KR100733290B1

KR100733290B1 - 수문 개폐장치

Info

Publication number: KR100733290B1
Application number: KR1020050111760A
Authority: KR
Inventors: 윤길중
Original assignee: 윤길중
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-29
Also published as: KR20070053928A

Abstract

본 발명은 수문의 작업성능을 향상시킴과 동시에 원활하게 동작될 수 있도록 하는 수문 개폐장치를 개시한다. 수로를 통해 안내되는 유체를 차단할 수 있도록 가이드를 따라 상하방향으로 이동 가능하게 설치된 수문과, 상기 가이드와 접촉되는 상기 수문의 양측면에 형성된 랙기어에 맞물려 가동시키는 피니언기어가 형성된 권양수단과, 상기 피니언 기어를 회전시켜 상기 수문을 이동시킬 수 있도록 회전력을 발생시키고 그 회전력을 상기 권양수단에 전달하는 동력발생수단과, 상기 수문이 상승된 상태에서 하강되면서 발생되는 위치에너지의 변화를 탄성에너지로 저장한 후, 상기 수문이 상승될 때 그 탄성에너지를 사용하여 적은 힘으로도 상기 수문을 상승시킬 수 있도록 상기 동력발생수단에서 발생되는 동력의 전달경로에 형성되어 회전에 따라 탄성 변형되는 탄성부재로 구성됨으로써, 적은 힘으로 수문을 상승시킬 수 있도록 하여 제품의 작동성을 향상시킨 것이다.

수문, 동력발생수단, 권양수단, 탄성부재

Description

수문 개폐장치{OPENING AND CLOSING DEVICE OF WATER INTERSEPTIONPLATE}

도 1은 종래 수문의 설치상태를 도시한 측단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치를 도시한 정면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치를 도시한 측면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치를 도시한 평면도,

도 5는 도 2에 도시된 수문의 설치 상태를 개략적으로 도시한 사시도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1 : 가이드 10 : 수문

11 : 랙기어 20 : 동력발생수단

30 : 권양수단 35 : 피니언기어

본 발명은 수문의 개폐장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 수로를 따라 안내되는 유체를 차단할 수 있도록 가이드에 설치되는 수문을 가동시키는 권양수단 및 동력발생수단에 탄성부재, 가이드롤러, 경사블록, 래칫 휠 등을 설치하여 효율적으로 작동시킬 수 있도록 하는 수문의 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 관개수로, 하천 및 저수지 등의 수로는 농지관리나 관개용수 등에 적절히 활용하기 위하여 일정량의 물을 저장하였다가 필요시 사용하게 되는 것이다. 이러한 수로에는 수문을 개폐하기 위한 장치가 구비되어 가뭄 시에는 물을 저장하고, 장마 등으로 물의 양이 많을 때에는 물을 방출하게 되는 것이다.

이와 같은 종래 수문 개폐장치에 대하여 첨부된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 수문의 설치상태를 도시한 측단면도이다.

도시된 바와 같이 수문(100)을 개방 시에는 수동 및 전동으로 권양기(200) 내부의 피니언기어(미도시)를 회전시켜 수문(100)의 중앙이나 양측방의 상부에 연결된 래크바(300)를 상승시킴에 따라 수문(100)을 들어올려 수로의 방출로(400)를 개방하게 된다.

한편, 수문(100)의 폐쇄 시에는 권양기(200)의 브레이크수단(미도시)의 해제에 의한 피니언기어의 역회전으로 수문(100)을 자중에 의해 하강시키게 된다.

그러나 이와 같은 종래 수문 개폐장치는 수문(100)의 개방시 상부에서 들어올리는 구조로 이루어져 수문(100)의 완전히 개방하기 위해서는 구조물(500)의 상부로 최소한 수문(100)의 높이보다 더 높은위치(1.2~2배의 높이)로 별도의 설치대(600)를 축조하여 설치대(600) 상에 설치되는 권양기(200)에 의해 수문(100)을 상부로 들어올려 개방시켜야 됨으로써 이를 조작하거나 보수, 관리하기 위해서는 상당한 높이에 위치하는 설치대(600)를 사다리나 계단 등을 이용하여 올라가야 하는 번거로움과 위험성이 발생되었으며, 또한, 구조물(500)의 상부에 설치대(600)를 부 가적으로 축조함에 따라 시공비의 상승과 시공기간이 많이 소요되는 등의 경제적인 불이익이 발생되었고, 그리고 수문(100)을 높은 위치로 래크바(400)를 이용하여 들어올리거나 이를 자중에 의해 낙하시킴에 따라 권양기(200), 수문(100) 및 래크바(300)에 가해지는 충격 및 응력이 크게 작용하여 손상의 우려가 발생되고, 수문(100)의 유동이 심하여 작동 불량으로 개폐가 용이하지 않게 되는 문제점이 발생된다.

