KR102326219B1 - 자중강하식 긴급차단 권양기 - Google Patents

자중강하식 긴급차단 권양기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자중강하식 긴급차단 권양기에 관한 것으로, 본 발명은 예상치 못한 기후로 인한 댐, 하천제방, 방조제, 저수지 등에 설치된 수문으로 물의 역류가 발생하는 위급 상황시 역류하는 물을 신속하게 차단할 수 있도록 하며, 원격지에서 전동으로 제어하거나 현장에서 수동으로 제어할 수 있고, 원격지에서 수문자중으로 폐문하는 기능을 구비하며, 원형다판클러치의 연결축을 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크를 줄일 수 있는 자중강하식 긴급차단 권양기를 제안한다.

Description

자중강하식 긴급차단 권양기{Self-weight descent type emergency shutoff floodgate winch}
본 발명은 예상치 못한 기후로 인한 댐, 하천제방, 방조제, 저수지 등에 설치된 수문으로 물의 역류가 발생하는 위급 상황시 역류하는 물을 신속하게 차단할 수 있도록 하며, 원격지에서 전동으로 제어하거나 현장에서 수동으로 제어할 수 있고, 원격지에서 수문자중으로 폐문하는 기능을 구비하며, 원형다판클러치의 연결축을 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크를 줄일 수 있는 자중강하식 긴급차단 권양기에 관한 것이다.
일반적으로 수문 권양기는 댐이나 하천제방, 방조제, 저수지 등의 담수설비 또는 저수설비의 수로 상에 설치되어 배수량 조절 및 역류를 방지함으로써 담수율 또는 저수율을 인위적으로 조절하며, 홍수로 인한 설비 구조물의 안정성을 보장할 수 있도록 하는 설비이다.
이러한 수문 권양기의 구성은 크게 수문과 그 수문을 승강시키는 권양장치로 구분되는데, 종래 기술에 따른 수문용 권양장치로서는 대한민국 특허등록 제10-096470호를 예로 들 수가 있다.
상기 종래 기술에 따른 수문용 권양장치는 모터 연결축에 원형다판클러치를 사용하여 모터 회전시 동시에 회전하였다.
따라서, 종전 원형다판클러치는 전동 구동 시 회전하는 구조로 도 1에 도시된 바와 같이, 기어드모터(1)로부터 전동제어를 통한 상승 및 하강 시 원형다판클러치(3) 및 원심브레이크와 유성치차장치(4)부터 랙기어(6)에 이르기까지 각 전분야별 동력이 전달되어 회전되므로 기계효율이 많이 떨어진다는 문제점이 있었다.
따라서, 원형다판클러치가 수문 상승 및 하강 시 항상 회전하기 때문에 마찰 과부하도 많이 걸리고 사용 수명이 짧다는 문제점이 있었다.
또한, 모터축에 직접 연결하여 용량이 큰 원형다판클러치를 사용하면 권양기가 커지고 원가 상승 요인이 발생하였다.
또한, 정전 시 또는 원격지에서 수문 자중으로 수문을 닫는 기능을 할 수 없어 긴급 재난 시 신속하게 대처할 수 없다는 문제점이 있었다.
대한민국특허등록 제10-0964740호(2010.06.10.)
본 발명은 상기의 문제점을 해소하고자 발명한 것으로, 그 목적은, 예상치 못한 기후(호우 또는 폭우 등)로 인하여 댐, 하천제방, 방조제, 저수지 등에 설치된 수문으로 물의 역류가 발생하는 위급 상황 시 역류하는 물을 신속하게 차단할 수 있도록 한 자중강하식 긴급차단 권양기를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 원형다판클러치 수동 조작 레버에 잠금장치가 되어 있으며, 잠금장치가 되어 있는 상태에서 원격지에서 원형다판클러치 브레이크 장치를 전동 제어부를 통하여 원격지나 현장에서 전동으로 제어하거나 잠금장치 해제 후 수동으로 수동 조작 레버를 통해 제어할 수 있도록 하여 전동 및 수동 제어 간의 간섭이 없으며, 전동 및 수동 겸용으로 제어가 가능하며, 정전 시에도 전기 판넬 내의 충전 배터리에 의해서 구동이 가능하여, 기후변화에 따른 긴급재난 시 신속하게 수문을 닫을 수 있는 자중강하식 긴급차단 권양기를 제공하는데 있다.
또한, 원형다판클러치의 연결축을 2단 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크를 크게 줄여 원형다판클러치의 소형화 및 원가를 절감할 수 있는 자중강하식 긴급차단 권양기를 제공하는데 있다.
