KR101052623B1 - 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기에 관한 것으로, 전기모터나 수동 핸들의 회전방향에 따라 양방향펌프의 상단 또는 하단으로 토출된 작동유가 유압모터의 상단 또는 하단으로 유입되어 유압모터를 작동시킴으로써 수문이 승강되게 하고, 전기모터나 수동조작레버가 회전을 멈추면 별도의 잠금장치 없이 유압브레이크에 의해 유압모터를 정지시켜 수문의 하강작동을 멈추도록 하는 등 작동이 매우 간편하고 작동효율이 높으며 양방향펌프의 회전방향에 의해 수문의 승강작동이 제어되며 릴리프밸브 및 압력스위치에 의해 핀잭에 과부하가 걸리는 것을 방지하는 한편, 유압의 강력한 힘과 정밀하고 편리한 제어로 안정성을 확보하고 기계적 동력전달방식을 이용 강력한 유압발생동력을 안정적이며 균일하게 전달하여 래크바의 좌우 권상편차(동조시스템)를 없게 하여 수문 개폐안전성을 확보한 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기에 관한 것이다.

수문 권양기, 양방향펌프, 유압모터, 유압브레이크, 셔틀밸브, 카운터밸런스밸브, 릴리프밸브, 압력스위치, 파일럿체크밸브

Description

수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기{Hydrostatic Pin-Jack Type Floodgate Winch Improving Control Ability Of Floodgate}

본 발명은 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기에 관한 것으로, 전기모터나 수동조작레버의 회전방향에 따라 양방향펌프의 상단 또는 하단으로 토출된 작동유가 유압모터의 상단 또는 하단으로 유입되어 유압모터를 작동시킴으로써 수문이 승강되게 하고, 전기모터나 수동조작레버가 회전을 멈추면 별도의 잠금장치 없이 유압브레이크에 의해 유압모터를 정지시켜 수문의 하강작동을 멈추도록 하는 등 작동이 매우 간편하고 작동효율이 높으며 양방향펌프의 회전방향에 의해 수문의 승강작동이 제어되며 릴리프밸브 및 압력스위치에 의해 핀잭에 과부하가 걸리는 것을 방지하는 한편, 유압의 강력한 힘과 정밀하고 편리한 제어로 안정성을 확보하고 기계적 동력전달방식을 이용 강력한 유압발생동력을 안정적이며 균일하게 전달하여 래크바의 좌우 권상편차(동조시스템)를 없게 하여 수문 개폐안전성을 확보한 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기에 관한 것이다.

일반적으로 수문을 개폐 작동시키는 수문 권양기는 그 작동방법과 구조에 따라 크게 스핀들 방식과 핀잭 방식으로 구분된다.

통상 스핀들 방식의 수문 권양기는, 수문에 고정설치되어 있는 승강 회전축에 연결된 원형 핸들을 회전시켜 수문을 개폐하기 때문에 수문 개폐에 오랜 시간이 소요될 뿐 아니라, 작동부가 외부로 노출되어 수시로 관리 점검을 해야 하는 등 수문의 개폐작동과 유지보수에 따른 불편함이 있다.

또한, 핀잭 방식의 수문 권양기는 핸드 브레이크, 푸드 브레이크와 원심 브레이크들을 사용하여 적은 인원으로도 수문을 작동할 수 있으며, 수문 개폐시 작동 시간도 스핀들 방식에 비해 대략 절반 정도로 단축되고, 유지관리가 편리하기는 하나 통상 회전축의 지지수단으로 부싱을 사용하므로 수문의 개폐작동이 수문의 무게에 의한 마찰 손실로 회전축의 안정된 회전력의 유지가 어려운 문제가 있다.

위에서 설명한 종래의 핀잭 방식의 수문 권양기(1)의 구성을 더욱 구체적으로 살펴보면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전자브레이크(2)와, 상기 전자브레이크(2)의 일측에 연결 설치되어 구동력을 전달하는 AC모터(3)와, 상기 AC모터(3)의 회전을 감속시키는 웜감속기(4)와, 상기 웜감속기(4)의 회전 감속과 더불어 웜감속기(4)의 회전을 원심브레이크(9) 및 핸드브레이크(8), 푸트브레이크(7)가 설치된 축에 전달하는 스프로킷부(6)와, 상기 웜감속기(4)와 스프로킷부(6) 사이에 설치되는 클러치(5)와, 상기 원심브레이크(9) 및 핸드브레이크(8), 푸트브레이크(7)가 설치된 축의 끝단에 연결 설치되는 수동조작레버(16)와, 상기 스프로킷부(6)의 회전을 다시 감속시키는 1, 2, 3기어부(10, 11, 12)와, 상기 1, 2, 3기어부(10, 11, 12)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 래크기어(13) 및 래크바(14)와, 상 기 래크바(14)의 하단과 연결되어 래크바(14)의 승강 작동에 의해 개폐가 이루어지는 수문(15)을 포함하여 구성된다.

그리고 AC모터(3)의 회전은 웜감속기(4)에 의해 크게 감속되며 웜감속기(4)의 회전방향에 따라 래크바(14)가 상, 하로 승강되어 수문(15)의 개폐가 이루어지도록 되어 있다.

그러나 상기와 같은 핀잭 방식의 수문 권양기는, 웜기어의 감속비가 크므로 기어효율이 매우 작고, 또한 체인 스프로킷의 효율이 작아서 큰 감속비에 따른 낮은 효율 때문에 작동력이 증가하거나 큰 에너지가 필요하며, 기어와 기어의 마찰 때문에 기어의 마모가 심하게 발생하므로 자주 사용하는 경우 사용수명이 짧은 단점이 있다.

