KR101762566B1 - 수문 개폐 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수문 개폐 제어장치에 관한 것으로, 사다리형 래크에 연결된 수문이 구동모터의 구동력에 의해 상승되고 수문 자중에 의해 하강하여 수문 개폐작용이 이루어지도록 하는 수문 개폐 제어장치에 있어서, 상기 수문 개폐 제어장치는 단속링크를 이동시켜 마찰클러치의 단속을 수동 또는 자동으로 제어하되, 상기 마찰클러치를 자동으로 제어하는 경우에는 정전시에도 배터리 전원에 의해 정회전과 역회전 제어가 가능한 DC제어모터와 DC제어모터에 의해 작동하는 래크기어와 피니언기어를 치합시켜 설치하며, 상기 래크기어는 기어가 형성된 기어부의 반대측 평면의 좌측 단부에 작동레버와 회전 접촉되어 단속링크를 밀어주는 가압롤러를 형성하고, 상기 래크기어의 수평 이동을 가이드하는 가이드관을 상기 피니언기어가 위치하는 좌우측에 일정거리 이격시켜 형성하여, 사다리형 래크에 연결된 수문이 구동모터의 구동력에 의해 상승되고 수문 자중에 의해 하강하여 수문 개폐작용이 이루어지도록 하며, 상기 작동링크는 DC제어모터의 구동력 또는 인력 및 부력에 의해 작동될 수 있도록 하는 수문의 개폐를 제어하는 장치이다.

Description

수문 개폐 제어장치{Control Device for Opening and Closing of Gate}

본 발명은 수로를 개폐하는 수문의 개폐 제어장치에 관한 것으로, 수위에 따라 수문을 자동 또는 수동으로 승강시켜 수로를 개방하거나 폐쇄하여 수문 개폐조작의 신속성과 편리성 및 정확성을 확보하고, 수로로부터 물이 역류되는 사태를 방지할 수 있는 수문 개폐 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 관개수로, 하천, 저수지, 수조 등에는 물을 저장하거나 배수하기 위하여 수문을 설치하고 있고, 이러한 수문에 있어서 수문을 열거나 닫는 개폐 제어는 수동 또는 자동으로 수행하는 기술들이 알려져 있다.

이러한 수문의 설치구조와 수문개폐 장치에 관한 종래기술로서 한국 등록특허공보 제10-1005862호 ‘수문개폐기의 동력제어식 클러치장치’가 공지되어 있는데, 이는 도 1에 도시한 바와 같이, 문비(10)와 상하 이송수단(20)을 연결하여 수문 프레임(30)과 결합하고, 수문 프레임의 상단에 구동모터(50)와 구동모터 구동력을 회전축(40)으로 전달하는 1차 감속기(60)와 클러치(70)를 설치하며, 상기 이송수단(20)은 래크(21)와 기어박스(22)로 이루어져, 상기 회전축(40)에서 전달되는 회전운동을 직선 상하 운동으로 전환하여 래크(21)를 승강시킴으로써 수문을 열거나 닫을 수 있도록 한 것이다.

그리고 상기 종래기술은 도 2에 도시한 바와 같이, 제어모터(83)와 단속레버(76), 작동축(75) 및 시프트포크(78)를 구비하고, 제어모터와 작동축(75)을 구동기어(82)와 종동기어(81)로 연결하며, 단속레버와 작동축을 연결하여 클러치(70) 작동을 제어하는 구성이 나타나 있다.

상기 클러치(70)는 제어모터(83)를 구동시켜 구동기어(82)와 종동기어(81)를 회전시키면 작동축(75)이 회전하면서 시프트포크(78)를 이동시키고, 시프트포크(78)는 클러치(70)의 가동디스크(72)를 뒤쪽으로 밀어내어 고정디스크(71)에서 분리하여 회전축(40)을 자유로운 상태로 만들어 줌으로써 회전축과 연결된 문비(10)가 자동으로 아래로 내려와 닫히게 된다.

그리고 수문을 개방하는 경우에는 상기 문비(10)를 동력으로 끌어올려 열 수 있도록 상기 제어모터(83)를 반대 방향으로 회전시키면, 종동기어(81)와 연결된 작동축(75)이 반대 방향으로 회전하면서 클러치(70)의 가동디스크(72)가 고정디스크(71)에 밀착되며, 구동모터(50)의 동력이 회전축(40)을 회전시킴으로써, 회전축에 연결된 이송수단의 래크(21)가 상승하여 수문을 열어주게 된다.

