KR101659059B1 - 전도 게이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전도 게이트에 관한 것으로서, 액츄에이터(10)에 의해 전달되는 회전력을 일정 높이 이격시킨 하부에 전달되도록 하는 수직의 제1 스핀들(20); 상기 제1 스핀들(20)을 통해 전달되는 회전력의 회전 방향을 전환시키도록 하는 기어 박스(30); 상기 기어 박스(30)를 통해 전환된 회전 방향에 의해 일정 거리 이격된 거리로 회전력이 전달되도록 하는 수평의 제2 스핀들(40); 상기 제2 스핀들(40)에 의해 전달되는 회전력에 의해 회전하는 제1 시브(50); 제1 시브(50)에 일단이 고정되면서 일정 길이가 권선되도록 하고, 타단은 수문(G)의 일측 상단부에 연결되는 제1 와이어 로프(60); 상기 제1 시브(50)에 일단이 고정되면서 일정 길이가 권선되도록 하고, 수로 바닥면(91)에서 수평고정되는 로프 가이드관(92)을 관통하여 상기 제1 시브(50)와 대응되는 가이드 벽(90)에 구비되는 제2 시브(70)를 권회하여 타단이 수문(G)의 타측 상단부에 연결되는 제2 와이어 로프(80)의 결합으로 이루어지는 구성이 특징이다.

Description

전도 게이트{Floodgate}

본 발명은 전도 게이트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수동 또는 자동으로 구동되는 액츄에이터와 회전축 및 와이어 로프를 이용하여 게이트가 개폐되도록 함으로써 설치 비용이 대폭적으로 절감되도록 하고, 농업용수 등을 공급하는 담수보에 수문의 설정 수위 이상 추가적인 담수확보가 필요할 경우 게이트의 설계변경에 따른 재시공 없이 예비수문을 조절하여 추가로 필요한 담수량 만큼의 수위 조절이 가능한 전도 게이트에 관한 것이다.

일반적으로 농업용 또는 산업용수로 사용하거나 수해의 피해를 줄이기 위해서는 하천이나 강 등의 각종 관계수로에는 수동이나 자동 및 반자동 또는 이들의 결합 방식으로 여러 종류의 수문이 설치되고 있다.

게이트는 물을 저장하거나 물을 방출하여 수량을 조절하기 위해 수문을 개폐시키는 개폐장치가 설치되며, 개폐장치로는 전동식, 유압식, 수동식으로 구분되고, 전동식과 유압식은 비교적 규모가 큰 댐이나 호수 및 저수지 등에 설치되는 대형의 수문에 적용되며, 수동식은 규모가 작은 하천이나 농수로 등의 소형 수문에 적용된다.

등록특허 제1118731호(유압식 가동보)와 등록특허 제1332779호(수문 개폐장치)는 대표적인 수문 개폐장치이다.

종래 기술은 주로 전도식 수문 개폐장치의 사례를 보여주는 것으로서, 전도식 수문에는 대부분 유압식으로 개폐되는 개폐장치가 적용되도록 하고 있다.

하지만 유압식의 전도식 수문 개폐장치는 설비 비용이 대단히 고가일 뿐만 아니라 유압 실린더가 물속에 잠겨지게 되므로 장시간의 유지에 따른 노후화와 물속 이물질에 의한 작동 불량이 발생되면서 유지 관리에 따른 시간적 경제적 손실이 크고, 유압 실린더로부터의 오일 유출로 인해 하천 오염을 더욱 악화시키게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술의 전도식 수문 개폐장치는 항상 일정 유량에 대해서만 수위 조절이 이루어지도록 하고 있으므로 그 이상 불규칙적으로 유입되는 수량에 대해서는 부득이 범람을 초래하게 되는 문제점도 있다.

