KR20010091611A - 자동수문 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수질개선용으로 설치되는 수중보 ,강이나 하천의 수중보, 저수지의 여수토 또는 농사용 농수로등에 설치되는 자동수문에 관한 것이다

종래에 하천의 수중보 또는 저수지의 여수토에 설치되는 수문들은 수직상승형이 주류를 이루고 있는데 한결같이 사람에 의해서 수동으로 조작해주어야 하는 불편한 점들이 있었던 것이다.

이러한 문제점들을 해결한 본 발명의 구조는 다음과 같다.

일정한 간격을 두고 구성되는 언체 또는 벽체에 기둥을 구성시킨후 기둥에 회동이 가능하도록 수문이 부착되며 수문의 형상은 진공의 사각판에 수압과 부력을 받을수 있도록 구성되어 있으며 수문을 지탱하고 있는 기둥의 회동축 상측에 유압피스톤이 수문과 연결 구성된 구조이다.

이상과 같은 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

강이나 하천에 설치되는 수중보 , 또는 저수지의 여수로 ,또는 농수로에 설치되는데 있어서 상류에서 흘러내려오는 유입수가 많아지면 자동으로 감지되는 수위감지쎈서의 신호에 의해 저장수위를 유지하고 있는 유압피스톤의 압력이 조절되면서 수문에 가해지는 수압과 부력에 의해 수문이 개방되고 일정한 저장수위를 유지시키기 위해서는 벽체와 수문사이에 구성되는 유압피스톤의 압력을 가중시켜주게 되면 계획된 저장수위를 항상 유지시켜 줄수가 있도록 된 자동수문이다.

Description

자동수문{.}

본 발명은 자동으로 열리고 자동으로 닫히는 자동수문에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 물을 저장하여 농사용 또는 공업용으로 사용하기 위해서 설치하는 하천의 수중보 또는 저수지의 여수로(余水路) 또는 관계용수로에 설치하여 저수측(貯水側)의 수위를 항상 일정 범위 내로 유지하여 주는 기능을 발휘하는 자동수문에 관한 것이다.

본 발명의 자동수문이 사용되는 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 수 밖에 없는 이유는 물을 저장해 놓으면 태양열에 의하여 물속에 함유된 오염물질들이 자연분해되는 과정을 거치면서 수질이 개선되게 되는 것으로서 이러한 자연법칙에 의하여 분해되어진 오염물질은 분자의 구조가 무거워지는 과정을 통하여 비중이 무거워지기 때문에 저장수의 하단부에 누적되어 쌓이게 되는 것이다.

이러한 물질적 특성으로 인하여 태양열에 의하여 분해되어진 오염물질이 하천이나 강의 하층부에 중첩되게 쌓인 물질이 퇴적오니인 것이다.

물속에 함유된 오염물질을 분해하여 주는 물리 화학 작용중에는 물속에 함유된 산소가 오염물질을 분해시켜주는 작용이 있으며 또다른 이론으로는 물과 맏닷는 대수층의 공기에 의한 오염물질의 2차적 분해효과가 있는 것이다.

이러한 3가지 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 오염이발생하는 것으로서, 본 발명의 하단부 배출식 자동수문을 이용하여 수중보를 조성하여주면, 이와 같은 자연적 이론에 의하여 생성된 퇴적오니들이 수문의 하단부를 통하여 배출되어 버리기 때문에 2차적 오염에 대해서는 걱정할 필요가 없는 것이다.

