KR101029270B1

KR101029270B1 - 이중 실린더식 유체압력기구

Info

Publication number: KR101029270B1
Application number: KR1020110007153A
Authority: KR
Inventors: 정재욱; 전혁수
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2011-04-18
Also published as: US20120186442A1

Abstract

본 발명은 유체압력을 동력원으로 사용하며, 실린더의 상하방향으로 하중을 지지하고, 원하는 위치까지 탑재 구조물을 이동시킬 수 있는 유체압력기구에 관한 것으로서, 특히, 탑재 구조물의 변형과 지면 경사에 의해 횡방향 하중이 크게 발생하거나, 화염이나 추진가스와 같은 오염물질에 의한 표면의 부식 및 돌 튐에 의한 긁힘 등으로 인해, 외부로 노출되는 실린더 작동부위가 쉽게 손상될 수 있는 열악한 환경에서, 유체압력이나 작동유체가 외부로 누설됨이 없이 정상적인 운용이 가능하도록 구성한, 이중 실린더식 유체압력기구에 관한 것이다. 본 발명의 이중 실린더식 유체압력기구는, 확장측 작동포트 및 수축측 작동포트가 상단에 각각 형성된 외측 실린더와; 외측 실린더의 하단 측으로 출몰되도록 외측 실린더 내에 삽입설치된 내측 실린더와; 일단부가 외측 실린더의 상단의 내면에 고정되고, 타단부가 내측 실린더의 상단을 관통하여 내측 실린더의 내부에 위치하도록 돌출되며, 확장측 작동포트 및 수축측 작동포트에 각각 연결되는 2개의 유로가 형성된 내부 로드와; 내부 로드의 타단부에 결합되며, 확장측 작동포트에 연결된 내부 로드의 유로에 이어지는 구멍이 형성된 피스톤; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 실린더식 유체압력기구{DOUBLE CYLINDER TYPE HYDRAULIC MECHANISM}

본 발명은 유체압력을 동력원으로 사용하며, 실린더의 상하방향으로 플랫폼(또는, 탑재 구조물)의 하중을 지지하고, 원하는 위치까지 플랫폼을 이동시킬 수 있는 유체압력기구에 관한 것으로서, 특히, 탑재된 플랫폼의 변형과 지면(地面) 경사에 의해 횡방향 하중이 크게 발생하거나, 화염이나 추진가스와 같은 오염물질에 의한 표면의 부식 및 돌 튐에 의한 긁힘 등으로 인해 외부로 노출되는 실린더 작동부위가 쉽게 손상될 수 있는 열악한 환경에서, 유체압력이나 작동유체가 외부로 누설됨이 없이 정상적인 운용이 가능하도록 구성한, 이중 실린더식 유체압력기구에 관한 것이다.

일반적으로, 유체압력기구(특히, 유압 잭)는 단위무게당 출력되는 힘이 매우 크고 장치의 구조가 단순하기 때문에, 지상구조물 작업 지역이나 토목공사 지역과 같이, 작업환경이 열악한 곳에서 많이 사용되고 있다.

첨부된 도 2는 이러한 종래 유체압력기구의 작동원리, 특히, 유압 잭의 작동원리를 설명하기 위해 나타낸 종단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 유압 잭은, 원통면의 상부 일측에 확장측 작동포트(205)가 관통결합되고, 원통면의 하부 일측에 수축측 작동포트(206)가 관통결합된 실린더(201)와; 실린더(201) 내에 작동유체가 공급되었을 때, 작동유체가 미는 방향으로 이동되도록 실린더(201) 내에 끼워진 피스톤(202)과; 피스톤(202)의 어느 한쪽 면의 중앙에 일체로 형성되거나 장착되어, 일측 단부가 실린더(201) 바깥으로 노출된 로드(203)와; 로드(203)의 일측 단부에 설치된 발판(204)과; 실린더(201)의 반경방향으로 가해질 수 있는 횡하중(橫荷重)에 견딤과 아울러 작동유체의 누설을 방지하기 위한, 피스톤(202)의 외면에 끼워 붙인 피스톤 씰(207), 및 로드(203)의 일측 단부가 슬라이딩 가능하게 관통된 실린더(201)의 하단의 구멍 내에 끼운 실린더 씰(208)로 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 예컨대, 도 2의 (b)에 도시된 상태가 초기 상태인 것으로 상정했을 때, 확장측 작동포트(205)를 통해 실린더(201)의 상부 내측에 작동유체가 공급되면, 피스톤(202)과 로드(203)가 작동유체의 압력에 의해 아래로 밀려 도 2의 (c)에 도시된 확장 상태로 전환된다.