등록특허 제1118731호 등록특허 제1332779호

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 기계적 동력전달에 의한 와이어 로프의 이동에 의해서 게이트가 개폐될 수 있도록 함으로써 제작 비용을 대폭적으로 절감시킬 수 있도록 하는 전도 게이트를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 커플링을 이용하여 회전축을 통해 동력이 전달될 수 있도록 함으로써 게이트를 개폐시키기 위한 동력전달구조를 설치하는데 있어 안정적인 동력전달이 이루어질 수 있도록 하는 전도 게이트를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 담수보를 통한 용수공급원으로 농업용수 증가 등 갑작스런 주변환경변화에 따라 추가적인 담수확보가 필요할 경우 게이트 재시공 없이 게이트의 예비수문 조절만으로 필요한 양만큼의 게이트의 높이를 조절하여 안정적으로 유량 및 수위를 조절할 수 있도록 하는 전도 게이트를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기의 목적 달성을 위하여 본 발명의 전도 게이트는, 액츄에이터에 의해 전달되는 회전력을 일정 높이 이격시킨 하부에 전달되도록 하는 수직의 제1 스핀들; 상기 제1 스핀들을 통해 전달되는 회전력의 회전 방향을 전환시키도록 하는 기어 박스; 상기 기어 박스를 통해 전환된 회전 방향에 의해 일정 거리 이격된 거리로 회전력이 전달되도록 하는 수평의 제2 스핀들; 상기 제2 스핀들에 의해 전달되는 회전력에 의해 회전하도록 수문 일측의 가이드 벽 상단에 구비되는 제1 시브; 제1 시브에 일단이 고정되면서 일정 길이가 권선되도록 하고, 타단은 수문의 일측 상단부에 연결되는 제1 와이어 로프; 상기 제1 시브에 일단이 고정되면서 일정 길이가 권선되도록 하고, 수로 바닥면에서 수평고정되는 로프 가이드관을 관통하여 상기 제1 시브와 대응되는 가이드 벽 상단에 구비되는 제2 시브를 권회하여 타단이 수문의 타측 상단부에 연결되는 제2 와이어 로프;에 의해 개폐되도록 하는데 특징이 있다.

상기에서 제1 스핀들과 제2 스핀들은 양단부가 액츄에이터측 구동축과 기어 박스의 제1 기어축 및 제2 기어축과 제1 시브의 시브축과 분리 가능하게 커플링 결합되도록 한다.

또한, 상기의 수문에는 볼 스크류의 회전에 의해서 상단부로부터 접혀지거나 펼쳐지도록 하여 한계 수위를 오버하는 유량에 대해서도 수위조절이 가능한 예비수문이 구비되도록 한다.

상기의 구성에 따른 본 발명의 전도 게이트에 의해서 보다 저렴한 설치가 가능하도록 하는 동시에 유지 보수비를 대폭적으로 절감시킬 수 있는 경제적 이점이 있다.

또한, 본 발명은 유연한 설치가 가능할 뿐만 아니라 작동성을 안정적으로 유지시킬 수 있도록 한다.

한편, 본 발명은 정상적인 수위보다 더 많은 수량이 유도되더라도 저수 높이를 상승시켜 오버플로가 방지되도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전도 게이트의 바람직한 실시예를 예시한 정면도
도 2는 본 발명에 따른 전도 게이트의 측단면도
도 3은 본 발명에 따른 전도 게이트에서 기어 박스를 통해 구동력 방향이 전환되는 구성을 예시한 요부 확대도
도 4는 본 발명에 따른 전도 게이트에서 구동력 전달을 위한 커플링 적용 구조도
도 5는 본 발명에 따른 전도 게이트에서 로프 가이드관을 통한 제2 와이어 로프의 설치 구조도
도 6은 본 발명에 따른 전도 게이트에서 제2 시브와 수문간을 연결하는 제2 와이어 로프의 설치 구조도
도 7은 본 발명에 따른 전도 게이트에 의한 수문 작동 상태도
도 8은 본 발명에 따른 전도 게이트에서 예비수문의 작동 상태도

이하, 본 발명에 따른 전도 게이트의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 전도 게이트의 바람직한 실시예를 예시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전도 게이트의 측단면도이다.

