KR100962333B1 - 압력 보상 유니트 및 이를 갖는 가변 용량형 축압 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 제공한다. 상기 유압식 축압 장치는 일단이 밀폐되고 타단이 개방되며, 일정의 내부 공간이 형성되고 상기 일단측에 일정량의 가스가 충전되는 제 1공간과 상기 타단측에 일정량의 유체가 충전되는 제 2공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내주에 밀착되어 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 내부 공간에 배치되며, 상기 제 1공간과 상기 제 2공간을 서로 격리시키는 피스톤과, 상기 하우징의 타단에 설치되며 상기 제 2 공간과 연통되는 연장 공간을 형성하는 일정 길이의 벨로즈와, 상기 하우징의 외부 온도에 따라 상기 벨로즈를 팽창 또는 수축시키어 상기 제 2공간의 부피를 일정하게 유지하는 조절부를 구비함으로써, 외부의 온도 변화에 따라 하우징 내부 공간의 부피를 조절하여, 그 내부에 충전되는 유체의 충전량을 일정하게 유지함과 아울러 일정한 토출량을 유지할 수 있다.

Description

압력 보상 유니트 및 이를 갖는 가변 용량형 축압 장치{A PRESSURE-COMPENSATED UNIT AND VARIABLE-DELIVERY HYDRAULIC ACCUMULATOR HAVING THE SAME}

본 발명은 가변 용량형 축압 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부의 온도 변화에 따라 하우징 내부 공간의 부피를 조절하여, 그 내부에 충전되는 유체의 충전량을 일정하게 유지함과 아울러 일정한 토출량을 유지할 수 있는 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치에 관한 것이다.

전형적으로, 축압기는 그 내부에 일정 이상의 높은 압력의 유압을 축적하고 유압 계통의 맥동을 완화 또는 제거하는 역할을 한다.

또한, 상기 축압기는 작동기 등에서 필요로 하는 유압을 공급할 수 있다.

여러 장치들 중에 특히 항공기에 사용되는 축압기는 매우 다양한 용도로 활용된다.

예컨대, 상기 항공기에 사용되는 축압기는 맥동의 제거는 물론 비상시에 유압 공급 기능과 브레이크 계통의 제동 압력을 유지하는데에 사용된다.

상기 항공기용 축압기는 맥동 제거용과 같이 단순한 용도로 쓰일 때는 축압기 내부에 축적된 유압을 활용하면 된다.

그러나, 브레이크 계통용으로 사용될 경우에는 축압기의 토출유량이 매우 중요한 요소로 작용된다.

즉, 토출 유량이 감소되면 브레이크 압력이 감소되고 제동 능력이 떨어진다.

따라서, 축압기의 저장 용량이 일정하게 유지되는 것이 매우 중요하다.

특히 외기에 노출된 항공기의 주위 온도가 가변될 경우에, 축압기 내부의 가스 압력이 변화된다.

예컨대, 주위 온도가 상승하면 가스압력이 상승되고 주위 온도가 하강하면 가스 압력은 하강된다.

항공기용 축압기의 경우에, 운용 온도 범위가 최대 70℃에서 최하 -54℃까지 변화될 수 있기 때문에, 축압기 내부에 유압유를 충전할 때의 주위 온도 조건에 따라서 저장용량이 변화될 수 있다.

이러한 용량변화를 수용하기 위해서 종래의 축압기는 소요 유량 대비 설계 용적을 더욱 증가시켜야 하기 때문에 종국에는 축압기의 중량 증가를 초래하는 문제점을 갖는다.

