KR20010033031A

KR20010033031A - 수문조작장치

Info

Publication number: KR20010033031A
Application number: KR1020007006387A
Authority: KR
Inventors: 아키오 이이다; 요시오 이이다
Original assignee: 아키오 이이다; 요시오 이이다
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2001-04-25
Also published as: JP3713590B2; JPH11229360A; WO1999029966A1; US6311949B1; KR100578033B1

Abstract

수로에 마련된 수문의 문짝(door) 및, 수문을 상하로 조작하는 조작수단을 갖는 수문조작장치로서, 문짝에 조작봉을 개재하여 고정된 수압판, 수압판의 상측 및 하측에 배치된 상측 및 하측 공기주머니들, 상측 및 하측 공기주머니들의 각각 속으로 공기를 보내는 공기압축기, 상측 및 하측 공기주머니들과 공기압축기 사이에 설치되며, 상측 및 하측 공기주머니들 속으로 보내는 공기를 절환 또는 조정하는 절환밸브 및 유량조정밸브를 구비하고, 공기주머니들로 압축공기를 보내어 수압판을 이동시키며, 문짝을 상하로 이동시켜 문짝을 개폐하는 것을 특징으로 한다.

이 장치는, 매체로 공기를 사용하고, 게다가 공기주머니들 속으로 보내는 공기의 압력으로 조작봉을 구동하여, 기구를 매우 간단화하는 것이 가능하게 된다.

Description

수문조작장치{Apparatus for operating water gate}

최근, 소형의 수문 조작장치로는,

A) 조작봉에 나사를 끼우고, 이것에 끼워 맞춘 암나사를 구동기구로 회전시키는 것에 의해 조작봉을 윗방향 또는 아래방향으로 이동시키는 것,

B) 조작봉을 2개의 장방형단면의 강철봉과, 이것을 사다리형으로 결합하는 다수의 핀들에 의해 일체로 구성하여 래크를 이루고, 래크에 맞물린 톱니바퀴를 구동기구로써 회전시키는 것에 의해 조작봉을 윗방향 또는 아래방향으로 이동시키는 것,

C) 조작봉을 왕복 운동하는 유압잭의 피스톤에 결합하고, 작동유의 압입, 배출을 조작함으로써 조작봉을 윗방향 또는 아래방향으로 이동시키는 것,

등이 있고, 많은 종류가 실용화되어 오고 있다.

그렇지만, 이러한 종래의 수문조작장치들은 기구가 복잡하여, 설비비가 고가일 뿐 아니라, 일상적인 점검, 급유 등에도 시간과 비용이 많이 필요하고, 설치자에게 있어 무거운 부담이다.

또한, 나사면이나 기구의 각 부의 윤활유나 작동유는 물 속에 떨어져 환경을 더럽혀, 인근 주민의 악평의 원인으로 되어있다.

게다가, C)의 유압잭 방식에서는, 조작봉의 이동량이 커지면 유압잭이 극단적으로 고가로 된다는 결점도 있었다.

그에 더하여, 관리상의 필요로 문짝(door)이 자체 무게로 내려가는 일이 발생하는 경우는, 속도제어를 위해 더욱 복잡한 기구를 추가할 필요가 있어, 설비비가 고가로 된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 하천이나 용수로에서 유수를 멈추게 하거나, 흐르게 하는 수문들 중, 소형의 수문을 개폐조작하기 위한 수문조작장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 수문조작장치의 일실시예를 보여주는 문짝이 강하한 상태의 개략정면도,

도 2는 문짝이 상승한 상태의 개략정면도,

도 3은 본 발명의 수문조작장치의 다른 실시예를 나타내고, 문짝의 강하를 억제하기 위한 핀과, 핀을 받아들이는 구멍을 가지는 조작봉의 연장부를 구비하고 있고, 문짝이 상승하고, 핀이 조작봉의 연장부의 구멍에 삽입되어 문짝의 강하를 억제하고 있는 상태의 개략정면도,

도 4는 도 3의 실시예에서 핀을 뽑아내어 문짝을 조작봉과 함께 자체 무게로 낙하시킨 상태의 개략정면도,

도 5는 본 발명의 수문조작장치의 다른 실시예를 보여주는, 도 3의 다른 예에서 긴급용의 탱크를 부가한 상태의 개략정면도,

도 6은 도 4의 예에서 긴급용의 탱크를 부가한 상태의 개략정면도,

도 7은 본 발명의 수문조작장치에 적용되는 공기주머니의 일례로, 형상유지판과 보강골조를 갖는 단위주머니의 적층체의 구조를 보여주는 개략정면도로서, 수압판이 상방으로 이동하고 있는 개략정면도,

도 8은 수압판을 아래방향으로 이동시킬때의 형상유지판과 보강골조를 가진 단위주머니의 적층체의 개략평면도,

도 9는 보강골조를 갖는 정방형의 평면형상을 가지는 단위공기주머니의 개략평면도,

도 10은 본 발명의 수문조작장치의 제 4실시예를 보여주고, 문짝의 강하를 억제하기 위한 핀과 핀을 삽입하는 구멍을 가지는 조작봉의 연장부를 구비하고, 동시에 상측공기주머니와 하측공기주머니를 연결하여, 도중에 유량조정밸브와 수동개폐밸브를 가지는 바이패스관을 구비하고 있고, 문짝이 상승하고, 핀이 조작봉의 연장부의 구멍에 삽입되어 문짝의 하강을 억제하고 있는 상태의 개략정면도,

도 11은 도 10의 실시예에서 핀을 뽑아내어 문짝을 조작봉과 함께 자체 무게로 강하시킨 상태의 개략정면도.

본 발명은 종래 예의 전술한 결점을 해소하여, 힘을 전달하는 매체로서 낮은 가격으로 그리고 환경을 더럽힐 염려 없이 공기를 사용하고, 더구나 종래의 에어잭의 기구가 아니라 공기주머니에 보낸 공기의 압력에 의해 조작봉을 구동하려는 것으로, 기구를 매우 간단화 할 수 있는 수문조작장치를 제공하려 하는 것이다.

