KR100645543B1 - 멤브레인형 어큐뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압실린더, 유압모터 및 유압펌프 등이 구성된 유압장치에 있어서 유압의 순간적인 변화를 흡수하여 유압라인 및 유압장치를 보호하는 어큐뮬레이터(accumulator)에 관한 것으로, 정비가 용이하고, 내구성이 뛰어나며, 오작동 없이 정확한 동작이 이루어져 유압장치를 보호하도록 구성한 멤브레인형 어큐뮬레이터 (membrane accumulator)에 관한 것으로,

본체(11)는 상부 내주면에 버트레스나사산(13a)이 형성되고, 유체출입포트(15)의 상부에는 포트접합부(16)가 형성되며,

캡(12)은 외주면에 본체(11)의 버트레스나사산(13a)에 대응되어 체결하도록 형성된 버트레스나사산(13b)이 형성되고,

멤브레인(17)에 구성된 마개(18)는 마개(18)의 외주면에 띠 형태로 오목하게 형성된 잘록홈(26)을 형성하고, 마개(18)의 상부에 잘록홈(26)과 연결되는 다수의 접합구멍(25)을 형성하며, 마개(18)의 하부는 포트접합부(16)에 안내되어 유체출입포트(15)를 완전히 막을 수 있도록 라운드형의 마개접합부(19)를 형성한 것을 특징으로 하는 멤브레인형 어큐뮬레이터이다.

어큐뮬레이터, 멤브레인, 마개

Description

멤브레인형 어큐뮬레이터 {Membrane Accumulator}

도 1은 본 발명 멤브레인형 어큐뮬레이터를 예시한 분해 사시도.

도 2는 본 발명 멤브레인형 어큐뮬레이터를 예시한 분리 측단면도.

도 3은 본 발명 멤브레인형 어큐뮬레이터를 예시한 측단면도.

도 4는 본 발명 멤브레인형 어큐뮬레이터의 사용상태를 예시한 사시도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명 멤브레인형 어큐뮬레이터가 작동되는 상태를 예시한 측단면도.

도 6은 종래의 멤브레인형 어큐뮬레이터를 예시한 측단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10: 어큐뮬레이터

11: 본체

12: 캡

13a, 13b: 버트레스나사산

15: 유체출입포트

16: 포트접합부

17: 멤브레인

18: 마개

19: 마개접합부

20: 가스저장공간

21: 유체저장공간

22: 끼움홈

23: 끼움링

24: 가스주입밸브

25: 접합구멍

26: 잘록홈

30: 유압라인

본 발명은 유압라인, 유압실린더, 유압모터 및 유압펌프 등이 구성되는 유압장비에 있어서 유압의 순간적인 변화를 흡수하여 유압라인 및 유압장치를 보호하는 어큐뮬레이터(accumulator)에 관한 것으로, 정비가 용이하고, 내구성이 뛰어나며, 오작동 없이 정확한 동작이 이루어져 유압장치를 보호하도록 구성한 멤브레인형 어큐뮬레이터 (membrane accumulator)에 관한 것이다.

유압발생장치인 유압펌프 등의 작동으로 유체에 유압을 발생시켜 유체를 유 압라인으로 전달하고, 전달된 유체의 유압에 의해 유압장치가 작동한다. 그러나 이러한 유압을 이용함에 있어 필연적으로 유압이 순간 급격히 변하는 맥동파나 유압펌프나 제어 밸브 등의 조작에 의해 유압이 급격히 변화하여 유압장치나 유압라인에 무리가 발생되어 고장이나 파손되는 이유가 되고 있다.

즉, 유체는 유압장치에 전달되어야 할 운동에너지가 유압이 순간 변화하게 되면 이 에너지는 순간적으로 압력에너지로 변하는데, 이러한 유체의 급격한 유압의 변화는 유압장치나 유압라인을 파손하는 원인이 되므로 유압변화에 대응하여 유압라인 및 유압장치를 보호하는 어큐뮬레이터가 유압장비에 구성된다.