통상, 종래에는 축압기의 설계 단계에서 축압기의 소요 유량을 고려하여 전체 용량이 결정되기 때문에 실제 다양한 운용 온도 조건 하에서 축압기에 요구되는 유압 특성을 모두 만족시키는 것은 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발 명의 제 1목적은 가스 충진 유압식 피스톤 축압 장치에서 주위 온도 변화에 따라 축압기 내부에 충전되는 작동 유체의 충전량을 일정하게 유지할 수 있는 압력 보상 유니트 및 이를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제 2목적은 다양한 주위 온도의 조건에 따라 축압 장치 내부에 충전되는 작동 유체를 일정한 토출량으로 토출시킬 수 있는 압력 보상 유니트 및 이를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태를 따르는 압력 보상 유니트는 일정 길이를 이루고, 일정의 내부 공간이 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 타단에 설치되며 상기 내부 공간과 연통되는 일정 길이의 벨로즈와, 외부로부터 제공되는 온도에 따라 상기 하우징의 내부 공간의 부피를 가변 시키어 내부의 압력을 보상하는 조절부를 포함한다.

여기서, 상기 조절부는 상기 하우징의 외주 일측으로부터 일정 길이 연장되는 작동기 지지대와, 상기 하우징의 외주 타측으로부터 일정 길이 연장되어 상기 벨로즈의 후단측에 위치되는 유니트 지지대와, 상기 벨로즈의 후단을 지지하고 상기 작동기 지지대와 마주 보도록 일정 길이 연장되는 벨로즈 지지대와, 상기 벨로즈 지지대와 상기 유니트 지지대의 사이에 탄지되는 탄성 스프링과, 상기 작동기 지지대와 상기 벨로즈 지지대의 사이에 설치되어 외부 온도 변화에 따라 신축되는 작동기를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 작동기는 상기 작동기 지지대에 설치되며 그 내부에 일정량의 작동 가스가 충전되는 실린더 몸체와, 상기 실린더 몸체에 설치되어 상기 작동 가스의 팽창 또는 수축에 따라 신축되며 상기 벨로즈 지지대에 연결되는 실린더 축을 구비하는 것이 바람직하다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태를 따르는 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치는 일단이 밀폐되고 타단이 개방되며, 일정의 내부 공간이 형성되고 상기 일단측에 일정량의 가스가 충전되는 제 1공간과 상기 타단측에 일정량의 유체가 충전되는 제 2공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내주에 밀착되어 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 내부 공간에 배치되며, 상기 제 1공간과 상기 제 2공간을 서로 격리시키는 피스톤과, 상기 하우징의 타단에 설치되며 상기 제 2 공간과 연통되는 연장 공간을 형성하는 일정 길이의 벨로즈와, 상기 하우징의 외부 온도에 따라 상기 벨로즈를 팽창 또는 수축시키어 상기 제 2공간의 부피를 일정하게 유지하는 조절부를 포함한다.

여기서, 상기 조절부는 상기 하우징의 외주 일측으로부터 일정 길이 연장되는 작동기 지지대와, 상기 하우징의 외주 타측으로부터 일정 길이 연장되어 상기 벨로즈의 후단측에 위치되는 유니트 지지대와, 상기 벨로즈의 후단을 지지하고 상기 작동기 지지대와 마주 보도록 일정 길이 연장되는 벨로즈 지지대와, 상기 벨로즈 지지대와 상기 유니트 지지대의 사이에 탄지되는 탄성 스프링과, 상기 작동기 지지대와 상기 벨로즈 지지대의 사이에 설치되어 외부 온도 변화에 따라 신축되는 작동기를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 작동기는 상기 작동기 지지대에 설치되며 그 내부에 일정량의 작동 가스가 충전되는 실린더 몸체와, 상기 실린더 몸체에 설치되어 상기 작동 가스의 팽창 또는 수축에 따라 신축되며 상기 벨로즈 지지대에 연결되는 실린더 축을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징의 일단은 볼록한 형상으로 형성되고, 상기 피스톤은 그 외주가 상기 하우징의 내주에 밀착되는 링 형상의 슬라이딩 몸체와, 상기 슬라이딩 몸체의 단부로부터 연장되고 그 내부에 일정 공간이 형성되며 상기 하우징의 일단과 대응되도록 볼록하게 형성된 연장 몸체를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명은 가스 충진 유압식 피스톤 축압 장치에서 주위 온도 변화에 따라 축압기 내부에 충전되는 작동 유체의 충전량을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 제 2목적은 다양한 주위 온도의 조건에 따라 축압 장치 내부에 충전되는 작동 유체를 일정한 토출량으로 토출시킬 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 보여주는 정면도이다. 도 2 는 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3 은 본 발명의 가스 압력 상승에 따른 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치의 작동을 보여주는 단면도들이다. 도 4 는 본 발명의 가스 압력 하강에 따른 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치의 작동을 보여주는 단면도들이다. 도 5 은 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치의 구성 요소를 보여주는 도면들이다.

