KR100449151B1 - A Piston-Cylinder Assembly Of Oil Piston Gauges - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유압분동식 압력계에서 단위 면적에 작용하는 힘을 측정하는 구조의 피스톤-실린더가 압력변화에 대한 실린더 바닥의 유효 단면적 변화를 최소화 하도록 실린더 단부의 직경을 경사지게 또는 평균직경보다 더 크게 계단 형태로 형성하여 단을 이루는 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조에 관한 것이다. 이를 위해, 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치에 있어서, 상부가 분동이 올려지기 위한 원반 형태로 구비되고 중심부의 수직 하단으로 구비되는 원기둥 형태의 피스톤; 및 상기 피스톤이 중앙부에 형성된 관통구에 삽입되고 하단부에 오링이 밀착되며 상단부는 리테이닝 너트가 체결됨으로서 상기 유압분동식 압력계의 본체에 장착되고 상기 피스톤이 관통된 상기 관통구 공유길이의 직경보다 공유길이 입구 부근의 직경이 더 크게 계단형으로 또는 경사형으로 확대 가공된 구조의 실린더;를 포함하여 구성된다.According to the present invention, the piston-cylinder having a structure for measuring the force acting on the unit area in a hydraulic deadweight tester is inclined or has a stepped shape in which the diameter of the cylinder end is larger than the average diameter so as to minimize the effective cross-sectional change of the cylinder bottom with respect to the pressure change. It relates to a piston-cylinder device structure of the hydraulic deadweight tester formed by forming a stage. To this end, the piston-cylinder device of the hydraulic pressure pressure gauge, the upper portion is provided in the form of a disk for lifting the weight and a cylindrical piston provided in the vertical lower portion of the center; And the piston is inserted into the through-hole formed in the center portion, the O-ring is in close contact with the lower end, the retaining nut is fastened to the upper end is mounted on the main body of the hydraulic pressure-type pressure gauge, the piston is shared than the diameter of the through hole shared length through It is configured to include; the diameter of the length in the vicinity of the inlet is enlarged in a stepped or obliquely expanded cylinder structure.
Description
본 발명은 압력표준기 밀봉용 오링에 의한 유효 단면적 변화를 줄일 수 있는 피스톤-실린더 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압분동식 압력계에서 단위 면적에 작용하는 힘을 측정하는 구조의 피스톤-실린더가 압력변화에 대한 실린더 바닥의 유효 단면적 변화를 최소화 하도록 실린더 단부의 직경을 경사지게 또는 평균직경 보다 더 크게 계단 형태로 형성하여 단을 이루는 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a piston-cylinder device capable of reducing the change in the effective cross-sectional area by the O-ring for sealing a pressure standard. More specifically, the piston-cylinder having a structure for measuring a force acting on a unit area in a hydraulic deadweight tester It relates to a piston-cylinder device structure of a hydraulic deadweight tester which is formed by stepping the diameter of the cylinder end in an inclined or stepped shape larger than the average diameter so as to minimize the change of the effective cross-sectional area of the cylinder bottom to the change.
일반적으로 유압분동식 압력계는 높은 정밀도와 정확도로 압력을 측정할 수 있는 장비로 전세계적으로 널리 사용하고 있는 표준 장비이다.In general, the hydraulic deadweight tester is a standard equipment widely used worldwide for measuring pressure with high precision and accuracy.
고압기술이 급속도로 발달함에 따라 고압게이지의 개발이 촉진되었고, 이들을 교정하기 위한 보다 정밀한 고압표준기의 개발을 필요로 하게 되었다. 이러한 고압표준기의 하나가 유압분동식 압력계이다.The rapid development of high pressure technology has accelerated the development of high pressure gauges and necessitates the development of more precise high pressure standards. One such high pressure standard is a hydraulic deadweight tester.
도 1은 종래의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a piston-cylinder device of a conventional hydraulic deadweight tester.
도 1에 도시된 바와 같이, 유압분동식 압력계는 직경을 정확히 알고 있는 피스톤(10)과 이에 대응되는 실린더(20) 및 분동(30)들로 구성되어 있다. 분동(30)은 피스톤(10) 위에 올려져서 피스톤(10) 아래로 중력에 의한 힘을 발생하고 피스톤(10) 밑면에는 전달매체에 작용하는 유압에 의한 힘이 발생하여 두 힘 사이에 힘의 평형을 이루게 된다.As shown in FIG. 1, the hydraulic deadweight tester is composed of a piston 10 having a precise diameter and corresponding cylinders 20 and weights 30. The weight 30 is placed on the piston 10 to generate a force under gravity below the piston 10, and a force due to hydraulic pressure acting on the transfer medium is generated at the bottom of the piston 10 to balance the force between the two forces. Will be achieved.
