KR20050029618A - 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치에 관한 것이다.
본 발명은 육상 해상 등지의 건설현장에서 자재 운반을 위해 사용되는 컨베이어의 구동시 중력 발생부의 중량과 부력 발생부의 부구체 부력을 이용해서 컨베이어와 연결되는 체인기어를 회전시킬 수 있도록 하여 최소의 전기에너지로 체인기어와 체인 연결된 컨베이어를 장시간 동작시킬 수 있도록 하는 컨베이어 구동장치의 개량 기술에 관한 것이다.

Description

중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치{A CONVEYOR ROTARY ENGINE USE OF GRAVITY AND BUOYANCY}
본 발명은 컨베이어 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건설현장 등에서 자재 운반용으로 설치되는 컨베이어의 구동시 구동을 위한 별도의 전기에너지가 필요없이 중력과 부력을 이용해서 초기 시동을 위한 극소량의 전기에너지 만으로 컨베이어를 연속해서 동작시킬 수 있도록 하는 컨베이어 구동장치의 개량 기술인 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 육상 또는 해상의 건설현장 등지에서는 골재의 운반과 같이 원재료 또는 가공된 재료를 운반하기 위해 컨베이어가 이용되고 있으며, 이러한 컨베이어는 일정구간 별도로 제작되어 각각 동력에 의한 체인 회전으로 벨트를 회전시키게 되는 것이다. 그리고 이러한 작업을 위한 전기에너지는 외부로부터 와이어를 통해 공급받거나 또는 자체 발전기의 충전에너지를 사용하게 된다. 이와같이 하나의 컨베이어를 동작시키기 위해서는 많은 전기에너지가 소모되게 되어 건설현장에서는 전기에너지에 대한 원가 절감이 크게 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 본 발명의 목적은 중력과 부력을 이용해서 최소의 전기에너지로 컨베이어 등을 장시간 동작시킬 수 있도록 하는 장치를 제공하는데 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수개로 배열된 부구 받침편을 갖는 체인이 상하측 체인기어에 연결되어 상기 부구 받침편으로 낙하되는 부구체의 중량으로 상기 체인기어가 동일 방향으로 회전하게 되며, 상기 상하측 체인기어 중 하나의 체인기어가 컨베이어 등의 일측 체인기어와 체인 연결되어 상기 컨베이어를 회전시킬 수 있도록 하게 되는 중력 발생부; 상기 중력 발생부의 상측에서 경사진 안내판을 따라 이동되어 상기 체인의 부구 받침편으로 부구체를 낙하시키게 되는 부구체 안내부; 물이 채워진 부력통내에서 복수개가 수직 일렬로 배열된 부구 안내편을 갖는 체인이 상하측 체인기어에 연결되어 부력에 의해 상향 이동되는 부구체의 부구 안내편 지지에 의해 상기 체인기어가 회전하게 되며, 상향으로 이동되는 부구체를 상기 부구체 안내부의 안내판으로 밀어내게 되는 부력 발생부; 상기 부력 발생부의 부력통내로 부구체를 밀어넣을 수 있도록 상기 부력통의 하측과 연통되는 실린더와, 이 실린더내에서 전후진 되며 상기 중력 발생부로부터 낙하되어 경사판을 따라 안내 낙하되는 부구체를 밀어내게 되는 피스톤 로드와, 이 피스톤 로드의 단부를 전후진 시키게 되는 전자석으로 구성되는 부구체 공급부; 상기 중력 발생부의 체인기어 중 하나의 체인기어와 체인 연결되어 전기를 충전시키게 되는 동력 발전부; 이 동력 발전부의 동력으로 상기 부구체 공급부의 전자석에 전원을 인가시키게 되는 전원 공급부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 2의 도시에 의하여, 본 발명은 부구체(10)의 낙하 중량을 이용하여 수직하게 설치된 체인을 이동시키고 이 체인을 연결하는 상하측 체인기어를 회전시키게 되는 중력 발생부(100)와, 부구체(10)들을 안내판을 통해 상기 중력 발생부(100)로 체인으로 한나씩 안내 이송하게 되는 부구체 안내부(200)와, 물이 채워진 부력통 내의 부구체(10)들이 부력에 의해 수직 일렬로 설치된 체인을 이동시키고 이 체인을 연결하는 상하측 체인기어를 회전시키는 부력 발생부(300)와, 상기 부력통의 하측 내부로 부구체(10)를 공급시키는 부구체 공급부(400)와, 상기 중력 발생부(100)와 부력 발생부(300)로부터 회전되는 체인기어와 체인 연결되어 그 회전력으로 전기에너지를 충전하게 되는 동력 발전부(500)와, 상기 동력 발전부(500)에서 충전된 전기에너지를 통해 상기 부구체 공급부(400)를 동작시키는 전원 공급부(600)를 포함한다.
