KR100594393B1 - 철도 레일용 코팅 윤활 장치 - Google Patents

철도 레일용 코팅 윤활 장치 Download PDF

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KR100594393B1
KR100594393B1 KR1020050100166A KR20050100166A KR100594393B1 KR 100594393 B1 KR100594393 B1 KR 100594393B1 KR 1020050100166 A KR1020050100166 A KR 1020050100166A KR 20050100166 A KR20050100166 A KR 20050100166A KR 100594393 B1 KR100594393 B1 KR 100594393B1
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배휘찬
주동석
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주식회사 케이이엘
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Abstract

본 발명은, 기차, 지하철 등의 철도 레일을 코팅 윤활하기 위한 철도 레일용 코팅 윤활 장치에 있어서 : 코팅제가 저장되는 탱크 ; 압축공기를 공급하는 공기압축기 ; 상기 탱크 및 상기 공기압축기로부터 각각 코팅제 및 압축공기를 공급받아 이를 혼합하여 압축공기와 혼합된 코팅제를 공급하는 믹싱부 ; 상기 믹싱부와 연결되어 상기 압축공기와 혼합된 코팅제를 레일에 분사하도록 마련되는 노즐부 ; 상기 레일과 평행하게 마련되며, 상기 레일과 소정의 간격을 이루면서 직선상으로 이동가능하게 마련되며 상기 노즐부가 탑재되는 직선 이동부 및 상기 직선 이동부를 이동하기 위한 직선 이동부 구동수단을 포함하여 이루어지는 노즐 탑재부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 기본적으로 철도 차량의 바퀴 또는 레일의 교체에 따른 부품비용 및 운행중단으로 인한 비용의 절감, 바퀴와 레일의 마찰 및 마모 감소로 인한 동력비 등의 비용 절감 등을 도모할 수 있으며, 또한 본 발명은 레일 상에 스프레이 형태로 코팅 작업이 수행되므로 최적의 코팅 두께를 선정하여 선정된 두께에 맞도록 정확한 코팅 작업이 가능하며, 또한 레일에 부착된 각종 이물질을 코팅 윤활 작업시 압축공기에 의한 스프레이 효과를 통하여 제거할 수 있다.
철도 레일, 탱크, 공기압축기, 믹싱부, 노즐부

Description

철도 레일용 코팅 윤활 장치{COATING LUBRICATION APPARATUS FOR TRAIN RAIL}
도 1은 본 발명에 의한 바람직한 일 실시례의 구성 개념도,
도 2는 안쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 평면도,
도 3은 안쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 정면도,
도 4는 안쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 측면도,
도 5는 바깥쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 측면도,
도 6은 노즐 탑재부의 주요 구성들의 구동 상태를 설명하기 위한 개념도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 탱크 120 : 공기압축기
130 : 믹싱부 150 : 노즐부
300 : 노즐 탑재부 400 : 노즐탑재부 본체
500 : 직선이동부 510 : 직선 이동부 본체
520 : 회전부 521 : 회전부 본체
522 : 긴급회전부
본 발명은 기차, 지하철 등의 철도 차량의 바퀴와 레일의 접촉에 따른 마찰, 마모, 및 소음을 감소시키기 위한 철도 레일용 코팅 윤활 장치에 관한 것이다.
기차, 지하철 등의 철도 차량이 운행되는 철도는, 통상 일정한 간격으로 침목을 배치하고 그 위에 레일을 평행하게 연결하고 철도차량의 바퀴가 레일 위로 구르도록 한 것인데, 이러한 철도는 곡선구간이나 분기되는 구간에서 레일과 철도차량 바퀴간의 편마모가 발생함과 동시에 회전저항이 증가하여 소음이 크게 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로서 본 명세서에 일체화된, 국내 등록실용신안 제177134호 "철도레일에 대한 윤활유 공급장치", 국내 등록특허 제0389588호 "도유기", 국내 등록실용신안 제0361968호 "도유기의 노즐부 구조" 등이 알려져 있다.
이러한 종래의 기술들은 기본적으로 모두 오일 등을 레일에 공급하기 위한 것으로, 기본적으로 철도 차량의 바퀴 또는 레일의 교체에 따른 부품비용 및 운행중단으로 인한 비용의 절감, 바퀴와 레일의 마찰 및 마모 감소로 인한 동력비 등의 비용 절감 등을 의도하고 있는 것이다.