이때 발생하는 압력은 피스톤(10) 위에 가해지는 힘을 피스톤(10)과 실린더(20) 장치에 의해 결정되는 유효 단면적으로 나누어서 결정한다.The pressure generated at this time is determined by dividing the force applied on the piston 10 by the effective cross-sectional area determined by the piston 10 and the cylinder 20 device.
즉, 분동식압력계는 단위면적에 작용하는 힘을 측정할 수 있는 간단한 구조로 되어 있으며 면적은 피스톤-실린더 장치의 유효 단면적으로서 결정되고 무게는 피스톤(10) 위에 가해지는 분동(30)의 질량과 중력의 곱으로서 결정된다. 여기서 상기 피스톤-실린더 장치의 유효 단면적은 분동식압력계의 정확도를 좌우하는 가장 중요한 요소이다.In other words, the deadweight tester has a simple structure that can measure the force acting on the unit area, the area of which is determined by the effective cross-sectional area of the piston-cylinder device, and the weight of the deadweight and the weight of the weight 30 applied on the piston 10. Is determined as the product of gravity. The effective cross-sectional area of the piston-cylinder device here is the most important factor in determining the accuracy of a deadweight tester.
일반적으로 상용되는 유압분동식 압력계의 대부분은 피스톤(10)과 실린더(20)가 고압에서 자유롭게 변형할 수 있는 단순형 피스톤-실린더 구조를 갖고 있으며 실린더(20)의 밀봉을 위하여 오링(40) 실을 실린더(20) 바닥에 두고 있다.Most of the commonly used hydraulic pressure gauges have a simple piston-cylinder structure in which the piston 10 and the cylinder 20 can deform freely at high pressure, and the O-ring 40 seal is used to seal the cylinder 20. It is placed at the bottom of the cylinder 20.
이로 인해 유압이 오링(40)으로 둘러싸인 실린더(20) 바닥면에 작용함으로써 실린더(20)의 변형이 발생하여 유효 단면적 즉 압력 변화의 비선형성을 유발하여 정밀한 측정에 장애가 되는 문제점이 있다.As a result, the hydraulic pressure acts on the bottom surface of the cylinder 20 surrounded by the O-ring 40, thereby causing deformation of the cylinder 20, causing nonlinearity of the effective cross-sectional area, that is, pressure change, thereby preventing the accurate measurement.
현재 상용되는 대부분의 유압분동식 압력계는 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤(10)과 실린더(20)가 외압이 없이 자유롭게 변형하는 단순형 구조를 갖고 있으며 이때 실린더(20) 바닥에 밀봉의 목적으로 오링(40)이 사용되는 것이다.Most hydraulic deadweight testers currently in use have a simple structure in which the piston 10 and the cylinder 20 are freely deformed without external pressure, as shown in FIG. 1, in which the O-ring is sealed for the bottom of the cylinder 20. 40 is used.
이러한 장치는 많은 나라에서 국가 압력표준기로 사용될 뿐만 아니라 핵심 국제비교에 전달표준기로 사용되는 중요한 장비이다. 그런데 이러한 장비는 압력을측정할 때 유압이 상기 오링(40)으로 둘러싸인 실린더(20) 바닥에 작용함으로써 실린더(20)의 변형이 발생하여 유효 단면적 변화의 비선형성을 유발하는 문제점이 있는 것이다.Such a device is not only used as a national pressure standard in many countries, but also an important equipment used as a delivery standard for key international comparisons. However, such equipment has a problem in that the hydraulic pressure acts on the bottom of the cylinder 20 surrounded by the O-ring 40 when measuring pressure, causing deformation of the cylinder 20 to cause nonlinearity of the effective cross-sectional area change.
따라서, 고압이 되면 모든 재질은 변형되는 관계로 피스톤(10)과 실린더(20) 역시 변형하게 되어 이 장치로부터 결정되는 유효 단면적 역시 압력에 따라 변화하여 고압에서의 정확한 압력 측정이 어려워진다.Therefore, when the high pressure, all materials are deformed, so that the piston 10 and the cylinder 20 are also deformed, so that the effective cross-sectional area determined from the device also changes with pressure, making it difficult to accurately measure the pressure at high pressure.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 피스톤이 삽입되는 실린더 관통구 공유길이의 직경보다 상기 관통구 공유길이 입구 부근의 직경을 계단 형태 또는 45° 경사 형태로 확대가공하여 오링에 의해 밀착되는 실린더 바닥의 변형에 의한 유효 단면적 변화를 줄임으로서 압력 변화의 선형성을 크게 하는 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the first object of the present invention is to make the diameter of the vicinity of the through hole shared length inlet step larger than the diameter of the cylinder through hole shared length into which the piston is inserted. Alternatively, it is possible to provide a piston-cylinder device structure of a hydraulic deadweight tester which increases the linearity of the pressure change by reducing the effective cross-sectional area change caused by the deformation of the bottom of the cylinder that is in close contact with the O-ring by expanding in a 45 ° inclined shape.
