KR200286653Y1 - 자동 제수문 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수로 또는 하천의 상류측 수위를 일정하게 조절하기 위하여 사용되는 무인 무동력의 자동 제수문에 관한 것으로, 종래의 자동 제수문에 완충실, 유입구, 홍수대비 격막, 주수관, 유출구, 부력조정용 저수실, 플렉시블 호스를 구비한 자동제수문을 제공하여, 상류측의 수위를 빠른 시간내에 계획수위로 조정하고, 계획수위의 변경이 용이할 뿐만 아니라, 플로터의 소형화가 가능하여 자동 제수문의 제작 설치비를 절감할 수 있도록 한다.

Description

자동 제수문 { automatic gate for water control }

본 고안은 자동 제수문에 관한 것으로, 상술하면 수로 또는 하천의 상류측 수위를 일정하게 조절하기 위하여 사용되는 무인 무동력의 자동 제수문에 관한 것이다.

자동 제수문에 관한 종래 기술을 보면, 도 5에 도시된 바와 같이 , 수로(1)의 양측면에 축지지대(2)를 두고, 수로(1)를 횡단하는 회전축(3)을 축지지대(2)에서 지지하고, 수로(1)의 물이 흐르는 방향에 1쌍의 게이트 암(gate arm, 4)을두며, 각 게이트 암(4)의 중간부는 회전축(3)에 고정된다. 게이트 암(4)의 상류측 끝부에는 게이트(gate, 5)가 설치되며, 게이트 암(4)의 하류측 끝부에는 카운터 웨이트(counter weight, 6)가 설치된다. 카운타 웨이트(6)는 게이트(5)가 회전함에 따라 게이트(5)의 자중을 상쇄시킬 수 있도록 조정되어 있다.

자동 제수문의 수로(1)의 측면에는 플로터(7)와 플로터실(8)이 설치되며, 플로터실(8)은 유입구(9)를 통해 게이트(5)의 상류측과 연결되어 있다. 플로터 암(10)은 한 끝단부는 플로터(7) 상부면에 힌지연결되고 다른 끝단부는 회전축(3)에 고정된다. 상류측의 수위는 유입구(9)를 통해 플로터실(8)에 전달되며, 상류측의 수위가 상승하면 플로터실(8)의 플로터(7)가 함께 상승하고, 이에 따라 플로터 암(10)이 움직여 회전축(3) 및 게이트 암(4)이 상방향으로 회전하게 된다. 게이트 암(4)이 상방향으로 회전하면 게이트(5)가 상부로 움직이고, 이에 의해 자동 제수문을 지나는 유량이 많아지게 된다. 이러한 동작에 의해 상류측의 수위가 안정되면, 플로터(7)의 변동도 없게되며, 게이트(5)의 위치도 안정된다.

도 6에서 도시된 바와 같이 자동 제수문이 완전히 닫혀있을 때는 게이트(5)가 수로(1)의 저면에 접촉하고 카운터 웨이트(6)가 이를 지지하고 있다. 또한 도 7에 도시된 바와 같이 홍수에 의해 자동 제수문이 완전히 열려있을 때는 플로터(7)가 상승하여 게이트(5)를 수로(1) 상부로 피난시키는 상태가 되며, 홍수가 지나가면 자동적으로 복원된다.

종래의 기술에 의한 플로터는 도 4(a), 도 4(b), 도 4(c)에 도시한 바와 같이 플로터(7)가 수로(1) 상류 수위의 변화에 따라 함께 변하므로, 수로(1) 상류 수위가 상승함에 따라 플로터(7)도 함께 상승하여 플로터(7)의 상승으로 인한 부력의 감소가 커서, 게이트(5)를 조정하는 데 상당한 시간이 소요되며, 이는 계획수위의 조정을 어렵게 한다. 따라서 게이트(5)의 상승에 필요한 부력을 받기 위하여는 플로터(7)가 대형화될 필요가 있다.

종래의 기술에 의할 경우, 무인무동력에 의하여 상류수위를 조정하여 운전비를 절감할 수 있는 장점이 있지만, 단점으로는 1) 상류측의 수위가 아주 낮을 경우에도 플로터가 상승하여 게이트가 개방되어 하류측으로 물이 빠져나가므로, 상류측의 수위를 빠른 시간내에 계획수위로 조정하기 어렵고, 2) 계획수위의 변경을 위하여는 플로터 암과 게이트 암의 각을 조절하여야 하므로 계획수위의 변경이 어렵고, 3) 플로터의 상승에 따른 부력의 감소가 커서 게이트의 안정적인 작동이 어렵고 이를 해결하기 위하여는 플로터가 대형화되어야 하는 난점이 있다.

