KR200179180Y1 - 자동수문 - Google Patents

Abstract

본 고안은 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 고안의 구조는 다음과 같다.

일정한 간격을 두고 구성되는 언체 또는 벽체에 ㄱ 자형태의 기둥을 구성시킨후 ㄱ 자기둥에 회동이 가능하도록 유동성이 용이한 유동축에 의해 수문이 부착되며 수문의 형상은 진공의 사각판에 수압과 부력을 받을수 있도록 구성되어 있으며 수문을 지탱하고 있는 회동축 상측에 유압피스톤이 수문과 연결 구성된 구조이다.

이상과 같은 본 고안의 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 피스톤의 압력이 제거되면서 수문에 가해지는 수압과 부력에 의해 수문이 개방되고 일정한 저장수위를 유지시키기 위해서는 ㄱ 자기둥의 상단부와 수문사이에 구성되는 피스톤의 압력을 가중시켜주게 되면 계획된 저장수위를 유지 시켜줄수가 있도록된 자동수문이다.

Description

자동수문{.}

본 고안은 자동으로 열리고 자동으로 닫히는 자동수문에 관한 것이며, 더욱상세하게는 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 발휘하는 자동수문에 관한 것이다.

본 고안의 자동수문이 사용되는 또다른 용도로는 오염된 수질을 개선시키기위해서 설치되는 수중보를 조성하는데 사용되는 것이다.

종래의 수중보들은 수문의 상단부를 통하여 유입수를 배출시켜주는 방식이다보니 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 자연분해되게 되는데 이러한 자연법칙에의하여 분해되어진 오염물질은 분자의 구조가 무거워지게 되는데 즉 비중이 무거워지기 때문에 저장수의 하단부에 누적되어 쌓이게 되는 것이다.

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

물속에 함유된 오염물질을 분해하여 주는 물리 화학 작용중에는 물속에 함유된 산소가 오염물질을 분해시켜주는 자정효과가 있으며 또다른 자정효과로는 물과맏닷는 대수층의 공기에 의한 오염물질의 2차적 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 오염이발생하는 것으로서, 본 고안의 하단부 배출식 자동수문을 이용하여 수중보를 조성하여주면, 이와 같은 작용효과에 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 감지 쎈서에 의해 작동되는 피스톤에 의해 열였다가 비가 끝치면 자동으로 작동하는 피스톤에 의해 수문이 자동적으로 닫히는 자동수문에 관한 고안인 것이다.

저수지의 여수토에 설치되는 수문이나 하천의 수중보에 설치되는 수문 또는농수로등에 설치되는 수문들은 비가 많이오거나 홍수시에 물의 범람을 방지하기 위하여 수문을 설치는 것이다. 상기와 같이 하천이나 저수지 또는 농수로에 설치되는수문은 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 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여,상류에서 유입되는 유량이적어지게 되면 기둥의 상단부에 피스톤과 수문이 유동성이 용이하도록 회동축과 결합되어있는 피스톤의 압력에 의해 폐쇄되어 저수과정이 진행되고 상류로부터 유입되는 유량이 많아지게 되면 자동으로 감지되는 자동수위 감지쎈서의 신호에 의해 수문의 압력을 조절하기 위해 설치되는 압력조절장치가 작동되면서 수문을 압박하고 있던 피스톤의 압력이 제거됨과 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 고안의 폐쇄상태를 나타낸 측면도 .

도 2는 본 고안의 개방상태를 나타낸 자동수문의 측면도.

