KR20230139083A - 철도 레일의 측면 밀착형 윤활유 분사노즐 및 이를 구비한 철도 레일 윤활 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 레일의 측면 밀착형 윤활유 분사노즐 및 철도 레일 윤활 시스템에 관한 것으로, 윤활유 분사노즐이 철도 레일의 형상에 대응하여 안정적으로 밀착된 상태에서 윤활유를 분사할 수 있도록 하면서도 설치 및 분리, 해체가 쉽게 이루어지며, 열차의 주행을 고려하여 윤활유 분사구간 전체적으로 균등한 수준의 윤활유 도포가 이루어질 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명의 윤활유 분사노즐은, 철도 레일을 따라 서로 이격을 두고 다수 설치되어 열차의 휠과 마찰접촉하는 레일의 휠 접촉면에 윤활유를 분사할 수 있도록 하며, 좌우방향으로 길게 형성되어 레일의 상부 플랜지 일측면을 따라 후면이 밀착되며 윤활유가 분사되는 다수의 분사공이 상단 라인을 따라 열을 지어 배치된 노즐본체와, 레일의 하부 플랜지에 체결되어 고정된 상태에서 상기 노즐본체를 레일의 상부 플랜지 일측면에 밀착된 상태로 지지하는 하부 지지부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

철도 레일의 측면 밀착형 윤활유 분사노즐 및 이를 구비한 철도 레일 윤활 시스템{Side-to-side lubricating oil injection nozzle of railway rail and railway rail lubrication system with the same}

본 발명은 철도 레일 윤활 시스템에 관한 것으로, 특히 윤활유 분사노즐이 철도 레일의 형상에 대응하여 안정적으로 밀착된 상태에서 윤활유를 분사할 수 있도록 하면서도 설치 및 분리, 해체가 쉽게 이루어지며, 열차의 주행을 고려하여 윤활유 분사구간 전체적으로 균등한 수준의 윤활유 도포가 이루어질 수 있도록 한 도 레일의 측면 밀착형 윤활유 분사노즐 및 철도 레일 윤활 시스템에 관한 것이다.

열차를 안전하게 지지하며 휠의 주행저항을 최대로 줄이기 위한 철도 레일은 강도와 내마모성과 내식성 등을 고려하여 고탄소강으로 제작된다. 특히 곡선구간의 레일은 휠과의 강한 마찰에 의한 마모를 최대한 줄이기 위해 담금질 등의 열처리를 하기도 한다.

그러나 레일과 휠과의 빈번한 마찰은 레일의 마모를 야기하게 되며, 특히 곡선구간의 내측 레일은 휠과의 슬립현상에 의해 마모와 함께 소음과 마찰열을 발생시킨다.

이러한 이유로, 마모나 소음발생을 줄이고 나아가 레일을 냉각하기 위해 레일의 마찰부분에 윤활유(또는 그리스)를 공급하기 위한 윤활유 공급장치가 개시된 바 있다.

이같은 윤활유 공급장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 레일(1)의 일측면에 체결되는 윤활유 호스(54)가 연결된 분사 케이스(52)와, 분사 케이스(52)의 상부에 돌출된 스위치(53)와, 분사 케이스(55)의 상부에 나란히 형성되는 다수의 분사노즐(52a)을 구비한다. 윤활유 호스(54)는 윤활유 탱크와 연결되며, 분사 케이스(52) 내에서 밸브를 경유하여 노즐(52a)에 연결된다. 상기 스위치(53)는 열차의 휠에 의한 접촉으로 감지신호를 생성한다. 스위치(53)로부터 감지신호가 생성되면 분사노즐(52a)과 윤활유 호스(54) 사이에 설치된 밸브들이 개방되면서 분사노즐(52a)들로부터 윤활유(55)가 분사된다. 이때 분사노즐(52a)로부터 분사된 윤활유(55)는 열차의 휠과 레일(1)의 접촉면에 도포된다.

하지만, 종래기술에 의한 윤활유 공급장치의 경우 철도 레일(1)의 측면에 분사 케이스(55)를 고정하기 위하여 일일이 용접작업을 실시해야 했던 관계로 숙련자에게도 작업이 어려울 정도이고 시간도 많이 소요되는 문제점이 있었다. 더욱이 이처럼 용접작업에 의해 분사 케이스(55)를 철도 레일(1) 측면에 고정하는 경우 중간 점검에 의한 보수작업이나 해체를 위하여 분리해 내기가 쉽지 않았다. 또한, 열차의 주행 시 발생하는 반복적인 진동의 영향을 그대로 받으면서 철도 레일로부터 떨어져 나가는 치명적인 문제도 종종 발생하였다.

