KR200478655Y1

KR200478655Y1 - 수문의 과부하 방지장치

Info

Publication number: KR200478655Y1
Application number: KR2020130009479U
Authority: KR
Inventors: 전대희
Original assignee: 전대희
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-11-02
Also published as: KR20150001997U

Abstract

본 고안은 수문을 열고 닫을 때 발생하는 과부하의 조건 및 강도에 따른 감속기의 상승 토크와 하강 토크를 각각 조절할 수 있도록 한 수문의 과부하 방지장치에 관한 것이다.
본 고안은 모터(10)의 동력을 웜감속기(20)를 통해 주감속기(30)와 연결축(31)으로 연결된 양측 랙기어박스(40)로 전달하여 수문(50)의 랙바(51)를 승강시키며, 웜감속기(20)내에 모터(10)의 회전축(11)과 커플링(12)으로 연결된 웜회전축(60)을 전,후 유동가능토록 구비하고, 웜회전축(60)의 걸림홈(61)에는 전,후 작동에 따라 정,역회전되는 작동레버(70)를 연결하며, 작동레버(70)에는 직각방향으로 한쌍의 작동캠(71)(72)을 구비하여 정,역회전에 의해 마이크로스위치(80)의 해당 접점단자(81)(82)를 작동시켜 모터(10)로 공급되는 전원을 차단하는 것에 있어서, 상기 웜감속기(20)에 구비되어 웜회전축(60)의 일단을 수용하는 토크조절공간(21); 상기 웜회전축(60)의 일단에 끼워지는 한쌍의 제1,2베어링(110)(120); 상기 제1베어링(110)과 제2베어링(120) 사이에 설치되어 수문(50)의 승강시 웜회전축(60)에 탄성이 다른 토크를 각각 부여하는 제1,2스프링(210)(220); 상기 웜회전축(60)의 일단에 체결되는 조절너트(300)를 포함하여 구성된다.

Description

수문의 과부하 방지장치{A sluice's preventing device of over load}

본 고안은 수문의 과부하 방지장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 수문을 열고 닫을 때 발생하는 과부하의 조건 및 강도에 따른 감속기의 상승 토크와 하강 토크를 각각 조절할 수 있도록 한 수문의 과부하 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 저수지나 인공호수, 하천 등의 수로를 개폐토록 하는 수문 개폐장치는 그 작동방법이나 구조에 따라 종래에도 여러 종류가 다양하게 알려져 널리 사용되고 있는 것이었고, 이러한 수문 개폐장치 중에서도 근래에는 수문의 작동시간을 단축하고 유지관리가 용이한 핀잭식 수문 개폐장치가 주로 사용되고 있는 것이었다.

이와 같은 핀잭식 수문 개폐장치의 구성을 일 예를 들어 살펴보면, 이는 모터의 회전동력을 랙을 이용하여 직선운동으로 바꾸어 수문을 승강작동시킴으로써 수로를 개폐토록 하는 것이다.

즉, 기기본체의 중심부에 구비되는 모터의 정,역회전 동력은 웜감속기 및 주감속기를 통하여 감속 전달된 후, 이의 주감속기의 양측면에 커플링 및 연결축으로 연결된 랙기어박스내의 피니언으로 전달되어지고, 이의 피니언은 수문과 연결된 랙바를 작동시킴으로써, 수문은 안내레일을 따라 승강 작동되어 수로를 개폐시키게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 수문 개폐장치에 있어서는 수문의 승강작동에 따른 아무런 안전장치가 없기 때문에 수문의 작동 경로상에 이물질이 걸리거나 또는 고장이 발생될 경우, 동력이 전달되는 역방향으로 강한 부하가 걸리게 되어 기기의 오작동을 유발하게 됨은 물론 기기본체의 관련부품을 파손시키게 되는 등의 문제점이 있는 것이었다.

즉, 수문이 승강작동되는 경로상에 이물질이 걸리게 되거나 또는 동력전달의 경로상에 어떠한 고장이 발생되면, 수문은 설정된 최상사점이나 최하사점까지 완전히 승강작동되지 못하고 어느 지점에서 정지하게 되는 것이고, 이러한 경우에도 이를 감지못한 모터는 계속해서 회전작동을 하게 됨으로써, 강한 부하가 걸리게 되어 고장의 원인이 됨은 물론 관련부품의 파손을 가져오게 되는 문제점이 있는 것이었다.