※도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명※

1. 수문 2.중간 회동축 3.상단 회동축 4. 피스톤 5.피스톤로드의 회전축

6.기둥 7.수위감지센서 8.피스톤 9. 힌지축 지지대

본 고안의 자동수문은, 수질개선용으로 하천이나 강에 조성되는 수중보 , 농업용수 또는 공업용수를 확보하기 위해서 조성되는 강이나 하천의 수중보 ,저수지의 여수로, 농수로등에 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 진공상태로 되어 있으며, 수문[1] 상측의 양 측부에 회동이 가능하도록 흰지축[2]이 구비되어 상기 기둥[6] 사이에 배수측으로 일자 형태 또는 경사지게 배치됨과 함께 상기 회동축[2]이 지지대[6]에 회동 가능하게 흰지[2] 결합된 수문본체[1]로써 수문[1]의 상단에 구성된 유동축[3]과 지지대[6] 상단에 피스톤 유동축[5]에 의해 구성되는 피스톤로드[5]와 결합되어 있는 피스톤[8]의 수축과 팽창작용에 의해 수문[1]의 개폐를 상황에 따라 자동으로 조절하도록 구성된 자동수문의 구조이다

압력을 전달하기 위해 설치되는 압력조절장치의 조절작용에 의해 작동되는 피스톤[8]의 작용에 의해 비가 오거나 홍수가 발생하면 유입과 배출수위를 자동으로 감지하여 주는 수위감지쎈서[7]의 작용에 의해 자동적으로 개폐기능을 발휘 하도록 된 자동수문의 구조이다.

상기와 같은 본 고안은 수중보의 상류에서 유입되는 수량이 적어 지면서 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 수문본체[1]가 자동수위감지쎈서[7]의 지시에 의해작동되는 압력조절장치에서 압력이 발생되어 피스톤로드[4]에 전달되면 피스톤[8]의 압력에 의해 수문[1]이 폐쇄상태를 유지하고 있다가, 하천이나 강의 상류로부터 유입되는 유입수량이 증가하여 저수측의 수위가 상승할 경우에는 자동수위 수위감지센서[7]의 신호에 의해 작동되는 압력조절장치의 가동에 의해 수문[1]을 압박하고 있던 피스톤[8]의 압력이 자동으로 제거되어 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 고안의 구체적인 실시예를 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 폐쇄 상태의 측면도를, 도2는 본 고안의 개방된 상태의 측면도로써 수문[1]의 상단하부에 구성되는 중간흰지축[2]에 수문[1]이 구비되어 있음과 함께 지지대[6]상단에 구성되는 흰지축[5]을 구비한 피스톤로드[4]와 결합된 피스톤[8]과 유동축[3]을 수문[1]과 연결시켜 피스톤[8]의 압력이 팽창과 수축되어 수문[1]이 폐쇠된 상태와 개방된 상태를 도시하고 있다.

지시부호 6은 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 벽체에 구성되는 기둥이고, 이 기둥[6]에는 수문본체(1)가 횐지축[2]에 의해 회동이 가능하도록 유동축 지지대[9]와 함께 수문[1]이 수직 또는 경사지게 구성되어 있다.

기둥[6]에 구비되는 수문본체(1)는 H빔 등에 의해 다수의 칸으로 판재만으로구성될 수가 있으며 또는 두꺼운 철판만을 이용하여 만들어 질수가 있는 것이다.

본 고안에서는 FRP만을 이용하여 수문[1]을 구성시킬수가 있으며 철판 또는사각의 판 형상으로 다수의 공간형태로 되어 있음과 함께 수문의 내부에는 부력의발생이 용이한 진공의 구조로 되어 있으며 수문[1]의 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 고안의 자동수문을 제작 설치할때에 수문[1]자체에 장착되어 구성되어진 수문[1]의 구조물은 수압을 이겨내면서 계획된 저장수위에 저항할 수 있는 구조를 갖고 있어서 피스톤의 힘에 의해 계획된 저장수위를 항상 조절하도록 되어 있다.

상기 기둥[6]의 상단에 구성되는 피스톤 유동축[5]에 피스톤로드[4]가 피스톤[8]과 함께 구성되며 피스톤[8]과 수문[1]사이를 유동축[3]으로 연결시켜 피스톤[8]의 수축과 팽창 작용에 의하여 수문[1]이 개폐 작용을 할수 있도록 압력조절장치가 배관으로 연결되어 있다.

