KR200353900Y1 - 에어챔버를 구비한 자동비 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에어챔버를 구비한 자동비에 관한 것으로, 방조제, 하천 및 침수 저지대 등의 수로에 형성된 구조물(1)에 일평면 구조를 가진 문틀(2)과 비체(110)를 설치하여 외수와 내수의 수압차에 의해 자동으로 개폐되는 자동비에 있어서, 상기 문틀(2)과 개폐하는 관계에 있는 비체(110)는 판재 형상의 스킨(119)위에 비체(110)의 수평방향으로 내부에 에어챔버(111a)를 형성한 수평 보강빔(111)을 수압하중에 따라 복수개로 형성하고, 수직방향으로 내부에 에어챔버(112a)를 형성한 수직보강빔(112)을 양끝단부와 수평보강빔(111)의 사이에 복수개로 형성하며, 상부에 힌지(113)가 형성된 지지판(114)을 구조물(1)의 상부에 체결수단(116)으로 형성된 스핀들(115)과 연결 고정하여 힌지(113)를 중심으로 비체(110)가 회전되도록 형성하고, 문틀(2)에 비체(110)가 안착되는 측으로 지수고무(118)를 클램프(117)로 고정하여 외수의 역류를 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

에어챔버를 구비한 자동비 {Flap Gate with Air Chamber in Gate Leaf}

본 고안은 에어챔버를 구비한 자동비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 담수(淡水)나 해수(海水)의 내수로의 역류방지와 내수의 원활한 배수를 수위에 따라 자동으로 수문을 개폐하는 자동비에 부력을 발생하는 에어챔버를 형성하여 강성(剛性) 과 강성(强性)을 가진 재질을 사용하여도 수위에 따라 자동으로 원활히 작동하여 해수와 담수가 내수로의 역류방지와 내수의 배출을 원활하고 효과적으로 작동하는 에어챔버를 구비한 자동비를 제공하는데 있다.

일반적으로 자동비(Flap Gate)는 방조제, 하천, 침수 저지대 등 내측에서 외측으로 흐르는 물(이하 내수라 함)의 수로 말단에 박스형 구조물의 내측 테두리에 일평면 구조를 가진 문틀과 비체를 설치하여 내수위가 외수위보다 높으면 내수위 수압으로 비체를 들어 올려 자동으로 내수가 배출되고, 방조제나 하천의 외측 물(이하 외수라 함)의 수위가 내수위보다 높아졌을 때에는 내외수 수위의 차이에 따른 차압과 비체 자중이 문틀에 작용하는 하중으로 비체가 자동으로 닫히는 구조를 가진 수문을 자동비(自動扉)라 한다.

상기와 같은 자동비의 비체는 외수위 설계수압을 견딜 수 있도록 강성(剛性) 과 강성(强性)을 가져야 하고 내수를 원활히 배수하기 위해 충분히 가벼워야 하며 비체의 처짐이 없도록 강성(剛性) 과 강성(强性)을 가져야 하고 구조를 형성하여야한다.

이에 기존의 자동비는 일반구조용강(SS)재, 스테인레스강(STS)재 및 FRP 소재로 형성하여 상기의 조건에 맞도록 설계되어 왔다.

상기 일반구조용강(SS)재 또는 스테인레스강(STS)재를 사용한 자동비는 비체의 스킨을 일반구조용강(SS)재 또는 스테인레스강(STS)재로 형성하고 일반구조용강(SS)재 또는 스테인레스강(STS)재 각종 형강을 사용하여 수압하중만 고려하여 수직 및 수평으로 보강하여 사용하는 것으로, 비체자중이 무거워 비체에 작용하는 수직 및 수평하중이 크게 작용하므로 내수위가 충분히 상승하여 수평하중이 수직하중보다 커져야 목적된 배수가 가능하고, 비체의 표면적에 비해 부력이 상대적으로 적어서 작용하는 수압에 견디면서 자동으로 작동할 수 있도록 하기 위해서는 자중을 감소시켜야 한다. 자중을 감소시키기 위해서는 문비의 높이와 폭 중 하나를 줄여야 하는데, 수위에 따른 높이를 줄일 수 없어 문비의 폭을 줄여야 하므로 문비를 설치하는 구조물의 폭을 줄여야 함에 따라 원하는 배수량으로 배수하기 위해서는 구조물과 문비 숫자를 증가시켜야 함으로 공사비가 증대하고 배수효율이 감소되는 문제점이 있었다.