예시한 바와 같이 본 발명은 액츄에이터(10)와 제1 스핀들(20)과 기어 박스(30)와 제2 스핀들(40)과 제1 시브(50)와 제1 와이어 로프(60)와 제2 시브(70)와 제2 와이어 로프(80)로서 이루어지는 구성이다.

본 발명에서 액츄에이터(10)는 자동 또는 수동에 의해 발생되는 구동력에 의해 일정 속도로 감속시켜 회전 방향이 전환되도록 하는 구성으로서, 액츄에이터(10)에는 이를 위해서 구동력 발생 수단으로 핸들이 구비되도록 하여 수동 조작에 의해 구동력이 발생되게 할 수도 있고, 모터에 의해 자동으로 구동력이 발생되게 할 수도 있다.

다만, 모터 구동에 의해 자동 구동 방식에서도 정전 등으로 인한 모터의 구동이 중단되더라도 핸들에 의한 수동 조작이 가능하도록 한다.

제1 스핀들(20)은 액츄에이터(10)로부터 전달되는 회전력을 일정 높이의 하부에 전달될 수 있도록 하는 수직의 회전축이다.

액츄에이터(10)는 통상 수문(G)이 구비되는 위치로부터 저수량의 확인 및 안전한 조작을 위해 일정 높이를 이격한 위치에 구비되도록 하고 있다.

따라서, 액츄에이터(10)로부터 출력되는 구동력을 일정 높이까지 전달되도록 해야만 하며, 이를 위해서 액츄에이터(10)의 구동축에 연결되도록 하는 것이 수직의 제1 스핀들(20)이다.

제1 스핀들(20)은 단순히 액츄에이터(10)에서 하향 인출되는 구동축의 구동력을 원하는 높이까지 전달되도록 하기 위한 회전축이다.

제1 스핀들(20)에 의해 전달되는 구동력은 기어 박스(30)에 전달된다.

도 3은 본 발명에 따른 전도 게이트에서 구동력 방향이 전환되는 구성을 예시한 요부 확대도이다.

기어 박스(30)는 수직의 제1 스핀들(20)을 통해 전달되는 구동력을 수평 방향으로 전달되도록 하는 구성으로서, 내부에는 베벨기어 또는 웜기어가 내장되도록 하여 교차하는 방향으로 구동력이 전달되도록 한다.

이때 기어 박스(30)를 통해서는 감속이 이루어질 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

기어 박스(30)를 통해 수직의 제1 스핀들(20)을 통해 전달되는 구동력을 수평 방향으로 전환되도록 하는 구성이 제2 스핀들(40)이다.

따라서, 기어 박스(30)에는 수직의 제1 스핀들(20)로부터의 구동력 전달을 위해 수직의 제1 기어축(31)이 구비되도록 하고, 수평의 제2 스핀들(40)로의 구동력 전달을 위해 수평의 제2 기어축(32)이 구비되도록 한다.

기어 박스(30)에서 수평의 제 기어축(32)을 통해 전달되는 구동력은 제2 스핀들(40)에 의해서 동일 수평선상의 수문 가이드벽(90)으로 구동력이 전달되도록 하는 구성이다.

한편, 액츄에이터(10)의 구동축(11)과 제1 스핀들(20)은 분리 가능하게 제1 커플링(21)에 의해 연결되도록 하고, 제1 스핀들(20)과 기어 박스(30)의 제1 기어축(31)은 제2 커플링(22)에 의해서 분리 가능하게 연결되도록 함으로써 비록 비록 액츄에이터(10)의 구동축(11)과 기어 박스(20)의 제1 기어축(31)이 정확하게 동일 수직선상에 위치되지 않더라도 제1 스핀들(20)에 의해서 정확하게 구동력이 전달될 수 있도록 한다.