상기 중력 발생부(100)는, 부구체(10)의 낙하 중량을 이용해서 체인(120) 연결된 제1 및 제2체인기어(130)(140)를 회전시키게 되는 것이다.
즉, 복수개로 배열된 부구 받침편(110)을 갖는 체인(120)이 상하측 제1 및 제2체인기어(130)(140)에 연결되어 상기 부구 받침편(110)으로 낙하되는 부구체(10)의 중량으로 체인(120) 및 제1,2 체인기어(130)(140)가 회전하게 되며, 하측 제2체인기어(140)가 컨베이어(20) 등의 일측 체인기어(22)와 체인(24) 연결되어 상기 컨베이어(20)를 회전시킬 수 있도록 하게 된다.
이는, 지지프레임(160)의 내측에 수직한 상하 위치로 제1 및 제2체인기어(130)(140)가 회전축(132)(142)을 통해 회전가능하게 베어링 결합되고, 이 제1 및 제2체인기어(130)(14)는 이들과 결합되는 체인(120)을 통해 연결되며, 상기 체인(120)에는 복수개의 부구 받침편(110)이 배열 고정된다.
이에따라 상기 부구 받침편(110)에 부구체(10)가 낙하 안치되면 그 중량에 의해 체인(120)이 하향 이동하게 되고 이때 제1 및 제2체인기어(130)(140)가 연동된 동작으로 회전하여 상기 컨베이어(20)의 체인(24)을 회전 이동시키게 된다.
상기 부구 받침편(110)은 그 선단에 상향 절곡단(112)을 형성시켜 상기 부구체(10)의 이탈을 방지하게 된다.
여기서, 상기 체인(120)의 내측에 상기 제1 및 제2 체인기어(130)(140)와 이격된 위치에 상하로 제3 및 제4 체인기어(170)(180)가 지지프레임(160)의 내측에 회전축과 베어링을 매개로 결합되도록 하며 상기 제3 체인기어(170)의 회전축이 상기 제1체인기어(130)의 위치보다 하향되게 하여 부구체(10)가 제1 체인기어(130)의 위치에서 제2 체인기어(140) 위치로 수직 이동되지 않고 제1 체인기어(130)에서 제3 체인기어(170)로 소정거리 경사진 상태로 부구체(10)의 중량으로 이동된 후 제3 체인기어(170)에서 제4 체인기어(180) 방향으로 수직 이동되도록 하여 상기 제1 및 제2 체인기어(130)(140)의 회전속도를 더욱 빠르게 함이 가능할 것이다.
이는, 지렛대 원리를 적용시킨 것에 해당되며 즉, 중량물인 부구체(10)의 양을 증가시켜 체인 연결된 제2 체인기어(140)의 회전속도를 더욱 증대 시키게 된다.
상기 부구체 안내부(200)는, 상기 중력 발생부(100)의 상측에서 경사진 안내판(210)을 따라 이동되어 상기 체인(120)의 부구 받침편(110)으로 부구체(10)를 낙하시키게 되는 것으로, 상기 중력 발생부(100) 방향으로 상기 안내판(210)이 하향의 경사각을 가지며 구조물에 설치되고 이 안내판(210)의 폭방향 양쪽에는 부구체(10)를 안내하게 위한 지지편(220)이 상향으로 돌출 제공되어 부구체(10)의 이탈을 방지한다. 그리고 상기 안내판(210)의 선단에는 리미트 스위치(230) 및 제어용 솔레노이드(240)가 설치되어 상기 부구체(10)의 공급량을 조절하게 된다.
