KR100991199B1 - 양방향 토크 조절에 의한 수문의 과부하 방지장치 - Google Patents

Abstract

수문 개폐장치의 작동 중 수문을 열고 닫을 때 과부하의 조건 및 강도에 따라 감속기의 양측에서 토크를 조절할 수 있도록 함으로써 필요 이상의 모터의 동력이 수문 개폐장치에 가해지는 경우 전원을 차단하여 부품의 손상을 방지하도록 한 양방향 토크 조절에 의한 과부하 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양방향 토크 조절에 의한 과부하 방지장치는, 모터의 회전동력을 워엄 감속기를 구성하는 워엄 회전축과 워엄 기어, 그리고 워엄 휠을 통해 전달하고, 상기 워엄 휠의 축 상에 수문을 승강 및 하강시키도록 하는 승하강체가 결합된 수문 개폐 장치에 있어서,

상기 워엄 감속기내에서 모터 회전축과 워엄 회전축이 커플링에 의해 연결되어 워엄 회전축이 좌측 및 우측으로 유동이 가능하도록 구성되고, 상기 워엄 회전축의 양측에는 토크 조절을 위한 토크 조절체가 각각 장착되며,

상기 워엄 회전축 상에 형성된 워엄 기어의 양측으로 각각 걸림테가 형성되어, 상기 각 걸림테에 각각 작동 레버의 일단이 걸리도록 장착되고, 상기 작동 레버의 타단은 토크 스위치의 접점 단자에 접촉되도록 구성되며, 작동 레버 상에는 회전축이 구비되어 좌우 회전이 가능하도록 구성된다.

또한, 상기 토크 조절체는, 상기 워엄 회전축 상에 형성된 워엄 기어의 양측에 토크 조절 스프링이 각각 끼워지고, 상기 각 토크 조절 스프링의 외측으로 각각 토크 조절 너트가 장착되며, 상기 각 토크 조절 너트의 선단으로는 각각 토크 조절 볼트가 삽입되어 장착됨과 아울러 상기 각 토크 조절 볼트의 외측 둘레를 따라서는 일정 간격으로 다수개의 토크 조절 구멍이 형성되며, 상기 각 토크 조절볼트의 상측에는 토크 조절눈금자가 각각 구비된다.

Description

양방향 토크 조절에 의한 수문의 과부하 방지장치{Apparatus of preventing overload for floodgate}

본 발명은 수문의 과부하 방지장치에 관한 것으로, 특히 하천, 해안가, 제방도로, 빗물펌프장 등의 수로에 설치되는 배수문, 육갑문 등에 사용되는 수문 개폐장치에 있어서, 수문 개폐장치에 의해 수문이 수직 상하 작동되어 열고 닫히는 과정 중 이물질이 끼거나 상한점 또는 하한점 전원을 차단하는 리미트 스위치 고장 등의 원인으로 과부하 강도가 각각 달리 나타나므로 그 과부하 강도에 맞춰 토크를 각각 조절할 수 있도록 함으로써 과부하가 발생되는 경우 즉시 전원을 차단할 수 있도록 하여 모터의 구동을 정지시켜 수문 개폐장치의 오작동과 손상 및 파손을 사전에 방지하기 위한 양방향 토크 조절에 의한 수문의 과부하 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 하천, 해안가, 제방도로, 빗물펌프장 등의 수로에 설치되는 배수문, 육갑문 등에 사용되는 수문 개폐장치는 유압잭의 원리를 응용하여 기계식으로 하고 수문 작동시간이 신속하고 유지관리가 편리하도록 자중으로 하강하는 자중강하식의 핀잭 권양기가 일반화되어 있다.

이러한 핀잭 권양기로는 통상적으로 랙크바식과 와이어로프식의 2종류의 수문 개폐장치가 사용되고 있으며, 도 1은 랙크바식을 나타내고, 도 2는 와이어로프식을 나타내고 있다.

랙크바식과 와이어로프식의 동력 전달과정을 설명하면, 모터(111), 워엄 감속기(112), 감속기어박스(113), 연결축(114)까지는 동일하며, 최종 전달 과정으로 랙크바식의 경우 랙크기어박스(115, 115a)를 이용하게 되며, 이는 랙크기어의 회전 운동을 수직 상하 운동으로 변환시키는 랙크바 (116,116a)를 이용하게 된다.