또한, 수문의 자중 낙하 시, 원심브레이크를 통해 수문의 하강 속도가 과도하지 않도록 제어할 수 있으며, 원심브레이크는 대용량 고속회전 시 통풍구와 냉각팬을 구비하여 냉각팬을 통하여 마찰열에 의한 열 손상을 방지할 수 있는 자중강하식 긴급차단 권양기를 제공하는데 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 자중강하식 긴급차단 권양기로서, 케이싱에 고정되는 기어드모터의 구동에 의해 구동되며, 기어드모터의 입력단에 연결되는 구동축과, 상기 구동축으로부터 회전력을 전달받아 회전가능하게 구비되는 기어장치와, 상기 구동축에 직접 연결되지 않고 기어가 감속비를 갖도록 상호 연결되어 구비된 기어감속장치를 통해 연결되는 연결축과, 상기 연결축과 기어장치 사이에 구비되어 연결축과 기어장치 간의 동력전달을 제어하고, 구동축과 연결축의 회전속도를 다르게 구동될 수 있도록 구비된 유성기어차동장치와, 상기 기어감속장치에 웜 기어장치를 통해 연결되어 유성기어차동장치로 동력을 전달하는 수동입력핸들과, 상기 연결축에 구비되어 구동축과 유성기어차동장치와의 동력전달을 단속하는 긴급차단장치와, 상기 연결축에 연결되어 구비되며, 수문의 자중강하시 수문의 하강속도를 제어하는 원심브레이크와, 상기 케이싱에 구비되어 상기 기어장치의 출력단에 연결되는 랙기어 및 상기 랙기어에 맞물려 랙기어의 회전에 의해 상하로 이동하는 랙크바와, 상기 랙크바의 하단부에 결합되어 랙크바와 함께 상하로 이동하며 수로를 개폐하는 수문을 포함하되, 상기 긴급차단장치는, 상기 연결축에 구비되어 연결축의 회전속도를 제어하는 원형다판클러치와 수문의 자중강하를 원격지 또는 현장에서 제어하는 전동 제어부와 수문의 자중강하를 현장에서 수동으로 제어하는 수동 조작 레버 및 상기 수동 조작 레버의 동작을 제한하는 잠금장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상기 기어감속장치는, 상기 긴급차단장치와 유성기어차동장치 사이에 배치되며; 상기 기어감속장치를 통해 연결축을 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크(torque)를 줄이는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 자중강하식 긴급차단 권양기를 전동 제어시, 기어드모터로부터 구동축에 동력이 전달되고, 유성기어차동장치와 기어장치 및 랙기어로 동력이 전달되어 수문을 개폐하며; 상기 기어감속장치, 수동입력핸들, 긴급차단장치 및 원심브레이크는 동력이 전달되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 자중강하식 긴급차단 권양기를 수동 제어시, 수동입력핸들로부터 기어감속장치와 유성기어차동장치를 통해 구동축에 동력이 전달되고, 기어장치 및 랙기어로 동력이 전달되어 수문을 개폐하며; 기어드모터, 긴급차단장치 및 원심브레이크는 동력이 전달되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 자중강하식 긴급차단 권양기의 전동 자중강하시, 원격 제어 및 현장 제어를 통해 긴급차단장치의 전동 제어부에 전압을 투입시켜 원형다판클러치의 마찰전달 동력을 끊어주며; 원심브레이크는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 자중강하식 긴급차단 권양기의 수동 자중강하시, 긴급차단장치의 수동조작 레버를 회전시켜 원형다판클러치의 마찰전달 동력을 끊어주며; 원심브레이크는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 원심 브레이크는 대용량 고속회전 시 통풍구와 냉각팬을 구비하여, 고속회전 시 마찰열에 의한 열 손상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 자중강하식 긴급차단 권양기는 동력이 전달되는 기어장치의 출력단에 랙크바 구동방식, 굴절식 랙크바 구동방식, 체인 구동방식, 랙 스핀들 구동방식 및 와이어로프 드럼 구동 방식 중 현장 여건에 따라 어느 하나를 선택하여 적용 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기는 예상치 못한 기후(호우 또는 폭우 등)로 인하여 댐, 하천제방, 방조제, 저수지 등에 설치된 수문으로 물의 역류가 발생하는 위급 상황시 역류하는 물을 신속하게 차단할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따르면 원형다판클러치 수동 조작 레버에 잠금장치가 되어 있으며, 잠금장치가 되어 있는 상태에서도 원격지에서 원형다판클러치 브레이크 장치를 전동 제어부를 통하여 원격지나 현장에서 전동으로 제어하거나 잠금장치 해제 후 수동으로 제어할 수 있도록 전동 및 수동 겸용으로 제어가 가능하며, 정전 시에도 전기 판넬 내의 충전 배터리에 의해서 구동이 가능하여, 기후변화에 따른 긴급재난 시 신속하게 수문을 닫을 수 있는 효과를 가진다.
또한, 수동 조작 제한을 위한 잠금장치가 잠긴 상태에서도 전동 제어가 가능하여 전동 및 수동 제어간의 간섭이 없으며, 전동 제어를 통한 원격 제어가 용이하다.
또한, 전동 또는 수동 제어에 의한 수문 자중 낙하가 가능하며, 수문 자중 낙하 시의 과도한 하강 속도 방지가 동시에 가능하도록 하는 효과를 가진다.
또한, 원형다판클러치의 연결축을 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크를 줄여 원형다판클러치를 소형화 및 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 전동 제어 또는 수동 제어에 따른 동력 전달 구조가 상이하게 구현되며, 일정 부분에는 동력 전달이 되지 않아, 회전부가 적어 기계효율이 높은 효과를 가진다.
또한, 수문 자중 낙하시 원심브레이크에 통풍구와 냉각팬을 구비하여, 고속회전 시 발생하는 마찰열은 냉각팬을 통해 통풍구로 방출하여 마찰열에 의한 열 손상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 종래의 권양기의 구조를 나타내는 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단동형 자중강하식 긴급차단 권양기의 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단동형 자중강하식 긴급차단 권양기의 정면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 구동축과 연결축의 연결 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기를 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 권양기의 동력전달 구조를 나타내는 블록 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기의 전동 제어 시 동력전달 구조를 나타내는 블록 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기의 수동 제어 시 동력전달 구조를 나타내는 블록 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기의 전동 자중강하시 동력전달 구조를 나타내는 블록 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기의 수동 자중강하시 동력전달 구조를 나타내는 블록 개념도이다.