상기 솔레노이드(240)는 유압 또는 공압 발생시 내부에 제공된 피스톤 로드가 전진하여 슬라이드 이동되는 부구체(10)의 이동을 선택적으로 제어하게 된다.
상기 부력 발생부(300)는, 물이 채워진 부력통(310)과 물이 채워진 부력통(310)내에 상하측으로 설치되는 상하측 체인기어(320)(330)가 복수개로 배열된 부구 안내편(340)을 갖는 체인(350)이 상하측 체인기어(320)(330)에 연결되어 부력 작용으로 상승되는 부구체(10)의 부구 안내편(340) 지지에 의해 상기 상하측 체인기어(320)(330)가 회전하게 되며, 상향으로 이동되는 부구체(10)를 상기 부구체 안내부(200)의 안내판(210)으로 밀어내게 되는 것이다.
상기 부력통(310)은, 하측에 상기 부구체 공급부(400)가 설치되도록 기밀유지되는 입구부(360)가 형성되고, 상측에 물에 의한 부력 작용으로 상승 이송되는 부구체(10)가 상기 부구체 안내부(200)로 이동될 수 있도록 개방구(370)가 형성된다.
즉, 상기 부력통(310) 내부에는 상하측 체인기어(320)(330)를 갖는 회전축(322)(332)이 베어링을 매개로 회전가능하게 설치되며, 이 상하측 체인기어(320)(330)에는 체인(350)이 연결되어 상기 체인(350)의 상향 이송시 상하측 체인기어(320)(330)가 회전하게 되고, 상기 체인(350)의 외측에는 복수개의 부구 안내편(340)이 제공되어 부력작용이 의해 상향 이동되는 부구체(10)를 지지하게 된다.
그리고, 상기 부력 발생부(300)의 상하측 체인기어(320)(330) 중 하나의 체인기어와 상기 중력 발생부(100)의 체인기어 중 하나의 체인기어가 체인(30)으로 연결된다.
또한, 상기 부력통(310)의 일측 상부에는 급기관(41)과 연결된 물조절 탱크(40)가 제공되며 이 물조절 탱크(40)는 부력통(310)과 연통관(42)을 통해 연결되고, 그 내부에는 물조절 부구(43)가 제공되어 상기 부력통(310) 내로 일정량의 물이 공급될 수 있도록 하게 된다.
상기 부구체 공급부(400)는, 상기 부력통(310)의 입구부(360)와 기밀 유지상태로 결합되며 그 내경이 상기 부구체(10)의 외형과 동일 형상을 취하여 상기 부구체(10)가 슬라이드 이동가능하도록 하게 되는 실린더(410)와, 상기 실린더(410)내로 유입된 부구체(10)를 밀어 상기 부력통(310)내로 강제 주입시키게 되는 피스톤 로드(420)와, 전원 인가시 상기 피스톤 로드(420)의 단부를 전후진 시키게 되는 전자석(430)으로 구성된다. 그리고 상기 실린더(410)의 내벽에는 상기 부구체(10)가 기밀 유지상태로 상기 부력통(310)내로 주입될 수 있도록 소정구간 기밀 유지용 패킹(440)이 제공되고 또한 외주면 일측에는 상기 피스톤 로드(420)의 후진 이동시 부구체(10)가 낙하 유입될 수 있도록 안내홀(450)이 형성된다.
상기 안내홀(450)에는 경사판(460)이 제공되며, 상기 경사판(460)은 상기 중력 발생부(100)의 부구 받침편(110)으로부터 낙하되는 부구체(10)들이 상기 안내홀(450)로 슬라이드 이동될 수 있도록 소정의 경사각을 가지며 설치된다.
이에따라, 상기 실린더(410)내에 복수개의 부구체(10)가 채워진 상태에서 상기 피스톤 로드(420)가 후진 이동하게 되면 다른 부구체(10)가 낙하하게 되고 이때 전자석(430)의 자성 변화로 피스톤 로드(420)가 전진 동작을 하여 부구체(10)를 밀게 되면 선단의 부구체(10)가 부력통(310)내로 강제 주입되어 부력 작용을 하게 되는 것이다.