즉 인위적인 힘을 들이지 않고도 오염된 수질을 개선 시켜줄수가 있는 것임을 물론 , 홍수시 또는 비가올때에는 자연발생적으로 증가하는 수압에 의해 자동적으로 전달되는 자동수위 감지쎈서에 의해 작동되는 유압피스톤에 의해 열였다가 비가 끝치면 자동으로 작동하는 유압피스톤에 의해 수문이 자동적으로 닫히는 자동수문에 관한 발명인 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 비가올때에 철재로 구성된 수문을 열어주러 가다가 벼락을 맞는일이 비일비재한 것이 현실인 것이며 범람하는 홍수에 의해 하천으로 흽쓸려들어가 인명피해를 유발하는 것이 다반사 인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여,상류에서 유입되는 유량이 적어지게 되면 수문과 벽체사이에 유동흰지로 구성된 피스톤의 압력에 의해 폐쇄되어 저수과정이 진행되고 상류로부터 유입되는 유량이 많아지게 되면 자동으로 감지되는 자동수위 감지쎈서의 신호에 의해 압력조절장치가 작동되면서 수문을 압박하고 있던 피스톤의 압력이 조절됨과 동시에 수압과 부력에 의해 수문이 개방되기 시작하면서 배수가 이루어져 수중보 내부에 일정 범위로 저장수위를 항상 유지시킬 수 있는 자동수문을 제공하고자 하는 것을 과제로 한다.

도 1은 본 발명의 폐쇄상태를 나타낸 측면도 .

도 2는 본 발명의 개방상태를 나타낸 자동수문의 측면도.

도3은 본 발명의 자동수문 측면도

도4는 본발명에 사용되는 흰지의 단면도

도5는 본 발명에 사용되는 흰지박스의 정면도외 단면도

도6은 본 발명의 제7도에 도시된 자동수문 A-A선에 대한 단면도

도7은 본 발명 자동수문을 나타낸 평면도

※도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명※

1. 수문2.회동축 3.유압 또는 공압 피스톤 4. 지지대 5.수문에 부착되는 회전축 6.기둥에 부착되는 회전축 7.흰지박스8.문틀 9. 패킹 10.수위감지 쎈서

본 발명의 자동수문은, 수질개선용으로 하천이나 강에 조성되는 수중보 , 농업용수 또는 공업용수를 확보하기 위해서 조성되는 강이나 하천의 수중보 ,저수지의 여수토, 농수로에 소정의 간격을 두고 축조되는 벽체와, 수문[1]의 본체가 H빔과 같은 재료에 의해 다수의 공간으로 진공의 사각 판 형상으로 되어 있음과 함께 수문[1]의 내부에는 부력을 발생시키기 쉬운 기체 즉 수소가스와 같은 비중이 가벼운 물질로 충진되어 있으며, 수문[1] 상측의 양 측부에 회동이 가능하도록 흰지축[2]이 구비되어 상기 벽체[11] 사이에 유입수측으로 역경사 배치됨과 함께상기 회동축[2]이 지지대[4]에 회동 가능하게 결합된 수문본체[1]로써 수문[1]과 지지대[4]사이를 유동성이 가미된 유동흰지[5][6]에 의해 공압,또는 유압으로 작동되는 피스톤[3]이 구성되고 비가 오거나 홍수가 발생하면 유입수위를 자동으로 감지하여 주는 수위감지쎈서[10]가 벽체[11]에 구성된 구조이다.

상기와 같은 본 발명은 수중보의 상류에서 유입되는 수량이 적어지면서 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 수문본체[1]가 자동수위감지쎈서[10]의 지시에 의해 작동되는 압력조절장치에서 압력이 발생되어 피스톤[3]에 전달되면 피스톤[3]의 압력에 의해 폐쇄상태를 유지하고 있다가, 하천이나 강의 상류로부터 유입되는 유입수량이 증가하여 저수측의 수위가 상승할 경우에는 자동수위 수위감지센서[10]의 신호에 의해 작동되는 압력조절장치의 가동에 의해 수문을 압박하고 있던 피스톤[3]의 압력이 자동으로 수축되도록 조절되어 수문본체[1]의 하부가 수압과 부력에 의해 배수측 상부로 회동하여 배수가 이루어지는 작동을 반복하는 것에 의해 저수측의 수위를 일정 범위 내로 항상유지시킬 수 있는 자동수문의 구조인 것이다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 폐쇄 상태의 측면도를, 도2는 본 발명의 개방된 상태의 측면도로써 수문[1]에 구성되는 흰지축[5]과 지지대[4]에 구성되는 흰지축[6]의 사이를 피스톤[3]으로 연결시켜 피스톤[3]의 압력이 수축되면서 조절되어 수압과 부력에 의해 수문이 열린 상태를 각각 도시하고 있다.

