KR100524415B1 - 유압식 동력 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압식 동력 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발생된 동력의 일부가 유체의 압력을 생성하는데 지속적으로 사용되도록 함으로써 동력의 손실을 최소화 할 수 있으며, 유체의 압력을 조절하기 위한 감압라인을 구성하고 유체의 이동로 상에 다수개의 밸브를 구비하여 유압에 의한 유체의 역류를 방지하고 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있도록 하여 장치의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 유압식 동력 발생장치에 관한 것이다.

Description

유압식 동력 발생장치 {Hydraulic Power Generating System}
본 발명은 유압식 동력 발생장치에 관한 것으로서, 발생된 동력의 일부가 유체의 압력을 생성하는데 지속적으로 사용되도록 하여 동력의 손실을 최소화하며, 유압에 의한 유체의 역류를 방지하고 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있도록 하여 장치의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 유압식 동력 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 및 산업시설을 비롯하여 동력을 필요로하는 곳에는 이 동력을 발생시키기 위해 화석연료를 사용한다. 이러한 화석연료를 이용한 동력발생장치는 화석연료를 연소하여 동력을 얻는 것으로서 대표적인 예로 내연기관과 외연기관이 있다. 그런데 상기와 같이, 화석연료의 연소에 의해 동력을 발생시키는데에는 많은 문제점이 존재한다.
예를 들어 상기의 동력발생장치에서는 동력을 얻기 위해 화석연료를 지속적으로 사용해야 하므로 자원의 부족 또는 고갈의 문제점을 야기한다. 또한, 화석연료의 연소에 따른 각종 유해가스는 공해의 원인이 되며 지구온난화의 주범이 되기도 한다.
따라서, 최근에는 동력을 발생시키는데에 있어, 화석연료의 사용을 자제 또는 배제하는 기술의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중 대표적인 예가 바로 유압식 동력 발생장치이다. 통상, 상기 유압식 동력 발생장치는 유체가 저장될 수 있는 저장탱크, 저장된 유체를 가압하기 위한 유압펌프, 가압된 유체를 이용하여 운동에너지를 발생시키는 엑츄에이터, 유체의 압력을 제어하기 위한 밸브 및 유체가 이동되는 관로 등의 구성요소를 갖는다.
이러한 유압식 동력 발생장치는 소형으로도 큰동력을 전달할 수 있고 자동제어 또는 원격제어가 가능하며 가동부의 관성이 작아 가동 및 정지를 신속하게 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 상기와 같은 장점에도 불구하고 유압식 동력 발생장치는 손실동력이 크다는 단점을 내포하고 있어 널리 사용되지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 발생된 동력의 일부가 유체의 압력을 생성하는데 지속적으로 사용되도록 하여 동력의 손실을 최소화 할 수 있는 유압식 동력 발생장치를 제공하는데 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 유체의 역류를 방지하고 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있도록 하여 장치의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 유압식 동력 발생장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 유체를 저장하기 위한 저장탱크와; 저장된 유체를 공급받기 위해 상기 저장탱크와 제 1공급라인을 통해 연결되며 공급된 유체를 승압시키는 압력생성부와; 상기 유체에 저장탱크로부터 압력생성부로 이동될 수 있는 운동에너지를 부여하기 위해 상기 저장탱크에 설치되는 제 1펌핑부와; 상기 압력생성부로부터 승압된 유체를 공급받아 동력을 발생시키는 동력발생부와; 상기 동력발생부로부터 동력을 인가받아 상기 저장탱크의 유체를 상기 압력생성부로 공급시킬 수 있도록 상기 동력발생부와 연결수단에 의해 연결되는 제 2펌핑부와; 상기 압력생성부의 유체가 동력발생부를 거쳐 저장탱크로 회수될 수 있도록 상기 압력생성부와 동력발생부 및 저장탱크를 연결하는 리턴라인과; 상기 저장탱크의 유체가 상기 제 2펌핑부를 통해 압력생성부로 이동될 수 있도록 상기 저장탱크와 제 2펌핑부 및 압력생성부를 연결하는 제 2공급라인;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 개략구성도이고, 도 2는 도 1의 압력생성부를 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 동력발생부와 제 2펌핑부가 연결된 구조를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압식 동력 발생장치(100)는 크게 저장탱크(10), 압력생성부(30), 제 1펌핑부(11), 동력발생부(50), 제 2펌핑부(70)로 나뉜다.
상기 저장탱크(10)는 유체를 저장하기 위해 내부에 일정공간을 갖는다.