도 11은 본 발명에 따른 연동형 자중강하식 긴급차단 권양기의 평면 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 연동형 자중강하식 긴급차단 권양기의 정면 구성도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙크바 구동방식으로 구동되는 자중강하식 긴급차단 권양기의 구성도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙 스핀들 구동방식으로 구동되는 자중강하식 긴급차단 권양기의 구성도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체인 구동방식으로 구동되는 자중강하식 긴급차단 권양기의 구성도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어드럼 구동방식으로 구동되는 자중강하식 긴급차단 권양기의 구성도이다.
도 17은 본 발명에 따른 긴급차단장치의 정단면 개념도이다.
도 18은 본 발명에 따른 긴급차단장치의 평단면 개념도이다.
도 19는 본 발명에 따른 긴급차단장치의 전동 제어 및 수동 제어를 나타내는 정단면 개념도이다.
도 20은 본 발명에 따른 자중강하 긴급차단 권양기에 구비된 원심브레이크의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로 수문을 닫는 방법은 전기를 사용하는 방법과 수문 자중(自重)을 사용하는 방법으로 크게 2가지로 구분할 수 있다.
통상의 전기를 사용하여 수문을 닫는 방법을 사용하나 예상치 못한 기후로 인해 댐, 하천제방, 방조제, 저수지 등에 설치된 수문으로 물의 역류가 발생하는 위급 상황시 역류하는 물을 신속하게 차단할 수 있도록 수문 자중을 이용하여 긴급하게 수문을 폐쇄할 수 있는 긴급 차단장치에 관한 것이다.
여기서 수문 자중을 이용한 폐문 방법은 전기이용의 5 내지 10배의 빠른 속도로 문을 닫을 수 있어 긴급 재난 시 빠르게 폐문을 수행할 수 있다.
본 발명은 자중강하식 긴급차단 권양기에 구비된 긴급 차단장치를 원격에서 전동으로 제어할 수 있으며, 현장에서 수동으로 제어할 수 있도록 전동 및 수동을 겸하여 사용할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 20을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기는 수로 위에 축조되는 지지 구조체(미도시)에 설치되는 수문(미도시)을 수로의 바닥면에 대해 상하 방향으로 승강시켜 수로를 개폐시키게 된다.
특히, 본 발명의 자중강하식 긴급차단 권양기는 지지 구조체(미도시)의 상측에 설치되어, 모터의 구동에 의한 전동 또는 수동으로 수문을 상하로 승강시키도록 구성된다.
본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 그 내부 공간이 여러 공간으로 구획되게 형성된 케이싱(101)과 케이싱(101) 내에 감속비를 갖도록 구비되는 제1 내지 제3 기어장치(210, 220, 230)와 제1 내지 제3 기어장치(210, 220, 230)의 출력단에 연결되어 랙크바(260)에 연결된 수문(600)을 상하로 승강시키는 랙기어(250)와, 제1 기어장치(210)의 입력단에 연결되어 전동에 의한 회전 동력을 제공하는 기어드모터(100)와 수동에 의한 회전 동력을 제공하는 수동입력핸들(310)을 포함할 수 있다.
또한, 케이싱(101)의 외부 일측에는 수문을 전동으로 상승시켜 개방시키기 위한 기어드모터(100)가 고정되게 구비되고, 타측에는 긴급차단장치(400)가 구비되며, 기어드모터(100)와 긴급차단장치(400) 사이의 또다른 외측면에는 수동입력핸들(310)이 회전가능하게 결합되어 구비될 수 있다.
특히, 기어드 모터(100)에 전원이 공급됨에 따라 회전되는 구동축(110)이 구비되고, 이 구동축(110)에는 입력기어(111)가 고정되게 구비되어 구동축(110)과 같이 일체로 회전된다.
이러한 구동축(110)의 입력기어(111)는 케이싱(101)에 내장되게 구비된 상태에서 입력단에 배치된 제1 기어장치(210)의 제1 기어(211)와 치합되어 구비될 수 있다.
이와 같이 기어드모터(100)와 연결된 구동축(110)이 긴급차단장치(400)의 원형다판클러치(411)를 통하지 않고 제1 기어장치(210)의 제1 기어(211)에 바로 연결됨으로써 기어드 모터(100)에 의해 상승된 수문의 자중이 원형다판클러치(411)에 부하로 작용되는 단점이 해소되어 원형다판클러치(411)의 손상 및 파손을 방지할 수 있고, 이에 따라 원형다판 클러치(411)의 오작동을 사전에 예방하면서 원형다판클러치(411)의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
보다 구체적으로 자중강하식 긴급차단 권양기의 구성을 살펴보면, 케이싱(101)에 고정되는 기어드모터(100)의 구동에 의해 구동되며, 기어드모터(100)의 입력단에 연결되는 구동축(110)과 구동축(110)으로부터 회전력을 전달받아 회전 가능하게 구비되는 기어장치(210, 220, 230)와 기어가 감속비를 갖도록 상호 연결되어 구비된 기어감속장치(300)를 통해 구동축(110)에 직접 연결되지 않고 연결축(410)이 연결될 수 있으며, 연결축(410)에는 원형다판클러치(411)가 구비된다.
즉, 연결축(410)과 구동축(110)의 사이에 기어감속장치(300)가 연결되어 원형다판클러치(411)가 구비된 연결축(410)을 기어감속장치(300)를 통해 기어감속하여 원형다판클러치(411)에 걸리는 토크(torque)를 줄일 수 있어 원형다판클러치(411)의 소형화 및 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 연결축(410)과 기어장치(210,220,230) 사이에 구비되어 연결축(410)과 기어장치 간의 동력전달을 제어하고, 구동축(110)과 연결축(410)의 회전속도를 다르게 구동될 수 있도록 구비된 유성기어차동장치(200)가 구비된다.
