KR20140065993A

KR20140065993A - 고효율 펌프 게이트 장치

Info

Publication number: KR20140065993A
Application number: KR1020120133153A
Authority: KR
Inventors: 김보민
Original assignee: 김보민
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-05-30

Abstract

본 발명은 수동 및 자동으로 보다 안전하고 편리하게 수문을 상승 또는 하강시킬 수 있는 고효율 펌프 게이트 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고효율 펌프 게이트 장치는, 전동 입력을 위한 전동기; 전동 또는 수동 입력의 선택 전환을 위한 싸이클로 감속부를 가지는 전/수동 전환부; 수동 입력을 위한 수동 구동부; 및 전동 또는 수동으로 수문을 하강시키기 위한 자중 하강부를 포함할 수 있다.

Description

고효율 펌프 게이트 장치{HIGH EFFICIENCY PUMP GATE DEVICE}

본 발명은 고효율 펌프 게이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수로의 물을 강제 이송하기 위한 고효율 펌프 게이트 장치에 관한 것이다.

수자원 관리는 홍수로 인한 하천의 범람 또는 역류로 인한 피해와 제방의 붕괴로 인한 피해를 막기 위한 수방대책의 일환으로서의 유수지 및 배수지(배수펌프장) 관리, 저수지 등의 물을 가두어 농업용수로 활용하기 위한 농업 용수 관리, 및 하천의 역류를 차단하여 농경지의 침수를 예방하기 위한 관리 등을 포함하며, 특히, 농경지가 많고, 수자원이 풍부하지 않은 우리나라에서 수자원 관리의 중요성은 매우 크다고 할 수 있다.

수자원 관리를 위한 하천 및 저수지 등의 관리에 있어서, 대표적인 역할을 담당하고 있는 것이 수문이라고 할 수 있으며, 댐, 저수지, 하천, 해안가, 및 수로 등에서 수자원을 각종 용수로 사용하거나 홍수와 같은 자연 재해에 대비하기 위한 수자원 관리에 있어서 매우 중요한 수문은 현재 우리나라뿐만 아니라 세계적으로 그 기술이 발전 및 개량되어가고 있는 추세이다.

수문의 종류는 여러 가지가 있으며, 그 중에서도 가장 보편적으로 널리 사용되고 있는 수문의 구성은 배수로의 입구에 양측으로 수직 가이드레일이 설치되고, 이 가이드레일에는 횡방향으로 승강작동부에 의해 승강작동되는 승강로드가 형성되며, 승강로드의 하부에 수문이 체결되어 개폐 작동함으로써 배수로를 개폐토록 구성된다.

한편, 배수하기 위한 장치로서는 수문이 사용될 수 있으며, 수문은 취수장 및 배수 펌프장 이외에도 상하수도, 도시하수처리장, 정수처리장, 농업용 관개수로 및 기타 하천과 접하는 관개 용수로 및 기타 배수구 등에 설치될 수 있으며, 선택적인 개폐단속에 의해 유량을 조절하고, 수심을 유지되도록 함은 물론 홍수 등으로 인한 물의 역류를 방지되게 하는 기능들을 행하게 된다. 즉, 평소에는 개방된 상태로서, 상류 측 내수를 하류 측으로 자연 배수시키는 기능을 행하게 되고, 기상 변화에 따른 집중호우, 또는, 장마 등으로 하류 측 외수위가 내수위보다 상승하는 경우에는, 수로를 폐쇄시켜 역류를 방지할 수 있다.

그러나, 단순히 수문으로 수로를 폐쇄하는 경우에, 상류측 내수위가 상승하여 주택이나 농경지의 침수가 발생할 수 있으므로, 수로가 폐쇄된 상태에서도 상류의 내수를 하류로 역류현상 없이 강제 배출시킬 필요가 있다. 이를 위하여 수문에 펌프 장치가 구성될 수 있는데, 이것이 수문과 펌프가 일체화된 펌프 게이트 장치이다. 펌프 게이트는 장마와 같은 집중호우 시에는 내수를 강제로 배수시킬 수 있으므로 재해 예방이 가능하다.

도 23은 종래 기술에 따른 펌프 게이트를 나타내는 도면으로서, 수문(10), 권양기(40) 및 펌프부를 포함한다.

펌프부는 모터(20)를 가지고, 모터(20)는 회전축에 의해 프로펠러(21)에 연결된다. 수문(10)에는 유동로(13)가 형성되는데, 수문(10)의 일측에는 유입구(11)가 형성되고, 타측에는 배출구(12)가 형성되며, 유입구(11)로부터 유입되는 물이 배출구(12)를 통하여 배출될 수 있도록 서로 유동로(13)에 의하여 연결된다. 또한, 유동로(13)의 내부에는 펌프부가 결합되고, 배출구(12)에는 플랩 밸브(30)가 구성되어 물의 역류를 방지한다. 수문(10)의 상부 수로 구조물(50)에는 권양기(40)가 설치되고 권양기(40)와 수문(10)은 래크바(41)에 의해 연결된다. 따라서, 수문(10)은 권양기(40)의 작동에 의해 상승하거나 하강하여 수로를 개방 또는 폐쇄할 수 있다.

하지만, 유동로(13)가 수평이고, 펌프부 또한 유동로(13)에 수평으로 배치되므로 수문(10)의 두께가 두꺼워지고, 수문(10)이 수로 구조물(50) 상부까지 슬라이딩되어 개방되는 구조에서는 수로 구조물(50)의 크기가 커질 수밖에 없다. 또한, 펌프부가 고장나는 경우에 펌프부를 수문(10)으로부터 분리해야 하는데, 수평으로 배치된 펌프부를 분리하기가 매우 어렵다. 따라서, 수문(10)을 수로로부터 완전히 이탈시킨 후 펌프부를 수문(10)으로부터 이탈시킬 수 있는데, 이 작업 또한 불편하고, 수문(10)을 꺼낼 수 있도록 수문(10) 상부에 개방된 공간이 충분해야하므로 수문(10) 구조물이 대형화되며, 폐쇄형 수로 구조물에는 적용할 수 없는 단점이 있다. 즉, 도 1을 참조하면, 수로 구조물(50)의 개방부의 길이a가 도면에 도시된 것보다 길어져야 펌프부 또는 수문(10)을 꺼내는 것이 가능하므로 협소한 장소에 설치하는 것이 불가능하다.

또한, 수위가 낮은 상태에서는 물을 배출할 수 없는데, 도 1을 참조하면, 수위가 A인 상태에서는 유입구(11)를 통하여 물을 흡입하여 배출할 수 있으나, 수위가 B인 상태에서는 유입구(11)에 물이 닿지 않아 물을 배출할 수 없다. 따라서, 저수량이 충분하지 않은 경우에는 펌프 게이트로서 기능을 수행할 수 없으므로 최저 운전 수위가 높은 문제점이 있다.

한편, 권양기(40)는 구동 모터나 구동 기관에 의한 전동력 또는 수동 장치 등에 의한 수동력으로부터 전달되는 회전 동력을 이용하여 수문(10)을 상승 또는 하강시킴으로써 수문(10)을 개폐시킬 수 있다. 따라서 수문(40)의 개폐에 있어서 권양기(40)의 역할은 대단히 중요하며, 자동으로 수문을 개폐할 수 있고, 운용 과정에서 정전이나 고장으로 인하여 자동 운용이 불가능할 때에는 수동으로 수문을 개폐할 수 있으며, 수문(10)의 하강 시에는 하강 속도가 과도하지 않도록 제어할 수 있는 장치가 있다면, 펌프 게이트 장치의 운용이 매우 편리하고, 비상시에도 수문(10)의 개폐가 대단히 용이할 뿐 아니라 더욱 안전하게 운용할 수 있을 것이다.