즉, 본 발명의 수문조작장치는, 수로에 설치하여 물을 흐르게 하거나 멈추게하는 수문의 문짝과, 문짝을 상하로 조작하는 조작수단을 구비한 수문조작장치로서,

문짝에 조작봉을 개재하여 설치된 수압판,

수압판의 승강을 안내하는 가이드부,

상기 수압판의 상하에 각각 배치된 상측 및 하측 공기주머니들,

상측 및 하측공기주머니들의 각각에 공기를 보내는 공기압축기,

상측 및 하측공기주머니들과 공기압축기와의 사이에 설치되고, 상측 및 하측공기주머니들 중의 하나에 공기를 보내는 것을 절환 또는 조정하는 절환밸브 및 유량조정밸브를 포함하고,

공기주머니들중 하나 속으로 압축공기를 넣어서 수압판을 이동시키는 것에 의해, 문짝을 상하로 이동시켜, 문짝을 개폐하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수문조작장치는, 수로에 설치해 물을 흐르게 하거나 멈추게 하는 수문의 문짝과, 문짝을 상하로 조작하는 조작수단을 구비한 수문조작장치로서,

문짝에 조작봉을 개재하여 설치된 수압판,

수압판의 승강을 안내하는 가이드부,

상기 수압판의 상하에 각각 배치된 상측 및 하측공기주머니들,

상측 및 하측공기주머니들의 각각에 송기관을 개재하여 공기를 보내주는 공기압축기 및 유량조정밸브,

상측 및 하측 공기주머니들로부터 공기를 배출하는 방출용유량조정밸브, 및

상측 및 하측공기주머니들과 공기압축기 및 유량조정밸브, 방출용유량조정밸브 사이에 설치되고, 상측 및 하측공기주머니들 중의 하나에 공기를 보내주는 것을 절환하는 사방절환밸브를 포함하고,

공기압축기에 의해 사방절환밸브를 조작하여 압축공기를 하측공기주머니 속으로 넣어, 수압판을 이동시키는 것에 의해 문짝을 끌어올리고,

사방절환밸브를 절환하여 압축공기를 상측공기주머니 속으로 넣어, 수압판을 이동시키는 것에 의해 문짝을 하강시키고,

사방절환밸브를 중립 위치로 하고, 하측공기주머니의 송기관에 설치한 개폐밸브를 닫고 문짝을 소정의 위치에 유지할 수 있게 하여,

문짝을 개폐하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수문조작장치는, 수압판의 상하에 각각 배치된 상측 및 하측공기주머니들이 복수의 단위주머니들로 구성되고, 개개의 단위주머니들 사이에 형상유지판을 접착하여 개재시켜 적층함과 동시에, 개개의 단위주머니들 사이를 통기구멍으로서 연결한 것에 의해, 공기주머니의 형상유지성능을 향상한 것도 특징이다.

본 발명의 수문조작장치는, 수압판의 상측공기주머니가, 부(負)의 압력으로 횡방향의 형상이 현저하게 변형되지 않도록 보강골조에 의해 보강되고, 또한 공기흡입부를 구비한 흡입용수동밸브를 구경이 큰 송기관으로 상측공기주머니와 연결한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 수문조작장치는, 수압판의 상측공기주머니가, 부의 압력으로 횡방향의 형상이 현저하게 변형되지 않도록 보강골조에 의해 보강되고, 또 상측공기주머니와 하측공기주머니를 도중에 유량조정밸브와 개폐밸브를 갖는 바이패스관으로 연결한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수문조작장치는, 문짝과 수압판을 연결하는 조작봉에 핀을 삽입하여 핀을 조작봉가이드부의 소정 위치에서 지지함과 동시에, 하측공기주머니의 송기관에 설치한 개폐밸브를 닫아 문짝이 자체 무게에 의해 강하하지 않도록 유지시키고,

문짝을 자체 무게로 강하시킬 때에는, 사방절환밸브를 문짝하강자세로 하고, 핀을 조작봉으로부터 뽑아냄과 동시에 흡입용수동밸브를 개방하고,

이어서 하측공기주머니의 송기관에 설치한 개폐밸브를 열어 문짝을 자체 무게에 의해 강하하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 수문조작장치는, 문짝과 수압판을 연결하는 조작봉에 핀을 삽입하여 핀을 조작봉가이드부의 소정 위치에 지지함과 동시에, 하측공기주머니의 송기관에 설치된 개폐밸브를 닫아 문짝이 자체 무게에 의해 강하하지 않도록 유지시키고,

문짝을 자체 무게로 강하시킬 때에는, 핀을 조작봉에서 뽑아냄과 동시에 바이패스관의 개폐밸브를 개방하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수문조작장치는, 수압판의 면적을 충분히 크게 하는 것에 의해, 사용되는 압축공기의 압력을 1kgf/㎠정도 이하로 하여, 압력 변화에 의한 압축공기의 체적변화를 극히 작게한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수문조작장치는, 공기압축기에 탱크를 부설하고, 공기압축기에 의해 탱크에 저장된 압축공기를 사용하여, 긴급시의 조작을 하는 것으로 한 것을 특징으로 한다.

종래, 수문조작장치에 있어서는, 조작하중이 변동하기 쉽고 그 변동폭이 크고, 게다가 조작속도가 매분 0.1∼3m로 저속이고 또 평행하게 미끄러지는 운동인 것이 요구된다. 즉 조작하중의 변동폭이 큰 것이 특징이고, 이에 더하여 압축공기로 구동하는 에어실린더 등에서는 하중이 변동하면 구동기구의 움직임이 멈춘다던지, 격하게 움직인다던지 하는 현상이 있어, 위험하다고 생각되어 왔다.