이러한 어큐뮬레이터는 일반적으로 스프링하중형, 가스오일형, 블래더형 그리고 멤브레인형이 있으며 이 중 멤브레인형 어큐뮬레이터는 도 6에서와 같이 본체(11)와 캡(12)으로 구성된 어큐뮬레이터 내부에 고무재질의 탄력 있는 멤브레인(가로막, membrane)(17)을 구성하여 어큐뮬레이터 내부를 상, 하부로 분리하고, 그 상부공간은 질소가스를 일정압력으로 충진하며 하부공간은 유압라인(30)과 연결하여 유체를 충진하여,

유압라인(30) 내의 유압이 변화함에 따라 유체가 멤브레인(17)을 수축시키거나 팽창시키므로, 그 공간만큼 유체를 수용하여 유체의 유압이 일정하도록 조절하는 것으로

구조가 간단하면서도, 응답성이 좋으며, 진동이 많은 곳에서도 사용이 가능하여 다양한 유압장치에 사용할 수 있는 장점이 있어 널리 쓰이고 있다.

이러한 장점을 가진 종래의 멤브레인형 어큐뮬레이터의 구성은 내부에 멤브 레인(17)을 구성하고 캡(12)과 본체(11)를 용접하여 구성하며,

유압이 지나치게 감소할 경우 멤브레인(17)이 지나치게 팽창해 유체출입포트(15)를 통해 빠져나가거나 파손되는 것을 방지하기 위하여 유체출입포트(15)의 출입구를 막는 마개(shut-off button)를 멤브레인(17)의 하부 중앙에 구성하는데, 이 마개(18)의 부착 방법은 멤브레인(17) 하부에 끼움홈을 형성하고 이 끼움홈에 마개(18)를 끼우거나, 멤브레인(17) 중앙에 구멍을 뚫은 후 그 구멍에 마개(18)를 끼워 결합하여 구성하였다.

그러나 이와 같은 종래의 어큐뮬레이터는 유압이 변화함이 따라 유체가 어큐뮬레이터 내에 저장되거나 배출되면서 반복적으로 멤브레인(17)이 상, 하로 수축과 팽창을 반복하게 되는데 고무재질은 특성상 시간이 지남에 따라 단단해 지고 부피가 일부 줄어드는 경화현상이 발생하게 된다.

따라서, 이와 같은 경화가 발생된 멤브레인(17)은 수축과 팽창 과정이 원활히 이루어 지지 못하거나 파손될 경우 멤브레인(17)을 수리하거나 교체하는 정비가 불가능한 단점이 있으며,

멤브레인(17)에 부착된 마개(18)는 멤브레인(17)이 경화함에 따라 멤브레인(17)과의 마개(18)의 결합부위에 변형이 발생하여 내부에 충진된 가스나 유체가 새거나, 마개(18)가 끼움홈에서 이탈하는 등의 고장이 발생되기도 하여 결과적으로 유압장치의 고장이 발생하는 이유가 되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 개발한 것으로 정비가 용이하고, 내구성이 뛰어나며, 정확한 동작이 이루어져 유체의 유압을 안정시켜 유압장비가 원활히 작동함은 물론 고장을 방지하도록 한 멤브레인형 어큐뮬레이터를 구성하는 것이 그 목적이다.

공지된 멤브레인(가로막)형 어큐뮬레이터(membrane accumulator)의 기본 구성은 도 6에서와 같이,

본체(11)는 내주면에 멤브레인(17)의 끼움링(23)이 끼워지도록 끼움홈(22)을 형성하고, 하부에 유압라인(30)과 연결되어 유체가 출입하도록 유체출입포트(15)를 구성하며,

멤브레인(17)은 본체(11)의 끼움홈(22)에 끼워지는 끼움링(23)이 구성되고 본체(11)의 유체출입포트(15)를 막는 마개(18)가 구성되며,

캡(12)은 상부에 가스주입밸브(24)가 구성되어 본체(11)의 상부에 부착한다.

