KR101001438B1 - 오일미터의 오발기어 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄으로 압출 성형하고 아노다이징 성형 가공하게 됨으로써 제조비를 절감할 수 있으며 제품의 내충격성 및 내마모성을 향상시켜 제품성을 향상시킬 수 있도록 한 오일미터의 오발기어 제조방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 오일미터의 오발기어를 제조함에 있어서, 중량이 가벼운 알루미늄 소재를 사용하여 압출 금형을 통과하면서 압출 성형한 다음 내마모성 및 내충격성을 최대화할 수 있도록 아노다이징 처리하게 됨을 특징으로 한다.

Description

오일미터의 오발기어 제조방법{Oval gear manufacturing methods of oil meter}

본 발명은 오일미터의 오발기어 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄으로 압출 성형하고 아노다이징(anodizing) 성형 가공하게 됨으로써 제조비를 절감할 수 있으며 제품의 내충격성 및 내마모성을 향상시켜 제품성을 향상시킬 수 있도록 한 오일미터의 오발기어 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 정확도가 우수하며 가격이 비싼 용적식 유량계는 연료, 기타 오일(oil) 등과 같은 판매와 관련된 정확한 유량 측정에 많이 사용된다.

예를 들어, 정유회사에서 제품을 트럭출하 할 때, 값비싼 오일이나 석유화학 원료를 어느 한 저장탱크에서 다른 저장탱크로 옮길 때(주유소 또는 중앙난방 시스템을 이용하는 아파트 등) 용적식 유량계가 장착된 유조차를 사용하여 옮기게 된다.

즉, 상기 유조차에는 오일의 유량을 정확히 측정하기 위한 용적식 유량계와, 소비자가 원하는 유량을 설정하여 공급하거나 공급된 유량을 쉽게 확인할 수 있도록 하기 위한 적산계(전자식 적산 카운터)가 각각 장착되어 있으나, 현재 상기 유조차에 장착된 용적식 유량계는 거의 100% 수입품에 의존하고 있는 실정이다.

왜냐 하면, 그동안 국내에서 생산된 용적식 유량계는 유체의 흐름을 회전운동으로 변환하여 디지털 신호로 변환하는 과정에서 많은 오차가 발생되어 정확한 유량의 측정을 기대할 수 없었다.

즉, 용적식 유량계의 계량실 내에서 한 쌍의 타원형 기어 로터(rotor)(즉, 오발기어(oval gear))가 서로 대응하여 회전할 때, 유체의 흐름 양에 따라 기계적 움직임에 의한 마찰력이 서로 다르게 적용하기 때문이다.

이를, 첨부된 도면 도 1(a) 내지 도 1(c)를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 도 1(a) 내지 도 1(c)에 나타낸 바와 같이 용적식 유량계는 금속이나 SUS 재질 및 소결 합금 또는 카본을 폴리제품과 혼합하여 프레스 압축 성형되었으나 카본혼합제품은 성형으로 이루어진 한 쌍의 타원형 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)가 서로 대응하여 회전할 때 입구(15)로 유입되는 유체는 출구(16)쪽으로 흐르게 된다.

즉, 최초로 유체가 유입되는 입구(15)와 출구(16) 사이의 제 1 및 제 2 오발기어(20,30) 잇면에는 서로 다른 압력(P1,P2)이 작용하게 되며, 상기 제 1 및 제 2 오발기어(20,30) 전후의 차압(P1-P2)인 포지티브 압력(P)에 의해 제1 축(11)의 제 1 오발기어(20)는 제 2 축(12)의 제 2 오발기어(30)를 구동시켜 회전하게 된다.

이 힘은 정확히 제 1 오발기어(20)→제 2 오발기어(30)→제 1 오발기어(20)로 번갈아 이동하면서 회전하게 되고, 이와 같은 회전 운동은 유체의 공급이 멈출때까지 계속되며, 유체는 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)와 계량식 양단상(兩斷牀)의 공간에서 출구(16)쪽으로 이동하게 된다.

