KR20100057450A - 자동 개폐 문비 - Google Patents

Abstract

하천 등에 설치되어 유수의 부력으로 회동됨에 따라 하천의 급격한 수위 상승 시 하천의 역류를 방지하는 자동 개폐 문비가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 저수 공간과 외부 하천 사이에 구비된 배수공에 설치되어 부력에 따라 수로를 개폐하는 자동 개폐 문비에 있어서, 내부에 하나 이상의 공실을 포함하고, 상측에 회동축이 설치된 기본 프레임; 상기 외부 하천 방향으로 상기 기본 프레임 상에 설치되며, 내부에 상기 외부 하천이 유입될 수 있는 유도 공간이 형성되어 있는 유도 프레임; 및 상기 유도 공간 내에 수용되며 상기 외부 하천의 수위에 따라 상기 유도 공간 내에서 상하 방향으로 이동하는 부력체와 결합된 중량체를 포함하는 자동 개폐 문비가 제공된다. 기계적인 작동 방식 대신에 물의 부력을 이용하여 문비가 개폐되도록 함으로써 관리 및 유지 보수가 간단하다.

하천, 문비, 부력, 회동

Description

자동 개폐 문비{Automatic opening and closing gate}

본 발명은 자동 개폐 문비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천 등에 설치되어 유수의 부력으로 회동됨에 따라 하천의 급격한 수위 상승 시 하천의 역류를 방지하는 자동 개폐 문비에 관한 것이다.

문비는 하천 등에서 물의 흐름을 차단하면서 저수된 물의 양이 많아지게 되면 이를 배출하기 위하여 수직으로 승강되는 형태 또는 일측을 중심으로 회동되어 문비가 열리고 닫히도록 제방의 일측이나 그 중앙부 등에 설치된다.

이러한 문비는 저수된 물의 양이 많은 경우 하천으로 흘려보낼 수 있도록 개구되고, 하천 수위가 상승하는 경우에는 하천 유수가 역류하지 못하도록 폐구하는 기능을 수행한다. 이외에도 장마 또는 가뭄에 대비한 치수도 같이 수행한다.

저수된 물의 압력에 견딜 수 있는 강도를 가지는 금속재로 이루어진 문비를 관리자가 인력(人力)으로 조작할 수 없으므로, 유압펌프에 의하여 작동되는 유압실린더를 설치하여 이를 조작하는 등 기계적인 작동 방식에 의해 자동 및/또는 수동 으로 이를 용이하게 조작하여 문비의 개폐가 용이하게 이루어질 수 있도록 하였다.

이 경우 기계적인 작동 방식에 의하여 문비의 개폐가 용이하게 이루어질 수 있으나, 문비의 구조가 복잡하게 이루어져 제조비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 기계적인 방식으로 개폐되는 문비는 시간을 맞추어 자동으로 동작되거나 사람의 주관적 판단 하에 수동으로 동작되므로 유량의 변화가 극심한 지역의 경우에는 융통성 있게 적용할 수 없었다.

또한, 에너지와 인력투입이 불가피하므로 배수문의 초기 건설비용은 물론 이를 관리하는 유지비용 또한 소비되어야 하는 문제점이 있다.

그리고 홍수 시 기계실의 침수 등에 따라 유지 관리가 어려운 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명은 기계적인 작동 방식 대신에 물의 부력을 이용하여 문비가 개폐되도록 하여 관리 및 유지 보수가 간단하고, 관리자가 상주하지 않더라도 문비가 개폐되므로 인건비 등의 비용을 절감할 수 있으며, 구조가 간단하여 설치가 매우 용이한 자동 개폐 문비를 제공한다.