한편, 상기 종래기술은 단속레버(76)를 좌측 또는 우측으로 회동시키면, 작동축(75)이 좌측 또는 우측으로 회동하면서 시프트 포크(78)가 가동 디스크(72)를 이동시켜 고정디스크(71)와 접촉되거나 분리되어 구동모터의 동력을 전달받거나 동력 전달이 차단되어 수문을 열거나 닫을 수 있게 된다는 것이다.

그런데 상기 종래기술의 클러치 제어장치에서 단속레버(76)는 제어모터(83)에 종동기어(82)와 구동기어(81) 및 작동축(75)을 결합하여 회전동력을 전달하는 구성에서 상기 제어모터와 결합된 작동축(75)에 단속레버(76)를 연결하는 구조이다.

즉, 상기 종래기술의 클러치 제어장치는 제어모터(83)의 회전동력을 작동축(75)에 전달한 다음 제어모터(83)가 작동을 멈추면, 제어모터(83)의 회전 정지력에 의해 작동축(75)의 역회전이 방지되어 클러치(70)의 단속을 유지하게 되는 것이고, 이로 인해 수문이 열린 상태 또는 닫힌 상태가 유지되는 것이다. 상기 종래기술에서 미설명 부호는 본 발명의 배경기술을 설명함에 있어 직접적 연관이 적어 자세한 설명을 생략한다.

따라서 상기 종래기술의 클러치 제어장치는 제어모터가 정지된 상태에서는 단속레버(76)를 통해 작동축(75)을 회전시킬 수 없으므로, 단속레버(76)에 의해 클러치(70) 단속을 제어할 수 없고, 단지 제어모터(75)의 동력에 의해서만 클러치(70) 단속을 제어하여 수문을 승강시킬 수 있을 뿐, 수동으로 단속레버(76)를 작동시켜 클러치(70) 단속을 제어하고 수문을 승강시킬 수 없는 문제가 있다.

또한 상기 종래기술은 폭우나 집중 호우 때 배수로의 수위가 높아 배수가 이루어지지 않고 역류하는 등의 비상시 조작 판넬을 직접 사용하거나 유무선을 통해 원격적으로 제어모터를 작동시키면 클러치가 분리되면서, 수문의 문비가 매달려 있는 회전축이 회전 자유상태가 되어 문비가 자유 낙하하면서 수문을 닫아서 역류를 방지하는 효과가 발생되도록 하는 것인데, 폭우나 호우 등의 비상시 역류가 유입되는 측의 수위를 현장에서 실시간으로 감지하는 구조가 아니고, 역류가 발생된 다음 그 정보를 받고 수문을 닫는 것이어서, 폭우나 호우에 따라 대량으로 유입되는 물과 역류하는 물이 합해져 오히려 수로의 범람, 붕괴 등의 대형 재해가 발생될 수 있는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마찰클러치를 통해 수문을 작동시키는 수문 개폐 제어장치에 있어서, 인력 또는 동력 또는 부력과 같은 외력을 이용하여 구동모터의 동력을 전달하는 마찰클러치의 단속을 제어하되, 구동모터의 동력에 의해 수문을 열고 구동모터의 동력 전달을 해제하여 수문의 자중에 의해 수문을 닫으며, 수문 배출구 측 수위를 실시간으로 검출하여 수위 상승시 수문을 닫아 역류가 발생되지 않도록 하는 수문 개폐 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 사다리형 래크(101)에 연결된 수문(102)이 구동모터(103)의 구동력에 의해 상승되고 수문 자중에 의해 하강하여 수문 개폐작용이 이루어지도록 하는 수문 개폐 제어장치(100)에 있어서, 상기 수문 개폐 제어장치(100)는 단속링크(110)를 이동시켜 마찰클러치(109)의 단속을 수동 또는 자동으로 제어하되, 상기 마찰클러치를 자동으로 제어하는 경우에는 정전시에도 배터리 전원에 의해서 정회전과 역회전 제어가 가능한 DC제어모터(116)와 DC제어모터(116)에 의해 작동하는 래크기어(117)와 피니언기어(118)를 치합시켜 설치하며, 상기 래크기어(117)는 기어가 형성된 기어부의 반대측 평면의 좌측 단부에 단속링크(110)의 작동레버(110a)와 회전 접촉되어 단속링크를 밀어주는 가압롤러(119)를 형성하고, 상기 래크기어(117)의 수평 이동을 가이드하는 가이드관(120)을 상기 피니언기어(118)가 위치하는 좌우측에 일정거리 이격시켜 형성하는 수문 개폐 제어장치를 제공하도록 한다.

