KR100468877B1 - 스프라그 잭 권양기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나사 브레이크를 사용하여 수문의 개폐 작업시에 수문이 급하강 되는 것을 방지하고, 변속장치를 이용하여 수문의 개폐속도를 조절할 수 있는 스프라그 잭 권양기에 관한 것으로, 권양기에 있어서, 주 감속기는 모터의 하부 일측에 모터와 체인으로 결합되어 구동되는 웜부와; 상기 윔부의 일측에 결합되어 동력을 전달하는 스파이럴 베벨기어와; 상기 스파이럴 베벨기어와 동일축상에 결합되어 상기 스파이럴 베벨기어의 동력전달에 의해 빠르게 혹은 느리게 기어의 속도를 변화시키는 변속 장치부와; 상기 변속 장치부의 일측에 결합되어 수문의 급하강을 방지하는 나사 브레이크부로 구성된다.

이러한 본 발명은 나사 브레이크를 사용하여 수문의 정지시 및 기어의 중립시에 수문의 자중에 의한 급하강을 미연에 방지할 수 있고, 웜과 웜휠을 주 감속기 내부에 설치하여 공간 활용과 동력전달을 극대화 할 수 있고, 또한 변속장치를 주 감속기 내부에 설치하여 고속 및 저속으로 수문을 개폐할 수 있는 효과가 있다.

Description

스프라그 잭 권양기{SPRAG JACK WINCH}

본 발명은 스프라그 잭 권양기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나사 브레이크를 사용하여 수문의 개폐 작업시에 수문이 급하강 되는 것을 방지하고, 변속장치를 이용하여 수문의 개폐속도를 조절할 수 있는 스프라그 잭 권양기에 관한 것이다.

근래에 우리나라를 포함한 전세계의 기상변화는 예측할 수 없을 정도로 심하게 일어나고 있다. 특히, 기상변화에 따른 강수량의 변화가 심하여 하천 및 저수지 관리에 각별한 대책이 필요하고, 홍수와 침수에 대비한 유수지 및 배수지에 대한 각별한 관심을 가지고 수자원 관리에 만전을 기할 필요가 있는데, 이때 가장 큰 역활을 하는 것이 수문이다.

따라서, 수문을 작동시키는 권양기의 역활이 무엇보다고 중요한 것이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 수문 권양기는 모터에 의해 회전력을전달받는 웜 감속기(1)와, 상기 웜 감속기(1)의 하측에 연결된 주 감속기(2)와, 상기 주 감속기(2)의 양측에 설치되고 주 감속기(2)와 플랜지 커플링으로 연결되며 내부에 스플라킷이 장착된 보조 감속기(12)와, 상기 보조 감속기(12)의 내부에 장착된 스플라킷에 결합되어 상,하로 구동되는 락크바(13)와, 상기 라크바(13)의 하부에 구비되는 수문(17)과, 상기 수문(17)의 양측에서 가이드 레일의 역활을 하는 문틀(14)로 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 수문 권양기는 모터의 구동에 의해 회전력이 웜 감속기(1)에 전달이 되고, 상기 웜 감속기(1)로 부터 받은 동력은 주 감속기(2)를 통해 보조 감속기(12)로 전달이 된다.

상기 보조 감속기(12)에 전달된 동력에 의해 스플라킷이 구동됨과 동시에 상기 스플라킷과 결합된 락크바(13)도 함께 연동되고, 상기 락크바(13)의 구동에 의해 수문(17)이 상하로 개폐 작동된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 수문 권양기는 단순히 일정속도로 수문을 상하로 개폐시키는 기능만을 할뿐 수문의 개폐속도를 조절하여 유사시에 수문을 빠르게 작동시킬 수가 없었고, 수문을 상하로 작동시키다가 중간에 풋 브레이크나 핸드 브레이크를 이용하여 수문을 정지시키게 되는데, 이때 수문의 자중에 의해 수문이 갑자기 급하강 되어 파손 될 위험이 있었고, 웜 감속기를 주 감속기 상부에 따로 설치하여 사용함으로써 공간활용을 효율적으로 하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 나사 브레이크를 사용하여 수문의 정지시 및 기어의 중립시에 수문의 자중에 의한 급하강을 미연에 방지할 수 있고, 웜과 웜휠을 주 감속기 내부에 설치하여 공간 활용과 동력전달을 극대화 할 수 있고, 또한 변속장치를 주 감속기 내부에 설치하여 고속 및 저속으로 수문을 개폐할 수 있는 스프라그 잭 권양기를 제공하느데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 수문 권양기를 도시한 정면도;