한국공개특허공보 제2001-0028848호(2001.04.06)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 윤활유 분사노즐이 철도 레일의 형상에 대응하여 안정적으로 밀착된 상태에서 윤활유를 분사할 수 있도록 하면서도 설치 및 분리, 해체가 쉽게 이루어지며, 열차의 주행을 고려하여 윤활유 분사구간 전체적으로 균등한 수준의 윤활유 도포가 이루어질 수 있도록 한 레일의 측면 밀착형 윤활유 분사노즐 및 철도 레일 윤활 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 윤활유 분사노즐은, 철도 레일을 따라 서로 이격을 두고 다수 설치되어 열차의 휠과 마찰접촉하는 레일의 휠 접촉면에 윤활유를 분사할 수 있도록 하며, 좌우방향으로 길게 형성되어 레일의 상부 플랜지 일측면을 따라 후면이 밀착되며 윤활유가 분사되는 다수의 분사공이 상단 라인을 따라 열을 지어 배치된 노즐본체와, 레일의 하부 플랜지에 체결되어 고정된 상태에서 상기 노즐본체를 레일의 상부 플랜지 일측면에 밀착된 상태로 지지하는 하부 지지부재로 이루어진 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 노즐본체는 레일과 밀착된 상태에서 일체감을 높일 수 있도록 전후로 납작한 판재 형상으로 형성되며, 레일의 상부 플랜지 일측면 하부를 안착시킨 상태로 밀착되도록 한 안착홈이 상기 노즐본체 후면 상단부에 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 하부 지지부재는, 레일의 하부 플랜지 일단부와 타단부에 각각 장착되어 마주하는 한 쌍의 지지컵과, 상기 지지컵 한 쌍이 레일의 하부 플랜지 일측단부와 타측단부에 장착된 상태에서 상기 지지컵 한 쌍을 관통하여 체결되는 체결바와, 상기 지지컵 한 쌍 중 레일의 하부 플랜지 일단부에 장착된 지지컵과 상기 노즐본체를 연결한 상태로 체결되어 상기 노즐본체가 상기 지지컵에 지지되도록 해주는 브래킷으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 지지컵 한 쌍은 개방면이 서로 마주한 상태로 레일의 하부 플랜지에 장착되며, 상기 지지컵 한 쌍의 개방면 둘레부에는 각각 레일의 하부 플랜지 일단부와 타단부에 끼워져 장착되도록 한 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 지지컵 한 쌍을 관통하고 있는 상기 체결바의 일단부와 타단부에 너트가 나사체결되면서 레일의 하부 플랜지를 사이에 두고 상기 지지컵 한 쌍을 양편에서 가압하여 고정할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 브래킷은 상기 노즐본체의 전면에 밀착된 상태로 체결되는 상부 수직부와 상기 지지컵의 외주면 상측에 체결되는 하부 수평부로 이루어진 L자형 단면의 브래킷으로 구비되며, 상기 브래킷의 하부 수평부와 지지컵의 외주면 사이에는 열차의 주행으로 인해 발생하는 진동을 감쇄시키는 진동 감쇄부재가 더 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 진동 감쇄부재는 고감쇄 고무를 소재로 제작된 다수의 고무패드가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 진동 감쇄부재는 고무패드와 고무패드 사이사이에 접착층을 구비하며, 상기 접착층은 상층부와 중층부와 하층부로 이루어지되, 상기 상층부와 하층부는 중층부에 비해 강한 접착성을 갖는 에폭시 계열의 고분자를 재료로 이루어지고, 상기 중층부는 상기 상층부와 하층부에 비해 더 큰 연성과 탄성을 갖는 우레탄 계열 또는 실리콘 계열의 고분자를 재료로 이루어져서 상기 중층부에서 버퍼링 기능을 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 노즐본체의 전면에는 상기 브래킷의 상부 수직부가 밀착된 상태로 볼트체결되는 밀착홈이 형성되며, 상기 밀착홈은 상기 브래킷의 상부 수직부 좌우 폭보다 넓은 좌우 폭을 갖도록 형성되고 상기 밀착홈에는 좌우방향을 따라 복수의 볼트공이 형성되어 상기 노즐본체에 대하여 상기 브래킷을 체결할 때 상기 밀착홈 내에서 좌우방향으로 상기 브래킷의 체결위치를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 브래킷의 상부 수직부에는 상하방향으로 긴 장공의 형태로 볼트 관통공이 형성되어 상기 노즐본체에 대하여 상기 브래킷의 상부 수직부를 볼트체결할 때 상하방향으로 체결위치를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 노즐본체의 전면에는 내부 분기 포트에 의해 다수의 분사공과 연결되는 윤활유 주입공이 형성되어 윤활유를 공급받을 수 있도록 하며, 상기 노즐본체에서 윤활유 주입공이 형성된 부위에 설치되어 윤활유 저장장치에서 상기 노즐본체로 공급되는 윤활유로부터 이물질을 걸러내는 오일필터가 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.