또한, FRP 재질을 사용한 자동비는 비체의 스킨재질을 FRP를 사용하여 각종 보강재를 보강한 상태로 형성하였으나, FRP는 일반구조용강(SS)재나 스테인레스강(STS)재에 비하여 인장강도가 1/4수준으로 외수위 설계수압 및 이에 따른 처짐에 대해 견딜 수 있는 강성이 부족하고 태풍이나 파압 등의 충격에 약한 FRP 자동비는 파손이 빈빈하게 발생하여 저지대 주택가나 논경지가 침수되는 문제점이 있었다.

이에, 최근에는 대한민국 실용신안 등록번호 20-262733호인 부력봉을 설치한 자동비가 안출된 바 있으며, 이를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

콘크리트 하수박스 전방 양끝 단에는 내측에 베어링(18)이 삽입된 전방연결홈(12)과 후방연결홈(14)이 형성된 'ㅂ'자형 고정틀(10)을 체결앵커볼트에 의해 고정하고, 상기 전방연결홈(12)에는 수문연결고리틀(21)의 일측 선단에 일체로 형성된 삽입홈(23)을 상기 전방연결홈(12)과 일체가 되도록 삽입하고, 중앙부에 수문작동스퍼기어(13)가 체결된 연결봉(17)을 삽입홈(23)과 전방연결홈(12)을 관통하여 체결하며, 상기 삽입홈(23)의 다른 일측에는 내측에 지수막이 고무가스켓(27)이 부착된 수문(25)을 체결하고, 또한 상기 'ㅂ'자형 고정틀(10)에 형성된 후방연결홈(14)에는 중앙에 부력봉 작동스퍼기어(15)가 체결된 'ㄷ'자형 연결대(31)를 체결하며, 상기 'ㄷ'자형 연결대(31) 끝단에 부력봉(33)을 체결하고, 상기 수문작동스퍼기어(13)와 부력봉작동스퍼기어(15)의 상부에 덮개(40)를 앵커볼트(3)에 의해 체결하여 형성되도록 구성하였다.

이러한, 종래기술의 부력봉을 이용한 자동비는 부력봉을 자동비의 외측에 형성하여 외수위에 의한 부력봉의 상승으로 자동비에 부력이 발생하여 작동을 원활하게 하는 것으로 구조가 복잡하고 별도의 설비가 부착되어 생산원가가 상승되며, 부력봉과 연결된 연결구가 외부로 노출되어 파동에 의한 파손의 위험에 노출되어 파손 시에 부력을 발생하지 못하므로 점검과 보수에 따른 비용이 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 본 고안의 주목적은 에어챔버를 형성한 수평보강빔과 수직보강빔으로 수문을 보강하는 것으로 수직과 수평 빔에 형성된 에어챔버로 부력이 발생하여 배수 시에 부력에 의해 자중이 감소되어 원활하게 작동되면서도 견고한 수문을 형성하여 경제적으로 수명을 증대시키는데 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 일반구조용강 또는 스테인레스강 재질로 형성하여 강성(剛性) 과 강성(强性)을 지닌 재질로 비체에 작용하는 하중에 대응하고 처짐을 방지할 뿐만 아니라 외수위, 파동, 홍수, 호우, 태풍 등과 같은 자연재해에서 발생되는 외부 충격에 잘 견딜 수 있는 강성과 적절한 도장처리를 할 경우 부식억제력을 증대시켜 수명을 향상시키는데 있다.

나아가, 본 고안의 또 다른 목적은 자동비에 에어챔버가 형성된 수평 및 수직 보강빔의 설치로 비체 자체를 보강하면서 부력을 증대시킬 뿐 아니라 구조가 간단하고 설치가 용이하여 생산성을 향상시키는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 부력봉을 이용한 자동수문을 나타내는 작동도.

도 2는 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 정면도.

도 3은 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 분해 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 설치상태 측면도.