본 발명은 수문 상승 및 하강 시 효율이 매우 우수한 고효율 펌프 게이트 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 수문 상승 및 하강 시 과부하를 최소화할 수 있는 고효율 펌프 게이트 장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전동력 및 수동력으로 수문을 상승 또는 하강시킬 수 있는 고효율 펌프 게이트 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 별도의 전/수동 전환 과정이 없이 자유롭게 수문을 상승 또는 하강시킬 수 있는 고효율 펌프 게이트 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수문 개폐를 위한 동력과 별도의 수동력 또는 전동력으로 수문을 자유 하강시킬 수 있는 고효율 펌프 게이트 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수문의 자유 하강 시, 수문의 하강 속도가 과도하지 않도록 제어할 수 있는 고효율 펌프 게이트 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 협소한 장소에 설치할 수 있는 펌프 게이트 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 펌프부의 유지 보수가 매우 편리한 펌프 게이트 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 최저 운전 수위가 매우 낮은 펌프 게이트 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 고효율 펌프 게이트 장치는, 전동 입력을 위한 전동기; 전동 또는 수동 입력의 선택 전환을 위한 싸이클로 감속부를 가지는 전/수동 전환부; 수동 입력을 위한 수동 구동부; 및 전동 또는 수동으로 수문을 하강시키기 위한 자중 하강부를 포함할 수 있다.

본 발명의 고효율 펌프 게이트 장치에 따르면, 수문 승하강 효율이 대단히 우수하고, 과부하를 최소화할 수 있으며, 별도의 전/수동 전환 과정이 없이 전동 또는 수동으로 편리하게 수문을 개폐할 수 있는 효과가 있다. 또한, 수문 개폐를 위한 동력과 별도의 수동력 수동력 또는 전동력으로 수문을 자유 하강시킬 수 있고, 수문 자유 하강 시의 과도한 하강 속도 방지가 가능한 효과가 있다. 또한, 협소한 장소에 설치가 가능하여 소형 수로 구조물에 적용할 수 있고, 유지 보수가 매우 편리하며, 최저 운전 수위가 매우 낮아 저수량과 무관하게 운용 가능하여 활용성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 권양부의 평면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 부분 확대도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 전/수동 전환부를 나타내는 도면,
도4는 도2에서 A-A'단면을 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 수동 구동부의 단면도,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 구성도,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 전자 클러치(의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면,
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 코일이 구성되는 코일 홀더의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면,
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 클러치의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면,
도9는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 클러치 디스크의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면,
도10은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 제1 마찰판 홀더의 단면, 및 배면의 일부를 나타낸 도면,
도11은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 제2 마찰판 홀더의 단면, 정면의 일부 및 배면의 일부를 나타낸 도면,
도12는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 제1 마찰판의 단면, 및 정면을 나타낸 도면,
도13은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 제2 마찰판의 단면, 및 정면을 나타낸 도면,
도14는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 마찰판 지지대의 단면, 및 배면의 일부를 나타낸 도면,
도15는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 커플러의 단면, 정면, 및 배면을 나타낸 도면,
도16은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 푸쉬링 부의 정면, 및 측면을 나타낸 도면,
도17은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 푸쉬링 지지핀, 출력 롤러 핀, 및 출력 롤러의 정면을 나타낸 도면,
도18은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 수동 레버부의 정면, 및 저면을 나타낸 도면,
도19는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 입력부의 정면, 측면 및 저면을 나타낸 도면,
도20은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 하우징의 정면, 및 평면을 나타낸 도면,
도21은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 하우징 커버와 수동 레버의 정면, 및 하우징 커버의 저면을 나타낸 도면,
도22는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 푸쉬링 조절핀의 평면, 정면, 및 저면을 나타낸 도면,
도 23은 종래 기술에 따른 펌프 게이트를 나타내는 도면,
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치를 나타내는 도면,
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 평면도,
도 26은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 게이트 장치의 정면도, 및
도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 게이트 장치의 정면 투영도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 권양부의 평면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치는 전동 모터(1000), 수동 구동부(2000), 전/수동 전환부(3000), 자중 하강부(4000), 동력 전달 기어부(5000)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 전동 모터(1000), 수동 구동부(2000), 전/수동 전환부(3000), 자중 하강부(4000), 및 동력 전달 기어부(5000)를 포함하는 일부분을 확대한 평면도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 전/수동 전환부(3000)를 나타내는 도면이다.

전동 입력축(3010)은 전동 모터(1000) 측과 연결되고, 전동 입력축에는 편심캠(3011)이 고정 결합된다. 싸이클로 디스크(3020)는 중심부가 관통되는 중심공을 가지고, 외측으로 돌기가 형성되는 원판의 기어 형상을 가지는데, 돌기가 곡선 형상을 가진다. 또한, 싸이클로 디스크(3020)는 복수의 외측 관통공(3021)이 중공 주변 외측을 따라 관통 형성된다.

싸이클로 외측 기어(3030)는 중심이 관통되고 외측에 복수의 돌기가 형성되는 원판 형상을 가지는데, 내측을 따라 복수의 안내핀(3031)이 배치되어 결합된다. 안내핀(3031)은 내측으로부터 소정 높이로 돌출되도록 결합되며, 싸이클로 디스크(3020)의 외측 돌기와 맞물릴 수 있도록 배치된다.

싸이클로 출력축(3040)의 일측은 원판 형상을 가지고, 원판에는 복수의 출력축 핀(3041)이 결합되는데, 출력축 핀(3041)이 마주보는 싸이클로 디스크(3020)의 외측 관통공(3021)의 위치에 대응하도록 결합된다.

전동 입력축(3010), 싸이클로 외측 기어(3030) 및 싸이클로 출력축(3040)은 회전 중심축이 서로 일치하도록 배치되고, 싸이클로 디스크(3020)는 싸이클로 외측 기어(3030)에 삽입되며, 출력축 핀(3041)은 싸이클로 디스크(3020)의 외측 관통공(3021)에 삽입된다. 이때, 싸이클로 디스크(3020)의 중심공에는 전동 입력축(3010)의 편심캠(3011)이 삽입되는데, 싸이클로 디스크(3020)는 동력 전달력을 높일 수 있도록 두 개가 구비된다. 따라서, 싸이클로 디스크(3020)는 싸이클로 외측 기어(3030)의 내부에서 일측으로 편심되도록 위치하고, 싸이클로 디스크(3020)의 돌기의 일부만이 싸이클로 외측 기어(3030)의 안내핀(3031)의 일부와 맞물린다.

동력 전달은, 싸이클로 외측 기어(3030)가 회전 불가능하도록 고정된 상태인 경우, 전동 입력축(3010)이 회전함에 따라서 편심캠(3011)이 회전한다. 싸이클로 외측 기어(3030)는 회전하지 못하도록 고정되어 있으므로, 편심캠(3011)에 의해 밀려 회전하는 싸이클로 디스크(3020)의 외측이 안내핀(3031)에 순차적으로 맞물리며 회전한다. 이때, 싸이클로 디스크(3020)의 회전에 따라 싸이클로 디스크(3020)의 외측 관통공(3021)에 삽입된 출력축 핀(3041)이 회전 이동하며, 출력축 핀(3041)과 일체인 싸이클로 출력축(3040)이 회전한다. 한편, 싸이클로 디스크(3020)의 돌기의 개수는 안내핀(3031)의 개수보다 적은데, 개수의 차이에 따라 감속 비율이 달라진다.