따라서 본 고안은 소형 플로터를 이용하여 상류측의 수위를 빠른 시간내에 계획수위로 조정하고, 계획수위의 변경이 용이한 자동 제수문을 제공하고자 한다.

도 1은 본 고안에 따른 자동 제수문의 실시예

도 2는 본 고안에 따른 자동 제수문의 실시예의 완충실과 플로터실의 개방도

도 3(a)는 본 고안에 의한 상류수위 상승전의 플로터의 위치도

도 3(b)는 본 고안에 의한 상류수위 상승후, 플로터 상승전의 플로터의 상태

도 3(c)는 본 고안에 의한 플로터 상승후, 하류수위 상승전의 플로터의 상태

도 3(d)는 본 고안에 의한 하류수위 상승후의 플로터의 상태

도 3(e)는 본 고안에 의한 홍수시의 플로터의 상태

도 4(a)는 종래기술에 의한 상류수위 상승전의 플로터의 위치도

도 4(b)는 종래기술에 의한 상류수위 상승후, 플로터 상승전의 플로터의 상태

도 4(c)는 종래기술에 의한 플로터 상승후의 상태

도 5는 종래기술에 의한 자동제수문의 개략도

도 6은 종래기술에 의한 전폐시의 자동제수문

도 7은 종래기술에 의한 완전 개방시의 자동제수문

* 도면의 주요부분에 대한 설명

1 : 수로 2 : 축지지대

3 : 회전축 4 : 게이트 암

5 : 게이트 6 : 카운터 웨이터

7 : 플로터 8 : 플로터실

9 : 유입구 10 : 플로터 암

11 : 완충실 12 : 홍수대비 격막

13 : 주수관 14 : 유출구

15 : 부력조정용 저수실 16 : 플렉시블 호스

17 : 주수관 입구높이 조정기

18 : 핸들

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 고안은 종래의 자동 제수문에 완충실, 유입구, 홍수대비 격막, 주수관, 유출구, 부력조정용 저수실, 플렉시블 호스를 구비한 자동제수문을 제공하고자 한다.

본 고안의 바람직한 실시예에 의해 본 고안의 구성을 설명하면,

플로터실(8)은 수로(1)의 측면에 설치되며, 플로터(7)는 플로터실(8) 내에서 플로터실(8)의 수위에 따라 상하로 움직인다.

플로터 암(10)은 일측 끝단부가 플로터(7)의 상부면에 힌지연결되며, 타측 끝단부는 회전축(3)에 직각으로 고정된다.

회전축(3)은 수로(1)의 횡단방향으로 설치되며, 축지지대(2)에 의해 지지된다.

회전축(3)에는 2이상의 게이트 암(4)이 고정되며, 게이트 암(4)은 그 중간부가 회전축(3)에 고정되어 회전축(3)과 직각을 이룬다.

게이트(5)는 게이트 암(4)의 상류측에 고정되며, 카운터 웨이터(6)는 게이트 암(4)의 하류측에 고정된다.

수로(1)의 측면 및 플로터실(8)의 상류측에 별도의 완충실(11)을 두고, 수로(1) 상류측과 상기 완충실(11)은 유입구(12)에 의해 서로 연결되며, 유입구(12)에 의해 수로(1) 상류측과 완충실(11)의 수위는 항상 일치하게 된다.

완충실(11)과 플로터실(8)은 홍수대비 격막(12)에 의해 차단되며, 홍수대비 격막(12)의 상부면은 개방되어 있어 홍수 등으로 인해 상류측의 수위가 갑자기 높아질 경우 홍수대비 격막(12)의 개방된 부위로 물이 넘쳐흘러 플로터(7)가 빠르게 상승하여 자동 제수문을 긴급 피난할 수 있도록 하였다.

주수관(13)은 홍수대비 격막을 관통하여 완충실(11)과 플로터실(8)을 연결하며, 주수관(13)의 완충실(11) 측의 입구높이가 주수관(13)의 플로터실(8) 측의 출구높이보다 높다. 따라서 완충실(11)의 수위가 주수관(13)의 완충실(11) 측의 입구높이보다 높은 경우에만 완충실(11)의 물이 플로터실(8)로 흘러들어간다.

플로터실(8)과 수로(1)의 하류측은 유출구(14)에 의해 연결되며, 유출구(14)를 통해 플로터실(8)에서 수로(1)의 하류측으로 물이 흘러나간다.