또한, 본 발명은 하천의 급격한 수위 상승으로 인해 기계실의 침수 등의 문제가 발생하더라도 자동으로 문비가 닫히도록 하여 하천의 역류를 방지할 수 있는 자동 개폐 문비를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 저수 공간과 외부 하천 사이에 구비된 배수공에 설치되어 외부 하천의 수위에 따라 수로를 개폐하는 자동 개폐 문비에 있어서, 내부에 하나 이상의 공실을 포함하고, 상측에 회동축이 설치된 기본 프레임; 상기 외부 하천 방향으로 상기 기본 프레임 상에 설치되며, 내부에 상기 외부 하천이 유입될 수 있는 유도 공간이 형성되어 있는 유도 프레임; 및 상기 유도 공간 내에 수용되며 상기 외부 하천의 수위에 따라 상기 유도 공간 내에서 상하 방향으로 이동하는 부력체와 결합된 중량체를 포함하는 자동 개폐 문비가 제공된다.

상기 기본 프레임은, 상기 저수 공간과 접하는 내부면과, 상기 유도 프레임이 설치되며, 상기 내부면과 소정 각도를 가지도록 경사진 외부면과, 그리고 상기 내부면 및 상기 외부면의 사이의 각도를 고정시키는 상부면을 포함하며, 상기 내부면, 외부면 및 상부면으로 이루어진 공간 내에 상기 공실을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내부면은 상기 배수공의 양측 벽면에 설치된 스토퍼와 접촉할 때 상기 배수공의 개폐면을 포함하는 형상 및 크기를 가질 수 있다.

상기 중량체는 상기 외부 하천의 수위가 상승함에 따라 결합된 상기 부력체의 부력에 의해 상기 유도 공간 내에서 상방향으로 이동하고, 상기 외부 하천의 수위가 하강함에 따라 결합된 상기 부력체의 부력에 의해 상기 유도 공간 내에서 하방향으로 이동하여 상기 자동 개폐 문비가 상기 회동축을 중심으로 회전하도록 하 는 모멘트를 발생시킬 수 있다.

상기 공실은 발포 합성수지재, 공기 중 하나로 이루어진 부력체로 채워지거나 진공 상태로 이루어질 수 있다.

상기 공실은 상기 외부 하천의 수위가 상승함에 따라 전체 또는 일부에서 부력이 발생하여 밀폐압을 발생시킴으로써 상기 수로를 완전 차단하도록 할 수 있다.

상기 기본 프레임은 상기 기본 프레임의 상부에 수평으로 이동하는 중량체를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 자동 개폐 문비는 기계적인 작동 방식 대신에 물의 부력을 이용하여 문비가 개폐되도록 함으로써 관리 및 유지 보수가 간단하고, 관리자가 상주하지 않더라도 문비가 개폐되므로 인건비 등의 비용을 절감할 수 있으며, 구조가 간단하여 설치가 매우 용이한 효과가 있다.

또한, 하천의 급격한 수위 상승으로 인해 기계실의 침수 등의 문제가 발생하더라도 자동으로 문비가 닫히도록 하여 하천의 역류를 방지할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 문비의 동작모습을 개략적으로 도시한 단면도 이다.

도 1a를 참조하면, 문비(3)는 저수공간(1)과 하천(2)이 접하는 경계에 입설되어 저수가 하천(2)으로 흘러가는 것을 막는다. 지속적인 저수로 인해 저수공간(1)의 수위가 높아지게 되고, 일정 수위가 되면 그 수압으로 문비(3)를 강제로 밀어내면서 하천(2)으로 저수를 흘려보내게 된다. 이를 위해 문비(3)는 상부 힌지(4)를 중심으로 하천쪽으로 여닫히는 구조로 회동함이 도 1b에 도시되어 있다.

이후 저수가 하천(2)으로 충분한 양만큼 배수되거나 외부 하천(2)의 수위가 상승하게 되면, 그 하천(2)의 물의 부력으로 인해 문비(3)는 강제로 닫히게 되어 하천수의 역류를 막게 된다. 이에 대해서는 도 2 이하 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 문비(3)는 저수공간(1) 쪽으로는 여닫히지 않도록 되어 있다.