한편, 전동 입력축(3010)이 회전 불가능하도록 고정된 상태인 경우, 싸이클로 외측 기어(3030)가 회전함에 따라서 안내핀(3031)에 맞물려 있는 싸이클로 디스크(3020)가 편심캠(3011)을 지지대로 하여 회전하며, 싸이클로 출력축(3040)도 함께 회전한다. 싸이클로 출력축(3040)의 단부에는 출력축 기어(3023)가 고정 결합된다.

싸이클로 디스크(3020)가 편심캠(3011)을 지지대로 하여 부드럽게 회전하고, 싸이클로 디스크(3020)의 외측이 안내핀(3031)에 순차적으로 맞물릴 때 맞물리는 돌기가 곡선 형상을 가지고 부드럽게 회전하므로 동력 손실이 적어 효율이 매우 좋다. 또한, 일반 기어의 경우 소수의 돌기만 서로 맞불려 동력이 전달되지만, 싸이믈로 디스크(3020)의 경우에 상대적으로 더욱 많은 개수의 돌기가 안내핀(3031)에 맞물려 동력이 전달되므로 과부하가 적고 수명이 긴 장점이 있다.

도4는 도2에서 A-A'단면을 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 수동 구동부(2000)의 단면도이다.

내부 축(9000)은 중공 축(9010)의 내부에 회전 가능하도록 결합되고, 중공 축(9010)의 외측은 수동측 웜휠(2043)과 고정 결합되며, 수동측 웜휠(2043)은 수동측 웜(2042)과 맞물려서 수동휠(2041)의 회전에 따라 회전할 수 있도록 구성된다.

도5는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 구성도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)는, 전자 클러치(7000), 수동 조작부(8000), 및 원심 브레이크(9000)를 포함한다.

도6은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 전자 클러치(7000)의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면이다. 전자 클러치(7000)는 코일(7071), 코일 홀더(7070), 클러치(7080), 클러치 디스크(7090), 8개의 스프링(7062), 제1 마찰판 홀더(7100), 제2 마찰판 홀더(7110), 6개의 제1 마찰판(7120), 6개의 제2 마찰판(7130), 마찰판 지지대(7140), 및 커플러(7150)를 포함한다.

도7은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 코일(7071)이 구성되는 코일 홀더(7070)의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면이다. 코일 홀더(7070)는 중심에 관통공을 가지는 원판의 외주연과 내주연에 곡선판이 수직으로 돌출하는 형상으로서, 돌출한 수직의 양 곡선판 사이에 코일(7071)이 감겨 구성된다.

도8은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 클러치(7080)의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면이다. 클러치(7080)는 중심에 관통공을 가지는 원판의 외주연과 내주연에 곡선판이 수직으로 돌출하는 형상으로서, 클러치(7080) 내주연의 곡선판은 코일 홀더(7070) 내주연의 곡선판의 외측과, 그리고 클러치 외주연의 곡선판은 코일 홀더(7070) 외주연의 곡선판의 외측과 회전 가능하도록 결합한다. 클러치(7080)의 중심 회전 축으로부터 소정 거리의 위치에 원판을 관통하는 4개의 자성 차단 관통공(7081)이 형성되는데 각각의 자성 차단 관통공(7081)은 원주 방향을 따라 소정의 길이로 연장되는 형상이다.

도9는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 클러치 디스크(7090)의 단면, 정면의 일부, 및 배면의 일부를 나타낸 도면이다. 클러치 디스크(7090)는 원판으로서, 중심에는 관통공이 형성되고, 관통공으로부터 동일한 거리에, 그리고 서로 동일한 각도인 45°의 각도를 가지는 위치에 8개의 스프링 홈(7091)이 형성된다. 스프링 홈(7091)이 형성되는 측의 반대 측 클러치 디스크(7090) 면에는 스프링 홈(7091)에 대응하는 위치를 따르는 원주를 따라 소정 높이의 스프링 돌출부(7092)가 형성된다.

도10은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 제1 마찰판 홀더(7100)의 단면, 및 배면의 일부를 나타낸 도면이다. 제1 마찰판 홀더(7100)는 소정의 두께를 가지는 원기둥으로서, 중심에는 관통공이 형성되고, 외주연에는 복수의 제1 마찰판 홀더 요부(7101)가 톱니 바퀴 형상으로 형성된다.

도11은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 제2 마찰판 홀더(7110)의 단면, 정면의 일부 및 배면의 일부를 나타낸 도면이다. 제2 마찰판 홀더(7110)는 중심에 관통공을 가지는 원판의 외주연에 곡선판(7111)이 수직으로 돌출하여 형성되고, 수직으로 돌출한 곡선판(7111)에 8개의 수직 절개부(7112)가 서로 등간격을 이루며 구성된다.

도12는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 제1 마찰판(7120)의 단면, 및 정면을 나타낸 도면이다. 제1 마찰판(7120)은 원판의 중심부가 제1 마찰판 홀더(7100) 외주연의 제1 마찰판 홀더 요부(7101)의 크기와 형상에 대응하는 형태로 절개되어 제1 마찰판 홀더(7100)와 결합할 수 있도록 형성된다.

도13은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 제2 마찰판(7130)의 단면, 및 정면을 나타낸 도면이다. 제2 마찰판(7130)은 지름이 제1 마찰판(7120)과 동일한 넓이를 가지는 원판의 중심부에 관통공이 형성되고, 관통공의 지름은 제1 마찰판 홀더(7100) 외주연의 제1 마찰판 홀더 요부(2101)를 포함하는 제1 마찰판 홀더(7100)의 지름과 동일하여 제2 마찰판(7130)과 제1 마찰판 홀더(7100)가 결합할 수 있도록 구성된다. 또한, 제2 마찰판(7130)의 외면에는 제2 마찰판 요부(7131)가 등간격으로 형성되는데, 제2 마찰판 홀더(7110)에 형성되는 8개의 수직 절개부(7112)와 대응하는 크기와 위치에 톱니 바퀴 형상으로 형성되어 제2 마찰판 홀더(7110)의 내측에 결합될 수 있도록 구성된다.

도14는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 마찰판 지지대(7140)의 단면, 및 배면의 일부를 나타낸 도면이다. 마찰판 지지대(7140)는 원판의 중심에 관통공이 형성된 것으로서, 마찰판 지지대(7140)의 지름은 제1 마찰판 홀더(7100) 외주연 요부(7101)를 포함한 제1 마찰판 홀더(7100)의 지름보다 크며, 제2 마찰판 홀더(7110) 수직 돌출 곡선판(7111)의 내면까지의 지름보다 작다.

도15는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 커플러(7150)의 단면, 정면, 및 배면을 나타낸 도면이다. 커플러(7150)는 관통공이 형성되는 원판의 관통공을 따라 수직 곡선판이 돌출하여 형성된다.

클러치(7080), 클러치 디스크(7090), 클러치 디스크 이동 핀(7061), 8개의 스프링(7062), 제1 마찰판 홀더(7100), 제2 마찰판 홀더(7110), 6개의 제1 마찰판(7120), 6개의 제2 마찰판(7130), 마찰판 지지대(7140), 커플러(7150), 및 8개의 클러치 고정 나사(7063)의 결합은 다음과 같다.

클러치(7080)의 일면에 클러치 디스크(7090)가 위치하는데, 클러치 디스크(7090)의 스프링 홈(7091)이 형성된 면이 클러치(7080) 측을 향하고, 클러치 디스크(7090)에 형성된 8개의 스프링 홈(7091)에는 각각 한 개의 스프링(7062)이 삽입된다. 클러치 디스크(7090)의 타면에는 제1 마찰판 홀더(7100)가 위치하며, 제1 마찰판 홀더(7100)에는 6개의 제1 마찰판(7120)과 6개의 제2 마찰판(7130)이 차례대로 적층되어 끼워진다. 이때, 제1 마찰판(7120)은 제1 마찰판 홀더(7100) 외주연의 제1 마찰판 홀더 요부(7101)와 회전이 불가능하도록 끼워지지만, 제2 마찰판(7130)의 관통공은 요부가 없으므로 자유 회전하도록 끼워진다. 마찰판 지지대(7140)는 제1 마찰판 홀더(7100)의 일면에 위치한다.