플로터(7)내에는 물이 저장될 수 있도록, 플로터(7)의 중간부에 부력조정용 저수실(15)을 설치한다. 부력조정용 저수실(15)은 플로터(7)의 하부와 중간부 사이에 별도의 격막을 둠으로써 구현될 수 있다.

플로터(7) 내에 설치된 부력조정용 저수실(15)과 수로(1)의 하류측의 하부면은 플렉시블 호스(16)에 의해 연결된다. 따라서 부력조정용 저수실(15)의 수위는 통상 수로(1)의 하류측의 수위와 일치하게 된다.

이하 본 고안에 의해 상류수위가 상승하기 시작하여 수로(1) 상류의 계획수위를 조절하는 과정을 설명한다.

1) 수로(1)의 상류수위가 주수관(13) 입구측의 높이보다 낮은 경우를 보면, 완충실(11)의 수위가 주수관(13)의 입구측의 높이보다 낮아, 플로터실(8)로는 물이 흘러들어가지 않는다. 따라서 플로터(7)는 고정되고 이에 따라 게이트(5)도 고정되어, 수로(1)의 상류에서 하류로 흘러가는 물이 없어 수로(1)의 상류수위는 계속 상승한다.

2) 수로(1)의 상류수위가 주수관(13) 입구측의 높이보다 높아지기 시작하면, 완충실(11)의 수위가 주수관(13)의 입구측의 높이보다 높아져, 플로터실(8)로 물이 유입된다. 그러나 플로터실(8)의 물은 유출구(14)를 통해 수로(1) 하류측으로 빠져나가므로, 플로터실(8)의 수위는 상승하지 않는다. 따라서 플로터(7)는 고정되고 이에 따라 게이트(5)도 고정되어, 수로(1)의 상류에서 하류로 흘러가는 물은 거의 없어 수로(1)의 상류수위는 계속 상승한다.

3) 수로(1)의 상류수위가 주수관(13) 입구측의 높이보다 높고 계획수위에 도달하면, 완충실(11)의 수위가 주수관(13)의 입구측의 높이보다 높아져, 플로터실(8)로 물이 유입된다. 그리고 플로터실(8)로 유입된 물은 유출구(14)를 통해 동일 유량이 수로(1) 하류측으로 빠져나가므로, 플로터실(8)의 수위는 상승하지 않는다. 따라서 플로터(7)는 고정되고 이에 따라 게이트(5)도 고정되어, 수로(1)의 상류에서 하류로 흘러가는 물은 거의 없어 수로(1)의 상류수위는 계속 상승한다.

4) 수로(1)의 상류수위가 주수관(13) 입구측의 높이보다 높고 계획수위보다 높아지면, 완충실(11)의 수위가 주수관(13)의 입구측의 높이보다 높아져, 플로터실(8)로 물이 유입된다. 그리고 플로터실(8)의 물은 유출구(14)를 통해 수로(1) 하류측으로 빠져나가나, 주수관(13)을 통해 유입되는 물의 양이 유출구(14)로 유출되는 물의 양보다 많으므로, 플로터실(8)의 수위는 상승한다. 따라서 플로터(7)는 상승하고 이에 따라 게이트(5)도 상승하여, 수로(1)의 상류에서 하류로 흘러가는 물이 많아진다.

게이트(5)가 상승함에 따라 수로(1) 상류의 수위는 하강하기 시작한다.

상류 수위가 하강하면 이에 따라 플로터실(8)의 수위도 하강하며, 플로터(7), 게이트(5)가 하강한다.

5) 수로(1)의 상류수위가 계획수위에 도달하면, 완충실(11)의 수위가 주수관(13)의 입구측의 높이보다 높은 상태이므로, 플로터실(8)로 물이 유입되나, 플로터실(8)로 유입된 물은 유출구(14)를 통해 전량이 수로(1) 하류측으로 빠져나가므로 플로터실(8)의 수위는 안정되며, 따라서 플로터(7)는 안정되고 이에 따라 게이트(5)도 안정되어, 수로(1) 상류의 수위는 일정하게 된다.

6) 수로(1)의 상류수위가 계획수위보다 낮아지면 플로터실(8)로의 유입량이 유출량보다 작아지므로 플로터실(8)의 수위는 하강한다. 따라서 플로터(7)는 하강하고 이에 따라 게이트(5)도 하강하여, 수로(1)의 상류수위는 상승한다.

이하 플로터(7) 내에 부력조정용 저수실(15)을 둔 경우와 일반적인 플로터를 둔 경우를 구체적으로 비교한다.