상기 단속링크(110)는 상기 DC제어모터(116)와 별도로 인력에 의해 마찰클러치 단속을 제어하여 수문을 닫을 수 있도록 하며, 또한 상기 단속링크는 수문의 내측 또는 외측에 수위의 승강에 따라 상하 이동하는 플로우터(120)와 플로우터에 연동되어 작동하는 복수개의 연결링크(121)를 설치하고, 연결링크(121)의 일단을 상기 단속링크(110)와 연동시켜 수위의 승강에 따라 마찰클러치의 단속을 제어하여 수문을 닫을 수 있도록 한다.

본 발명은 구동모터의 동력을 전달하는 마찰클러치를 제어하여 수문을 개폐함에 있어서, 인력 또는 DC제어모터의 동력 또는 부력으로 마찰클러치 단속을 제어할 수 있도록 하여 DC제어모터의 고장이나 홍수 등의 재해시 정전이 발생되더라도 수문을 개폐할 수 있고 또한 수문으로부터 배출되는 배출수 측의 수위를 실시간으로 검출하여 배출수 수위가 일정수위 이상으로 상승할 경우 수문을 닫아 역류를 방지하는 효과가 발생된다.

도 1은 종래기술에 따른 수문개폐기의 동력제어식 클러치장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 동력제어식 클러치 장치 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 수문 개폐장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 수문 개폐장치의 동력전달 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 수문 개폐 제어장치의 마찰클러치 부위를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 수문 개폐 제어장치의 작동관계를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 수문 개폐 제어장치 측면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 수문 개폐 제어장치의 래크기어를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 수문 개폐 제어장치의 수위 검출 플로우터 설치상태를 도시한 도면이다
도 10은 도 9의 플로우터와 연결링크에 의해 단속링크를 작동시키는 상태를 개념적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이나, 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 하나의 예시에 불과한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니고, 실시예와 균등한 기술을 모두 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 앞에서 설명한 종래기술과 동일하거나 극히 유사한 부분에 대하여는 종래기술의 도면을 적용하여 설명하도록 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수문 개폐 제어장치(100)는 사다리형 래크(101)에 연결된 수문(102)을 구동모터(103)의 구동력에 의해 승강시켜 수문 개폐작용이 이루어지도록 제어하는 것으로, 메인기어박스(104)의 상단부에 설치되어 구동모터의(103) 구동력을 메인기어박스(104)와 구동축(105)을 통해 수문 양측에 설치되는 승강기어박스(106)에 전달하고, 구동축(105)이 회전하면서 승강기어박스(106)의 내부에 구비되는 피니언(107)이 회전되며 수문이 연결된 사다리형 래크(101)가 승강되어 수문이 열리고, 수문의 자중에 의해 닫힘 작용이 이루어지도록 제어한다.

보다 구체적으로 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 구동모터(103)는 모터축(108)을 회전시키고, 모터축(108)의 회전력이 마찰클러치(109)를 통해 메인 승강기어박스(106)의 기어열에 전달되거나 차단되도록 하며, 상기 마찰클러치(109)는 단속링크(110)를 통해 구동축(105)으로 연결되거나 차단 작용이 이루어지도록 한다. 상기 마찰클러치(109)는 동력 전달용으로 널리 사용되는 다판클러치를 채용하는 것이 바람직하다.

상기 마찰클러치(109)의 작용을 보다 상세하게 설명하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 단속링크(110)를 차단 위치로 이동시킬 경우 단속링크(110)에 형성되는 밀음구(111)가 일정각도로 회전하면서 밀음구(111)가 연결된 가압부(112)가 마찰클러치(109)의 내측부을 밀어서 스프링(113) 탄력에 의해 밀착된 마찰판(114)을 분리시키고, 마찰판이 분리됨에 따라 마찰클러치(109)의 출력축에 연결된 구동축(105)은 자유롭게 회전할 수 있는 상태가 되어 결국 수문(102)은 자중에 의해 하강되어 닫히도록 하는 것이다.

이와 반대로 상기 단속링크(110)를 연결 위치로 이동시키면 마찰클러치(109)의 스프링(113) 반력에 의해 마찰클러치(109)에 구비되는 복수개의 마찰판(114)이 서로 밀착되고, 구동모터(103)의 회전력은 메인기어박스(104)의 기어열과 회전축(105) 및 승강기어박스(106)의 피니언(107)을 통해 사다리형 래크(101)로 전달되어 사다리형 래크를 상승시키고, 사다리형 래크(101)와 결합된 수문(102)도 상승하여 결국 수문이 열리도록 하는 것이다.

