KR20130028233A - 래크바를 이용한 펌프일체형 수문 - Google Patents

Abstract

본 발명은 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에 관한 것으로서, 수로구조물의 문틀 사이에 회동가능하게 설치되어 내수의 수위조절과 외수의 유입을 차단시키는 수문본체와 상기 수문본체에 설치되어 내수를 외측으로 강제배수시키는 펌프를 구비하는 펌프일체형 수문에 있어서, 상기 수문본체에 일단이 결합되는 래크바와; 상기 래크바의 타단과 결합하여 상기 래크바와 맞물리는 스프라켓이 설치되어, 상기 스프라켓의 구동에 따라 상기 래크바를 전후진 가능하게 구동시킴으로써 상기 수문본체를 개폐시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 간이한 방법으로 수문의 개폐정도를 제어할 수 있는 펌프일체형 수문이 제공된다.

Description

래크바를 이용한 펌프일체형 수문{Pump-integral Floodgate using Rack-bar}

본 발명은 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 래크바를 이용하여 펌프일체형 수문을 안정적으로 개폐하고, 개폐된 상태를 유지할 수 있는 펌프일체형 수문에 관한 것이다.

일반적으로 수문은 강이나 하천 등의 수로에 설치되어 내수의 배수와 외수의 역류를 차단하는 역할을 가지고 있다. 이러한 수문의 경우, 평소에 수문을 개방하여 상류측 내수를 하류측 외수로 자연배수시키다가, 집중호우나 장마등 외수위가 일정이상으로 상승할 경우 수문을 폐쇄시켜 역류를 방지하는 역할을 하였다. 이럴 경우 내수위가 상승할 경우 자연배수를 하지 못하게 되므로 침수사태가 벌어지는 문제점이 있어왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허 제10-0497044호(펌프일체형 수문 및 그 구동방법), 대한민국 공개특허 제10-2005-0109422호(펌프 일체형 수문)등과 같이 수문에 펌프를 설치한 펌프일체형 수문이 개발된 바 있다. 이들 발명들은 사각판형의 수문에 개구부를 형성하고 펌프를 일체화 하여 수문을 폐쇄한 상태에서 펌프를 구동하여 내수를 외수측으로 강제 배수하는 기능을 가지고 있다.

또한, 도1에 도시된 바와 같이, 최근에는 펌프일체형 수문(100)을 개폐할 때 유압실린더(200)를 이용하여 수문(100)을 회동시켜 개방하는 기술들도 개발되었다. 하지만, 이러한 펌프일체형 수문(100)의 경우 높은 하중의 펌프(110)가 수문에 설치되어 수문을 개방한 후, 유압실린더가 수문의 하중을 견디기 힘들기 때문에, 수문(100)의 개방상태를 유지할 때 별도의 지지장치(120)가 필요하여 구조가 복잡한 문제점이 있어왔다.

또한, 수문이 개방된 후 개방된 정도를 확인하기 위해서는 고가의 센서 등이 별도로 설치되어야 하는 문제점이 있어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간이한 방법으로 펌프일체형 수문을 개방하고, 개방된 상태를 유지할 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문을 제공함에 있다.

또한, 내수의 수위 변화를 감지하여 수문본체를 자동으로 폐쇄할 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문을 제공함에 있다.

또한, 수로구조물의 문틀을 경사지게 형성하여 폐쇄되게 회동하는 수문본체의 자중에 의한 지수력 상승을 높일 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문을 제공함에 있다.

또한, 수문의 개방 정도를 쉽게 확인할 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 수로구조물의 문틀 사이에 회동가능하게 설치되어 내수의 수위조절과 외수의 유입을 차단시키는 수문본체와 상기 수문본체에 설치되어 내수를 외수측으로 강제배수시키는 펌프를 구비하는 펌프일체형 수문에 있어서, 상기 수문본체에 일단이 결합되는 래크바와; 상기 래크바의 타단과 결합하여 상기 래크바와 맞물리는 스프라켓이 설치되어, 상기 스프라켓의 구동에 따라 상기 래크바를 전후진 가능하게 구동시킴으로써 상기 수문본체를 개폐시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 수문본체와 상기 래크바 사이에 배치되어 양단부가 회동가능하게 결합 되는 회동링크;를 더 포함하는 것이 래크바와 구동부의 간섭을 방지할 수 있어 바람직하다.

