JPH11280045A - 水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水門扉体７の駆動動力の低減、および水
門の開閉時間の短縮が可能で、特別な変速機などを用い
なくても、水門扉体７の昇降時間すなわち水門８の開閉
時間の調節が可能な水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置
を提供すること。 【解決手段】 巻上げドラム１１の一部あるいは全長に
わたってその直径を変化させることにより、特別な変速
機を付加することなく、開閉速度特性を変化させること
に着目したもので、水門扉体７に取り付けたワイヤーロ
ープ５と、ワイヤーロープ５を巻き付け、あるいは巻き
出すことにより、水門扉体７を開閉するための巻上げド
ラム１１と、巻上げドラム１１を回転駆動する駆動部２
と、を有する水門扉用ワイヤーロープ５式開閉装置であ
って、巻上げドラム１１の長さ方向の一部あるいは全長
にわたってその外径を変化させたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水門扉用ワイヤーロ
ープ式開閉装置にかかるもので、とくに巻上げドラムを
用いた水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の水門扉用ワイヤーロープ式開閉装
置１について図６にもとづき概説する。図６は、水門扉
用ワイヤーロープ式開閉装置１の概略正面図であって、
水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１は、開閉駆動用の
駆動部２と、動力伝達部３と、巻上げドラム４と、ワイ
ヤーロープ５と、シーブ６と、水門扉体７と、を有す
る。

【０００３】駆動部２は、電動機、エンジンあるいは油
圧モーターなどの駆動源を有し、これを回転駆動するこ
とにより、動力伝達部３、巻上げドラム４、ワイヤーロ
ープ５およびシーブ６を介して水門扉体７を昇降（開
閉）させる。

【０００４】動力伝達部３は、伝動軸および必要ならば
減速機（図示せず）などを有し、駆動部２の回転を巻上
げドラム４に伝動する。

【０００５】巻上げドラム４は、円筒形状であって、そ
の外表面にワイヤーロープ５係合案内用の断面半月状の
案内溝４Ａをらせん状に連続して形成してあり、駆動部
２の左右にその一対を設け、その回転にともなってワイ
ヤーロープ５を巻き上げ、あるいは巻き出すことができ
るようになっている。なお、巻上げドラム４は、その長
さ方向に同一直径Ｄ（外径）としてある。

【０００６】ワイヤーロープ５は、その一端をそれぞれ
の巻上げドラム４に固定するとともに、水門扉体７に取
り付けた一対のシーブ６にそれぞれこれを巻回し、その
他端を水門８あるいは任意の地上構造物などの所定部位
に固定してある。

【０００７】水門扉体７は、水門８の水門扉ガイド部９
に沿って上下にこれを案内することにより、水門８を開
閉する。

【０００８】こうした構成の水門扉用ワイヤーロープ式
開閉装置１において、水門８の一般的な用途において
は、駆動部２に特別な変速機を有さず、巻上げドラム４
を一定回転速度で駆動することにより、ワイヤーロープ
５を介して水門扉体７を水面Ｓに対し昇降させ、水門８
を開閉している。

【０００９】一般に、この水門扉体７の昇降操作に必要
な駆動動力は、水門扉体７の開閉において最も大きな荷
重状態に応じてこれを定めている。また、開閉時間に制
限を受けるような揚程の高いダム用予備ゲートや、閘門
ゲートなど、または流量調節を必要とする調節ゲートな
ど、開閉速度を可変速とする場合には、駆動部２に、局
数変換型電動機あるいは機械式変速機などの変速装置を
必要とする。したがって、コストの上昇および構造の複
雑化という問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、水門扉体の駆動動力
の低減を可能とした水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置
を提供することを課題とする。

【００１１】また本発明は、水門の開閉時間の短縮が可
能な水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置を提供すること
を課題とする。

【００１２】また本発明は、特別な変速機などを用いな
くても、水門扉体の昇降時間すなわち水門の開閉時間の
調節が可能な水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置を提供
することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、巻上
げドラムの一部あるいは全長にわたってその直径を変化
させることにより、特別な変速機を付加することなく、
開閉速度特性を変化させることに着目したもので、水門
扉体に取り付けたワイヤーロープと、このワイヤーロー
プを巻き付け、あるいは巻き出すことにより、上記水門
扉体を開閉するための巻上げドラムと、この巻上げドラ
ムを回転駆動する駆動部と、を有する水門扉用ワイヤー
ロープ式開閉装置であって、上記巻上げドラムの長さ方
向の一部あるいは全長にわたってその外径を変化させた
ことを特徴とする水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置で
ある。

