KR20140101091A

KR20140101091A - 수문

Info

Publication number: KR20140101091A
Application number: KR1020130014222A
Authority: KR
Inventors: 이명우
Original assignee: 이명우
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2014-08-19

Abstract

본 발명은 유량 조절 또는 수심 유지, 그리고 하천의 본류에서는 홍수를 방수로에 분류시키는 지점이나, 지류에서는 본천 홍수의 역류를 방지하는 지점에 각각 설치되는 수문을 제공함에 의해 달성되게 되는데, 이 수문은 저수지나 인공호수ㆍ하천 및 농수로 등의 수로에는 수로의 개폐량을 가감하여 물의 흐름 또는 수량을 조절하거나, 집중호우 시 역류되는 것을 방지하기 위해 그 역류방지 지점 또는 분류지점에서 시설되는 토목구조물의 양 가이드레일들을 따라 차단막이 승강 안내되면서 상기 물의 흐름 또는 수량이 제어되게 하는 수문으로써, 차단막에 내장형으로 구비되어 상기 하천의 상류 측과 하류 측 사이에서의 수위차로 인한 물의 위치에너지를 수차에 의해서 기계에너지로 변환하고, 다시 이 기계에너지를 발전기를 이용해 전기에너지를 얻게하는 수로식 발전장치와, 수로식 발전장치에서 얻어진 전기에너지를 축전하는 배터리와, 배터리로부터 공급되는 전원으로 구동하는 에어컴프레서 및 양 가이드레일를 따라 설치되어 상기 에어컴프레서로부터 인가 또는 해제되는 압축공기에 의해 팽창ㆍ수축되면서 상기 차단막의 개폐를 이루게 하는 액추에이터들을 포함하여서 된 수문에 관한 것이다.

Description

수문{Water gate}

본 발명은 유량 조절 또는 수심 유지, 그리고 하천의 본류에서는 홍수를 방수로에 분류시키는 지점이나, 지류에서는 본천 홍수의 역류를 방지하는 지점에 각각 설치되는 수문에 관한 것으로, 특히 자가발전으로 구동하는 수문에 관한 것이다.

일반적으로 각종 저수지나 인공호수ㆍ하천 및 농수로 등의 수로에는 수로의 개폐량을 가감하여 물의 흐름 또는 수량을 조절하거나, 집중호우 시 역류되는 것을 방지하기 위해 그 역류방지 지점 또는 분류지점에 수문이 설치되어 있다.

이러한 수문은 주로 전동방식의 개폐기(권양기)로 개폐되고 있는 것으로, 그러한 전동방식의 개폐기는 전동모터로부터 전달되는 구동력이 웜과 웜기어로 이루는 감속부와, 이 감속부의 출력축상에서 클러치를 이용해 동력전달이 단속되는 피니언을 통해 랙을 승강시키게 하면서 소기의 수문 개폐를 이루게 하고 있는 것이다.

그런데 이러한 수문은 상기에서와 같이 외부로부터 공급되는 전력을 이용해 구동하는 전동모터로부터 구동력이 전달되어 구동하는 개폐기로 개폐되게 하고 있는데, 이렇게 외부 전원으로 구동하는 개폐기를 이용한 수문의 경우에서는 전력공급을 위한 부대시설들이 요구되어 그 수리설비 비용의 증가와 유지관리에 많은 문제점이 따르고 있다.

그리하여 근래에 와서는 소수력 발전, 즉 유량이 적고 낙차가 크기 않은 곳에서 전기를 생산하는 수로식 발전장치가 구비된 수문들이 개발되고 있는데, 이렇게 수문에 구비되는 수소력의 수로식 발전장치를 이용해 외부전력을 이용하지 않는 자가발전으로 구동되게 하는 수문들의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