그리고, 본 발명의 제 2목적은 실린더 장치의 구조를 개선하여 압력 변화의 선형성을 크게 함으로서 고압에서의 정밀한 측정을 가능하게 하여 정밀한 고압게이지를 교정할 수 있는 정밀한 고압표준기의 제공이 이루어지는 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 제공하는 것이다.In addition, the second object of the present invention is to improve the structure of the cylinder device to increase the linearity of the pressure change to enable precise measurement at high pressure to provide a precise high-pressure gauge that can provide a precise high-pressure gauge, the hydraulic deadweight type It is to provide a piston-cylinder device structure of the pressure gauge.
이러한 본 발명의 목적들은, 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치에 있어서, 상부가 분동이 올려지기 위한 원반 형태로 구비되고 중심부의 수직 하단으로 구비되는 원기둥 형태의 피스톤; 및 상기 피스톤이 중앙부에 형성된 관통구에 삽입되고 하단부에 오링이 밀착되며 상단부는 리테이닝 너트가 체결됨으로서 상기 유압분동식 압력계의 본체에 장착되고 상기 피스톤이 관통된 상기 관통구 공유길이의 직경보다 공유길이 입구 부근의 직경이 더 크게 계단형으로 확대 가공된 구조의 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조에 의하여 달성된다.The object of the present invention is a piston-cylinder device of a hydraulic pressure gauge, the upper portion of which is provided in the form of a disk for lifting the weight and a cylindrical piston having a vertical lower end of the center; And the piston is inserted into the through-hole formed in the center portion, the O-ring is in close contact with the lower end, the retaining nut is fastened to the upper end is mounted on the main body of the hydraulic pressure-type pressure gauge, the piston is shared than the diameter of the through hole shared length through It is achieved by the piston-cylinder device structure of the hydraulic deadweight tester, characterized in that the diameter of the length inlet vicinity is a cylinder of a stepped enlarged structure.
그리고, 상기 피스톤의 재질이 강이고 상기 실린더의 재질이 텅스텐 카바이드인 경우 상기 실린더의 아래의 관통구 직경이 H(수평길이)=0.1mm, V(수직길이)=0.9mm만큼 확대 가공되는 것이 바람직하다.In addition, when the material of the piston is steel and the material of the cylinder is tungsten carbide, it is preferable that the diameter of the through hole below the cylinder is expanded by H (horizontal length) = 0.1 mm and V (vertical length) = 0.9 mm. Do.
또한, 상기 피스톤의 재질과 상기 실린더의 재질이 서로 같은 텅스텐 카바이드인 경우 상기 실린더의 아래의 관통구 직경이 H=0.1mm, V=1.5mm만큼 확대 가공되는 것이 바람직하다.In addition, when the material of the piston and the material of the cylinder is the same tungsten carbide, it is preferable that the through hole diameter of the cylinder is expanded by H = 0.1mm, V = 1.5mm.
아울러, 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치에 있어서, 상부에 분동이 올려지기 위한 원반이 구비되고 중심부의 수직 하단으로 구비되는 원기둥 형태의 피스톤; 및 상기 피스톤이 중앙부에 형성된 관통구에 삽입되고 하단부에 오링이 밀착되며 상단부는 리테이닝 너트가 체결됨으로서 상기 유압분동식 압력계의 본체에 장착되고 상기 피스톤이 관통된 상기 관통구 공유길이의 직경보다 공유길이 입구 부근의 직경이 더 크게 경사형으로 확대 가공된 구조의 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조에 의하여 달성된다.In addition, a piston-cylinder device of a hydraulic pressure gauge, comprising: a cylindrical piston having a disk for lifting weights on the upper portion and a vertical lower end of the central portion; And the piston is inserted into the through-hole formed in the center portion, the O-ring is in close contact with the lower end, the retaining nut is fastened to the upper end is mounted on the main body of the hydraulic pressure-type pressure gauge, the piston is shared than the diameter of the through hole shared length through It is achieved by the piston-cylinder device structure of the hydraulic deadweight tester, characterized in that the diameter of the length inlet vicinity is a cylinder of a larger inclined enlarged structure.
그리고, 상기 피스톤의 재질이 강이고 상기 실린더의 재질이 텅스텐 카바이드인 경우 상기 실린더의 아래의 관통구 직경이 45° 경사지게 약 H = 0.6 mm, V =0.6 mm 만큼 확대 가공되는 것이 바람직하다.In addition, when the material of the piston is steel and the material of the cylinder is tungsten carbide, it is preferable that the diameter of the through hole beneath the cylinder is inclined by 45 ° to approximately H = 0.6 mm and V = 0.6 mm.