그러나, 이러한 용적식 유량계는 상기 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)가 도 1(b)에 도시된 바와 같은 위치에 도달할 때, 상기 제 1 및 제 2 오발기어(20,30) 전후의 차압(P1-P2)이 순간적으로 네가티브 압력(-P)으로 치우친 후 다시 포지티브 압력(P)으로 변화되는 경우가 발생하게 되며, 이때 상기 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)가 순간적으로 역회전한 후 정상적으로 회전하게 된다.

이로 인해, 상기 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)가 진동하며 회전하게 된다.

도면 도 2 내지 도 4를 참조하여 종래 기술을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 용적식 유량계의 외형도로서, 양단이 다른 관과 접속되는 플랜지(1A)로 형성되어 있는 본체(1) 및 본체 상부에 결합 가능한 덮개(2)로 이루어지며, 상기 덮개(2) 상부에는 엔코더를 수용하기 위한 엔코더 수용부(3)와 콘넥터(4)가 순차적으로 구성되며, 상기 콘넥터(4)를 통해 출력되는 디지털 신호는 적산계(5)로 공급되어 유량을 측정할 수 있게 된다.

도 3은 도 2의 A-A선을 따라 절취한 종래의 용적식 유량계의 단면도이다.

상기 본체(1) 내부에 형성되는 계량실(10), 계량실(10) 내부 중앙에 일정한 간격으로 고정되는 제 1 및 제 2 지지축(11,12)을 중심으로 수용되는 제 1 및 제 2 오발기어(20,30), 상기 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)를 포함하는 계량실(10) 전체 상부에 고정되는 계량실 덮개(40), 상기 계량실 덮개(40) 일측 홀(41)을 관통하여 상기 제 2 오발기어(30)의 중앙에 고정되는 제 3 지지축(21), 상기 계량실 덮개(40) 일측 홀(41)을 관통한 상기 제 3 지지축(21) 상단에 고정되는 제 1 기어(50), 상기 제 1 기어(50)에 대응하여 회전하는 구동수단(120), 상기 계량실 덮개(40)의 외경을 따라 수용되는 오링(80), 상기 본체(1)에 고정되는 덮개(2) 및 덮개(2) 하단에 고정되는 유체 분리판(90)이 적층식으로 조립된다.

또한, 상기 덮개(2) 상부에 고정되는 엔코더 수용부(3) 내에는 제 2 자석(100) 및 상기 제 2 자석(100)에 회전축(111)이 고정되며, 회전 운동을 전기적인 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호라인(112)을 통해 콘넥터(4)로 출력하기 위한 엔코더(110)가 수용된다.

또한, 상기 구동수단(120)은 상기 계량실 덮개(40)의 중앙 홀(42)에 제 4 지지축(61)이 수용되며 상기 제 4 지지축(61)에 고정되어 상기 제 1 기어(50)에 대응하여 회전하는 제 2 기어(60), 상기 제 2 기어(60) 중앙을 관통한 상기 제 4 지지축(61) 상단에 고정되는 제 1 자석(70)이 일체형으로 고정 결합되어 구성된다.

도 4는 도 3의 구동수단의 사시도로서, 상기 도 3의 제 1 기어(50)에 대응하여 회전하는 제 2 기어(60) 및 상기 제 2 기어(60) 중앙을 관통한 상기 제 4 지지축(61) 상단에 볼트(71)에 의해 고정되는 제 1 자석(70)이 일체형으로 고정 결합되게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 종래 기술은 계량실(10) 내부의 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)가 진동하며 회전할 때 상기 제 1 오발기어(20)의 상단부 중앙에 고정된 제 3 지지축(21)을 통해 고정되는 제 1 기어(50)가 진동하며 회전하게 되며, 이후 상기 제 1 기어(50)에 대응하여 회전하는 구동수단(120)의 제 2 기어(60) 또한 진동하며 회전하게 된다.

이로 인해, 상기 제 2 기어(60) 중앙을 관통한 상기 제 4 지지축(61) 상단에 고정되는 제 1 자석(70)이 진동하며 회전하게 되며, 또한 덮개(2) 하단에 고정되는 유체 분리판(90)을 사이에 두고 상기 제 1 자석(70)과 대응하여 회전하는 제 2 자석(100) 또는 진동하며 회전하게 된다.

그러므로, 상기 회전축(111)이 상기 제 2 자석(100)의 중앙 상단부에 고정되는 엔코더(110)는 실제 유량과 상관없는 오류의 디지털 신호를 출력하게 된다.