즉, 공기와 같이 압력의 변화에 의해 체적이 크게 변화하는 기체는, 수문조작장치의 힘을 전달하는 매체로서는 부적당하다고 판단되고 있었던 것이다.

그러나, 수압판의 면적을 충분히 크게 하는 것에 의해 사용되는 압축공기의 최대압력을 극히 낮은 것으로 하면, 하중의 변화에 의한 압력의 변화는 미소하게 되기 때문에 체적의 변화도 미소하게 되어 조작상태는 안정되고, 매체로서 액체를 사용한 조작장치에 가까운 상태로 되는 것이다.

즉, 조작봉이 움직인다던지, 멈춤다던지하는 현상은 발생하기 어렵게 되고, 만일 하중변동 때문에 일단 멈춘 후에 다시 움직이는 경우에도, 한번에 움직이는 이동량도 이동속도도 작기 때문에, 위험은 없는 것이다.

또, 압축공기를 종래의 에어실린더의 구조에 도입하여 힘을 발생시키는 경우, 실린더와 피스톤, 또 피스톤로드와의 사이에 요구되는 고도의 기밀성을 에어실린더를 고가의 것으로 할 뿐 아니라, 기밀을 유지하면서 접동(摺動)하는 부분의 마찰력이 크기 때문에, 낮은 압력의 압축공기에 의한 구동에는 부적당하다.

이 과제의 해결을 위해 낮은 압력의 압축공기를 일단 공기주머니에 넣고, 이 공기주머니에 의해 큰 면적의 수압판에 힘을 가해 이동시키고, 나아가서는 수문의 문짝을 이동시키는 것으로 했다. 따라서, 조작봉과 그 접동지지를 위한 지지밸브, 수압판과 그 가이드부의 사이에는 기밀성은 요구되지 않고, 따라서 각 접동부분의 마찰력은 매우 작은 값으로 된다.

이상과 같이 하여, 종래 응용이 불가능하게 여겨온 압축공기의 이용을 수문조작장치에 도입한 것에 의해, 종래의 조작장치가 안고 있던

a) 기구가 복잡하고 고가이다,

b) 점검, 유지관리가 곤란하고 경비가 든다,

c) 기름 등이 환경을 더럽힌다

와 같은 여러 과제를 해결할 수 있다.

즉, 자유롭게 무상으로 이용할 수 있는 공기를 이용하고, 각 부의 기구도 간단하게 가공 정도도 작게하기 때문에 저가의 수문조작장치로 할 수 있다. 또, 점검, 유지관리는 용이하고, 혹시 공기가 새어도, 혹은 방출해도 환경을 더럽힐 걱정이 없는 수문조작장치를 제공할 수 있게 되었다.

따라서 본 발명에 의하면, 간단한 구조이고 저가이고, 취급이나 점검, 유지관리, 수리 등이 용이한 수문조작장치를 제공할 수 있다.

게다가, 본 발명의 수문조작장치가 사용하는 공기는 환경 그 자체의 것이고, 환경을 오염하는 것이 아니기 때문에 수문조작장치 자체가 환경에 악영향을 미칠 염려는 전혀 없다.

이하, 본 발명의 수문조작장치의 실시예들을, 도면에 기초해 상세히 설명한다,

도 1과 도 2는 본 발명의 수문조작장치의 일실시예를 보여주는 도면들이다.

도 1 및 도 2에서, 수문의 문짝(1)을 끌어올리거나 눌러 내리는 조작봉(2)은, 핀(3)에 의해 문짝(1)과 결합되고, 그 상부는 케이스(5)의 내부에 뻗어 있고, 상단에 수압판(4)이 설치되어있다. 이 수압판(4)의 하측에는 원통형상의 하측공기주머니(7)가 있고, 송기(送氣)관(9)에 의해 수동개폐밸브(16)를 거쳐 사방절환밸브(11)에 접속되어 있다. 한편, 수압판(4)의 상측에는 원주상의 상측공기주머니(8)가 마련되어 있고, 송기관(10)에 의해 사방절환밸브(11)에 접속되어 있다.

게다가, 사방절환밸브(11)의 반대측에는, 송기관(14)에 의해 유량조정밸브(12)를 경유하여 공기압축기(13)가 접속되고, 또 별도의 방출용유량조정밸브(15)가 접속되어 있다.

그런데, 사방절환밸브(11)는 3종류의 자세(position)들을 선택하는 것이 가능하다. 즉,

① 송기관(9)과 방출용유량조정밸브(15)를 접속하고, 동시에 송기관(10)을 송기관(14)에 의해 유량조정밸브(12)를 경유하여 공기압축기(13)에 접속하는 자세,

② 4개의 접속구가 닫힌 상태가 되는 자세,

③ 송기관(9)를 송기관(14)에 의해 유량조정밸브(12)를 경유하여 공기압축기(13)에 접속하고, 동시에 송기관(10)을 방출용유량조정밸브(15)에 접속하는 자세이다. 이것을 이용하여 수문의 문짝(1)에 대해, 상승, 정지, 하강의 조작을 행하는 것이다.

또, 상기 수압판(4)은 그 면적을 충분히 크게하여 최대사용압력을 낮게 억제하는 것이 바람직하다. 즉, 부하의 변동에 의해 조작봉(2)이 멈춘다던지, 움직인다던지 하는 현상이 발생하기 어렵게 되고, 만일 그러한 경우가 발생해도 조작봉(2)의 급격한 움직임을 방지할 수 있다.

예를 들면, 공기의 최대압력을 0.5kgf/㎠로 할 때, 수압판의 면적과 가능한 조작하중들을 시산(試算)해 보면 하기와 같은 값들을 얻을 수 있다.