한편 본 발명의 철도 레일 윤활 시스템은, 철도 레일을 따라 서로 이격을 두고 다수 설치되어 열차의 휠과 마찰접촉하는 레일의 휠 접촉면에 윤활유를 분사하는 윤활유 분사노즐; 상기 분사노즐에 공급되는 윤활유를 저장하는 윤활유 저장장치; 상기 윤활유 저장장치에서 상기 분사노즐 다수에 공급되는 윤활유를 중간에서 분배해주는 분배기; 및 상기 분배기에서 분배된 윤활유를 각각의 분사노즐로 펌핑해주는 분사펌프;를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 윤활유 저장장치는 상기 분사노즐과 연결되는 저장장치 본체와, 일정량의 윤활유를 저장하며 상기 저장장치 본체에 도킹된 상태에서 상기 저장장치 본체를 통해 상기 분사노즐로 윤활유를 공급할 수 있도록 한 윤활유 카트리지로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 분배기는 각 분사노즐에 대하여 차등적으로 윤활유 분배량을 달리하여 일정 구간에 마련된 윤활유 분사구간에서 레일을 따라 열을 지어 설치된 다수의 분사노즐이 열차의 진행방향으로 갈수록 윤활유의 분사량을 점진적으로 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 레일을 통해 전달되는 진동을 감지하기 위한 진동 감지센서와, 상기 진동 감지센서가 감지하여 생성된 진동 주파수 정보를 근거로 열차의 주행속도를 판단하는 속도 판단부를 더 포함하며, 상기 속도 판단부가 판단한 열차의 주행속도를 근거로 상기 제어부는 상기 분사펌프의 작동을 제어하여 상기 분사노즐에서 분사되는 윤활유의 분사량이 열차의 주행속도에 비례하여 증감되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 레일을 통해 전달되는 진동을 감지하기 위한 진동 감지센서와, 상기 진동 감지센서가 감지하여 생성된 진동 주파수 정보를 근거로 열차의 휠 마모도를 산출하는 마모도 진단부를 더 포함하며, 상기 마모도 진단부가 산출한 열차의 휠 마모도를 근거로 휠 마모도가 일정 수치 이상인 경우 상기 제어부는 상기 분사펌프의 작동을 제어하여 상기 분사노즐에서 분사되는 윤활유의 분사량을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 진동 감지센서가 감지한 진동 수치, 상기 음파 감지센서가 감지한 음파 수치, 카메라가 실시간 촬영하여 생성되는 영상 중 적어도 어느 하나에 근거하여 윤활유 분사구간에 대하여 열차가 일정 거리 이내로 접근하였음을 판단하는 접근 감지부를 더 포함하며, 상기 접근 감지부가 윤활유 분사구간에 대하여 열차가 일정 거리 이내로 접근하였음을 판단하면 제어부는 상기 분사펌프를 작동시켜 상기 분사노즐에서 윤활유가 분사되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 분사펌프의 토출측에서 윤활유의 펌핑 압력을 일정 주기로 측정하는 압력 감지센서와, 상기 압력 감지센서가 일정 주기로 측정하는 윤활유의 펌핑 압력에 변화가 없으면 상기 분사펌프의 고장으로 판단하는 고장 진단부를 더 포함하여, 상기 고장 진단부가 생성한 분사펌프의 고장 진단정보를 통신부를 통해 관제실로 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 윤활유 분사노즐은 지지컵 한 쌍과 체결바 및 브래킷으로 이루어진 하부 지지부재가 레일의 하부 플랜지에 체결된 상태에서 상부 플랜지에 밀착되는 노즐본체와 함께 삼각형 구조를 형성하면서 매우 안정적인 지지가 이루어지기 때문에 윤활유를 분사하는 노즐본체가 주행하는 열차의 진동으로 인해 떨어져 나가는 치명적인 문제가 없으며 설치 및 분리, 해체가 쉽게 이루어진다.

또한, 본 발명은 노즐본체가 상부 플랜지에 밀착되며 그 상단 라인을 따라 형성된 다수의 분사공이 형성되도록 한 구성에 의해 분사공으로부터 외부로 돌출된 관을 설치하지 않더라도 레일의 휠 접촉면에 대하여 원활하게 윤활유을 분사하여 도포하는 것이 가능하다

또한, 본 발명은 하부 지지부재에서 브래킷과 지지컵 사이의 설치된 진동 감쇄부재가 고감쇠 고무로 구비된 고무패드에 의해 레일을 통해 전달되는 진동을 효과적으로 감쇄시키는 것은 물론, 고무패드와 고무패드 사이에 구비된 접착층의 버퍼링 기능에 의해 고무패드 간 박리문제를 최소화하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 열차의 주행을 고려하여 윤활유 분사구간 전체적으로 균등한 수준의 윤활유 도포가 이루어지도록 하여 열차의 휠과 레일에 대한 효과적인 윤활이 이루어진다.