도 2는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 전체 구성을 도시한 정면도;

도 3은 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 측면도;

도 4는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 평단면도;

도 5a는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 나사 브레이크를 도시한 상세도;

도 5b는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 래칫휘일과 포울을 도시한 상세도;

도 6a는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 윔과 윔휠을 도시한 상세도;

도 6b는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 변속레버를 도시한 상세도;

도 7은 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 구동 장치부를 도시한 상세도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 모터 11: 주감속기

12: 보조 감속기 13: 라크바

20: 나사 브레이크 21a, 21b: 압력판

23: 포울 24: 래칫휘일

28: 제1 기어 29: 제2 기어

30: 변속장치부 31: 제1 피니언

32: 제2 피니언 40; 스파이럴 베벨기어

50: 윔부 51: 윔휠

52: 윔 70: 변속레버

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기는 모터로부터 발생되는 동력을 전달 받는 주 감속기와, 상기 주 감속기로부터 회전력을 전달 받는 보조 감속기와, 상기 보조 감속기의 내부에 설치되어 구동되는 스플라킷과, 상기 스플라킷에 의해 상하로 작동되는 락크바와, 상기 락크바에 연결되어 상하로 이동되는 수문으로 구성된 권양기에 있어서, 상기 주 감속기는 상기 모터의 하부 일측에 모터와 체인으로 결합되어 구동되는 웜부와; 상기 윔부의 일측에 결합되어 동력을 전달하는 스파이럴 베벨기어와; 상기 스파이럴 베벨기어와 동일축상에 결합되어 상기 스파이럴 베벨기어의 동력전달에 의해 빠르게 혹은 느리게 기어의 속도를 변화시키는 변속 장치부와; 상기 변속 장치부의 일측에 결합되어 수문의 급하강을 방지하는 나사 브레이크부로 구성되되상기 나사 브레이크부는 상기 변속 장치부의 제1 피니언과 결합되어 제1 피니언의 구동에 의해 고속으로 회전되는 제1 기어와, 상기 제1 기어의 일측에 부착되어 제1 기어의 구동에 의해 압착되는 한쌍의 압력판과, 상기 압력판 사이에서 상기 압력판과 일체로 압착되어 한쪽방향으로만 회전하는 래칫휘일과, 상기 래칫휘일 상부에 결합되어 상기 래칫휘일을 일방향으로만 회전시키는 포울과, 상기 압력판의 중앙에 삽입되어 상기 압력판과 함께 회전되는 나사 브레이크축과 상기 제1 기어(28)와 동일축상에 설치되고 상기 변속 장치부(30)의 제2 피니언(32)와 결합되어 저속으로 회전 구동되는 제2 기어(29)로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기에 대한 일 실시 예로서는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 전체 구성을 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 측면도이고, 도 4는 본 발명에따른 스프라그 잭 권양기의 평단면도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 나사 브레이크를 도시한 상세도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 래칫휘일과 포울을 도시한 상세도이고, 도 6a는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 윔과 윔휠을 도시한 상세도이고, 도 6b는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 변속레버를 도시한 상세도이고, 도 7은 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 구동 장치부를 도시한 상세도이다.

도 2내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기는 모터로부터 발생되는 동력을 전달 받는 주 감속기(11)가 구비되는데, 상기 주 감속기(11)의 메인 기어박스(82) 내에는 상기 모터(10)의 하부 일측에 모터(10)와 체인(81)으로 결합되어 구동되는 웜부(50)가 구비된다.

상기 웜부(50)는 상기 모터(10)와 체인(81)으로 연결되어 상기 모터(10)에 의해 구동되는 웜(52)과, 상기 웜(52)과 기어 결합되어 웜(52)의 구동에 의해 회전되는 웜휠(51)로 구비된다.

상기 윔(52)과 윔휠(51)은 주 감속기(11)에 내장되어 수동 조작시에 적은 힘(회전력)으로 수문(17)의 상승을 용이하게 하기 위하여 구성되며, 또한 권양기가 정지 시에 윔 기어의 특성을 살려 권양기의 역방향 회전을 방지하기 위해 설치된다.

상기 윔(52)의 일측에는 수동으로 윔(52)과 윔휠(51)을 작동할 수 있도록 핸들(53)이 부착된다.