따라서, 국내 등록특허공보 제10-0276160호에는 모터의 회전동력을 웜감속기 및 주감속기를 통해 상기 주감속기와 연결축으로 연결되는 양측의 랙기어박스내의 피니언으로 전달하여 수문에 구비되는 랙바를 작동시킴으로써 수문을 승강작동시키도록 하는 수문 개폐장치에 있어서, 상기 웜감속기내에 모터의 회전축과 커플링으로 연결되는 웜회전축을 일정한 간격만큼 좌,우 유동가능토록 구비하고, 상기 웜회전축에 걸림테를 구비함과 동시에 이의 걸림테에는 웜회전축의 전,후진 작동에 따라 홀더에 지지된채로 정,역회전되는 작동레버의 작동구를 체결하며, 상기 작동레버에는 상호 직각방향으로 위치하는 한쌍의 작동캠을 구비하여 작동레버의 정,역회전 작동에 의해 마이크로스위치의 해당 접점단자를 누름작동시켜 모터측으로 공급되는 전원을 차단토록 하는 것을 특징으로 하는 수문의 과부하 방지장치가 개시되어 있다.

이러한 수문의 과부하 방지장치는 웜과 웜휠을 이용하여 웜회전축쪽에 스프링을 조립함으로써 과부하시 웜에 작용하는 토크가 스프링 압축력을 넘어서면 웜회전축이 전진 또는 후진하여 마이크로스위치의 해당 접점단자를 누름작동시켜 모터로 공급되는 전원을 차단하는 것이다.

상기와 같이 구성된 종래의 기술에 있어서는 하나의 스프링으로 상승 토크와 하강 토크를 조절하였기 때문에, 구조적으로 수문을 열고 닫을 때 과부하의 조건 및 강도에 따라 감속기의 상승 토크와 하강 토크를 각각 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 자중, 이물질의 걸림, 수압 및 부력 등의 작용으로 인하여 수문을 열고 닫을 때 발생하는 과부하 강도가 다르기 때문에, 수문의 하강시에는 작은 동력이 요구되므로 약한 토크를 부여하여 과부하 방지장치가 민감하게 작동되어야 하고, 반대로 수문의 상승시에는 큰 동력이 요구되므로 강한 토크를 부여하여 과부하 방지장치가 둔감하게 작동되어야 한다.

그러나 상술한 바와 같이 종래에는 하나의 스프링으로 상승 및 하강 토크를 조절하였기 때문에, 구조적으로 스프링의 토크를 상승에 맞추어 강하게 조절하면 수문의 하강작동시 과부하가 발생하여도 과부하 방지장치가 작동하지 않아, 랙바의 휨이나 개폐장치의 들림 현상 등이 발생하게 되고, 또한 이로 인해 랙바 등의 부품이 파손되거나 손상되는 문제점이 있었으며, 특히 랙바의 휨현상은 수문을 상승시킬 때는 강하지만 수문을 내릴 때는 취약한 쪽으로 구부러짐이 발생하는 문제점이 있었다.

반대로 수문의 상승시에는 수문의 자중 및 수압에 의해 강한 토크가 필요한데, 스프링의 토크를 하강에 맞추어 약하게 조절하면 수문의 상승작동시 과부하 방지장치가 불필요하게 작동되므로 일정한 동력을 전달할 수 없는 문제점이 있었다.