수문[1]과 유동축[3] 사이에 피스톤[6]이 구성되는 이유는 공압,또는 유압으로 피스톤[8]을 수축과 팽창을 시킬때에 수문[1]이 작동하여 배수측과 저수측 수위를 용이하게 조절시키기 위함과 함께 저수측의 수위가 상승할 경우 자동감지 센서[7]의 지시에 의해 압력조절장치가 작동되어 피스톤[8]을 압박하고 있던 압력이 제거되면서 수문본체(1)를 용이하게 개방될 수 있도록 하기 위해 설치되는 것이다.

수문[1]과 유동축[3] 사이에 구성되는 피스톤[8]을 작동시키는 방식은 압력조절장치에 의하여 작동되는 것이며, 자동수위감지 쎈서의 지시에 의하여 피스톤[8]의 압력을 전달하기도 하고 전달된 압력을 배출시키기도 하는 역할을 하는 것이다.

다만 피스톤[8]을 작동시키는 방식이 유압이나 또는 공압으로 변경하여 구성한다해도 본 고안의 수문을 개폐시키는 작용을 모두 할 수가 있는 것이기에 특별한의미는 없는 것이다.

상기와 같은 수문본체(1)는 도 1에서와 같이 그 저수측 면이 수로바닥과 예각을 이루도록 상기 기둥(6) 사이에 경사 배치되고 또 수문본체(1)의 상부 측부에구비되는 흰지축(2)은 상기 지지대(6)에 부착되는 유동축 지지대[9]에 회동 가능하게 결합된다.

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

저수측의 수위가 벽체(6)의 높이와 거의 동일하게 되기 전까지는 도 1 에서와 같이 수문본체(1)와 지지대[6] 상단에 구성된 유압피스톤[8]의 압력에 의해 폐쇄상태를 유지하여 수질개선용으로 설치되는 수중보,하천의 수중보 ,저수지의 여수로, 농수로등에 필요한 물의 저수과정이 진행된다.

이후 하천의 수중보등에 저수과정이 계속되어 수위가 지지대(6) 높이 이상으로 흐르게 되면 수문본체(1)에 작용하는 물의 흐름압력에 의해 자동감지 센서[7]에 신호가 입력되면 압력의 세기를 감지하여 압력조절장치에 의해서 작동하는 피스톤[8]의 압력이 제거 되면서 2에 도시된 바와 같이 수문본체(1)는 피스톤의 압력과 수압과 부력에 의하여 그 하부가 배수측의 상부로 회동하여 배수가 이루어진다. 여기서 수문본체(1)는 피스톤[8]에서 작용하는 압력이 제거되면서 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[7]에 의해서 유입되는 수위에 따라 연속적인 동작에 의해 자동으로 반복되는 것이므로 이러한 작동에 의해 저수측의 수위는 항상 일정 범위 내로 유지되면서 하천에 설치되는수중보의 계획된 저수량을 안정적으로 확보 할 수가 있는 것이다.

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

위급시에 피스톤의 압력을 수동으로 제거시켜 수문을 개방 시킬수가 있도록수동조절수위치가 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[6] 상단에 스크류 나사의 작동장치를 구성시킨후 스크류 나사를 역회전과 정회전을 시켜 직립운동으로 바꾸어주는 승강식 방법으로 수문[1]을 압박시켜 배출수위와 저장수위를 보장시키는 방법이 있고, 지지대[6]의 상단에 레크기어를 작동장치를 장착시켜 회전운동을 직선운동으로 바꾸어주어 직립운동을 시켜주는 라크기어 작동식으로 수문[1]을 압박 시켜 저장수위와 배출수위를 유지시키는 방법이 있다.

이외에도 지지대[6] 상단에 캠기어 작동장치를 구성시켜 수문을 압박하고 해제하는 방식을 이용하여 수문의 개폐장치를 구성하는 방법이 있는 것으로서, 이렇게 또다른 도구를 이용하여 지지대[6]와 수문[1]사이를 압박하여 배출수위와 저장수위를 유지시키는 방법 또한 본 고안의 구성방법과 동일하므로 본 고안의 권리 범위에 속하는 것을 당연한 것이다.