도 3(a), 도 3(b), 도 3(c), 도 3(d)에 도시한 바와 같이 본 고안은 부력조정용 저수실(15)을 도입하여 수로(1) 상류 수위가 상승하면 플로터(7)도 상승하나, 수로(1) 하류 수위가 상승하지 않은 시점에서 부력조정용 저수실(15)의 물은 플렉시블 호스(16)를 통해 수로(1) 하류측으로 빠져나간다. 부력조정용 저수실(15)의 물이 빠져나가면 그만큼 부력이 발생하므로 게이트(5)를 조정하는 데 필요한 힘을 유지할 수 있다. 이에 반해 도 4(a), 도 4(b), 도 4(c)에 도시한 바와 같이 일반적인 플로터(7)는 플로터(7)의 상승에 의해 부력이 급격히 감소하므로 게이트(5)의상승에 필요한 부력을 유지하기 위하여는 플로터(7)가 대형화되어야 한다. 따라서 본 고안에 의하면 플로터(7)가 극히 작고 경제적일 수 있다.

또한 도 3(e)에 도시한 바와 같이 홍수 등의 경우 홍수대비 격막(12)를 넘쳐흐른 물은 플로터(7)를 급부상시키며, 플로터(7) 내의 부력조정용 저수실(15)에 저장된 물은 수로(1) 하류로 배출되므로, 게이트(5)를 신속히 대피시킬 수 있다.

특히 본 고안은 계획수위의 변경을 용이하게 하는 바, 주수관(13) 입구측에 설치되어, 간단한 핸들(18) 조작 등으로 용이하게 주수관 입구 높이를 조정할 수 있는 주수관 입구높이 조정기(17)를 둔다. 주수관 입구높이 조정기(17)에 의해 주수관(13)의 입구높이를 높이면, 수로(1) 상류의 수위가 더욱 높은 지점에서 플로터실(8)의 유입량과 유출량이 일치하게 되므로, 계획수위가 높아지게 된다.

한편, 본 고안의 실시시 계획수위의 변경을 위하여는 주수관(13) 또는 유출구(14)에 밸브 등의 유량조정기를 두어 플로터실(8)로의 유입량 또는 플로터실(8)에서의 유출량을 조절하여 계획수위를 변경할 수도 있다.

따라서 본 고안은 상류측의 수위를 빠른 시간내에 계획수위로 조정하고, 계획수위의 변경이 용이할 뿐만 아니라, 플로터의 소형화가 가능하여 자동 제수문의 제작 설치비를 절감할 수 있으며, 홍수 등의 경우에도 긴급 피난할 수 있도록 하였다.

Claims (2)

1. 수로의 측면에 설치되는 플로터실, 상기 플로터실의 수위에 따라 움직이는 플로터, 일측 끝단부가 상기 플로터의 상부면에 힌지연결되는 플로터 암, 수로의 횡단방향으로 설치되고 상기 플로터 암의 타측 끝단부가 직각으로 고정되는 회전축, 상기 회전축에 중간부가 직각으로 고정되는 다수의 게이트 암, 상기 게이트 암의 상류측에 고정되는 게이트, 상기 게이트 암의 하류측에 고정되는 카운터 웨이터, 상기 회전축을 지지하는 축지지대를 구비하는 자동 제수문에 있어 :

   수로의 측면 및 상기 플로터실의 상류측에 설치되는 완충실 ;

   수로 상류측과 상기 완충실을 연결하여 수로 상류측과 상기 완충실의 수위를 일치시키는 유입구 ;

   하부면 및 중간면은 상기 완충실과 상기 플로터실을 차단시키며, 상부면은 상기 완충실과 상기 플로터실을 개통시키는 홍수대비 격막 ;

   상기 홍수대비 격막을 관통하여 상기 완충실과 상기 플로터실을 연결하며, 상기 완충실 측의 입구높이가 상기 플로터실 측의 출구높이보다 높은 주수관 ;

   상기 플로터실과 수로의 하류측을 연결하여 상기 플로터실에서 수로의 하류측으로 물을 내보내는 유출구 ;

   상기 플로터내에 물이 저장될 수 있도록, 상기 플로터의 중간부에 설치되는 부력조정용 저수실;

   상기 부력조정용 저수실과 수로의 하류측의 하부면을 연결하는 플렉시블 호스;

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 제수문
2. 제1항에 있어서, 상기 주수관의 입구측에 설치되는 주수관 입구높이 조정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 제수문