즉, 종래의 용적식 유량계는 도 4의 구동수단(120)에 나타낸 바와 같이 상기 제 2 기어(60), 상기 제 2 기어(60) 중앙을 관통한 상기 제 4 지지축(61) 및 상기 제 4 지지축(61)에 볼트(71)에 의해 고정되는 제 1 자석(70)이 일체형으로 고정결합됨으로써 상기 제 1 및 제 2 오발기어(20,30)가 진동하며 회전할 때, 상기 제 1 기어(50)가 진동하며 회전하게 되고, 상기 제 1 기어(50)에 대응하여 회전하는 구동수단(120)이 진동하며 회전하게 된다.

이때, 상기 덮개(2) 하단에 고정되는 유체 분리판(90)을 사이에 두고 상기 구동수단(120)의 제 1 자석(70)과 대응하여 회전하는 제 2 자석(100)이 진동하며 회전하게 된다.

그러나, 종래의 용적식 유량계에 사용되어지는 오발기어(20,30)는 금속재 또는 동이나 SUS 소재를 사용하여 소결 합금 또는 카본을 폴리제품과 혼합하여 프레스 압축 성형되었으나 카본 혼합제품은 성형 및 충격에 약하여 제조비가 과다하게 소요되어지고 또한 무게가 무거워서 소유량의 관리가 어려운 결점이 있었다.

그리고, 상기와 같은 종래 카본 형태의 제품은 유체가 재생유를 사용하여 카본기어가 녹는 현상이 생기며 이에 따라 제품의 정확도가 떨어지게 되며 누유현상이 생기게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래에 따른 오발기어(20,30)는 소유량 감지가 어려워 유량의 제한이 따르게 되며, 이와 함께 진동 또는 회전 등의 과도한 작동에 의해 쉽게 부러지게 되어 성능 및 품질이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 목적은 중량을 가볍게 하여 소유량에서도 원활하게 감지할 수 있는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래 카본형태의 제품에서처럼 유체가 재생유를 사용하여 카본기어의 녹는 형상과 이에 따른 제품의 정확도 하락 및 누유현상을 방지할 수 있게 되어 유량의 정확한 측정으로 제품의 성능을 최대화할 수 있는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 오발기어를 아노다이징(anodizing) 성형하게 됨으로써 내마모성 및 내충격성을 최대화할 수 있도록 한 오일미터의 오발기어 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오일미터의 오발기어를 제조함에 있어서, 중량이 가벼운 알루미늄 소재를 사용하여 압출 금형을 통과하면서 압출 성형한 다음 내마모성 및 내충격성을 최대화할 수 있도록 아노다이징 처리하게 됨을 특징으로 하는 오일미터의 오발기어 제조방법을 제공함에 있다.

이와 같이 본 발명은 오발기어(oval gear)를 가벼운 중량의 알루미늄으로 압출 성형하고 아노다이징 처리하여 제조하게 됨으로써 유량 측정의 정확도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 압출 성형 및 아노다이징 처리하게 됨으로 높은 강도를 유지할 수 있어 오발기어의 내구성은 물론 내충격성을 최대화하여 제품의 안정성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1(a) 내지도 1(c)는 종래 용적식 유량계에서 계량실 내의 로터 동작을 도시한 예시도.
도 2는 종래 용적식 유량계의 외형도.
도 3은 도 2의 A-A선 절단면예시도.
도 4는 종래의 용적식 유량계 계량실 내부의 로터 회전 운동을 검출하기 위한 구동수단의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 오발기어의 설치상태를 도시한 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 오일미터의 오발기어가 설치된 상태를 도시한 평면예시도.
도 7은 본 발명에 따른 오발기어의 제조공정도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 오발기어의 설치상태를 도시한 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 오일미터의 오발기어가 설치된 상태를 도시한 평면예시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 오발기어의 제조공정도를 도시한 것이다.

