KR20020004057A - 중력 자동 수문 - Google Patents

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KR20020004057A
KR20020004057A KR1020000037257A KR20000037257A KR20020004057A KR 20020004057 A KR20020004057 A KR 20020004057A KR 1020000037257 A KR1020000037257 A KR 1020000037257A KR 20000037257 A KR20000037257 A KR 20000037257A KR 20020004057 A KR20020004057 A KR 20020004057A
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김일복
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국천표,오의진
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
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    • E02B7/40—Swinging or turning gates
    • E02B7/48—Roof or double shutter gates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
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Abstract

본 발명은 평상시에 하수만 흐르던 유로에 빗물이 유입 될 경우 유로의 수위가 상승되므로 이때 상승된 빗물을 빗물 펌프장으로 유도하여 하천으로 양수함으로써, 하수관거가 막히지 않고 배수가 잘되도록 하여 건물이나 도로가 침수되지 않도록 하는 수문으로서 유로의 수위 높이에 의해 자동으로 작동되는 중력 자동 수문에 관한 것으로, 유로상의 바닥부에 수평으로 형성되며, 개방측이 선회운동이 가능하도록 반대측에 지지부(12a),(12b)를 갖는 개폐문(10a),(10b)과, 상기 개폐문(10a),(10b)의 개방측에 고정되며, 상부측에서 가중되는 유로의 수위 높이에 따라서 개폐문(10a),(10b)을 하부측으로 열리고 닫히도록 형성된 승하강장치로 이루어진 특징이 있다.

Description

중력 자동 수문{FLOORGATE WHICH IS AUTOMATICALLY OPENABLE DUE TO GRAVITATION}
본 발명은 중력 자동 수문에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평상시에 하수만 흐르던 유로에 빗물이 유입될 경우 유로의 수위가 상승되므로 이때 상승된 빗물을 빗물 펌프장으로 유도하여 하수 관거가 막히지 않고 배수가 잘 되도록 적절하게 하부측 유로로 배출시켜 침수가 되는 건물이나 시설이 없도록 하수관거의 범람을 방지할 수 있는 중력 자동 수문에 관한 것이다.
일반적으로, 가정 등에서 사용되고 버려지는 하수를 흘려 보내는 유로와, 빗물 등을 흘려 보내는 유로가 합류되도록 설치되어 사용되고 있다.
상기와 같이 하수는 정화처리시설로 흘러 들어가도록 해서 정화를 거친 후 방류시키고 있으며, 또한, 빗물 등은 빗물 펌프장 등으로 보내져 배출되는 것으로 정화처리를 거치지 않고 바로 하천으로 방류할 수 있도록 유로가 합류되어 형성되어 있다.
상기와 같이 흐르는 빗물 등이 다량으로 발생될 때에는 하수정화처리장에서 처리를 할 수가 없고 반대로 하수관거가 만관이 되어 역류하는 문제점이 있다.
따라서, 많은 양의 빗물을 하수관거만으로 처리할 수 없을 경우에는 빗물펌프장으로 흘려 보내도록 하여 민가나 도로로 역류하는 경우를 방지하고 있다.
그러나, 빗물이 하수관거로 유입될 때 빗물펌프장의 유로로 적절하게 유도시킬 수 있는 수문은 수직형 수로문비 또는 접형 수로 문비 등을 설치하여 필요할 시에 개폐되어 배출되도록 구성되어 있는 것이 있으나 이는 유로에 수직형으로 설치되어 있어 수문을 작동시킬 때, 기계적인 동력 장치를 이용해 그때 그때 빗물을 비빗물펌프장으로 흘러가도록 조정하고 있는 실정이다.
또한, 대부분이 하수관거를 차단하는 지점의 상부측이 도로 및 민가로서 용지매입이 어려우므로 일반적으로 사용되는 수직형 수로문비 또는 접형 수로문비 등을 설치하기에는 매우 어려운 점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 그 목적은 하수관거 및 수로의 바닥에 설치하여 관거 및 수로의 수위에 따라 자동적으로 개폐되어, 흐르는 빗물 등의 양을 적절하게 조절 할 수 있을 뿐만 아니라,수로의 수위를 일정한 높이로 흐르도록 할 수 있고 상부의 설치면적을 최소화하고 동력이 필요 없는 중력 자동 수문을 제공함에 있다.