도 1은 종래기술에 의한 윤활유 공급장치를 설명하기 위한 참조도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐의 사용상태도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐의 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐을 구비한 철도 레일 윤활 시스템의 전체 구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐을 구비한 철도 레일 윤활 시스템에서 중앙 제어기의 세부기능을 설명하기 위한 구성도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐을 구비한 철도 레일 윤활 시스템에서 각각의 분사노즐에 대하여 윤활유 분배량을 차등 적용한 구성을 설명하기 위한 참조도

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 윤활유 분사노즐에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 지니고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 지니는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

<실시예>

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐의 사용상태도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐을 구비한 철도 레일 윤활 시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐은 철도 레일(R1)을 따라 서로 이격을 두고 다수 설치되어 열차의 휠과 마찰접촉하는 레일의 휠 접촉면에 윤활유(L1)를 분사할 수 있도록 한 것으로, 다수의 분사공(111)을 갖는 노즐본체(110)와, 윤활유로부터 이물질을 걸러내는 오일필터(120)와, 상기 노즐본체(110)를 레일의 하부 플랜지(R3)에 대하여 안정적으로 지지하는 하부 지지부재(130)를 주요 구성요소로 포함하여 노즐본체(110)가 레일의 형상에 대응하여 안정적으로 밀착된 상태에서 윤활유를 분사할 수 있도록 하면서도 설치 및 분리, 해체가 쉽게 이루어질 수 있도록 구성된다.

이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 윤활유 분사노즐에 대해 상세히 설명한다.

상기 노즐본체(110)는 좌우방향으로 길고 전후로 납작한 판재 형상으로 형성되며, 상기 노즐본체(110)의 후면 상단부에는 레일의 상부 플랜지(R2) 일측면 하부를 안착시킨 상태로 밀착되도록 한 안착홈(113)이 길이방향을 따라 형성된다. 이처럼 납작한 판재 형상으로 형성된 노즐본체(110)가 레일의 상부 플랜지(R2) 일측면을 따라 밀착된 상태로 설치되면 레일과의 일체감을 높일 수 있어서 레일 주변의 설치공간을 최소화할 수 있으며, 더 중요한 것으로 노즐본체(110) 상단 라인을 따라 형성된 다수의 분사공(111)에 외부로 돌출된 관을 설치하지 않더라도 레일의 상부 플랜지(R2) 중 휠 접촉면에 대하여 정확하게 윤활유(L1)을 분사하여 도포하는 것이 가능하다는 점에 주목할 수 있다. 상기 휠 접촉면은 레일의 상부 플랜지(R2)에서 상면과 상면과 접하고 있는 일측면(내측면) 상단부에 해당하며 특히 상면과 접하는 일측면 상단부가 휠과의 강한 마찰접촉으로 인해 마모도가 높은 지점이므로 윤활유를 집중적으로 분사하여 도포하는 것이 필요하다.

상기 노즐본체(110)에서 윤활유 분사를 위한 분사공(111)은 서로 간에 이격을 두고 노즐 본체의 상단 라인을 따라 열을 지어 다수 배치된다. 노즐본체(110)의 전면 중앙부에는 내부 분기 포트에 의해 다수의 분사공(111)과 연결되는 윤활유 주입공이 형성되어 윤활유 저장장치(10)로부터 윤활유를 공급받을 수 있도록 한다.

여기서 노즐본체(110)에서 윤활유 주입공이 형성된 전면 중앙부에는 오일필터(120)가 설치되어 노즐본체(110)로 공급되는 윤활유로부터 이물질을 걸러낼 수 있도록 한다. 이처럼 전후로 납작한 판재 형상으로 형성되어 레일의 상부 플랜지(R2)에 밀착되도록 한 노즐본체(110)의 전면 중앙부에 윤활유 주입공이 형성되고 오일필터(120)가 설치된 구성에 의하여 공간집약적이며 단순화된 레이아웃이 이루어진다.

상기 하부 지지부재(130)는 노즐본체(110)를 안정적으로 지지하기 위한 것으로 레일의 하부 플랜지(R3)를 이용하여 보다 안정적인 지지구조를 마련함과 동시에 설치 및 분리, 해체가 쉽게 이루어질 수 있도록 한다. 이를 위해 상기 하부 지지부재(130)는 레일의 하부 플랜지(R3) 일단부와 타단부에 각각 장착되어 마주하는 한 쌍의 지지컵(131)과, 상기 지지컵(131) 한 쌍이 레일의 하부 플랜지(R3) 일측단부와 타측단부에 장착된 상태에서 지지컵(131) 한 쌍을 관통하여 체결되는 체결바(132a)와, 상기 지지컵(131) 한 쌍 중 레일의 하부 플랜지(R3) 일단부에 장착된 지지컵(131)과 노즐본체(110)를 연결하는 브래킷(133)으로 이루어진다.

상기 하부 지지부재(130)에서 지지컵(131) 한 쌍은 개방면이 서로 마주한 상태로 레일의 하부 플랜지(R3)에 장착되며, 상기 지지컵(131) 한 쌍의 개방면 둘레부에 형성된 끼움홈(131a)에 의해 레일의 하부 플랜지(R3) 일단부와 타단부에 끼워져 장착된다. 이때 체결바(132a)가 지지컵(131) 한 쌍을 관통한 상태에서 그 일단부와 타단부에 너트(132b)가 나사체결되며, 이로써 레일의 하부 플랜지(R3)를 사이에 두고 지지컵(131) 한 쌍을 양편에서 가압하여 매우 안정적으로 고정할 수 있게 된다. 이처럼 지지컵(131) 한 쌍과 체결바(132a) 및 브래킷(133)으로 이루어진 하부 지지부재(130)는 상기 노즐본체(110)와 함께 삼각형 구조를 형성하면서 레일의 하부 플랜지(R3)를 이용하여 노즐본체(110)를 매우 안정적으로 지지하게 된다. 더욱이 체결바(132a)의 일단부와 타단부에 너트(132b)를 체결하거나 체결 해제하는 것만으로 윤활유 분사노즐(100)의 설치 및 분리, 해체가 이루어지는 것이다.