【００１４】上記巻上げドラムの上記外径は、これを上
記水門扉体の閉鎖方向に減少させることができる。

【００１５】上記巻上げドラムの上記外径は、これを上
記水門扉体の開放方向に段階状に増加させることができ
る。

【００１６】本発明による水門扉用ワイヤーロープ式開
閉装置においては、巻上げドラムの長さ方向の一部ある
いは全長にわたってその外径（直径）を変化させたの
で、たとえば水門扉体の閉鎖状態から開放状態への操作
において駆動部の駆動にともなうワイヤーロープの巻き
上げにともなって（すなわち水門扉体の開度の変化にと
もなって）、ワイヤーロープを巻き上げる巻上げドラム
の直径部分が変化するので、水門扉体の開度に対する開
閉速度特性および開閉動力特性を変化させることができ
る。したがって、駆動部などに特別な変速機を付加する
ことなく、構造簡単にしてコスト低廉に水門扉用ワイヤ
ーロープ式開閉装置を構成することができる。

【００１７】また、巻上げドラムの直径の変化部分を多
段に変化させるような外径形状とすれば、多段変速を可
能にするとともに、従来の直径より大きな大径部を形成
すれば、この大径部において開閉のための駆動動力は従
来と同じではあるが、水門扉体の開閉速度が大きくなる
ため、水門扉体の昇降時間つまり水門の開閉時間を短縮
することができる。

【００１８】なお、巻上げドラムの外径形状を任意の形
状にすることにより、任意の開閉速度特性および開閉動
力特性を得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の第１の実施の形態
による水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１０を図１に
もとづき説明する。ただし、図６と同様の部分には同一
符号を付し、その詳述はこれを省略する。図１は、水門
扉用ワイヤーロープ式開閉装置１０の概略正面図であっ
て、水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１０において
は、従来の円筒形状の巻上げドラム４（図６）の代わり
に円錐台形状の巻上げドラム１１を設けてある。

【００２０】巻上げドラム１１は、その外径（直径）を
その全長にわたって、直線的に変化させてある。すなわ
ち、前記動力伝達部３の伝達軸（ないしそれぞれの中心
軸）を中心とした、その小径部１２（直径Ｄ１２）側か
ら大径部１３（直径Ｄ１３）側に直径を直線的に増加さ
せてある。小径部１２側にワイヤーロープ５が至ってい
る状態が水門扉体７の水没状態（水門８の閉鎖状態）に
対応し、大径部１３が同、水門扉体７の空中浮遊状態
（水門８の開放状態）に対応する。

【００２１】こうした構成の水門扉用ワイヤーロープ式
開閉装置１０において、駆動部２の駆動にともなう巻上
げドラム１１の回転により、従来の水門扉用ワイヤーロ
ープ式開閉装置１（図６）とは異なり、水門扉体７の開
閉速度を水門扉体７の開度に応じて一次関数的に変化さ
せることができるとともに、水門８を開閉するための動
力を低減することができる。詳細については、第２の実
施の形態による水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置２０
（図２）とともに、図３のグラフにもとづき説明する。

【００２２】図２は、本発明の第２の実施の形態による
水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置２０の概略正面図で
あって、水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置２０におい
ては、その巻上げドラム２１の外径（直径）について、
巻上げドラム２１の長さ方向の一部を直線的に変化させ
た大小の直径部を有するものである。すなわち、その小
径部２２は前記巻上げドラム４（図６）の直径Ｄと同一
の直径Ｄ２２を有し、円錐部２３を経て、大径部２４
（直径Ｄ２４）となる。小径部２２側にワイヤーロープ
５が至っている状態が水門扉体７の水没状態（水門８の
閉鎖状態）に対応し、大径部２４が同、水門扉体７の空
中浮遊状態（水門８の開放状態）に対応する。

【００２３】こうした構成の水門扉用ワイヤーロープ式
開閉装置２０において、巻上げドラム２１の小径部２２
にワイヤーロープ５がかかっているときには開閉速度が
低い低速部とすることができ、巻上げドラム２１の大径
部２４にワイヤーロープ５がかかっているときには開閉
速度が高い高速部とすることができるというように、水
門扉体７の開閉速度を二段変速に調節することが可能と
なる。