도 1 은, 본 발명의 중력 자동 수문을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 중력 자동 수문이 열리는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 도 2 의 중력 자동 수문이 빗물 등에 의해 크게 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 중력 자동 수문에 의해 빗물이 빠져 나가 빗물의 하중이 작아져 수문이 닫히는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 은, 본 발명의 중력 자동 수문의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6 는, 본 발명의 중력 자동 수문이 열리는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 도 6 의 중력 자동 수문이 빗물 등에 의해 크게 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도 8 는, 본 발명의 중력 자동 수문에 의해 빗물의 하중이 작아져 수문이 닫히는 상태를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 발명의 중력 자동 수문의 작용 상태를 나타내는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 중력 자동 수문의 또다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 도 10 의 중력 자동 수문이 열리는 상태를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 도 10 의 중력 자동 수문이 빗물 등에 의해 크게 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도 13 은, 도 10 의 중력 자동 수문에 의해 빗물이 빠져 나가 빗물의 하중이 작아져 수문이 닫히는 상태를 나타내는 도면이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
3a,3b: 로울러 6a,6b: 로프
8a,8b: 무게추(또는 조절추) 10a,10b: 개폐문
12a,12b: 지지부 20a,20b: 개폐프레임
22a,22b: 무게추 30: 제 1 유로
40: 제 2 유로
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 중력 자동 수문은, 유로상의 바닥부에 수평으로 형성되며, 개방측이 하부측으로 선회운동이 가능하도록 반대측에 지지부를 갖는 개폐문과, 상기 개폐문의 개방측에 고정되며, 상부측에서 눌려지는 물의 무게에 따라서 개폐문을 하부측으로 열리고 닫히도록 하는 승하강장치로 이루어지도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 중력 자동 수문(하기 개폐문이라 칭함)을 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 중력 자동 수문을 나타내는 도면이고, 도 2 는, 본 발명의 중력 자동 수문이 열리는 상태를 나타내는 도면이고, 도 3 은, 도 2 의 중력 자동 수문이 빗물 등에 의해 크게 열린 상태를 나타내는 도면이고, 도 4 는, 본 발명의 중력 자동 수문에 의해 빗물이 빠져 나가 빗물의 하중이 작아져 수문이 닫히는 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 제 1 유로(30)로 흐르는 빗물 등을 일정한 높이 이상 채워지거나 흐르게 되면 바로 자동적으로 배출시킬 수 있도록 개폐문(10a),(10b)을 도 1 에 도시된 바와 같이 제 1 유로(30)의 바닥에 수평하게 형성된다.
상기와 같이 형성된 본 발명의 개폐문(10a),(10b)은 제 1 유로(30)로 흐르던 빗물의 양이 증가되면 물의 양에 의해 중력에 의한 하중이 도 2 와 같이 작용되어제 2 유로(40)의 하부측으로 가해지는 빗물의 하중으로 인해 개폐문(10a),(10b)이 하부측으로 밀쳐진다.
상기 개폐문(10a),(10b)이 하부측으로 밀쳐지면 제 1 유로(30)상으로 흐르는 빗물 등은 도 3 과 같이 개폐문(10a),(10b)을 통해 하부측의 제 2 유로(40)로 빠져나가고, 제 2 유로(40)로 일정량 이상 빠져나가면, 도 4 와 같이 개폐문 (10a),(10b)을 밀치는 힘이 약해지기 때문에 개폐문(10a),(10b)은 제 1 유로(30)의 상부측으로 상승하여 제 1 유로(30) 및 제 2 유로(40)가 서로 관통되어 있던 통로를 폐쇄시켜 제 1 유로(30)로 흐르는 빗물 등이 더 이상 빠져나가지 못하도록 한다.
상기와 같이 형성된 본 발명은 개폐문(10a),(10b)을 빗물 등의 무게에 의해 자동적으로 열고 닫힐 수 있도록 승하강장치가 설치되어 있다.
상기 개폐문(10a),(10b)의 일측편은 빗물에 의해 열릴 때 피봇운동을 할 수 있도록 지지부(12a),(12b)를 형성하고 있는 것으로, 이는 도시하지는 않았지만 베어링 부싱 등을 끼워서 자연스럽게 열고 닫히도록 구성시킬 수 있다.
또한, 제 1 유로(30)로 흐르는 빗물이 증감됨에 따라 개폐문(10a),(10b)이 자연스럽게 열리고 닫힐 수 있도록 개폐문(10a),(10b)의 끝단부측에 로프(6a),(6b)를 설치한 후, 개폐문(10a),(10b)의 상부측에 설치된 로울러(3a),(3b)에 걸치도록 형성되어 있다.
상기의 로울러(3a),(3b)에 걸쳐진 로프(6a),(6b)의 끝단부에는 개폐문 (10a),(10b)이 제 1 유로(30)를 따라 흐르고 있는 빗물의 일정한 수위이하에서는열리지 않고 닫힌 상태를 유지하도록 무게추(조절추)(8a),(8b)를 달아 놓도록 구성된다.