상기 브래킷(133)은 도 3에 도시된 것처럼 노즐본체(110)의 전면에 밀착된 상태로 체결되는 상부 수직부(133a)와 상기 지지컵(131)의 외주면 상측에 체결되는 하부 수평부(133b)로 이루어진 L자형 단면의 브래킷(133)으로 구비된다. 상기 브래킷(133)의 설치를 위해 노즐본체(110)의 전면에는 브래킷(133)의 상부 수직부(133a)가 밀착된 상태로 볼트체결되는 밀착홈(112)이 형성되며, 상기 노즐본체(110)의 밀착홈(112)은 브래킷(133)의 상부 수직부(133a) 좌우 폭보다 넓은 좌우 폭을 갖도록 형성되고 밀착홈(112)에는 좌우방향을 따라 복수의 볼트공(112a)이 형성된다. 이로써 노즐본체(110)에 대하여 브래킷(133)을 체결할 때 밀착홈(112) 내에서 좌우방향으로 브래킷(133)의 체결위치를 간편하게 조절할 수 있다. 한편, 브래킷(133)의 상부 수직부(133a)에는 상하방향으로 긴 장공의 형태로 볼트 관통공(133c)이 형성되어 노즐본체(110)에 대하여 브래킷(133)의 상부 수직부(133a)를 볼트체결할 때 상하방향으로 체결위치를 조절할 수 있도록 한다.

상기 브래킷(133)의 하부 수평부(133b)와 지지컵(131)의 외주면 사이에는 열차의 주행으로 인해 발생하는 진동을 감쇄시키는 진동 감쇄부재(135)가 더 설치된다. 여기서, 상기 진동 감쇄부재(135)는 고감쇄 고무를 소재로 제작된 다수의 고무패드(135a)가 적층되어 이루어지며, 고무패드(135a)와 고무패드(135a) 사이사이에 구비된 접착층(135b)은 상층부와 중층부와 하층부로 이루어지되, 상층부와 하층부는 중층부에 비해 강한 접착성을 갖는 에폭시 계열의 고분자를 재료로 이루어지고, 중층부는 상층부와 하층부에 비해 더 큰 연성과 탄성을 갖는 우레탄 계열 또는 실리콘 계열의 고분자를 재료로 이루어진다. 이같은 구성에 따르면 고감쇠 고무를 소재로 이루어진 고무패드(135a)가 열차의 주행으로 인해 레일을 통해 전달되는 진동을 일차적으로 감쇄시켜 주며, 상기 접착층(135b)에서는 중층부에서 버퍼링 기능을 수행하면서 고무패드(135a) 간 박리를 효과적으로 방지해준다. 만일 접착층(135b)이 에폭시 계열만으로 이루어지게 되면 버퍼링 기능 없이 경직된 상태에서 끊임없이 가해지는 진동으로 인해 고무패드(135a)와 고무패드(135a) 간 상대 변위를 중간에서 수용하지 못하고 고무패드(135a)로부터 쉽게 박리되며 이는 고무패드(135a) 간 박리로 나타난다. 한편 접착층(135b)이 우레탄 계열 또는 실리콘 계열의 고분자로만 이루어지면 고무패드(135a)에 대한 접착력이 떨어지는 문제가 있게 된다. 하지만 본 발명에 따른 진동 감쇄부재(135)에서 접착층(135b)은 높은 접착성능과 효과적인 버퍼링 기능 모두를 충족시킨다는 점에서 장점을 갖는다.

전술된 바와 같이 본 발명에 의한 윤활유 분사노즐은 하부 지지부재(130)에 의해 철도 레일의 하부 플랜지(R3)에 안정적으로 지지된 상태에서 노즐본체(110)가 상부 플랜지(R2) 측면에 밀착되어 윤활유를 분사하도록 구성되며, 설치 및 분리, 해체가 매우 간편하게 이루어질 수 있는 것이다. 또한 노즐본체(110) 상단 라인을 따라 형성된 다수의 분사공(111)에 외부로 돌출된 관을 설치하지 않더라도 레일의 상부 플랜지(R2) 중 휠 접촉면에 대하여 정확하게 윤활유(L1)을 분사하여 도포하는 것이 가능하다는 장점을 갖는다.