또한, 상기 피스톤의 재질과 상기 실린더의 재질이 서로 같은 텅스텐 카바이드인 경우 상기 실린더의 아래의 관통구 직경이 45° 경사지게 약 H = 1.5 mm, V = 1.5 mm만큼 확대 가공되는 것이 바람직하다.In addition, when the material of the piston and the material of the cylinder are the same tungsten carbide, it is preferable that the diameter of the through hole below the cylinder is inclined by 45 ° to approximately H = 1.5 mm, V = 1.5 mm.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
도 1은 종래의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a piston-cylinder device structure of a conventional hydraulic pressure gauge;
도 2는 본 발명의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치가 구성되는 유압분동식 압력계의 예시도,2 is an exemplary view of a hydraulic pressure gauge in which a piston-cylinder device of the hydraulic pressure gauge of the present invention is configured;
도 3은 본 발명의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 나타내는 일실시예의 단면도,Figure 3 is a cross-sectional view of an embodiment showing the piston-cylinder device structure of the hydraulic deadweight tester of the present invention,
도 4는 본 발명의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 나타내는 다른 실시예의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of another embodiment showing the structure of a piston-cylinder device of the hydraulic deadweight tester of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 피스톤 20 : 실린더10: piston 20: cylinder
30 : 분동 40 : 오링30: weight 40: O-ring
100 : 유압분동식 압력계 110 : 본체100: hydraulic deadweight tester 110: main body
120 : 분동 130 : 리테이닝 너트120: weight 130: retaining nut
200 : 피스톤 300 : 실린더200: piston 300: cylinder
350 : 관통구 400 : 오링350: through hole 400: O-ring
이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치가 구성되는 유압분동식 압력계의 예시도이다.2 is an exemplary view of a hydraulic pressure gauge in which a piston-cylinder device of the hydraulic pressure gauge of the present invention is configured.
도 2에 도시된 바와 같은 유압분동식 압력계는 높은 정밀도와 정확도로 압력을 측정할 수 있는 장비로 전세계적으로 널리 사용되고 있는 표준 장비이다. 이러한 상기 유압분동식 압력계(100)는 본체(110)의 일측에 피스톤-실린더 장치를 구비하여 분동(120)의 가감에 따라 단위면적에 작용하는 힘을 측정할 수 있는 구조로 구성된다.Hydraulic deadweight tester as shown in Figure 2 is a standard equipment widely used around the world as a device that can measure the pressure with high precision and accuracy. The hydraulic deadweight tester 100 is provided with a piston-cylinder device on one side of the main body 110 and is configured in a structure capable of measuring the force acting on the unit area according to the weight of the weight 120.
그리고, 상기 피스톤-실린더 장치는 직경을 정확히 알고 있는 피스톤(200)과 이에 대응되는 실린더(300) 및 분동(120)들로 구성되어 있다. 상기 분동(120)은 피스톤(200) 위에 올려져서 피스톤(200) 아래로 중력에 의한 힘을 발생하고 피스톤(200) 밑면에는 전달매체에 작용하는 유압에 의한 힘이 발생하여 두 힘 사이에 평형을 이루게 된다.In addition, the piston-cylinder device is composed of a piston 200 and a cylinder 300 and a weight 120 corresponding to the piston 200 having an accurate diameter. The weight 120 is placed on the piston 200 to generate a force by gravity below the piston 200, and a force due to hydraulic pressure acting on the transfer medium is generated at the bottom of the piston 200 to balance the two forces. Is achieved.
따라서, 이때 발생하는 압력은 피스톤(200) 위에 가해지는 힘을 피스톤(200)과 실린더(300) 장치에 의해 결정되는 유효 단면적으로 나누어서 결정하게 된다.Therefore, the pressure generated at this time is determined by dividing the force applied on the piston 200 by the effective cross-sectional area determined by the piston 200 and the cylinder 300 device.
도 3은 본 발명의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 나타내는 일실시예의 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view of an embodiment showing the piston-cylinder device structure of the hydraulic deadweight tester of the present invention.
도 3은 도시된 바와 같은, 본 발명의 유압분동식 압력계(100)의 피스톤-실린더 장치 구조는 피스톤(200)과 실린더(300)가 고압에서 자유롭게 변형할 수 있는 단순형 피스톤-실린더 구조를 갖고 있으며 압력 밀봉을 위하여 오링(400)을 실린더(300) 바닥에 두고 있다.3 is a piston-cylinder device structure of the hydraulic pressure gauge 100 of the present invention, as shown, has a simple piston-cylinder structure in which the piston 200 and the cylinder 300 can deform freely at high pressure. The O-ring 400 is placed at the bottom of the cylinder 300 for pressure sealing.
