KR200329807Y1 - 무동력 자동수문 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무동력 자동수문에 관한 것으로, 그 목적은 수문의 상류 수위를 항상 일정높이 이상으로 유지시키면서 자동으로 개폐되도록 하는 것이다.

이를 위해 본 고안에 따른 무동력 자동수문에 의하면; 수로(10) 상부에 양단이 회전 가능하게 배치된 힌지축(20)과, 이 힌지축(20)에 연결로드(31)를 통해 배면이 연결되어 상측으로 소정각도 피벗 가능하게 장착되며 수로(10)의 중도에 가로방향으로 배치되어 수로(10)를 개폐하는 플레이트 형태의 수문비(30)와, 이 수문비(30)의 전면측에 마련되어 수로(10)를 지나는 물의 양에 따라 수문비(30)를 상승시키기 위한 부력체(40)와, 이 부력체(40)에 의한 수문비(30)의 상승작동이 용이하게 이루어지도록 힌지축(20)의 근접부위에 배치된 밸런스 웨이트(50)(60)를 포함하고 있다.

이러한 구성에 의하면, 수문비(30)의 상류 수위가 항상 일정높이 이상으로 유지됨으로써, 수문비(30)의 상류에서 분기되는 다른 분기수로에 용수를 적기 적량 공급할 수 있고 수로 말단까지 급수가 원활하게 이루어지는 작용효과가 있다. 또한, 수문비(30)의 상류 유량에 따라 수로(10)의 개방정도가 자동으로 조절됨으로써 별도의 인력관리가 요구되지 않는 장점이 있다.

Description

무동력 자동수문{SELF CONTROLLED WATER-GATE}

본 고안은 무동력 자동수문에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농수로 등에 배치되어 물의 양에 따라 이를 자동으로 개폐할 수 있는 무동력 자동수문에 관한 것이다.

일반적으로 하천이나 저수지 또는 농수로에는 수로를 차단하여 물을 분기시키기 위한 수문이 설치되어 있다. 이러한 종래 수문은 목판이나 철판으로 이루어져 있으며, 통상 인위적으로 힘을 가해 개폐하거나 또는 상부에 마련된 스크류 핸들을 돌려서 개폐하는 구조를 갖는다.

이와 같이, 목판이나 철판으로 이루어진 종래 수문의 경우에는 장마철 등 집중호우 시에 수로를 인위적으로 개방시키지 않으면 물이 범람하게 되어 재해발생 원인이 된다. 또한, 종래에는 수로를 지나는 물의 양에 따라 수문의 개방정도를 일일이 조정해야 하는 사용상의 불편함이 있다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 수로를 지나는 물의 양에 따라 개방정도가 자동으로 조절됨과 동시에 상류측 수위를 항상 일정범위 이상으로 유지시킬 수 있는 무동력 자동수문을 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 무동력 자동수문을 개략적으로 보인 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 무동력 자동수문에서 완충수단을 발췌하여 보인 사시도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ - Ⅲ선에 따른 단면도로, 무동력 자동수문의 측면 구성을 보인 것이다.

도 4 내지 도 7은 본 고안에 따른 무동력 자동수문의 작동상태를 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10..수로 20..힌지축

30..수문비 40..부력체

50,60..밸런스 웨이트 70..지지대

80..완충수단 82..충격흡수기

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 무동력 자동수문은;

수로 상부에 양단이 회전 가능하게 배치된 힌지축과; 이 힌지축에 연결로드를 통해 배면이 연결되어 상측으로 소정각도 피벗 가능하게 장착되며 수로의 중도에 가로방향으로 배치되어 수로를 개폐하는 플레이트 형태의 수문비와; 이 수문비의 전면측에 마련되어 수로를 지나는 물의 양에 따라 수문비를 상승시키기 위한 부력체와; 이 부력체에 의한 수문비의 상승작동이 용이하게 이루어지도록 힌지축의 근접부위에 배치된 밸런스 웨이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 밸런스 웨이트는 힌지축을 기점으로 전방측에 배치되어 수문비가 닫히는 방향으로 중량을 가하는 제1밸런스 웨이트와, 힌지축을 기점으로 후방측에 배치되어 수문비가 개방되는 방향으로 중량을 가하는 제2밸런스 웨이트를 포함하며;

제1밸런스 웨이트는 제2밸런스 웨이트보다 상대적으로 힌지축과 근접하면서 힌지축의 수평선상보다 높은 위치에 배치되어, 수로를 지나는 물의 양이 과도한 경우 제1밸런스 웨이트의 위치가 힌지축의 후방측으로 넘어가 수문비를 완전히 개방시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 무동력 자동수문은 수로의 상부를 가로방향으로 가로질러 고정 배치되는 지지대를 더 포함하며, 힌지축은 양측 단부가 지지대의 하부에 브래킷을 매개로 회전 가능하게 장착된 것을 특징으로 한다.