또한, 수동입력핸들(310)은 웜 기어장치(320)와 연결 구성되어, 웜 기어장치(320)를 통해 기어감속장치(300)를 구동할 수 있으며, 기어감속장치(300)에서 유성기어차동장치(200)로 동력을 전달할 수 있다.
유성기어차동장치(200)를 통해 기어드모터(100)를 통한 전동 제어 또는 수동입력핸들(310)을 통한 수동 제어에 따른 동력 전달 구조가 상이하게 구현되며, 일정 부분에는 동력 전달이 되지 않아, 회전부가 적어 기계효율이 높은 효과를 가진다.
또한, 긴급차단장치(400)는 연결축(410)에 구비되어 유성기어차동장치(200)로의 동력 전달을 단속하도록 구비되며, 수문의 자중강하시 수문의 하강속도를 제어하는 원심브레이크(500)가 연결되어 구비될 수 있다.
또한, 케이싱(101)에 구비되어 기어장치의 출력단에 연결되는 랙기어(250) 및 랙기어(250)에 맞물려 랙기어(250)의 회전에 의해 상하로 이동하는 랙크바(260)와, 랙크바(260)의 하단부에 결합되어 랙크바(260)와 함께 상하로 이동하며 수로를 개폐하는 수문(600)을 포함한다.
또한, 긴급차단장치(400)는, 연결축(410)에 구비되어 연결축의 회전속도를 제어하는
원형다판클러치(411)와 수문의 자중강하를 원격지 또는 현장에서 제어하는 전동 제어부(420)와 수문의 자중강하를 현장에서 수동으로 제어하는 수동 조작 레버(430) 및 상기 수동 조작 레버의 동작을 제한하는 잠금장치(440)를 포함할 수 있다.
또한, 긴급차단장치(400)와 유성기어차동장치(200) 사이에 기어감속장치(300)를 포함하고, 기어감속장치(300)를 통해 연결축(410)과 원심브레이크(500)가 연결되어 구성될 수 있다.
따라서, 기어감속장치(300)를 통해 연결축(410)을 기어감속하여 원형다판클러치(411)에 걸리는 토크(torque)를 줄일 수 있는 것을 나타낸다.
전동제어를 통해 수문 상승 및 하강 시 기어드모터(100)에서 유성기어차동장치(200)로 동력이 전달되고, 유성기어차동장치(200)에 기계역학적으로 연결 구성된 제1 내지 제3 기어장치(210, 220, 230)과 기어장치와 연결된 랙기어(250)에 동력이 전달되고, 랙기어(250)의 회전에 의해 상하로 이동하는 랙크바(260)와, 랙크바(260)의 하단부에 결합되어 랙크바(260)와 함께 상하로 이동하는 수문을 통해 수로를 개폐할 수 있다.
이때, 차동장치(300), 수동입력핸득(310) 및 제1, 2기어감속장치(450, 550) 긴급차단장치(400) 및 원심브레이크(500)는 동력이 전달되지 않아 회전이 안되므로, 회전부가 적어 전동 기계효율이 높고 동력을 적게 사용할 수 있다.
또한, 수동제어를 통해 수문 상승 및 하강 시 수동입력핸들(310)로부터 차동장치(300)와 유성기어차동장치(200)를 통해 구동축(110)에 동력이 전달되고, 기어장치(210,220,230) 및 랙기어(250)로 동력이 전달되어 수문을 개폐할 수 있다.
이때, 기어드모터(100), 긴급차단장치(400) 및 원심브레이크(500)는 동력이 전달되지 않아 회전이 안되므로, 회전부가 적어 수동 기계효율이 높은 효과를 가진다.
또한, 구동축(110)이 연결된 반대편 측의 케이싱에는 구동축(110)과 선택적으로 동력이 연결되는 연결축(410)이 구비되고, 유성기어차동장치(200)를 통해 구동축(110)으로부터의 동력을 기어감속장치(300)와 연결축(410)으로 선택적으로 전달될 수 있다.
또한, 연결축(410)으로의 동력전달을 단속하는 긴급차단장치(400)의 원형다판클러치(411)가 구비될 수 있다.
유성기어차동장치(200)와 원형다판클러치(411)의 구동은 공지된 기술로 자세한 설명은 생략한다.
이러한 구동축(110)과 연결축(410)은 유성기어차동장치(200) 및 긴급차단장치(400)에 의해 동력이 연결되고 차단되게 구비될 수 있다.
또한, 수문을 수동으로 상승시켜 개방시키기 위한 수동입력핸들(310)은 케이싱(101) 외측에 회전가능하게 구비되고, 케이싱(101)과 마주하는 수동입력핸들(310)에는 회전축이 구비되어 케이싱(101)을 관통한 상태로 회전가능하게 구비되며, 케이싱(101) 내측에 위치된 회전축에는 웜기어(320)가 고정되게 구비되어 회전축과 같이 일체로 회전될 수 있다.
도 4를 참조하면, 종전 원형다판클러치(도 4a, 3)는 전술된 바와 같이 전동 구동 시 회전하는 구조로 항상 회전하기 때문에 마찰 과부하도 많이 걸리고 사용 수명이 짧고 모터축에 직접 연결하여 구동축에 구비되어 용량이 큰 원형다판클러치를 사용하면 권양기가 커지고 원가 상승 요인이 발생하였다.