상기 압력생성부(30)는 상기 저장탱크(10)에 저장된 유체를 공급받아 승압시키기 위한 것으로 상기 저장탱크(10)와는 제 1공급라인(15)을 통해 연결된다. 보다 상세히 설명하면, 상기 압력생성부(30)는 승압탱크(35)와 공급후렌지(31)와 분배관(33)으로 구성되는데 상기 공급후렌지(31)는 그 일측은 상기 제 1공급라인(15)과 연결되고 타측에는 관통홀(31a)이 형성되어 있다. 그리고 상기 관통홀(31a)에는 이에 대응하여 분배관(33)이 결합되어 상기 공급후렌지(31)와 승압탱크(35)를 연통시킨다. 여기서 상기 관통홀(31a)과 이에 대응결합되는 분배관(33)은 상기 승압탱크(35)로 유체가 다수 갈래로 분리되어 공급될 수 있도록 2개 이상 구성되는 것이 바람직하며, 상기 분배관(33) 상에는 상기 승압탱크(35)의 압력에 의해 유체가 역류되는 것이 방지되도록 체크밸브(33a)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 제 1펌핑부(11)는 유체가 상기 저장탱크(10)로부터 압력생성부(30)로 이동될 수 있도록 상기 유체에 운동에너지를 부여하기 위한 것으로서 상기 저장탱크(10)에 설치된다. 상기 제 1펌핑부(11)로서는 전기에 의해 구동되는 통상의 모터펌프가 채택되어 사용될 수 있다.
상기 동력발생부(50)는 상기 압력생성부(30)로부터 승압된 유체를 공급받아 동력을 발생시키기 위한 것이며, 구동수단(53)과 구동축(55)을 포함한다. 상기 구동수단(53)은 유압에 의해 회전구동되는 것으로서 통상의 유압모터가 채택되어 사용될 수 있다. 상기 구동축(55)은 상기 구동수단(53)의 회전축(미도시)과 연결되어 상기 구동수단(53)의 회전시 동반 회전이 가능해진다. 상기 회전축과 구동축(55)은 커플링에 의해 연결될 수 있다. 또한, 상기 구동축(55)에는 휠(57)이 결합되는 것이 바람직한데 이는 동력의 발생 여부에 관계 없이 상기 구동축(55)의 회전력이 지속될 수 있도록 하기 위함이다.
상기 제 2펌핑부(70)는 종동축(71)과 펌핑수단(73)을 포함한다. 상기 종동축(71)은 상기 동력발생부(50)의 구동축(55)과 연결되어 동반회전되는 것이며 상기 펌핑수단(73)은 상기 종동축(71)의 회전력을 인가받아 저장탱크(10)의 유체를 펌핑하기 위해 마련되는 것이다. 상기 펌핑수단(73)으로서는 유압피스톤 펌프가 채택되어 사용될 수 있다. 그리고 상기 종동축(71)과 구동축(55)을 연결하는 연결수단으로서는 풀리(55a,71a)와 밸트(60)가 채택되어 사용될 수 있다. 즉, 상기 동력발생부(50)의 구동축(55)과 제 2펌핑부(70)의 종동축(71)에 각각 풀리(55a,71a)를 결합하고 상기 풀리들(55a,71a)을 밸트(60)로 연결하면 상기 구동축(55)과 종동축(71)은 동력전달이 가능하게 연결될 수 있다. 여기서, 상기 구동축(55)으로부터 종동축(71)으로 전달되는 동력이 과하면 구동축(55)의 동력을 이용하기에 곤란하며, 반대로 부족하면 상기 제 2펌핑부(70)의 구동이 어려워지는 바, 상기 구동축(55)으로 부터 적당한 동력이 종동축(71)으로 전달되는 것이 바람직하며, 이는 상기 구동축(55)과 종동축(71)에 결합되는 풀리(55a,71a)와 밸트(60)의 개수 또는 크기로 조절할 수 있다. 상기와 같은 구성에 의하면, 상기 제 2펌핑부(70)는 상기 동력발생부(50)와 연결수단에 의해 연결되어 상기 동력발생부(50)로부터 동력을 인가받아 상기 저장탱크(10)의 유체를 상기 압력생성부(30)로 공급시키는 것이 가능하다. 아울러, 상기 제 2펌핑부(70)에는 동력전달부(77)가 설치되는데 상기 동력전달부(77)는 상기 동력발생부(50)의 동력을 전달받아 타 구동기관에 인가하기 위해 마련되는 것이다. 즉, 상기 동력발생부는(50) 필요시 별도로 타 구동기관과 연결되어 사용될 수 있는 것이다. 이를 위해 상기 동력전달부(77)는 상기 제 2펌핑부(70)의 종동축(71)과 결합된다. 여기서, 상기 동력전달부(77)는 상기 구동축(55)과 밸트 등으로 연결되는 별도의 축(미도시)과 결합될 수도 있다. 즉, 상기 동력전달부(77)는 상기 종동축(71)과 결합되지 않아도 상기 구동축(55)과 동력적으로 연결만 되어 있으면 작동이 가능한 것이다.