또한, 제2밸런스 웨이트는 힌지축과 연결로드를 통해 연결되며, 제2밸런스 웨이트의 연결로드와 지지대 사이에는 수문비의 급작스런 피벗작동을 방지하며 수문비를 완전 개방상태로 유지시키기 위한 완충수단이 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 완충수단은 일단이 지지대에 결합되고 타단은 힌지축의 후방측을 하향 경사지게 연장된 고정로드와, 일단이 고정로드의 타단에 핀결합되고 타단은 제2밸런스 웨이트의 연결로드에 핀결합된 충격흡수기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 무동력 자동수문은 물이 지나가는 수로의 중도에 설치되는데, 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 수로(10)의 상부에 양단이 회전 가능하게 배치된 힌지축(20)과, 이 힌지축(20)에 연결로드(31)를 통해 연결되어 피벗 가능하게 장착되며 수로(10)의 중도에 가로방향으로 배치되어 수로(10)를 직접 개폐하는 수문비(30)와, 이 수문비(30)의 전면측에 마련되어 물의 양에 따라 수문비(30)를 상승시키기 위한 부력체(40)와, 이 부력체(40)에 의한 수문비(30)의 피벗(pivot)작동이 용이하게 이루어지도록 힌지축(20)의 근접부위에 배치된 밸런스 웨이트(50)(60)를 갖추고 있다.

힌지축(20)은 소정 길이를 갖는 금속재 봉으로 이루어지며, 양측 단부가 수로(10)의 양측 상부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 이를 위해, 수로(10)의 상부에는 가로방향으로 가로질러 지지대(70)가 고정 배치되며, 힌지축(20)의 양측 단부는 브래킷(21)을 매개로 지지대(70)의 하부에 회전 가능하게 장착된다.

그리고 수문비(30;水門扉)는 힌지축(20)에 배면이 연결되어 상측으로 소정각도 피벗 가능하게 장착되며, 수로(10)의 중도에 가로방향으로 배치되어 수로(10)를 개폐하게 된다. 이러한 수문비(30)는 소정의 곡률을 갖는 금속재질의 사각 플레이트로 제작되며, 이의 배면은 한 쌍의 연결로드(31)를 통해 힌지축(20)과 연결되어 있다. 따라서 힌지축(20)을 중심으로 수문비(30)는 상하 방향(도 2의 화살표 방향 참조)으로 피벗작동이 가능하게 되며, 이것에 의해 수로(10)가 개방되게 된다.

또한, 부력체(40)는 함체로 이루어지며, 수문비(30)의 전면측에 접합되어 내부에 공기실(41)을 형성하게 된다. 이에 따라 수로(10)에 점차 물이 차면, 부력(浮力)에 의해 부력체(40)와 함께 수문비(30)가 상측으로 떠오르게 된다.

한편, 밸런스 웨이트(50)(60)는 힌지축(20)을 기점으로 전방측(상류측 방향)에 연결로드(51)를 통해 수문비(30)와 연결 배치되어 수문비(30)가 닫히는 방향으로 중량을 가하는 제1밸런스 웨이트(50)와, 힌지축(20)을 기점으로 후방측(하류측 방향)에 연결로드(61)를 통해 힌지축(20)과 연결 배치되어 수문비(30)가 개방되는 방향으로 중량을 가하는 제2밸런스 웨이트(60)로 구별된다.

이러한 제1,제2밸런스 웨이트(50)(60)는 외형이 원통형상의 몸체로 이루어져 있으며, 이의 내부에는 철근과 같은 중량물을 채워 무게를 조정할 수 있다. 또한, 제1밸런스 웨이트(50)는 제2밸런스 웨이트(60)보다 상대적으로 힌지축(20)과 근접하면서 힌지축(20)의 수평선상보다 높은 위치에 배치된다.