여기서, 본 발명의 압력 보상 유니트의 구성은 본 발명의 가변 용량형 축압 장치의 구성에 포함되기 때문에, 이하의 설명에서는 상기 축압 장치를 설명함에 포함하여 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치는 하우징(100)과, 피스톤(110)과, 벨로즈(120)와, 조절부로 구성된다.

상기 하우징(100)은 일단이 밀폐되고 타단이 개방되며, 일정의 내부 공간이 형성되고 상기 일단측에 일정량의 가스(GAS)가 충전되는 제 1공간(a)과 상기 타단측에 일정량의 유체가 충전되는 제 2공간(b)을 형성한다.

상기 피스톤(110)은 상기 하우징(100)의 내주에 밀착되어 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 내부 공간에 배치되며, 상기 제 1공간(a)과 상기 제 2공간(b)을 서로 격리시킬 수 있다.

여기서, 상기 하우징(100)의 일단은 볼록한 형상으로 형성된다.

또한, 상기 피스톤(110)은 그 외주가 상기 하우징(100)의 내주에 밀착되는 링 형상의 슬라이딩 몸체(111)와, 상기 슬라이딩 몸체(111)의 단부로부터 연장되고 그 내부에 일정 공간이 형성되며 상기 하우징(100)의 일단과 대응되도록 볼록하게 형성된 연장 몸체(112)로 이루어진다.

상기 벨로즈(120)는 상기 하우징(100)의 타단에 설치되며 상기 제 2공간(b)과 연통되는 연장 공간을 형성하는 일정 길이를 갖는다.

상기 벨로즈(120)는 상기 하우징(100)과 결합된 형식으로써, 벨로즈(120)는 팽창과 수축이 가능한 구조로 형성된다.

상기 조절부는 상기 하우징(100)의 외부 온도에 따라 상기 벨로즈(120)를 팽창 또는 수축시키어 상기 제 2공간(b)의 부피를 일정하게 유지할 수 있다.

상기 조절부의 구성을 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.

상기 조절부는 상기 하우징(100)의 외주 일측으로부터 일정 길이 연장되는 작동기 지지대(210)와, 상기 하우징(100)의 외주 타측으로부터 일정 길이 연장되어 상기 벨로즈(120)의 후단측에 위치되는 유니트 지지대(220)와, 상기 벨로즈(120)의 후단을 지지하고 상기 작동기 지지대(210)와 마주 보도록 일정 길이 연장되는 벨로즈 지지대(240)와, 상기 벨로즈 지지대(240)와 상기 유니트 지지대(220)의 사이에 탄지되는 탄성 스프링(230)과, 상기 작동기 지지대(210)와 상기 벨로즈 지지대(240)의 사이에 설치되어 외부 온도 변화에 따라 신축되는 작동기(250)로 구성된다.

여기서, 상기 작동기(250)는 상기 작동기 지지대(210)에 설치되며 그 내부에 일정량의 작동 가스가 충전되는 실린더 몸체(251)와, 상기 실린더 몸체(251)에 설치되어 상기 작동 가스의 팽창 또는 수축에 따라 신축되며 상기 벨로즈 지지대(240)에 연결되는 실린더 축(252)으로 구성된다.

다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 가변 용량형 축압 장치의 작동을 설명하도록 한다.

도 3을 참조 하면, 정상 상태에서 축압 장치의 하우징(100)의 제 2공간(b)에는 초기 가스 충진 압력을 토대로 고압의 작동 유체가 충전되며, 충전이 완료되면 제 1공간(a)에 충전된 가스와 작동 유체 양쪽의 압력 균형이 이루어진다.