따라서 본 발명에서는 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 원형다판클러치의 연결축을 2단 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크를 크게 줄여 수동으로 원형다판클러치 해제하여 긴급시, 정전시 자중에 의한 수문을 빠른 속도로 폐문할 수 있다.
도 6 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기의 전동 제어 시 동력전달 구조를 블록 개념도를 통해 살펴보면, 도 6은 종래 권양기의 동력 전달 구조로 기어드모터(1)로부터 전동제어를 통한 상승 및 하강 시 원형다판클러치(3) 및 원심브레이크(9)와 유성기어 및 웜기어 차동장치(4)부터 랙기어(6)에 이르기까지 전분야별 동력이 전달되어 회전되므로 기계효율이 많이 떨어진다는 문제점이 있었다.
따라서, 원형다판클러치(3)가 수문 상승 및 하강 시 항상 회전하기 때문에 마찰 과부하도 많이 걸리고 사용 수명이 짧다는 문제점이 있으며, 모터축에 직접 연결하여 용량이 큰 원형다판클러치를 사용하면 권양기가 커지고 원가 상승 요인이 발생하였다.
본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기의 동력전달 구조를 살펴보면, 전동 제어 시 동력전달 구조는 도 7에 도시된 바와 같이, 기어드모터(100)에서 유성기어자동장치(200)를 통해 기어장치(210,220,230)가 구동되며, 기어장치의 출력단에 연결되는 랙기어(250)를 통해 랙크바와 결합된 수문(600)을 개폐하도록 동력이 전달된다.
따라서, 전동 제어를 통한 수문 상승 및 하강 시 기어감속장치, 수동입력핸들, 웜 기어장치, 원형다판클러치 및 원심브레이크는 동력 전달이 되지 않아 회전이 안되므로, 회전부가 적어 전동 기계효율이 높고 동력을 적게 사용할 수 있다.
또한, 수동 제어 시 동력전달 구조는 도 8에 도시된 바와 같이, 수동입력핸들(310)에서 웜기어장치(320)를 통해 기어감속장치(300)가 구동되며, 유성기어차동장치(200)를 통해 기어장치가(210,220,230)가 구동되며, 기어장치의 출력단에 연결되는 랙기어(250)를 통해 랙크바와 결합된 수문(600)을 개폐하도록 동력이 전달된다.
따라서, 수동 제어를 통한 수문 상승 및 하강 시 기어드모터, 원형다판클러치 및 원심브레이크는 동력 전달이 되지 않아 회전이 안되므로, 회전부가 적어 전동 기계효율이 높고 동력을 적게 사용할 수 있다.
또한, 전동 자중강하 시 도 9에 도시된 바와 같이, 원격제어, 현장제어를 통하여 긴급차단장치(400)에 DC 24V 전압을 투입시켜 마찰전달 동력을 끊어주고, 원심브레이크(500)는 회전력에 의한 마찰발생으로 인하여 자중속도 일정하게 유지할 수 있으며, 정전시 충전 배터리에 의해서도 제어할 수 있는 것을 나타낸다.
즉, 원격 제어 및 현장 제어를 통해 긴급차단장치(400)의 전동 제어부(420)에 전압을 투입시켜 원형다판클러치(411)의 마찰전달 동력을 끊어주며, 원심브레이크(500)는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지하는 것을 나타낸다.
또한, 수동 자중강하시 도 10에 도시된 바와 같이, 긴급차단장치(400)의 수동조작 레버(430)를 회전시켜 원형다판클러치(411)의 마찰전달 동력을 끊어주며, 원심브레이크(500)는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 자중강하식 긴급차단 권양기는 연동으로 구성될 수 있다.
기어장치(210,220,23)는 기어드모터(100)의 전동력 또는 수동입력핸들(310)의 수동력을 랙기어(250)로 전달하기 위한 동력전달 수단으로서, 다수의 기어가 케이싱의 내부에 수납되어 감속비를 갖도록 상호 연결되어 구비된다.
또한, 커플러축(150)은 양측의 랙기어(250)을 연결하는 것으로 기어드모터(100)의 전동력 또는 수동입력핸들(310)의 수동력을 전달할 수 있다.
이러한 기어들은 각각의 회전축에 고정되게 구비되어 각 회전축과 같이 회전되게 구비되고, 이와 같이 구비되는 회전축은 제1 기어장치(210) 내지 제3 기어장치(230)에 회전축을 구성하였지만, 이에 국한되거나 한정되지 않고 그 개수는 자유롭게 증감될 수 있다.
또한, 도 13 내지 도 16을 참조하면, 자중강하식 긴급차단 권양기는 동력이 전달되는 기어장치의 출력단에 권양기의 구동 방식에 따라 도 13에 도시된 바와 같이, 랙크바 구동방식, 굴절식 랙크바 구동방식으로 구성하거나 도 14에 도시된 바와 같이, 랙 스핀들 구동방식으로 구성하거나 도 15에 도시된 바와 같이, 체인 구동방식으로 구성하거나 도 16에 도시된 바와 같이, 와이어로프 드럼 구동 방식 중 현장 여건에 따라 어느 하나를 선택하여 적용 가능하다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 자중강하식 긴급차단 권양기는 수문 자중에 의해 폐문을 수행하는 긴급차단장치(400)를 구비하고 긴급차단 장치(400)는 전동 제어부(420)와 수동 조작 레버(430)가 구비되며, 수동 조작 레버(430)의 구동을 제한하는 잠금장치(440)가 구비될 수 있다.