또한, 수로의 크기가 커지면 수문(100)을 하강시켜 수로를 닫은 상태에서 상승시키는 경우 수문(100)의 중량이 무거워져 이동시키는데 많은 힘이 필요하게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 수문의 위치에너지를 탄성에너지로 저장할 수 있는 탄성부재를 설치하여 수문을 가동하는데 필요한 힘을 저감할 수 있도록 하는 수문 개폐장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가이드를 따라 이동되는 수문의 작동이 원활하게 이동될 수 있도록 함과 동시에 수문과 가이드의 틈새로 유체가 유출되는 것을 저감할 수 있도록 하는 수문 개폐장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수문 개폐장치는 수로를 통해 안내되는 유체를 차단할 수 있도록 가이드를 따라 상하방향으로 이동 가능하게 설치된 수문; 상기 가이드와 접촉되는 상기 수문의 양측면에 형성된 랙기어에 맞물려 가동시키는 피니언기어가 형성된 권양수단; 상기 피니언 기어를 회전시켜 상기 수문을 이동시킬 수 있도록 회전력을 발생시키고 그 회전력을 상기 권양수단에 전달하는 동력발생수단; 상기 수문이 상승된 상태에서 하강되면서 발생되는 위치에너지의 변화를 탄성에너지로 저장한 후, 상기 수문이 상승될 때 그 탄성에너지를 사용하여 적은 힘으로도 상기 수문을 상승시킬 수 있도록 상기 동력발생수단에서 발생되는 동력의 전달경로에 형성되어 회전에 따라 탄성 변형되는 탄성부재로 구성됨으로써, 상기 수문을 상승시키는데 필요한 힘을 저감할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치를 도시한 평면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 수문의 설치 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문의 개폐장치는 다음과 같다.

수로의 양측면에 서로 평행하게 설치되고 각각 가이드홈(1a)이 형성된 가이드(1)에 상하방향으로 이동가능하게 설치되는 수문(10)과, 상기 수문(10)을 가동시키는데 필요한 동력을 발생시키는 동력발생수단(20)과, 상기 동력발생수단(20)의 동력을 전달받아 상기 수문(10)을 가동시킬 수 있도록 상기 수문(10)의 양측면부에 형성되는 권양수단(30)으로 이루어진다.

상기 동력발생수단(20)은 하우징(22)의 외부에 장착되어 수문(10)을 가동하는데 필요한 동력을 발생시키고 하우징(22)의 내부로 인입되는 회전축에는 제1웜(21a)이 형성된 전동기(21)와, 하우징(22)에 회전가능하게 고정되고 하우징(22) 외부로 양끝단부가 각각 일정길이만큼 돌출되며 하우징(22)의 내측으로 인입된 구간에 상기 제1웜(21a)과 맞물리는 제1웜휠(21b)이 장착된 구동축(23)과, 사용자가 수동으로 회전시키며 구동축(23)에 형성되는 제2웜휠(24b)과 맞물리는 제2웜(24a)이 장착된 수동축(24)과, 구동축(23)에 전동기(21) 및 수동축(24)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달될 수 있도록 하는 전환 클러치(25)로 이루어진다.

또한, 상기 수동축(24)에 장착되는 래칫기어(26a)와 래칫기어(26a)의 외부 톱니부분에 탄성지지되는 폴(26b)로 이루어진 래칫 휠(26)이 수동축(24)에 형성되어, 수동축(24)이 수문(10)의 중력에 의해 임의로 역회전 되는 것을 방지하며, 이때 래칫 휠(26)은 구동축(23)에 장착되는 구조로 형성될 수도 있으나, 상기와 같이 수동축(24)에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 구동축(23)의 회전을 제어할 수 있도록 종동축(32)에 접촉되고 하우징(22) 외부에 돌출되는 핸드브레이크(27)가 장착된다.