또한, 핀잭 방식의 수문권양기는 AC전원을 필요로 하며 정전시 수동으로 수문을 개폐하는 데 있어 길이가 긴 수동조작레버에 큰 힘을 가해서 상하 반복 작동을 해야 하는 불편함이 있었다.

이와 같은 문제점과 불편함을 해소하기 위한 유압 핀잭형 수문 권양기(특허출원 제10-2006-0052990호, 2006년 06월 13일 출원)가 개발되었다. 상기 유압 핀잭형 수문 권양기는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전기모터(45)나 수동조작레버(44)의 회전 방향에 따라 양방향펌프(31)의 상, 하단에서 토출된 작동유가 유압모터(32)의 상, 하단으로 공급되어 유압모터(32)를 작동시킴으로써, 수문(27)이 승강되게 하고, 전기모터(45)나 수동조작레버(44)가 회전을 멈추면 별도의 잠금장치 없이 카운터밸런스밸브(42)에 의해 유압모터(32)를 작동케 하는 작동유가 갇히게 되어 수문(27)의 하강작동을 멈추도록한 것이다.

보다 상세히 설명하면, 먼저, 수동조작레버(44)를 시계방향으로 회전시키면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 양방향펌프(31)의 하단으로 작동유가 토출되며, 토출된 유량은 양방향펌프(31) 및 유압모터(32)의 하단과 연결된 제2베이스라인(34)을 따라 유압모터(32)의 하단에 유입되어 유압모터(32)를 일정방향으로 회전시키게 된다.

이때, 유압모터(32)에서 발생된 회전력은 제1기어부(23) 및 제2기어부(24)를 거쳐 래크기어(25) 및 래크바(26)를 거치는 순간 직선운동으로 바뀌면서 래크바(26)는 상승되고 따라서, 상기 래크바(26)의 하단과 연결된 수문(27)도 동시에 상승하게 된다.

또한, 수동조작레버(44)를 반시계방향으로 회전시키면, 양방향펌프(31)의 상단으로 작동유가 토출되며, 토출된 유량은 양방향펌프(31) 및 유압모터(32)의 상단에 연결된 제1베이스라인(33)을 따라 유압모터(32)의 하단에 유입되어 유압모터(32)를 일정방향으로 회전시키게 된다.

이때, 유압모터(32)에서 발생된 회전력은 제1기어부(23) 및 제2기어부(24)를 거쳐 래크기어(25) 및 래크바(26)를 거치면서 직선운동으로 바뀌고 따라서, 상기 래크바(26)의 하단과 연결된 수문(27)도 동시에 하강하게 된다.

한편, 수동조작레버(44)가 정지되었을 경우에는, 양방향펌프(31) 및 유압모터(32)의 하단을 연결하는 제2베이스라인(34)에 카운터밸런스밸브(42)가 설치되어 있기 때문에 별도의 잠금장치 없이 카운터밸런스밸브(42)에 의해 작동유가 갇히게 되어 수문(27)의 하강작동을 멈추게 되고 수문(27)은 정지한 상태가 된다.

또한, 제3라인(37)의 일단에는 스톱밸브(43)가 설치되어 있어 신속하게 수문(27)을 하강시키고 싶을 경우 스톱밸브(43)를 개방하면 유압모터(32) 측으로 공급되는 작동유가 제2베이스라인(34)을 따라 제3라인(37)과 스톱밸브(43)를 경유하여 유압모터(32)로 재유입되는 과정이 이루어지기 때문에 수문(27)을 신속하게 하강시킬 수 있다.

한편, 스톱밸브(43)가 닫힌 상태에서는 양방향펌프(31)에서 토출된 작동유가 제1 또는 제2베이스라인(33, 34)을 따라 유압모터(32) 측으로 원활하게 공급되기 때문에 원활한 수문(27)의 승강작동이 이루어진다.

위에서 수동조작레버(44)를 예를 들어 수문(27)의 승강과정을 설명하였으나 양방향펌프(31)에 전기모터(45)를 설치해도 상기 수동조작레버(44)와 동일한 수문(27)의 승강 작동을 얻을 수 있다.

그러나 상기와 같이 출원된 유압 핀잭형 수문 권양기에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉. 상기 수문 권양기에서는, 수문을 상승 또는 하강시키는 도중에 전기모터(45)나 수동조작레버(44)의 조작을 멈추면 별도의 잠금장치 없이 카운터밸런스밸브(42)에 의해 유압모터(32)가 정지되게 함으로써 수문(27)의 하강작동이 멈추도록 구성되어 있다. 그러나 상기 카운터밸런스밸브(42)에 배압이 형성된다 하더라도, 유압모터의 특성상 내부 누설은 불가피하여 내부 누설에 의해 유압모터에 부하가 걸리면 유압모터는 자체적으로 서서히 회전하게 되므로, 수문의 완전 정지는 사실상 불가능하였다. 따라서 종래의 수문 권양기에서는 수문이 정지된 상태를 유지하지 못하고 수문이 점차 하강하게 됨으로써 의도하지 않게 수문이 닫히게 되는 현상이 발생하였다.

그리고 종래의 수문 권양기에서는, 수문을 완전히 상승 또는 하강한 상태에서 양방향펌프(31)의 회전을 정지시키지 않으면 유압이 지속적으로 수문에 가해져서 수문에 유압을 전달하는 래크바(26)나 레크기어(27)가 파손되는 문제점이 유발되었다.