제1 커플링(21)과 제2 커플링(22)은 축간 동일선상으로 동력 전달이 가능하도록 연결하는 구성으로 도 3에 예시하고 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

그리고, 기어 박스(20)로부터 수평의 제2 기어축(32)을 통해 수평 방향으로 전달되는 구동력을 수문 가이드벽(90)측으로 전달되도록 하기 위하여 구비하는 제2 스핀들(40)은 기어 박스(20)와 수문 가이드 벽(90)의 일측 상부에 구비되는 제1 시브(50)간을 회전 가능하게 연결되도록 한다.

이때 제2 스핀들(40)과 제2 기어축(32)은 제3 커플링(41)에 의해 분리 가능하게 연결되고, 제2 스핀들(40)과 제1 시브(50)은 제4 커플링(42)에 의해 분리 가능하게 연결되도록 한다.

다만 제3 커플링(41)과 제4 커플링(42) 또한 제1 커플링(21)및 제2 커플링(22)과 동일한 구성으로 이루어지도록 함으로써 기어 박스(30)의 제2 기어축(32)과 제1 시프(50)의 시브축이 정확하게 동일 수평에 위치되지 않더라도 도 4 에서와 같이 안정적으로 동력이 전달될 수 있도록 연결한다.

한편, 수문(G)의 양측에는 통상 수문(G)보다 높은 높이로 가이드 벽(90)이 구비되도록 하고, 양측의 가이드 벽(90)에는 상부에 각각 제1 시브(50)와 제2 시브(70)가 구비되도록 한다.

이들 제1 시브(50)와 제2 시브(70)는 각각 풀리 또는 도르레 형상으로 이루어지도록 하며, 제1 시브(50)에는 도 2에서와 같이 제1 와이어 로프(60)와 제2 와이어 로프(80)의 일단이 각각 고정되면서 일정 길이가 권선되도록 한다.

제1 시브(50)에서 일측에 권선되는 제1 와이어 로프(60)의 타단은 직하부의 수문(G) 상단부에 고정되도록 한다.

제1 와이어 로프(60)의 일측으로 권선되는 제2 와이어 로프(80)는 일정 높이가 하향 인출되도록 한다.

또한 양측의 가이드 벽(90) 하단부는 수로 바닥면(91)에 의해 연결되며, 이런 수로 바닥면(91)은 단순한 수평면으로 형성되도록 하기도 하고, 일정 각도로 경사지거나 단차지게 형성되도록 하며, 이런 수로 바닥면(91)에는 로프 가이드관(92)이 고정되도록 한다.

도 5에서와 같이 로프 가이드관(92)은 양측의 가이드 벽(90) 사이에서 수로 바닥면(91)에 고정되는 구성이다.

로프 가이드관(92)에는 제1 시브(50)로부터 하향 인출되는 제2 와이어 로프(80)가 일단을 통해 삽입 관통하여 타단으로 인출되고, 타단으로부터 인출된 제2 와이어 로프(80)는 도 6에서와 같이 상부의 제2 시브(70)를 권회하여 수문(G)의 타측 상단부에 단부가 고정되도록 한다.

따라서 제1 시브(50)의 회전에 의해 제1 와이어 로프(60)와 함께 제2 와이어 로프(80)를 동시에 감겨지도록 하거나 풀려지도록 하며, 제1 와이어 로프(60)와 제2 와이어 로프(80)의 감김과 풀림에 의해서 이들 제1 와이어 로프(60)와 제2 와이어 로프(80)의 단부가 각각 고정된 수문(G)이 개폐되도록 한다.

다만, 수로 바닥면(91)에 고정되도록 한 로프 가이드관(92)의 양단은 상부로부터 제2 와이어 로프(80)의 인출입이 유연하게 이루어지도록 일정 각도로 상향 절곡시킨 엘보우가 연결되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 본 발명의 수문(G)에는 상단부에서 일정 각도로 회전 가능하도록 예비수문(100)이 연결되도록 한다.

특히 예비수문(100)은 수문(G)과는 항상 실링이 이루어지게 함으로서 이들간 연결부위를 통한 누수가 방지되도록 한다.