결과적으로, 상술된 원리를 통해 문비(3)는 별도의 기계 장치에 의한 외력 또는 관리자에 의한 관리 없이도 자연스럽게 동작된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 개폐 문비의 분해사시도이다. 여기서, 저수공간과 하천 사이의 경계에 저수와 하천의 혼합을 방지하는 구조물(50)이 입설되어 있으며, 구조물(50)에는 수로가 되는 배수공(60)이 하나 이상 형성되어 있으며, 각 배수공(60)마다 하나씩의 자동 개폐 문비(10)가 설치됨을 가정한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 저수와 하천의 혼합을 방지하는 구조물(50)은 우수 펌프장 등에서 사용되며, 자동 개폐 문비(10)는 평상 시 개방되어 있으며 하천 수위의 급격한 상승 시 자동으로 닫히는 특징을 가진다.

자동 개폐 문비(10)는 내부에 하나 이상의 공실(21, 22)을 포함하는 기본 프레임(20)과, 기본 프레임(20)의 외부에 경사지게 형성되어 내부에 부력체(34)에 결합된 중량체(32)가 외부 하천 수위에 따라 상승 또는 하강할 수 있도록 유도하는 유도 프레임(30)과, 기본 프레임(20)의 상측에 구비되어 자동 개폐 문비(10)의 개폐 시 회전 중심이 되는 회동축(40)을 포함한다.

내부의 공실(21, 22)은 발포 합성수지재 등의 부력체를 채워 넣거나 공기를 채워 넣거나 혹은 진공 상태로 되어 있을 수 있으며, 공실(21, 22)이 휘거나 찌그러지지 않도록 기본 프레임(20)을 고정한다. 공실(21, 22)은 자동 개폐 문비(10)의 회동에 인해 상승된 외부 하천 수위에 잠기게 되고, 부력을 발생시켜 저수공간(1)과 하천(2) 사이의 수로를 차단하며, 자동 개폐 문비(10)를 완전 밀폐시키는 밀폐압이 발생한다.

본 명세서에서는 기본 프레임(20) 중 저수공간(1)에 저장된 저수와 만나는 면을 내부면(23), 유도 프레임(30)이 설치되며 외부 하천(2)과 만나는 면을 외부면(24), 외부면(24)이 내부면(23)에 대해서 소정의 경사를 가지며 고정되도록 하는 면을 상면(25)이라 한다.

내부면(23)과 상면(25)이 만나는 지점에 회동축(40)이 구비되며, 회동축(40)을 중심으로 자동 개폐 문비(10)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하게 된다.

도 2를 참조하면, 회동축(40)은 양측이 돌출되어 있으며, 돌출된 부분은 배수공(60)의 양측 벽면 상에 설치된 회동홈(52) 내에 끼움 삽입된다. 하지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 자동 개폐 문비(10)가 배수공(60)에 대하여 회전 가능하도록 하는 구조라면 다양한 형태의 회동축이 적용가능함을 이해해야 할 것이다.

유도 프레임(30)은 기본 프레임(20)의 외부면(24) 상에 설치되며, 내부에 중량체(32)가 상하로 이동가능한 유도 경로가 형성되어 있다. 중량체(32)는 부력체(34)와 결합되어 있으며, 부력체(34)는 외부 하천 수위에 따라 유도 경로를 통해 상하로 중량체(32)를 이동시킨다. 중량체(32)는 자동 개폐 문비(10)의 회전을 위해 충분히 무거운 물질로 구성될 수 있다.

이를 위해 유도 프레임(30)은 하단에 하나 이상의 유입홀이 형성되어 있어 외부 하천(2)의 물이 유입될 수 있다. 유도 프레임(30) 내에 유입된 물은 외부 하천(2)과 동일한 수위를 가지게 되며, 유입된 물의 부력에 의해 부력체(34) 및 중량체(32)는 외부 하천(2) 수위만큼 상승하게 된다.

기본 프레임(20)의 외부면(24)이 내부면(23)에 대하여 소정 각도만큼 경사지게 구성되어 있는 바, 유도 프레임(30) 역시 경사지게 구성되어 중량체(32)가 경사지게 상승하게 되므로 중력에 의해 회동축(40)에 대하여 모멘트가 발생하게 된다. 이 모멘트로 인해 자동 개폐 문비(10)가 회전하게 되어 수로를 차단한다.