여기서, 상기 회동링크와 상기 래크바 사이에 배치되어 적어도 어느 한 단부에서 진동을 완화할 수 있게 결합되는 연결링크;를 더 포함하는 것이 래크바의 손상을 방지할 수 있어 바람직하다.

여기서, 상기 구동부와 상기 연결링크 사이에 배치되어 상기 래크바의 직선운동을 안내하는 래크바 휨방지부;를 더 포함하는 것이 래크바의 손상을 방지할 수 있어 바람직하다.

여기서, 상기 구동부에는 내수의 수위에 따라 상기 스프라켓의 구동을 선택적으로 연결하는 플로터부;를 더 포함하는 것이 상기 수문본체를 자동으로 폐쇄할 수 있어 바람직하다.

여기서, 상기 플로터부는 부력을 갖는 부유체;와 상기 구동부에 회동가능하게 배치되는 회전부;와 상기 회전부의 일단에 형성되어 상기 감속기와 선택적으로 결합 가능한 연결기어;와 상기 회전부의 타단부에 배치되어 상기 부유체와 결합되는 연결부;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 수로구조물의 문틀을 경사지게 형성하여 폐쇄되게 회동하는 상기 수문본체가 경사진 상기 문틀에 맞닿아 경사지게 폐쇄되어 상기 수문본체의 자중에 의한 지수력 상승을 높일 수 있어 바람직하다.

또한, 상기 구동부의 스프라켓과 연동되어 상기 래크바의 이동상태를 측정하여 수문의 개폐정도를 나타내는 개폐측정부;를 더 포함하는 것이 수문의 개폐정도를 손쉽게 확인할 수 있어 바람직하다.

본 발명에 따르면, 간이한 방법으로 펌프일체형 수문을 개방하고, 개방된 상태를 유지할 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문이 제공된다.

또한, 수문이 개방된 상태에서 집중호우에 따른 외수 역류를 내수부에 위치한 플로터부의 작용으로 수문이 자동으로 폐쇄되어 외수 역류를 방지할 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문이 제공된다.

또한, 수문 개방 정도를 쉽게 확인할 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문이 제공된다.

또한, 수로구조물의 문틀을 경사지게 형성하여 폐쇄되게 회동하는 수문이 경사진 상기 문틀에 맞닿아 폐쇄되어 수문의 자중을 이용한 높은 지수력을 유지할 수 있는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문이 제공된다.

도 1은 종래기술에 따른 펌프일체형 수문을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문의 제1실시예를 나타낸 사시도,
도 3은 도 2의 래크바 지지부 및 구동부를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에서 수문본체의 폐쇄상태를 나타낸 상태도,
도 5는 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에서 수문본체의 개방상태를 나타낸 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문의 제2실시예에서 구동부에 형성되는 플로터부를 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문의 제2실시예에서 수문본체의 폐쇄상태를 나타낸 상태도,
도 8은 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문의 제3실시예에서 계폐측정부를 나타낸 사시도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문의 제1실시예를 나타낸 사시도, 도 3은 도 2의 구동부(3)를 나타낸 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문은 펌프(13)가 설치된 수문본체(1)와, 수문본체(1)의 상단부에 일단부가 결합되는 래크바(2)와, 래크바(2)의 타단과 결합되어 래크바(2)를 이동시키는 구동부(3)로 구성된다.

수문본체(1)는 수로구조물의 문틀(15)에 회동가능하게 설치된다. 즉, 수문본체(1)와 인접한 곳에 설치된 회동힌지부(11)와 결합된 회동부(12)의 일단이 수문본체(1)에 결합되어 수문본체(1)가 문틀(15)에 회동가능하게 설치된다.