상기 윔휠(51)의 일측에는 윔휠(51)과 동일축상에 연결되어 윔휠(51)의 구동에 의해 동시에 회전 작동하는 스파이럴 베벨기어(40)가 구비되는데, 이때 스파이럴 베벨기어(40)는 웜(52)에서 전달되는 동력을 소음없이 원할하게 전달하기 위해 스파이럴 베벨기어를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 스파이럴 베벨기어(40)는 스파이럴 베벨기어축(41)상에서 회전 구동되며, 상기 스파이럴 베벨기어축(41)의 일측에는 변속장치부(30)가 부설되는데, 상기 변속 장치부(30)에는 스파이럴 베벨기어축(41)과 동일축상에 설치되어 상기 스파이럴 베벨기어(41)가 구동됨으로써 연동되는 피니언축(33)이 구비되고, 상기 피니언 축(33)의 외측에는 기어의 회전속도를 빠르게 하기 위해 직경이 작은 제1 피니언(31)이 구비되고, 상기 제1 피니언(31)의 일측에는 기어의 회전속도를 느리게 하기 위해 직경이 비교적 큰 제2 피니언(32)이 구비된다.

상기 변속장치부(30)는 수동 조작시에 사람의 인력으로 수문(17)을 상승시키거나 하강시킬 때 전동 조작 시와 거의 같은 속도로 작동을 시켜기 위해 기어의 비를 작게 하고, 전동으로 작동 시에도 비상의 경우 신속하게 수문(17)을 개폐할 수 있게 한다.

또한, 상기 변속장치부(30)의 일측에는 수문의 급하강을 방지하는 나사 브레이크부(20)가 구비되는데, 상기 나사 브레이크부(20)에는 상기 변속 장치부(30)의 제1 피니언(31)과 결합되어 제1 피니언(31)의 구동에 의해 고속으로 회전되는 제1 기어(28)가 구비된다.

상기 제1 기어(28)의 일측에는 이에 부착되어 제1 기어(28)의 구동에 의해 압착되는 한쌍의 압력판(21a,21b)이고 부착되고, 상기 압력판(21a,21b) 사이에는상기 압력판(21a,21b)과 일체로 압착되어 한쪽방향으로만 회전하는 래칫휘일(24)이 구비된다.

상기 래칫휘일(24) 상부에는 이와 결합되어 상기 래칫휘일(24)을 일방향으로만 회전시키는 포울(23)이 결합되고, 상기 압력판(21a,21b)의 중앙에는 상기 압력판(21a,21b)과 함께 회전되는 나사 브레이크축(25)이 삽입된다.

상기 래칫휘일(24)의 외측과 한쌍의 압력판(21a,21b)의 내측 사이에는 마찰판(22a,22b)이 더 구비된다.

또한, 상기 나사 브레이크부(20)에는 상기 제1 기어(28)와 동일축상에 설치되고, 상기 변속 장치부(30)의 제2 피니언(32)와 결합되어 저속으로 회전 구동되는 제2 기어(29)를 더 포함하여 구비된다.

한편, 상기 변속 장치부(30)의 일측에는 상기 제1 피니언(31)과 제2 피니언(32)을 제1 기어(28)와 제2 기어(29)에 결합시켜 권양기의 권양속도를 빠르게 혹은 느리게 조절하는 변속레버(70)가 설치되고, 상기 변속레버(70)는 레버축(72)과 연결되고, 상기 레버축(72)은 레버암(73)을 통해 쉬프트 포크(71)에 연결되도록 구비된다.

그리고, 상기 나사 브레이크축(25)의 양측에는 보조 감속기 기어(61)가 결합되고, 상기 보조 감속기 기어(61)의 일측에는 보조 감속기 축(63)을 중심으로 스프라킷(62)이 결합된다.

상기 스프라킷(62)은 라크바(13)와 결합되도록 구비되고, 상기 라크바(13)의 하부에는 수문(15)이 상하로 개폐 가능하도록 부설된다.

이하, 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기의 작용을 살펴본다.

도 1내지 도 7에 도시된 바와 같이, 스프라그 잭 권양기는 우선 수문이 상승시에 다음과 같이 작동하게 되는데, 모터(10)로부터 체인(81)을 통해 동력을 전달 받아 윔(52)이 회전하게 되면, 상기 웜(52)에 결합된 윔휠(51)이 구동 회전된다.