본 발명은 양단이 다른 관과 접속되는 플랜지(201)가 형성되어 있는 본체(200)와, 상기 본체(200) 내부에 형성되어지는 계량실(210)과, 상기 계량실(210) 내부 중앙에 일정한 간격으로 고정되어지는 복수의 샤프트(220)와, 상기 각각의 샤프트(220)에 서로 대응되게 결합되어 회전하게 되는 오발기어(230,231)로 이루어진 오일미터의 오발기어를 제조하는 제조방법에 있어서,

중량이 가벼운 알루미늄 소재의 원자재를 금형에 투입하는 공정(S1)과;

상기 투입된 원자재를 가열하는 공정(S2)과;

상기의 금형에서 가열되어 나오는 가열되어진 원자재를 오발기어의 성형량만큼 절단기기로 절단하게 되는 공정(S3)과;

상기 오발기어의 성형량만큼 절단되어지는 원자재를 압출 금형에 투입하여 압출 성형하는 공정(S4)과;

상기 압출 금형에 의해 압출 성형되어지는 오발기어의 성형품을 아노다이징(anodizing) 처리(S5);

하여 제조하게 된다.

상기와 같이 제조되어지는 본 발명에 따른 오발기어(203,231)는 비중을 최소화하기 위해 내면에 홈부(240)를 형성하게 된다.

상기와 같은 제조방법으로 제조되어지는 본 발명에 따른 오발기어의 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 본 발명에 따른 오일미터의 본체(200)를 주물 선반 및 밀링 가공을 거쳐 제작하게 되며, 상기 본체(200)의 내부면에 복수의 샤프트(220)를 결합시키게 되고, 상기 각각의 샤프트(220)에 서로 대응하여 맞물리도록 오발기어(230,231)를 결합시키게 된다.

그리고, 상기 본체(200)에 오발기어(230,231)가 결합되어지게 되면 상기 본체(200) 상부에 오-링 및 덮개(도시하지 않음)를 체결부재로 체결하여 결합시키게 된다.

이때, 본 발명에 따른 오일미터에 적용되어 유량을 측정할 수 있도록 하는 상기 오발기어(230,231)를 압출 성형하고 아노다이징 처리하게 됨으로써 상기 오일미터를 통해 오일이 통과하면서 서로 대응하여 맞물려 있는 오발기어(230,231)를 회전시킬 때 상기 오발기어(230,231)가 고강도를 이루고 있어 유량의 높은 압력에도 상기 오발기어(230,231)의 기어비가 부러지게 되는 등의 파손이 발생되지 않게 된다.

또한, 본 발명에 따른 오발기어(230,231)를 가벼운 중량의 알루미늄으로 제작하게 됨으로써 상기 본체(200) 내부를 통과하는 오일이 소량일 때에도 정확하게 유량을 측정할 수 있게 된다.

이와 함께, 상기 오발기어(230,231) 내면에 홈부(240)가 형성되어지게 됨으로 오발기어(230,231)의 비중을 최소화하게 되어 유량 측정의 정확도를 최대화할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

200 : 본체
201 : 플랜지
210 : 계량실
220 : 샤프트
230,231 : 오발기어
240 : 홈부

Claims (3)

1. 양단이 다른 관과 접속되는 플랜지(201)가 형성되어 있는 본체(200)와, 상기 본체(200) 내부에 형성되어지는 계량실(210)과, 상기 계량실(210) 내부 중앙에 일정한 간격으로 고정되어지는 복수의 샤프트(220)와, 상기 각각의 샤프트(220)에 서로 대응되게 결합되어 회전하게 되는 오발기어(230,231)로 이루어진 오일미터의 오발기어를 제조하는 제조방법에 있어서,
   중량이 가벼운 알루미늄 소재의 원자재를 금형에 투입(S1)하고 가열하는 공정(S2)과;
   상기의 금형에서 가열되어 나오는 가열되어진 원자재를 오발기어의 성형량만큼 절단기기로 절단하게 되는 공정(S3)과;
   상기 오발기어의 성형량만큼 절단되어지는 원자재를 압출 금형에 투입하여 오발기어의 비중을 최소화할 수 있도록 내면에 홈부(240)가 형성되어지게 압출 성형하는 공정(S4)과;
   상기 압출 금형에 의해 압출 성형되어지는 오발기어의 성형품을 아노다이징(anodizing) 처리(S5);
   하여 제조되어짐을 특징으로 하는 오일미터의 오발기어 제조방법.
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