또한 종래의 수문 권양기에서는, 양방향펌프(31)가 구동될 때 작동유가 토출되는 측의 반대측으로는 체크밸브(38, 39)를 통하여 작동유 탱크(40)로부터 작동유가 공급되도록 구성되어 있다. 그러나 체크밸브(38, 39)가 열려 작동유 탱크(40)로부터 작동유가 공급되기까지는 상기 반대측에 작동유가 없는 상태, 즉 진공상태가 일시적으로 존재하게 되므로, 양방향펌프(31)의 성능저하를 유발할 뿐만 아니라, 유압모터(32)에 최초에 유압을 공급하지 못하는 시점이 존재하므로 유압모터(32)를 실시간으로 구동하지 못하는 불편함이 있었다.

아울러, 종래의 수문 권양기에서는, 양방향펌프(31)를 구동하기 위한 전기모터(45)의 감속비를 조절할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않았다. 따라서 종래의 수문 권양기에서는, 전기모터(45)의 감속비를 조정하여 개별의 수문의 특성에 맞는 수문 개폐속도를 설정하는 것이 곤란하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 전기모터나 수동 핸들의 조작을 멈추면 별도의 조작이 수행되기 전까지 수문이 현재 상태를 그대로 유지할 수 있는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 과도한 유압이 수문에 유압을 전달하는 구성요소에 전달되지 않도록 하는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 양방향펌프의 초기 구동시에 양방향펌프에 작동유를 원활히 공급할 수 있는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 양방향펌프를 구동하기 위한 전기모터의 변속비를 필요에 따라 조절할 수 있는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기를 제공하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기에 관한 것으로, 일정간격을 두고 순차적으로 설치되는 제1 및 제2축과, 상기 제1 및 제2축의 일단에 설치되는 것으로서 서로 맞물림 설치되어 축간의 회전력이 전달되는 제1기어부와, 상기 제2 축의 양측으로 대칭 설치되는 제2기어부와, 상기 제1, 2기어부와 연결 설치되어 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 래크기어 및 래크바와, 상기 래크바의 하단과 연결되어 래크바의 승강 작동에 의해 개폐가 이루어지는 수문을 포함하여 구성되는 수문 권양기에 있어서, 상기 제1기어부가 설치된 제1축의 일측 끝단에는 제어부가 구비되고, 상기 제어부는, 작동유를 상방향 또는 하방향으로 토출하는 양방향펌프; 상단이 상기 양방향펌프의 상단과 작동유가 통과하는 제1베이스라인으로 연결되고 하단이 상기 양방향펌프의 하단과 작동유가 통과하는 제2베이스라인으로 연결되어 양방향펌프의 작동에 의해 상기 제1 또는 제2베이스라인을 따라 토출된 작동유가 상단 또는 하단으로 공급됨에 따라 일정방향으로 회전작동이 이루어져 연결된 제1축에 회전력을 전달하여 제1기어부를 작동케 하는 유압모터; 상기 양방향펌프의 일측에 연결 설치되어 회전방향에 따라 작동유를 양방향펌프의 상단 또는 하단으로 토출되게 하는 구동수단; 상기 제1 및 제2베이스라인 중 상기 양방향펌프로 작동유가 귀환하는 베이스라인에 배압이 가해지도록 상기 제1 및 제2베이스라인에 각각 설치되는 제1 및 제2카운터밸런스밸브; 및 상기 양방향펌프가 구동되는 때에는 상기 양방향펌프에서 토출된 유체의 압력에 의해 상기 유압모터의 정지상태를 해제하여 상기 유압모터를 회전 가능하게 하고, 상기 양방향펌프가 구동되지 않는 때에는 원위치로 복귀하여 상기 유압모터의 회전을 정지시키도록 상기 제1베이스라인과 제2베이스라인을 서로 연결하는 제1유로 상에서 상기 유압모터에 선택적으로 접촉가능하게 설치되는 브레이킹 수단;을 포함한다.

여기서, 상기 구동수단은, 상기 양방향펌프와 동력전달축에 의해 연결되는 제1풀리에 설치되어 수동으로 조작 가능한 수동조작레버와, 상기 제1풀리와 벨트로 연결되는 제2풀리를 회전 가능하게 장착되는 전기모터를 포함하고, 상기 제1풀리와 제2풀리는 상기 전기모터의 변속비를 조절하기 위하여 교체 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1유로는, 상기 양방향펌프와 제1카운터밸런스밸브 사이의 제1베이스라인의 일지점과 상기 양방향펌프와 제2카운터밸런스밸브 사이의 제2베이스라인의 일지점 간을 서로 연결하고, 상기 브레이킹 수단은, 상기 제1유로 상에 설치되는 셔틀밸브와, 상기 제1유로에 연결된 제1 및 제2베이스라인 중 높은 유압이 상기 셔틀밸브를 통해 유입되도록 일단이 상기 셔틀밸브에 연결되는 제2유로와, 상기 제2유로로부터 설정치 이상의 유압이 가해지면 후진하여 상기 유압모터로부터 이격됨으로써 상기 유압모터를 회전 가능하게 하고, 설정치 이하의 유압하에서는 전진하여 상기 유압모터에 밀착됨으로써 상기 유압모터가 회전되지 않도록 상기 제2유로의 타단에 설치되는 유압브레이크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에는, 상기 제1유로와 상기 양방향펌프 사이에는 상기 제1 및 제2베이스라인을 연결하는 제3유로가 구비되고, 상기 제3유로에는 일방향으로만 작동유가 흐르도록 서로 대향하여 제1 및 제2체크밸브가 설치되며, 상기 제3유로와 상기 양방향펌프 사이에는 상기 제1 및 제2베이스라인을 연결하고 상기 제1 및 제3유로보다 상대적으로 직경이 작은 제4유로 및 제5유로가 구비되고, 상기 제4유로 및 제5유로 각각에는 상기 양방향펌프로부터 작동유가 토출되는 제1 및 제2베이스라인 중 하나로부터 유압을 전달받아 다른 하나의 베이스라인으로의 작동유의 흐름 을 가능케 하는 제1 및 제2파일럿 체크밸브가 설치되며, 상기 제1 및 제2체크밸브와 상기 제1 및 제2파일럿 체크밸브에는 작동유 탱크가 연결되어 상기 제1 및 제2체크밸브와 상기 제1 및 제2파일럿 체크밸브는 각각에 가해진 유압에 의해 상기 작동유 탱크에 저장된 작동유가 상기 제1 또는 제2베이스라인으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 및 제2베이스라인 각각에는 각 베이스라인의 압력을 설정값 이하로 유지하도록 설정값 이상의 유압에 의해 구동되어 작동유를 상기 작동유 탱크로 배출하는 제1 및 제2릴리프밸브가 더 구비된다.