이에 따라 수로(10)를 지나는 물의 양이 과도하여 수문비(30)가 소정각도 이상으로 개방되면, 제1밸런스 웨이트(50)의 위치는 힌지축(20)의 후방측으로 넘어가게 된다. 즉, 제1밸런스 웨이트(50)가 힌지축(20)을 기점으로 후방측으로 넘어가 제1밸런스 웨이트(50)와 제2밸런스 웨이트(60)를 합한 중량이 힌지축(20) 전방의 수문비(30)측 중량에 비해 무겁게 설계되어 있다. 이러한 것은 집중호우나 장마철 시 수문비(30)를 완전한 개방상태로 유지시키기 위함이다.

또한, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 제2밸런스 웨이트(6)의 연결로드(61)와 지지대(70) 사이에는 수문비(30)의 급작스런 피벗작동을 방지하며 수로(10)를 지나는 물이 과도한 경우 수문비(30)를 완전 개방상태로 유지시키기 위한 완충수단(80)이 배치되어 있다. 이 완충수단(80)은 지지대(70)에 일단(81a)이고정되고 힌지축(20)의 후방측으로 타단(81b)이 하향 경사지게 연장된 고정로드(81)와, 일단(82a;도면상에서 하단)은 고정로드(81)의 타단(81b)에 핀결합되고 타단(82b;도면상에서 상단)은 제2밸런스 웨이트(60)의 연결로드(61)에 핀결합된 충격흡수기(82;shock absorber)를 포함한다. 이에 따라 충격흡수기(82)의 완충력에 의해 수문비(30)의 급작스런 작동이 방지되면서 기계적인 충격이 완화되게 된다. 또한, 제1밸런스 웨이트(50)가 힌지축(20) 후방으로 어느 정도 넘어가면 제2밸런스 웨이트(60)의 연결로드(61)가 충격흡수기(82)를 통해 떠받쳐짐으로써, 수문비(30)는 완전 개방상태로 유지되게 된다. 이러한 것은 후술하는 작동설명에서 상술하며, 본 고안의 실시 예에서 충격흡수기(82)는 유압식으로 구성하였다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 무동력 자동수문의 작동 및 이에 따른 효과를 설명한다.

먼저, 부력체(40)에 의해 수문비(30)가 떠오르지 않을 정도로 수로(10)에 물이 공급되는 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이, 수문비(30)는 자체 중량과 제1밸런스 웨이트(50)에 의해 수로(10)를 폐쇄한 상태로 유지된다.

이러한 상태에서 상류로부터 수로(10)에 물이 점차 흘러들어와 일정한 수위이상으로 채워지면, 도 5에 도시한 바와 같이, 부력체(40)에 의해 수문비(30)는 제1밸런스 웨이트(50)의 무게를 이기면서 힌지축(20)을 통해 상측으로 점차 피벗된다(화살표 방향 참조). 이 때, 수문비(30)의 피벗 작동은 제2밸런스 웨이트(60)에 의해 용이하게 이루어진다.

따라서 수문비(30)의 하단이 수로(10) 바닥과 떨어지기 때문에, 수로(10)가개방되면서 물이 흘러내려간다. 이러한 수문비(30)의 개방정도는 수문비(30)의 상류측 수위 및 수문비(30) 자체와 제1,제2밸런스 웨이트(50)(60)의 중량에 의해 자동으로 조절된다. 즉, 수문비(30)의 상류 수위가 점차 올라가면, 부력체(40)에 의해 수문비(30)가 보다 더 상측으로 피벗되면서 떠오르며 이것에 의해 보다 많은 양의 물이 하류로 흘러내려간다. 반면에, 수문비(30)의 상류 수위가 점차 낮아지면, 수문비(30)는 하측으로 피벗되면서 가라앉으며 이로 인해 하류로 흘러내려가는 물의 양이 줄어든다. 이러한 수문비(30)의 피벗작동에 따른 기계적인 충격은 충격흡수기(82)에 의해 완화되며, 아울러 수문비(30)의 급작스런 피벗작동 역시 방지된다.

또한, 수로(10)를 따라 흘러가는 부유물은 수문비(30)의 전방측에 걸린다. 즉, 물은 수문비(30)의 하단을 통해 하류로 용이하게 빠져나가는 반면에 부유물은 수문비(30)에 걸려 빠져나가는 것이 방지된다. 이에 따라 부유오물은 수문비(30) 전방측에 모이기 때문에, 인력에 의해 용이하게 제거할 수 있다.