클러치(7080), 클러치 디스크(7090), 제1 마찰판 홀더(7100), 및 마찰판 지지대(7140)는 모두 공통되는 중심축으로부터 동일한 거리에 각각 8개의 나사공이 등각도로 위치하여 형성된다. 클러치(7080), 클러치 디스크(7090), 제1 마찰판 홀더(7100), 및 마찰판 지지대(7140)의 나사공은 각각 서로 대응하는 동일한 위치에 형성되므로 마찰판 지지대(7140)로부터 삽입되는 8개의 클러치 고정 나사(7063)에 의하여 모두 결합된다. 또한, 클러치 디스크(7090)에 형성되는 8개의 나사공은 다른 나사공들보다 더욱 큰 지름을 가지며, 소정의 두께를 가지는 원관 형상의 클러치 디스크 이동 핀(7061)이 삽입되는데, 클러치 디스크 이동 핀(7061)의 외주연은 클러치 디스크(7090)의 나사공에 밀착되고, 내주연은 클러치 고정 나사(7063)와 밀착된다. 이때, 클러치 디스크 이동 핀(7061)의 높이는 클러치 디스크(7090)의 두께보다 크고, 이에 따라 클러치 디스크(7090)는 클러치(7080)와 제1 마찰판 홀더(7100) 사이에서 클러치 디스크 이동 핀(7061)을 따라 소정 거리만큼 전후 이동할 수 있다.

제2 마찰판 홀더(7110)는 마찰판 지지대(7140) 측으로부터 제1 마찰판 홀더(7100)와 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)을 감싸면서 끼워지는데, 제2 마찰판(7130)의 외주연에 형성된 8개의 제2 마찰판 요부(7131)가 제2 마찰판 홀더(7110)의 8개의 수직 절개부(7112)에 끼워진다. 또한, 커플러(7150)는 제2 마찰판 홀더(7110)와 고정 결합된다.

수동 조작부(4000)는 푸쉬링 부(8160)와 수동 레버부(8180)로 구성되며, 푸쉬링 부(8160)는 푸쉬링(8161), 2개의 출력 롤러(8172), 2개의 출력 롤러 핀(8171), 및 푸쉬링 지지핀(8170)을 포함한다.

도16은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 푸쉬링 부(8160)의 정면, 및 측면을 나타낸 도면이다. 푸쉬링(8161)은 중심에 관통공이 형성되는 원판으로서 외주연에는 소정의 지름과 깊이를 가지는 제1 홈(8162)이 외주연의 원주 방향을 따라 형성되고, 고무링의 삽입을 위한 제2 홈(8163) 또한 외주연의 원주 방향을 따라 형성된다. 푸쉬링(8161)의 일측에는 푸쉬링(8161)의 내측으로부터 외측으로 제1 홈(8162)을 관통하는 푸쉬링 지지핀 관통공(8164)이 형성되고, 푸쉬링(8161)의 중심축을 기준으로 서로 대향하는 위치에 푸쉬링(8161)의 내측으로부터 외측으로 제1 홈(8162)을 관통하는 2개의 출력 롤러 핀 관통공(8165)이 형성되는데, 2개의 출력 롤러 핀 관통공(8165)은 푸쉬링(8161)의 중심축을 기준으로 각각 푸쉬링 지지핀 관통공(8164)과 90°의 각도를 이루어 위치한다.

도17은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부의 푸쉬링 지지핀(8170), 출력 롤러 핀(8171), 및 출력 롤러(8172)의 정면을 나타낸 도면이다. 푸쉬링 지지핀(8170)은 서로 다른 지름을 가지는 두 개의 원기둥이 결합된 형상으로서 더욱 큰 지름을 가지는 원기둥 측 일단이 원형상으로 형성되며, 푸쉬링(8161)의 외주연 측으로부터 푸쉬링 지지핀 관통공(8164)과 고정 결합된다. 출력 롤러 핀(8171)은 서로 다른 지름을 가지는 세 개의 원기둥이 지름 크기 순서에 따라 차례대로 결합된 형상이며, 출력 롤러(8172)는 중심부에 관통공이 형성되는 원기둥 형상이다. 출력 롤러(8172)는 출력 롤러 핀(8171)에 의해서 푸쉬링(8161)의 내주연으로부터 출력 롤러 핀 관통공(8165)에 결합되는데, 출력 롤러 핀(8171) 상에서 자유 회전 하도록 결합되며, 출력 롤러(8172)의 관통공에는 출력 롤러 핀(8171)의 형상에 대응하는 걸림턱이 형성되어 출력 롤러 핀(8171)으로부터 분리되지 않는다.

도18은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 수동 레버부(8180)의 정면, 및 저면을 나타낸 도면이다.

수동 레버부(8180)는 수동 레버(8211), 하우징(8200), 하우징 커버(8210), 입력부(8190), 입력 롤러(8182), 입력 롤러 핀(8181), 푸쉬 버튼(8186), 푸쉬 로드(8185), 푸쉬 로드 스프링(8184), 및 스토퍼(8183)를 포함한다.

도19는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 입력부(8190)의 정면, 측면 및 저면을 나타낸 도면이다. 입력부(8190)는 지름이 서로 다른 두 개의 원기둥이 결합된 형상이고, 지름이 큰 원기둥에는 외주연으로부터 중심 축을 지나고 소정 깊이를 가지는 원통 형상의 푸쉬 로드 홈(8192)이 형성된다. 또한, 지름이 큰 원기둥 외주연에는 원통 형상 홈과 겹치지 않는 위치에 원주 방향으로 소정 깊이와 길이를 가지는 스토퍼 홈(8193)이 형성된다. 지름이 큰 원기둥의 하면에는 소정 깊이를 가지는 원통 형상의 입력 롤러 핀 홈(8191)이 형성되는데, 지름이 큰 원통의 중심 회전 축과 편향되어, 즉 중심 회전 축으로부터 소정 거리 이격되는 위치에 형성된다.

도20은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 하우징(8200)의 정면, 및 평면을 나타낸 도면이다. 도17을 참고하면 입력부(8190)는 하우징(8200) 내측에서 하우징(8200)과 회전 가능하도록 결합되고, 하우징(8200) 측면의 스토퍼 관통공(8203)을 통하여 하우징(8200)의 내측으로 삽입 돌출되는 스토퍼(8183)가 구성되는데, 입력부(8190)의 외주연에 형성되는 스토퍼 홈(8193)과 맞물려서 입력부(8190)가 일정 각도 이상 회전하지 못하도록 저지한다. 하우징(8200)의 일측에는 입력부(8190)에 형성되는 푸쉬 로드 홈(8192)과 대응하여 통하도록 푸쉬 버튼 관통공(8201)이 형성되는데, 푸쉬 로드 홈(8192) 내측으로부터 푸쉬 로드 스프링(8184), 및 푸쉬 로드(8185)가 위치하고, 푸쉬 버튼 관통공(8201)에는 푸쉬 버튼(8186)이 푸쉬 로드(8185)와 맞닿아 위치한다. 하우징(8200) 내측을 향하는 푸쉬 버튼(8186)의 일측에는 나사 머리 형상의 돌출부(8187)가 형성되고, 푸쉬 버튼 관통공(8201)의 일측에는 푸쉬 버튼(8186)의 나사 머리 형상의 돌출부(8187)에 대응하는 나사 머리 걸림턱(8202)이 형성된다. 이때, 나사 머리 걸림턱(8202)의 깊이는 푸쉬 버튼(8186)의 나사 머리 형상의 돌출부(8187) 두께보다 크게 형성됨으로써, 푸쉬 버튼 스프링(8184)에 의한 장력을 받은 푸쉬 로드(8185)의 일부가 하우징(8200)의 푸쉬 버튼 관통공(8201)에 삽입되는 것이 가능하다. 따라서, 입력부(8190)는 푸쉬 로드(8185)가 하우징(8200)의 푸쉬 버튼 관통공(8201)에 걸려있는 상태에서는 하우징(8200)에 대한 회전 운동이 불가능하며, 하우징(8200)의 외측으로부터 푸쉬 버튼(8186)을 밀어서 푸쉬 로드(8185)를 하우징(8200)의 푸쉬 버튼 관통공(8201)으로부터 이탈 시킨 후에 하우징(8200)에 대한 입력부(8190)의 회전 운동이 가능하다.

