KR200386255Y1 - 수문권양기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동으로 수문을 개폐시킬 수 있음은 물론 수동 조작 스위치를 별도로 조작하지 않고도 수동으로 수문을 개폐시킬 수 있도록 한 수문권양기에 관한 것이다.

상기한 본 고안의 수문권양기는, 수문을 인양시키기 위한 래크 바에 결합되어 래크 바를 회전시키는 래크 기어(28)와, 상기 래크 기어(28)를 회전시키는 동력을 발생시키는 구동모터(10)와, 상기 래크 기어(28)를 수동으로 회전시키기 위한 핸들(20)과, 상기 구동모터(10)와 상기 래크 기어(28) 사이에 위치되어 회전속도를 감소시키는 복수의 감속기어 세트와, 상기 구동모터(10) 또는 핸들(20)의 구동력을 선택적으로 상기 래크 기어(28)에 전달하는 수동절환부(30)를 포함하는 수문권양기에 있어서; 상기 수동절환부(30)는, 상기 핸들(20)에 의해 회전되는 수동 입력축(33)과, 상기 수동 입력축(33)에 회전 자재하게 결합되고 상기 구동모터(10)에 의해 회전되는 외륜기어(32)와, 상기 수동 입력축(31)에 형성된 내륜기어(34)와 상기 외륜기어(32) 사이에 위치되고 양측에 모두 치합되어 회전되는 복수의 유성기어(35)와, 상기 유성기어(35)들의 중심축이 결합되는 출력축(25)으로 구성된다.

Description

수문권양기{WINCH FOR SLUICE GATE}

본 고안은 수문 등을 들어 올리거나 내릴 때 사용하는 수문권양기에 관한 것으로서, 특히 자동으로 수문을 개폐시킬 수 있음은 물론 수동 조작 스위치를 별도로 조작하지 않고도 수동으로 수문을 개폐시킬 수 있도록 한 수문권양기에 관한 것이다.

일반적으로 수문을 개폐시키는 수문권양기는 그 작동 방법과 구조에 따라 스핀들식과 핀잭식으로 구분되는데, 스핀들식 수문권양기는 수문에 고정 설치된 승강 회전축에 연결된 원형의 핸들을 회전시킴으로써 수문을 개폐시키고 있다. 이러한 스핀들식 수문권양기는, 수문 개폐시 오랜 시간이 소요되고 작동부가 외부로 노출되어 있어 수시로 이을 관리 점검해야 하므로, 수문의 개폐 작동과 유지 보수에 많은 불편함이 있다.

핀잭식 수문권양기는 스핀들식 수문권양기의 단점을 보완한 것으로, 다수의 기어로 이루어진 기어 박스를 이용하여 토크를 증가시키고, 기어 박스의 회전축에 래크 바를 연결하여 수문을 인양하거나 하강시키도록 하고 있다. 이에 따라 수문의 개폐시간이 단축되고 작동부가 외부로 노출되지 않아 유지 관리가 편리한 장점이 있다.

상기한 핀잭식 수문권양기는 모터 등으로 구동되는 자동 수문권양기와, 핸들 등을 통해 구동되는 수동 수문권양기로 구분되어 제작되는 것이 일반적이다. 따라서, 자동 형태로 제작된 수문권양기는 자동으로만 사용되어야 하고, 수동으로 제작되어진 수문권양기는 수동으로만 사용되어야 하므로, 자동 또는 수동을 선택적으로 사용ㅎ할 수 없는 문제가 있다.

이에 따라 최근에는 자동 수문권양기에 핸들을 설치하여 사용자의 용도에 따라 선택적으로 수동 또는 자동 구동이 가능하도록 하고 있다.

