KR101046404B1 - 유압식 수문의 권양 장치 - Google Patents

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Abstract

유압식 수문의 권양 장치가 개시된다. 상기 권양 장치는, 수문의 측면에 회전 가능하도록 경사지게 설치되고, 경사방향으로 슬롯이 형성되며, 상기 슬롯을 따라 이동가능하게 피스톤 로드의 단부가 결합한 링크부재; 및 상기 링크부재의 일단에 회전 가능하게 설치된 회전유닛과, 상기 회전유닛에 대응하여 상기 수문으로부터 이격 설치되어 상기 회전유닛과 결합하는 안내유닛으로 구성된 안내부재를 포함하며, 상기 링크부재의 회전 중심점은 상기 수문의 측면 수직 중심선으로부터 변위되고, 상기 링크부재의 타단은 상기 수문의 타측으로 돌출된다.
유압, 수문, 자중, 신뢰성, 권양, 윈치, 권양기

Description

유압식 수문의 권양 장치{Winch Apparatus for Hydraulic Floodgate}
본 발명은 유압식 수문의 권양 장치에 관한 것으로, 특히 수문이 일정 높이에서 정지한 경우 자중에 의해 하강하는 것을 효율적으로 방지하도록 하는 기술에 관련한다.
일반적으로 강이나 하천의 댐 및 저수지에는 수자원의 저장 및 배출을 위한 수문이 설치되어 있으며, 이러한 수문의 상부에는 수문을 상부와 하부방향으로 개폐시키기 위한 권양 장치가 설치된다.
통상, 권양 장치는 수작업에 의해 작동되는 수동방식과, 구동모터를 사용하는 전동방식이 널리 사용되고 있다.
전동방식의 권양 장치는 장기간 외부에 노출되어 있어 구동모터의 잦은 고장으로 사용상의 한계를 가지며, 특히 구동모터는 전력으로 동작하는 구조로 반드시 전기의 공급이 필요하게 되므로 결과적으로 권양 장치에 전력을 공급할 수 있도록 별도의 전주와 전원시설을 가설해야 하므로 설치작업의 번거로움은 물론 설치비용이 가중되는 단점을 갖는다. 또한, 악천후 및 정전시에는 구동모터를 사용할 수 없게 되므로 이로 인한 권양 장치의 사용효율 및 활용범위가 극히 제한될 수밖에 없 는 폐단을 갖는다.
따라서 구조가 간단하여 유지보수가 용이하며 수문을 효율적으로 개폐할 수 있는 권양 장치가 적용되고 있으며, 그 중의 하나가 유압식 권양 장치이다.
그러나, 종래의 유압식 권양 장치의 경우, 수문을 원하는 높이에서 정지시킬 때, 수문의 자중에 의해 하강한다는 문제점을 가지며, 이에 따라 정확한 수량 조절이 어렵게 된다. 물론, 원하는 높이에서 정지하도록 로킹 장치를 적용할 수 있지만, 이를 위해서는 다수의 유압 실린더가 추가로 사용되어야 하는 단점이 있다.
또한, 경우에 따라서는 유압 실린더가 수문의 자중을 이기지 못하고 파손되어 유압 실린더 내부로부터 다량의 오일이 배출되어 환경을 오염시킨다는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 승강용 유압 실린더 이외에 추가의 유압 실린더를 사용하지 않고 원하는 높이에서 수문을 정지시킬 수 있는 유압식 수문의 권양 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수문을 원하는 높이에서 정지한 경우 자중에 의한 하강을 방지할 수 있는 유압식 수문의 권양 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 수문의 측면에 회전 가능하도록 경사지게 설치되고, 경사방향으로 슬롯이 형성되며, 상기 슬롯을 따라 이동가능하게 피스톤 로드의 단부가 결합한 링크부재; 및 상기 링크부재의 일단에 회전 가능하게 설치된 회전유닛과, 상기 회전유닛에 대응하여 상기 수문으로부터 이격 설치되어 상기 회전유닛과 결합하는 안내유닛으로 구성된 안내부재를 포함하며, 상기 링크부재의 회전 중심점은 상기 수문의 측면 수직 중심선으로부터 변위되고, 상기 링크부재의 타단은 상기 수문의 타측으로 돌출되는 유압식 수문의 권양 장치에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 경사방향에 대한 상기 회전 중심점으로부터의 수직선을 기준으로 상기 슬롯은 반 분할된다.
또한, 상기 링크부재는 상기 수문의 측면에 고정된 브라켓에 브라켓 핀을 개재하여 회전 가능하게 결합할 수 있다.
바람직하게, 상기 링크부재의 일단과 상기 수문의 측면 사이에는 팽창 스프 링이 개재되어 상기 링크부재는 상기 팽창 스프링에 의해 가압될 수 있다.
바람직하게, 상기 회전유닛은 스프로킷이고, 상기 안내유닛은 래크 바이다.
상기의 구조에 의하면, 임의의 위치에서 수문이 정지하더라도 수문에 부착된 플레이트에 걸리는 회전모멘트에 의해 플레이트의 양단에서 실질적으로 구조물에 밀착하므로 자중에 의한 하강을 효과적으로 차단할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 권양 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 측면도이며, 도 3은 위에서 본 평면도이다.
도시된 바와 같이, 철제 또는 콘크리트 등으로 이루어진 수문(30)의 양측에는 수문(30)의 승강을 안내하는 안내 홈(12)을 구비한 구조물(10)이 설치된다. 구조물(10)은 콘크리트 재질이거나 콘크리트에 설치한 철제 재질일 수 있다.
구조물(10)의 상부에는 지지부재(23)가 고정 설치되고, 지지부재(23)에 실린더 유닛(20)이 회전 가능하게 설치된다. 즉, 실린더 유닛(20)의 실린더(21)의 일단이 지지부재(23)에 회전 가능하게 결합하고, 실린더(21) 내부로부터 연장되는 피스톤 로드(22)는 수문(30)의 측면에 설치된 링크부재(100)와 결합한다.
이러한 구성에 의하면, 유압에 의해 실린더 유닛(20)의 피스톤 로드(22)가 승강 동작을 수행함에 따라, 피스톤 로드(22)에 결합한 링크부재(100)를 개재하여 수문(30)이 승강된다.
이하, 본 발명의 유압식 수문의 권양 장치를 구성하는 각 부분을 구체적으로 설명한다.
링크부재 (100)
링크부재(100)는 단일 플레이트(110)로 구성되고, 길이방향을 따라 슬롯(112)이 형성된다. 이 실시 예에서는 단일 플레이트(110)를 예로 들었지만, 일정간격으로 배치된 이중 플레이트 등 다양한 변형이 적용될 수 있다.