상기 구동축(23)의 양 끝단부에 접하도록 형성되는 각각의 권양수단(30)은 케이스(31)의 내부에 회전가능하게 형성되는 종동축(32)과, 구동축(23)의 회전력이 전달되도록 구동축(23) 끝단과 종동축(32)에 서로 맞물리도록 짝을 이루어 장착되는 제3웜(33a) 및 제3웜휠(33b)과, 종동축(32)의 중간부위에 형성되는 스플라인축(34)에 장착되어 축 방향을 따라 이동되고 케이스(31)의 외부로 일부분이 돌출되는 피니언기어(35)와, 피니언기어(35) 동일한 수직선상을 이루도록 케이스(31)의 상단부에 장착되는 가이드롤러(36)로 이루어진다.

또한, 수문(10)이 상승된 상태에서 하강되면서 발생되는 위치에너지를 탄성에너지로 변환하여 저장할 수 있도록 케이스(31)의 내부에 설치되고 종동축(32)에 연결되어 회전에 따라 탄성 변형되는 탄성부재(37)가 장착된다.

상기 탄성부재(37)는 일측은 케이스(31)에 고정되고 타측은 종동축(32)에 고정되며 종동축(32)에 감겨져 종동축(32)의 회전에 따라 탄성변형되는 태엽으로 이루어지는 것이 바람직하며, 판스프링이나, 코일스프링 등과 같이 탄성변형되며, 탄성에너지를 저장할 수 있는 모든 기구적 장치 등으로 구성되어도 무관하나, 상기와 같이 태엽으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 수문(10)은 수로를 차단할 수 있을 정도의 면적을 갖는 사각 플레이트 형상을 가지며 그 양측면에 형성되는 랙기어(11)는 가이드(1) 방향으로 그 양끝단부가 절곡된 플레이트((11a)의 절곡부 사이에 일렬로 배열되는 환봉(11b)로 이루어지며, 수문(10)의 하단부 끝단에서 상단부 끝단을 지나 일정길이만큼 돌출되도록 연장된다.

또한 가이드(1)의 가이드홈(1a)을 따라 슬라이딩되는 수문(10)의 랙기어(11) 플레이트(11a) 일측면에는 수문(10)의 하단부로 향할수록 그 두께가 작아지도록 경사지는 경사면(12a)이 형성된 경사블록(12)이 장착되고, 플레이트(11a) 일측면과 접촉되는 가이드홈(1a) 내측면에는 플레이트(11a)에 장착되는 경상블록(12)과 반대방향으로 경사면(13a)이 향하도록 또 다른 경사블록(13)이 장착되며, 서로 짝을 이 루는 각각의 경사블록(12, 13)은 수문(10)의 상단부와 하단부 양측면 영역에 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 일 실시예인 수문 개폐장치가 작동되는 과정은 다음과 같다.

수문(10)을 하강시켜 개방되었던 수로를 닫고자 하는 경우에는 우선 전환클러치(25)를 작동시켜 전동기(21)를 이용할 것인지, 수동축(24)을 회전시켜 수동으로 조작할 것인지를 결정한다. 전동기(21)를 사용하고자 하는 경우에는 전원을 공급하여 수문(10)이 하강되는 방향으로 전동기(21)가 회전되도록 하고 그 회전력은 서로 맞물리는 제1웜(21a)과 제1웜휠(21b)에 의해 구동축(23)에 전달되고, 수동조작을 선택한 경우에는 일단 핸드브레이크(27)를 해지한 후, 수문(10)이 하강되는 방향으로 수동축(24)이 회전되도록 하고 그 회전력은 서로 맞물리는 제2웜(24a)과 제2웜휠(24b)에 의해 구동축(23)에 전달된다.

상기와 같이 구동축(23)이 회전되면 그 양끝단에 형성된 제3웜(33a)이 각각의 권양수단(30)에 형성되는 웜휠(33b)을 회전시켜 종동축(32)이 회전되고, 종동축(32)에 연동되어 피니언기어(35)가 회전되면서 수문(10)에 형성된 랙기어(11)를 가동시키게 되고, 그에 따라 수문(10)이 하강하게 되는 것이다.