상기와 같이 형성된 무게추(8a),(8b)는 로울러(3a),(3b)에 걸쳐져 있는 로프(6a),(6b)를 하부측으로 당기게 되면 로프(6a),(6b)는 개폐문(10a),(10b)을 상부측으로 끌어 올리게 되므로, 개폐문(10a),(10b)은 무게추(8a),(8b)의 무게로 인해 개폐문(10a),(10b)을 상승시켜 닫게 한다.
상기 로프(6a),(6b)의 끝단부에 형성된 무게추(8a),(8b)에 의해 제 1 유로(30)를 따라 흐르는 빗물의 양을 쉽게 조절할 수 있다.
상기 제 1 유로(30)로 많은 양의 물을 지속적으로 흐를 수 있도록 하기 위해서는 로프(6a),(6b)에 형성된 무게추(8a),(8b)를 무겁게 달아 놓게 되면 그 무게에 비례하는 만큼 빗물이 증가해야 개폐문(10a),(10b)이 자동적으로 열리게 된다.
또한, 반대로 제 1 유로(30)로 흐르는 빗물 등의 양을 적게 흐르도록 하려면 무게추(8a),(8b)를 가볍게 설치하게 되면 적은 수량의 빗물만을 흐르게 되고, 흐르는 빗물이 조금만 많아지면 개폐문(10a),(10b)은 빗물의 하중을 견디지 못해 자동적으로 로프(6a),(6b)에 달린 무게추(8a),(8b)를 상부측으로 당기게 되어 개폐문(10a),(10b)이 자동적으로 열리게 된다.
상기 본 발명의 개폐문(10a),(10b)은 승하강장치를 로프(6a),(6b)를 이용하지 않고도 자동적으로 개폐문(10a),(10b)을 열고 닫을 수 있는 것으로, 변형예는 아래와 같다.
도 5 는, 본 발명의 중력 자동 수문의 변형예를 나타내는 도면이고, 도 6는, 본 발명의 중력 자동 수문이 열리는 상태를 나타내는 도면이고, 도 7 은, 도 6 의 중력 자동 수문이 빗물 등에 의해 크게 열린 상태를 나타내는 도면이고, 도 8 는, 본 발명의 중력 자동 수문에 의해 빗물의 하중이 작아져 수문이 닫히는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 제 1 유로(30)상의 하부측에 수평하게 형성된 개폐문(10a),(10b)을 하부측에서 상부측으로 밀치도록 구성하기 위해 개폐문 (10a),(10b)의 하부측 끝단부에 개폐프레임(20a),(20b)을 개폐문(10a),(10b)의 대각선 방향으로 경사지게 구성되는 모멘트장치를 형성한다.
상기 개폐프레임(20a),(20b)은 개폐문(10a),(10b)을 모멘트장치를 통해 피봇운동이 가능하도록 고정하고 있는 지지부(12a),(12b) 측보다 경사지게 형성되어 있으며 길이 또한 연장되도록 길게 형성되어 있다.
상기와 같이 개폐문(10a),(10b)의 하부측에 형성된 개폐프레임(20a),(20b)은 개폐문(10a),(10b)과, 개폐프레임(20a),(20b)의 끝단부측에서 발생되는 모멘트에 의해 개폐문(10a),(10b)을 상부측으로 밀치게 되는 반력의 힘이 발생된다. 즉, 개폐프레임(20a),(20b)의 끝단부에 무게추(22a),(22b)가 무거울수록 개폐문 (10a),(10b)에 작용하는 힘은 더욱 커져 개폐문(10a),(10b)을 더욱더 상부측으로 밀치는 힘이 발생된다.
따라서, 제 1 유로(30)를 흐르는 빗물이 유수량을 조절하기 위해서는 모멘트장치인 개폐프레임(20a),(20b)에 끝단부에 형성된 무게추(22a),(22b)를 조절하면 쉽게 조절이 가능하다.
본 고안의 또다른 변형예를 아래와 같이 설명한다.
도 10 은 본 발명의 중력 자동 수문의 또다른 변형예를 나타내는 도면이고, 도 11 은, 도 10 의 중력 자동 수문이 열리는 상태를 나타내는 도면이고, 도 12 는, 도 10 의 중력 자동 수문이 빗물 등에 의해 크게 열린 상태를 나타내는 도면이고, 도 13 은, 도 10 의 중력 자동 수문에 의해 빗물이 빠져 나가 빗물의 하중이 작아져 수문이 닫히는 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 또다른 변형예는 유로를 따라 흐르는 유량을 원활하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 개폐문의 상태를 확인하도록 로프(6a),(6b) 및 개폐프레임(20a),(20b)을 이용한 것으로서 앞에서의 로프를 이용한 승하강장치와 모멘트장치를 동시에 이용한 것이다.