배수공(60)의 양측 벽면 중 소정 위치에는 자동 개폐 문비(10)가 더 이상 회전하지 않도록 L자형 스토퍼(54)를 고정할 수 있다. L자형 스토퍼(54)는 배수공(60) 중 자동 개폐 문비(10)에 의해 수로가 완전 차단되는 개폐면(62)과, 배수공(60)의 양측 벽면이 만나는 선 상에 위치한다.

기본 프레임(20)의 내부면(23)은 자동 개폐 문비(10)가 L자형 스토퍼(54)에 의해 정지되는 시점에서 배수공(60)의 개폐면(62)과 만나 저수공간(1)과 하천(2) 사이의 수로를 완전히 차단하는 형상과 크기를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 내부면(23)은 개폐면(62)을 포함하거나 동일한 형상과 크기를 가진다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 개폐 문비의 동작 중 개방된 모습을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 개폐 문비의 동작 중 폐쇄된 모습을 도시한 단면도이다.

외부 하천(2)의 수위에 따라 중량체(32) 및 부력체(34)는 유도 프레임(30) 내에서 상승 또는 하강하며, 중량체(32)의 위치에 따라 자동 개폐 문비(10)는 회동축(40)을 중심으로 회전하여 수로를 개방 또는 폐쇄한다.

도 3을 참조하면, 외부 하천(2)의 수위가 낮은 경우 중량체(32) 및 부력체(34)는 유도 프레임(30) 내의 하측에 위치하게 되며, 중량체(32)의 무게에 의해 자동 개폐 문비(10)가 회동축(40)을 중심으로 시계방향으로 회전(A 참조)하여 기본 프레임(20)의 내부면(23)이 배수공(60)의 개폐면(62)과 떨어지게 된다. 이 때 배수공(60)의 하면 일부가 개방되어 저수공간(1)과 외부 하천(2) 사이에 수로가 개방된다.

도 4를 참조하면, 외부 하천(2)의 수위가 높은 경우 중량체(32) 및 부력체(34)는 유도 프레임(30) 내의 상측에 위치하게 되며, 중량체(32)의 무게에 의해 자동 개폐 문비(10)가 회동축(40)을 중심으로 반시계방향으로 회전(B 참조)하여 기본 프레임(20)의 내부면(23)이 배수공(60)의 개폐면(62)과 만나게 된다. 내부면(23)과 개폐면(62)이 만나는 경우 수로가 폐쇄되며, 외부 하천(2)으로부터 저수 공간(1)으로의 역류가 방지된다.

외부 하천(2)의 수위가 높은 경우 자동 개폐 문비(10)가 상술한 것과 같이 회전하였을 때, 기본 프레임(20) 내에 공실(21, 22) 전체 또는 일부가 외부 하천(2)의 수위보다 낮은 위치에 있게 된다. 이 때 공실(21, 22)의 부력에 의한 밀폐압이 발생하여 수로는 완전 차단된다.

이후 외부 하천(2)의 수위가 낮아지면 공실(21, 22)의 부력이 없어지고, 유도 프레임(30) 내의 부력체(34)의 부력이 없어져 도 3에 도시된 것과 같이 수로가 자동으로 개방되게 된다.

즉, 외부 하천(2)의 수위에 따라 문비 전도용 중량체(32)가 이동하여 자동 개폐 문비(10)의 개폐 각도를 자동으로 조절하며, 자동 개폐 문비(10)의 기본 프레임(20) 내에 설치된 공실(21, 22)의 부력에 의해 자동 개폐 문비(10)의 완전 밀폐가 가능하다. 또한, 외부 하천(2)의 수위가 낮아지는 경우 자동으로 자동 개폐 문비(10)가 원상 복귀하여 수로를 개방한다.

한편, 도 2 내지 도 4에서는 미도시하였으나 기본 프레임(20)의 상면(25) 또는 상부에 또 다른 중량체를 포함하여 중량체의 무게나 상면(25)에서의 위치에 따라 자동 개폐 문비(10)의 개폐 너비를 조절하도록 하는 것이 가능하다.