종래의 수문권양기는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 수문(50)의 상단 양측에 각각 일단이 연결되는 래크 바(51)와, 일정 간격을 두고 배치되며 상기 래크 바(51)가 각각 결합되는 래크 기어(도시 생략)를 구비한 2개의 감속기어 박스(52)와, 상기 감속기어 박스(52)가 동일하게 작동되도록 하는 커플링 축(53)과, 상기 수문(50)을 승강시키는 구동력을 발생시키는 구동모터(55)와, 수동으로 상기 수문(50)을 승강시키는 핸들(54)과, 상기 구동모터(55) 또는 핸들(54)에 의한 구동력을 선택적으로 상기 감속기어 박스(52)에 전달하는 수동절환부(60)와, 상기 수동절환부(60)에 연결 설치되어 상기 수문(50)의 급격한 하강을 방지하는 원심 브레이크(56)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 수동절환부(60)는 출력축(57)에 회전 자재하게 결합되고 상기 구동모터(55)에 연결된 워엄 기어(62)에 치합되어 회전되는 워엄 휠(61)과, 상기 출력축(57)에 스플라인 결합되고 전후 이동을 통해 상기 워엄 휠(61)에 결합 또는 이탈되는 맞물림 클러치(63)와, 상기 맞물림 클러치(63)에 결합되어 맞물림 클러치(63)를 전후 이동시킴으로써 수동 또는 자동 운전으로 전환시키는 절환부재(64)와, 상기 핸들(54)과 연결된 입력축(58)과 상기 출력축(57) 사이에 위치되어 동력 전달을 단속하는 마찰 클러치(65)와, 상기 마찰 클러치(65)를 작동시키기 위한 클러치 조작 핸들(66)과, 상기 수문(50)이 하강될 때 상기 핸들(54)의 역회전을 방지하는 역전방지기구(59)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 수문권양기는, 절환부재(63)를 이용하여 맞물림 클러치(62)를 전후 이동시킴으로써 수동 또는 자동으로 절환하여 수문을 인양하고 있다.

수문(50)을 자동으로 인양하고자 하는 경우, 절환부재(64)를 조작하여 맞물림 클러치(63)가 워엄 휠(61)에 결합되도록 한다. 따라서, 구동모터(55)에 의한 구동력은 워엄기어(62)와, 워엄 휠(61) 및 맞물림 클러치(63)를 통해 출력축(57)으로 전달된다. 상기 출력축(57)으로 전달된 구동력은 커플링 축(53)에 의해 양측의 감속기어 박스(52)로 전달되고, 상기 감속기어 박스(52) 내의 래크 기어가 회전됨에 따라 래크 바(51)가 상승되어 수문이 인양된다.

수문을 수동으로 인양하고자 하는 경우에는, 절환부재(64)를 조작하여 맞물림 클러치(63)가 워엄 휠(61)로부터 이탈되도록 하고, 클러치 조작 핸들(66)을 통해 마찰 클러치(65)가 작동되도록 한다. 따라서, 핸들(54)의 조작에 따라 발생된 구동력이 입력축(58)과, 마찰 클러치(65)를 통해 출력축(57)으로 전달된다. 상기 출력축(57)으로 전달된 구동력에 의해 수문(50)이 인양되는 것은, 자동 작동시와 마찬가지이다.

수문(50)을 하강시키는 경우에는, 절환부재(64)를 조작하여 맞물림 클러치(63)가 워엄 휠(61)로부터 이탈되도록 한 상태에서 클러치 조작 핸들(66)을 통해 마찰 클러치(65)가 작동되지 않도록 하면 된다. 따라서, 수문(50)은 자중에 의해 하강하게 되며, 수문(50)의 하강에 의한 회전력은 래크 바(51)와, 감속기어 박스(60)를 통해 출력축(250으로 전달된다. 이때, 상기 맞물림 클러치(63)가 워엄 휠(61)로부터 이탈된 상태이므로 구동모터(55)로는 동력이 전달되지 않고, 상기 마찰 클러치(65)가 작동되지 않는 상태이므로 핸들(54) 측으로도 전달되지 않는다.

만약, 상기 수문(50)의 하강 속도가 너무 빠르게 되면, 상기 출력축(57)에 연결된 원심 브레이크(56)가 작동되어 수문(50)의 하강 속도를 줄이게 된다. 따라서, 수문(50)의 급격한 하강으로 인한 피해는 발생되지 않게 된다.

하강중인 수문(50)을 정지시키고자 하는 경우에는, 클러치 조작 핸들(66)을 통하여 마찰 클러치(65)를 작동시키면 된다. 상기 마찰 클러치(65)가 작동되면, 출력축(57)이 회전될 수 없게되어 수문(50)의 하강이 멈추게 된다. 즉, 상기 출력축(57)에 마찰 클러치(65)로 연결된 입력축(58)이 역전방지기구(59)에 의해 역회전이 차단되어 있으므로, 출력축(57)도 회전을 멈추게 되고 수문(50)의 하강이 정지되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 작동되는 종래의 수문권양기는, 자동 조작 상태에서 수동 조작 상태로 절환하고자 하는 경우 절환부재(64)와 클러치 조작 핸들(66)을 동시에 작동시키야 하는 문제점이 있다.