수압판 직경 300㎜ →면적 = 706㎠, 조작하중 = 353kgf

수압판 직경 500㎜ →면적 = 1963㎠, 조작하중 = 982kgf

수압판 직경 800㎜ →면적 = 5026㎠, 조작하중 = 2513kgf

수압판 직경 1000㎜ →면적 = 7854㎠, 조작하중 = 3927kgf

따라서, 수문조작장치로 충분히 실용적으로 공급할 수 있다.

도 1은 공기압축기(13)를 함께 움직이게 하면서, 사방절환밸브(11)를 ①의 자세로 하는 것에 의해, 유량조정밸브(12)에 의해 유량이 억제되면서, 송기관(14)과 송기관(10)에 의해 압축공기를 상측공기주머니(8) 속에 넣고, 동시에 하측공기주머니(7) 내부의 공기가 송기관(9)에 의해 개방된 수동개폐밸브(16)를 경유하여 방출용유량조정밸브(15)로 유량을 억제하면서, 대기 중에 방출되도록 한 결과, 문짝(1), 조작봉(2), 핀(3) 및 수압판(4)이 속도를 억제시키면서 강하한 상태를 보여준다.

도 2는 사방절환밸브(11)를 ③의 자세로 하는 것에 의해, 유량조정밸브(12)에 의해 유량을 억제함으로서 송기관(14)과 송기관(9)에 의해 개방된 수동개폐밸브(16)를 경유하여 압축공기를 하측공기주머니(7) 속에 넣고, 동시에 상측공기주머니(8) 내부의 공기가 송기관(10)을 경유하여 방출용유량조정밸브(15)에 의해 유량을 억제시키면서 대기 중에 방출되도록 한 결과, 문짝(1), 조작봉(2) 및 수압판(4)이 속도를 억제하면서 상승한 상태를 보여준다.

이 상태에서 사방절환밸브(11)를 ②의 자세로 한 때에는, 사방절환밸브(11)를 경유하는 공기의 흐름이 멈추기 때문에, 문짝(1) 등은 정지되어 있다.

그러나, 이 실시예와 같이 하측공기주머니(7)가 문짝(1), 조작봉(2), 핀(3) 및 수압판(4)의 중량을 지지하는 경우, 하측공기주머니(7) 내부의 공기가 새면, 문짝(1) 등은 조금씩 강하하여 상태가 좋지 않기 때문에, 장시간 문짝(1) 등을 정지시키는 경우, 수동개폐밸브(16)를 전부 닫아서 공기가 새는 것을 극도로 작게 한다.

공기가 새는 문제에, 더욱 고도의 배려를 한 것이 도 3과 도 4에 보여진 다른 하나의 실시예이다.

도 3 및 도 4에서, 수문의 문짝(1)을 끌어올리거나 밀어 내리는 조작봉(2)은, 핀(3)에 의해 문짝(1)과 결합되고, 그 상부는 케이스(5) 하부의 가이드부(6)로 지지되어 케이스(5)의 내부로 뻗어있고, 수압판(4)이 설치되어 있다. 수압판(4)의 상부에는 조작봉연장부(19)가 설치되고, 케이스(5) 상부의 가이드부(23)로 지지되어 케이스(5)의 윗방향으로 튀어나와 있다.

조작봉연장부(19)에는 핀구멍(20)이 여러 군데 통하여져 있고, 그 핀구멍에 삽입된 핀(21)이, 케이스(5) 상부의 지지부(22)로 지지되면, 문짝(1), 조작봉(2), 핀(3), 수압판(4) 및 조작봉연장부(19)가 자체 무게로 강하하는 것은 방지된다.

수압판(4)의 밑에는 원통형상의 하측공기주머니(7)가 있고, 송기관(9)에 의해 수동개폐밸브(16)를 거쳐 사방절환밸브(11)에 접속되어 있다. 한편, 수압판(4)의 위에는, 바깥지름과 안지름을 유지하는 보강골조(25)를 갖는 원통형상의 상측공기주머니(8)가 있고, 직경을 크게 하여 저항을 작게 한 송기관(23)에 의해 수동개폐밸브(17)를 거쳐 공기흡입부(18)에 접속됨과 동시에, 송기관(24)으로부터 분기한 송기관(10)에 의해 사방절환밸브(11)에 접속되어 있다.

게다가, 사방절환밸브(11)의 반대측에는, 송기관(14)에 의해 유량조정밸브(12)를 경유하여 공기압축기(13)가 접속되고, 또 방출용유량조정밸브(15)가 접속되어 있다.

이상과 같이 구성해서, 수동개폐밸브(16)를 완전히 열고, 수동개폐밸브(17)를 완전히 닫으면, 도 1 및 도 2의 실시예와 동일하게 사방절환밸브(11)의 3종류의 자세들을 선택하는 것에 의해, 문짝(1)의 상승, 하강, 또는 정지의 조작을 행할 수 있다.

도 3은, 사방절환밸브(11)를 ③의 자세로 해서 공기압축기(13)로부터 송기관(9), 수동개폐밸브(16)를 경유하여 하측공기주머니(7) 속으로 압축공기를 유량조정밸브(12)로 유량을 억제시키면서 보내주고, 또 상측공기주머니(8) 내부의 공기가 송기관(24), 송기관(10)으로부터 방출용유량조정밸브(15)에 의해 유량을 억제시키면서 대기 중에 방출되도록 한 결과, 수압판(4)이 하측공기주머니(7)에서 힘을 받아, 수압판(4), 조작봉연장부(19), 조작봉(2), 핀(3), 문짝(1)이 상승한 것을 보여주고 있다. 또, 잇따라 조작봉연장부(19)의 핀구멍들(20)중의 하나에 핀(21)을 삽입하고, 핀(21)은 케이스(5) 상부의 지지부(22)로 지지된 것이기 때문에, 문짝(1) 등이 강하하는 것이 억제되어 있는 상태이다.

이 상태에서는, 하측공기주머니(7)에서 공기가 새어도, 문짝(1)등이 강하 할 염려는 없다.