상기 단속링크(110)를 동력에 의해 수문의 개폐를 제어하는 구성은 도 6, 7에 도시한 바와 같이, 정전시에도 배터리 전원에 의해서 정회전과 역회전 제어가 가능한 DC제어모터(116)를 구비하고, DC제어모터(116)의 출력축에는 래크기어(117)와 피니언기어(118)를 치합시켜 설치하며, 상기 래크기어(117)는 도 6, 7, 8에 도시한 바와 같이, 기어가 형성된 기어부(117a)의 반대측 평면(117b)의 좌측 단부에 단속링크(110)의 작동레버(110a)와 회전 접촉되어 단속링크를 밀어주는 가압롤러(119)를 형성하고, 상기 래크기어(117)의 수평 이동을 가이드하는 가이드관(120)을 상기 피니언 기어(118)가 위치하는 좌우측에 일정거리 이격시켜 설치한다.

상기 DC제어모터(116)의 하부에는 감속기 유니트를 포함하여 형성하는 통상적인 모터를 채용하는 것이 바람직하고, DC제어모터에 전원을 인가하여 피니언기어(118)를 정회전 또는 역회전시킴으로써, 피니언기어(118)와 치합된 래크기어(117)가 좌측 또는 우측으로 수평 이동하여 마찰클러치가 구동모터(103)의 구동력을 연결하는 연결위치 또는 구동력을 차단하는 차단위치로 이동될 수 있도록 한다.

즉, 상기 DC제어모터(116)를 정회전시키면 도 6에 도시한 바와 같이, 피니언기어(118)가 회전하여 래크기어(117)를 좌측으로 이동시켜 구동모터의 구동력을 차단하는 차단위치로 이동되고, 래크기어(117)에 설치된 가압롤러(119)가 단속링크(110)를 밀고 단속링크에 연결된 가압부(112)가 스프링(113) 탄성력이 작용하고 있는 마찰클러치의 내측부를 밀어서 마찰클러치(109)의 마찰판(114) 들의 접촉을 떨어뜨려 마찰클러치 출력축 회전을 자유롭게 하는 것이다.

그리고 상기 DC제어모터(116)를 역회전시키면 피니언기어(118)가 회전하여 래크기어(117)를 우측으로 이동시켜 구동모터의 구동력을 차단하는 위치로 이동되며 단속링크(110)에 작용된 가압력을 해제시키고, 단속링크와 연결된 가압부(112)는 밀음 작용시와 반대방향으로 이동되어 마찰클러치의 내축부 가압력을 해제함에 따라 스프링(113) 반력에 의해 마찰판(114) 들이 밀착되어 마찰클러치 출력축에 구동모터(103)의 구동력이 작용되는 것이다.

상술한 구동모터(103)와 DC제어모터(116)에 전원을 공급하거나 차단하는 장치는 상기 수문과 연결되는 일정위치에 양 모터 각각의 전원을 제어하는 작동스위치가 구비된 제어반을 설치하며, 상기 제어반은 전원 공급과 차단을 제어하기 위하여 일반적으로 사용되는 것을 채용하도록 한다.

그리고 상기 단속링크(110)는 상술한 바와 같이 DC제어모터(116)의 구동력에 의해 마찰클러치(109) 단속을 통해 수문을 개폐할 수 있으며, 또한 상기 DC제어모터(116)와 별도로 인력 및 부력에 의해 단속링크를 제어하여 마찰클러치의 구동력 접속을 차단하고 수문을 닫을 수 있도록 한다.

즉, 상기 마찰클러치(109)는 상시 DC제어모터(116)와 스프링(113) 반력에 의해 마찰판이 접촉되어 동력이 연결되어 수문이 열린 상태를 유지하고 있으므로, 인력으로 수문을 닫을 필요가 있을 경우, 인력에 의해 DC제어모터와 스프링 탄력에 의해 구동력이 연결된 상태의 마찰클러치(109)의 단속링크(110)를 좌측 구동력 차단위치로 이동시켜 구동모터의 구동력을 차단하는 차단위치로 이동시키면 단속링크(110)에 형성되는 밀음구(111)가 일정각도로 회전하면서 밀음구(111)가 연결된 가압부(112)는 마찰클러치(109)의 내측부를 밀어서 스프링(113) 탄력에 의해 밀착된 마찰판(114)을 분리시키고, 마찰판이 분리됨에 따라 마찰클러치(109)의 출력축에 연결된 구동축(105)이 자유롭게 회전되어 수문자중에 수문(102)이 닫히게 되는 것이다.