즉, 수동 조작 상태로 절환하는 경우 절환부재(64)를 이용하여 맞물림 클러치(63)를 후퇴시켜야 하고, 동시에 클러치 조작 핸들(66)을 조작하여 마찰 클러치(65)를 작동시켜 입력축(58)의 회전력이 출력축(57)으로 전달되도록 하여야 하므로, 많은 불편이 있다.

본 고안은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차동기어장치를 이용하여 수동절환부를 구성함으로써, 별도의 조작없이도 자동에서 수동으로 또는 수동에서 자동으로 절환이 가능하도록 하여, 편의성을 증대시킴은 물론 부품 수의 축소를 통해 원가를 절감할 수 있도록 한, 수문권양기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 수문을 인양시키기 위한 래크 바에 결합되어 래크 바를 회전시키는 래크 기어와, 상기 래크 기어를 회전시키는 동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 래크 기어를 수동으로 회전시키기 위한 핸들과, 상기 구동모터와 상기 래크 기어 사이에 위치되어 회전속도를 감소시키는 복수의 감속기어 세트와, 상기 구동모터 또는 핸들의 구동력을 선택적으로 상기 래크 기어에 전달하는 수동절환부를 포함하는 수문권양기에 있어서; 상기 수동절환부는, 상기 핸들에 의해 회전되는 수동 입력축과, 상기 수동 입력축에 회전 자재하게 결합되고 상기 구동모터에 의해 회전되는 외륜기어와, 상기 수동 입력축에 형성된 내륜기어와 상기 외륜기어 사이에 위치되고 양측에 모두 치합되어 회전되는 복수의 유성기어와, 상기 유성기어들의 중심축이 결합되는 출력축으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수동 입력축은, 상기 핸들의 축에 마찰 클러치로 연결되고, 상기 핸들의 축에는 역회전을 방지하는 역전방지기구가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 출력축은, 외주면이 감속기어 세트의 기어와 치합되고, 끝단에는 상기 출력축의 회전을 차단하는 원심 브레이크가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3은 본 고안에 의한 수문권양기의 구조가 도시된 구성도이고, 도 4는 본 고안의 요부 구성인 수동절환부가 도시된 도면이며, 도 5 내지 도 7은 자동과 수동 조작시 및 수문 하강시의 동력 전달 계통이 도시된 참고도이다.

본 고안에 의한 수문권양기는, 수문(도시 생략) 개폐를 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(10)와, 수문을 수동으로 개폐시키기 위한 구동력을 발생시키는 핸들(20)과, 상기 구동모터(10) 또는 핸들(20)의 구동력을 선택적으로 출력축(25)에 전달하는 수동절환부(30)와, 상기 구동모터(10)와 상기 수동절환부(30) 사이에 위치된 제1피니언(11) 및 제1기어(12)와, 상기 출력축(25)에 치합된 제2기어(13) 및 그와 동일축에 형성된 제2피니언(14)과, 상기 제2피니언(14)에 치합된 제3기어(15) 및 그와 동일축에 형성된 제3피니언(16)과, 상기 제3피니언(16)에 치합된 제4기어(17) 와, 상기 제4기어(17)의 축으로서 2개의 기어박스를 연결하는 커플링 축(19)과, 상기 커플링 축(19)에 결합되고 각각의 기어박스 내에서 제5기어(27)에 치합되는 제4피니언(18)과, 상기 제5기어(27)와 동일축으로 연결되고 래크 바(도시 생략)가 결합되는 래크 기어(28)로 구성된다.

여기서, 상기 수동절환부(30)는 상기 핸들(20)에 의해 회전되는 수동 입력축(33)과, 상기 수동 입력축(33)에 회전 자재하게 결합되고 상기 제1기어(12)에 치합된 링 기어(31)와 일체로 형성되는 외륜기어(32)와, 상기 수동 입력축(33)에 형성된 내륜기어(34)와 상기 외륜기어(32) 사이에 위치되고 양측에 모두 치합되어 회전되는 복수의 유성기어(35)로 구성되며, 상기 유성기어(35)들의 중심축은 상기 출력축(25)에 연결된다.