국내 실용신안등록 제78634호

본 발명은 상기에서와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 수로식 발전장치를 이용한 자가발전으로 액추에이터를 구동시키어 수문의 개문 또는 폐문을 이루게 함으로서, 수리시설을 간소화하여 부대시설을 줄이고, 유지 및 관리비용을 절감시키어 경제적인 효과가 우수한 수문을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수로식 발전장치의 출수구 측에 플로트식의 개폐요소를 구비하여 하류 측에서의 수위 상승 시 그 상승되는 하천수가 발전장치 내측으로 유입되는 것이 방지되게 함으로서, 역류방지는 물론 그 역류현상으로 인해 발생하는 고장을 방지하여 안정된 수문을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수로식 발전장치의 입수구 측에 파쇄기를 구비하여 동절기 수표면에서의 결빙을 방지하여 소수력 발전을 위한 원수의 유입이 원할하게 이루도록한 수문을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 유량 조절 또는 수심 유지, 그리고 하천의 본류에서는 홍수를 방수로에 분류시키는 지점이나, 지류에서는 본천 홍수의 역류를 방지하는 지점에 각각 설치되는 수문을 제공함에 의해 달성되게 되는데, 이 수문은 저수지나 인공호수ㆍ하천 및 농수로 등의 수로에는 수로의 개폐량을 가감하여 물의 흐름 또는 수량을 조절하거나, 집중호우 시 역류되는 것을 방지하기 위해 그 역류방지 지점 또는 분류지점에서 시설되는 토목구조물의 양 가이드레일들을 따라 차단막이 승강 안내되면서 상기 물의 흐름 또는 수량이 제어되게 하는 수문으로써, 차단막에 내장형으로 구비되어 상기 하천의 상류 측과 하류 측 사이에서의 수위차로 인한 물의 위치에너지를 수차에 의해서 기계에너지로 변환하고, 다시 이 기계에너지를 발전기를 이용해 전기에너지를 얻게하는 수로식 발전장치와, 수로식 발전장치에서 얻어진 전기에너지를 축전하는 배터리와, 배터리로부터 공급되는 전원으로 구동하는 에어컴프레서 및 양 가이드레일를 따라 설치되어 상기 에어컴프레서로부터 인가 또는 해제되는 압축공기에 의해 팽창ㆍ수축되면서 상기 차단막의 개폐를 이루게 하는 액추에이터들을 포함하여서, 수로식 자가발전으로 수문을 간편히 구동하게 된다.

본 발명에 따른 수문에 의하면, 수리시설 비용을 줄일 수 있고, 수문의 운전 및 유지 관리비용을 절감시키어 경제적인 효과가 있다.

또 본 발명은 수로식 발전장치의 출수구 측에 하천 수위에 따라 오르고 내리는 플로트식의 개폐요소를 구비하여 하류 측에서의 수위 상승 발생 시 그 상승되는 하천수가 발전장치 내측으로 유입되는 것이 방지되게 함으로서, 역류방지는 물론 그 역류현상으로 인한 고장을 방지하여 안정적으로 사용할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 수로식 발전장치의 입수구 측에 파쇄기를 구비하여 동절기 수표면에서의 결빙을 파쇄시키어 소수력 발전을 위한 원수의 유입이 원할하고, 따라서 발전이 우수하게 된다.

도 1은 본 발명 수문의 전체적인 구성을 보여 주는 정면도로서, 폐문된 상태를 보여 주는 설명도.
도 2는 도 1의 A-A선 부분을 따라 절단하여 보여 주는 단면도.
도 3은 본 발명 수문의 전체적인 구성을 보여 주는 정면도로서, 개문된 상태를 보여 주는 설명도.

다음 본 발명의 일 실시 예에 관해 설명하겠다. 도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 수문이 상세하게 도시되어 있다.

본 발명은 저수지나 인공호수ㆍ하천 및 농수로 등의 수로에는 수로의 개폐량을 가감하여 물의 흐름 또는 수량을 조절하거나, 집중호우 시 역류되는 것을 방지하기 위해 그 역류방지 지점 또는 분류지점에서 시설되는 토목구조물의 양 가이드레일들(10)을 따라 차단막(20)이 승강 안내되면서 물의 흐름 또는 수량이 제어되게 하는 수문을 제공하는 것이다.

본 발명 수문은 차단막(20)에 수로식 발전장치(30)가 내장형으로 설치되는데, 이 수로식 발전장치(30)는 차단막(20)의 내 상측 폭방향의 전장길이에 걸쳐 구비되어 수로의 상류 측 수표면에서 발전을 위한 원수를 받아드리는 입수구(32)와, 이 입수구(32)의 하부에 연이어 설치되어 입수구(32)을 통해 유입된 원수가 집되게 하는 상광하협형으로 이룬 집수관로(34)를 구비하고, 이 집수관로(34)의 하부에 연이어서 상협하광형으로 이루는 출수구(36) 및 그리고 집수관로(34)와 출수구(36)의 사이에서 수로의 상류 측과 하류 측 사이에서의 수위차로 인한 물의 위치에너지를 수차에 의해서 기계에너지로 변환하고, 다시 이 기계에너지를 발전기를 이용해 전기에너지를 얻게하는 소수력 발전의 수로식 터빈발전기(38)로 이루고 있다.