여기서, 유압 계통의 작동에 의해 하우징(100) 내부의 작동 유체가 모두 토출될 경우에 하우징(100)의 내부는 가스 압력으로 유지되며, 이때 주위 온도가 상승 또는 하강하게 되면 하우징 내부의 가스 압력도 같이 가변된다.

정상 온도 조건에서, 가스 압력과 작동 유체 압력이 균형을 이룰 경우에 작동기(250) 내부의 가스 압력과 탄성 스프링의 압력도 작동 유체 압력과 균형을 이룬다.

즉, 가스 압력을

, 작동 유체 압력을

, 작동기 압력을

, 탄성 스프링 압력을

라고 할 때에 하기의 관계가 성립한다.

주위 온도가 크게 상승할 경우 하우징 내부의 가스가 팽창하면서 압력이 상승하게 된다.

가스 압력이 높아진 상태에서 작동 유체가 모두 토출되면 정상 조건보다 높은 가스 충진 압력이 유지된다.

이때, 작동 유체를 충전할 경우 상대적으로 높아진 가스 압력으로 인하여 충전 용량이 감소된다.

주위 온도가 높아지면 작동기 내부의 가스 압력도 상승하여 탄성 스프링(230) 압력보다 높아져 벨로즈 지지대(240)를 일측으로 밀게 되고, 결과적으로 벨로즈(120)가 팽창한다.

이때, 각각의 압력 조건은 다음과 같이 변화한다.

도 3은 주위 온도 상승에 따라 벨로즈(120)가 팽창한 상태를 나타내며, 작동 유체가 최대로 충전된 상태에서 완전히 토출된 상태의 피스톤(110)의 위치를 보여준다.

벨로즈(120)가 팽창한 상태에서 작동 유체를 충분히 토출할 수 있도록 벨로즈(120) 안쪽까지 움직일 수 있는 피스톤 형상을 갖고 있다.

이때, 피스톤(110)은 하우징(100)의 내주에 밀착되어 밀봉 작용을 하며, 벨로즈(120) 내부에서는 접촉되지 않는다.

도 4를 참조 하면, 주위 온도가 하강할 경우에 하우징(100) 내부의 가스가 수축하면서 압력이 떨어지게 된다.

가스 압력이 낮아진 상태에서 작동 유체가 모두 토출되면 정상 조건보다 낮은 가스 충진 압력이 유지되는데, 이때 작동 유체를 충전할 경우 상대적으로 낮아진 가스 압력으로 인해 충전 용량이 증가된다.

주위 온도가 낮아지면 작동기(250) 내부의 가스 압력도 하강하여 탄성 스프링(230) 압력보다 낮아져서 벨로즈 지지대(240)를 당기게 되고, 결과적으로 벨로즈(120)가 수축한다. 이때 각각의 압력 조건은 다음과 같이 변화한다.

도 4는 주위 온도 하강에 따라 벨로즈(120)가 수축한 상태를 나타내며, 작동 유체가 최대로 충전된 상태에서 완전히 토출된 상태의 피스톤(110)의 위치를 보여준다.

도 1 은 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 보여주는 정면도이다.

도 2 는 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치를 보여주는 단면도이다.

도 3 은 본 발명의 가스 압력 상승에 따른 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치의 작동을 보여주는 단면도들이다.

도 4 는 본 발명의 가스 압력 하강에 따른 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치의 작동을 보여주는 단면도들이다.

도 5 은 본 발명의 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치의 구성 요소를 보여주는 도면들이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : 하우징 110 : 피스톤

삭제

120 : 벨로즈 210 : 작동기 지지대

삭제

220 : 유니트 지지대 230 : 탄성 스프링

삭제

240 : 벨로즈 지지대 250 : 작동기
252: 실리더 축

삭제

Claims (10)

1. 일정 길이를 이루고, 일정의 내부 공간이 형성되는 하우징;

   상기 하우징의 일단부에 설치되며 상기 내부 공간과 연통되는 일정 길이의 벨로즈; 및

   외부로부터 제공되는 온도에 따라 상기 하우징의 내부 공간의 부피를 가변 시키어 내부의 압력을 보상하는 조절부를 구비하며;