한편, 도 4에 도시된 것처럼 본 발명에 의한 윤활유 분사노즐은 윤활유 저장장치(10), 분배기(20), 분사펌프(30)와 함께 철도 레일 윤활 시스템을 구성한다. 아래에서는 이같은 철도 레일 윤활 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 철도 레일 윤활 시스템에서 윤활유 저장장치(10)는 분사노즐(100)에 공급되는 윤활유를 저장하는 역할을 한다. 여기서 상기 윤활유 저장장치(10)는 분사노즐(100)과 연결되는 저장장치(10) 본체(10a)와, 일정량의 윤활유를 저장하며 저장장치(10) 본체(10a)에 도킹되는 윤활유 카트리지(10b)로 이루어진다. 상기 윤활유 카트리지(10b)는 저장장치(10) 본체(10a)를 통해 분사노즐(100)로 윤활유를 공급하게 된다. 이처럼 윤활유 저장장치(10)가 카트리지(10b) 타입으로 구비되면 윤활유가 떨어졌을 때 현장에서 윤활유 카트리지(10b) 교체를 통해 별도의 기구나 장치 없이도 윤활유 보충을 빠르고 간편하게 할 수 있다는 장점이 있으며 관리하기도 매우 간편하다. 상기 윤활유 저장장치(10)는 도킹된 윤활유 카트리지(10b)의 윤활유 용량이 일정 수치 이하로 떨어지면 감지하여 전기신호를 생성하여 제어부로 전달할 수 있는 센서를 구비하고, 제어부는 통신부를 통해 관제실로 윤활유 부족 정보를 보냄으로써 윤활유 카트리지(10b) 교체 등의 조치를 취할 수 있도록 한다.

상기 분배기(20)는 윤활유 저장장치(10)에서 분사노즐(100) 다수에 공급되는 윤활유를 중간에서 분배해주는 역할을 한다. 상기 분배기(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 6개의 윤활유 분사노즐(100)에 윤활유를 분배할 수 있도록 2열 3행의 포트를 구비할 수 있으며 포트의 개수는 변경 가능하다. 여기서 상기 분배기(20)는 각 분사노즐(100)에 대하여 차등적으로 윤활유 분배량을 달리하여 도 6에 도시된 것처럼 일정 구간에 마련된 윤활유 분사구간에서 레일을 따라 열을 지어 설치된 다수의 분사노즐(100)이 열차의 진행방향으로 갈수록 윤활유의 분사량을 점진적으로 감소시킬 수 있도록 한다. 이로써 윤활유 분사구간에서 열차의 진행방향으로 갈수록 윤활유가 모이면서 충분한 윤활이 이루어지지 못하는 문제를 해소하고, 열차의 진행에 따라 윤활유가 레일에 거의 균등하게 도포된다.

상기 분사펌프(30)는 분배기(20)에서 분배된 윤활유를 각각의 분사노즐(100)로 펌핑하는 역할을 하는 것으로 전기모터에 의한 피스톤 구동방식의 것으로 설치될 수 있다.

본 발명에 의한 철도 레일 윤활 시스템은 전체 시스템을 제어하기 위한 중앙 제어기(40)를 구비하며, 상기 중앙 제어기(40)는 도 5에 도시된 것처럼 제어부, 접근 감지부, 속도 판단부, 마모도 진단부, 고장 진단부, 통신부를 포함한다.

상기 접근 감지부는 레일을 통해 전달되는 진동을 감지하기 위한 진동 감지센서에서 감지한 진동 수치와 레일을 통해 전달되는 음파를 감지하기 위한 음파 감지센서에서 감지한 음파 수치 중 어느 하나, 또는 이들에 복합적으로 근거하여 윤활유 분사구간에 대하여 열차가 일정 거리 이내로 접근하였음을 판단한다. 상기 접근 감지부가 윤활유 분사구간에 대하여 열차가 일정 거리 이내로 접근하였음을 판단하면 상기 제어부는 분사펌프(30)를 작동시켜 분사노즐(100)에서 윤활유가 분사되도록 한다.

나아가 상기 접근 감지부는 윤활유 분사구간으로 접근하는 열차를 실시간으로 촬영하는 카메라가 촬영하여 생성되는 영상에 근거하여 윤활유 분사구간에 대하여 열차가 일정 거리 이내로 접근하였음을 판단할 수도 있다. 그러면 제어부는 분사펌프(30)를 작동시켜 분사노즐(100)에서 윤활유가 분사되도록 한다.

상기 속도 판단부는 접근 중인 열차의 주행속도를 판단하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 속도 판단부는 레일을 통해 전달되는 진동을 감지하기 위한 진동 감지센서가 감지하여 생성된 진동 주파수 정보를 근거로 열차의 주행속도를 판단한다. 이로써 속도 판단부가 판단한 열차의 주행속도를 근거로 제어부가 분사펌프(30)의 작동을 제어하여 분사노즐(100)에서 분사되는 윤활유의 분사량이 열차의 주행속도에 비례하여 증감되도록 할 수 있게 된다. 즉 상대적으로 열차의 속도가 빠르면 더 많은 양의 윤활유를 분사하고 열차의 속도가 느리면 더 적은 양의 윤활유를 분사함으로써 윤활 효율을 높일 수 있도록 한다.