특허문헌 : 등록특허공보 제10-0276160호(2000.09.27)

본 고안의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 수문을 열고 닫을 때 발생하는 과부하의 조건 및 강도에 따른 감속기의 상승 토크와 하강 토크를 각각 조절할 수 있도록 하고, 이를 통해 수문의 개폐작동시 일정한 동력을 전달함과 동시에 필요 이상의 과부하 발생시 신속하게 전원을 차단하여 부품의 파손과 손상을 방지할 수 있도록 한 수문의 과부하 방지장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 모터의 동력을 웜감속기를 통해 주감속기와 연결축으로 연결된 양측 랙기어박스로 전달하여 수문의 랙바를 승강시키며, 웜감속기내에 모터의 회전축과 커플링으로 연결된 웜회전축을 전,후 유동가능토록 구비하고, 웜회전축의 걸림홈에는 전,후 작동에 따라 정,역회전되는 작동레버를 연결하며, 작동레버에는 직각방향으로 한쌍의 작동캠을 구비하여 정,역회전에 의해 마이크로스위치의 해당 접점단자를 작동시켜 모터로 공급되는 전원을 차단하도록 구성된 수문의 과부하 방지장치에 있어서, 상기 웜감속기에 웜회전축의 일단을 수용하는 토크조절공간을 형성하고, 상기 웜회전축의 일단에 한쌍의 제1,2베어링을 서로 이격되도록 설치하며, 상기 제1베어링과 제2베어링 사이에 수문의 승강시 웜회전축에 탄성이 다른 토크를 각각 부여하는 제1,2스프링을 설치하고, 상기 웜회전축의 일단에 조절너트를 체결한 것이다.

또한 본 고안에 따르면 상기 토크조절공간의 양측에는 제1베어링과 제2베어링을 각각 지지하는 걸림턱을 형성하고, 상기 양측 걸림턱 사이에는 제1,2스프링을 구획시켜 지지하는 칸막이를 형성하며, 상기 제1스프링은 수문의 상승시 웜회전축에 탄성이 강한 토크를 부여하고, 상기 제2스프링은 수문의 하강시 웜회전축에 탄성이 약한 토크를 부여하는 것이다.

또한 본 고안에 따르면 상기 제1,2스프링은 압축코일스프링 또는 접시스프링으로 이루어지는 것이다.

본 고안 수문의 과부하 방지장치에 따르면, 웜회전축에 수문의 승강시 탄성이 다른 토크를 각각 부여하도록 탄성이 강한 제1스프링 및 탄성이 약한 제2스프링이 설치되기 때문에, 구조적으로 수문을 열고 닫을 때 발생하는 과부하의 조건 및 강도에 따른 감속기의 상승 토크와 하강 토크를 각각 조절할 수 있고, 이를 통해 수문의 개폐작동시 일정한 동력을 전달함과 동시에 필요 이상의 과부하 발생시 신속하게 전원을 차단하여 부품의 파손과 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안이 적용되는 수문 개폐장치를 보인 정면도.
도 2는 본 고안의 설치상태를 보인 측단면도.
도 3은 도 2의 정단면도.
도 4는 도 3의 요부를 보인 분해사시도.
도 5a,5b는 본 고안의 작동을 보인 단면도.
도 6a,6b는 본 고안에 따른 수문 상승시 작동레버의 작동도.
도 7a,7b는 본 고안에 따른 수문 하강시 작동레버의 작동도.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안 수문의 과부하 방지장치는 도 1 내지 도 7a,7b에 도시되는 바와 같이, 모터(10)의 동력을 웜감속기(20)를 통해 주감속기(30)와 연결축(31)으로 연결된 양측 랙기어박스(40)로 전달하여 수문(50)의 랙바(51)를 승강시키며, 웜감속기(20)내에 모터(10)의 회전축(11)과 커플링(12)으로 연결된 웜회전축(60)을 전,후 유동가능토록 구비하고, 웜회전축(60)의 걸림홈(61)에는 전,후 작동에 따라 정,역회전되는 작동레버(70)를 연결하며, 작동레버(70)에는 직각방향으로 한쌍의 작동캠(71)(72)을 구비하여 정,역회전에 의해 마이크로스위치(80)의 해당 접점단자(81)(82)를 작동시켜 모터(10)로 공급되는 전원을 차단하는 것에 있어서, 상기 웜감속기(20)에 구비되어 웜회전축(60)의 일단을 수용하는 토크조절공간(21); 상기 웜회전축(60)의 일단에 끼워지는 한쌍의 제1,2베어링(110)(120); 상기 제1베어링(110)과 제2베어링(120) 사이에 설치되어 수문(50)의 승강시 웜회전축(60)에 탄성이 다른 토크를 각각 부여하는 제1,2스프링(210)(220); 상기 웜회전축(60)의 일단에 체결되는 조절너트(300)를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다.