제 1 유로(30)로 흐르는 빗물이 증감됨에 따라 개폐문(10a),(10b)이 자연스럽게 열고 닫힐 수 있도록 개폐문(10a),(10b)의 끝단부측에 로프(6a),(6b)를 설치한 후, 개폐문(10a),(10b)의 상부측에 설치된 로울러(3a),(3b)에 로프(6a),(6b)를 걸치도록 형성된다.
상기의 로울러(3a),(3b)에 걸쳐진 로프(6a),(6b)의 끝단부에는 개폐문 (10a),(10b)이 제 1 유로(30)를 따라 흐르고 있는 빗물의 일정한 무게에 의해 열리지 않고 닫힌 상태를 유지하도록 무게추(8a),(8b)가 달려 있다.
상기와 같이 형성된 무게추(8a),(8b)는 무게추(8a),(8b)의 무게로 인해 로울러(3a),(3b)에 걸쳐져 있는 로프(6a),(6b)를 항상 상부측으로 당기게 작용되는 것으로 당겨지는 로프(6a),(6b)는 개폐문(10a),(10b)을 상부측으로 끌어 올리게 되므로, 개폐문(10a),(10b)은 무게추(8a),(8b)의 무게로 인해 개폐문(10a),(10b)을 상승시켜 닫히도록 한다.
상기 로프(6a),(6b)의 끝단부에 형성된 무게추(8a),(8b)에 의해 제 1 유로(30)를 따라 흐르는 빗물의 양을 쉽게 조절할 수 있는 것으로, 그 구성은 본 발명의 구성과 동일하다.
또한, 로프(6a),(6b)와 동시에 개폐문(10a),(10b)을 열고 닫을 수 있도록, 제 1 유로(30)상의 하부측에 수평지게 형성된 개폐문(10a),(10b)을 하부측에서 상부측으로 밀치도록 구성하기 위해 개폐문(10a),(10b)의 하부측 끝단부에 개폐프레임(20a),(20b)을 개폐문(10a),(10b)의 대각선 방향으로 경사지게 형성된다.
상기 개폐프레임(20a),(20b)은 개폐문(10a),(10b)을 피봇운동 가능하도록 고정된 지지부(12a),(12b) 측보다 경사지게 형성되어 있으며 길이 또한 더 길게 형성되어 있는 것으로 구성은 먼저 설명된 바와 같이 동일하다.
상기와 같이 로프(6a),(6b)와 개폐프레임(20a),(20b)을 동시에 상호작용이 될 수 있도록 설치할 경우에는 일차적으로 개폐프레임(20a),(20b)에 형성된 무게추(22a),(22b)로 개폐문(10a),(10b)의 힘모멘트를 맞춘 후, 유로의 외부측에 설치된 로프(6a),(6b)에 달린 무게추(8a),(8b)를 이용해 이차적인 힘모멘트를 개폐문(10a),(10b)에 적용시키므로 배출되는 유량을 용이하게 조절한다.
상기와 같이 로프(6a),(6b)와 개폐프레임(20a),(20b)이 동시에 작용하기 때문에 보다 정확한 유량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 유로의 내부가 아닌 외부에 설치되어 있는 로프(6a),(6b)에 달린 무게추(8a),(8b)를 이용하기 때문에 유량을쉽게 조절할 수 있다.
또한, 로프(6a),(6b)의 위치를 장소에 상관없이 이동시켜 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 로프(6a),(6b)의 끝단부에 달린 무게추(8a),(8b)의 움직임에 의해 개폐상태를 알 수 있도록 눈금 등과 같은 표시 등을 해 놓고 무게추(8a),(8b)의 높낮이의 변동에 따라 표시된 자리의 위치 변화에 의해 개폐문(10a),(10b)이 열렸는지 닫혀있는지를 확인할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 로프(6a),(6b) 및 개폐프레임(20a),(20b)을 동시에 사용하면 유량에 따라 흘려 보내주는 유량을 필요에 따라 증감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 개폐문(10a),(10b)의 닫힘과 열림을 인지시킬 수 있는 특징이 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 9 에 도시된 바와 같이,
여기서, F = rHA(개폐문에 미치는 힘)
r: 물의 비중
A: 개폐문의 면적
H: 개폐문에서 수위레벨까지의 수두 높이
W: 개폐문의 자중
W1: 하부추의 무게
W2: 상부추의 무게(조절용 보조추)
L,L1,L2,L3: 모멘트 발생거리이다.