플레이트(110)는 수문(30)의 측면에 형성되는 가상의 수평선에 대해서는 일정한 각도로 경사지게 설치되며, 가상의 수직 중심선 GL에 대해서는 일정 거리 변위된 위치를 회전 중심점 P으로 하여 회전 가능하게 설치된다. 여기서, "회전 가능"이라 함은, 플레이트(110)의 양단이 구조물(10)에 의해 회전이 제한되므로, 시계방향 B 또는 반 시계방향 A로 약간 유동하는 정도를 의미한다.
바람직하게, 플레이트(110)의 회전 중심점 P를 통과하여 플레이트(110)에 수직하는 가상의 수직선 PL이 슬롯(112)을 분할하도록, 바람직하게 반 분할하도록 회전 중심점 P을 설정할 수 있다.
플레이트(110)의 일단에는 후술하는 스프로킷(140)이 회전 가능하게 설치되고, 타단은 수문(30)을 넘어 외부로 연장되어 구조물(10)과 선택적으로 접촉한다. 바람직하게, 플레이트(110)의 타단은 구조물(10)과 접촉하는 수직면(114)과 수직면(114)에 이어지는 곡면(115)으로 이루어져 플레이트(110)가 반 시계방향 A로 회전시 회전이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
슬롯(112)에는 걸림 핀(24)이 끼워지고, 걸림 핀(24)은 실린더 유닛(20)의 피스톤 로드(22)에 단부에 결합하여, 결과적으로 피스톤 로드(22)가 슬롯(112)을 따라 이동할 수 있게 된다.
플레이트(110)의 회전 중심점은 브라켓 핀(122)을 개재하여 수문(30)의 측면에 회전 가능하게 고정되거나, 수문(30)의 측면에 고정된 브라켓(120)에 브라켓 핀(122)을 개재하여 회전 가능하게 고정될 수 있다.
래크 바(40)와 스프로킷(140)
상기한 바와 같이, 플레이트(110)의 일단에는 스프로킷(140)이 회전 가능하게 설치되고, 이 스프로킷(140)에 대응하여 구조물(10)에는 래크 바(Rack Bar; 40)가 설치된다.
따라서, 수문(30)이 상승하거나 하강할 때, 스프로킷(140)은 래크 바(40)와 기어 결합하여 회전함으로써 수문(30)이 안정적으로 상승하거나 하강하도록 안내한다.
이 실시 예에서는 안내부재로 스프로킷(140)과 래크 바(40)를 예로 들었지만, 이에 한정되지 않고 안내 기능을 갖는 다른 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
팽창 스프링(130)
선택적으로, 플레이트(110)의 일단과 수문(30)의 측면 사이에는 팽창 스프 링(130)이 개재되어 플레이트(110)는 팽창 스프링(130)에 의해 항상 가압된다.
이러한 구조에 의하면, 팽창 스프링(130)에 의해 플레이트(110)를 가압되기 때문에 시계방향 B의 회전 모멘트가 발생하여 플레이트(110)의 브레이크 동작이 더욱 신뢰성 있게 이루어지도록 한다.
이하에서는 상기의 구조를 갖는 유압식 수문의 권양 장치의 동작에 대해 설명한다.
(1) 수문이 상승하는 경우
수문(30)이 상승하도록 실린더(21)에 공급되는 오일을 제어하여 피스톤 로드(22)가 상승하면, 피스톤 로드(22)의 단부에 결합한 걸림 핀(24) - 플레이트(110) - 브라켓 핀(122) - 브라켓(120)을 통하여 수문(30)의 하중이 걸리면서 수문(30)이 상승하게 된다.
이때, 회전중심점 P를 기준으로 플레이트(110)가 반 시계방향 A로 회전하면서 구조물(10)에 접촉되어 있던 단부 수직면(114)은 구조물(10)로부터 떨어지는데, 상기한 바와 같이, 단부 곡면(115)에 의해 플레이트(110)의 모서리가 구조물(10)에 걸리지 않고 원활하게 회전할 수 있게 된다.
수문(30)이 상승하는 중에는 스프로킷(140)이 래크 바(40)와 기어 결합한 상태로 상승하기 때문에, 결과적으로 수문(30)은 피스톤 로드(22)와 래크 바(40)에 의한 2점 지지에 의해 안정적으로 상승할 수 있다.
(2) 수문이 정지하는 경우
수문(30)이 상승하다가 원하는 위치에 이르면 유압을 제어하여 수문(30)을 정지시킨다.
이때, 수문(30)의 자중에 의해 수직방향으로 힘이 가해지는데, 플레이트(110)의 회전중심점 P가 수문의 가상의 수직 중심선 GL로부터 변위되어 있고 플레이트(110)의 일단에서 스프로킷(140)이 래크 바(40)에 기어 결합한 상태이기 때문에 결과적으로 2점 지지에 의해 회전중심점 P를 기준으로 시계방향 B의 회전모멘트가 걸린다.
이에 따라, 플레이트(110)의 단부 수직면(114)은 구조물(10)에 밀착하여 수문(30)의 하강을 방지한다. 이 상태는 회전중심점 P를 중심으로 플레이트(110)에 시계방향 B의 회전 모멘트가 걸리는 한 지속된다.
(3) 수문이 하강하는 경우
유압제어로 피스톤 로드(22)가 하방으로 가압 됨에 따라 피스톤 로드(22)의 단부에 결합한 걸림 핀(24)은 플레이트(110)의 슬롯(112)을 따라 이동한다. 즉, 슬롯(112)이 수문(30)의 수평 레벨에 대해 일정한 각도로 경사지게 형성되어 있기 때문에 피스톤 로드(22)가 가압되면 당연히 슬롯(112)을 따라 이동하게 된다.
상기한 바와 같이, 회전중심점 P를 지나고 플레이트(110)에 수직하는 가상의 수직선 PL이 슬롯(112)을 분할하도록 구성되기 때문에, 슬롯(112)의 끝까지 이동한 피스톤 로드(22)가 플레이트(110)에 가하는 힘에 의해 수문(30)이 수직으로 하강함과 동시에 반 시계방향 A로 회전모멘트가 걸린다. 이에 따라, 플레이트(110)의 단부 수직면(114)은 구조물(10)로부터 떨어진 상태를 유지하면서 하강할 수 있어 원활한 하강이 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 임의의 위치에서 수문이 정지하더라도 수문에 부착된 플레이트에 걸리는 회전모멘트에 의해 플레이트의 양단에서 실질적으로 구조물에 밀착하므로 자중에 의한 하강을 효과적으로 차단할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 권양 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1을 위에서 본 평면도이다.