그리고 수동조작의 경우 핸드브레이크(27)를 해지함과 동시에 수문(10)의 자중에 의해 적은 힘으로 수문(10)을 하강시킬 수 있고, 경우에 따라서는 자중에 의해 자동으로 하강될 수 있다.

또한, 수문(10)이 하강되면서 발생되는 위치에너지의 감소는 종동축(32)에 감겨진 탄성부재(37)의 탄성에너지로 변환되면서 축적되고, 수문(10)의 하강 시 수문 바닥면과 충돌되면서 발생되는 충격량을 줄여 충격에 의한 손상을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 수문(10)의 하강이 완료되면 경사블록(12, 13)의 경사면(12a, 13a)이 맞물리면서 수문(10)과 가이드(1)가 밀착되도록 수문(10)을 일측 방향으로 가압하며, 래칫 휠(26)이 작동되어 역회전을 방지함으로써 닫힌 상태를 유지할 수 있게 된다.

닫혀있던 수문(10)을 상승시켜 수로를 열고자 하는 경우에는 전동기(21)나 수동축(24)을 닫을 때와 반대방향으로 회전시켜, 구동축(23)과 종동축(32)이 반대방향으로 회전되도록 하고 피니언기어(35)가 랙기어(11)를 가동하여 수문(10)을 상승시키게 되는 것이다.

이때, 탄성부재(37)에 축적되었던 탄성에너지에 의해 탄성부재(37)가 종동축(32)에 힘을 가하게 됨으로써, 수문(10)을 상승시키는데 필요한 힘을 더하게 되므로 적은 힘을 가하여 수문(10)을 상승시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상승되는 수문(10)의 양측면은 가이드롤러(36)가 지지하게 되어 수문(10)을 안전하게 고정할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 의한 수문 개폐장치는 탄성부재(37)에 의해 적은 힘으로 수문(10)을 상승시킬 수 있게 되어 사용상의 편의성이 증가되고, 경사블록(12, 13)이 장착되어 수문(10)을 일측 방향으로 가압하여 틈새로 유체가 유출되는 것을 방지함과 동시에 수문(10)의 이동에 따라 피니언기어(35)가 스플라인축(34)을 따라 축의 길이방향으로 이동되고, 래칫 휠(26)이 장착되어 역회전을 방지함으로써, 수문(10)의 작업 성능을 향상시키게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 수문 개폐장치는 수문을 가동시키는 권양수단의 내부에 형성된 종동축에 탄성부재를 설치하여 적은 힘으로 상기 수문을 상승시킬 수 있게 되어 작동성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 수문과 가이드 사이에 경사블록이 장착되어 수문을 하강시킴과 동시에 가이드 일측면 방향으로 가압함으로써, 틈새로 유체가 유출되는 방지하고, 수문의 이동에 따라 스플라인축을 따라 피니언기어가 축의 길이방향을 따라 이동되는 구조로 구성됨으로써, 수문이 원활하게 작동되어 작업성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 수문이 하강하는 경우 탄성부재가 위치에너지의 변화를 감소시킴으로써, 바닥면과 충돌 시 발생되는 충격량을 줄여 손상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 래칫 휠이 장착되어 구동축 및 종동축이 임의로 역회전되는 것을 방지하여 수문의 작업성능의 향상시키는 효과가 있다.

Claims

수로를 통해 안내되는 유체를 차단할 수 있도록 가이드를 따라 상하방향으로 이동 가능하게 설치된 수문;

상기 가이드와 접촉되는 상기 수문의 양측면에 형성된 랙기어에 맞물려 가동시키는 피니언기어가 형성된 권양수단;

상기 피니언 기어를 회전시켜 상기 수문을 이동시킬 수 있도록 회전력을 발생시키고 그 회전력을 상기 권양수단에 전달하는 동력발생수단; 및

상기 수문이 상승된 상태에서 하강되면서 발생되는 위치에너지의 변화를 탄성에너지로 저장한 후, 상기 수문이 상승될 때 그 탄성에너지를 사용하여 적은 힘으로도 상기 수문을 상승시킬 수 있도록 상기 동력발생수단에서 발생되는 동력의 전달경로에 형성되어 회전에 따라 탄성변형되는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 1항에 있어서, 상기 동력발생수단은 하우징에 회전가능하게 설치된 구동축;