또한 도 9, 10에 도시한 바와 같이, 수문의 외측에는 수위의 승강에 따라 상하 이동하는 플로우터(120)와 플로우터에 연동되어 작동하는 복수개의 연결링크(121)를 설치하고, 연결링크(121)의 일단을 상기 단속링크(110)와 연동시켜 수위의 승강에 따라 마찰클러치의 단속을 제어할 수 있도록 한다.

즉, 수문의 외측 수위에 따라 플로우터(120)가 일정위치 이상 상승하면 플로우터와 연결된 연결링크(121)가 작동하여 단속링크(110)를 좌측 구동모터의 구동력을 차단하는 차단위치로 밀어서 부력에 의해 DC제어모터와 스프링 탄력에 의해 구동력이 연결된 상태의 마찰클러치(109)를 단속링크(110)의 밀음구(111)가 일정각도로 회전하면서 밀음구(111)와 연결된 가압부(112)가 마찰클러치(109)의 내측부를 밀어서 마찰판(114)을 분리시키고, 마찰판이 분리됨에 따라 마찰클러치(109)의 출력축에 연결된 구동축(105)은 자유롭게 회전되어 수문자중에 수문(102)이 닫히게 되고, 이러한 구성을 통해 수문을 통해 배수되는 측의 수위가 상승하여 배수가 이루어지지 않을 때 수위에 따라 자동으로 수문을 닫아 오히려 물이 역류하는 사태를 방지할 수 있게 되는 것이다.

상술한 구성을 통해 본 발명은 인력 또는 동력을 이용하여 수문 개폐 구동력을 전달하는 마찰클러치 단속을 제어하되, 개폐 구동력을 차단하여 수문 자중에 의해 수문이 폐쇄되도록 하며, 배출수의 수위를 검출하여 배출수가 역류되지 않도록 하는 효과가 발생되는 것이다.

100 : 수문 개폐 제어장치 101 : 사다리형 래크
102 : 수문 103 : 구동모터
104 : 메인기어박스 105 : 구동축
106 : 승강기어박스 107 : 피니언
108 : 모터축 109 : 마찰클러치
110 : 단속링크 111 : 밀음구
112 : 가압부 113 : 스프링
114 : 마찰판 116 : DC제어모터
117 : 래크기어 118 : 피니언기어
119 : 가압롤러 120 : 플로우터
121 : 연결링크

Claims (3)

1. 사다리형 래크(101)에 연결된 수문(102)이 마찰클러치(109)를 통해 전달되는 구동모터(103)의 구동력에 의해 상승되고 수문 자중에 의해 하강하여 수문 개폐작용이 이루어지도록 하는 수문 개폐 제어장치(100)에 있어서,
   동력과 부력 및 인력 중 어느 하나가 단속링크(110)에 작용되거나 작용이 해제되면 단속링크를 차단위치와 연결위치 사이를 이동시켜 마찰클러치의 구동력 단속을 제어하도록 상기 단속링크를 일정길이의 작동레버(110a)와; 작동레버 하단부에 밀음구(111)와; 밀음구에 연결되는 가압부(112)를 포함하여 형성하고,
   단속링크의 일측에 피니언과 래크기어가 구비되며 정역회전 제어가 가능한 DC제어모터(116)를 설치하고, 상기 래크기어는 기어부 반대측 평면 일측 단부에 가압롤러(119)를 설치하되 작동레버의 하부와 연동시켜, DC제어모터 동력에 의해 가압롤러가 단속링크의 작동레버를 가압하면 차단위치로 이동되고 가압을 해제하면 연결위치로 이동되도록 하며,
   수문의 외측 수위에 따라 승강하는 플로우터(120)를 복수개의 연결링크(121)로 연결하여 설치하고, 연결링크의 일단을 상기 작동레버와 연동되도록 설치하여, 부력에 의해 플로우터가 일정위치 이상 상승하면 연결링크 일단이 단속링크의 작동레버를 가압하여 차단위치로 이동되고 가압을 해제하면 연결위치로 이동되도록 하고,
   단속링크의 상단부에 손잡이를 형성하여, 인력에 의해 단속링크의 작동레버를 차단위치와 연결위치 사이를 이동시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 수문 개폐 제어장치.
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