상기 실린더(300)가 본체(110)에 구비됨에 있어서 바닥면은 상기 오링(400)에 의하여 밀봉되고 상부는 리테이닝 너트(130)(Retaining nut)로 체결됨으로서 상기 본체(110)에 대하여 고정된다. 그리고, 상기 실린더(300)는 중심부분이 상부에서부터 하부까지 관통구(350)가 형성되어 상기 관통구(350)에 피스톤(200)이 삽입된다.When the cylinder 300 is provided in the main body 110, the bottom surface is sealed by the O-ring 400 and the upper part thereof is fixed to the main body 110 by being fastened by a retaining nut 130. . In addition, the cylinder 300 has a through hole 350 formed in a central portion from an upper portion to a lower portion thereof, and the piston 200 is inserted into the through hole 350.
여기서, 상기 피스톤(200)의 상부는 분동(120)을 올려놓을 수 있도록 원반형태로 구성되어 측정압력에 따라 상기 분동(120)을 가감하게 된다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이, 상기 피스톤(200) 밑면에는 전달매체에 작용하는 유압에 의한 힘이 발생하여 두 힘 사이에 평형을 이루게 되고 이때 발생하는 압력은 피스톤(200) 위에 가해지는 힘을 피스톤(200)과 실린더(300) 장치에 의해 결정되는 유효 단면적으로 나누어서 결정하게 된다.Here, the upper portion of the piston 200 is configured in the shape of a disk to put the weight 120 is added to the weight 120 in accordance with the measured pressure. At this time, as described above, the bottom surface of the piston 200 is generated by the hydraulic force acting on the transmission medium to form a balance between the two forces and the pressure generated at this time is applied to the piston (200) It is determined by dividing the effective cross-sectional area determined by the device 200 and the cylinder 300.
일반적으로 압력이 가해지기 전의 피스톤(200)과 실린더(300)의 형상은 근사적으로 평행하게 된다. 그러나, 피스톤(200)과 실린더(300) 장치에 압력이 가해지면 피스톤(200)과 실린더(300)는 변형하게 된다.In general, the shape of the piston 200 and the cylinder 300 before pressure is approximately parallel. However, when pressure is applied to the piston 200 and the cylinder 300 device, the piston 200 and the cylinder 300 are deformed.
이러한 구조적 변형은 압력을 측정할 때 유압이 오링(400)으로 둘러싸인 실린더(300) 바닥에 작용함으로써 실린더(300)의 변형이 발생하여 유효 단면적 변화의 비선형성을 유발하게 된다.This structural deformation causes the hydraulic pressure to act on the bottom of the cylinder 300 surrounded by the O-ring 400 when the pressure is measured, causing deformation of the cylinder 300 to cause nonlinearity of the effective cross-sectional area change.
그러나 이러한 비선형성은 실린더(300) 바닥의 변형에 의한 것으로 실린더(300) 구조를 도 3에 도시된 바와 같은 구조로 실린더(300)의 입구 부근에 실린더(300) 직경 보다 조금 큰 구멍을 파서 실린더(300) 바닥의 변형에 의한 유효 단면적 변화를 줄임으로서 최소화 할 수 있다.However, this non-linearity is caused by deformation of the bottom of the cylinder 300. The structure of the cylinder 300 is as shown in FIG. 3, and a hole that is slightly larger than the diameter of the cylinder 300 is drilled near the inlet of the cylinder 300. 300) It can be minimized by reducing the effective cross-sectional area change caused by the deformation of the floor.
즉, 상기 실린더(300)에 형성된 관통구(350) 아래의 피스톤(200)과의 공유부분 입구를 확대 가공함으로써 최소화시킬 수 있는데 본 발명에서 예시하는 피스톤-실린더 장치의 경우 실린더(300) 아래의 구멍을 약 H(수평길이) = 0.1 mm, V(수직길이) = 0.9 mm 만큼 확대 가공하는 것이 바람직하다. 이러한 결과는 피스톤(200)의 재질이 강이고, 실린더(300)는 텅스텐 카바이드인 경우에 바람직하다.That is, it can be minimized by expanding the shared part inlet with the piston 200 under the through hole 350 formed in the cylinder 300. In the case of the piston-cylinder device illustrated in the present invention, Preferably, the hole is enlarged by about H (horizontal length) = 0.1 mm and V (vertical length) = 0.9 mm. This result is preferable when the material of the piston 200 is steel, and the cylinder 300 is tungsten carbide.
또한, 상기 피스톤(200)이 실린더(300)와 같은 텅스텐 카바이드 재질로 제작되었을 경우에는 유효 단면적의 비선형 오차가 보다 크게 나타나게 되므로 실린더(300) 아래 구멍을 약 H = 0.1 mm, V = 1.5 mm만큼 확대 가공하는 것이 바람직하다.In addition, when the piston 200 is made of a tungsten carbide material such as the cylinder 300, the non-linear error of the effective cross-sectional area is larger, so the hole below the cylinder 300 is about H = 0.1 mm, V = 1.5 mm It is preferable to expand-process.