이때, 회동힌지부(11)는 수문본체(1)와 일정거리 이격되어 설치된다. 여기서, 회동부(12)는 회동힌지부(11)에 일단이 결합되고 타단은 수문본체(1)의 측면에 회동가능하게 결합된다. 따라서, 수문본체(1)는 회동힌지부(11)를 중심으로 회동된다. 한편, 수문본체(1)에는 수문본체(1)를 기준으로 내수의 수위조절을 위하여 내수를 외부로 배출하는 펌프(13)가 설치되어 있다.

래크바(2)는 수문본체(1)의 상부측에 회동가능하게 일단이 결합하고, 구동부(3)에 타단이 결합된다. 일단이 수문본체(1)의 상측에 결합된 래크바(2)는 구동부(3)의 구동에 의해 이동함으로써 수문본체(1)를 회동시켜 수문본체(1)를 개폐하는 역할을 하게 된다. 여기서 래크바(2)는 한쌍으로 마련되어 수문본체(1)를 안정적으로 개폐하게 된다.

구동부(3)는 수문본체(1)와 일정거리를 두고 지면에 설치되며, 래크바(2)를 구동시키는 스프라켓(31)이 설치되어 있다. 또한, 스프라켓(31)을 구동시키는 동력원(미도시)과 스프라켓(31) 사이에는 감속기(32)가 설치되어 있다.

구동부(3)는 래크바(2)가 이동가능할 수 있는 이동통로가 마련되며, 스프라켓(31)의 회전에 따라 래크바(2)의 치홈이 스프라켓(31)과 연동하여 이동한다. 이에 따라, 래크바(2)가 구동부(3)측으로 이동될 때 수문본체(1)가 개방된다.

이때, 수문본체(1)가 개방됨에 따라 수문본체(1)가 지면과 이루는 각도가 커지게 되어 수문본체(1)와 일단이 결합된 래크바(2)가 회동이 되지 않는다면 구동부(3)와 간섭이 발생된다.

따라서, 수문본체(1)가 회동함에 따라 래크바(2)의 회동을 방지하기 위하여 수문본체(1)와 래크바(2) 사이에 양단부가 회동가능하게 회동링크(6)를 배치하여 결합한다.

이때, 수문본체(1)의 회전속도에 대한 회동링크(6)의 저항이 진동에너지로 변형되어 래크바(2)에 직접 전달되는 것을 완화하기 위하여 회동링크(6)와 래크바(2) 사이에 적어도 어느 한 단부에서 진동을 완화할 수 있는 연결링크(7)를 배치하여 결합한다.

또한, 수문본체(1)가 개폐함에 따라 직선운동을 하는 래크바(2)의 원활한 이동을 유도하며 수문본체(1)가 개폐됨에 따라 발생 되는 외부 장력에 의한 래크바(2)의 변형을 방지하기 위하여 구동부(3)와 연결링크(7) 사이에 래크바 휨방지부(4)를 배치한다.

래크바 휨방지부(4)는 래크바(2)가 이동가능할 수 있게 이동통로가 마련된다. 이동통로에는 래크바(2) 안내부재(42)가 형성되어 수문본체(1)가 개폐함에 따라 직선운동을 하는 래크바(2)의 원활한 이동을 유도하며 외부 장력에 의한 래크바(2)가 변형되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

지금부터는 상술한 래크바(2)를 이용한 펌프(13)일체형 수문본체(1)의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에서 수문본체(1)가 닫혔을 때를 나타낸 상태도이며, 도 5는 수문본체(1)가 열렸을 때를 나타낸 상태도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 수문본체(1)가 닫혔을 때는 래크바(2)가 구동부(3)로부터 최대한 인출되어 있다. 이어 수문본체(1)를 개방할 경우에는 스프라켓(31)이 회전하여 래크바(2)를 구동부(3)로 이동시키게 된다. 래크바(2)의 이동에 따라 래크바(2)의 일단과 결합된 수문본체(1)의 상측부가 회전하게 되고, 회동힌지부(11)를 중심으로 수문본체(1)가 회동하여 열리게 된다.