Claims (5)

  1. 수문의 측면에 회전 가능하도록 경사지게 설치되고, 경사방향으로 슬롯이 형성되며, 상기 슬롯을 따라 이동가능하게 피스톤 로드의 단부가 결합한 링크부재; 및
    상기 링크부재의 일단에 회전 가능하게 설치된 회전유닛과, 상기 회전유닛에 대응하여 상기 수문으로부터 이격 설치되어 상기 회전유닛과 결합하는 안내유닛으로 구성된 안내부재를 포함하며,
    상기 링크부재의 회전 중심점은 상기 수문의 측면 수직 중심선으로부터 변위되고, 상기 링크부재의 타단은 상기 수문의 타측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 유압식 수문의 권양 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사방향에 대한 상기 회전 중심점으로부터의 수직선을 기준으로 상기 슬롯은 반 분할되는 것을 특징으로 하는 유압식 수문의 권양 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 링크부재는 상기 수문의 측면에 고정된 브라켓에 브라켓 핀을 개재하여 회전 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 유압식 수문의 권양 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 링크부재의 일단과 상기 수문의 측면 사이에는 팽창 스프링이 개재되어 상기 링크부재는 상기 팽창 스프링에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 유압식 수문의 권양 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전유닛은 스프로킷이고, 상기 안내유닛은 래크 바인 것을 특징으로 하는 유압식 수문의 권양 장치.
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