도 5는 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 일부 확대 측 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 구조물 2 : 문틀

100 : 자동비 110 : 비체

111 : 수평보강빔 111a : 에어챔버

112 : 수직보강빔 112a : 에어챔버

113 : 힌지 114 : 지지판

115 : 스핀들 116 : 체결수단

117 : 클램프 118 : 지수고무

119 : 스킨

이와 같은, 목적을 해결하고자 안출된 본 고안의 에어챔버를 구비한 자동비는 방조제, 하천 및 침수 저지대 등의 수로에 형성된 구조물에 일평면 구조를 가진 문틀과 비체를 설치하여 외수와 내수의 수압차에 의해 자동으로 개폐되는 자동비에 있어서, 상기 문틀과 개폐하는 관계에 있는 비체는 판재 형상의 스킨위에 비체의수평방향으로 내부에 에어챔버를 형성한 수평보강빔을 수압하중에 따라 복수개로 형성하고, 수직방향으로 내부에 에어챔버를 형성한 수직보강빔을 양끝단부와 수평보강빔 사이에 복수개로 형성하며, 비체상부에 힌지가 형성된 지지판을 구조물의 상부에 체결수단으로 형성된 스핀들과 연결 고정하여 힌지를 중심으로 비체가 회전되도록 형성하고, 문틀에 비체가 안착되는 측으로 지수고무를 클램프로 고정하여 외수의 역류를 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비체는 수평보강빔과 수직보강빔의 내측으로 에어챔버가 형성되도록 'ㅁ'자형 강으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 비체는 수평보강빔, 수직보강빔, 에어챔버 및 스킨을 일반구조용강(SS) 또는 스테인레스강(STS) 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 구성된 본 고안의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 정면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 분해 사시도이며, 도 4는 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 설치상태 측면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 에어챔버를 구비한 자동비를 나타내는 일부 확대 측 단면도이다.

도 2 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 고안의 에어챔버가 구비된 자동비는 구조물(1)의 문틀(2)에 에어챔버(111a)를 형성한 수평보강빔(111)과 에어챔버(112a)를 형성한 수직보강빔(112)을 비체(110)에 형성하여 구조물(1)의 상부에 힌지(113)로 연결시켜 개폐되도록 형성한 자동비(100)를 구성한다.

상기 문틀(2)과 개폐하는 관계에 있는 비체(110)는 판재 형상의 스킨(119)위에 비체(10)의 수평방향으로 내부에 에어챔버(111a)를 형성한 수평보강빔(111)을 수압하중에 따라 복수개로 형성하고, 수직방향으로 내부에 에어챔버(112a)를 형성한 수직보강빔(112)을 양끝단부와 수평보강빔(111)의 사이에 복수개로 형성하며, 상부에 힌지(113)가 형성된 지지판(114)을 구조물(1)의 상부에 체결수단(116)으로 형성된 스핀들(115)과 연결 고정하여 힌지(113)를 중심으로 자동비(100)가 회전되도록 형성하고, 문틀(2)에 비체(110)가 안착되는 측으로 지수고무(118)를 클램프(117)로 고정하여 외수의 역류를 방지하도록 구성된다.

또한, 상기 비체(110)는 수평보강빔(111)과 수직보강빔(112)의 내측으로 에어챔버(111a, 112a)가 형성되도록 'ㅁ'자형 강으로 구성한다.

그리고 비체(110)는 수평보강빔(111), 수직보강빔(112), 에어챔버(111a, 112a) 및 스킨(119)을 일반구조용강(SS) 또는 스테인레스강(STS) 재질로 형성하도록 구성한다.

이와 같이, 구성된 본 고안의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 판재 형상의 일반구조용강(SS) 또는 스테인레스강(STS)으로 스킨(119)을 형성하고 비체(110)의 수평방향으로 내부에 에어챔버(111a)를 형성한 수평보강빔(111)을 상하 양끝단과 수압하중에 따라 복수개 형성한다.

이렇게, 수평보강빔(111)이 형성되면 수직방향으로 양끝단과 수평보강빔(111)의 사이의 내부에 에어챔버(112a)가 형성된 수직보강빔(112)을 일정간격으로 복수개 형성하고 상부에 힌지(113)가 형성된 지지판(114)에 구조물(1)의 체결수단(116)으로 형성된 스핀들(115)이 지지되도록 형성한다.

이때, 비체(110)의 문틀 방향으로 내외부에 물을 차단하도록 지수고무(118)를 클램프(117)로 고정하여 형성한다.

상기와 같이 자동비(100)의 비체(110)가 설치되어 내외수위가 모두 없을 경우에는 내수압과 외수압이 미치는 영향이 경미함으로 자중으로 지수고무(118)가 문틀(2)에 압착되어 물의 유동을 차단한다.