여기서, 상기 모터(10)는 웜회전축(60)을 정,역으로 구동시키는 것으로, 이러한 모터(10)의 회전축(11)은 커플링(12)을 통해 웜회전축(60)과 연결된다.

상기 웜감속기(20)는 모터(10)의 동력을 주감속기(30)에 전달하는 것으로, 이러한 웜감속기(20)의 일측에는 웜회전축(60)의 일단을 수용하는 토크조절공간(21)이 구비된다.

상기 토크조절공간(21)은 웜회전축(60)의 일단과 제1,2베어링(110)(120) 및 제1,2스프링(210)(220)을 수용하는 것으로, 이러한 토크조절공간(21)의 양측에는 제1베어링(110)과 제2베어링(120)을 각각 지지하는 걸림턱(22)(23)이 형성되고, 양측 걸림턱(22)(23) 사이에는 제1,2스프링(210)(220)을 구획지지하는 칸막이(24)가 형성된다.

상기 주감속기(30)는 웜감속기(20)의 동력을 양측 랙기어박스(40)에 전달하는 것으로, 이러한 주감속기(30)에는 양측 랙기어박스(40)와 연결되는 연결축(31)이 구비된다.

상기 양측 랙기어박스(40)는 주감속기(30)의 동력을 랙바(51)에 전달하여 수문(50)을 승강시키는 것으로, 이러한 양측 랙기어박스(40)의 내부에는 랙바(51)를 승강시키는 피니언이 구비된다.

상기 수문(50)은 수로를 개폐시키는 것으로, 이러한 수문(50)의 상부 양측에는 랙바(51)가 구비된다. 이때, 상기 수문(50)은 안내레일(52)을 따라 승강하면서 수로를 개폐시킨다.

상기 웜회전축(60)은 웜감속기(20)내에 전,후로 유동가능하게 설치되는 것으로, 이러한 웜회전축(60)은 모터(10)의 회전축(11)과 커플링(12)으로 연결되고, 웜회전축(60)에는 작동레버(70)를 작동시키는 걸림홈(61)이 구비된다. 이때, 상기 웜회전축(60)의 타단에는 커플링(12)에 전,후로 이동가능하게 연결되는 스플라인축(62)이 구비되고, 상기 웜회전축(60)의 중앙부에는 웜(63)이 구비되며, 상기 웜(63)에는 웜휠(64)이 치합된다.

상기 작동레버(70)는 과부하 발생시 정,역으로 회전하면서 마이크로스위치(80)의 해당 접점단자(81)(82)를 작동시켜 모터(10)로 공급되는 전원을 차단하는 것으로, 이러한 작동레버(70)에는 마이크로스위치(80)의 접점단자(81)(82)를 각각 작동시키는 한쌍의 작동캠(71)(72)이 직각방향으로 구비된다. 이때, 상기 작동레버(70)에는 웜감속기(20)내에 고정된 상태에서 작동레버(70)를 회전가능하게 지지하는 홀더(73)가 구비되고, 또한 상기 작동레버(70)에는 웜회전축(60)의 걸림홈(61)으로 끼워지는 작동구(74)가 구비된다.

상기 마이크로스위치(80)는 과부하 발생시 모터(10)에 공급되는 전원을 차단하여 수문(50)의 승강작동을 정지시키는 것으로, 이러한 마이크로스위치(80)에는 수문(50)의 상승과 하강을 단속하는 접점단자(81)(82)가 구비된다.

상기 제1,2베어링(110)(120)은 웜회전축(60)의 일단에 이격된 상태로 끼워지는 것으로, 이러한 한쌍의 제1,2베어링(110)(120)은 도 2에서와 같이 토크조절공간(21)의 양측으로 배치된 상태에서 걸림턱(22)(23)에 각각 지지된다. 이때, 상기 제1,2베어링(110)(120)은 웜회전축(60)에 전,후 유동가능하게 끼워진다.