또한, 상기 제1 및 제2베이스라인 각각에는, 상기 각 베이스라인에 가해지는 유압을 모니터링할 수 있는 제1 및 제2압력계와, 각 베이스라인의 압력이 설정값을 초과하였을 때 상기 래크바에 과도한 압력이 가해지지 않도록 상기 전기모터를 정지시키는 제1 및 제2압력스위치가 더 구비된다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같은 본 발명의 권양기는 전기모터나 수동 핸들의 조작을 멈추면 별도의 조작이 수행되기 전까지 수문이 현재 상태를 그대로 유지할 수 있으므로, 수문에 대한 제어성능이 현저히 향상되는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 과도한 유압이 수문에 유압을 전달하는 구성요소에 전달되지 않도록 함으로써, 수문이 완전히 상승 또는 하강되었을 때, 또한 이상적으로 과도한 유압이 발생하였을 때, 유압의 조절 또는 양방향펌프의 작동을 정지시킴으로써 유압을 전달하는 구성요소 및 수문 등의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 양방향펌프의 초기 구동시에 양방향펌프에 작동유를 원활히 공급할 수 있으므로, 양방향펌프의 성능저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유압모터의 실시간 구동이 가능하다는 장점이 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 양방향펌프를 구동하기 위한 전기모터의 변속비를 필요에 따라 조절할 수 있어 수문의 특성에 따라 전기모터의 회전수를 적절하게 변환하여 양방향펌프에 전달할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전체구성도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 유압회로도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 수문 권양기는, 일정간격을 두고 순차적으로 설치되는 제1 및 제2축(101, 102)과, 상기 제1 및 제2축(101, 102)의 일단에 설치되는 것으로서 서로 맞물림 설치되어 축간의 회전력이 전달되도록 하는 제1기어부(103)와, 상기 제2축(102)의 양측으로 대칭 설치되는 제2기어부(104)와, 상기 1 및 제2기어부(103, 104)와 연결 설치되어 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 래크기어(105) 및 래크바(106)와, 상기 래크바(106)의 하단과 연결되어 래크바(106)의 승강 작동에 의해 개폐가 이루어지는 수문(107)을 포함하여 구성되는 권 양기에 관한 것으로서, 상기 제1기어부(103)가 설치된 제1축(101)의 일측 끝단에 제어부(108)를 설치하여 수문(107)의 작동효율을 대폭 향상시킨 것을 특징으로 한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제1기어부(103)가 설치된 제1축(101)의 일측 끝단에 연결 설치되는 상기 제어부(108)는, 도 6에 도시된 바와 같이 작동유를 상방향 또는 하방향으로 토출하는 양방향펌프(111)와, 상기 양방향펌프(111)와 일정간격 떨어져서 설치되는 유압모터(112)와, 상기 양방향펌프(111) 및 유압모터(112)의 상단 및 하단을 각각 연결하는 제1 및 제2베이스라인(113, 114)으로 구성된다.

즉, 상기 양방향펌프(111)는, 작동유를 상방향 또는 하방향으로 토출하여 제1 또는 제2베이스라인(113, 114)을 통해 작동유를 유압모터(112)의 상단 또는 하단으로 보내어 유압모터(112)가 작동되게 한다.

여기서, 상기 양방향펌프(111)의 일측에는, 상기 양방향펌프(111)에 연결되어 그 회전방향에 따라 작동유를 양방향펌프(111)의 상단 또는 하단으로 토출되게 하는 구동수단(120)이 구비된다.

상기 구동수단(120)은 크게 수동조작레버(123)와 전기모터(126)로 구성되고, 상기 수동조작레버(123)는 상기 양방향펌프(111)와 동력전달축(121)에 의해 연결되는 제1풀리(122)에 설치되며, 상기 전기모터(126)는 상기 제1풀리(122)와 벨트(124)로 연결되는 제2풀리(125)에 장착된다.

따라서 상기 양방향펌프(111)는 수동으로 조작 가능한 수동조작레버(123)를 일방향으로 회전시킴에 의해 작동유를 양방향펌프(111)의 상방향 또는 하방향으로 토출되게 하거나, 전기모터(126)를 구동함에 의해 전기모터(126)의 회전력이 제2풀리(125)와 벨트(124) 및 제1풀리(122)를 거쳐 상기 양방향펌프(111)를 회전시킴으로서 작동유를 양방향펌프(111)의 상방향 또는 하방향으로 토출한다.

이때 수동조작레버(123)와 전기모터(126)의 회전방향에 따라 상기 양방향펌프(111)에서 토출되는 작동유의 토출 방향이 결정된다.

예를 들어, 수동조작레버(123)를 시계방향으로 회전시킬 경우 양방향펌프(111)의 하단에서 작동유가 토출되어 유압모터(112)의 하단으로 작동유의 공급이 이루어져 수문(107)이 상승되고, 수동조작레버(123)를 반시계방향으로 회전시킬 경우 양방향펌프(111)의 상단에서 작동유가 토출되어 유압모터(112)의 상단으로 작동유의 공급이 이루어져 수문(107)이 하강된다.