이때, 수문본체(1)가 개방됨에 따라 수문본체(1)가 지면과 이루는 각도가 수문본체(1)가 폐쇄됐을 때보다 커지게 되어 수문본체(1)와 결합된 래크바(2) 또한 지면과 이루는 각도가 커지게 된다. 래크바(2)의 간섭을 방지하기 위하여 수문본체(1)와 래크바(2) 사이에 결합된 회동링크(6)가 회동하게 된다.

또한, 수문본체(1)가 개방됨에 따라 수문본체(1)의 회전속도에 대한 회전링크의 저항이 진동에너지로 변형되어 래크바(2)에 직접 전달되는 것을 완화될 수 있도록 회동링크(6)와 래크바(2) 사이에 결합된 연결링크(7)가 진동을 흡수하게 된다.

또한, 수문본체(1)가 개폐됨에 따라 발생 되는 장력에 의한 래크바(2)의 변형을 래크바 휨방지부(4)에 형성된 래크바(2) 안내부재(42)의 회전으로 래크바(2)의 원활한 이동을 유도하며 래크바(2)의 변형을 방지하게 된다.

따라서, 수문본체(1)가 개방됨에 따라 래크바(2)가 지면과 이루는 각도가 커지더라도 회동링크(6)의 회동, 연결링크(7)의 진동 흡수와 래크바 휨방지부(4)에 위치한 안내부재(42)의 회전으로 래크바(2)가 안정적으로 이동하게 된다.

이어, 수문본체(1)가 개방상태에서는 래크바(2)가 스프라켓(31)에 의해 안정적으로 고정되므로 높은 하중의 수문본체(1)라도 별다른 고정장치 없이 수문본체(1)는 안정적으로 개방상태를 유지할 수 있게 된다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2실시예에서는 제1실시예와 동일한 부분의 설명은 생략하고, 특징적인 부분에 대해서만 설명하도록 한다.

도 6과 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문본의 제2실시예를 나타낸 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에서는 제1실시예의 구성에 플로터부(5)가 더 포함되어 있다.

플로터부(5)는 내수의 수위 변화를 감지할 수 있는 부력을 갖는 부유체(55)와, 구동부(3)에 회전가능하게 설치된 절곡된 회전부(53)와, 회전부(53)의 일단에 형성되는 감속기(32)의 연결을 선택적으로 연결하는 연결기어(52)와, 회전부(53)의 타단에 형성되어 회전부(53)와 부유체(55)를 연결하는 연결부(54)로 구성된다.

플로터부(5)는 내수의 수위가 낮은 평시에 연결기어(52)가 감속기(32)와 결합된 상태를 유지한다. 여기서, 수문본체(1)를 개폐함에 있어 동력원(미도시)으로부터 스프라켓(31)을 구동시키는 동력을 감속기(32)와 결합된 연결기어(52)를 통하여 전달하여 스프라켓(31)을 회전시킴으로써 래크바(2)가 이동하게 된다.

한편, 수문본체(1)가 개방된 상태에서 폭우로 인한 외수의 수위 상승으로 외수가 내수로 역류하는 상황이 발생시 내수의 수위가 회전부(53)와 연결된 부유체(55)가 위치한 높이까지 상승하게 된다.

이때, 부유체(55)는 내수의 수위 상승으로 발생 되는 부력에 의하여 상승 압력을 받게 된다. 한편, 구동부(3)에 회전 가능하게 설치된 회전부(53)와 연결부(54)에 의하여 연결된 부유체(55)는 수직 상승을 할 수 없기에 회전부(53)를 중심으로 회전부(53)의 타단과 부유체(55)가 회전하며 상승하게 되고, 반대로 회전부(53)를 중심으로 일단에 형성된 연결기어(52)는 하방으로 회전되게 됨으로써, 감속기(32)와의 결합이 해제된다.

즉, 동력원(미도시)으로 부터 스프라켓(31)의 임의 회동을 차단하는 감속기(32) 간의 상호 결합이 해제됨으로써, 개방된 수문본체(1)를 고정하는 고정력이 상쇄되어 자중에 의하여 수문본체(1)가 하방으로 회동하려는 중력이 발생되어 래크바(2)가 구동부(3)로부터 인출되면서 스프라켓(31)이 자전을 하게 되어 수문본체(1)가 자동으로 폐쇄되어 더 이상의 외수의 내수 유입을 자동적으로 차단하여 내수의 범람을 방지할 수 있게 된다.