상기 윔휠(51)의 구동에 의해 이에 연결된 베벨 기어(40)가 작동하게 되고, 상기 스파이럴 베벨기어(40)가 작동함에 따라 스파이럴 베벨기어(40)와 동일 축상에 연결된 제1 피니언(31) 및 제2 피니언(32)이 회전된다.

이때, 수문(17)을 고속으로 작동 시키기 위해서는 제1 피니언(31)이 사용되고, 수문(17)을 저속으로 작동 시키기 위해서는 제2 피니언(32)이 사용된다.

상기 수문(17)을 고속으로 작동시킬 경우 변속레버(70)를 시계반대 방향으로 돌려서 직경이 작은 상기 제1 피니언(31)을 직경이 큰 제1 기어(31)에 물리고, 상기 제1 피니언(31)의 구동에 의해 제1 기어(28)가 회전되고, 상기 제1 기어(28)는 회전과 동시에 도 5a상에서 왼쪽으로 이동하면서 래칫휘일(24)을 압력판(21a,21b)과 마찰판(22a,22b)으로 압착하게 된다.

상기와 같이 압력판(21a,21b)에 의해 압착된 래칫휘일(24)은 제1 기어(28)와 일체되어 동시에 회전하는데, 이때 포올(23)은 래칫휘일(24)상을 헛 미끄러져 나가게 되므로 수문(17)은 서서히 상승하게 된다.

그리고, 상기 수문(17)을 저속으로 작동시킬 경우 변속레버(70)를 시계방향으로 돌려서 제1 피니언(31)에 비해 직경이 큰 상기 제2 피니언(32)을 제1 기어(28)에 비해 직경이 작은 제2 기어(29)에 물리고, 상기 제2 피니언(32)의 구동에 의해 제2 기어(29)가 회전하고, 상기 제2 기어(29)는 회전과 동시에 도 5a상에서 왼쪽으로 이동하면서 래칫휘일(24)을 압력판(21a,21b)과 마찰판(22a,22b)으로 압착하게 된다.

상기와 같이 압력판(21a,21b)에 의해 압착된 래칫휘일(24)은 제2 기어(29)와 나사 브레이크 축(25)을 통해 일체되어 동시에 회전하는데, 이때 포올(23)은 래칫휘일(24)상을 헛 미끄러져 나가게 되므로 수문(17)은 빠르게 상승하게 된다.

반대로, 수문(17)이 하강시에는 상기 래칫휘일(24)이 포올(23)에 걸리게 되므로 나사가 풀려서 상기 제1 기어(28)가 도 5a상에서 나사 브레이크 축(25)의 나사면을 따라 오른쪽으로 움직이게 되어 래칫휘일(24)과 압력판(21a,21b) 및 마찰판(22a,22b) 사이에 틈이 생겨 압착작용이 풀리게 되며 이때 래칫휘일(24)은 포울(23)에 걸리게 되어 축상을 미끄러지게 되어 수문(17)이 하강하게 된다.

그런데, 이때 나사 브레이크 축(25)의 회전이 갑자기 빨라져서 제1 기어 및 제2 기어의 회전을 초과하면 나사가 다시 체결되어 상기 래칫휘일(24)과 압력판(21a,21b) 및 마찰판(22a,22b) 사이에 틈새는 다시 없어지고 마찰판(22a,22b)에 의해서 상기 나사 브레이크 축(25)의 회전이 제동되면서 최종적으로 이들의 압착으로 인해 일체로 되어 걸려있는 포울(23) 때문에 수문(17)의 급하강은 정지하게 된다.

부연 설명을 하자면, 권양기의 변속레버(70)를 중립에 위치시켰을 경우 모든 기어의 물림 상태가 없게 되므로 수문은 멈춤작용을 잃게 되고, 보조 감속기(12)내에 설치된 스프라킷(62)이 수문(17)의 자중에 의해 회전하게 되는데, 이때 스프라킷(63)의 회전이 급속하게 이루어져서 나사 브레이크(20) 본체의 회전을 초과할 경우 상기 마찰판(22a,22b)에 의하여 나사 브레이크 축(25)의 회전에 제동이 걸리고, 이에 따라 수문(17)의 낙하가 방지된다.