입력 롤러 핀(8181)은 서로 다른 지름을 가지는 세 개의 원기둥이 지름 크기 순서에 따라 차례대로 결합된 형상이며, 입력 롤러(8182)는 중심부에 관통공이 형성되는 원기둥 형상이다. 입력 롤러(8182)는 입력 롤러 핀(8181)에 의해서 입력 롤러 핀 홈(8191)에 결합되는데, 입력 롤러 핀(8181) 상에서 자유 회전 하도록 결합되며, 입력 롤러(8182)의 관통공에는 입력 롤러 핀(8181)의 형상에 대응하는 걸림턱이 형성되어 입력 롤러 핀(8181)으로부터 분리되지 않는다.

도21은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 하우징 커버(8210)와 수동 레버(8211)의 정면, 및 하우징 커버(8210)의 저면을 나타낸 도면이다. 하우징(8200)으로부터 돌출되는 입력부(8190)는 하우징 커버(8210)와 핀 결합되며, 하우징 커버(8210)의 외측에는 수동 레버(8211)가 고정 결합된다.

도22는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)의 푸쉬링 조절핀(8220)의 평면, 정면, 및 저면을 나타낸 도면이다. 푸쉬링 조절핀(8220)은 원기둥 형상으로 일단에는 푸쉬링 조절핀(8220)의 회전 중심축에 편향된 위치에 푸쉬링 지지핀 홈(8221)이 형성되고 타측에는 드라이버의 삽입이 가능한 드라이버 홈(8222)이 형성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 자중 하강부(4000)는 자중 하강부 케이스(4001) 내측에 코일 홀더(7070)가 고정 결합되고, 코일(7071)에는 전원을 인가하기 위한 전선이 연결되며, 클러치 디스크(7090), 제1 및 제2 마찰판 홀더(7100, 7110), 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130), 마찰판 지지대(7140), 및 커플러(7150)가 결합되는 클러치(7080) 내측으로 코일 홀더가 삽입된다. 중공 축(1010)은 클러치(7080)의 관통공까지 삽입되어 클러치(7080)와 핀 결합되고, 중공 축(1010)보다 더욱 연장되는 내부 축(1011)은 클러치 디스크(7090), 제1 마찰판 홀더(7100), 마찰판 지지대(7140), 및 커플러(7150)의 관통공을 지나도록 삽입되어 커플러(7150)와 핀결합한다. 또한, 커플러(7150)를 지나 돌출되는 내부 축(1011)의 일단은 원심 브레이크(3000)와 핀 결합한다.

즉, 클러치(7080), 클러치 디스크(7090), 제1 마찰판(7120), 제1 마찰판 홀더(7100), 및 마찰판 지지대(7140)는 중공 축(1010)과 함께 회전 할 수 있도록 기계적으로 결합되고, 제2 마찰판(7130), 제2 마찰판 홀더(7110), 커플러(7150), 및 원심 브레이크(3000)는 내부 축(1011)과 함께 회전할 수 있도록 기계적으로 결합된다.

수동 레버부(8180)의 하우징(8200)은 자중 하강부 케이스(4001) 상부에 고정 결합되고, 푸쉬링 조절핀(8220)은 자중 하강부 케이스(4001) 하부에 회전 가능하도록 결합되며, 푸쉬링 부(8160)의 푸쉬링 지지핀(8170)은 푸쉬링 조절핀(8220)의 푸쉬링 지지핀 홈(8221)과 자유 운동이 가능하도록 결합된다. 수동 레버부(8180)의 입력 롤러(8182)는 푸쉬링(8161)의 제1 홈(8162)에 자유 운동이 가능하도록 끼워지며, 푸쉬링 부(8160)의 2개의 출력 롤러(8172)는 클러치 디스크(7090)로부터 제1 마찰판 홀더(7100) 측 방향에 위치하고, 제2 홈(8163)에는 고무링이 구성되어 자중 하강부 케이스(4001) 내측으로부터 푸쉬링(8161)을 지지한다. 이때, 푸쉬링 조절핀(8220)은 푸쉬링(8161)과 결합하는 푸쉬링 지지핀(8170)을 지지함과 동시에 푸쉬링(8161)의 정밀한 위치를 조절하는 역할을 한다. 푸쉬링 지지핀 홈(8221)은 푸쉬링 조절핀(8220)의 회전 중심축으로부터 편향되어 위치하므로, 드라이버를 드라이버 홈(8222)에 삽입하여 푸쉬링 조절핀(8220)을 회전시키면, 푸쉬링 지지핀(8170)은 편심 회전 운동하고, 푸쉬링 지지핀(8170)과 일체로 결합된 푸쉬링(8161)은 제1 홈(8162)에 끼워진 입력 롤러(8182)를 지지축으로하여 전후로 각회전 이동한다. 푸쉬링(8161)의 바람직한 위치는 클러치 디스크(7090)와 접하는 2개의 푸쉬링 출력 롤러(8172)가 클러치 디스크(7090)의 스프링(7062) 장력에 반하여 클러치 디스크(7090)를 클러치(7080) 측으로 밀지 않는 정도의 위치이다.

동력 전달 기어부(5000)는 출력축 기어(3023)와 맞물려 회동하는 제1 기어(5001), 제1 기어(5001)와 일체로 회동하는 제2 기어(5002), 제2 기어(5002)와 맞물려 회동하는 제3 기어(5003), 제3 기어(5003)와 연동 축(5010)에 의해 기계적으로 결합되어 회동하는 제4 기어(5004) 및 제5 기어(5005), 제4 기어(5004)와 맞물려 회동하는 제6 기어(5006), 제5 기어(5005)와 맞물려 회동하는 제7 기어(5007)를 포함한다. 제5 기어(5005)는 제1 피니언(5008)과 축 결합하고, 제7 기어(5007)는 제2 피니언 기어(5009)와 축 결합하며, 제1 피니언(5008)과 제2 피니언(5009)은 수문과 기계적으로 결합하는 래크(5011)와 각각 맞물린다. 따라서, 제1 기어(5001)로 전달되는 출력축 기어(3023)의 회전력은 동력 전달 기어부(5000)를 통하여 전달되고, 제1 및 제2 피니언(5008, 5009)을 회전시켜 래크(5011)를 이동시킴으로써 수문의 상승 또는 하강이 가능하다.