물론, 전기모터(126) 또한 위에서 설명한 수동조작레버(123)의 회전 작동과 동일하게 양방향펌프(111)의 상단 또는 하단 일측 방향으로 작동유를 토출하여 수문(107)의 승강 작동이 이루어지게 한다.

또한 상기 수동조작레버(123)가 장착되는 제1풀리(122)와 상기 전기모터(126)가 장착되는 제2풀리(125)는, 상기 전기모터(126)의 변속비를 조정하기 위하여 교체할 수 있도록 장착된다.

한편, 상기 유압모터(112)는, 양방향펌프(111)와 일정간격을 두고 설치되는 것으로서, 상단 또는 하단이 제1 또는 제2베이스라인(113, 114)에 의해 양방향펌프(111)의 상단 또는 하단과 연결되어 양방향펌프(111)에서 토출된 작동유가 베이스라인(113, 114)을 따라 상단 또는 하단의 일측 방향으로 공급되어 일정방향으로 회전된다.

또한, 상기 유압모터(112)는 제1기어부(103)가 설치된 제1축(101)과 연결 설치되어 있기 때문에 유압모터(112)의 회전 작동이 이루어지면 이 회전력은 제1축(101) 및 제1기어부(103)를 거쳐 제2기어부(104)에 전달되고, 상기 제2기어부(104)의 회전은 다시 래크기어(105) 및 래크바(106)를 거치는 순간 직선운동을 변환되어 상기 래크바(106)의 하단에 연결 설치된 수문(107)이 승강작동을 하게 된다.

상기 제1베이스라인(113)은 양방향펌프(111) 및 유압모터(112)의 상단에 연결 설치되고, 상기 제2베이스라인(114)은 양방향펌프(111) 및 유압모터(112)의 하단에 연결 설치되어 상기 양방향펌프(111)의 상단 또는 하단에서 토출된 작동유를 유압모터(112) 내부로 공급하여 유압모터(112)가 작동되게 한다.

이때, 상기 유압모터(112)에는 브레이킹 수단(140)이 장착되어 브레이킹 수단(140)에 압력이 공급되지 않으면 유압모터(112)는 정지된다. 즉 양방향펌프(111)에 연결된 수동조작레버(123) 및 전기모터(126)가 회전 작동을 멈추면 별도의 잠금장치 없이 브레이킹 수단(140)에 의해 수문(107)의 하강작동을 멈출 수 있게 한다.

상기 브레이킹 수단(140)에 대해 보다 상세히 설명하면, 상기 브레이킹 수단(140)은, 상기 양방향펌프(111)가 구동되는 때에는 상기 양방향펌프(111)에서 토출된 작동유의 압력에 의해 상기 유압모터(112)의 정지상태를 해제하여 상기 유압모터(112)를 회전 가능하게 하고, 상기 양방향펌프(111)가 구동되지 않을 때에는 원위치로 복귀하여 상기 유압모터(112)의 회전을 정지시키도록 상기 제1베이스라 인(113)과 제2베이스라인(114)을 서로 연결하는 제1유로(141) 상에서 상기 유압모터(112)에 선택적으로 접촉가능하게 설치된다.

즉, 상기 브레이킹 수단(140)은, 상기 제1유로(141) 상에 설치되는 셔틀밸브(142)와, 상기 제1유로(141)에 연결된 제1 및 제2베이스라인(113, 114) 중 높은 유압이 상기 셔틀밸브(142)를 통해 유입되도록 일단이 상기 셔틀밸브(142)에 연결되는 제2유로(143)와, 상기 제2유로(143)로부터 설정치 이상의 유압이 가해지면 후진하여 상기 유압모터(112)로부터 이격됨으로써 상기 유압모터(112)를 회전 가능하게 하고, 설정치 이하의 유압하에서는 전진하여 상기 유압모터(112)에 밀착됨으로써 상기 유압모터(112)가 회전되지 않도록 상기 제2유로(143)의 타단에 설치되는 유압브레이크(144)로 구성된다.

다시 말해, 상기 제1유로(141)는, 상단 및 하단으로 설치된 제1 및 제2베이스라인(113, 114)을 연결하는 라인으로서, 제1유로(141)에는 셔틀밸브(142)가 설치되어 있어 제1베이스라인(113)의 압력과 제2베이스라인(114)의 압력 중에서 큰 압력을 선택하여 제2유로(143)를 통하여 유압브레이크(144)에 전달해주는 역할을 한다. 즉, 유압모터(112)가 회전하기 위해서는 반드시 유압브레이크(144)가 해제되어야 하는데 제1베이스라인(113)의 압력과 제2베이스라인(114)의 압력 중 하나는 유압브레이크(144)를 해제할 정도의 압력을 유지해야 한다.

한편, 상기 제1 및 제2베이스라인(113, 114)에는 유압브레이크(144)를 해제시켜 유압모터(112)가 회전할 수 있도록 제1 및 제2카운터밸런스밸브(113, 114)가 각각 설치된다.

상기 제1카운터밸런스밸브(131)는 수문이 상승할 때, 유압모터(112)의 상측, 즉 제1베이스라인(113)측에 배압을 형성시켜 제2베이스라인(114)에 압력이 걸리게 하고, 이 압력이 셔틀밸브(142)를 통해 유압브레이크(144)에 압력을 전달하여 유압브레이크(144)를 해제시키는 역할을 한다.

마찬가지로 상기 제2카운터밸런스밸브(132)는 수문이 하강할 때, 유압모터(122)의 하측, 즉 제2베이스라인(114)측에 배압을 형성시켜 제1베이스라인(113)에 압력이 걸리게 하고, 이 압력이 셔틀밸브(142)를 통해 유압브레이크(144)에 압력을 전달하여 유압브레이크(144)를 해제시키는 역할을 한다.