또한 피스톤이 설치되는 방향이 직립식이 되었건 역 직립식이 되었던 본 고안의 효과를 나타나게 할 수가 있는 것이다.

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

본 고안은 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 유지하고있다가, 저수측의 수위가 상승할 경우에는 자동감지쎈서의 지시에 의해 작용하는 압력조절장치의 압력이 제거되면 자동적으로 피스톤의 압력도 수축되면서 수문본체의 하부가 배수측 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, 농사용 농수로등에도 본 고안의 자동수문을 설치하여주게 되면 이와 같이 반복적 연속 작용을 할 수가 있는 것이다.

본 고안은 수문본체의 하부가 배수측의 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 이루어지는것이다.

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 고안의 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 2차적오염에 의하여 비중이 무거워지기 때문에 오염이 가중되면서 퇴적오니와 같은 오염물질이 수중보의 하단부에 정체되면서 오염을 더욱더 가중시키지만 본 고안의 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 줄수가 있는 고안인 것이다.

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

스크류 작동식이 되었건 라크기어 작동식이 되었건 또는 수문의 본체를 무겁게 만들어 지지대의 상단에서 수문을 당겨주어 수문을 개폐시키는 방식의 로프당김방식으로 수문을 작동 시킨다해도 본 고안이 예시하고 있는 방식을 응용하면 모두다 본 고안의 목적을 달성할 수가 있는 것이다.

이러한 방법 모두가 수중보 내부에 적정량의 저장수위를 보장하면서 홍수해를 미리 대비 시킬수가 있는 고안인 것으로서 본 고안에서 제시한 바와 같이 수문의 본체 상단면을 압박하고 해제하여 수문의 하단부를 개폐시키는 방법은 방식이 틀린다해도 본 고안의 권리범위에 속하는 것은 당연 한것이다.

Claims (1)

1. 수질개선용으로 설치되는 하천이나 강의 자동보, 농사용수 또는 공업용수를 확보하기 위해서 설치하는 강이나 하천의 수중보 ,저수지의 여수로 언체 ,농수로의 벽체등에 소정의 간격을 두고 축조된 벽체 또는 언체에 기둥[6]이 설치되고 수문[1]의 본체가 철판과 같은 판재 또는 진공의 형상으로 되어 있음과 함께 수문[1]의 상측의 양측부에 회동이 가능한 흰지축(2)이 구비되어 배수측 면이 수로바닥과 일정한 각을 이루도록 상기 기둥[6] 사이에 배출부 쪽으로 경사지게 배치됨과 함께 지지대[6]의 상단에는 피스톤로드 유동축[5]에 피스톤로드[4]와 피스톤[8]이 동시 결합되어 있고, 수문[1]의 상단부에는 유동 가능한 유동축[3]이 피스톤[8]과 연결되어 수문[1]본체가 피스톤[8]의 역할에 의해 회동 가능하게 결합되어 있는 자동수문의 구조로서 강 또는 하천이나 또는 저수지의 상류에서 내려오는 물이 작어 저수측의 수위가 낮은 상태에서는 수문본체[1]와 피스톤[8] 사이에 구성된 피스톤[8]이 자동수위감지 쎈서[7]에 의하여 작동되는 압력조절장치에서 보내지는 유압 또는 공압과 같은 압력에 의하여 폐쇄상태를 유지하고 있다가 ,비 또는 홍수가 발생하여 하천이나 강 의 상류로부터 유입되는 유입수가 많아지면 수위감지쎈서[7]에 감지되는 감지신호에 의해 자동으로 작동되는 압력조절장치에서 보내지는 압력에 의해 지탱하고 있는 피스톤[8]의 압력이 제거되면서 철판 또는 공지된 재료에 의해 구성되어 있는 수문[1]에서 발생되는 부력과 수문[1]을 밀어내는 수압에 의해 수문본체(1)가 배수측 상부로 회동하여 배수가 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 자동수문