   상기 조절부는 상기 하우징의 외주 일측으로부터 일정 길이 연장되는 작동기 지지대와, 상기 하우징의 외주 타측으로부터 일정 길이 연장되어 상기 벨로즈의 후단측에 위치되는 유니트 지지대와, 상기 벨로즈의 후단을 지지하고 상기 작동기 지지대와 마주 보도록 일정 길이 연장되는 벨로즈 지지대와, 상기 벨로즈 지지대와 상기 유니트 지지대의 사이에 탄지되는 탄성 스프링과, 상기 작동기 지지대와 상기 벨로즈 지지대의 사이에 설치되어 외부 온도 변화에 따라 신축되는 작동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 작동기는 상기 작동기 지지대에 설치되며 그 내부에 일정량의 작동 가스가 충전되는 실린더 몸체와, 상기 실린더 몸체에 설치되어 상기 작동 가스의 팽창 또는 수축에 따라 신축되며 상기 벨로즈 지지대에 연결되는 실린더 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징의 내부 공간에는 상기 하우징의 내주에 밀착되어 슬라이딩 이동 가능한 피스톤이 더 설치되되,

   상기 하우징의 일단은 볼록한 형상으로 형성되고,

   상기 피스톤은 그 외주가 상기 하우징의 내주에 밀착되는 링 형상의 슬라이딩 몸체와, 상기 슬라이딩 몸체의 단부로부터 연장되고 그 내부에 일정 공간이 형성되며 상기 하우징의 일단과 대응되도록 볼록하게 형성된 연장 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 피스톤의 외경은 상기 벨로즈의 외경보다 작은 외경인 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트.
6. 일단이 밀폐되고 타단이 개방되며, 일정의 내부 공간이 형성되고 상기 일단측에 일정량의 가스가 충전되는 제 1공간과 상기 타단측에 일정량의 유체가 충전되는 제 2공간을 형성하는 하우징;

   상기 하우징의 내주에 밀착되어 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 내부 공간에 배치되며, 상기 제 1공간과 상기 제 2공간을 서로 격리시키는 피스톤;

   상기 하우징의 타단에 설치되며 상기 제 2공간과 연통되는 연장 공간을 형성하는 일정 길이의 벨로즈; 및

   상기 하우징의 외부 온도에 따라 상기 벨로즈를 팽창 또는 수축시키어 상기 제 2공간의 부피를 일정하게 유지하여 상기 제 2공간의 압력을 보상하는 조절부를 구비하며;

   상기 조절부는 상기 하우징의 외주 일측으로부터 일정 길이 연장되는 작동기 지지대와, 상기 하우징의 외주 타측으로부터 일정 길이 연장되어 상기 벨로즈의 후단측에 위치되는 유니트 지지대와, 상기 벨로즈의 후단을 지지하고 상기 작동기 지지대와 마주 보도록 일정 길이 연장되는 벨로즈 지지대와, 상기 벨로즈 지지대와 상기 유니트 지지대의 사이에 탄지되는 탄성 스프링과, 상기 작동기 지지대와 상기 벨로즈 지지대의 사이에 설치되어 외부 온도 변화에 따라 신축되는 작동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치.
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,

   상기 작동기는 상기 작동기 지지대에 설치되며 그 내부에 일정량의 작동 가스가 충전되는 실린더 몸체와, 상기 실린더 몸체에 설치되어 상기 작동 가스의 팽창 또는 수축에 따라 신축되며 상기 벨로즈 지지대에 연결되는 실린더 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 하우징의 일단은 볼록한 형상으로 형성되고,

   상기 피스톤은 그 외주가 상기 하우징의 내주에 밀착되는 링 형상의 슬라이딩 몸체와, 상기 슬라이딩 몸체의 단부로부터 연장되고 그 내부에 일정 공간이 형성되며 상기 하우징의 일단과 대응되도록 볼록하게 형성된 연장 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 피스톤의 외경은 상기 벨로즈의 외경보다 작은 외경인 것을 특징으로 하는 압력 보상 유니트를 갖는 가변 용량형 축압 장치.

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