또한, 자중강하식 긴급차단 권양기의 긴급차단장치(400)는 다판클러치 드럼(401)으로 회전력을 전달하기 위한 연결축(410)의 회전속도를 제어하는 원형다판클러치(411)와 원형다판클러치(411)를 제어하는 원형다판클러치 조작 링(412)과 원형다판클러치의 마찰력을 조절하는 텐션 조정링 너트(413)과 텐션 가이드 핀(414)과 텐션 조정 스프링(415)과 풀림방지장치(416)와 텐션 조정링 너트(413)를 일측에서 덮어서 보호하며 볼트로 고정하는 커버 플레이트(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 텐션 조정링 너트(413)의 풀림방지를 위해 커버 플레이트의 일측면에 구비되는 풀림방지 장치(416)가 구비될 수 있다.
특히 원형다판클러치 수동 조작 레버(430)에 잠금장치(440)가 되어 있는 상태에서 해제하지 않고 원격지에서 수문을 조작할 수 있으며, 정전시에도 전기판넬(미도시)내의 충전 배터리에 의한 DC 24V전압을 투입하여 수문 조작을 단속할 수 있다.
도 19를 참조하면, 도 19(a)는 전동 제어부(420)와 수동 조작 레버(430)의 조작 전의 상태를 나타내며, 도 19(b)는 전동 제어부(420)를 통한 전동 제어의 동작 구성을 나타내고, 도 19(c)는 수동 조작 레버(430)를 통한 수동 제어의 동작 구성을 나타낸다.
전동 제어부(420)는 DC 전기에 의해 구동되며, 전동 제어부에 의해 구동되는 회전 캠(423)이 구동되며, 회전 캠(423) 구동 시 구동되는 원형다판클러치 전동 조작 레버(428)를 통해 원형다판 클러치 조작 링(412)을 제어하여 원형다판클러치(411)를 해제하여 수문 자중강하에 의해 긴급 폐문을 수행할 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 원형다판클러치 단속 on/off의 리턴 제어를 조절할 수 있도록 텐션 조정링 너트(413), 텐션 가이드 핀(414), 텐션 조정 스프링(415)과 풀림방지 장치(416)를 통하여 자유롭게 마찰력을 조절할 수 있게 하였다.
또한, 전동 제어부(420)에 의한 수문을 닫는 기능은 평상시에는 220[V]/380[V]를 DC 24[V]로 변환하여 DC 전동실린더를 움직이게 하고, 정전 시에는 전기판넬(미도시) 내의 충전 배터리(미도시)에 의해서 작동이 가능하여 기후변화에 따른 긴급재난 시에도 신속하게 수문을 닫을 수 있는 구조로 형성되어 있다.
또한, 수동 조작 레버(430)에는 잠금장치(440)가 구비되어, 잠금해제 시 제어가 가능하고, 수동 조작 레버(430)와 연결되어 원형다판클러치 회전축(405)이 구비될 수 있다.
또한, 수동 조작 레버(430)와 연결된 원형다판클러치 회전축(405)에는 제1 가이드부(405a)와 제2 가이드부(405b)를 구비하며, 수동 원형다판클러치 조작 연결대(439)와 연결되어 전동 원형다판클러치 조작 레버(428)의 일부가 포개어지도록 결합 구성되도록 구비되며, 수동 조작 레버(430)를 통한 원형다판클러치 조작 시 전동 원형다판클러치 조작 레버(428)와 수동 원형다판클러치 조작 연결대(439)가 함께 구동될 수 있도록 제어할 수 있다.
즉, 수동 조작 레버(430) 조작 시 상기 제1 가이드부(405a)와 제2 가이드부(405b)와 연결된 수동 원형다판클러치 조작 연결대(439)를 원형다판클러치 단속방향으로 제어하며, 원형다판클러치(411)는 텐션 조정 스프링(415)에 의해서 원형다판클러치(411)가 조작 전 상태로 복귀하는 원형다판클러치 해제 방향으로 제어 시 수동 원형다판클러치 조작 연결대(439) 및 전동 원형다판클러치 조작 레버(438)의 회전 위치를 제한하여 일정한 위치에 위치하도록 제어할 수 있다.
또한, 자중강하 긴급차단장치는, 원격지 또는 현장에서 긴급차단부를 전동으로 제어하는 전동 제어부(420)를 구비하며, 전동 제어부(420)는 AC전원을 DC전원으로 변환시켜 DC전원을 통해 구동되며, 전동 제어부(420)와 연결 구성된 회전캠(423)과, 회전캠(423) 구동 시 구동되는 원형다판클러치 전동 조작 레버(438) 순서로 구동되며, 원형다판클러치 전동 조작 레버(438)를 통하여 원형다판클러치 조작 링(412)을 제어하여, 원형다판클러치(411)를 해제하여 수문 자중강하에 의해 긴급 폐문이 이루어 질 수 있다.
또한, 전동 제어부(420)를 통한 수문 상승 조작 시, 전동 제어부(430)는, 원형다판클러치(411)의 텐션 조정 스프링(415)에 의해 작동 전 상태로 복귀하고 원형다판클러치(411)가 조작 전 상태로 복귀하여 마찰력이 발생하여 수문이 상승하게 된다.
수동 조작 레버(430)는, 잠금장치(440) 해제 후 수동 조작 레버(430)를 클러치 해제 방향(예:시계방향)으로 회전하여 원형다판클러치 조작 링(412)에 연결된 수동 원형다판클러치 연결대(439)에 의해서 원형다판클러치(411)가 해제되어 수문 자중강하에 의해 긴급 폐문이 이루어질 수 있다.