그러나 오일을 직접 공급하는 도유장치의 경우 레일에 이상적인 두께의 윤활막을 형성시킬 수 없다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점으로 인하여 과다한 오일막이 형성될 수 있으며, 윤활막 형성이 불필요한 부위에 도유될 수 있다는 문제점과 불필요하게 도유된 오일의 제거 등의 문제점을 연쇄적으로 일으키는 요인이 된다.
또한 레일에서 가장 마모가 많이 발생하는 부분은, 곡선부를 지나는 레일의 경우 그 안쪽 부분의 레일은 레일의 상면에서, 그 바깥쪽 부분의 레일은 레일의 상면과 측면의 경계부 사이에서 가장 많은 마모가 발생하는데, 통상의 도유장치의 경우 윤활을 필요로 하는 최적 부위에 오일을 공급하기가 매우 어려웠다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점에 착안하여 안출된 것으로, 철도 차량의 바퀴가 지나가는 레일의 측면 또는 상면에 스프레이 형식으로 코팅제가 분사되어 철도 레일이 코팅 윤활될 수 있도록 하는 코팅 윤활 장치를 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 기차, 지하철 등의 철도 레일을 코팅 윤활하기 위한 철도 레일용 코팅 윤활 장치에 있어서 : 코팅제가 저장되는 탱크 ; 압축공기를 공급하는 공기압축기 ; 상기 탱크 및 상기 공기압축기로부터 각각 코팅제 및 압축공기를 공급받아 이를 혼합하여 압축공기와 혼합된 코팅제를 공급하는 믹싱부 ; 상기 믹싱부와 연결되어 상기 압축공기와 혼합된 코팅제를 레일에 분사하도록 마련되는 노즐부 ; 상기 레일과 평행하게 마련되며, 상기 레일과 소정의 간격을 이루면서 직선상으로 이동가능하게 마련되며 상기 노즐부가 탑재되는 직선 이동부 및 상기 직선 이동부를 이동하기 위한 직선 이동부 구동수단을 포함하여 이루어지는 노즐 탑재부 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 직선 이동부는, 직성 이동부 본체 및 상기 직선 이동부 본체에 회전가능하게 마련되는 회전부 및 상기 회전부를 소정의 각도로 회전시키기 위한 회전부 구동수단을 포함하여 이루어지며, 상기 노즐부는 상기 회전부에 탑재되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 회전부는, 회전부 본체, 상기 회전부 본체에 회전가능하게 마련되는 긴급 회전부 및 상기 긴급 회전부의 위치를 감지하기 위한 긴급 회전부 위치 감지 센서를 포함하여 이루어지며, 상기 노즐부는 상기 긴급 회전부에 탑재되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 일 실시례에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 바람직한 일 실시례의 구성 개념도이다.
본 코팅 윤활 장치는 철도차량 등이 선로의 곡선구간에 진입하게 되는 구간에 마련된다.
탱크(110)에 코팅제가 저장되어 있다. 탱크(110)에는 자체 애지테이터(agitator) 기능을 내장하여 40% 이상의 고형분이 함유된 코팅제의 침전을 방지할 수 있다.
또한 공기압축기(120)는 4 kgf/cm2의 압축공기를 공급한다.
공기압축기(120)로부터 공급되는 압축공기는 압축공기 밸브(121a,121b, 솔레노이드 밸브)의 온오프에 의하여 그 공급 여부가 결정된다.
탱크(110)에서 공급되는 코팅제와 공기압축기(120)로부터 공급되는 압축공기는 믹싱부(130a, 130b)에서 혼합된다.
믹싱부(130a, 130b)에서 혼합되는 코팅제와 압축공기의 부피 비율은 15 : 85 내지 5 : 95인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 : 90 이다. 이러한 부피 비율은 공기압축기에서 공급되는 압축공기가 4 kgf/cm2일 때를 기준으로 한 것이며, 공기압의 변화에 따라 일부 조정되어 사용될 수 있다.
본 믹싱부(130a, 130b)는 원활한 자동 혼합 및 공급을 위하여 뉴매틱(pneumatic) 정량 펌프를 채택하였으며, 상기 뉴매틱 정량 펌프는 공기압축기(120)의 압축공기를 이용하여 구동된다.
노즐부(150a, 150b)는 믹싱부(130a, 130b)와 연결되어 믹싱부(130a, 130b)로부터 공급되는 압축공기와 혼합된 코팅제를 레일(200a, 200b)에 분사하며, 노즐부(150a, 150b)에서 분사되는 상기 압축공기와 혼합된 코팅제는 정밀 분화되어 레일(200a, 200b)의 측면 및/또는 상면에 강력한 필름을 형성한다.