도 4는 도 3의 상태에서, 조작봉연장부(19)의 핀구멍(20)에서 핀(21)을 뽑아내어 문짝(1) 등의 강하가 가능하게 한 후, 문짝(1) 등을 강하시킨 상태를 보여주고 있다.

핀(21)을 뽑아낸 상태에서 문짝(1)등을 강하시키는 데에는, 사방절환밸브(11)를 ①의 자세로 해서 공기압축기(13)에서 압축공기를 보내는 방법도 있지만, 압축공기를 사용하지 않고, 문짝(1) 등의 자체 무게에 의해 강하시킬 수 있다. 즉, 일단 수동개폐밸브(16)를 완전히 닫아 문짝(1) 등의 중량을 수압판(4)을 경유해서 하측공기주머니(7)의 공기압으로 지지한 후, 조작봉연장부(19)의 핀구멍(20)에서 핀(21)을 뽑아내고, 다시 사방절환밸브(11)를 ①의 자세로 하고, 계속해서 수동개폐밸브(17)를 완전히 닫고 나서, 수동개폐밸브(16)를 천천히 열면, 문짝(1)등은 속도를 방출용유량조정밸브(15)에 의해 억제시키면서 자체 무게로 강하한다.

다시 말하면, 문짝(1) 등의 중량을 수압판(4)을 통해 지지하는 하측공기주머니(7) 내부의 공기는, 송기관(9), 수동개폐밸브(16)를 경유하여 방출용유량조정밸브(15)로 유량을 억제시키면서, 대기 중에 방출된다.

한편, 상측공기주머니(8)의 내부는 부압(負壓)상태가 되기 때문에, 공기흡입부(18)에서 수동개폐밸브(17), 송기관(24)을 경유해서 대기를 빨아들인다. 이 때의 저항을 적게 하기 위해, 송기관(24), 수동개폐밸브(17) 등은 직경을 크게 함과 동시에, 관로(管路)의 길이를 짧게 한다.

또, 상측공기주머니(8)는 부압 때문에 형상이 흐트러질 염려가 있기 때문에, 보강공(25)에 의해 원통형상을 유지하도록 한다.

도 5와 도 6은, 도 3 및 도 4의 실시예에서, 긴급시의 동력원으로서 압축공기의 탱크(28)에 저장한 압축공기를 사용하는 경우를 보여준다.

수동개폐밸브(26)를 닫고, 수동개폐밸브(27)를 열어 공기압축기(13)를 함께 움직이면, 탱크(28) 내부에 압축공기를 저장할 수 있다. 그 후에 수동개폐밸브(27)를 닫고, 수동개폐밸브(26)를 열어 두면, 조작장치는 정해진 바대로 조작 할 수 있다.

도 5는 도 3과 동일하게, 끌어올린 문짝(1) 등의 중량을 조작봉연장부(19)의 구멍(20)에 핀(21)을 삽입하고 핀(21)이 케이스(5) 상단의 지지부(22)로 지지되어, 문짝(1), 조작봉(2) 등의 자체 무게에 의한 강하를 억제하고 있는 상태이다. 이 상태에서 문짝(1) 등을 강하시키고 싶은 때에는, 핀(21)을 뽑아낼 필요가 있지만, 지지부(22)와 핀(21) 사이에 가해진 힘이 클 때에는 핀(21)을 뽑아내는 것이 곤란하기 때문에, 문짝(1) 등을 조금 밀어 올려서 할 필요가 있다. 이 때, 공기압축기(13)가 순조롭게 시동하면 좋지만, 만일 상태가 좋지 않은 긴급사태가 발생한 때에는, 탱크(28)의 내부에 저장한 압축공기를 이용한다.

즉, 수동개폐밸브(16)를 열고, 사방절환밸브(11)를 ③의 자세로 한 후에, 수동개폐밸브(27)를 열면 압축공기가 하측공기주머니(7)에 유입되어 문짝(1) 등을 끌어올릴 수 있다.

그런 후, 수동개폐밸브(16)와 수동개폐밸브(27)를 열고, 이어서 핀(21)을 뽑아내고 나서 사방절환밸브(11)를 ⓛ의 자세로 하여, 마지막으로 수동개폐밸브(16)를 열면, 문짝(1) 등은 자체 무게로 강하할 수 있다.

도 6은 문짝(1) 등이 강하한 상태를 보여주나, 이 상태에서 문짝(1) 등을 끌어올리고 싶을 때, 공기압축기(13)가 순조롭게 시동하면 좋지만, 만일 상태가 좋지 않은 긴급상태가 발생한 때에는, 탱크(28)의 내부에 저장한 압축공기를 이용한다.

즉, 수동개폐밸브(16)가 완전히 열림, 수동개폐밸브(17)가 완전히 닫힘을 확인한 후, 사방절환밸브(11)를 ③의 자세로 하고, 이어서 수동개폐밸브(27)를 열면, 압축공기가 하측공기주머니(7)에 유입해서 문짝(1) 등을 끌어올릴 수 있다.

도 7은, 본 발명의 수문조작장치에서 이용 가능한 공기주머니의 다른 예를 보여주고, 도 3 및 도 5와 동일한 상태를 보여준다. 수문의 문짝을 끌어올리거나 밀어내리는 조작봉(2)은, 그 상부를 케이스(5) 하부의 가이드부(6)로 지지되어 케이스(5)의 내부에 뻗어있고, 수압판(4)이 설치되어 있다. 수압판(4)의 상부에는 조작봉연장부(19)가 설치되고, 케이스(5) 상부의 가이드부(23)로 지지되어 케이스(5)의 윗방향으로 튀어나와 있다.

전술한 조작봉연장부(19)에는 핀구멍(20)이 여러 군데 통하여져 있고, 이것중의 하나에 삽입된 핀(21)이, 케이스(5) 상부의 지지부(22)로 지지되면, 문짝(2), 조작봉(2), 핀(3), 수압판(4) 및 조작봉연장부(19)가 자체 무게로 강하하는 것은 방지된다.