또한, 수동 조작 레버(430)를 통한 수문 상승 조작 시, 수동 조작 레버(430)를 클러치 단속 방향(예: 시계 반대 방향)으로 회전하여 원형다판클러치 조작 연결대(439)가 클러치 단속 방향 회전하며, 원형다판클러치(411)가 조작 전 상태로 복귀하여 수문이 상승하도록 하거나, 원형다판클러치(411)는 텐션 조정 스프링(415)에 의해서 원형다판클러치 조작 전 상태로 복귀하여 마찰력이 발생하여 수문이 상승하게 된다.
또한, 수동 제어 후 수동 조작 레버(430)에 잠금장치(440)를 통해 수동 조작 레버의 동작을 제한하여, 관리자 외에 조작할 수 없도록 하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해 긴급차단 장치(400)의 원형다판클러치(411)를 제어할 수 있고, 전동 제어부(420)를 통해 원격지 및 현장에서 전동 제어가 가능하며, 현장에서 수동 조작 레버(430)를 통해 수동 제어가 가능하여 전동 및 수동을 겸하여 제어가 가능하며 수문을 자중에 의해 폐쇄 할 수 있다.
따라서, 자중강하식 긴급차단 권양기의 긴급차단 장치(400)는 전동 제어부(420)와 수동 조작 레버(430)를 통해 제어할 수 있으며, 수동 조작 레버(430)의 조작을 제한하는 잠금장치(440)를 해제하지 않은 상태에서도 원격으로 전동 제어부(420)를 통해 긴급 차단장치(400)를 제어할 수 있어, 잠금장치(440)의 잠금상태가 유지된 상태에서 전동으로 제어할 수 있고, 수동으로 제어 시에만 잠금장치(440)의 잠금상태를 해제하고 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 전동 자중강하시 원격제어, 현장제어를 통하여 긴급차단장치(400)에 DC 24V 전압을 투입시켜 마찰전달 동력을 끊어주고, 원심브레이크(500)는 회전력에 의한 마찰발생으로 인하여 자중속도 일정하게 유지할 수 있으며, 정전시 충전 배터리에 의해서도 제어할 수 있는 것을 나타낸다.
즉, 원격 제어 및 현장 제어를 통해 긴급차단장치(400)의 전동 제어부(420)에 전압을 투입시켜 원형다판클러치(411)의 마찰전달 동력을 끊어주며, 원심브레이크(500)는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지하는 것을 나타낸다.
또한, 수동 자중강하시 긴급차단장치(400)의 수동조작 레버(430)를 회전시켜 원형다판클러치(411)의 마찰전달 동력을 끊어주며, 원심브레이크(500)는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
도 20을 참조하면, 긴급차단장치(400)와 연결되어 구성되는 회전축(510)의 일측에 연결 설치되는 원심 브레이크(500)가 구비될 수 있다.
도 20(a) 및 도 20(b)는 원심브레이크(500)의 브레이크 슈의 단면과 측면을 나타내며, 도 20(c)는 원심브레이크(500)에 통풍구(501)가 형성된 것을 나타낸다.
원심브레이크(500)를 작동하면, 브레이크 슈 확장으로 권양기 하강속도를 일정하게 조절할 수 있으며, 브레이크 드럼에 마찰력이 발생된다.
이것에 의해, 수문의 자중강하 시 수문의 하강 속도를 제어하며, 원심브레이크(500) 고속회전 시 마찰열에 의한 열 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 원심브레이크(500)에는 소,중용량 저속 회전 시에는 냉각팬을 구비하지 않을 수 있으며, 대용량 고속 회전시 냉각팬(502)을 구비하여, 고속회전 시 냉각팬(502)을 통해 통풍구(501)로 마찰열을 방출하여 마찰열에 의한 열 손상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
원심브레이크(500)는 전동 권양기를 통한 수문 개폐 제어 시 동작하지 않고 수문 자중강하 시에만 동작되므로, 그 사용기간을 늘릴 수 있는 효과를 가진다.
또한, 긴급차단장치(400)를 통해 자중 강하 시 기어드모터(100)는 작동하지 않아 기어드모터(100)의 과부하를 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 자중강하식 긴급차단 권양기는 예상치 못한 기후(호우 또는 폭우 등)로 인하여 댐, 하천제방, 방조제, 저수지 등에 설치된 수문으로 물의 역류가 발생하는 위급 상황시 역류하는 물을 신속하게 차단할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따르면 원형다판클러치 수동 조작 레버에 잠금장치가 되어 있으며, 잠금장치가 되어 있는 상태에서도 원격지에서 원형다판클러치 브레이크 장치를 전동 제어부를 통하여 원격지나 현장에서 전동으로 제어하거나 잠금장치 해제 후 수동으로 제어할 수 있도록 전동 및 수동 겸용으로 제어가 가능하며, 정전 시에도 전기 판넬 내의 충전 배터리에 의해서 구동이 가능하여, 기후변화에 따른 긴급재난 시 신속하게 수문을 닫을 수 있는 효과를 가진다.
또한, 수동 조작 제한을 위한 잠금장치가 잠긴 상태에서도 전동 제어가 가능하여 전동 및 수동 제어간의 간섭이 없으며, 전동 제어를 통한 원격 제어가 용이하다.
또한, 전동 또는 수동 제어에 의한 수문 자중 낙하가 가능하며, 수문 자중 낙하 시의 과도한 하강 속도 방지가 동시에 가능하도록 하는 효과를 가진다.