예를 들어 동일한 무게의 중량체를 상면(25)에의 외측 단부에 가깝게 위치하게 할수록 자동 개폐 문비(10)에 가해지는 압력이 증가되고 중량체를 상면(25)에의 내측 단부에 가깝게 위치하게 할수록 자동 개폐 문비(10)에 가해지는 압력이 감소되므로 이를 이용하여 자동 개폐 문비(10)의 개폐 너비를 조절하도록 하는 것이 가능해지게 되는 것이다.

또한, 기본 프레임(20)의 상면(25) 또는 상부에 포함되는 중량체의 무게를 변화시킴으로써 자동 개폐 문비(10)의 개폐 너비를 조절하도록 하는 것이 가능하다.

본 발명에 의한 자동 개폐 문비(10)는 물의 부력을 이용하게 되는 바 관리 및 유지 보수가 간단하며, 관리자가 상주하지 않더라도 문비가 개폐되므로 인건비 등의 비용을 절감할 수 있다. 또한, 구조가 간단하여 설치가 매우 용이한 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 문비의 동작모습을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 개폐 문비의 분해사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 개폐 문비의 동작 중 개방된 모습을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 개폐 문비의 동작 중 폐쇄된 모습을 도시한 단면도.

<도면 부호의 설명>

1: 저수공간 2: 하천

3: 문비 4: 힌지

10: 자동 개폐 문비

20: 기본 프레임 21, 22: 공실

23: 내부면 24: 외부면

25: 상면

30: 유도 프레임 32: 중량체

34: 부력체

40: 회동축

50: 구조물 52: 회동홈

54: L자형 스토퍼

60: 배수공 62: 개폐면

Claims (7)

1. 저수 공간과 외부 하천 사이에 구비된 배수공에 설치되어 외부 하천의 수위에 따라 수로를 개폐하는 자동 개폐 문비에 있어서,

   내부에 하나 이상의 공실을 포함하고, 상측에 회동축이 설치된 기본 프레임;

   상기 외부 하천 방향으로 상기 기본 프레임 상에 설치되며, 내부에 상기 외부 하천이 유입될 수 있는 유도 공간이 형성되어 있는 유도 프레임; 및

   상기 유도 공간 내에 수용되며 상기 외부 하천의 수위에 따라 상기 유도 공간 내에서 상하 방향으로 이동하는 부력체와 결합된 중량체를 포함하는 자동 개폐 문비.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기본 프레임은,

   상기 저수 공간과 접하는 내부면과,

   상기 유도 프레임이 설치되며, 상기 내부면과 소정 각도를 가지도록 경사진 외부면과, 그리고

   상기 내부면 및 상기 외부면의 사이의 각도를 고정시키는 상부면을 포함하며,

   상기 내부면, 외부면 및 상부면으로 이루어진 공간 내에 상기 공실을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 개폐 문비.
3. 제2항에 있어서,

   상기 내부면은 상기 배수공의 양측 벽면에 설치된 스토퍼와 접촉할 때 상기 배수공의 개폐면을 포함하는 형상 및 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 자동 개폐 문비.
4. 제1항에 있어서,

   상기 중량체는 상기 외부 하천의 수위가 상승함에 따라 결합된 상기 부력체의 부력에 의해 상기 유도 공간 내에서 상방향으로 이동하고, 상기 외부 하천의 수위가 하강함에 따라 결합된 상기 부력체의 부력에 의해 상기 유도 공간 내에서 하방향으로 이동하여 상기 자동 개폐 문비가 상기 회동축을 중심으로 회전하도록 하는 모멘트를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자동 개폐 문비.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공실은 발포 합성수지재, 공기 중 하나로 이루어진 부력체로 채워지거 나 진공 상태로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 개폐 문비.
6. 제1항에 있어서,

   상기 공실은 상기 외부 하천의 수위가 상승함에 따라 전체 또는 일부에서 부력이 발생하여 밀폐압을 발생시킴으로써 상기 수로를 완전 차단하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 개폐 문비.
7. 제1항에 있어서,

   상기 기본 프레임은,

   상기 기본 프레임의 상부에 수평으로 이동하는 중량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 개폐 문비.

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