와이어로프식의 경우 와이어드럼(117, 117a)에 와이러로프(118,118a)를 권취시켜 와이어드럼(117,117a)의 회전 운동을 수직 상하 운동으로 변환하여 각각의 가이드 프레임(120)에 안내되는 수문(119)을 개폐함으로써 수로를 개폐하는 것이다.

그러나, 현재 사용되고 있는 수문 개폐장치에 랙크바식에 과부하가 걸리는 경우, 즉, 수문(119)을 닫을 때 이물질의 걸림, 수압 및 부력의 작용, 전원 차단스위치 고장 등이 발생하게 되거나 또는 수문(119)을 열 때 전원 차단스위치가 고장이 발생될 경우가 있어 수문(119)의 개폐시 각각의 과부하 발생 조건 및 과부하 강도가 다르게 된다.

또한, 와이어로프식의 경우에도 과부하가 걸리는 경우 수문(119)을 열 때 전원 차단스위치가 고장이 자주 발생될 수 있다.

따라서, 랙크바식의 경우 수문(119)을 열고 닫을 때 과부하 발생 요인 및 강 도가 각각 다르고, 와이어로프식의 경우 수문(119)을 열 때 과부하의 발생 요인이 있습니다.

그러므로, 종래의 기술에서 가장 많이 사용되고 있는 핀잭식 수문 개폐장치의 과부하방지장치는 수문(119)을 열 때는 작동이 되지 않으나 닫을 때만 작동이 되는 오작동이 발생할 수 있다.

또한, 랙크바식의 경우 수문(119)을 열 때와 닫을 때 과부하의 조건 및 강도가 다름에도 불구하고 과부하가 많이 걸리는 닫힐 때의 조건으로 토크를 조절 및 고정을 하여 놓음으로써 과부하가 적게 걸리는 수문(119)을 열 때 전원 차단 스위치가 고장이 발생할 경우 필요 이상으로 모터(111)의 동력이 수문 개폐장치에 인가되어 무리한 힘이 가해짐으로써 부품의 파손 등에 의한 고장의 원인이 항상 존재하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 수문 개폐장치의 작동 중 수문을 열고 닫을 때 과부하의 조건 및 강도에 따라 감속기의 양측에서 토크를 조절할 수 있도록 함으로써 필요 이상의 모터의 동력이 수문 개폐장치에 가해지는 경우 전원을 차단하여 부품의 손상을 방지하도록 한 양방향 토크 조절에 의한 과부하 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양방향 토크 조절에 의한 과부하 방지장치는,

모터의 회전동력을 워엄 감속기를 구성하는 워엄 회전축과 워엄 기어, 그리고 워엄 휠을 통해 전달하고, 상기 워엄 휠의 축 상에 수문을 승강 및 하강시키도록 하는 승하강체가 결합된 수문 개폐 장치에 있어서,

상기 워엄 감속기내에서 모터 회전축과 워엄 회전축이 커플링에 의해 연결되어 워엄 회전축이 좌측 및 우측으로 유동이 가능하도록 구성되고,

상기 워엄 회전축의 양측에는 토크 조절을 위한 토크 조절체가 각각 장착되고,

상기 워엄 회전축 상에 형성된 워엄 기어의 양측으로 각각 걸림테가 형성되어, 상기 각 걸림테에 각각 작동 레버의 일단이 걸리도록 장착되고, 상기 작동 레버의 타단은 토크 스위치의 접점 단자에 접촉되도록 구성되며, 작동 레버 상에는 회전축이 구비되어 좌우 회전이 가능하도록 구성되어,

수문의 과부하에 의해 워엄 회전축이 좌측 또는 우측으로 유동할 때 상기 각 작동 레버가 좌측 또는 우측으로 회전하여 토크 스위치의 접점 단자를 누름작동시켜서 모터로 공급되는 전원을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 토크 조절체는,

상기 워엄 회전축 상에 형성된 워엄 기어의 양측에 토크 조절 스프링이 각각 끼워지고, 상기 각 토크 조절 스프링의 외측으로 각각 토크 조절 너트가 장착되며, 상기 각 토크 조절 너트의 선단으로는 각각 토크 조절 볼트가 삽입되어 장착됨과 아울러 상기 각 토크 조절 볼트의 외측 둘레를 따라서는 일정 간격으로 다수개의 토크 조절 구멍이 형성되며, 상기 각 토크 조절볼트의 상측에는 토크 조절눈금자가 각각 구비된 것을 특징으로 한다.