상기 기밀 유지용 패킹(440)은, 상기 부구체(10)의 슬라이드 이동시 면접촉 상태를 탄력적으로 유지하여 부력통(310) 내의 물이 외부로 누출되지 않도록 하게 되는 것이며, 상기 부구체(10)와 접촉되는 안쪽면에는 일방향으로 경사져 돌출된 복수개의 역지편(442)이 제공되어 상기 부력통(310)내의 물이 누출되지 않도록 하게 된다.
또한, 상기 실린더(410)의 외측에는 내부에 채워진 부구체(10)가 물의 압력에 의해 역방향으로 이동되지 않도록 상기 피스톤 로드(420)의 후진시 하강되어 상기 부구체(10)의 이동을 제어하는 록킹핀(50)이 제공되며, 상기 록킹핀(50)은 수직 상태에서 상기 실린더(410)의 외측에 제공되는 지지바(51)에 상기 피스톤 로드(420)의 전진 방향으로만 회동가능하도록 힌지(54) 고정되고 상기 록킹핀(50)의 타단이 별도의 고정바(52)와 탄성스프링(53)으로 연결되어 상기 록킹핀(50)의 회동후 상기 피스톤 로드(420)의 복귀시 초기상태로 복원되게 된다.
또한, 상기 실린더(410)의 안내홀(450)에는 출입을 차단하는 출입 차단편(60)이 제공되며, 상기 출입 차단편(60)은 상기 피스톤 로드(420)와 연결되어 상기 피스톤 로드(420)의 전진 동작시에는 상기 안내홀(450)을 폐쇄하고 후진시에는 개방되어 부구체(10)가 낙하할 수 있도록 하게 된다.
상기 동력 발전부(500)는, 전기의 발전이 중앙에서 회전되는 보빈(510)에 의해 충전되는 공지의 구조와 동일하게 구성되는 것으로, 보빈(510)의 일측에 체인기어(520)가 형성되고 이 체인기어(520)는 상기 중력 발생부(100)의 체인기어 중 하나의 체인기어와 체인(530) 연결되어 체인(530)의 이동 회전시 보빈(510)을 회전시켜 전기에너지를 발전하게 된다.
상기 전원 공급부는, 상기 전자석(430)에 전원을 공급하게 되며 상기 전원은 상기 동력 발전부(500)에서 얻어진 전기를 이용하게 된다.
상기 부구체(10)는, 상기 실린더의 형상에 따라 내부에 에어 공간층이 형성된 원형, 타원형, 원기둥형 등이 적용 가능할 것이다.
이상에서와 같이 구성되는 본 발명에 따른 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치의 작동상태를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와같이 부구체 공급부(400)의 실린더(410) 내에 부구체(10)가 안내홀(450)을 통해 소정갯수 공급된 상태에서 전원 공급부(600)를 통해 전원을 인가하게 되면 전자석(430)의 자성 변화로 피스톤 로드(420)가 전진 동작을 하게 되고 이때 피스톤 로드(420)의 선단이 록킹핀(50)과 함께 부구체(10)를 밀게된다. 그러면 부구체(10) 중 최외각 부구체가 부력통(310)내로 주입되게 되고 동시에 부력통(310)내로 주입된 부구체(10)는 수직 일렬의 배열에 의한 부력 작용으로 상승하게 되고, 이와같이 피스톤 로드(420)는 연속 동작을 취하여 부구체(10)를 하나씩 밀어내게 된다. 그리고 부력통(310)내에 삽입된 부구체(10)들은 부력 작용으로 체인(350)에 결합된 부구 안내편(340)을 밀게되어 체인(350) 결합된 상하측 체인기어(320)(330)를 회전시키게 된다. 동시에 상승되는 부구체(10)들은 개방구(370)를 통해 안내판(210)의 일측 상단으로 이동하게 되고 이동된 부구체(10)들은 안내판(210)의 경사각을 따라 구름 이동되면서 하향 이동하게 되어 중력 발생부(100)의 부구 받침편(110)으로 부구체(10)들을 하나씩 공급하게 된다. 이에따라 부구 받침편(110)에 의해 체인(120)이 제1,2 체인기어(130)(140)를 회전시키게 되고, 연속해서 상기 제1,2 체인기어 중 하나와 체인(24) 연결된 컨베이어(20)의 체인기어(22)를 회전시키게 된다. 이후 부구 받침편(110)의 부구는 체인(120)의 회전 이송에 의해 경사판(460)으로 낙하되고 낙하되는 부구체(10)는 경사판(460)을 따라 이동되어 실린더(410)의 안내홀(450)로 재 투입되게 되어 한 사이클을 이루게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치는, 컨베이어의 구동시 중력 발생부의 중량과 부력 발생부의 부구체 부력을 이용해서 체인기어를 회전시킬 수 있도록 하여 최소의 전기에너지로 체인기어와 체인 연결된 컨베이어를 동작시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 "B"부 확대 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 중력 발생부