이때 선로가 굽어져 있는 경우 그 안쪽에 위치한 선로의 경우 레일(200a)의 상면에, 그 바깥쪽에 위치한 선로의 경우 레일(200b)의 상면과 측면의 경계부에 분사되는 것이 바람직하다.
한편, 콘트롤판넬(160)에 마련된 차량 감지 센서(161)는 철도 차량이 본 콘트롤판넬(160)이 위치한 부근의 선로를 지나가는지를 확인하기 위한 센서이다.
차량 감지 센서(161)를 통하여 철도 차량 등이 본 선로에 진입하기 직전 혹은 철도 차량 등이 본 선로를 지나간 이후에 본 코팅 윤활 장치가 작동하게 된다.
한편, 노즐부(150)는 노즐탑재부(300)에 의하여 레일(200)을 일정 길이만큼 코팅 윤활하게 된다.
본 실시례의 노즐탑재부(300)는, 노즐탑재부 본체(400), 직선 이동부(500), 직선 이동부 구동수단으로 이루어지지며,
다시 직선 이동부(500)는 직선 이동부 본체(510), 회전부(520), 회전부 구동수단로 이루어지며,
다시 회전부(520)는 회전부 본체(521), 긴급 회전부(522)로 구분되어 이루어지며,
노즐부(150)는 긴급 회전부(522)에 탑재되어, 직선이동부(500)에 의하여 레일과 소정 간격을 두고 직선 이동될 수 있다.
이하 도 2 내지 도 6을 참조하여 노즐부 및 노즐 탑재부의 구성을 상세히 설 명한다.
도 2는 안쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 안쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 정면도이며, 도 4는 안쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 측면도이며, 도 5는 바깥쪽 레일에 위치한 노즐 탑재부의 구동 상태를 설명하기 위한 측면도이며, 도 6은 노즐 탑재부의 주요 구성들의 구동 상태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4와 도 5는 레일의 위치(안쪽과 바깥쪽)에 따라 노즐이 분사되는 위치가 상이함을 표현하기 위한 것으로, 그 이외에는 동일한 구성이다.
노즐 탑재부(300)는 크게 노즐 탑재부 본체(400), 직선 이동부(500), 직선 이동부 구동수단으로 이루어진다.
노즐 탑재부 본체(400)는 레일(200)과 평행하게 마련되며, 직선 이동부(500)가 직선상으로 이동할 수 있도록 직선이동 가이드용 레일 또는 직선이동 가이드용 봉이 마련되어 있다.
직선 이동부(500)는 상기 직선이동 가이드용 레일과 레일 결합하거나 직선이동 가이드용 봉이 삽입되어 레일 또는 봉을 따라 직선상으로 이동할 수 있다. 이와 같이 직선상으로 왕복이동할 수 있도록 가이드를 형성하는 것은 다양한 기술들이 적용될 수 있다.
또한 노즐 탑재부(300)에는 직선 이동부(500)를 이동시키기 위한 직선 이동부 구동수단으로서, 노즐 탑재부(300)에 직선 이동부 구동용 에어실린더가 마련되 어 있으며 상기 직선 이동부는 상기 직선 이동부 구동용 에어실린더의 피스톤 로드에 연결되어, 직선 이동부 구동용 에어실린더의 작동에 따라서 그 피스톤 로드 선단의 직선 이동과 함께 노즐 탑재부(300) 내에서 직선 이동을 할 수 있다. 그러나 이러한 직선 이동을 유발하기 위한 수단은 에어실린더 이외에도 유압실린더, 모터와 볼스크루의 결합 등 다양한 수단이 널리 알려져 있다.
이와 같이 노즐부(150)는 직선 이동부(500)가 직선상으로 왕복 이동됨으로써 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 레일의 일정한 길이를 윤활 코팅할 수 있다.
직선 이동부(500)는 직선 이동부 구동용 에어실린더의 피스톤 로드에 연결되어 직접 직선 이동을 하게 되는 직선 이동부 본체(510)와 이에 회전가능하게 마련되는 회전부(520), 상기 회전부를 소정의 각도로 회전시키기 위한 회전부 구동수단을 포함하여 이루어진다.