지시부호 11은 물을 저장하기 위한 하천의 수중보 , 저수지의 여수로(余水路) 또는 관계용수로(WR, 이하 "수로"라 한다)에 소정의 간격을 두고 축조된 철근콘크리트 구조물 또는 금속판재로 구성된 벽체이고, 이 벽체(11)에는 수문본체(1)가 횐지[2]에 의해 회동이 가능하도록 흰지박스[7]와 함께 지지대(4)가 수직되게 고정되어 있다.

벽체(11) 사이에 구비되는 수문본체(1)는 H빔 등에 의해 다수의 칸으로 판재만으로 구성될 수가 있으며 또는 두꺼운 철판만을 이용하여 만들어 질수가 있는 것이다.

본 발명에서는 FRP수지 많을 이용하여 수문[1]을 구성시킬수가 있으며 철판 또는 사각의 판 형상으로 다수의 공간형태로 되어 있음과 함께 수문의 내부에는 부력의 발생이 용이한 물질 즉 수소가스와 같은 비중이 가벼운 물질이 충진되어 있으며 수문의 상측 양 측부에는 회동이 가능한 흰지축(2)이 구비되어 있다. 이 수문본체(1)는 물에 뜨는 재질로 만들어지거나 또는 물에 뜨지 않는 재질을 사용했다 하더라도 진공(眞空) 구조로서 물에 뜨는 구조를 갖도록 되어 있다. 그리고 본 발명의 자동수문을 제작 설치할때에 수문[1]자체에 장착되어 구성되어진 수문의 구조물은 수압을 이겨내면서 계획된 저장수위에 저항할 수 있는 구조를 갖고 있어서 계획된 저장수위를 항상 조절하도록 되어 있다.

상기 수문본체(1)에 구성되는 피스톤축[5]과 지지대[4]에 구성되는 피스톤축[6]사이에 일정한 각을 두고 피스톤[3]이 압력조절장치와의 사이에 수축과 팽창 작용을 할수 있도록 배관으로 연결되어 있다. 수문[1]과 지지대[4] 사이에 피스톤[3]이 구성되는 이유는 공압,또는 유압의 힘으로 피스톤[3]을 수축과 팽창작용을 시켜주어 배수측과 저수측 수위를 조절시키기 위함과 함께 저수측의 수위가 상승할 경우 자동 감지 센서[10]의 지시에 의해 압력조절장치가 작동되어 피스톤[3]을 압박하고 있던 압력이 조절되면 피스톤이 수축되면서 수문본체(1)를 용이하게 개방될 수 있도록 하기 위해 설치되는 것이다.

수문[1]과 지지대[4] 사이에 구성되는 피스톤[3]을 작동시키는 방식은 압력조절장치에 의하여 작동되는 것이며, 자동수위감지 쎈서의 지시에 의하여 피스톤[3]에 압력을 전달하기도 하고 전달된 압력을 수축시키기도 하는 역할을 하는 것이다.

다만 피스톤[3]을 작동시키는 방식이 유압이나 또는 공압으로 하여 변경하여 구성한다해도 본 발명의 수문을 개폐시키는 작용을 모두 할 수가 있는 것이기에, 특별한 의미는 없는 것이다.

상기와 같은 수문본체(1)는 도 1에서 도시된바와 같이 저수측 방향으로 예각을 이루도록 상기 벽체(11) 사이에 역경사 배치되고 또 수문본체(1)의 상부 측부에 구비되는 흰지축(2)은 상기 지지대(4)에 부착되는 흰지박스[7]의 내부에 회동 가능하게 결합된다.

또한 본 발명에 있어서 수문이 설치되는 각도를 상류쪽으로 역경사지게 설치할것인가 아니면 하류방향으로 경사지게 설치할것인가의 문제점들은 그리 중요한 것이 되지 않는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의해 수위가 자동으로 조절되는 작용은 다음과 같다.