전제 구성은, 전/수동 전환부의 전동 입력축이 전동 모터(1000)와 연결되고, 전/수동 전환부(3000)의 출력축 기어(3023)는 동력 전달 기어부(5000)의 제1 기어(5001)와 맞물리며, 내부 축(9000)의 일단에 고정 결합되는 내부 축 기어(9001)는 전/수동 전환부(3000)의 싸이클로 외측 기어와 맞물린다. 또한, 회전축의 일측에는 카운터 리미트 스위치부(3024)가 구성되어 수문의 상승 및 하강 정도를 검출하고, 수동 구동부(2000)에는 과부하 검출부가 구성되어 고효율 펌프 게이트 장치 작동시의 과부하를 검출한다. 카운터 리미트 스위치부(3024)와 과부하 검출부의 원리와 구성은 이미 널리 주지된 관용 기술에 불과하므로 생략하기로 한다.

작동 과정은 다음 네 가지로 구분된다. ① 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 고정 결합되는 상태에서 전동 모터(1000)를 구동하는 경우. ② 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 고정 결합되는 상태에서 수동휠(2041)을 구동하는 경우, ③ 수문이 상승되어 있는 상태에서 코일(7071)에 전압을 인가하여 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 분리되는 경우, 및 ④ 수문이 상승되어 있는 상태에서 수동 조작부(2000)를 제어하여 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 분리되는 경우이다.

① 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 고정 결합되는 상태에서 전동 모터(1000)를 구동하는 경우.

제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 고정 결합되어 있으므로, 제1 마찰판 및 제2 마찰판(7120, 7130)과 각각 기계적으로 고정 결합되는 중공 축(9010)과 내부 축(9000)도 함께 회동하도록 서로 고정 결합되어 있는 상태이다. 중공 축(9010)은 수동측 웜(2042)과 수동측 웜휠(2043)에 의하여 회전 불가능하도록 구속되어 있으므로, 내부 축(9000) 또한 회전이 불가능하도록 고정되며, 이에 따라 내부 축 기어(9001), 수동측 기어(3022), 및 싸이클로 외측 기어 또한 회전 불가능하도록 고정된다.

전동 모터(1000)를 구동하면, 전동 입력축이 회전함에 따라서 편심캠이 회전한다. 싸이클로 외측 기어는 회전하지 못하도록 고정되어 있으므로, 편심캠에 의해 밀려 회전하는 싸이클로 디스크의 외측이 안내핀에 순차적으로 맞물리며 회전한다. 이때, 싸이클로 디스크의 회전에 따라 싸이클로 디스크의 외측 관통공에 삽입된 출력축 핀이 회전 이동하며, 출력축 핀과 일체인 싸이클로 출력축이 회전한다. 싸이클로 출력축의 출력축 기어(3023)의 회전력은 동력 전달 기어부(5000)로 전달되어 래크(5011)를 이동시키고, 수문을 상승시킨다.

반대로, 전동 모터(1000)를 구동하여 수문을 하강시키는 경우는 전동 모터(1000)의 구동 방향을 반대로 하여 역회전력을 가하며 작동 과정은 수문을 상승시키는 경우와 대동소이하다.

② 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 고정 결합되는 상태에서 수동휠(2041)을 구동하는 경우.

제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 고정 결합되어 있으므로, 제1 마찰판 및 제2 마찰판(7120, 7130)과 각각 기계적으로 고정 결합되는 중공 축(9010)과 내부 축(9000)도 함께 회동하도록 서로 고정 결합되어 있는 상태이다. 전동 모터가 정지되어 있는 상태에서는 전동 모터의 브레이크 장치에 의해 전동 입력축이 회전 불가능하도록 고정된다.

수동휠(2041)을 회전시키면, 회전하는 수동측 웜(2042)에 의해 수동측 웜휠(2043)과 중공 축(9010)이 회전하고, 이에 따라 내부 축(9000)과 내부 축 기어(9001)가 회전한다. 내부 축 기어(9001)가 회전함에 따라 싸이클로 외측 기어가 회전하고, 안내핀에 맞물려 있는 싸이클로 디스크가 편심캠을 지지대로 하여 회전하며, 싸이클로 출력축도 함께 회전한다. 싸이클로 출력축의 출력축 기어(3023)의 회전력은 동력 전달 기어부(5000)로 전달되어 래크(5011)를 이동시키고, 수문을 상승시킨다.

반대로, 수동휠(2041)을 구동하여 수문을 하강시키는 경우는 수동휠(2041)의 구동 방향을 반대로 하여 역회전력을 가하며 작동 과정은 수문을 상승시키는 경우와 대동소이하다.

③ 수문이 상승되어 있는 상태에서 코일(7071)에 전압을 인가하여 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 분리되는 경우.

수문이 상승되어 있는 경우에는 수문의 자중에 의하여 래크(5011)는 힘을 받게되고, 이 힘은 래크(5011)와 제1 및 제2 피니언(5008, 5009)에 의해 회전력으로 변환되며, 동력 전달 기어부(5000)를 통해 전달되어 출력축 기어(3023)에 회전력을 가한다. 이때, 전동 입력축은 고정되고, 싸이클로 외측 기어는 수동측 웜(2042)과 수동측 웜휠(2043)에 의해 고정된다. 따라서, 싸이클로 출력축은 회전이 불가능하고, 싸이클로 출력축과 고정 결합된 출력축 기어(3023) 또한 회전이 불가능하므로 수문은 하강하지 못하고 고정된다.

코일(7071)에 전압을 인가하면 클러치(7080)는 자성을 띄게 되고, 클러치 디스크(7090)는 자기력에 의하여 클러치(7080)에 밀착하게 된다. 이에 따라 클러치 디스크(7090)로부터 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)에 가해지던 압력이 해제되고, 압착 고정되어 있던 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)은 서로 자유 회전이 가능한 상태가 된다. 따라서 제2 마찰판(7130)과 기계적으로 연결되는 내부 축(9000)은 중공 축(9010)의 고정 여부와 무관하게 자유 회전이 가능한 상태가 된다. 이에 따라, 내부 축 기어(9001), 수동측 기어(3022), 싸이클로 출력축, 및 출력축 기어(3023)는 자유 회전이 가능한 상태로 된다. 따라서, 수문측으로부터 출력축 기어(3023)로 전달되는 수문 자중에 의한 회전력을 구속하던 구속력은 해제되고 수문은 자유 하강한다.

이때, 수문의 하강에 의한 내부 축(9000)의 회전 속도가 너무 높아지는 경우, 내부 축(9000)에 구성되는 원심 브레이크(9000)에 의하여 회전 속도가 제어됨으로써, 수문의 하강 속도는 너무 높아지지 않도록 제어된다.

또한, 클러치(7080) 외주연의 곡선판 측과 클러치(7080) 내주연의 곡선판 측은 4개의 자성 차단 관통공(7081)의 면적만큼 분리되어 있으므로, 코일(7071)의 자기장에 의해 클러치(7080) 내주연의 곡선판이 띄게 되는 자성은 클러치(7080) 외주연의 곡선판 측으로 일부만 전달된다. 따라서, 자기력의 손실을 최대한 막을 수 있고, 클러치(7080) 내주연의 곡선판 측에서 더욱 강한 힘으로 클러치 디스크(7090)를 당길 수 있다. 이때, 제1 마찰판 홀더(7120), 클러치 디스크 이동핀(7061), 및 클러치 고정 나사(7063)는 자성을 띄지 않는 STS304 또는 STS316의 재질로 구성되어 자기력의 손실을 보다 효과적으로 막을 수 있으며, 비자성이고 충분한 기계적 강도를 가지고 있는 금속이면 어떠한 것이라도 사용될 수 있다.

④ 수문이 상승되어 있는 상태에서 수동 조작부(2000)를 제어하여 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)이 서로 분리되는 경우.