회전부 구동수단으로서, 직선 이동부 본체(510)에 회전부 구동용 에어실린더가 마련될 수 있으며, 회전부 구동용 에어실린더의 피스톤 로드의 선단은 직선상의 이동만이 가능하므로, 피스톤 로드의 직선상의 이동을 회전부(520)의 회전운동으로 변화시키기 위한 운동방향 변환체(미도시)가 필요하다. 이러한 운동방향 변환체는 회전부(520)의 회전축상에 지지편을 마련하고 상기 지지편에 피스톤 로드의 선단부가 고정되는 슬롯을 마련함으로써 쉽게 구현될 수 있다. 그러나 회전부 구동수단으로서는 직접 모터의 회전력을 이용하는 모터 구동체가 이용되는 등 다양한 수단이 이용될 수 있으며, 이러한 수단들은 당업자에게 널리 알려져 있는 것으로 이해된 다.
이와 같이 직선 이동부(510)에 다시 회전부(520)를 부가함으로써, 회전부(520)에 마련되는 노즐부(150)는 코팅 윤활 작업을 하는 경우에는 직립하게 되며, 코팅 윤활 작업을 하지 않는 경우에는 회전부 구동수단에 따라 회전부(520)가 소정각도로 회전하며 이에 따라 노즐부(150)도 함께 회전하여 레일(200)의 상면보다 낮은 높이에 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여 레일 위로 철도 차량이 지나가는 경우에도 본 노즐부(150)는 철도 차량과 부딪히는 사태를 회피할 수 있으며, 또한 코팅 윤활 작업을 할 경우에는 레일의 상부에서 코팅제를 분사할 수 있어 레일의 상면 또는 상면과 측면의 경계면을 정확히 코팅 윤활할 수 있다.
회전부(520)는 다시 회전부 구동 수단에 의하여 회전가능하게 마련되는 회전부 본체(521)와 긴급 회전부(522)로 구분되어 형성된다.
긴급 회전부(522)는 회전부(521) 본체에 회전 가능하게 마련되며, 상기 긴급 회전부(522)에 노즐부(150)가 탑재된다.
이와 같이 긴급 회전부(522)와 회전부(521)를 구분하여 마련하는 것은, 통상의 경우에는 회전부(521)의 회전에 의해서만 노즐부(150)가 회전되어 노즐부(150)의 소정의 위치를 유지하게 되지만, 긴급 상황의 경우 예컨데 회전부(521)가 제대로 구동되지 않아 노즐부(150)가 철도 차량 등과 부딪혀 정해진 위치를 이탈하는 경우 긴급 회전부(522)가 그 충격을 받아 회전되도록 하기 위한 것이다. 즉, 다른 장치의 파손을 막기 위하여 별도로 긴급 회전부(522)를 두어 긴급 상황에 긴급 회 전부(522)가 외부의 힘에 의하여 회전되면서 다른 장치에 충격이 가해지는 것을 방지하기 위함이다.
긴급 회전부(522)가 긴급 상황에 의해 소정의 위치를 이탈할 경우, 회전부 본체(521)에 마련된 긴급 회전부 위치 감지 센서(523)가 이를 감지하며, 콘트롤판넬(160)은 이 신호를 받아 외부에 긴급 회전부(522)가 회전하였음을, 즉 노즐부(150)가 정해진 위치로부터 이탈하였음을 알리게 된다.
도 2 및 도 3은 직선이동부(500)에 의하여 노즐부(150)가 코팅 윤활이 가능한 범위를 도시하고 있으며 본 실시례의 경우 1000mm의 길이만큼 코팅 윤활 범위가 설정되어 있는 상태이다.
또한 도 3의 우측에서의 노즐부(150)의 형태를, 윤활 코팅 작업을 수행하는 상태("up"이라 표시), 윤활 코팅 작업을 수행하지 않는 상태("down"이라 표시), 긴급 상황에 의하여 긴급 회전부(522)가 회전부 본체(521)에 대하여 회전하여 노즐부(150)가 정해진 위치로부터 이탈한 상태("EM'CY DOWN"이라 표시)를 각각 도시하고 있다.
한편, 노즐탑재부(300) 내부의 연결호스는 노즐부(150), 즉 직선이동부(500)가 코팅 윤활 작업을 위하여 그 위치가 변화할 경우 케이블 베어(cable veyor)에 의하여 안내되고 있다. 직선이동부(500)가 도 3의 우측 끝단에 위치할 경우 케이블 베어는 10A의 상태이며, 직선 이동부(500)가 도 3의 좌측 끝단에 위치할 경우 케이블 베어는 10B의 상태이며, 10A의 상태의 하부 케이블 베어의 끝단이 노즐 탑재부(300)에 고정되어 있다.