저수측의 수위가 벽체(11)의 높이와 거의 동일하게 되기 전까지는 도 1 에서와 같이 수문본체(1)와 지지대[4] 사이에 구성된 유압피스톤[3]의 압력에 의해 폐쇄 상태를 유지하여 수질개선용으로 설치되는 수중보,하천의 수중보 ,저수지의 여수로, 농수로등에 필요한 물의 저수과정이 진행된다.

이후 하천의 수중보등에 저수과정이 계속되어 수위가 벽체(11) 높이 이상으로 흐르게 되면 수문본체(1)에 작용하는 물의 흐름압력에 의해 자동감지 센서[10]에 신호가 입력되면 압력의 세기를 감지하여 압력조절장치에 의해서 작동하는 피스톤[3]의 압력이 수축되면서 10에 도시된 바와 같이 수문본체(1)는 수압과 부력에 의하여 그 하부가 저수측의 상부로 회동하여 배수가 이루어진다. 여기서 수문본체(1)는 피스톤[3]에서 작용하는 압력이 수축되면서 발생하는 수압과 부력에 의해 용이하게 개방되고 그 하부가 배수측의 상부로 회동하여 개방되는 것이므로 수문본체(1)의 저수측 면과 수로바닥 사이에 형성되는 통수 단면적이 극대화되어 신속한 배수가 이루어지는 것이다.

그리고 상기와 같은 개폐작동은 공지된 기술인 자동수위감지 쎈서[10]에 의해서 유입되는 수위에 따라 연속적인 동작에 의해 자동으로 반복되는 것이므로 이러한 작동에 의해 저수측의 수위는 항상 일정 범위 내로 유지되면서 하천에 설치되는 수중보의 계획된 저수량을 안정적으로 확보 할 수가 있는 것이다..

또한 일정한 구졸물로 구성되는 수문 본체의 역할에 의해 수문에 전달하는 수압과 부력이 가중되기 때문에 수문의 개문범위가 더욱더 커지게 되는 것이다.

위급시에 공지되어 있는 기구를 이용하여 피스톤의 압력을 수동으로 조절시켜 수문을 개방 시킬수가 있도록 수동조절수위치가 부착되어 있어서 어떠한 재난에도 즉시 대처할 수가 있는 것이다.

이상과 같이 저장수위를 유지하고 제거시키는 방법을 응용하여 수문[1]을 압박하고 해제하여 저장수위와 개문수위를 보장하거나 제거시킬수가 있는 방법은 다양하다.

그방법중에는 수문[1]을 압박시켜 저장수위를 보장하는 방법으로써 지지대[4]와 수문[1]사이에 스크류 나사를 구성시킨후 스크류 나사를 역회전과 정회전을 시켜 직립운동으로 바꾸어주는 승강식 방법으로 수문[1]을 압박시켜 배출수위와 저장수위를 보장시키는 방법이 있고, 지지대[4]와 수문[1]사이에 라크기어를 장착시켜 회전운동을 직선운동으로 바꾸어주어 직립운동을 시켜주는 라크기어 작동식으로 수문[1]을 압박 시켜 저장수위와 배출수위를 유지시키는 방법이 있다.

이렇게 또다른 도구를 이용하여 이용하여 지지대와 수문사이를 압박하여 배출수위와 저장수위를 유지시키는 방법 또한 본 발명의 구성방법과 동일하므로 본 발명의 권리 범위에 속하는 것을 당연한 것이다.

또한 피스톤이 설치되는 방향이 상향식이 되었던 하향식이 되었던 본 발명의 효과를 나타나게 할 수가 있는 것이다.

수문의 모양 또한 제3도와 같이 수문의 끝 부분을 뽀족하게 구성하여 개문시에 저항을 적게 받을수 있도록 구성하는 것으로 본 발명의 효과를 달성할 수가 있는 것이다.