【００２４】図３は、従来の水門扉用ワイヤーロープ式
開閉装置１（図６）における巻上げドラム４、本発明に
よる水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１０（図１）に
おける巻上げドラム１１、および水門扉用ワイヤーロー
プ式開閉装置２０（図２）における巻上げドラム２１に
ついてのそれぞれの特性を示すグラフであって、それぞ
れのドラムについて水門扉体７の開度ＯＰ（０〜１００
％）に対する開閉速度特性、開閉荷重特性、および開閉
動力特性を示している。

【００２５】一般に、流水の遮断や調節を行う水門扉に
おいて、水門開閉荷重は、水門扉体７自体の重量、水門
扉体７没水部の浮力、水門扉ガイド部９などに設けてあ
る水密ゴムの水門扉体７への初期押付け力による摩擦抵
抗、水圧荷重による水密ゴムや支承部（ローラー部な
ど）の摩擦および転がり抵抗、さらには、水門扉体７か
らの越流および下端放流による上下力などの組み合わせ
によって算定される。したがって、一般的に水門締切り
付近（水門扉体７の没水状態）において水門扉体７にか
かる水圧荷重は最大となるため、開閉荷重は水門締切り
付近において最大となり、水門開度の増加とともに開閉
荷重は減少し、水門扉体７が水上部に出たのちは開閉荷
重は水門扉体７自重のみで一定となる。すなわち、開閉
荷重自体は、巻上げドラム４、１１、２１のそれぞれに
ついて同一特性曲線を示す。

【００２６】なお水門扉体７の開閉速度Ｖは、従来の巻
上げドラム４の場合が開度ＯＰに対して一定であるのに
対して、巻上げドラム１１の場合には、小径部１２の分
だけ低下するが、大径部１３に至って従来より増加する
傾斜した線形的変化を示す。また、巻上げドラム２１の
場合には、小径部２２で一定、円錐部２３で傾斜した線
形的変化、大径部２４で従来より増加した一定速度とな
る。

【００２７】水門扉体７の開閉に必要な動力Ｐ（ｋｗ）
は、開閉速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）と開閉荷重Ｗ（ｔｆ）と
の積に比例する。すなわち、Ｐ＝Ｗ・Ｖ／（６．１２・
η）である。ただし、ηは、動力伝達部３、巻上げドラ
ム４およびシーブ６の全機械効率である。

【００２８】既述のように、従来の巻上げドラム４を有
する水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１の必要動力Ｐ
は、巻上げドラム４を一定回転速度で駆動する場合にお
いて、水門締切り付近の、水門扉体７の開閉において最
も大きな荷重状態によってこれを定めている。

【００２９】ここで、第１の実施の形態による水門扉用
ワイヤーロープ式開閉装置１０のように巻上げドラム１
１の形状をたとえば円錐状とし、水門扉体７の開閉時間
を従来の円筒形状の巻上げドラム４を有する水門扉用ワ
イヤーロープ式開閉装置１と同じになるように巻上げド
ラム１１の平均径を巻上げドラム４の径Ｄと同一とする
とともに、開閉荷重Ｗが最も大きくなる水門締切り付近
を巻上げドラム１１の小径部１２でワイヤーロープ５を
巻き取るように配置した場合に、開閉荷重Ｗの大きい開
度位置において従来の巻上げドラム４に比較して開閉速
度Ｖが小さいため、水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置
１０の必要動力Ｐを低減することができる。

【００３０】また、第２の実施の形態による水門扉用ワ
イヤーロープ式開閉装置２０のように、巻上げドラム２
１の外形を巻上げドラム２１の一部を直線的に変化させ
た小径部２２、円錐部２３および大径部２４を有する変
形ドラムとした場合には、小径部２２側のドラム系を従
来の円筒形状の巻上げドラム４と同一とし、開閉荷重Ｗ
が最も大きくなる水門締切り付近を巻上げドラム２１の
小径部２２で巻き取るように配置した場合に、水門扉用
ワイヤーロープ式開閉装置２０の必要動力Ｐは従来の水
門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１と同じではあるが、
水門開度の上昇と開閉速度Ｖも大きくなるため、水門の
開閉時間を短縮することができる。