이와 반대로, 수축측 작동포트(206)를 통해 실린더(201)의 하부 내측에 작동유체가 공급되면, 피스톤(202)과 로드(203)가 작동유체의 압력에 의해 위로 밀려 도 2의 (a)에 도시된 수축 상태로 전환된다.

상술한 종래 구성의 유압 잭은 실린더 바깥으로 노출된 로드의 표면이 화염이나 유독가스 등에 의해 부식된다든지 돌 튐이나 긁힘 등으로 인해 손상되면, 로드의 움직임으로 인해, 실린더의 하단 구멍 내에 끼워진 실린더 씰(208)이 손상되어, 실린더 하단 구멍의 내면과, 이 구멍을 통해 출몰되는 로드의 표면 사이에 틈새가 발생하여, 이 틈새를 통해 작동유체가 누설되는 단점이 있다.

특히, 종래의 유압 잭은 두 군데에 설치된 피스톤 씰과 실린더 씰만으로 횡방향 하중이 지지되는 형태여서, 실린더의 반경방향(횡방향)으로 하중이 가해지면, 예컨대, 유압 잭이 지지하는 플랫폼의 변형과 발판이 지지되는 지면(地面) 경사에 의해 실린더에 횡방향 하중이 가해지면, 로드와 실린더 사이 및 피스톤과 실린더 사이에서 각각 금속접촉이 발생하여, 실린더 씰이 손상되고, 이 과정에서 손상된 실린더 씰을 통해 실린더 밖으로 작동유체가 누설됨으로써 유압 잭이 기능을 상실하는 단점이 있다.

당연한 것이지만, 작동유체가 누설되는 유압 잭(또는, 유압실린더나 유체압력기구)은 탑재 구조물의 하중을 제대로 지지할 수 없을 뿐 아니라, 하중을 지지한 상태에서 급속한 처짐 현상이 발생하기 때문에, 작업자의 안전에 커다란 위험을 초래할 수 있다.

본 발명은, 실린더 밖으로 출몰되는 로드의 손상이 예상되는 열악한 작업조건이나 작업환경에서 사용하기에 적합하며, 특히, 탑재 구조물의 변형이나 경사지(傾斜地)에서의 운용 등으로, 큰 횡방향 하중이 가해지는 경우에도, 금속접촉에 따른 씰의 손상에 의해 유체압력기구(또는, 유압 잭이나 유압실린더)가 기능을 상실하는 일이 없도록 한, 이중 실린더식 유체압력기구를 제공함에 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 외부 환경에 노출되어 상하 왕복운동을 하는 유체압력기구의 작동부위에, 장시간 사용에 의한 표면 부식이나 긁힘 등이 발생하더라도 작동유체의 누설이 발생하지 않아 장시간 사용이 가능하며, 특히, 과도한 횡하중이 작용하는 운용 조건에서도 부품 간 금속접촉이 발생하지 않아 정상적인 작동이 가능하도록 구성한 것이 특징이다.

본 발명의 주요 특징은, 내·외측 실린더를 서로 슬라이딩 가능하게 조립함과 아울러, 외측 실린더의 평평한 상단에, 수축측 및 확장측 작동포트를 각각 형성하여, 내부 로드에 마련된 2개의 유로를 이들 작동포트에 각각 연결함으로써, 외부 유압 라인과의 연결을 위해 실린더 원통면의 상·하부에 각각 형성하였던 배관접속용 돌출부를 제거했다는 점이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 횡하중을 지지하기 위한 하중지지용 씰과, 작동유체의 누설을 방지함과 아울러 실린더 안으로 오염물질이 유입하는 것을 방지하기 위한 씰이 피스톤과 내측 실린더 사이 및 내·외측 실린더 사이에 각각 설치되어 있다는 점이다.