이하에서는 본 실시예에서 유체가 이동되는 관로 인 각 라인들에 관해 설명한다.
본 실시예에서는 유체가 이동되는 관로로서 제 1공급라인(15), 제 2공급라인(75), 리턴라인(80), 감압라인(85)이 구성된다.
상기 제 1공급라인(15)은 제 1펌핑부(11)에 의해 펌핑된 유체가 저장탱크(10)로 부터 압력생성부(30)로 이동될 수 있도록 하기 위한 관로이며, 상기 제 2공급라인(75)은 상기 제 2펌핑부(70)에 의해 펌핑된 유체가 저장탱크(10)로 부터 압력생성부(30)로 이동될 수 있도록 하기 위한 관로이다. 즉, 상기 제 1 및 제 2공급라인(15,75)은 모두 유체를 상기 저장탱크(10)에서 압력생성부(30)로 이동시키기 위한 관로이다. 따라서 상기 제 1 및 제 2공급라인(15,75) 상에는 상기 압력생성부(30)의 압력에 의해 유체가 역류되는 것이 방지될 수 있도록 체크밸브(16,76)가 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 리턴라인(80)은 상기 제 1 및 제 2공급라인(15,75)을 통해 압력생성부(30)로 이동된 유체가 동력발생부(50)를 거쳐 저장탱크(10)로 회수될 수 있도록 하기 위한 관로이다. 따라서 상기 리턴라인(80)은 상기 압력생성부(30)와 동력발생부(50) 및 저장탱크(10)를 연결한다. 이때 상기 리턴라인(80)을 통해 이동되는 유체는 상기 동력발생부(50)에 사용됨에 기인하여 일정압으로 승압된 상태에서 이동되어야 하는 바, 상기 리턴라인(80) 상에는 일정압 이상일 때에만 열리도록 구성되는 밸브(81), 예로서 체크밸브(81)가 설치되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 감압라인(85)은 상기 압력생성부(30)의 압력을 조절하기 위한 것이며, 이는 상기 압력생성부(30)의 승압탱크(35)와 저장탱크(10)를 연결함으로써 가능해진다. 이와 같은 구성은 상기 승압탱크(35)의 유체가 저장탱크(10)로 직접이동될 수 있도록 한다. 여기서, 상기 감압라인(85)을 통한 유체의 이동과 그 유량은 단속 및 조절되어야 하는바, 상기 승압탱크(35)와 저장탱크(10)의 유체 이동로 상에는 압력조절밸브(86)가 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 승압탱크(35)에는 내부의 압력을 측정하기 위한 압력게이지(35a)가 설치되는 것이 바람직하다.
이하에서는 상기와 같은 구성과 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 작용 및 원리를 설명한다.
먼저, 저장탱크(10)에 유체가 저장된 상태에서 외부전원(미도시)에 의해 제 1펌핑부(11)가 가동되면 유체는 상기 저장탱크(10)로부터 압력생성부(30)의 공급후렌지(31)로 이동되어 승압탱크(35)의 내부에 채워지게 된다. 유체의 지속적인 공급에 의해 상기 승압탱크(35)의 압력이 일정압 이상이 되면 상기 리턴라인(80) 상의 체크밸브(81)가 열리게 되어 유체는 동력발생부(50)의 구동수단(53)을 회전시키면서 다시 저장탱크(10)로 회수된다. 이때 회전되는 구동수단(53)에 의해 구동축(55)이 회전되며 상기 구동축(55)과 연결된 제 2펌핑부(70)의 종동축(71) 또한 더불어 회전하게 된다. 상기 종동축(71)의 회전에 의해 제 2펌핑부(70)의 펌핑수단(73)이 구동되면 저장탱크(10)의 유체는 제 2공급라인(75)을 통해 압력생성부(30)로 지속 공급된다.
아울러, 상기 구동축(55)에 결합된 휠(57)은 상기 압력생성부(30)로의 유체 공급이 중단되어 상기 동력발생부(50)의 구동수단(53)이 정지하여도 관성에 의해 일정시간 동안 지속 회전하여 상기 압력생성부(30)가 동력발생부(50)를 구동시킬 수 있는 압력을 유지하도록 한다.