【００３１】本発明においては、その巻上げドラムの形
状は任意であり、水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置の
必要な特性に応じて、任意の形状を採用可能である。た
とえば図４に示すような巻上げドラム３０の場合には、
その小径部３１から円弧状部３２さらに大径部３３を形
成して、開閉速度を曲線的に増加させることができる。
あるいは図５に示すような巻上げドラム４０の場合に
は、その閉鎖側傾斜部４１、円筒部４２および開放側傾
斜部４３を形成して、水門扉体７の閉鎖時および開放時
ともに開閉動力を低減することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、巻上げド
ラムの一部あるいは全長にわたってその外径を変化させ
たので、簡単な構造および低コストで、駆動動力の低
減、あるいは水門開閉速度の短縮を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による水門扉用ワイ
ヤーロープ式開閉装置１０の概略正面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による水門扉用ワイ
ヤーロープ式開閉装置２０の概略正面図である。

【図３】従来の水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１
（図６）における巻上げドラム４、本発明による水門扉
用ワイヤーロープ式開閉装置１０（図１）における巻上
げドラム１１、および水門扉用ワイヤーロープ式開閉装
置２０（図２）における巻上げドラム２１についてのそ
れぞれの特性を示すグラフである。

【図４】本発明における、他の例の巻上げドラム３０の
側面図である。

【図５】本発明における、さらに他の例の巻上げドラム
４０の側面図である。

【図６】従来の水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置１の
概略正面図である。

【符号の説明】

１ 水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置（図６） ２ 開閉駆動用の駆動部 ３ 動力伝達部 ４ 巻上げドラム ４Ａ 巻上げドラム４の断面半月状の案内溝 ５ ワイヤーロープ ６ シーブ ７ 水門扉体 ８ 水門 ９ 水門扉ガイド部 １０ 水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置（第１の実施
の形態、図１） １１ 円錐台形状の巻上げドラム １２ 巻上げドラム１１の小径部 １３ 巻上げドラム１１の大径部 ２０ 水門扉用ワイヤーロープ式開閉装置（第２の実施
の形態、図２） ２１ 変形の巻上げドラム ２２ 巻上げドラム２１の小径部 ２３ 巻上げドラム２１の円錐部 ２４ 巻上げドラム２１の大径部 ３０ 巻上げドラム（図４） ３１ 巻上げドラム３０の小径部 ３２ 巻上げドラム３０の円弧状部 ３３ 巻上げドラム３０の大径部 ４０ 巻上げドラム（図５） ４１ 巻上げドラム４０の閉鎖側傾斜部 ４２ 巻上げドラム４０の円筒部 ４３ 巻上げドラム４０の開放側傾斜部 Ｄ 巻上げドラム４の直径 Ｄ１２ 巻上げドラム１１の小径部１２の直径 Ｄ１３ 巻上げドラム１１の大径部１３の直径 Ｄ２２ 巻上げドラム２１の小径部２２の直径 Ｄ２４ 巻上げドラム２１の大径部２４の直径 Ｓ 水面 ＯＰ 水門扉体７の開度 Ｐ 水門扉体７の開閉に必要な動力 Ｖ 水門扉体７の開閉速度 Ｗ 水門扉体７の開閉荷重 η 動力伝達部３、巻上げドラム４およびシーブ６の
全機械効率

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水門扉体に取り付けたワイヤーロープ
   と、 このワイヤーロープを巻き付け、あるいは巻き出すこと
   により、前記水門扉体を開閉するための巻上げドラム
   と、 この巻上げドラムを回転駆動する駆動部と、を有する水
   門扉用ワイヤーロープ式開閉装置であって、 前記巻上げドラムの長さ方向の一部あるいは全長にわた
   ってその外径を変化させたことを特徴とする水門扉用ワ
   イヤーロープ式開閉装置。
2. 【請求項２】 前記巻上げドラムの前記外径は、これ
   を前記水門扉体の閉鎖方向に減少させてあることを特徴
   とする請求項１記載の水門扉用ワイヤーロープ式開閉装
   置。
3. 【請求項３】 前記巻上げドラムの前記外径は、これ
   を前記水門扉体の開放方向に段階状に増加させてあるこ
   とを特徴とする請求項１記載の水門扉用ワイヤーロープ
   式開閉装置。