한편, 장마철이나 집중호우로 인해 수로(10)에 상당한 물이 유입되면, 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 부력체(40)에 의해 수문비(30)는 제1밸런스 웨이트(50)의 무게를 이기면서 상측으로 완전하게 피벗된다.

즉, 수문비(30)의 상류 수위가 과도하게 올라가면, 수문비(30)가 상측으로 최대한 피벗되면서 제1밸런스 웨이트(50)가 힌지축(20) 후방으로 넘어간다. 따라서 충격흡수기(82)가 제2밸런스 웨이트(60)의 연결로드(61)를 떠받치는 역할을 하며, 이로 인해 수문비(30)는 수로(10)를 완전히 개방하여 물이 빠져나가는데 장애요소로 작용하지 않는다.

그리고 장마철이 끝나거나 비가 멈춘 후 수문비(30)를 도 3과 같이 초기 상태로 내려놓으면, 수문비(30)는 다시 수로(10)를 자동으로 개폐하는 역할을 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 무동력 자동수문에 의하면, 수문비의 상류 수위가 항상 일정높이 이상으로 유지됨으로써, 수문비의 상류에서 분기되는 다른 분기수로에 용수를 적기 적량 공급할 수 있고 수로 말단까지 급수가 원활하게 이루어지는 작용효과가 있다. 또한, 수문비의 상류 유량에 따라 수로의 개방정도가 자동으로 조절됨으로써 별도의 인력관리가 요구되지 않는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 수로를 자동으로 개폐하는 무동력 자동수문에 있어서;

   상기 무동력 자동수문은;

   상기 수로(10) 상부에 양단이 회전 가능하게 배치된 힌지축(20)과;

   상기 힌지축(20)에 연결로드(31)를 통해 배면이 연결되어 상측으로 소정각도 피벗 가능하게 장착되며, 상기 수로(10)의 중도에 가로방향으로 배치되어 상기 수로(10)를 개폐하는 플레이트 형태의 수문비(30)와;

   상기 수문비(30)의 전면측에 마련되어 상기 수로(10)를 지나는 물의 양에 따라 상기 수문비(30)를 상승시키기 위한 부력체(40)와;

   상기 부력체(40)에 의한 상기 수문비(30)의 상승작동이 용이하게 이루어지도록 상기 힌지축(20)의 근접부위에 배치된 밸런스 웨이트(50)(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 자동수문.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸런스 웨이트(50)(60)는; 상기 힌지축(20)을 기점으로 전방측에 배치되어 상기 수문비(30)가 닫히는 방향으로 중량을 가하는 제1밸런스 웨이트(50)와, 상기 힌지축(20)을 기점으로 후방측에 배치되어 상기 수문비(30)가 개방되는 방향으로 중량을 가하는 제2밸런스 웨이트(60)를 포함하며;

   상기 제1밸런스 웨이트(50)는 제2밸런스 웨이트(60)보다 상대적으로 상기 힌지축(20)과 근접하면서 상기 힌지축(20)의 수평선상보다 높은 위치에 배치되어, 상기 수로(10)를 지나는 물의 양이 과도한 경우 상기 제1밸런스 웨이트(10)의 위치가 상기 힌지축(20)의 후방측으로 넘어가 상기 수문비(30)를 완전히 개방시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 무동력 자동수문.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 무동력 자동수문은 상기 수로(10)의 상부를 가로방향으로 가로질러 고정 배치되는 지지대(70)를 더 포함하며,

   상기 힌지축(20)은 양측 단부가 상기 지지대(70)의 하부에 브래킷(21)을 매개로 회전 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 무동력 자동수문.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제2밸런스 웨이트(60)는 상기 힌지축(20)과 연결로드(61)를 통해 연결되며,

   상기 제2밸런스 웨이트(60)의 연결로드(61)와 상기 지지대(70) 사이에는 상기 수문비(30)의 급작스런 피벗작동을 방지하며 상기 수문비(30)를 완전 개방상태로 유지시키기 위한 완충수단(80)이 배치된 것을 특징으로 하는 무동력 자동수문.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 완충수단(80)은,

   일단(81a)이 상기 지지대(70)에 결합되고 타단(81b)은 상기 힌지축(20)의 후방측을 하향 경사지게 연장된 고정로드(81)와,

   일단(82a)이 상기 고정로드(81)의 타단(81b)에 핀결합되고 타단은 상기 제2밸런스 웨이트(60)의 연결로드(61)에 핀결합된 충격흡수기(82)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 자동수문.