여기서, 만일 장시간 운전 등에 따른 동력의 손실에 의해 상기 압력생성부(30)의 압력이 허용압력(유압식 동력 발생장치가 작동되는데 요구되는 유체의 압력)에 이르지 못하면 외부전원에 의해 상기 제 1펌핑부(11)가 가동되어야 함은 물론이다. 그러나 상기한 원리에 의해 본 발명에 따른 유압식 동력 발생장치(100)는 동력의 손실을 최소화 할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 발생된 동력의 일부가 유체의 압력을 생성하는데 지속적으로 사용되도록 함으로써 동력의 손실을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 유체의 압력을 조절하기 위한 감압라인을 구성하고 유체의 이동로 상에 다수개의 밸브를 구비하여 유압에 의한 유체의 역류를 방지하고 상기 유체가 안정적으로 이동될 수 있도록 하여 장치의 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 개략구성도,
도 2는 도 1의 압력생성부를 나타낸 분해사시도,
도 3은 도 1의 동력발생부와 제 2펌핑부가 연결된 구조를 나타낸 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 저장탱크 11: 제 1펌핑부
15: 제 1공급라인 16,33a,76,81: 체크밸브
30: 압력생성부 31: 공급후렌지
31a: 관통홀 33: 분배관
35: 승압탱크 35a: 압력게이지
50: 동력발생부 53: 구동수단
55: 구동축 55a,71a: 풀리
57: 휠 60: 밸트
70: 제 2펌핑부 71: 종동축
73: 펌핑수단 75: 제 2공급라인
77: 동력전달부 80: 리턴라인
85: 감압라인 86: 압력조절밸브
100: 유압식 동력 발생장치

Claims (8)

  1. 유체를 저장하기 위한 저장탱크(10)와;
    저장된 유체를 공급받기 위해 상기 저장탱크(10)와 제 1공급라인(15)을 통해 연결되며 공급된 유체를 승압시키는 압력생성부(30)와;
    상기 유체에 저장탱크(10)로부터 압력생성부(30)로 이동될 수 있는 운동에너지를 부여하기 위해 상기 저장탱크(10)에 설치되는 제 1펌핑부(11)와;
    상기 압력생성부(30)로부터 승압된 유체를 공급받아 동력을 발생시키는 동력발생부(50)와;
    상기 동력발생부(50)로부터 동력을 인가받아 상기 저장탱크(10)의 유체를 상기 압력생성부(30)로 공급시킬 수 있도록 상기 동력발생부(50)와 연결수단에 의해 연결되는 제 2펌핑부(70)와;
    상기 압력생성부(30)의 유체가 동력발생부(50)를 거쳐 저장탱크(10)로 회수될 수 있도록 상기 압력생성부(30)와 동력발생부(50) 및 저장탱크(10)를 연결하는 리턴라인(80)과;
    상기 리턴라인(80)을 통해 이동되는 유체가 일정압으로 승압된 상태에서 이동될 수 있도록 상기 리턴라인(80) 상에 설치되는 밸브(81)와;
    상기 저장탱크(10)의 유체가 상기 제 2펌핑부(70)를 통해 압력생성부(30)로 이동될 수 있도록 상기 저장탱크(10)와 제 2펌핑부(70) 및 압력생성부(30)를 연결하는 제 2공급라인(75)과;
    상기 제 1공급라인(15)과 제 2공급라인(75) 상에 유체의 역류를 방지하도록 설치되는 체크밸브(16,76);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력생성부(30)는
    승압탱크(35)와;
    상기 승압탱크(35)로 유체가 다수 갈래로 분리되어 공급될 수 있도록 2개 이상의 관통홀(31a)이 형성된 공급후렌지(31)와;
    상기 관통홀(31a)에 대응 결합되어 상기 승압탱크(35)와 공급후렌지(31)를 연통시키는 분배관(33);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 분배관(33) 상에는 유체의 역류를 방지하도록 체크밸브(33a)가 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 승압탱크(35)와 저장탱크(10)는 상기 승압탱크(35)의 유체가 상기 저장탱크(10)로 직접 이동될 수 있도록 감압라인(85)을 통해 연결되며, 상기 승압탱크(35)와 저장탱크(10)의 유체 이동로 상에는 상기 승압탱크(35)의 압력에 따라 상기 감압라인(85)을 통한 유체의 이동을 단속하고 상기 유체의 유량을 조절할 수 있도록 압력조절밸브(86)가 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 동력발생부(50)는 유압에 의해 회전 구동되는 구동수단(53)과;
    상기 구동수단(53)에 의해 동반 회전가능하도록 상기 구동수단(53)의 회전축과 연결되는 구동축(55); 을 포함하여 구성되고,
    상기 제 2펌핑부(70)는 상기 동력발생부(50)의 구동축(55)과 연결수단에 의해 연결되어 동반회전되는 종동축(71)과 상기 종동축(71)의 회전력을 인가받아 저장탱크(10)의 유체를 펌핑하는 펌핑수단(73)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
  6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제 2펌핑부(70)에는 상기 동력발생부(50)의 동력을 전달받아 타 구동기관에 인가하기 위한 동력전달부(77)가 설치되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 펌핑수단(73)은 유압피스톤 펌프인 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
  8. 제 5항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 구동축(55)에는 상기 구동축(55)의 회전력이 지속될 수 있도록 휠(57)이 결합되는 것을 특징으로 하는 유압식 동력 발생장치.
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