또한, 제2카운터밸런스밸브(132)는 수문이 하강할 때, 유압모터(112)의 하측에 배압을 형성시켜 수문(107)의 자중에 의해 유압모터(112)의 회전속도가 급격히 증가하여 수문(107)이 급속히 하강하는 것을 방지한다.

그리고, 상기 양방향펌프(111) 및 제1유로(141) 사이에는 제1 및 제2베이스라인(113, 114)을 연결하는 제3 내지 제5유로(151, 154, 155)가 일정간격을 두고 순차적으로 설치된다.

상기 제3유로(151)는, 제1 및 제2베이스라인(113, 114)을 연결하는 라인으로서, 제3유로(151)에는 일정방향으로만 작동유가 흐를 수 있고 역방향으로는 작동유를 흐르지 못하게 하는 제1 및 2체크밸브(152, 153)가 일정 간격을 두고 설치된다.

이때, 상기 제1 및 제2체크밸브(152, 153)의 사이에는 작동유 탱크(158)를 설치하여, 양방향펌프(111)로 유입되는 작동유가 부족할 경우 이 부족한 작동유를 작동유탱크(158)에 저장된 작동유로서 보충할 수 있게 한다.

또한 제4유로(154) 및 제5유로(155)는 상기 제3유로(151)보다는 상대적으로 직경이 작은 파일럿라인으로서, 일정방향으로만 작동유가 흐를 수 있고 역방향으로는 작동유를 흐르게 하지 못하지만 파일럿라인에 압력이 작용하는 경우에는 역방향으로도 작동유가 흐를 수 있는 제1 및 제2파일럿체크밸브(156, 157)가 각각 설치된다.

이때, 상기 제1 및 제2파일럿체크밸브(156, 157)의 일단에는 작동유 탱크(158)를 설치하여, 양방향펌프(111)로 유입되는 작동유가 부족할 경우 이 부족한 작동유를 작동유 탱크(158)에 저장된 작동유로서 보충할 수 있게 한다.

그리고, 상기 제1 및 제2베이스라인(113, 114)에는 회로의 압력이 설정치에 도달하였을 때, 작동유 흐름의 일부 또는 전량을 작동유 탱크(158)측으로 흘려보내서 회로 내의 압력을 설정값 이하로 유지하는 제1 및 제2릴리프밸브(159, 160)가 설치된다.

제1릴리프밸브(159)는 수문(107)이 하강할 때, 제1베이스라인(113)에 과도한 압력이 걸리지 않도록 제1베이스라인(113) 압력을 설정값 이하로 유지하며, 제2릴리프밸브(160)는 수문(107)이 상승할 때, 제2베이스라인(114)에 과도한 압력이 걸리지 않도록 제2베이스라인(114) 압력을 설정값 이하로 유지한다.

또한, 상기 제1 및 제2베이스라인(113, 114)에는 회로의 압력을 관찰할 수 있는 제1 및 제2압력계(163, 164)가 설치된다. 제1압력계(163)는 유압모터(112) 상측의 압력을 보여주며, 제2압력계(164)는 유압모터(112) 하측의 압력을 보여준다.

그리고, 상기 제1 및 제2베이스라인(113, 114)에는 회로의 압력이 설정치에 도달하였을 때, 전기모터(126)의 작동을 중지시켜 래크바(106)에 과부하가 걸리지 않도록 하는 제1 및 제2압력스위치(163, 164)가 설치된다.

즉, 제1압력스위치(163)는 수문(107)이 하강할 때, 제1베이스라인(113)에 설정된 압력 이상이 걸리면 전기모터(126)의 작동을 중지시키며, 제2압력스위치(164)는 수문(107)이 상승할 때, 제2베이스라인(114)에 설정된 압력 이상이 걸리면 전기모터(126)의 작동을 중지시킨다.

이하에서는 본 발명에 따른 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기의 작용에 대해 설명한다.

전기모터(126)나 수동조작레버(123)의 회전 방향에 따라 양방향펌프(111)의 상단 또는 하단에서 토출된 작동유가 유압모터(112)의 상단 또는 하단으로 공급되어 유압모터(112)를 작동시킴으로써, 수문(107)이 승강되게 하고, 전기모터(126)나 수동조작레버(123)가 회전을 멈추면 별도의 잠금장치 없이 유압브레이크(144)에 의해 유압모터(112)를 정지시켜 수문(107)의 하강작동을 멈추도록 한다.

이러한 작용을 보다 상세히 설명하면, 먼저, 전기모터(126)나 수동조작레버(123)를 시계방향으로 회전시키면, 도 6에 도시된 바와 같이, 양방향펌프(111)의 하단으로 작동유가 토출되며, 토출된 유량은 제2베이스라인(114)을 따라 유압모터(112)의 하단에 유입되어 유압모터(112)를 일정방향으로 회전시키게 된다.

이때, 유압모터(112)에서 발생된 회전력은 제1기어부(103) 및 제2기어부(104)를 거쳐 래크기어(105) 및 래크바(106)를 거치는 순간 직선운동으로 바뀌면 서 래크바(106)는 상승된다. 따라서, 상기 래크바(106)의 하단과 연결된 수문(107)도 동시에 상승하게 된다.

반대로, 전기모터(126)나 수동조작레버(123)를 반시계방향으로 회전시키면, 양방향펌프(111)의 상단으로 작동유가 토출되며, 토출된 유량은 제1베이스라인(113)을 따라 유압모터(112)의 하단에 유입되어 유압모터(112)를 일정방향으로 회전시키게 된다.