상기 구동축을 회전시킬 수 있도록 제1웜과 제1웜휠을 사용하여 동력을 전달하는 전동기;

사용자가 수동으로 회전시키며 상기 구동축과 제2웜과 제2웜휠로 연결되는 수동축; 및

상기 구동축에 상기 전동기 및 수동축을 선택적으로 연결하여 동력이 전달될 수 있도록 하는 전환 클러치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 2항에 있어서, 상기 구동축에는 상기 구동축의 회전을 제어할 수 있도록 상기 하우징 내부에 형성되는 핸드브레이크가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 2항에 있어서, 상기 구동축에는 임의의 역회전을 방지하는 래칫 휠이 장착되는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한항에 있어서, 상기 권양수단은 케이스의 내부에 회전가능하게 형성되고 중간부에 상기 피니언기어가 형성되는 종동축; 및

상기 구동축의 동력을 상기 종동축에 전달할 수 있도록 짝을 이루어 상기 구동축과 상기 종동축에 짝을 이루어 형성되는 제3웜 및 제3웜휠;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 5항에 있어서, 상기 탄성부재는 그 일측은 상기 종동축에 고정되어 감겨지고 타측은 상기 케이스에 고정되는 태엽인 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 5항에 있어서, 상기 탄성부재는 그 일측은 상기 종동축에 고정되고 타측 은 상기 케이스에 고정되는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 5항에 있어서, 상기 수문의 양측면부에는 상기 수문과 가이드와의 틈새로 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있도록 경사면이 형성된 경사블록이 장착되고, 상기 수문이 닫힌 상태에서 상기 경사블록과 접촉되는 상기 가이드 내측면에는 상기 경사블록과 대응되는 경사면을 갖는 또 다른 경사블록이 짝을 이루어 장착되는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 8항에 있어서, 상기 피니언기어가 형성되는 종동축의 일정구간은 상기 피니언기어가 일정구간을 두고 축 방향을 따라 이동 가능하도록 스플라인축으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
제 5항에 있어서, 상기 케이스의 상단부에는 상기 수문이 상승되는 경우 상기 수문의 양측면을 지지하는 가이드롤러가 적어도 하나 장착되는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.
수로를 통해 안내되는 유체를 차단할 수 있도록 가이드를 따라 상하방향으로 이동 가능하게 설치된 수문;

상기 수문이 하강되면서 상기 수문을 상기 가이드에 밀착시켜 상기 수문과 가이드와의 틈새로 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있도록 상기 가이드와 수문에 짝을 이루어 형성되고 슬라이딩되는 경사면이 구비된 경사블록;

상기 수문을 가동하는데 필요한 동력을 발생시키는 전동기와, 하우징의 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 전동기와 제1웜 및 제1웜휠로 연결되는 구동축과, 사용자가 수동으로 상기 구동축을 회전시킬 수 있도록 상기 구동축과 제2웜 및 제2웜휠로 연결되는 수동축과, 상기 구동축에 상기 전동기 및 수동축을 선택적으로 연결하여 동력이 전달될 수 있도록 하는 전환 클러치로 이루어진 동력발생수단;

상기 구동축이 임의로 역회전 되는 것을 방지할 수 있도록 상기 종동축에 형성되는 래칫 휠;

케이스의 내부에 회전가능하게 형성되는 종동축과, 상기 구동축의 회전력이 전달될 수 있도록 상기 구동축의 양 끝단부와 상기 종동축에 짝을 이루어 형성되는 각각의 제3웜 및 제3웜휠과, 상기 수문의 양측면에 형성된 랙기어와 맞물려 가동시키고 축 방향을 따라 이동 가능하도록 상기 종동축의 일정구간에 형성된 스플라인축에 장착되는 피니언기어로 이루어지는 권양수단;

상기 수문이 상승되는 경우 상기 수문의 양측면을 지지할 수 있도록 상기 케이스의 상단부에 적어도 하나 장착되는 가이드롤러; 및

상기 수문이 상승된 상태에서 하강되면서 발생되는 위치에너지의 변화를 탄성에너지로 보관한 후, 상기 수문이 상승될 때 그 탄성에너지를 사용하여 적은 힘으로도 상기 수문을 상승시킬 수 있도록 상기 구동축 및 종동축에 적어도 하나 형성되어 회전에 따라 탄성변형되는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수문 개폐장치.