또, 상기 수동 입력축(33)은 상기 핸들(20)의 축(21)에 마찰 클러치(24)로 연결되고, 상기 핸들(20)의 축(21)에는 역회전을 방지하는 역전방지기구(22)가 설치된다. 또한, 상기 출력축(25)의 끝단에는 상기 출력축(25)의 회전을 차단하는 원심 브레이크(23)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 수문권양기는, 구동모터(10)를 이용하여 수문을 개폐시킬 수 있을 뿐 아니라 추가적인 조작없이 핸들(20)을 돌리는 것만으로도 수동 조작이 가능하다.

수문은 인양하고자 하는 경우 마찰 클러치(24)를 조작하여 핸들(20)의 축(21)과 수동 입력축(33)이 서로 연결되도록 한다. 이때, 상기 핸들(20)의 축(21)에는 역전방지기구(22)가 설치되어 있으므로, 수문은 하강될 수 없고 단지 인양되는 상승 방향으로만 움직일 수 있게 된다.

이 상태에서 구동모터(10)가 작동되면, 구동모터(10)의 회전력이 도 5에 도시된 바와 같이 제1피니언(11)과 제1기어(12)를 통해 수동절환부(30)로 전달된다. 따라서, 상기 제1기어(12)에 치합된 링 기어(31)와 일체로 형성된 외륜기어(32)가 회전되고, 상기 외륜기어(32)에 의해 유성기어(35)들이 회전된다. 이때, 핸들(20)의 축(21)과 연결된 수동 입력축(33)이 회전되지 않으므로, 상기 유성기어(35)들은 수동 입력축(33)을 중심으로 공전하게 된다.

상기 유성기어(35)들이 수동 입력축(33)을 중심으로 공전함에 따라 유성기어(35)들의 중심축이 결합된 출력축(25)이 회전되고, 상기 출력축(25)과 치합된 제2기어(13) 역시 회전된다. 이어 제2피니언(14)과, 제3기어(15), 제3피니언(16) 및 제4기어(17)가 회전된다. 상기 제4기어(17)가 회전됨에 따라 커플링 축(19)이 회전되고, 상기 커플링 축(19)이 회전됨에 따라 일정 간격으로 설치된 2개의 기어박스 내에 있는 제4피니언(18)이 회전된다.

그 결과 상기 제4피니언(18)과 치합된 제5기어(27)가 회전되고, 상기 제5기어(27)와 동일축으로 연결된 래크 기어(28)가 회전되면서 래크 바를 이동시켜 수문이 상측으로 이동되도록 한다.

여기서, 제1피니언(11)과 제1기어(12), 출력축(25)과 제2기어(13), 제2피니언(14)과 제3기어(15), 제3피니언(16)과 제4기어(17), 제4피니언(18)과 제5기어(27)는 각각 하나의 감속기어 세트로 작용하게 되며, 감속과 더불어 토크를 향상시키게 된다. 따라서, 구동모터(10)에 의해 발생되는 토크가 작더라도 수문의 인양에는 아무런 문제가 없게 된다.

수동으로 작동시키고자 하는 경우에는 구동모터(10)를 정지시키고, 핸들(20)을 회전시키기만 하면 된다. 물론, 마찰 클러치(24)는 당연히 작동되고 있어야 한다. 핸들(20)의 조작력은, 도 6에 도시된 바와 같이, 축(21) 및 마찰 클러치(24)를 통해 수동 입력축(33)으로 전달된다. 상기 수동 입력축(33)이 회전됨에 따라 내륜기어(34)에 치합된 유성기어(35)들이 회전되는데, 상기 구동모터(10)와 연결된 외륜기어(32)가 회전되지 않으므로, 유성기어(35)들은 상기 수동 입력축(33)과는 반대 방향으로 공전하게 된다. 따라서, 상기 유성기어(35)들의 축이 연결된 출력축(25)이 회전하게 되고, 상기 출력축(25)의 회전에 따라 제2기어(13)가 회전된다.

상기 제2기어(13) 이후의 동력 전달은 자동 운전시의 동력 전달 경로와 동일하므로 생략한다.