상기 마모도 진단부는 진동 감지센서가 감지하여 생성된 진동 주파수 정보를 근거로 열차의 휠 마모도를 산출하는 역할을 한다. 이로써 상기 마모도 진단부가 산출한 열차의 휠 마모도를 근거로 휠 마모도가 일정 수치 이상인 경우 제어부는 분사펌프(30)의 작동을 제어하여 분사노즐(100)에서 분사되는 윤활유의 분사량을 증가시킨다. 이는 열차의 휠 마모도가 높은 경우 열차의 휠과 레일 간 마찰로 인한 손상이 증가할 수밖에 없음을 염두에 둔 것으로 열차의 휠 마모도가 높은 경우 보다 많은 윤활유를 분사 및 도포하여 열차의 휠과 레일 모두를 보호하고 소음 발생을 줄일 수 있다.

상기 고장 진단부는 분사펌프(30)의 토출측에 설치된 압력 감지센서가 일정 주기로 측정하는 윤활유의 펌핑 압력에 변화가 없으면 분사펌프(30)의 고장으로 판단하는 역할을 한다. 이로써 상기 고장 진단부가 생성한 분사펌프(30)의 고장 진단정보를 통신부를 통해 관제실로 전달하여 필요한 조치를 취할 수 있도록 한다. 상기 고장 진단부에서 생성한 분사펌프(30)의 고장 진단정보는 관리서버(50)에 전달되어 데이터베이스에 기록으로 저장된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

100: 윤활유 분사노즐 110: 노즐본체
120: 오일필터 130: 하부 지지부재
10: 윤활유 저장장치 20: 분배기
30: 분사펌프 40: 중앙 제어기

Claims (18)