이러한 어큐뮬레이터에 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 어큐뮬레이터(10) 구성의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 4의 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본체(11)는 상부 내주면에 버트레스나사산(13a)을 형성하고, 멤브레인(17)에 구성된 마개(18)의 마개접합부(19)가 안내되어 맞닿아 밀착할 수 있도록 유체출입포트(15)의 상부를 라운드형으로 형성한 포트접합부(16)를 형성한다.

캡(12)은 본체(11)의 버트레스나사산(13a)과 대응되어 나사 체결되도록 외주면을 버트레스나사산(13b)으로 형성하며,

멤브레인(17)에 구성된 마개(18)는 마개(18)의 외주면을 띠 형태로 오목하게 형성된 잘록홈(26)을 형성하고, 마개(18)의 상부에 잘록홈(26)와 연결되는 다수의 접합구멍(25)을 형성하며,

마개(18)의 하부는 포트접합부(16)에 안내되어 유체출입포트(15)를 완전히 막을 수 있도록 라운드형의 마개접합부(19)를 형성한다.

마개(18)의 외주면에 띠 형태로 오목하게 형성된 잘록홈(26)과, 마개(18)의 상부에 잘록홈(26)과 연결된 다수의 접합구멍(25)에 합성고무재질인 멤브레인(17)을 사출성형할 때 사출된 합성고무가 스며들어 일체로 성형된다. 즉, 마개(18)가 멤브레인(17)이 성형될 때 마개(17)의 하면인 포트접합부(16)를 제외한 모든 부분이 멤브레인(17) 내부에 매립, 고정되므로 멤브레인(17)에 구성된 마개(18)는 멤브레인(17)의 반복적인 수축, 팽창이나 경화에도 변형이 발생하거나 이탈하지 않게 된다.

또한, 본체(11)와 캡(12)에 형성된 버트레스나사산(13a,13b)은 한쪽 방향으로 큰 힘을 받더라도 풀리지 않도록 하기 위해 사용하는 나사산으로, 본 발명처럼 내부에 충진된 질소가스의 압력이나, 유압장치가 작동하거나 외력에 의해 발생하는 각종 진동에 의해 나사가 풀려 본체(11)와 캡(12)이 분리되지 않도록 하기 위해 버트레스나사산(buttress screw-thread)을 적용한 것이다.

이렇게 구성된 본 발명 어큐뮬레이터(10)는 본체(11)의 내부에 멤브레인(17) 을 끼우고 본체(11)의 버트레스나사산(13a)과 캡(12)의 버트레스나사산(13b)을 나사 결합하여 구성하고,

가스주입밸브(24)를 통해 멤브레인(17) 상부에 형성된 가스저장공간(20)에 질소가스를 충진하고, 유체출입포트(15)를 유압라인(30)과 연결하여 멤브레인(17) 하부에 형성된 유체저장공간(21)에 유체를 충진하여 사용한다.

상기와 같은 본 발명의 작동 예를 도 5a 내지 도 5c에 따라 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5a에서와 같이 유압펌프 등의 작동에 의해 유체에 필요 이상의 순간적인 유압이 발생할 때 유압장치가 이 유압을 수용하지 못하면 유압라인(30) 내에 유압이 필요 이상으로 증가 된다. 이렇게 유압이 증가한 유체는 어큐뮬레이터(10)의 유체출입포트(15)를 통해 멤브레인(17)을 상부로 밀어 올리며 유체저장공간(21)에 수용되어, 유압라인(30) 내의 유압을 감소시켜 유압장치를 보호하게 되고,

도 5b에서와 같이 유압펌프 등의 이상작동에 의해 유체가 필요 압력 이하로 순간적으로 유압이 저하될 때 유압라인(30) 내에 유압이 필요 압력 이하로 감소 된다. 이렇게 유압이 감소할 때 어큐뮬레이터(10)의 가스저장공간(20)에 저장된 가스의 압력으로 인해 멤브레인(17)을 팽창시켜 유체저장공간(21)에 저장되어 있던 유체를 유체출입포트(15)를 통해 배출하여 유압라인(30) 내의 유압을 증가시켜 유압장치의 가동을 정상화 시킨다.