예비수문(100)은 수문(G)과 볼 스크류(101)에 의해 접혀지거나 펼쳐질 수 있도록 함으로써 완전히 펼쳐졌을 때 수문(G)에 의해 조절될 수 있는 수량을 오버하는 수위를 조절가능하도록 한다.

이를 좀더 상세하게 설명하면 수문(G) 또는 예비수문(100)의 일측에는 스크류 너트(102)가 고정되도록 하고, 그와 대응되는 수문(G) 또는 예비수문(100)의 타측에는 베어링 축(103)이 고정되도록 한다.

이러한 베어링 축(103)에는 볼 스크류(101)의 일단이 회전 가능하게 축고정되도록 하고, 볼 스크류(101)는 스크류 너트(102)를 관통하여 스크류 결합되도록 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 전도 게이트를 이용한 게이트 개폐작동을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 전도 게이트의 수문 작동 상태도이다.

예시한 바와 같이 본 발명의 전도 게이트는 액츄에이터(10)의 구동에 의해서 이루어지게 된다.

액츄에이터(10)는 수동에 의해서 작동되기도 하고, 모터 구동에 의해 자동으로 작동되기도 한다.

액츄에이터(10)의 구동에 의해서 수직의 제1 스핀들(20)이 회전하게 되고, 제1 스핀들(20)에 의해 기어 박스(30)에 구동력이 전달되면 제1 스핀들(20)과 연결되는 수직의 제1 기어축(31)에 의해 수평의 제2 기어축(32)을 회전시키게 된다.

기어 박스(30)의 제2 기어축(32)은 수평의 제2 스핀들(40)에 연결되어 제2 스핀들(40)의 반대측에 연결한 제1 시브(50)가 회전하도록 한다.

제1 시브(50)의 회전에 의해 제1 시브(50)에 권선된 제1 와이어 로프(60)와 제2 와이어 로프(80)가 동시에 감겨지게 함으로써 하단부가 축지지되도록 한 수문(G)이 회전하면서 수로를 닫혀지도록 한다.

이와 같이 수문(G)을 회전시켜 세워지는 각도에 따라서 수위를 조절하게 되고, 수문(G)을 최대한 회전시켜 수로가 닫혀지도록 함으로써 수문(G)에 의한 안정적인 수위 조절이 이루어지도록 한다.

다시 액츄에이터(10)를 반대로 구동시키게 되면 제1 시브(50)와 제2 시브(70)에 의해 감겨져 있던 제1 와이어 로프(60)와 제2 와이어 로프(80)를 풀어지도록 하며, 이들 제1 와이어 로프(60)와 제2 와이어 로프(80)는 수문(G)의 자중에 의해서 일정한 장력을 유지하도록 하여 수문(G)을 개방시키도록 한다.

한편, 수로를 통해 유동하는 수량이 수문(G)에 의한 수위 조절이 가능한 범위를 넘는 경우가 발생하기도 한다.

따라서 평소에는 수문(G)만으로도 수위 조절이 가능하나, 부정기적으로 또는 불규칙적으로 수문(G)으로 유입되는 수량이 증가하는 경우가 발생되면 수문(G)만으로는 제어가 불가하므로 이때 수문(G)의 상단부에 구비되는 예비수문(100)을 수동작동시켜 오버플로되는 수위에 대해서도 조절할 수 있도록 한다.

이를 좀더 상세하게 설명하면 수문(G)으로 유입되는 수량은 통상 수문(G)의 수위를 넘지 않는 정도에서 유지되도록 하고 있지만 예상하지 못한 곳에서 하수가 방류되거나 유동량이 증가하게 되면 수위가 수문(G)의 높이를 초과하여 범람하는 사례가 종종 발생하기도 한다.

특히, 하수의 범람에 의해서 하천으로 많은 양의 하수가 유입되면 하천의 수질 관리를 제대로 할 수가 없으므로 오염된 하수의 다량 유입에 의해 하천이 오염되는 문제가 발생될 수가 있다.

이러한 하수의 범람을 방지하기 위해서 본 발명에서는 수문(G)의 상단부에 형성한 예비수문(100)을 작동시켜 제어 수위를 더욱 높게 유지될 수 있도록 한다.