물 흐름의 차단을 위하여 수문을 하강시키는 경우에는 마찰 클러치(24)가 작동되지 않도록 하면 된다. 즉, 수문이 하강되면 도 7에 도시된 바와 같이, 출력축(25)이 역회전하게 되는데, 마찰 클러치(24)가 작동되지 않으면 유성기어(35)들에 의해 내륜기어(34)가 역방향으로 회전된다. 따라서, 수문의 하강은 자유롭게 이루어지게 되나, 수문의 하강 속도가 너무 빠르게 되면 원심 브레이크(23)가 작동되어 수문의 하강을 차단하게 된다. 이에 따라 수문이 너무 빠르게 하강되어 발생될 수 있는 충격은 생기지 않게 된다.

상기 수문의 하강을 멈추고 싶을 경우에는 마찰 클러치(24)를 작동시켜 수동 입력축(33)과 핸들(20)의 축(21)을 연결하면 된다. 이때, 상기 핸들(20)의 축(21)이 역회전되는 것은 역전방지기구(22)에 의해 금지되어 있으므로, 수동 입력축(33) 또한 역방향으로 회전될 수 없게 된다. 결국, 상기 유성기어(35)들이 동시에 치합된 외륜기어(32)와 내륜기어(34)가 모두 회전되지 않아 유성기어(35)들도 회전될 수 없게 되고, 수문의 하강 역시 멈추게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 수문권양기는 별도의 조작없이도 자동운전에서 수동운전으로 절환할 수 있어 사용자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 수문권양기에는 맞물림 클러치 및 그 조작기구를 설치하지 않아도 되므로 설치 중량을 줄일 수 있고, 부품 수가 감소되어 원가가 절감되는 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 수문권양기 구조가 도시된 구성도,

도 2는 종래의 수동 전환부의 구조가 도시된 구성도,

도 3은 본 고안에 의한 수문권양기가 도시된 구성도,

도 4는 본 고안의 요부 구성인 수동절환부가 도시된 도면,

도 5는 자동 인양시 수문권양기의 동력 전달 계통이 도시된 도면,

도 6은 수동 인양시 수문권양기의 동력 전달 계통이 도면,

도 7은 수문 하강시 수문권양기의 동력 전달 계통이 도시된 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구동모터 11 : 제1피니언

12 : 제1기어 13 : 제2기어

14 : 제2피니언 15 : 제3기어

16 : 제3피니언 17 : 제4기어

18 : 제4피니언 19 : 커플링 축

20 : 핸들 21 : 축

22 : 역전방지기구 23 : 원심 브레이크

24 : 마찰 클러치 25 : 출력축

27 : 제5기어 28 : 래크 기어

30 : 수동절환부 31 : 링 기어

32 : 외륜기어 33 : 수동 입력축

34 : 내륜기어 35 : 유성기어

Claims (3)

1. 수문을 인양시키기 위한 래크 바에 결합되어 래크 바를 회전시키는 래크 기어(28)와, 상기 래크 기어(28)를 회전시키는 동력을 발생시키는 구동모터(10)와, 상기 래크 기어(28)를 수동으로 회전시키기 위한 핸들(20)과, 상기 구동모터(10)와 상기 래크 기어(28) 사이에 위치되어 회전속도를 감소시키는 복수의 감속기어 세트와, 상기 구동모터(10) 또는 핸들(20)의 구동력을 선택적으로 상기 래크 기어(28)에 전달하는 수동절환부(30)를 포함하는 수문권양기에 있어서; 상기 수동절환부(30)는, 상기 핸들(20)에 의해 회전되는 수동 입력축(33)과, 상기 수동 입력축(33)에 회전 자재하게 결합되고 상기 구동모터(10)에 의해 회전되는 외륜기어(32)와, 상기 수동 입력축(31)에 형성된 내륜기어(34)와 상기 외륜기어(32) 사이에 위치되고 양측에 모두 치합되어 회전되는 복수의 유성기어(35)와, 상기 유성기어(35)들의 중심축이 결합되는 출력축(25)으로 구성된 것을 특징으로 하는 수문권양기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수동 입력축(31)은, 상기 핸들(20)의 축(21)에 마찰 클러치(24)로 연결되고, 상기 핸들(20)의 축(21)에는 역회전을 방지하는 역전방지기구(22)가 설치된 것을 특징으로 하는 수문권양기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력축(25)은, 외주면이 감속기어 세트의 기어(13)와 치합되고, 끝단에는 상기 출력축(25)의 회전을 차단하는 원심 브레이크(23)가 설치된 것을 특징으로 하는 수문권양기.