또한, 내수위가 증가하였을 경우에는 자동비(100)의 비체(110)에 자중의 수평성분보다 내수위 수압이 증가하면서 수평보강빔(111)과 수직보강빔(112)의 에어챔버(111a, 112a)에서 발생되는 부력으로 원활히 열려서 내수가 배수되게 한다.

그리고 외수위가 증가하였을 경우에는 외수위 수압이 자동비(100)의 비체(110)를 문틀(2) 측으로 압착하여 유동을 차단한다.

또한, 내외수위가 모두 존재할 경우에는 외수위가 내수위보다 높으면 외수위 수압이 자동비(100)의 비체(110)를 압착하여 폐쇄되고, 내수위가 외수위보다 높으면 내수위 수압이 자동비(100)의 비체(110)가 힌지(113)를 중심으로 수평보강빔(111)과 수직보강빔(112)에 형성된 에어챔버(111a, 112a)의 부력과 내외수위 차압의 합으로 개방하여 내수를 배출하며, 내외수위가 동일한 경우에는 문틀(2)에 비체(110) 자중이 작용하여 초기상태를 유지한다.

상기와 같이 수평보강빔(111)과 수직보강빔(112)의 에어챔버(111a, 112a)로 인하여 발생하는 부력은 1.8m x 1.8m 비체(110)의 경우 216Kg, 2.0m x 2.0m비체(110)의 경우 244Kg, 2.4m x 2.4m 비체(110)의 경우 302Kg이다. 상기 2.4m x 2.4m의 경우 비체(110)의 자중은 560Kg이므로 에어챔버(111a, 112a)로 형성된 추가부력은 자중의 약 54%를 감소시켜 작동시에 원활하게 내수를 배출할 수 있도록 한다.

이와 같이, 구성된 본 고안의 에어챔버를 구비한 자동비는 에어챔버를 형성한 수평보강빔과 수직보강빔으로 비체를 보강하는 것으로 수직과 수평 빔에 형성된 에어챔버로 부력이 발생하여 배수 시에 부력에 의해 자중이 감소되어 원활하게 작동되면서도 견고한 구조를 가진 수문을 형성하여 경제적으로 수명을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 일반구조용강(SS) 또는 스테인레스강(STS)으로 형성하여 강성(剛性) 과 강성(强性)을 가진 재질로 비체에 작용하는 하중에 대응하고 처짐을 방지할 뿐만 아니라 외수위, 파동, 홍수, 호우, 태풍 등과 같은 자연재해에서 발생되는 외부 충격에 잘 견딜 수 있는 강성과 적절한 도장처리를 할 경우 부식억제력을 증대시켜 수명을 향상시키는 효과가 있다.

더불어, 자동비에 에어챔버가 형성된 수평 및 수직 보강빔의 설치로 자동비 자체를 보강하면서 부력을 증대시킬 뿐 아니라 구조가 간단하고 설치가 용이하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 방조제, 하천 및 침수 저지대 등의 수로에 형성된 구조물(1)에 일평면 구조를 가진 문틀(2)과 비체(110)를 설치하여 외수와 내수의 수압차에 의해 자동으로 개폐되는 자동비에 있어서,

   상기 문틀(2)과 개폐하는 관계에 있는 비체(110)는 판재 형상의 스킨(119)위에 비체의 수평방향으로 내부에 에어챔버(111a)를 형성한 수평보강빔(111)을 수압하중에 따라 복수개로 형성하고, 수직방향으로 내부에 에어챔버(112a)를 형성한 수직보강빔(112)을 양끝단부와 수평보강빔(111)의 사이에 복수개로 형성하며, 비체상부에 힌지(113)가 형성된 지지판(114)을 구조물(1)의 상부에 체결수단(116)으로 형성된 스핀들(115)과 연결 고정하여 힌지(113)를 중심으로 비체(110)가 회전되도록 형성하고, 문틀(2)에 비체(110)가 안착되는 측으로 지수고무(118)를 클램프(117)로 고정하여 외수의 역류를 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에어챔버를 구비한 자동비.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 비체(110)는 수평보강빔(111)과 수직보강빔(112)의 내측으로 에어챔버(111a, 112a)가 형성되도록 'ㅁ'자형 강으로 형성하는 것을 특징으로 하는 에어챔버를 구비한 자동비.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 비체(110)는 수평보강빔(111), 수직보강빔(112), 에어챔버(111a, 112a) 및 스킨(119)을 일반구조용강(SS) 또는 스테인레스강(STS) 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 에어챔버를 구비한 자동비.