상기의 구성에 따른 본 발명은, 랙크바방식의 경우 과부하가 많이 걸리는 수문을 닫을 때와 과부하조건이 적게 걸리는 수문을 열 때와 같이 서로 다른 과부하 조건을 가질 경우 수문개폐장치의 사용 조건에 맞춰 토르크를 조절할 수 있도록 하여 필요 이상으로 모터 동력이 인가되지 않도록 함으로써 수문 개폐장치의 오작동을 방지함은 물론, 더 나아가 관련 부품들의 손상 및 파손을 미연에 방지하게 되는 효과를 갖는다.

이러한 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명이 적용된 워엄 감속기(112)의 측단면을 보인 도이고, 도 4는 워엄 감속기(112)의 평단면을 보인 도이며, 도 5와 도 6은 작동 상태를 설명하기 위한 도이다.

상기 워엄 감속기(112)는 도 1 및 도 2에서와 같이 감속기어박스(113)의 상단에 설치되어 모터(111)의 회전 동력을 감속과 동시에 체인 및 체인기어를 통하여 감속기어박스(113), 연결축(114, 114a)으로 모터(111)의 회전 동력을 전달하는 경 로는 동일하다.

다만, 도 1에서와 같이 랙크바식의 경우 랙크기어박스(115,115a), 랙크바 (116,116a)로, 도 2와 같이 와이어로프식의 경우 와이어드럼(117,117a), 와이어로프(118,118a)로 가이드 프레임(120)에 안내되는 수문(119)을 수직 상하 작동시켜 수로를 개폐시키게 된다.

즉, 모터(111)와 워엄 감속기(112)를 통한 동력을 랙크기어박스(115,115a)와 랙크바(116,116a) 또는 와이어드럼(117,117a)과 와이어로프(118,118ㅁ)를 통해 수문(119)을 승강 및 하강시키도록 하는 승하강체의 구조만 다를 뿐이다.

상기 워엄 감속기(112)의 내부에는 측면 외측에 장착된 모터(211)의 회전축(212)과 커플링(213,214)으로 연결되는 워엄 회전축(216)이 구비되며, 모터(211)의 회전 동력을 상기 워엄 회전축(216)에 구비된 워엄 기어(218)를 통하여 워엄 휠(219) 측으로 감속하여 전달하게 된다.

이 과정에서 모터(211)의 회전력을 상기 워엄 회전축(216)으로 전달함에 있어서, 과부하 발생시 워엄 기어(218)에 의해 워엄 회전축(216)이 일정 간격으로 전방 및 후방으로 유동이 가능하게 하도록 하기 위해 워엄 회전축(216)의 선단에는 스플라인축(215)이 구비되어 커플링(214)의 내측에 삽입된다.

따라서, 상기 워엄 회전축(216)은 커플링(214)으로 동력을 인가받아 회전하면서도, 커플링(214)의 내측에서 전방 및 후방으로 일정 간격을 가지고 이동이 가능하게 된다.

상기 워엄 회전축(216)에는 상기 워엄 기어(218)의 양측으로 워엄 회전 축(216)의 둘레를 따라서 각각 걸림테(217,217a)가 구비되어, 이 걸림테(217,217a)에 작동구(231, 231a)가 걸리도록 위치한다.

토크를 조절하기 위하여 상기 워엄 회전축(216)의 양측, 좀 더 정확히 말하면, 양측의 걸림테(217, 217a)의 외측으로 토크를 조절하기 위한 장치가 구비되는데, 워엄 회전축(216)의 안쪽에서 바깥쪽으로 상기 워엄 회전축(216)을 감싸면서 토크 조절스프링(314,314a), 토크 조절링(313,313a)이 장착되며, 상기 토크 조절스프링(314,314a), 토크 조절링(313,313a)의 외측으로는 토크 조절너트(312,312a)가 장착되며, 토크 조절링(313,313a)의 후방으로는 토크 조절볼트(311,311a)가 토크 조절너트(312,312a)의 내측으로 끼워서 토크 조절볼트(311,311a)의 선단이 상기 토크 조절링(313,313a)과 접촉하도록 구성된다.

또한, 상기 토크 조절볼트(311,311a)의 머리 부분 외측으로는 그 둘레를 따라서 다수개의 토크 조절구멍(315,315a)이 형성됨으로써 이 토크 조절구멍(315,315a)에 토크 조절봉을 끼워 토크 조절 볼트(311,311a)를 정회전 또는 역회전시켜 토크를 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상기 토크 조절볼트(311,311a)의 상측에는 토크 조절눈금자(316,316a)가 각각 구비되어 수문 개폐장치의 사용 용도에 따른 과부하 강도에 맞춰 토크 조절볼트(311,311a)의 정회전 및 역회전의 거리를 정밀하게 조절 및 고정함으로써 결국 정밀한 토크 조절이 이루어지도록 한다.