또한, 원형다판클러치의 연결축을 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크를 줄여 원형다판클러치를 소형화 및 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 전동 제어 또는 수동 제어에 따른 동력 전달 구조가 상이하게 구현되며, 일정 부분에는 동력 전달이 되지 않아, 회전부가 적어 기계효율이 높은 효과를 가진다.
또한, 수문 자중 낙하시 원심브레이크에 통풍구와 냉각팬을 구비하여, 고속회전 시 발생하는 마찰열은 냉각팬을 통해 통풍구로 방출하여 마찰열에 의한 열 손상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시예에서는 자중강하식 긴급차단 권양기에 관하여, 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100: 기어드모터 101: 케이싱
110: 구동축 200: 유성기어차동장치
210: 제1 기어장치 220: 제2 기어장치
230: 제3 기어장치 250: 랙기어
300: 기어감속장치 310: 수동입력 핸들
320: 웜 기어장치 400: 긴급차단장치
410: 연결축 411: 원형다판클러치
420: 전동 제어부 430: 수동 조작 레버
500: 원심브레이크 600: 수문

Claims (8)

  1. 자중강하식 긴급차단 권양기로서, 케이싱에 고정되는 기어드모터의 구동에 의해 구동되며, 기어드모터의 입력단에 연결되는 구동축과, 상기 구동축으로부터 회전력을 전달받아 회전가능하게 구비되는 기어장치와, 상기 구동축에 직접 연결되지 않고 기어가 감속비를 갖도록 상호 연결되어 구비된 기어감속장치를 통해 연결되는 연결축과, 상기 연결축과 기어장치 사이에 구비되어 연결축과 기어장치 간의 동력전달을 제어하고, 구동축과 연결축의 회전속도를 다르게 구동될 수 있도록 구비된 유성기어차동장치와, 상기 기어감속장치에 웜 기어장치를 통해 연결되어 유성기어차동장치로 동력을 전달하는 수동입력핸들과, 상기 연결축에 구비되어 구동축과 유성기어차동장치와의 동력전달을 단속하는 긴급차단장치와, 상기 연결축에 연결되어 구비되며, 수문의 자중강하시 수문의 하강속도를 제어하는 원심브레이크와, 상기 케이싱에 구비되어 상기 기어장치의 출력단에 연결되는 랙기어 및 상기 랙기어에 맞물려 랙기어의 회전에 의해 상하로 이동하는 랙크바와, 상기 랙크바의 하단부에 결합되어 랙크바와 함께 상하로 이동하며 수로를 개폐하는 수문을 포함하되,
    상기 긴급차단장치는, 상기 연결축에 구비되어 연결축의 회전속도를 제어하는 원형다판클러치와 수문의 자중강하를 원격지 또는 현장에서 제어하는 전동 제어부와 수문의 자중강하를 현장에서 수동으로 제어하는 수동 조작 레버 및 상기 수동 조작 레버의 동작을 제한하는 잠금장치를 포함하며;
    상기 기어감속장치는, 상기 긴급차단장치와 유성기어차동장치 사이에 배치되며, 상기 기어감속장치를 통해 연결축을 기어감속하여 원형다판클러치에 걸리는 토크(torque)를 줄이며;
    상기 유성기어차동장치를 통해 상기 구동축으로부터의 동력을 기어감속장치와 연결축으로 선택적으로 전달하여, 전동 제어에 따른 동력 전달 구조와 수동 제어에 따른 동력 전달 구조가 상이하게 구현되는 것을 특징으로 하는 자중강하식 긴급차단 권양기
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    자중강하식 긴급차단 권양기를 전동 제어시,
    기어드모터로부터 구동축에 동력이 전달되고, 유성기어차동장치와 기어장치 및 랙기어로 동력이 전달되어 수문을 개폐하며;
    상기 기어감속장치, 수동입력핸들, 긴급차단장치 및 원심브레이크는 동력이 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 자중강하식 긴급차단 권양기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    자중강하식 긴급차단 권양기를 수동 제어시,
    수동입력핸들로부터 기어감속장치와 유성기어차동장치를 통해 구동축에 동력이 전달되고, 기어장치 및 랙기어로 동력이 전달되어 수문을 개폐하며;
    기어드모터, 긴급차단장치 및 원심브레이크는 동력이 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 자중강하식 긴급차단 권양기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    자중강하식 긴급차단 권양기의 전동 자중강하시,
    원격 제어 및 현장 제어를 통해 긴급차단장치의 전동 제어부에 전압을 투입시켜 원형다판클러치의 마찰전달 동력을 끊어주며;
    원심브레이크는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 자중강하식 긴급차단 권양기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    자중강하식 긴급차단 권양기의 수동 자중강하시,
    긴급차단장치의 수동조작 레버를 회전시켜 원형다판클러치의 마찰전달 동력을 끊어주며;
    원심브레이크는 회전력에 의한 마찰발생으로 자중속도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 자중강하식 긴급차단 권양기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 원심 브레이크는 통풍구와 냉각팬을 구비하여, 고속회전 시 마찰열에 의한 열 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 자중강하식 긴급차단 권양기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 자중강하식 긴급차단 권양기는 동력이 전달되는 기어장치의 출력단에 랙크바 구동방식, 굴절식 랙크바 구동방식, 체인 구동방식, 랙 스핀들 구동방식 및 와이어로프 드럼 구동 방식 중 현장 여건에 따라 어느 하나를 선택하여 적용 가능한 것을 특징으로 하는 자중강하식 긴급차단 권양기.
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