또 차단막(20)에는 상기에서 설명한 수로식 발전장치(30)로부터 얻어진 전기에너지를 축전하는 배터리(40)와, 이 배터리(40)로부터 공급되는 전원으로 구동하는 에어컴프레서(50)가 구비되어 있다. 이때 에어컴프레서(50)는 압축된 공기를 저장하는 에어탱크(52)가 연이어 구비된다.

또한 양 가이드레일(10)에는 그 가이드레일(10)을 따라 인접 설치되어 에어컴프레서(50)로부터 인가 또는 해제되는 압축공기에 의해 팽창ㆍ수축되면서 차단막(20)의 개폐를 이루게 하는 벨로즈식의 액추에이터들(60)이 구비되어 있다.

그리고 상협하광형으로 이루는 출수구(36)에는 하류 측의 수위에 따라 오르고 내리면서 출수구(36) 내로 하류 측에서의 역류현상이 방지되게 하는 플로트식의 개폐요소(36a)를 갖추고 있다.

또 차단막(20)의 상부 측인 발전장치(30)의 입수구(32) 전방 근접한 위치에는 별도의 구동수단에 의해 회동하면서 동절기 수로 상류 측의 수표면 결빙을 방지하는 파쇄요소(70)를 갖는다.

한편 상기에서 설명한 발전장치(30)의 컴프레서(40)와 에어탱크(52), 그리고 액추에이터(60)들은 별도의 제어부(80)에 의해 통제되어 구동하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 관해 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 청구범위에 기재된 범위 내에서 변경이 가능할 것이다.

10 :가이드레일 20 :차단막
30 :발전장치 32 :입수구
34 :집수관로 36 :출수구
36a :개폐요소 38 :터빈발전기
40 :베터리 50 :컴프레서
60 :액추에이터 70 :파쇄요소

Claims

저수지나 인공호수ㆍ하천 및 농수로 등의 수로에는 수로의 개폐량을 가감하여 물의 흐름 또는 수량을 조절하거나, 집중호우 시 역류되는 것을 방지하기 위해 그 역류방지 지점 또는 분류지점에서 시설되는 토목구조물의 양 가이드레일들을 따라 차단막이 승강 안내되면서 상기 물의 흐름 또는 수량이 제어되게 하는 수문으로써, 다음을 포함하는 것:
상기 차단막에 내장형으로 구비되어 상기 하천의 상류 측과 하류 측 사이에서의 수위차로 인한 물의 위치에너지를 수차에 의해서 기계에너지로 변환하고, 다시 이 기계에너지를 발전기를 이용해 전기에너지를 얻게하는 수로식 발전장치;
상기 소로식 발전장치에서 얻어진 전기에너지를 축전하는 배터리;
상기 배터리로부터 공급되는 전원으로 구동하는 에어컴프레서; 및
상기 양 가이드레일를 따라 설치되어 상기 에어컴프레서로부터 인가 또는 해제되는 압축공기에 의해 팽창ㆍ수축되면서 상기 차단막의 개폐를 이루게 하는 액추에이터들을 포함하여서된 수문.
제1항에 있어서,
상기 수로식 발전장치는 상기 차단막의 내 상측 폭방향 전장길이에 걸쳐 구비되어 상기 수로의 상류 측 수표면에서 발전을 위한 원수를 받아드리는 입수구와, 이 입수구에 연이어 상광하협형으로 이룬 집수관로와, 상기 집수관로의 하부에 연이어서 상협하광형으로 이루는 출수구를, 그리고 상기 집수관로와 출수구 사이에 터빈발전기로 이룬 수문.
제2항에 있어서,
상기 수로식 발전장치의 출수구에 상기 수로 하류 측의 수위에 따라 오르고 내리는 플로트식의 개폐요소를 더 포함하는 수문.
제1항에 있어서,
상기 차단막의 입수구 측에 상기 수로 상류 측의 수표면 결빙을 방지하는 파쇄요소를 더 포함하는 수문.