따라서, 토크 조절구멍(315,315a)에 토크 조절봉을 끼워 토크 조절볼트 (311, 311a)를 정회전 또는 역회전시키면 토크 조절너트(311,311a)에 안내되어 토 크 조절링(314,314a)을 통해 토크 조절스프링(314,314a)의 탄성력을 이용하여 각각 정회전 및 역회전의 토크를 조절하는 것이며, 이때 정회전 및 역회전의 과부하 조건 및 강도가 서로 다르므로 정회전 및 역회전의 토크 조절을 확인하기 위해서 양쪽에 있는 토크 조절눈금자(316,316a)를 이용하는 것이다.

또한, 토크를 조절하고 점검 및 보완하기 위해서는 토크 조절볼트(311,311a)의 근처에 외부로 연통되는 구멍을 형성하고, 이에 토르크 조절용 덮개(318, 318a)를 씌우게 된다.

그리고, 상기 워엄 회전축(216)의 중간에 구비되어 있는 워엄 기어(218)의 좌측 및 우측의 걸림테(217,217a)에는 수문을 열고 닫을 때 과부하를 감지하기 위해 감지 도구인 작동구(231,231a)가 걸리도록 장착되고, 상기 작동구(231,231a)에는 작동 레버(232,232a)의 일단이 연결되며, 작동 레버(232,232a)의 타단에는 작동 캠(234,234a)이 장착되어, 상기 작동 캠(234,234a)이 토크 스위치(235,235a)의 접점단자(236,236a)와 접촉되도록 위치한다.

이때, 작동 레버(232,232a) 상에는 작동레버 회전축(237,237a)이 형성되어 있어서 작동레버 회전용 브라켓(233,233a)에 회전 가능하게 결합됨으로써 상기 작동레버 회전축(237,237a)을 중심으로 작동 레버(232,232a)가 좌우로 회전하게 된다.

결국 작동레버 회전축(237,237a)을 지지대로 하여 상기 작동 캠(234,234a)이 워엄 회전축(216)이 이동하는 역방향으로 이동함으로써 토크 스위치(235,235a)에 있는 해당 접점단자(236,236a)를 각각 작동시켜 모터(211)에 공급되는 전원을 각각 즉시 차단하도록 하게 되어 수문 개폐장치의 파손을 방지한다.

구체적인 동작관계를 설명하다.

먼저, 랙크바식 및 와이어로프식의 경우 수문을 열 때 과부하 발생 요인으로 같은 공통점으로 상한점에서 전원 차단을 위한 리미트 스위치가 고장이 발생하게 되면, 모터(211)의 전원이 차단되지 않은 상태에서 모터(211)의 회전 동력이 워엄 회전축(216)에 구비되어 있는 워엄 기어(218)를 통하여 워엄 휠(219)에 계속 전달되지만, 워엄 휠(219)의 회전이 멈춘 상태가 되더라도 모터(211)의 회전 동력이 워엄 회전축(216)의 워엄 기어(218)에 계속 전달되어 이에 유동에 따른 워엄 회전축(216)이 한쪽 끝단에 있는 스플라인(215a)으로 인하여 토크 조절스프링(314a)을 밀어주어 토크 조절스프링(314a)의 압축된 길이 만큼 전진 이동이 발생하게 된다.

이로 인하여 도 5와 같이 워엄 회전축(216)의 오른쪽으로 이동하게 되면, 워엄 기어(218) 오른쪽에 구비된 걸림테(217a)에 장착된 작동구(231a)가 동일하게 오른쪽으로 이동하게 되고, 이로인해 작동레버 회전축(237a)을 지지대로 하여 작동캠(234a)이 왼쪽으로 이동하게 된다.

따라서, 전원차단스위치인 토크 스위치(235a)의 접점단자(236a)를 눌러 모터(211)에 공급되는 전원을 즉시 차단하여 수문개폐장치의 작동을 멈추게 하는 것이다.