또한, 수로구조물의 문틀(15)을 경사지게 형성하여 폐쇄되게 회동하는 수문본체(1)가 경사진 문틀(15')에 맞닿아 경사지게 폐쇄하여 수문본체(1)의 자중에 의한 지수력 상승을 높일 수 있게 되는 것이다.

다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 래크바를 이용한 펌프일체형 수문의 제3실시예를 나타낸 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에서는 제1 및 제2실시예의 구성에 수문본체(1)가 열린 정도를 나타내는 개폐측정부(8)가 더 포함되어 있다.

개폐측정부(8)는 스프라켓(31)과 연동되는 감속기(32)에 연결설치되어 스프라켓(31)의 회전에 따라 래크바(2)가 움직이는 거리로부터 수문본체(1)의 개폐정도를 확인할 수 있다. 즉, 감속기(32)의 회전에 따라 개폐측정부(8)가 수문본체(1)의 개폐정도를 게이지등을 통하여 외부로 표시할 수 있어, 사용자가 수문본체(1)의 개폐정도를 쉽게 확인할 수 있는 장점이 있다.

즉, 수문본체(1)를 열기 위해서 스프라켓(31)이 회전하여 래크바(2)를 이동시키게 된다. 이때 스프라켓(31)과 연동된 감속기(32)와 연결하여 감속기(32)의 회전에 따라 개폐측정부(8)의 게이지가 작동하게 되어, 사용자가 개폐정도를 확인할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1 : 수문본체 11 : 회동힌지부
12 : 회동부 13 : 펌프
15,15' : 문틀 2 : 래크바
3 : 구동부 31 : 스프라켓
32 : 감속기
4 : 래크바 휨방지부 42 : 래크바 안내부재
5 : 플로터부 52 : 연결기어
53 : 회전부 54 : 연결부
55 : 부유체 6 : 회동링크
7 : 연결링크 8 : 측정부

Claims (8)

1. 수로구조물의 문틀 사이에 회동가능하게 설치되어 내수의 수위조절과 외수의 유입을 차단시키는 수문본체와 상기 수문본체에 설치되어 내수를 외수측으로 강제배수시키는 펌프를 구비하는 펌프일체형 수문에 있어서,
   상기 수문본체에 일단이 결합되는 래크바와;
   상기 래크바의 타단과 결합하여 상기 래크바와 맞물리는 스프라켓이 설치되어, 상기 스프라켓의 구동에 따라 상기 래크바를 전후진 가능하게 구동시킴으로써 상기 수문본체를 개폐시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수문본체와 상기 래크바 사이에 배치되어 양단부가 회동가능하게 결합 되는 회동링크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 회동링크와 상기 래크바 사이에 배치되어 적어도 어느 한 단부에서 진동을 완화할 수 있게 결합되는 연결링크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 구동부와 상기 연결링크 사이에 배치되어 상기 래크바의 직선운동을 안내하는 래크바 휨방지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 구동부에는 내수의 수위에 따라 상기 수문본체를 자동으로 폐쇄할 수 있는 플로터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 플로터부는 부력을 갖는 부유체;와 상기 구동부에 회전가능하게 배치되는 회전부;와 상기 회전부의 일단에 형성되어 상기 감속기와 선택적으로 결합 가능한 연결기어;와 상기 회전부의 타단부에 배치되어 상기 부유체와 결합되는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 수로구조물의 문틀을 경사지게 형성하여 폐쇄되게 회동하는 상기 수문본체가 경사진 상기 문틀에 맞닿아 경사지게 폐쇄되어 상기 수문본체의 자중에 의한 지수력이 상승하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.
8. 제 1 항 내지 제 7 항에 있어서,
   상기 구동부의 스프라켓과 연동되어 상기 래크바의 이동상태를 측정하여 수문의 개폐정도를 나타내는 개폐측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 래크바를 이용한 펌프일체형 수문.

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