상기 제1,2스프링(210)(220)은 웜회전축(60)에 끼워진 상태에서 제1베어링(110)과 제2베어링(120) 사이에 설치되는 것으로, 이러한 제1,2스프링(210)(220)은 수문(50)의 승강시 웜회전축(60)에 탄성이 다른 토크를 각각 부여한다.

상기 제1스프링(210)은 제1베어링(110)과 칸막이(24) 사이에 설치되어 수문(50)의 상승시 웜회전축(60)에 탄성이 강한 토크를 부여하고, 상기 제2스프링(220)은 제2베어링(120)과 칸막이(24) 사이에 설치되어 수문(50)의 하강시 웜회전축(60)에 탄성이 약한 토크를 부여한다.

본 발명에 따르면 상기 제1,2스프링(210)(220)은 압축코일스프링 또는 접시스프링으로 이루어진다. 이때, 상기 제1,2스프링(210)(220)을 접시스프링으로 설치할 경우에는 다수개의 접시스프링이 서로 반대방향으로 포개지도록 설치한다.

상기 조절너트(300)는 웜회전축(60)의 일단에 체결되는 것으로, 이러한 조절너트(300)는 제1,제2베어링(110)(120)과 걸림턱(22)(23)을 조절한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전체적인 작동관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.

모터(10)가 정,역회전되면, 모터(10)의 회전동력은 회전축(11)과 커플링(12)을 거쳐 웜회전축(60)을 회전시키게 되고, 웜회전축(60)이 회전됨에 따라 웜(63)과 치합된 웜휠(64)을 회전시키게 된다.

웜휠(64)의 회전동력은 이와 연결된 수문 개폐장치의 연결축(31)을 통하여 양측 랙기어박스(40)로 전달되어 랙바(51)를 승강작동시키고, 이에 의해 수문(50)을 개폐작동시키게 된다.

수문(50)이 개폐작동되면서 이물질이 걸려지거나 또는 고장 등으로 인하여 수문(50)이 제대로 개폐되지 않으면 과부하가 걸리게 될 것이고, 이의 과부하는 동력전달의 역방향으로 전달되어져 웜휠(64)을 정지시키게 된다.

상기와 같이 웜휠(64)이 정지되더라도 모터(10)는 계속해서 회전구동됨으로써 웜회전축(60)은 웜(63)이 정지된 웜휠(64)의 치차를 따라 도 5a와 도 5b에서와 같이 제1스프링(210) 또는 제2스프링(220)을 압축시키면서 일정한 간격만큼 전,후진 이동하게 된다.

웜회전축(60)이 전,후진 작동됨에 따라 걸림홈(61)에 끼워진 작동구(74)가 이동되면서 작동레버(70)를 회동시키게 되고, 작동레버(70)는 홀더(73)에 지지된채로 정 또는 역회전 작동됨으로써 이의 끝단에 구비되는 작동캠(71)(72)이 마이크로스위치(80)의 해당 접점단자(81)(82)를 누르게 되어 모터(10)로 전달되는 전원을 차단하게 된다.

즉, 수문(50)의 하강시 모터(10)에 과부하가 걸려 웜힐(64)이 정지된 상태에서는 웜회전축(60)은 웜(63)의 치차가 웜휠(64)의 치차를 따라 슬라이드되면서 도 5b에서와 같이 탄성이 약한 제2스프링(220)의 탄성력을 발생시키는 가운데 후진하게 되고, 이에 따라 웜회전축(60)의 걸림홈(61)에 끼워진 작동구(74)도 후진됨으로써 작동레버(70)에 구비되는 작동캠(71)은 도 6b에서와 같이 반시계방향으로 역회전하게 된다.

작동캠(71)은 역회전되면서 마이크로스위치(80)의 해당 접점단자(81)를 눌러 모터(10)측으로 공급되는 전원을 차단하게 되고, 이때 작동캠(72)도 역회전작동되는 것이나 마이크로스위치(80)에는 아무런 간섭을 주지않게 된다.