이때, 유압모터(112)에서 발생된 회전력은 제1기어부(103) 및 제2기어부(104)를 거쳐 래크기어(105) 및 래크바(106)를 거치면서 직선운동으로 바뀌고 따라서, 상기 래크바(106)의 하단과 연결된 수문(107)도 동시에 하강하게 된다.

이러한 과정에서, 양방향펌프(111)로부터 토출된 작동유는 제1 및 제2베이스라인(113, 114) 중 어느 하나로 유입되고 유압모터(112)를 거쳐 다른 하나의 베이스라인을 통해 양방향펌프(111)로 회귀한다. 이때 각 제1 및 제2베이스라인(113, 114)에는 제1 및 제2카운터밸런스밸브(131, 132)가 설치되어 있어, 회귀하는 작동유에 대해 배압이 형성되게 한다. 따라서 작동유가 토출되는 측의 베이스라인과 작동유가 회귀하는 측의 베이스라인 간에는 작동유의 압력차가 발생하게 되고, 이 압력차가 셔틀밸브(1142)에 전달되어 유압브레이크(144)를 가압하게 된다.

가압된 유압브레이크(144)는 후진하게 되고, 이로써 유압모터(112)가 회전 가능한 상태가 된다. 따라서 유압모터(112)가 구동되면서 상기와 같은 수문(107)을 승강시키는 작용을 수행하게 된다.

그런데, 상기 양방향펌프(111)가 구동되지 않으면, 토출되는 측의 베이스라 인에 유압이 형성되지 않으므로, 상기 셔틀밸브(142)에서 유압브레이크(144)로 유압을 전달하지 못하게 된다. 따라서 유압브레이크(144)는 원위치로 복귀, 즉 전진하여 유압모터(112)에 밀착되고, 이로써 유압모터(112)의 회전을 정지시키게 된다.

한편, 양방향펌프(111)가 구동되어 수문(107)이 승강 또는 하강할 때 수문(107)이 완전히 승강 또는 하강된 경우에는 수문이 더 이상 이동할 수 없으므로, 양방향펌프(111)를 정지시키지 않으면 제1 및 제2베이스라인(113, 114) 내, 및 수문을 구동하는 래크기어(105) 및 래크바(106)에 과도한 압력이 가해지게 된다. 이러한 과도한 압력이 가해지는 것을 방지하기 위하여 본 발명에서는 제1 및 제2릴리프밸브(159, 160)와 제1 및 제2압력스위치(163, 164)가 마련된다.

즉, 상기 제1 및 제2릴리프밸브(159, 160)는 회로 내에 과도한 압력이 형성되면 회로내의 작동유를 작동유 탱크(158)로 배출하여 회로 내의 압력을 설정치 이하로 유지시키게 한다.

또한 상기 제1 및 제2압력스위치(163, 164)는 회로 내에 과도한 압력이 형성되면 전기모터(126)의 구동을 정지시켜 더 이상의 유압이 가해지지 않도록 한다.

아울러, 본 발명에서는 제1 및 제2유압계(161, 162)가 구비되어 회로 내의 압력 상태를 모니터링할 수 있어, 회로 내의 압력을 적절히 조절하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명에는 파일럿라인으로 이루어지는 제4 및 제5유로(154, 155)에 각각 제1 및 제2파일럿체크밸브(156, 157)가 마련되어, 양방향펌프(111)가 제1 또는 제2베이스라인(113, 114)으로 작동유를 토출할 때 반대측 베이스라인으로는 작 동유가 양방향펌프(111)로 원활히 공급될 수 있도록, 작동유 탱크(158)에서 작동유를 상기 반대측 베이스라인으로 유입되게 한다.

원래 상기 반대측 베이스라인으로는 제1 및 제2체크밸브(152, 153)에 연결된 작동유 탱크(158)에서 제1 및 제2체크밸브(152, 153)를 통해 작동유가 공급될 수 있다. 그러나 제1 또는 제2체크밸브(152, 153)가 열려서 작동유 탱크(158)로부터 작동유가 배출되기 위해서는 반대측 베이스라인에 진공상태가 발생되어야 한다. 따라서 이러한 진공상태의 발생을 방지하고 양방향펌프(111)에 작동유의 원활한 공급을 위하여 제1 및 제2파일럿체크밸브(156, 157)는 상기 제4 및 제5유로(154, 155)로부터 가해지는 토출된 작동유의 압력으로 개방되어 작동유 탱크로부터 작동유를 반대측 베이스라인으로 공급되게 한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 종래의 전동용 웜감속기형 핀잭 수문 권양기의 설치도,

도 2는 종래의 수문 권양기의 전체구성도,

도 3은 종래의 유압 핀잭형 수문 권양기 전체구성도,

도 4는 종래의 유압 핀잭형 수문 권양기 제어부의 유압회로도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기의 전체구성도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 유압회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 제1축 102 : 제2축

103 : 제1기어부 104 : 제2기어부

105 : 래크기어 106 : 래크바

107 : 수문 108 : 제어부

111 : 양방향펌프 112 : 유압모터

113 : 제1베이스라인 114 : 제2베이스라인

120 : 구동수단 121 : 동력전달축

122 : 제1풀리 123 : 수동조작레버

124 : 벨트 125 : 제2풀리

126 : 전기모터 131 : 제1카운터밸런스밸브

132 : 제2카운터밸런스밸브 140 : 브레이킹 수단

141 : 제1유로 142 : 셔틀밸브

143 : 제2유로 144 : 유압브레이크

151 : 제3유로 152 : 제1체크밸브

153 : 제2체크밸브 154 : 제4유로

155 : 제5유로 156 : 제1파일럿체크밸브

157 : 제2파일럿체크밸브 158 : 작동유 탱크

159 : 제1릴리프밸브 160 : 제2릴리프밸브

161 : 제1압력계 162 : 제2압력계

163 : 제1압력스위치 164 : 제2압력스위치

Claims (6)