상기와 같은 구성과 작용을 갖는 본 발명에 따른 스프라그 잭 권양기는 수문을 상,하로 작동하다가 기어를 중립에 놓았을 경우 수문의 급강하를 막기위해 기존에 사용하였던 원심 브레이크, 풋 브레이크, 핸드브레이크 대신에 나사 브레이크를 사용함으로써 수문이 급격히 낙하하여 파손되는 것을 미연에 방지하고 권양기의 구조를 간소화 할 수 있다.

또한, 변속장치를 사용하여 홍수나 기타 비상시에 수문을 빠르게 혹은 느리게 개폐할 수 있는 기능을 가지며, 특히 사람이 인력으로 수문을 개폐시킬 때 전동으로 작동할 때와 거의 같은 속도로 수문을 개폐시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고, 주 감속기 내에 웜과 윔휠을 장착하여 수문을 수동으로 개폐시킬 경우 사용자가 적은 힘으로 수문을 작동시킬 수 있어서 신속한 작업이 이루어지고, 또한 윔과 윔휠은 수문이 중간에 정지할 경우 역회전을 방지하여 수문의 브레이크 작용을 함으로써 수문이 자중으로 인해 낙하되는 상황을 막을 수 있고, 별도의 윔 감속기를 주 감속기의 상부에 설치할 필요가 없어서 권양기의 구조를 간소화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 모터로부터 발생되는 동력을 전달 받는 주 감속기와, 상기 주 감속기로부터 회전력을 전달 받는 보조 감속기와, 상기 보조 감속기의 내부에 설치되어 구동되는 스플라킷과, 상기 스플라킷에 의해 상하로 작동되는 락크바와, 상기 락크바에 연결되어 상하로 이동되는 수문으로 구성된 권양기에 있어서,

   상기 주 감속기(11)는 상기 모터(10)의 하부 일측에 모터(10)와 체인으로 결합되어 구동되는 웜부(50)와;

   상기 윔부(50)의 일측에 결합되어 동력을 전달하는 스파이럴 베벨기어(40)와;

   상기 스파이럴 베벨기어(40)와 동일축상에 결합되어 상기 스파이럴 베벨기어(40)의 동력전달에 의해 빠르게 혹은 느리게 기어의 속도를 변화시키는 변속 장치부(30)와;

   상기 변속 장치부(30)의 일측에 결합되어 수문의 급하강을 방지하는 나사 브레이크부(20)로 구성되되 상기 나사 브레이크부(20)는 상기 변속 장치부(30)의 제1 피니언(31)과 결합되어 제1 피니언(31)의 구동에 의해 고속으로 회전되는 제1 기어(28)와, 상기 제1 기어(28)의 일측에 부착되어 제1 기어(28)의 구동에 의해 압착되는 한쌍의 압력판(21a,21b)과, 상기 압력판(21a,21b) 사이에서 상기 압력판(21a,21b)과 일체로 압착되어 한쪽방향으로만 회전하는 래칫휘일(24)과, 상기 래칫휘일(24) 상부에 결합되어 상기 래칫휘일(24)을 일방향으로만 회전시키는 포울(23)과, 상기 압력판(21a,21b)의 중앙에 삽입되어 상기 압력판(21a,21b)과 함께 회전되는 나사 브레이크축(25)과, 상기 제1 기어(28)와 동일축상에 설치되고 상기 변속 장치부(30)의 제2 피니언(32)와 결합되어 저속으로 회전 구동되는 제2 기어(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프라그 잭 권양기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 웜부(50)는 상기 모터(10)와 체인으로 연결되어 상기 모터(10)에 의해 구동되는 웜(52)과, 상기 웜(52)과 기어 결합되어 웜(52)의 구동에 의해 회전되는 웜휠(51)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스프라그 잭 권양기.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 변속 장치부(30)는 상기 스파이럴 베벨기어(40)와 연결된 축인 피니언 축(33)에 결합되어 스파이럴 베벨기어의 동력을 상기 나사 브레이크부(20)에 고속으로 전달하는 제1 피니언(31)과, 상기 제1 피니언(31)의 일측에 결합되어 나사 브레이크부(20)에 저속으로 동력을 전달하는 제2 피니언(32)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스프라그 잭 권양기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 변속 장치부(30)의 일측에는 상기 제1 피니언(31)과 제2 피니언(32)을 제1 기어(28)와 제2 기어(29)에 결합시켜 권양기의 권양속도를 빠르게 혹은 느리게 조절하는 변속레버(70)가 설치되는 것을 특징으로 하는 스프라그 잭 권양기.