도 4는 본 발명의 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조를 나타내는다른 실시예의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of another embodiment showing the structure of a piston-cylinder device of the hydraulic deadweight tester of the present invention.
아울러, 도 4에 도시된 바와 같이 실린더(300)의 관통구(350) 입구 부근을 경사지게 가공하여 실린더(300) 바닥의 변형에 의한 유효 단면적 변화를 줄임으로서 최소화 할 수 있다. 즉, 상기 실린더(300) 아래의 피스톤(200)과의 공유부분 입구를 45°각도로 경사지게 확대 가공함으로써 최소화시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the vicinity of the entrance of the through hole 350 of the cylinder 300 may be inclined to minimize the change in the effective cross-sectional area due to the deformation of the bottom of the cylinder 300. That is, the inlet of the shared part with the piston 200 under the cylinder 300 may be minimized by inclinedly expanding at an angle of 45 °.
본 발명의 다른 실시예로 예시하는 피스톤-실린더 장치에서 상기 피스톤(200)의 재질이 강이고, 실린더(300)는 텅스텐 카바이드인 경우 실린더(300) 아래의 구멍을 약 H = 0.6 mm, V = 0.6 mm 만큼 확대 가공하는 것이 바람직하다.In a piston-cylinder device illustrated in another embodiment of the present invention, when the material of the piston 200 is steel and the cylinder 300 is tungsten carbide, the hole below the cylinder 300 is about H = 0.6 mm, V = It is preferable to extend the processing by 0.6 mm.
또한, 상기 피스톤(200)이 실린더(300)와 같은 텅스텐 카바이드 재질로 제작되었을 경우에는 유효 단면적의 비선형 오차가 보다 크게 나타나게 되므로 실린더(300)의 관통구(350) 아래 구멍을 약 H = 1.5 mm, V = 1.5 mm 만큼 확대 가공하는 것이 바람직하다.In addition, when the piston 200 is made of a tungsten carbide material such as the cylinder 300, the nonlinear error of the effective cross-sectional area is larger, so that the hole under the through hole 350 of the cylinder 300 is about H = 1.5 mm. , V = 1.5 mm is preferably expanded.
도 3 및 도 4와 같은 본 발명의 피스톤-실린더 장치 구조로서 이러한 가공을 통하여 상기 피스톤(200)의 재질이 강이고, 실린더(300)는 텅스텐 카바이드인 경우 압력변형계수의 비선형성 오차를 5배 이상 줄일 수 있음을 실험을 통하여 알 수 있다.As the piston-cylinder device structure of the present invention as shown in Figs. 3 and 4 through this processing, the material of the piston 200 is steel, the cylinder 300 is tungsten carbide 5 times the non-linearity error of the pressure deflection coefficient It can be seen through the experiment that the abnormality can be reduced.
또한, 상기 피스톤(200)이 실린더(300)와 같은 텅스텐 카바이드 재질로 제작되었을 경우는 압력변형계수의 비선형성 오차를 20배 이상 줄일 수 있음을 실험을 통하여 알 수 있다.In addition, when the piston 200 is made of a tungsten carbide material such as the cylinder 300, it can be seen through experiments that the nonlinearity error of the pressure deflection coefficient can be reduced by 20 times or more.
이하에서 본 발명에서 제시한 유압분동압력계의 피스톤-실린더 장치 구조에대하여 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 이용한 수치적 방법으로 상기 오링(400)에 의한 유효 단면적 변화의 비선형성 감소에 대한 실험결과를 제시한다.Experiment for the nonlinear reduction of the effective cross-sectional area change by the O-ring 400 by the numerical method using the finite element method (FEM) for the piston-cylinder device structure of the hydraulic pressure gauge presented in the present invention Present the results.
[그래프 A][Graph A]
실시예 1a 실시예 2aExample 1a Example 2a
먼저, 그래프 A는 피스톤(200)의 재질이 강이고 실린더(300)는 텅스텐 카바이드인 경우로서 실시예 1a는 H를 0.1 mm 로 하고 축 방향 깊이를 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 mm로 하였을 때 압력변형계수의 변화를 보인 것이다.First, graph A is a case where the material of the piston 200 is steel and the cylinder 300 is tungsten carbide. Example 1a shows the pressure when H is 0.1 mm and the axial depth is 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 mm. It shows the change of strain coefficient.