또한, 유체저장공간(21)내의 유체가 전부 배출되어도 유압라인(30)의 유압이 떨어질 경우 멤브레인(17)이 필요 이상으로 팽창하여 파손하는 것을 방지하기 위하여 도 5c에서와 같이 멤브레인(17)에 구성된 마개(18)가 유체출입포트(15)의 포트접합부(16)의 안내에 따라 마개접합부(19)가 안내되다 마개(18)가 유체출입포트(15)를 막음으로써 멤브레인(17)이 필요 이상으로 팽창하거나 유체출입포트(15)를 통해 이탈하지 않도록 보호한다.

이러한 본 발명은 멤브레인(17)에 구성된 마개(18)의 잘록홈(26)과 이 잘록홈(26)과 연결되는 다수의 접합구멍(25)을 이용하여 멤브레인(17)의 사출성형시에 멤브레인(17)에 마개(18)를 일체로 고정하므로

멤브레인(17)이 경화되어도 멤브레인(17)과 마개(18) 사이에 변형이 발생하거나 이탈하지 않으므로 내부에 충진된 가스나 오일이 누출되지 않는 기밀성이 유지되어 고장이 발생하지 않는다.

또한, 본체(11)와 캡(12)이 버트레스나사산(13a,13b)으로 체결되어 있기 때문에 내부의 압력이나 유압장치의 진동에도 풀림 현상이 발생되지 않고, 기밀성이 유지되며, 필요하면 본체(11)와 캡(12)을 분리하여 수리나 정비가 가능하고,

마개(18) 하부의 마개접합부(19)가 라운드형으로 형성되고 유체출입포트(15)의 상부인 포트접합부(16)를 마개접합부(19)가 안내되다 밀착되도록 라운드형으로 형성되어 있으므로 마개(18)가 유체출입포트(15)를 정확하게 막아 유압장치와 어큐뮬레이터(10)의 파손을 방지한다.

이와 같은 본 발명 어큐뮬레이터는 기존의 어큐뮬레이터에 비해 정비나 수리가 용이하고, 내구성이 뛰어나며, 고장의 발생이 적고, 기밀성이 유지되며, 정확한 동작이 이루어지므로,

높은 제품 신뢰성과 안정성을 가지므로 여러 환경에서 동작하는 다양한 유압장치에 적용이 가능하고 유압장치의 고장발생을 줄이며, 유지 보수비가 크게 절감되는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 유체출입포트(15)가 구성된 본체(11)와, 가스주입밸브(24)가 구성된 캡(12)과, 마개(18)가 구성된 멤브레인(17)으로 이루어진 멤브레인형 어큐뮬레이터에 있어서,

   본체(11)는 상부 내주면에 버트레스나사산(13a)이 형성되고, 유체출입포트(15)의 상부에는 라운드형의 포트접합부(16)가 형성되며,

   캡(12)은 외주면에 본체(11)의 버트레스나사산(13a)에 대응되어 체결하도록 형성된 버트레스나사산(13b)이 형성되고,

   멤브레인(17)은 마개(18)를 멤브레인(17)의 내부에 매립하여 구성하되 마개(18)의 외주면은 띠 형태로 오목하게 형성된 잘록홈(26)을 형성하고, 마개(18)의 상부는 잘록홈(26)과 연결되는 다수의 접합구멍(25)을 형성하며, 마개(18)의 하부는 포트접합부(16)와 맞닿도록 멤브레인(17) 외부로 노출된 라운드형의 마개접합부(19)를 구성한 것을 특징으로 하는 멤브레인형 어큐뮬레이터.

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