1. 일정간격을 두고 순차적으로 설치되는 제1 및 제2축과, 상기 제1 및 제2축의 일단에 설치되는 것으로서 서로 맞물림 설치되어 축간의 회전력이 전달되는 제1기어부와, 상기 제2축의 양측으로 대칭 설치되는 제2기어부와, 상기 제1, 2기어부와 연결 설치되어 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 래크기어 및 래크바와, 상기 래크바의 하단과 연결되어 래크바의 승강 작동에 의해 개폐가 이루어지는 수문을 포함하여 구성되는 수문 권양기에 있어서,

   상기 제1기어부가 설치된 제1축의 일측 끝단에는 제어부가 구비되고,

   상기 제어부는,

   작동유를 상방향 또는 하방향으로 토출하는 양방향펌프;

   상단이 상기 양방향펌프의 상단과 작동유가 통과하는 제1베이스라인으로 연결되고 하단이 상기 양방향펌프의 하단과 작동유가 통과하는 제2베이스라인으로 연결되어 양방향펌프의 작동에 의해 상기 제1 또는 제2베이스라인을 따라 토출된 작동유가 상단 또는 하단으로 공급됨에 따라 일정방향으로 회전작동이 이루어져 연결된 제1축에 회전력을 전달하여 제1기어부를 작동케 하는 유압모터;

   상기 양방향펌프의 일측에 연결 설치되어 회전방향에 따라 작동유를 양방향펌프의 상단 또는 하단으로 토출되게 하는 구동수단;

   상기 제1 및 제2베이스라인 중 상기 양방향펌프로 작동유가 귀환하는 베이스라인에 배압이 가해지도록 상기 제1 및 제2베이스라인에 각각 설치되는 제1 및 제2 카운터밸런스밸브; 및

   상기 양방향펌프가 구동되는 때에는 상기 양방향펌프에서 토출된 유체의 압력에 의해 상기 유압모터의 정지상태를 해제하여 상기 유압모터를 회전 가능하게 하고, 상기 양방향펌프가 구동되지 않는 때에는 원위치로 복귀하여 상기 유압모터의 회전을 정지시키도록 상기 제1베이스라인과 제2베이스라인을 서로 연결하는 제1유로 상에서 상기 유압모터에 선택적으로 접촉가능하게 설치되는 브레이킹 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동수단은, 상기 양방향펌프와 동력전달축에 의해 연결되는 제1풀리에 설치되어 수동으로 조작 가능한 수동조작레버와, 상기 제1풀리와 벨트로 연결되는 제2풀리를 회전 가능하게 장착되는 전기모터를 포함하고,

   상기 제1풀리와 제2풀리는 상기 전기모터의 변속비를 조절하기 위하여 교체 가능한 것을 특징으로 하는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1유로는, 상기 양방향펌프와 제1카운터밸런스밸브 사이의 제1베이스라인의 일지점과 상기 양방향펌프와 제2카운터밸런스밸브 사이의 제2베이스라인의 일지점 간을 서로 연결하고,

   상기 브레이킹 수단은, 상기 제1유로 상에 설치되는 셔틀밸브와, 상기 제1유 로에 연결된 제1 및 제2베이스라인 중 높은 유압이 상기 셔틀밸브를 통해 유입되도록 일단이 상기 셔틀밸브에 연결되는 제2유로와, 상기 제2유로로부터 설정치 이상의 유압이 가해지면 후진하여 상기 유압모터로부터 이격됨으로써 상기 유압모터를 회전 가능하게 하고, 설정치 이하의 유압하에서는 전진하여 상기 유압모터에 밀착됨으로써 상기 유압모터가 회전되지 않도록 상기 제2유로의 타단에 설치되는 유압브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1유로와 상기 양방향펌프 사이에는 상기 제1 및 제2베이스라인을 연결하는 제3유로가 구비되고, 상기 제3유로에는 일방향으로만 작동유가 흐르도록 서로 대향하여 제1 및 제2체크밸브가 설치되며, 상기 제3유로와 상기 양방향펌프 사이에는 상기 제1 및 제2베이스라인을 연결하고 상기 제1 및 제3유로보다 상대적으로 직경이 작은 제4유로 및 제5유로가 구비되고, 상기 제4유로 및 제5유로 각각에는 상기 양방향펌프로부터 작동유가 토출되는 제1 및 제2베이스라인 중 하나로부터 유압을 전달받아 다른 하나의 베이스라인으로의 작동유의 흐름을 가능케 하는 제1 및 제2파일럿 체크밸브가 설치되며, 상기 제1 및 제2체크밸브와 상기 제1 및 제2파일럿 체크밸브에는 작동유 탱크가 연결되어 상기 제1 및 제2체크밸브와 상기 제1 및 제2파일럿 체크밸브는 각각에 가해진 유압에 의해 상기 작동유 탱크에 저장된 작동유가 상기 제1 또는 제2베이스라인으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 및 제2베이스라인 각각에는 각 베이스라인의 압력을 설정값 이하로 유지하도록 설정값 이상의 유압에 의해 구동되어 작동유를 상기 작동유 탱크로 배출하는 제1 및 제2릴리프밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 및 제2베이스라인 각각에는, 상기 각 베이스라인에 가해지는 유압을 모니터링할 수 있는 제1 및 제2압력계와, 각 베이스라인의 압력이 설정값을 초과하였을 때 상기 래크바에 과도한 압력이 가해지지 않도록 상기 전기모터를 정지시키는 제1 및 제2압력스위치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수문의 제어성능이 향상된 유압 핀잭형 수문 권양기.

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