여기서, 축방향 깊이가 깊어질수록 즉 공유길이가 짧아 질수록 압력변형계수는 증가하는 경향을 보인다. 압력변형계수의 변화가 가장 작은 것은 V가 1.0 mm 근처일 때(정확한 값은 0.9mm)이며 이때 압력변형계수의 평균값은 0.867 ×10-6MPa-1, 최대 편차는 0.011 ×10-6MPa-1로서 압력변형계수의 1.3%에 상당한다.In this case, the deeper the axial depth, that is, the shorter the shared length, the higher the pressure deflection coefficient. It is the change in pressure deformation modulus least when V is near 1.0 mm (the exact value is 0.9mm), and wherein the average value of the pressure modification coefficient is 0.867 × 10 -6 MPa -1, the maximum deviation is 0.011 × 10 -6 MPa - 1 , which corresponds to 1.3% of the pressure deflection coefficient.
이것은 본 발명의 개선이 있기 전의 값(압력변형계수 0.867 ×10-6MPa-1, 최대편차 0.867 ×10-6MPa-1)보다 5배 이상 작아진 것으로서 선형성이 향상되었음을나타낸다.This indicates that the linearity is improved by being five times smaller than the value before the improvement of the present invention (pressure strain coefficient 0.867 × 10 -6 MPa -1 , maximum deviation 0.867 × 10 -6 MPa -1 ).
아울러, 길이 V를 일정하게 하고 반경방향 H를 변화시킨 경우를 생각할 수 있는데 실험을 통하여 구멍 직경을 지나치게 넓히는 것은 바람직하지 않음이 나타났다. 이것은 공유길이 아래 부분에서 수직방향 변형을 유발하는 수평방향 면적을 최소화할 필용성이 있음을 보여주고 있으며, 여기서 H를 0.1mm로 택한 것은 가공의 편의를 도모한 것이며, 보다 적합한 H값을 구하는 것은 학술적 계산 이상의 의미를 갖고 있지 못하다.In addition, the case where the length V is made constant and the radial direction H is changed can be considered, but through experiments, it was found that it is not desirable to enlarge the hole diameter too much. This shows the necessity of minimizing the horizontal area that causes vertical deformation at the lower part of the shared length, where the selection of H as 0.1 mm is for ease of processing, and finding a more suitable H value is more technically. It has no meaning beyond computation.
아울러, 그래프 A의 실시예 2a는 H와 V를 같게 하여 45°로 경사 가공한 경우의 압력변형계수의 변화를 나타내고 있다. 그래프 A의 실시예 1a와 마찬가지로 경사 가공 깊이가 깊어져 공유길이가 짧아지면 압력변형계수가 증가하는 경향을 보이며 또한 적절한 깊이까지 가공하면 압력변형계수의 변화가 최소화할 수 있음을 보여준다.In addition, Example 2a of the graph A has shown the change of the pressure-strain coefficient at the time of inclination processing at 45 degree which made H and V the same. As in Example 1a of Graph A, when the depth of inclination processing is deep and the shared length is shortened, the pressure deformation coefficient tends to increase, and when the processing is performed to an appropriate depth, the change in pressure deformation coefficient can be minimized.
여기서, 최적 조건은 H=V=0.6mm 일 때 이고 이때 압력변형계수의 평균값은 0.853 ×10-6MPa-1이며 최대편차는 0.011 ×10-6MPa-1로서 압력변형계수의 1.3%에 해당한다. 이 값은 실시예 1a의 최적조건과 비슷한 수준이므로 제작업체에서는 제작의 편의를 고려하여 생산에 적용하는 것이 바람직하다.Here, the optimum condition is when H = V = 0.6mm, where the average value of the pressure deflection coefficient is 0.853 × 10 -6 MPa -1 and the maximum deviation is 0.011 × 10 -6 MPa -1 , which corresponds to 1.3% of the pressure strain coefficient. do. Since this value is similar to the optimum condition of Example 1a, it is preferable that the manufacturer apply it to production in consideration of the convenience of manufacturing.
또한, 실시예 2a에서 경사가공의 각도를 45°로 취한 것은 가공의 편의를 위한 것이며 최적의 경사 각도를 찾는 것 역시 실시예 1a와 마찬가지로 학술적 연구 이상의 의미를 갖고 있지 못하다.In addition, taking the angle of inclination processing at 45 ° in Example 2a is for convenience of processing, and finding the optimal inclination angle does not have more meaning than the academic research as in Example 1a.
[그래프B][Graph B]
실시예 1b 실시예 2bExample 1b Example 2b
그리고, 그래프 B는 상기 피스톤(200)이 실린더(300)와 같은 텅스텐 카바이드 재질로 제작되었을 경우로서 실시예 1b는 H를 0.1mm로 하고 축 방향 깊이를 0.5, 1.0, 1.5, 2.0mm 로 하였을 때 압력변형계수의 변화를 보인 것이다.In addition, graph B is a case where the piston 200 is made of a tungsten carbide material such as the cylinder 300, Example 1b when H is 0.1mm and the axial depth is 0.5, 1.0, 1.5, 2.0mm This shows the change in the pressure deflection coefficient.
