고 있는 회동수단의 유압 압력을 유압탱크 방향으로 역 배출시킴과 동시에 수문이 자동으로 개폐 되도록 구성되는 자동수문의 구성방법
2. 물레방아를 구성하여 회동력을 발생시키는 방법에 있어서;

   자연적으로 발생되는 회동축의 회전력에 의해 캠기어가 회전하면서 스프링과 함께 구성되는 유압펌프가 자동으로 작동하면서 발생시키는 유압의 힘에 의해 수문이 자동으로 개폐되도록 구성되는 자동수문의 구성방법