200: 부구체 안내부
300: 부력 발생부
400: 부구체 공급부
500: 동력 발전부
600: 전원 공급부

Claims (6)

  1. 복수개로 배열된 부구 받침편을 갖는 체인이 상하측 체인기어에 연결되어 상기 부구 받침편으로 낙하되는 부구체의 중량으로 상기 체인기어가 동일 방향으로 회전하게 되며, 상기 상하측 체인기어 중 하나의 체인기어가 컨베이어 등의 일측 체인기어와 체인 연결되어 상기 컨베이어를 회전시킬 수 있도록 하게 되는 중력 발생부;
    상기 중력 발생부의 상측에서 경사진 안내판을 따라 이동되어 상기 체인의 부구 받침편으로 부구체를 낙하시키게 되는 부구체 안내부;
    물이 채워진 부력통내에서 수직 일렬로 배열되는 부구 안내편들을 갖는 체인이 상하측 체인기어에 연결되어 부력에 의해 상향 이동되는 부구체의 부구 안내편 지지에 의해 상기 체인기어가 회전하게 되며, 상향으로 이동되는 부구체를 개방구로 밀어내어 상기 부구체 안내부의 안내판으로 이동되도록 하게 되는 부력 발생부;
    상기 부력 발생부의 부력통내로 부구체를 밀어넣을 수 있도록 상기 부력통의 하측과 연통되는 실린더와, 이 실린더내에서 전후진 되며 상기 중력 발생부로부터 낙하되어 경사판을 따라 안내 낙하되는 부구체를 밀어내게 되는 피스톤 로드와, 이 피스톤 로드의 단부를 전후진 시키게 되는 전자석으로 구성되는 부구체 공급부;
    상기 중력 발생부의 체인기어 중 하나의 체인기어와 체인 연결되어 전기를 발생시키게 되는 동력 발전부;
    이 동력 발전부의 동력으로 상기 부구체 공급부의 전자석에 전원을 인가시키게 되는 전원 공급부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중력 발생부의 제1 및 제2 체인기어의 외측에 상기 제1 및 제2 체인기어의 높이 차이 보다 작은 높이 차이를 갖는 제3 및 제4 체인기어를 추가로 구비하되 이들이 동일 체인 연결되도록 하여 상기 제1 체인기어와 제3 체인기어 사이의 체인이 하향 경사각이 유도되도록 함을 특징으로 하는 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실린더의 외측에 피스톤 로드의 후진 이동시 내부에 채워진 부구체의 역방향 이동을 제어하도록 부구체 지지를 위한 회동용 록킹핀과, 상기 실린더의 부구체 안내홀에 유입되는 부구체가 상기 피스톤 로드의 후진시에만 낙하될 수 있도록 상기 피스톤 로드에 출입 차단편을 추가로 제공함을 특징으로 하는 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중력 발생부의 체인기어와 상기 부력 발생부의 체인기어가 서로 체인 연결되어 연동 되도록 함을 특징으로 하는 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더의 내측에 상기 부구체의 이동시 상기 부력통내의 물이 배출되지 않도록 기밀유지용 패킹이 더 내설되도록 하고 이 패킹의 상기 부구체 접촉면에 일방향으로 경사진 역지편이 복수개 돌출 형성되도록 함을 특징으로 하는 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부구체는, 원형, 원기둥형, 타원형 중 하나임을 특징으로 하는 중력과 부력을 이용한 컨베이어 구동장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013102138A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Grossman Kurt Paul Power generators and methods
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