1. 철도 레일을 따라 서로 이격을 두고 다수 설치되어 열차의 휠과 마찰접촉하는 레일의 휠 접촉면에 윤활유를 분사할 수 있도록 하며,
   좌우방향으로 길게 형성되어 레일의 상부 플랜지 일측면을 따라 후면이 밀착되며 윤활유가 분사되는 다수의 분사공이 상단 라인을 따라 열을 지어 배치된 노즐본체와, 레일의 하부 플랜지에 체결되어 고정된 상태에서 상기 노즐본체를 레일의 상부 플랜지 일측면에 밀착된 상태로 지지하는 하부 지지부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
2. 제1항에 있어서,
   상기 노즐본체는 레일과 밀착된 상태에서 일체감을 높일 수 있도록 전후로 납작한 판재 형상으로 형성되며, 레일의 상부 플랜지 일측면 하부를 안착시킨 상태로 밀착되도록 한 안착홈이 상기 노즐본체 후면 상단부에 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하부 지지부재는, 레일의 하부 플랜지 일단부와 타단부에 각각 장착되어 마주하는 한 쌍의 지지컵과, 상기 지지컵 한 쌍이 레일의 하부 플랜지 일측단부와 타측단부에 장착된 상태에서 상기 지지컵 한 쌍을 관통하여 체결되는 체결바와, 상기 지지컵 한 쌍 중 레일의 하부 플랜지 일단부에 장착된 지지컵과 상기 노즐본체를 연결한 상태로 체결되어 상기 노즐본체가 상기 지지컵에 지지되도록 해주는 브래킷으로 이루어진 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
4. 제3항에 있어서,
   상기 지지컵 한 쌍은 개방면이 서로 마주한 상태로 레일의 하부 플랜지에 장착되며, 상기 지지컵 한 쌍의 개방면 둘레부에는 각각 레일의 하부 플랜지 일단부와 타단부에 끼워져 장착되도록 한 끼움홈이 형성된 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
5. 제4항에 있어서,
   상기 지지컵 한 쌍을 관통하고 있는 상기 체결바의 일단부와 타단부에 너트가 나사체결되면서 레일의 하부 플랜지를 사이에 두고 상기 지지컵 한 쌍을 양편에서 가압하여 고정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
6. 제3항에 있어서,
   상기 브래킷은 상기 노즐본체의 전면에 밀착된 상태로 체결되는 상부 수직부와 상기 지지컵의 외주면 상측에 체결되는 하부 수평부로 이루어진 L자형 단면의 브래킷으로 구비되며, 상기 브래킷의 하부 수평부와 지지컵의 외주면 사이에는 열차의 주행으로 인해 발생하는 진동을 감쇄시키는 진동 감쇄부재가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
7. 제6항에 있어서,
   상기 진동 감쇄부재는 고감쇄 고무를 소재로 제작된 다수의 고무패드가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
8. 제7항에 있어서,
   상기 진동 감쇄부재는 고무패드와 고무패드 사이사이에 접착층을 구비하며, 상기 접착층은 상층부와 중층부와 하층부로 이루어지되, 상기 상층부와 하층부는 중층부에 비해 강한 접착성을 갖는 에폭시 계열의 고분자를 재료로 이루어지고, 상기 중층부는 상기 상층부와 하층부에 비해 더 큰 연성과 탄성을 갖는 우레탄 계열 또는 실리콘 계열의 고분자를 재료로 이루어져서 상기 중층부에서 버퍼링 기능을 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
9. 제6항에 있어서,
   상기 노즐본체의 전면에는 상기 브래킷의 상부 수직부가 밀착된 상태로 볼트체결되는 밀착홈이 형성되며, 상기 밀착홈은 상기 브래킷의 상부 수직부 좌우 폭보다 넓은 좌우 폭을 갖도록 형성되고 상기 밀착홈에는 좌우방향을 따라 복수의 볼트공이 형성되어 상기 노즐본체에 대하여 상기 브래킷을 체결할 때 상기 밀착홈 내에서 좌우방향으로 상기 브래킷의 체결위치를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
10. 제9항에 있어서,
    상기 브래킷의 상부 수직부에는 상하방향으로 긴 장공의 형태로 볼트 관통공이 형성되어 상기 노즐본체에 대하여 상기 브래킷의 상부 수직부를 볼트체결할 때 상하방향으로 체결위치를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
11. 제1항에 있어서,
    상기 노즐본체의 전면에는 내부 분기 포트에 의해 다수의 분사공과 연결되는 윤활유 주입공이 형성되어 윤활유를 공급받을 수 있도록 하며, 상기 노즐본체에서 윤활유 주입공이 형성된 부위에 설치되어 윤활유 저장장치에서 상기 노즐본체로 공급되는 윤활유로부터 이물질을 걸러내는 오일필터가 설치된 것을 특징으로 하는 윤활유 분사노즐.
12. 철도 레일을 따라 서로 이격을 두고 다수 설치되어 열차의 휠과 마찰접촉하는 레일의 휠 접촉면에 윤활유를 분사하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 윤활유 분사노즐;
    상기 분사노즐에 공급되는 윤활유를 저장하는 윤활유 저장장치;
    상기 윤활유 저장장치에서 상기 분사노즐 다수에 공급되는 윤활유를 중간에서 분배해주는 분배기; 및
    상기 분배기에서 분배된 윤활유를 각각의 분사노즐로 펌핑해주는 분사펌프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 레일 윤활 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 윤활유 저장장치는 상기 분사노즐과 연결되는 저장장치 본체와, 일정량의 윤활유를 저장하며 상기 저장장치 본체에 도킹된 상태에서 상기 저장장치 본체를 통해 상기 분사노즐로 윤활유를 공급할 수 있도록 한 윤활유 카트리지로 이루어진 것을 특징으로 하는 철도 레일 윤활 시스템.
14. 제12항에 있어서,
    상기 분배기는 각 분사노즐에 대하여 차등적으로 윤활유 분배량을 달리하여 일정 구간에 마련된 윤활유 분사구간에서 레일을 따라 열을 지어 설치된 다수의 분사노즐이 열차의 진행방향으로 갈수록 윤활유의 분사량을 점진적으로 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 철도 레일 윤활 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    레일을 통해 전달되는 진동을 감지하기 위한 진동 감지센서와, 상기 진동 감지센서가 감지하여 생성된 진동 주파수 정보를 근거로 열차의 주행속도를 판단하는 속도 판단부를 더 포함하며,
    상기 속도 판단부가 판단한 열차의 주행속도를 근거로 상기 제어부는 상기 분사펌프의 작동을 제어하여 상기 분사노즐에서 분사되는 윤활유의 분사량이 열차의 주행속도에 비례하여 증감되도록 한 것을 특징으로 하는 철도 레일 윤활 시스템.
16. 제14항에 있어서,
    레일을 통해 전달되는 진동을 감지하기 위한 진동 감지센서와, 상기 진동 감지센서가 감지하여 생성된 진동 주파수 정보를 근거로 열차의 휠 마모도를 산출하는 마모도 진단부를 더 포함하며,
    상기 마모도 진단부가 산출한 열차의 휠 마모도를 근거로 휠 마모도가 일정 수치 이상인 경우 상기 제어부는 상기 분사펌프의 작동을 제어하여 상기 분사노즐에서 분사되는 윤활유의 분사량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 철도 레일 윤활 시스템.
17. 제12항에 있어서,
    진동 감지센서가 감지한 진동 수치, 상기 음파 감지센서가 감지한 음파 수치, 카메라가 실시간 촬영하여 생성되는 영상 중 적어도 어느 하나에 근거하여 윤활유 분사구간에 대하여 열차가 일정 거리 이내로 접근하였음을 판단하는 접근 감지부를 더 포함하며,
    상기 접근 감지부가 윤활유 분사구간에 대하여 열차가 일정 거리 이내로 접근하였음을 판단하면 제어부는 상기 분사펌프를 작동시켜 상기 분사노즐에서 윤활유가 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 철도 레일 윤활 시스템.
18. 제12항에 있어서,
    상기 분사펌프의 토출측에서 윤활유의 펌핑 압력을 일정 주기로 측정하는 압력 감지센서와, 상기 압력 감지센서가 일정 주기로 측정하는 윤활유의 펌핑 압력에 변화가 없으면 상기 분사펌프의 고장으로 판단하는 고장 진단부를 더 포함하여,
    상기 고장 진단부가 생성한 분사펌프의 고장 진단정보를 통신부를 통해 관제실로 전달하는 것을 특징으로 하는 철도 레일 윤활 시스템.

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