수동 레버부(8180)의 입력부(8190)는 하우징(8200)의 푸쉬 버튼 관통공(8201)에 일부 삽입되는 푸쉬 로드(8185)에 의하여 하우징(8200)과 서로 회전 불가능하므로, 푸쉬 버튼(8186)을 눌러서 푸쉬 로드(8185)를 푸쉬 버튼 관통공(8201)으로부터 이탈시킨 후 수동 레버(8211)를 회전시킨다. 수동 레버(8211)를 회전시킴에 따라 수동 레버(8211)와 고정 결합되는 하우징 커버(8210)가 회전하고, 하우징 커버(8210)와 고정 결합되는 입력부(8190)도 함께 회전한다. 입력부(8190)의 하부에 구성된 입력 롤러(8182)는 입력부(8190)의 회전 축에 편향되어 위치하므로 푸쉬링(8161)의 제1 홈(8162)을 따라 이동하면서 푸쉬링(8162)을 클러치 디스크(7090) 방향으로 이동시킨다. 즉, 푸쉬링(8162)은 푸쉬링 지지핀(8170)에 의해 지지되므로 푸쉬링(8162)은 푸쉬링 지지핀(8170)을 축으로 하여 각 회전한다. 푸쉬링(8162)이 각 회전함에 따라 푸쉬링(8162)에 구성되는 2개의 출력 롤러(8172)는 클러치 디스크(7090)에 압력을 가하고, 클러치 디스크(7090)는 코일(7071)에 전압을 인가하는 경우와 마찬가지로 클러치(7080)에 밀착하게 된다. 이에 따라 클러치 디스크(7090)로부터 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)에 가해지던 압력이 해제되고, 압착되어 있던 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)은 서로 자유 회전이 가능한 상태가 된다. 따라서 제2 마찰판(7130)과 기계적으로 연결되는 내부 축(9000)은 중공 축(9010)의 고정 여부와 무관하게 자유 회전이 가능한 상태가 된다. 이에 따라, 내부 축 기어(9001), 수동측 기어(3022), 싸이클로 출력축, 및 출력축 기어(3023)는 자유 회전이 가능한 상태로 된다. 따라서, 수문측으로부터 출력축 기어(3023)로 전달되는 수문 자중에 의한 회전력을 구속하던 구속력은 해제되고 수문은 자유 하강한다.

또한, 입력부(8190)는 스토퍼(8183)와 스토퍼 홈(8193)에 의하여 일정 각도 이상 회전하는 것이 방지되어 입력부(8190)에 무리한 회전이 가해지는 것을 막을 수 있다.

도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치를 나타내는 도면, 도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 펌프 게이트 장치의 평면도, 도 26은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 게이트 장치의 정면도, 및 도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 펌프 게이트 장치의 정면 투영도이다.

수문(100)에는 파이프(130)가 구성되는데, 파이프(130)의 하단은 수문(100)의 하단에 노출되어 유입구(110)가 형성되고, 파이프(130)의 측면에는 수문(100) 외부와 통하도록 배출구(120)가 관통 형성된다. 따라서, 유입구(110)와 파이프(130) 내부, 그리고 배출구(120)가 서로 통하여 유체가 유동할 수 있도록 유동로가 형성된다.

펌프부는 모터(200)를 가지고, 모터(200)는 회전축에 의해 프로펠러(210)에 연결된다. 펌프부는 파이프(130) 내부에 수직으로 고정 결합되고, 물의 역류가 방지될 수 있도록 배출구(120)에는 역류 방지 장치가 구성될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따르면, 플랩 밸브(121)일 수 있다. 유체의 역류를 방지하는 플랩 밸브(121)의 구성은 이미 널리 주지된 관용 기술에 불과하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

수문(100) 상부의 수로 구조물(300)에는 권양부(400)가 구비되고 권양부(400)와 수문(100)은 래크바(410)에 의해 서로 연결된다. 따라서, 권양부(400)의 작동에 의해 수문(100)이 슬라이딩하여 상승하거나 하강함으로써 수로가 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 이때, 레크바(410)의 하단이 수문(100)의 상단에 연결되는 것이 아니라, 수문(100)의 측면을 따라 하부로 연장되어 레크바(410)의 하단이 수문(100)의 측면 하부에 연결된다. 따라서, 수문(100) 개방시에 수문(100)의 하부가 권양부(400)의 배치되는 높이까지 상승할 수 있으므로 권양부(400)가 낮은 위치에 배치되는 경우에도 수문(100)이 충분히 개방될 수 있다.

파이프(130)의 상단은 커버(131)에 의해 폐쇄되는데, 필요한 경우에 파이프(130)의 개방이 가능하도록 커버(131)가 파이프(130)에 조립 결합되며, 본 발명의 일실시예에 따르면, 나사 결합일 수 있다. 따라서, 펌프부의 고장 등으로 인하여 펌프부를 수문(100)으로부터 분리하거나 교체하는 경우에, 커버(131)를 파이프(130)로부터 분리하여 개방하고 펌프부를 파이프(130)로부터 수직으로 상승시켜 이동시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 펌프 게이트 장치의 작동은 다음과 같다.

수문(100)이 상승된 상태에서 권양부(400)를 작동하면 래크바(410)가 하강하고, 래크바(410)에 연결된 수문(100) 또한 함께 하강하여 수로가 폐쇄된다. 이때, 플랩 밸브(121)에 의해 물이 하류로부터 역류하는 것이 방지된다. 모터(200)를 구동하면 모터(200)에 연결된 프로펠러(210)가 회전하고, 이에 따라 상류의 물이 유입구(110)를 통하여 파이프(130)에 유입된다. 유입된 물은 배출구(120)로 향하는데, 펌프부로 인하여 강제로 발생하는 수압에 의해 플랩 밸브(121)가 개방되고, 물은 개방된 배출구(120)를 통하여 하류 측으로 강제 배출된다.

이때, 유입구(110)가 수문(100)의 하단에 위치하므로 상류 측의 물이 거의 고갈될 때까지 물이 하류 측으로 강제 배출될 수 있다. 특히, 도 2를 참조하면 수문(100) 하측의 수로의 바닥에 함몰 유로(310)를 함몰 형성하고 이를 통하여 물을 배출하는 경우에 상류 측의 물을 모두 확실하게 배출시킬 수 있다. 이때, 상기 함몰 유로(310)는 수문(100)이 최대로 하강하는 경우에 유입구(100)를 완전히 폐쇄하지 않도록 유입구(110)로부터 상류 측으로 소정 거리 연장되어 함몰되어 개방부를 가진다. 따라서, 필요할 경우에 상류의 저수량과 무관하게 물을 하류로 배출시킬 수 있다.

한편, 펌프부의 손상으로 인하여 펌프부를 수문(100)으로부터 분리하는 경우에, 파이프(130) 상부에 결합되는 커버(131)를 파이프(130)로부터 분리하고, 펌프부를 파이프(130)로부터 분리하여 상부로 이동시켜 간단하게 분리할 수 있다. 즉, 일례로 커버(131)를 개방하고, 크레인에 구성되는 견인로프를 펌프부에 연결하며, 파이프(130)와 펌프부의 결합 수단을 해제한다. 이후 크레인을 구동시켜 펌프부를 수직으로 이송하여 분리할 수 있으며, 펌프부를 수문(100)에 설치하는 과정은 상기 과정의 역순으로 이루어질 수 있다. 이때, 펌프부가 수직으로 배치되어 상부로 이송되므로 수로 구조물(300)의 개방부의 길이(b)가 짧아도 되므로 수로 구조물(300)을 소형화할 수 있고, 협소한 장소에 설치하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 사용자의 요구 성능에 따라 제1 및 제2 마찰판(7120, 7130)의 개수와 클러치 디스크(7090)에 구성되는 스프링(7062)의 개수가 변경될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 원격 제어부와 배터리를 추가로 설치할 수 있으며, 원격 제어부의 조작을 통해 코일(7071)에 전원을 인가하여 전자 클러치(7000)를 조작함으로써 고효율 펌프 게이트 장치에 접근하지 않고도 원거리에서 수문을 자동으로 하강시킬 수 있다. 따라서, 폭우, 낙뢰, 하천 범람 시에 감전이나 홍수로 인한 인명 사고를 유발할 수 있는 현장 접근이 필요 없으므로 매우 안전하고, 침수 피해를 신속히 막을 수 있으며, 정전시에도 수문을 하강 시킬 수 있으므로 비상 상황에 대한 대처가 매우 우수한 장점이 있다. 한편, 배터리와 원격 제어부에 대한 구성은 이미 널리 주지된 관용기술에 불과하므로 생략하기로 한다.