반대로 수문(50)의 상승시 모터(10)에 과부하가 걸려 웜힐(64)이 정지된 상태에서는 웜회전축(60)은 웜(63)의 치차가 웜휠(64)의 치차를 따라 슬라이드되면서 도 5a에서와 같이 탄성이 강한 제1스프링(210)의 탄성력을 발생시키는 가운데 전진하게 되고, 이에 따라 웜회전축(60)의 걸림홈(61)에 끼워진 작동구(74)도 전진됨으로써 작동레버(70)에 구비된 작동캠(72)은 도 7b에서와 같이 시계방향으로 정회전하게 된다.

작동캠(72)은 정회전되면서 마이크로스위치(80)의 해당 접점단자(82)를 눌러 모터(10)측으로 공급되는 전원을 차단하게 되고, 이때 작동캠(71)도 정회전되는 것이나 마이크로스위치(80)에는 아무런 간섭을 주지않게 된다.

따라서 이러한 본 발명은 웜회전축(60)에 수문(50)의 승강시 탄성이 다른 토크를 각각 부여하도록 탄성이 강한 제1스프링(210) 및 탄성이 약한 제2스프링(220)이 설치되기 때문에, 구조적으로 수문(50)을 열고 닫을 때 발생하는 과부하의 조건 및 강도에 따른 감속기의 상승 토크와 하강 토크를 제1,2스프링(210)(22)을 통해 각각 조절할 수 있고, 이를 통해 수문(50)의 개폐작동시 일정한 동력을 전달함과 동시에 필요 이상의 과부하 발생 시 신속하게 전원을 차단하여 부품의 파손과 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

10 : 모터 11 : 회전축
12 : 커플링 20 : 웜감속기
21 : 토크조절공간 22,23 : 걸림턱
24 : 칸막이 30 : 주감속기
31 : 연결축 40 : 랙기어박스
50 : 수문 51 : 랙바
60 : 웜회전축 61 : 걸림홈
70 : 작동레버 71,72 : 작동캠
80 : 마이크로스위치 81,82 : 접점단자
110 : 제1베어링 120 : 제2베어링
210 : 제1스프링 220 : 제2스프링
300 : 조절너트

Claims

모터(10)의 동력을 웜감속기(20)를 통해 주감속기(30)와 연결축(31)으로 연결된 양측 랙기어박스(40)로 전달하여 수문(50)의 랙바(51)를 승강시키며, 웜감속기(20)내에 모터(10)의 회전축(11)과 커플링(12)으로 연결된 웜회전축(60)을 전,후 유동가능토록 구비하고, 웜회전축(60)의 걸림홈(61)에는 전,후 작동에 따라 정,역회전되는 작동레버(70)를 연결하며, 작동레버(70)에는 직각방향으로 한쌍의 작동캠(71)(72)을 구비하여 정,역회전에 의해 마이크로스위치(80)의 해당 접점단자(81)(82)를 작동시켜 모터(10)로 공급되는 전원을 차단하고, 웜감속기(20)에 웜회전축(60)의 일단을 수용하는 토크조절공간(21)이 구비되며, 웜회전축(60)의 일단에 한쌍의 제1,2베어링(110)(120)이 끼워지고, 웜회전축(60)의 일단에 조절너트(300)가 체결된 수문의 과부하 방지장치에 있어서,
상기 토크조절공간(21)의 양측에는 제1베어링(110)과 제2베어링(120)을 각각 지지하는 걸림턱(22)(23)을 형성하고, 상기 양측 걸림턱(22)(23) 사이에는 토크조절공간(21)을 구획하는 칸막이(24)를 형성하며, 상기 제1베어링(110)과 제2베어링(120) 사이에 수문의 승강시 웜회전축(60)에 탄성이 다른 토크를 각각 부여하는 제1,2스프링(210)(220)을 설치하되,
상기 제1베어링(110)과 칸막이(24) 사이에는 수문(50)의 상승시 웜회전축(60)에 탄성이 강한 토크를 부여하도록 탄성이 강한 제1스프링(210)을 설치하고,
상기 제2베어링(120)과 칸막이(24) 사이에는 수문(50)의 하강시 웜회전축(60)에 탄성이 약한 토크를 부여하도록 탄성이 약한 제2스프링(220)을 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 수문의 과부하 방지장치.
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