전술한 수압판(4)의 하측에는, 복수개의 단위주머니들(31)이 구비되고, 또한 개개의 단위주머니들(31) 사이에 형상유지판(32)을 접착해서 개재시켜 겹쳐 쌓은 하층공기주머니적층체(33)가 설치되어 있다. 그래서, 개개의 단위주머니들(31)은 통기구멍(34)에 의해 연결되어 있다. 또, 각 단위공기주머니(31)의 내부에는 보강골조(35)가 있어 각 단위공기주머니(31)는 항상 원통형상을 유지하도록 되어 있다. 전술한 하측공기주머니적층체(33)는, 송기관(9)에 의해 수동개폐밸브를 거쳐 사방절환밸브에 접속되어 있다.

또, 수압판(4)의 상측에도, 복수개의 단위주머니들(41)이 구비되고, 또한 개개의 단위주머니들(41) 사이에는 형상유지판(42)을 접착해 개재시켜 겹쳐 쌓은 상측공기주머니적층체(43)가 설치되어 있다. 또, 각 단위주머니(41)의 내부에는 보강골조(45)가 있어 각 단위공기주머니(41)는 항상 원통형상을 유지하도록 되어 있다. 전술한 상측공기주머니적층체(43)는, 송기관(24)에 의해 사방절환밸브에 접속되어 있다.

또, 전술한 하측공기주머니적층체(33) 및 상측공기주머니적층체(43)는, 각각 단위주머니들(31, 41)과 형상보지판들(32, 42)을 단위주머니들(31, 41)의 부풀어오르는 범위를 남겨두고 접착해 두는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 수문조작장치에서 이용 가능한 공기주머니의 다른 예를 보여주고, 도 4 및 도 6과 같은 상태를 보여준다. 이 상태에서는, 상측공기주머니적층체(43)에 압축공기가 유입해서 부풀고, 하측공기주머니적층체(33)는 축소하고 있다.

도 9는 본 발명의 수문조작장치에서 이용 가능한 단위주머니의 주요 부분을 나타내는 평면도로, 이 예에서는 단위주머니들(51)은 정방형으로 형성되어 있다. 이러한 정방형 단위주머니(51)는, 고무포 등으로 제작하는 경우 원형의 단위주머니에 비교해서 제작이 매우 용이하다. 52는 단위주머니(51)가 부압으로 되어 외부로부터 공기를 흡입할 때, 단위주머니(51)의 외주측이 안쪽으로 끌어들여져 접착부가 벗겨 떨어지지 않도록 하기 위해 설치한 보강골조(외주부확장골조)이다. 이 보강골조(52)는, 소용돌이형보강골조(53)에 의해 항상 바깥방향으로 눌려져 있고, 따라서 단위주머니(51)의 정방형 형상이 유지된다. 전술한 소용돌이형보강골조(53)는, 단위주머니(51)가 팽창한 때는 직경이 작게 되고, 편평하게 눌린 때는 직경이 크게 된다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 수문조작장치에서 문짝을 자동 강하시키는 것으로 배려한 실시예이다.

도 10 및 도 11에서, 수문의 문짝(1)을 끌어올리거나 밀어 내리는 조작봉(2)은 핀(3)에 의해 문짝(1)에 결합되고, 그 상부는 케이스(5) 하부의 가이드부(6)로 지지되어 케이스(5)의 내부로 뻗어있고, 수압판(4)이 설치되어 있다. 수압판(4)의 상부에는 조작봉연장부(19)가 설치되어, 케이스(5) 상부의 가이드부(23)로 지지되어 케이스(5)의 윗방향으로 튀어나와 있다.

조작봉연장부(19)에는 핀구멍(20)이 여러 군데 통하여져 있고, 이것에 삽입한 핀(21)이 케이스(5) 상부의 지지부(22)로 지지되면 문짝(1), 조작봉(2) 등이 자체 무게로 강하하는 것은 방지된다.

수압판(4)의 밑에는 원통형상의 하측공기주머니(7)가 있고, 송기관(9)에 의해 수동개폐밸브(16)를 거쳐 사방절환밸브(11)에 접속되어 있다.

한편, 전술한 수압판(4)의 위에는, 바깥지름과 안지름을 유지하는 보강골조(25)를 갖는 원통형상의 상측공기주머니(8)가 있고, 송기관(10)에 의해 사방절환밸브(11)에 접속되어 있다. 더욱이, 송기관(9)은 도중에 유량조정밸브(62)와 수동개폐밸브(63)를 갖는 바이패스관(61)에 의해 송기관(10)에 연결되어 있다.

게다가, 사방절환밸브(11)의 반대측에는 송기관(14)에 의해, 유량조정밸브(12)를 경유해서 공기압축기(13)가 접속되고, 또 방출용유량조정밸브(15)가 접속되어 있다.

이상과 같이 구성해서, 수동개폐밸브(16)를 완전히 열고, 수동개폐밸브(63)를 완전히 닫으면, 도 1 및 도 2의 실시예와 마찬가지로 사방절환밸브(11)의 ①∼③의 3종류의 자세들에서 선택하는 것에 의해, 문짝(1)의 상승, 강하, 또는 정지의 조작을 행할 수 있다.

도 10은 사방절환밸브(11)를 ③의 자세로 하여 공기압축기(13)에서 송기관(9), 수동개폐밸브(16)를 경유해서 하측공기주머니(7)에 압축공기를 유량조정밸브(12)로 유량을 제어하면서 보내주고, 또 상측공기주머니(8) 내부의 공기가 송기관(10)에서 방출용유량조정밸브(15)로 유량을 제어하면서 대기 중에 방출되도록 한 결과, 수압판(4)이 하측공기주머니(7)에서 힘을 받아 수압판(4), 조작봉연장부(19), 조작봉(2), 핀(3) 및 문짝(1)이 상승한 상태를 보여주고 있다.