축 방향 깊이가 깊어질수록 즉 공유길이가 짧아 질수록 압력변형계수의 변화가 가장 작은 것은 피스톤(200)이 강일때와 다른 V가 1.5mm일 때 이며 이때 압력변형계수의 평균값은 0.852 ×10-6MPa-1, 최대 편차는 0.013 ×10-6MPa-1로서 압력변형계수의 1.5%이다.The deeper the axial depth, that is, the shorter the shared length, the smallest change in the pressure deflection coefficient occurs when the piston 200 is steel and when the V is 1.5 mm, and the mean value of the pressure deflection coefficient is 0.852 × 10- . 6 MPa -1 , the maximum deviation is 0.013 × 10 -6 MPa -1, which is 1.5% of the pressure deflection coefficient.
이것은 본 발명의 개선이 있기 전의 값(압력변형계수 0.648 ×10-6MPa-1, 최대편차 0.321 ×10-6MPa-1)보다 20배 이상 작아진 것으로서 선형성이 훨씬 향상되었음을 나타낸다.This is 20 times smaller than the value before the improvement of the present invention (pressure strain coefficient 0.648 × 10 -6 MPa -1 , maximum deviation 0.321 × 10 -6 MPa -1 ), indicating that the linearity is much improved.
아울러, 그래프 B의 실시예 2b는 앞서 설명한 실시예 1b와 마찬가지로 H와 V를 같게 하여 45°로 경사 가공한 경우의 압력변형계수 변화를 나타내고 있다. 여기서, 최적 조건은 H = V = 1.5 mm 일때이고 이때 압력변형계수의 평균값은 0.872 ×10-6MPa-1이며, 최대 편차는 0.014 ×10-6MPa-1로서 압력변형계수의 1.6%에 해당하는 것으로서 실시예 1b와 비슷함을 알 수 있다.In addition, Example 2b of the graph B has shown the change of the pressure deflection coefficient in the case of inclination processing at 45 degrees which made H and V the same like Example 1b mentioned above. Here, the optimum condition is when H = V = 1.5 mm, where the average value of the pressure deflection coefficient is 0.872 × 10 -6 MPa -1 , and the maximum deviation is 0.014 × 10 -6 MPa -1 , corresponding to 1.6% of the pressure strain coefficient. It can be seen that similar to Example 1b.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유압분동식 압력계의 피스톤-실린더 장치 구조에 의하면, 실린더(300) 관통구(350) 공유길이 입구 부근의 직경을 계단 형태 또는 45° 경사 형태로 확대가공함으로서 오링(400)에 의해 밀착되는 실린더(300) 바닥의 변형에 의한 유효 단면적 변화를 줄여 압력 변화의 선형성을 크게 할 수 있게 되었다.As described above, according to the piston-cylinder device structure of the hydraulic pressure gauge according to the present invention, the O-ring is formed by expanding the diameter near the inlet hole of the through hole 350 of the cylinder 300 in a stepped shape or a 45 ° inclined shape. It is possible to increase the linearity of the pressure change by reducing the change in the effective cross-sectional area due to the deformation of the bottom of the cylinder 300 in close contact with (400).
이로서, 본 발명의 실린더(300) 관통구(350) 입구의 확대 가공을 통하여 상기 피스톤(200)의 재질이 강이고, 실린더(300)는 텅스텐 카바이드인 경우 압력변형계수의 비선형성 오차를 5배 이상 줄일 수 있게 되었다.Thus, when the material of the piston 200 is made of steel and the cylinder 300 is made of tungsten carbide, the nonlinearity error of the pressure deflection coefficient is five times. This can be reduced.
또한, 상기 피스톤(200)이 실린더(300)와 같은 텅스텐 카바이드 재질로 제작되었을 경우는 압력변형계수의 비선형성 오차를 20배 이상 줄일 수 있게 되었다.In addition, when the piston 200 is made of a tungsten carbide material such as the cylinder 300, it is possible to reduce the nonlinearity error of the pressure deflection coefficient by more than 20 times.
아울러, 상기 실린더(300) 장치의 구조를 개선하여 압력 변화의 선형성을 크게 함으로서 고압에서의 정밀한 측정을 가능하게 하여 정밀한 고압게이지를 교정할 수 있는 정밀한 고압표준기의 제공이 이루어지게 되었다.In addition, by improving the structure of the cylinder 300 device to increase the linearity of the pressure change it is possible to provide a precise high-pressure standard to enable precise measurement at high pressure to correct the high-pressure gauge.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.
Claims (6)
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2003
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| KR101091648B1 (en) | 2008-12-02 | 2011-12-08 | 주식회사 피디케이 | Standard Pressure Automatic Calculation Deadweight Pressure Gauge and Standard Pressure Automatic Calculation Method of The Same |
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