즉, 하수가 수문(G)에 의해 제어되는 정상 수위보다 상승되는 경우 수문(G)의 가이드 벽(90)측에서 일측 또는 양측의 볼 스크류(101)를 별도의 공구를 이용하여 수동 조작에 의해 회전 작동되게 함으로써 도 8에서와 같이 예비수문(100)이 세워지도록 한다.

예비수문(100)이 수문(G)과 동일한 각도로 세워지도록 하면 제어 수위가 일정 높이만큼 높아지면서 정상 수위보다 방류되는 하수를 안전하게 제어할 수가 있게 된다.

이렇게 하천으로 유입되는 하수의 수위를 제어하게 되면 하천 수량에 따라 하수의 방류를 적절하게 제어할 수 있게 되므로 하천의 수질 관리를 효율적으로 할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명은 전도식 게이트의 유압 개폐장치에 비해 대폭적으로 저렴하게 설치가 가능하고, 무엇보다 물과의 접촉으로 인한 수문(G)의 작동성에 전혀 영향을 미치지 않도록 하고 있어 안정된 작동성 유지와 내구력 향상의 이점이 있다.

또한, 수문(G)으로부터 원격의 위치에서 안전하게 제어할 수 있도록 하는 효과가 있다.

10 : 액츄에이터 11 : 구동축
20 : 제1 스핀들 21 : 제1 커플링
22 : 제2 커플링 30 : 기어 박스
31 : 제1 기어축 32 : 제2 기어축
40 : 제2 스핀들 41 : 제3 커플링
42 : 제4 커플링 50 : 제1 시브
60 : 제1 와이어 로프 70 : 제2 시브
80 : 제2 와이어 로프 90 : 가이드 벽
91 : 수로 바닥면 92 : 로프 가이드관
100 : 예비수문 101 : 볼 스크류
G : 수문

Claims (4)

1. 액츄에이터에 의해 전달되는 회전력을 일정 높이 이격시킨 하부에 전달되도록 하는 수직의 제1 스핀들;
   상기 제1 스핀들을 통해 전달되는 회전력의 회전 방향을 전환시키도록 하는 기어 박스;
   상기 기어 박스를 통해 전환된 회전 방향에 의해 일정 거리 이격된 거리로 회전력이 전달되도록 하는 수평의 제2 스핀들;
   상기 제2 스핀들에 의해 전달되는 회전력에 의해 회전하도록 수문 일측의 가이드 벽 상단에 구비되는 제1 시브;
   제1 시브에 일단이 고정되면서 일정 길이가 권선되도록 하고, 타단은 수문의 일측 상단부에 연결되는 제1 와이어 로프;
   상기 제1 시브에 일단이 고정되면서 일정 길이가 권선되도록 하고, 수로 바닥면에서 수평고정되는 로프 가이드관을 관통하여 상기 제1 시브와 대응되는 가이드 벽 상단에 구비되는 제2 시브를 권회하여 타단이 수문의 타측 상단부에 연결되는 제2 와이어 로프;
   상기 수문의 상단부에서 상기 수문과 볼 스크류의 회전에 의해서 상단부로부터 접혀지거나 펼쳐지도록 하여 상기 수문에 의해서 조절되는 수위를 오버하는 수위에 대해 수위조절이 가능하도록 예비수문;
   에 의해 개폐되도록 하는 전도 게이트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 스핀들과 제2 스핀들은 양단부가 액츄에이터측 구동축과 기어 박스의 제1 기어축 및 제2 기어축과 제1 시브의 시브축과 분리 가능하게 커플링 결합되도록 하는 전도 게이트.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼 스크류는 수문 또는 예비수문의 일측에 고정되도록 한 스크류 너트에 스크류 결합되고, 수문 또는 예비수문의 타측에 고정되도록 한 베어링 축에 일단이 회전 가능하게 축지지되도록 하여 구비되는 전도 게이트.

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