이어서, 조작봉연장부(19)의 핀구멍들(20)중 하나에 핀(21)을 삽입하고, 핀(21)은 케이스(5) 상부의 지지부(22)로 지지되었기 때문에 문짝(1) 등이 강하하는 것은 억제되어 있다. 따라서, 이 상태에서는 하측공기주머니(7)에서 공기가 새어도 문짝(1)등이 강하할 염려는 없다.

도 11은 도 10의 상태에서, 조작봉연장부(19)의 핀구멍(20)에서 핀(21)을 뽑아내어 문짝(1) 등의 하강을 가능하게 한 후, 문짝(1) 등을 강하시킨 상태를 보여준다. 핀(21)을 뽑아낸 상태에서 문짝(1) 등을 강하시키는 데는, 사방절환밸브(11)를 ①의 자세로 하여 공기압축기(13)에서부터 상측공기주머니(8)로 압축공기를 보내는 방법도 있지만, 압축공기를 사용하지 않고, 문짝(1)을 자체 무게에 의해 강하시킬 수 있다.

즉, 일단, 수동개폐밸브(16)를 완전히 닫아 문짝(1)의 중량을 수압판(4)을 통해 하측공기주머니(7)의 공기압으로 지지한 후, 조작봉연장부(19)의 핀구멍(20)에서 핀(21)을 뽑아내고, 이어서 수동개폐밸브(63)를 천천히 열면, 문짝(1) 등은 속도를 유량조정밸브(62)에 의해 제어시키면서 자체 무게로 강하한다.

다시 말하면, 문짝(1)의 중량을 수압판(4)을 통해 지지하는 하측공기주머니(7)의 내부의 공기는, 유량조정밸브(62)로 유량을 제어하면서 송기관(9), 바이패스관(61), 송기관(10)을 경유하여 상측공기관(8)로 이동한다. 이 경우, 상측공기주머니(8) 내부의 부압상태는 그 정도는 아니지만, 상측공기주머니(8)의 형상이 흐트러질 염려가 있기 때문에, 보강골조(25)에 의해 원통형상을 유지하도록 한다.

본 발명의 수문조작장치에 의하면, 간단한 구조로 저가이며, 조작이나 점검, 유지관리, 수선 등이 용이할 뿐 아니라, 환경을 오염시킬 염려는 없는, 신규한 수문조작장치를 제공할 수 있다. 즉,

(1) 면적이 큰 수압판의 채용

수압판의 면적을 충분히 크게 한 것에 의해, 최대 사용압력을 낮게 억제할 수 있고, 부하의 변동에 의해 조작봉이 멈춘다던지, 움직인다던지 하는 현상이 발생하기가 어렵게 되고, 만일 그러한 경우가 발생해도 조작봉의 급격한 움직임을 방지할 수 있다.

(2) 공기주머니의 채용

종래와 마찬가지로, 조작장치를 에어잭과 같이 정밀하게 가공한 실린더, 피스톤, 피스톤로드를 조합시켜, 각 접동부가 고도의 기밀성을 유지하면서 운동하는 것으로 하면, 유압잭을 사용하는 경우와 마찬가지로 매우 고가가 되고, 게다가 접동부의 마찰력이 큰 값으로 되어 위의 (1)에서 설명한 낮은 압력에서의 구동은 불가능하다.

이 문제를 해결하기 위해, 낮은 압력의 압축공기를 공기주머니에 집어넣어서, 이 공기주머니에 의해 큰 면적의 수압판을 누르는 것으로 했기 때문에, 수압판과 케이스의 내면, 조작봉과 케이스의 지지부에는 충분히 간격을 주는 것이 가능하게 되고, 접동부의 마찰력을 매우 작은 값으로 할 수 있었다. 더욱이, 케이스, 수압판, 조작봉 등의 조작장치를 구성하는 부재는 가공이 간단하게 되고, 매우 저가로 제공할 수 있게 되었다.

(3) 자동강하기능의 용이성

소형의 수문에는 자체 무게에 의한 강하 기능이 요구되는 것이 다수 존재한다. 이 때문에, 종래의 조작장치의 경우, 강하시의 속도제어 등에 복잡한 기구가 필요하게 되고, 조작장치를 고가인 것으로 하고 있다. 본 발명의 수문조작장치에서는 자체 무게로 인한 강하 기능을 부가하는 것은 추가비용이 소액으로 끝나고, 그 조작도 밸브조작으로 간단하다.

(4) 낙하사고에 대한 안전성

종래의 조작장치의 경우, 브레이크가 고장나면 문짝이 자유낙하에 가까운 속도로 낙하하는 위험이 있었지만, 본 발명에서는 충분히 큰 면적의 수압판을 케이스 내에 넣어두고 있기 때문에, 송기관이 파손한다던가, 공기주머니에 구멍이 뚫려도, 자유낙하상태에서 문짝이 강하하는 일은 없다.

(5) 압축탱크의 이용에 의한 긴급조작의 확실성

실시예에서 설명한 바와 같이, 홍수시 등의 긴급조작이 필요한 수문에 있어서는, 만일 공기압축기의 상태가 좋지 못한 경우에 대비하여 탱크에 압축공기를 축적해 두면, 조작의 확실성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

(6) 공기압축기가 시판품인 것의 경제성, 우위성

사용되는 공기압축기의 종류는, 전동, 엔진구동, 수동핸들구동, 발로 밟는 페달구동 등으로 다양하고, 수문의 설치장소의 조건, 상황, 수문의 크기, 조작빈도 등에 의해 선택한다. 이 경우, 어떤 것으로 해도 제조자가 규격을 정하고 다량으로 제조하는 공업제품이기 때문에, 저가로 짧은 납기로 입수할 수 있을 뿐 아니라, 수리부품 등도 입수하기 쉽고, 수선 등의 전문기술자도 전국각지에 거주해 있기 때문에, 점검, 유지관리, 수선이 용이하다는 우위성이 있다.