이와는 반대로 랙크바식의 경우 수문(119)을 닫을 때 과부하 발생 요인으로 하한점의 전원차단 리미트스위치가 고장나거나 수문(119)의 하부에 이물질의 걸림, 또는 수문(119) 전면에 수압 걸리거나 수문(119)의 하부에 부력이 발생하는 등의 여러 사유에 따른 과부하가 발생하게 되면, 이로 인하여 모터(211)의 전원이 차단되지 않은 상태에서 모터(211)의 회전 동력이 워엄 회전축(216)에 구비되어 있는 워엄 기어(218)를 통해 워엄 휠(219)에 계속 전달되지만 워엄 휠(219)의 회전이 멈춘 상태가 되더라도 모터(211)의 회전 동력이 워엄 회전축(216)의 워엄 기어(218)에 계속 전달됨으로써 워엄 회전축(216)이 스플라인(215)으로 인하여 토크 조절 스프링(314)을 밀어주어 토크 조절 스프링(314)의 압축 길이 만큼 전진 이동이 발생하게 된다.

이로 인하여 도 6에서와 같이 워엄 회전축(216)의 워엄기어(218) 왼쪽에 구비된 걸림테(217)에 장착된 작동구(231)가 동일하게 왼쪽으로 이동하게 되고, 이로인해 작동레버 회전축(237)을 지지대로 하여 작동캠(234)이 오른쪽으로 이동하게 된다.

따라서, 전원차단스위치인 토크 스위치(235)의 접점단자(236)를 눌러 모터(211)에 공급되는 전원을 즉시 차단하여 수문개폐장치의 작동을 멈추게 하는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 랙크바 방식의 수문 개폐 장치를 보인 도.

도 2는 본 발명이 적용되는 와이어 드럼 방식의 수문 개폐 장치를 보인 도.

도 3은 본 발명의 양방향 토크 조절에 의한 수문의 과부하 방지장치를 보인 측단면도.

도 4는 도 3의 평단면도.

도 5 및 도 6은 본 발명의 작동 상태를 설명하기 위한 도.

<도면의 부호의 설명>

211: 모터 212 : 모터 회전축

213,214 : 커플링 215 : 스플라인

216 : 워엄 회전축 217,217a : 걸림테

218 : 워엄 기어 219 : 워엄휠

231,231a : 작동구 232,232a : 작동레버

233,233a : 작동레버 회전용 브라켓 234,234a : 작동캠

235,235a : 토크 스위치 236,236a : 접점단자

237,237a : 작동레버 회전축 311,311a : 토크 조절볼트

312,312a : 토크 조절너트 313,313a : 토크 조절링

314,314a : 토크 조절스프링 315,315a : 토르 조절구멍

316,316a : 토크 조절눈금자

Claims (3)

1. 모터의 회전동력을 워엄 감속기를 구성하는 워엄 회전축과 워엄 기어, 그리고 워엄 휠을 통해 전달하고, 상기 워엄 휠의 축 상에 수문을 승강 및 하강시키도록 하는 승하강체가 결합된 수문 개폐 장치에 있어서,

   상기 워엄 감속기내에서 모터 회전축과 워엄 회전축이 커플링에 의해 연결되어 워엄 회전축이 좌측 및 우측으로 유동이 가능하도록 구성되고,

   상기 워엄 회전축의 양측에는 토크 조절을 위한 토크 조절체가 각각 장착되며,

   상기 워엄 회전축 상에 형성된 워엄 기어의 양측으로 각각 걸림테가 형성되어, 상기 각 걸림테에 각각 작동 레버의 일단이 걸리도록 장착되고, 상기 작동 레버의 타단은 토크 스위치의 접점 단자에 접촉되도록 구성되며, 작동 레버 상에는 회전축이 구비되어 좌우 회전이 가능하도록 구성되어,

   수문의 과부하에 의해 워엄 회전축이 좌측 또는 우측으로 유동할 때 상기 각 작동 레버가 좌측 또는 우측으로 회전하여 토크 스위치의 접점 단자를 누름작동시켜서 모터로 공급되는 전원을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 양방향 토크 조절에 의한 수문의 과부하 방지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토크 조절체는,

   상기 워엄 회전축 상에 형성된 워엄 기어의 양측에 토크 조절 스프링이 각각 끼워지고, 상기 각 토크 조절 스프링의 외측으로 각각 토크 조절 너트가 장착되며, 상기 각 토크 조절 너트의 선단으로는 각각 토크 조절 볼트가 삽입되어 장착됨과 아울러 상기 각 토크 조절 볼트의 외측 둘레를 따라서는 일정 간격으로 다수개의 토크 조절 구멍이 형성된 것을 특징으로 양방향 토크 조절에 의한 수문의 과부하 방지장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 토크 조절볼트의 상측에는 토크 조절눈금자가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 양방향 토크 조절에 의한 수문의 과부하 방지장치.

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