따라서, Mdn 은 상부의 수두(H)에 의거 개폐문(10a),(10b)을 열리게 하는 모멘트로 FL1+WL이고, Mup 는 하부 및 상부의 무게추(W)에 의해 개폐문(10a),(10b)을 닫히게 하는 모멘트로 W1L2+W2L3이다.
상기 제 1 유로(30)를 흐르는 빗물 등이 기준수위일때는 Mdn=Mup가 동일한 것으로 개폐문(10a),(10b)이 열리거나 닫히는 시점이 된다.
상기와 같은 시점에서는 흐르는 빗물 등이 제 1 유로(30)를 따라 원활하게 흘러 하수관거를 통해 하천과 같은 장소로 방류된다.
상기 제 1 유로(30)로 흐르는 빗물 등이 기준 수위 이상일 때는 Mdn＞Mup 가 되어 상부의 수두(H)로 개폐문이 도 6 및 도 7 과 같이 열리게 되어 일부의 빗물이 제 2 수로(40)로 흘러 들어가서 빗물펌프장으로 가게 된다.
또한, 그 반대로 Mdn＜Mup 가 되어 상부 및 하부 추의 무게(W)로 수문은 도 8 과 같이 제 1 수로(30)의 빗물이 제 2 수로(40)로 흐르지 않도록 닫히게 된다.
상기와 같이 수문의 열고 닫힘을 조절하는 무게추(22a),(22b)의 무게를 조정함에 의해 제 1 수로(30) 및 제 2 수로(40)로 빗물 등이 흐르도록 사용자가 원하는 만큼 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 한번 무게추를 달아 놓게 되면 자동적으로 수위조절이 된다.
또한, 본 발명의 개폐문(10a),(10b)은 빗물 등이 흐르는 제 1 유로(30) 상으로 더러운 하수가 범람하더라도 제 2 유로(40) 상에서 흘러 들어가지 않도록 개폐문(10a),(10b)이 상부측으로 꺾이지 않도록 구성되어 있다.
따라서, 제 2 유로(40)상에 하수가 범람하더라도 하수는 개폐문(10a),(10b)을 밀치고 제 1 유로(30)상으로 역류하여 침범할 수가 없다.
따라서, 발명의 중력 자동 수문에 의해 하수관거 및 수로의 바닥에 설치하여 관거 및 수로의 수위에 따라 자동적으로 개폐되어 흐르는 빗물 등의 양을 적절하게 조절 할 수 있을 뿐만 아니라, 수로의 수위를 일정한 높이로 흐르도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 중력 자동 수문은 설치후 이를 작동하기 위해 필요한 인력이 전혀 필요 없을 뿐만 아니라, 동력원 없이 기계적으로 작동되기 때문에 고장 뿐만 아니라, 사용시 소요되는 비용이 거의 없고 설치면적을 최소화 할 수 있으므로 설치공사 예산을 절감할 수 있어 매우 경제적인 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 유로상의 바닥부에 수평으로 형성되며, 개방측이 하부측으로 선회운동이 가능하도록 반대측에 지지부를 갖는 개폐문과,
    상기 개폐문의 개방측에 고정되며, 상부측에서 눌려지는 물의 무게에 따라서 개폐문을 하부측으로 열리고 닫히도록 하는 승하강장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 중력 자동 수문.
  2. 제 1 항에 있어서, 승하강장치는, 개폐문의 개방측에 일단부가 고정된 로프와, 로프를 걸치도록 개폐문의 상부측에 형성된 로울러와, 개폐문이 열리게 하는 상기 수로의 유량 높이를 조절하도록 로울러에 걸친 로프의 타단부에 형성된 무게추를 구비한 것을 특징으로 하는 중력 자동 수문.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 승하강장치는, 일단부가 개폐문의 개방측에 고정되며, 타단부는 개폐문의 지지부가 형성된 위치보다 반대측까지 연장되게 형성된 개폐프레임과, 상기 개폐프레임의 상기 타단부에 형성되어 유량의 높이를 조절하는 무게추를 구비한 것을 특징으로 하는 중력 자동 수문.
  4. 제 2 항에 있어서, 승하강장치는, 일단부가 개폐문의 개방측에 고정되며, 타단부는 개폐문의 지지부가 형성된 위치보다 반대측까지 연장되게 형성된 개폐프레임과, 상기 개폐프레임의 상기 타단부에 형성되어 유량의 높이를 조절하는 무게추를 구비한 것을 특징으로 하는 중력 자동 수문.
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