또한, 펌프부의 손상으로 인하여 펌프부를 수문(100)으로부터 분리하는 경우에, 펌프부를 상부로 이동시켜 간단하게 분리할 수 있으므로 매우 편리하고, 작업 시간 단축과 비용 절감 측면에서 매우 유리하다. 또한, 펌프부가 수직으로 배치되어 상부로 이송되므로 수로 구조물(300)의 개방부가 짧아도 되므로 수로 구조물(300)을 소형화할 수 있고, 협소한 장소에 설치하는 것이 가능하다.

더하여, 유입구(110)가 수문(100)의 하단에 위치하므로 상류 측의 저수량이 거의 고갈될 때까지 물을 하류 측으로 강제 배출시킬 수 있으므로, 상류의 저수량과 무관하게 운용할 수 있고, 효과적인 운용이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1000: 전동 모터 2000: 수동 구동부
3000: 전/수동 전환부 4000: 자중 하강부
5000: 동력 전달 기어부 7000: 전자 클러치
8000: 수동 조작부 9000: 원심 브레이크

Claims

전동 입력을 위한 전동기;
전동 또는 수동 입력의 선택 전환을 위한 싸이클로 감속부를 가지는 전/수동 전환부;
수동 입력을 위한 수동 구동부; 및
전동 또는 수동으로 수문을 하강시키기 위한 자중 하강부
를 포함하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 전/수동 전환부는,
일단에 편심캠이 결합되는 전동 입력축;
싸이클로 디스크는 중심부가 관통되는 중심공을 가지고, 외측으로 곡선 형상의 돌기가 형성되는 원판의 기어 형상을 가지며, 복수의 외측 관통공이 중공 주변을 따라 관통 형성되는 싸이클로 디스크;
중심이 관통되고 외측에 복수의 돌기가 형성되는 원판의 기어 형상을 가지고, 내측으로부터 소정 높이로 돌출하도록 복수의 안내핀이 결합되는 싸이클로 외측 기어; 및
일측이 복수의 출력축 핀이 결합되는 원판 형상을 가지는 싸이클로 출력축
을 포함하고,
상기 전동 입력축의 중심축, 상기 싸이클로 외측 기어 및 상기 싸이클로 출력축은 회전 중심축이 서로 일치하도록 배치되고, 상기 싸이클로 디스크는 상기 싸이클로 외측 기어에 삽입되며, 상기 출력축 핀은 상기 싸이클로 디스크의 외측 관통공에 삽입되고, 상기 싸이클로 디스크의 중심공에는 상기 전동 입력축의 상기 편심캠이 삽입되며, 상기 싸이클로 디스크는 상기 회전 중심축으로부터 편심되어 위치하여 상기 싸이클로 디스크의 상기 돌기의 일부가 상기 싸이클로 외측 기어의 상기 안내홈의 일부와 맞물리는 것을 특징으로 하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제2항에 있어서, 상기 수동 구동부는,
수동 휠;
상기 수동 휠에 구성되는 웜; 및
상기 웜과 맞물리는 웜 휠
을 포함하고,
상기 수동 휠의 회전력을 상기 싸이클로 외측 기어 측으로 일방향적으로 전달하는 것을 특징으로 하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 자중 하강부는,
적어도 하나 이상의 제1 마찰판;
상기 제1 마찰판 측면에서 전후 이동 가능한 클러치 디스크;
상기 제1 마찰판과 마주하여 위치하는 적어도 하나 이상의 제2 마찰판;
상기 제1 마찰판과 기계역학적으로 연결되어 전동력이 전달되는 중공 축; 및
상기 제2 마찰판과 기계역학적으로 연결되어 수동력이 전달되는 내부 축
을 포함하고,
상기 클러치 디스크는 탄성 부재에 의해 상기 제1 및 제2 마찰판을 압착시키고, 상기 클러치 디스크에 의한 압착에 의해 상기 제1 및 제2 마찰판은 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제4항에 있어서, 상기 자중 하강부는,
상기 클러치 디스크를 사이에 두고 상기 제1 마찰판과 마주하여 위치하며, 인가되는 전원에 의하여 자기력을 발생시키기 위한 코일
을 더 포함하고,
상기 클러치 디스크가 상기 자기력에 의해 이동됨으로써, 상기 제1 및 제2 마찰판이 분리되는 것을 특징으로 하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제4항에 있어서, 상기 자중 하강부는,
동력을 전달하기 위한 수동 레버부; 및
상기 수동 레버부와 기계역학적으로 연결되고, 상기 클러치 디스크와 기계역학적으로 연결되는 푸쉬링 부
를 더 포함하고,
상기 수동 레버로부터 전달되는 동력에 의해, 상기 푸쉬링 부가 상기 클러치 디스크를 이동시킴으로써, 상기 제1 및 제2 마찰판이 분리되는 것을 특징으로 하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제4항에 있어서, 상기 자중 하강부는,
상기 내부 축과 기계역학적으로 연결되어 상기 내부 축의 회전 속도를 제어하기 위한 원심 브레이크
를 더 포함하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제1항에 있어서,
수문;
상기 수문의 하단에 형성되는 유입구;
상기 수문의 하류 측 측면에 형성되는 배출구;
상기 유입구와 상기 배출구를 연결하여 유동로를 형성할 수 있도록, 상기 수문에 수직으로 배치되는 파이프; 및
상기 파이프 내측에 결합되고, 물을 상기 유입구로부터 상기 배출구로 강제 배출할 수 있는 펌프부
를 더 포함하고,
상기 펌프 교체 시 상기 펌프부를 상기 파이프로부터 분리하여 상부로 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는
고효율 펌프 게이트 장치.
제8항에 있어서,
플랩 밸브를 가지고, 상기 배출구에 구성되어 물의 역류를 방지할 수 있는 역류 방지 장치
를 더 포함하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제8항에 있어서, 상기 펌프부는,
모터; 및
회전축에 의해 상기 모터에 연결되어 구동되는 프로펠러
를 포함하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유입구 하측의 수로 저면에 함몰 유로가 함몰 형성되고,
상기 함몰 유로는, 상기 수문이 최대로 하강하는 경우에 상기 유입구가 폐쇄되지 않도록, 상기 유입구로부터 상기 상류 측으로 소정 간격 이격되는 개방부를 가지는 것을 특징으로 하는 고효율 펌프 게이트 장치.
제11항에 있어서,
상기 전동기로부터 구동력을 전달받는 구동 기어; 및
상기 구동 기어에 맞물리고, 상기 구동 기어로부터 상기 수문 측면의 하부까지 연장되어 상기 수문 결합되는 레크바
를 더 포함하고,
상기 레크바의 하부는 상기 구동 기어에 의해 상기 구동 기어의 위치까지 상승할 수 있는 것을 특징으로 하는 고효율 펌프 게이트 장치.