본 발명은 오염된 수질을 개선시키기 위해서 설치되는 수중보 , 농업용수 또는 공업용수를 확보하기 위하여 하천의 수중보에 설치되는 자동수문에 있어서 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 자동으로 수위를 체크하여주는 수위감지 쎈서의 신호에 의해 압력조절장치가 작동하여 피스톤이 팽창되어 수문이 폐쇄상태를 유지하고 있다가, 저수측의 수위가 상승할 경우에는 자동감지쎈서의 지시에 의해 작용하는 압력조절장치의 압력에 의해 자동적으로 피스톤의 압력이 가중되면서 수문본체의 하부가 유입수측 상부로 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, 농사용수를 공급하는 농수로등에도 본 발명의 자동수문을 설치하여 주게 되면 이와 같이 반복적 연속 작용을 할 수가 있는 것이다.

본 발명은 수문본체의 하부가 유입수측의 상부로 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.

또한 수문을 구성하고 있는 언체의 크기를 크게하여 구성 하였기 때문에 수문에 가해지는 수압을 가중시킬수가 있는 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 살아 난다는 점이다.

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

더욱이 수문의 하단부로 일정한 양의 유입수를 배출시켜 줄수 있도록 피스톤의 압력을 조절하여주게 되면 수문의 하단부가 자연적 어로 구실을 하여 주기 때문에 생태계 복원에 중심적 역할을 하여 줄수가 있는 것이다.

이러한 방법 모두가 수중보 내부에 적정량의 저장수위를 보장하면서 홍수해를 미리 대비 시킬수가 있는 발명인 것으로서 본 발명에서 제시한 바와 같이 수문의 본체을 강제적인 방법을 사용하여 압박하고 해제하여 수문의 하단부를 개폐시키는 방법은 방식이 틀린다해도 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연 한것이다.

Claims (2)

1. 수질개선용 이나 농사용수 또는 공업용수를 확보하기 위해서 설치하는 강이나 하천의 수중보 ,저수지의 여수로 언체 ,농수로의 벽체등에 소정의 간격을 두고 축조된 벽체 또는 언체와, 수문 본체가 철판과 같은 판재 또는 진공의 형상으로 되어 있음과 함께 수문의 본체 내부에는 수소가스와 같은 비중이 낮은 기체로 충진되어 있고 수문 상측에는 회동이 가능한 흰지축이 구비되며 수문이 위치하는 방향은 유입수측 방향으로 일정한 예각을 이루도록 상기 벽체 사이에 역경사지게 배치됨과 함께 상기 회동축이 지지대에 부착된 흰지박스의 내부에 회동 가능하게 결합된 수문본체로 되어있고,수문본체와 지지대 사이에는 피스톤로드에 의해 구성되는 자동수문의 구조로서 강 또는 하천이나 또는 저수지의 상류에서 내려오는 물이 적어 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 수문본체와 지지대 사이에 구성된 피스톤이 자동수위감지 쎈서에 의하여 작동되는 압력조절장치에서 보내지는 유압 또는 공압과 같은 압력에 의하여 폐쇄상태를 유지하고 있다가 ,비 또는 홍수가 발생하여 하천이나 강의 상류로부터 유입되는 유입수가 많아지면 수위감지쎈서에 감지되는 신호에 의해 자동으로 작동되는 압력조절장치에서 보내지는 피스톤의 압력에 의해 지탱하고 있는 피스톤의 압력이 조절되면서 상류로부터 유입되는 유입량 만큼 많을 하류로 배출시키도록 조절되는 구조의 수문으로서 천재지변에 의해 전기의 공급이 중단된다해도 수문의 내부가 중공 또는 진공으로 구성되어 있기 때문에 수문을 뛰우려는 부력작용과 수문을 밀어내는 수압작용에 의해 수문본체가 유입수측 상부로 회동하여배수가 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동수문
2. 제1항에 있어서 수문이 설치되는 각도를 하천이나 강의 상류에서 유입되는 유입수의 배출방향으로 경사지게 설치하여 작동시키는 방식의 자동수문