상기와 같이 본 실시례는 코팅 윤활 작업시 회전부 구동수단에 의하여 회전부(520)를 회전시켜 노즐부(150)를 UP 상태로 위치시킨 후, 직선 이동부 구동수단에 의하여 직선 이동부(500)가 소정의 길이만큼 이동함으로써, 노즐부(150)가 레일의 일정 길이에 대하여 코팅 윤활 작업을 수행한다.
이후 코팅 윤활 작업이 완료되면, 회전부 구동 수단에 의하여 다시 회전부(520)가 역회전되어 노즐부(150)가 DOWN 상태로 위치하여 철도 차량 등과 노즐부(150)가 간섭되는 것을 회피할 수 있다.
또한 철도 차량 등과 노즐부(150)가 충돌하는 비상 상황의 경우에도 긴급 회전부(522)가 회전하여 그 충격을 흡수하는 한편, 긴급 회전부 위치 감지 센서(523)가 이를 감지하여 외부에 비상 상황을 알릴 수 있다.
상기와 같은 실시례는 본 발명의 바람직한 실시례에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 조정 내지 변경될 수 있으며, 이러한 변경 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 발명에 의하여 기본적으로 철도 차량의 바퀴 또는 레일의 교체에 따른 부품비용 및 운행중단으로 인한 비용의 절감, 바퀴와 레일의 마찰 및 마모 감소로 인 한 동력비 등의 비용 절감 등을 도모할 수 있다.
또한 본 발명은 레일 상에 스프레이 형태로 코팅 작업이 수행되므로 최적의 코팅 두께를 선정하여 선정된 두께에 맞도록 정확한 코팅 작업이 가능하며, 또한 레일에 부착된 각종 이물질을 코팅 윤활 작업시 압축공기에 의한 스프레이 효과를 통하여 제거할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기차, 지하철 등의 철도 레일을 코팅 윤활하기 위한 철도 레일용 코팅 윤활 장치에 있어서 :
    코팅제가 저장되는 탱크 ;
    압축공기를 공급하는 공기압축기 ;
    상기 탱크 및 상기 공기압축기로부터 각각 코팅제 및 압축공기를 공급받아 이를 혼합하여 압축공기와 혼합된 코팅제를 공급하는 믹싱부 ;
    상기 믹싱부와 연결되어 상기 압축공기와 혼합된 코팅제를 레일에 분사하도록 마련되는 노즐부 ; 및
    상기 레일과 평행하게 마련되며, 상기 레일과 소정의 간격을 이루면서 직선상으로 이동가능하게 마련되며 상기 노즐부가 탑재되는 직선 이동부 및 상기 직선 이동부를 이동하기 위한 직선 이동부 구동수단을 포함하여 이루어지는 노즐 탑재부 ; 를 포함하여 이루어지며,
    상기 직선 이동부는, 직성 이동부 본체 및 상기 직선 이동부 본체에 회전가능하게 마련되며 상기 노즐부가 탑재되는 회전부 및 상기 회전부를 소정의 각도로 회전시키기 위한 회전부 구동수단을 포함하여 이루어지는 것 ;
    을 특징으로 하는 철도 레일용 코팅 윤활 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부 구동 수단은, 상기 직선 이동부 본체에 마련되는 회전부 구동용 에어실린더와, 상기 회전부 구동용 에어실린더의 피스톤로드의 직선운동을 상기 회전부의 회전운동으로 변화시키기 위한 운동방향 변환체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 레일용 코팅 윤활 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부는, 회전부 본체, 상기 회전부 본체에 회전가능하게 마련되는 긴급 회전부 및 상기 긴급 회전부의 위치를 감지하기 위한 긴급 회전부 위치 감지 센서를 포함하여 이루어지며,
    상기 노즐부는 상기 긴급 회전부에 탑재되는 것을 특징으로 하는 철도 레일용 코팅 윤활 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직선 이동부 구동수단은, 상기 노즐 탑재부에 마련되며, 그 피스톤 로드가 상기 직선 이동부에 연결되도록 이루어지는 직선 이동부 구동용 에어실린더인 것을 특징으로 하는 철도 레일용 코팅 윤활 장치.
  5. 삭제
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