(7) 조작에 전기를 사용하지 않는 안전성

조작계는 압축공기용의 기기와 배관으로 구성되어 있고, 폭풍우 속에서도 조작작업이 요구되는 수문조작장치로서는 감전사고의 위험성이 없기 때문에 안전하다.

(8) 환경에 대한 안전성

힘을 전달하는 매체가 공기이고, 대기 중에 방출해도, 또 수문조작장치에서 새어도 환경을 오염하는 일 없이 안전하다. 또, 공기압축기를 포함하는 압축공기용기구류를 제외하고는 접동부 내지 활동부에 기름을 사용하지 않기 때문에, 새는 기름이 환경을 오염할 염려는 없다.

Claims

수로에 설치해 물을 흐르게 하거나 멈추게 하는 수문의 문짝과, 문짝을 상하로 조작하는 조작수단을 구비한 수문조작장치에 있어서,

문짝에 조작봉을 개재하여 설치된 수압판;

수압판의 승강을 안내하는 가이드부;

상기 수압판의 상하에 각각 배치된 상측 및 하측공기주머니들;

상측 및 하측공기주머니들의 각각에 공기를 보내는 공기압축기; 및

상측 및 하측공기주머니들과 공기압축기 사이에 설치되고, 상측 및 하측공기주머니들 중의 하나에 공기를 보내는 것을 절환 또는 조정하는 절환밸브 및 유량조정밸브를 포함하고,

공기주머니들 중 하나 속으로 압축공기를 넣어서 수압판을 이동시키는 것에 의해, 문짝을 상하로 이동시켜, 문짝을 개폐하도록 한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
수로에 설치해 물을 흐르게 하거나 멈추게 하는 수문의 문짝과, 문짝을 상하로 조작하는 조작수단을 구비한 수문조작장치에 있어서,

문짝에 조작봉을 개재하여 설치된 수압판;

수압판의 승강을 안내하는 가이드부;

상기 수압판의 상하에 각각 배치된 상측 및 하측공기주머니들;

상측 및 하측공기주머니들의 각각에 송기관을 개재하여 공기를 보내주는 공기압축기 및 유량조정밸브;

상측 및 하측공기주머니들로부터 공기를 배출하는 방출용유량조정밸브; 및

상측 및 하측공기주머니들과 공기압축기 및 유량조정밸브, 방출용유량조정밸브 사이에 설치되어, 상측 및 하측공기주머니들 중의 하나에 공기를 보내주는 것을절환하는 사방절환밸브를 포함하고,

공기압축기에 의해 사방절환밸브를 조작하여 압축공기를 하측공기주머니 속으로 넣어, 수압판을 이동시키는 것에 의해 문짝을 끌어올리고,

사방절환밸브를 절환하여 압축공기를 상측공기주머니 속으로 넣어, 수압판을 이동시키는 것에 의해 문짝을 하강시키고,

사방절환밸브를 중립의 위치로 하고, 하측공기주머니의 송기관에 설치된 개폐밸브를 닫고 문짝을 소정의 위치에 유지할 수 있게 하여,

문짝을 개폐하도록 한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 수압판의 상하에 각각 배치된 상측 및 하측공기주머니들이 복수개의 단위주머니들로 구성되고, 개개의 단위주머니들 사이에 형상유지판을 접착해 개재시켜 적층함과 동시에, 개개의 단위주머니들 사이를 통기구멍에 의해 연결한 것에 의해, 공기주머니의 형상유지성능을 향상한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 수압판의 상측공기주머니가, 부의 압력으로 횡방향의 형상이 현저하게 변형되지 않도록 보강골조에 의해 보강되고, 또 공기흡입부를 구비한 흡입용수동밸브를 구경이 큰 송기관으로 상측공기주머니와 연결한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 수압판의 상측공기주머니가, 부의 압력으로 횡방향의 형상이 현저하게 변형되지 않도록 보강골조에 의해 보강되고, 또 상측공기주머니와 하측공기주머니를 도중에 유량조정밸브와 개폐밸브를 갖는 바이패스관으로 연결한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 문짝과 수압판을 연결하는 조작봉에 핀을 삽입하여 핀을 조작봉가이드부의 소정 위치에서 지지함과 동시에, 하측공기주머니의 송기관에 설치한 개폐밸브를 닫아 문짝이 자체 무게에 의해 강하하지 않도록 유지하고,

문짝을 자체 무게로 강하시킬 때에는, 사방절환밸브를 문짝하강자세로 하고, 핀을 조작봉으로부터 뽑아냄과 동시에 흡입용수동밸브를 개방하고,

이어서 하측공기주머니의 송기관에 설치한 개폐밸브를 열고 문짝을 자체 무게에 의해 강하하도록 한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
제5항에 있어서, 문짝과 수압판을 연결하는 조작봉에 핀을 삽입하여 핀을 조작봉가이드부의 소정 위치에서 지지함과 동시에, 하측공기주머니의 송기관에 설치된 계폐밸브를 닫아 문짝이 자체 무게에 의해 강하하지 않도록 유지하고, 문짝을 자체 무게로 강하시킬 때에는, 핀을 조작봉에서 뽑아냄과 동시에 바이패스관의 개폐밸브를 개방하도록 한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 수압판의 면적을 충분히 크게하는 것에 의해, 사용되는 압축공기의 압력을 1kgf/㎠정도 이하로 하여, 압력 변화에 의한 압축공기의 체적변화를 극히 작게 한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.
제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 공기압축기에 탱크를 부설하고, 공기압축기에 의해 탱크에 저장된 압축공기를 사용하여, 긴급시의 조작을 행하도록 한 것을 특징으로 하는 수문조작장치.