좀 더 구체적으로, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구는, 확장측 작동포트 및 수축측 작동포트가 상단(上端)에 각각 형성된 외측 실린더 와; 외측 실린더의 하단(下端) 측으로 출몰되도록 외측 실린더 내에 삽입설치된 내측 실린더 와; 일단부가 외측 실린더의 상단의 내면(內面)에 고정되고, 타단부가 내측 실린더의 상단을 관통하여 내측 실린더의 내부에 위치하도록 돌출되며, 확장측 작동포트 및 수축측 작동포트에 각각 연결되는 2개의 유로가 형성된 내부 로드 와; 내측 실린더의 내부에 위치하도록 내부 로드의 타단부에 결합되며, 확장측 작동포트에 연결된 내부 로드의 유로(流路)에 이어지는 구멍이 형성된 피스톤 ; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구는, 바람직하게는, 실린더의 반경방향으로 작용하는 횡하중을 지지함과 아울러 내부 로드의 타단부가 슬라이딩 가능하게 관통된 내측 실린더의 상단의 구멍 쪽으로 작동유체가 누설되는 것을 방지하기 위해, 내측 실린더의 상단 구멍 내에 설치하는 내측 실린더 씰 과; 실린더 반경방향으로 작용하는 횡하중을 지지함과 아울러 피스톤에 의해 구획되는 내측 실린더의 상·하부 공간 사이에서 작동유체가 누설되는 것을 방지하기 위해, 피스톤의 외면에 설치하는 피스톤 씰 과; 실린더 반경방향으로 작용하는 횡하중을 지지함과 아울러 내측 실린더의 외면에 부착된 이물질을 제거하기 위해, 외측 실린더의 내면에 설치하는 외측 실린더 씰 ; 을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 전형적으로, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구는, 지면(地面)에 지지되는 발판이 내측 실린더의 하단부위에 더 설치된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 이중 실린더식 유체압력기구에 의하면, 외부 환경에 노출되어 상하 왕복운동을 하는 내측 실린더의 표면에 부식이나 긁힘이 발생하더라도 작동유체가 누설되지 않으며, 횡하중이 가해지는 운용 조건에서도 내측 실린더 씰과 피스톤 씰과 외측 실린더 씰의 횡하중 지지작용에 의해 부품 간 금속접촉이 방지되어, 장시간에 걸쳐, 정상적인 작동이 가능하다.

도 1의 (a), (b), (c)는 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구의 구성과 작동원리를 설명하기 위해 나타낸 종단면도.
도 2의 (a), (b), (c)는 종래 유체압력기구의 구성과 작동원리를 설명하기 위해 나타낸 종단면도.

이하, 첨부도면에 의거하여, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구의 구성 및 작동원리가 구체적으로 설명된다.

먼저, 도면과 관련하여, 첨부된 도 1은 본 발명에 의한 이중 실린더식 유체압력기구의 구성과 작동원리를 설명하기 위해 나타낸 종단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구는, 확장측 작동포트(106) 및 수축측 작동포트(107)가 상단(上端)에 각각 형성된 외측 실린더(101)와, 이 외측 실린더(101)의 하단(下端) 측으로 출몰되도록 외측 실린더(101) 내에 삽입설치된 내측 실린더(102)와, 일단부가 외측 실린더(101)의 상단의 내면(內面)에 고정되고 타단부가 내측 실린더(102)의 상단을 관통하여 내측 실린더(102)의 내부에 위치하도록 돌출되며 확장측 작동포트(106) 및 수축측 작동포트(107)에 각각 연결되는 2개의 유로(流路)가 형성된 내부 로드(103)와, 내부 로드(103)의 타단부에 결합되며 확장측 작동포트(106)에 연결된 내부 로드(103)의 유로에 이어지는 구멍이 형성된 피스톤(104)과, 내측 실린더(102)의 하단부위에 장착된 발판(105)과, 내부 로드(103)의 타단부가 슬라이딩 가능하게 끼워진 내측 실린더(102)의 상단 구멍 쪽으로 작동유체가 누설되는 것을 방지할 목적으로 내측 실린더(102)의 상단 구멍 내에 설치한 내측 실린더 씰(seal)(108)과, 피스톤(104)에 의해 구획된 내측 실린더(102)의 상·하부 공간 사이에서 작동유체가 누설되는 것을 방지하기 위해 피스톤(104)의 외면(外面)에 끼워 붙인 피스톤 씰(109)과, 내측 실린더(102)의 외면에 부착된 이물질을 제거하기 위해 외측 실린더(101)의 내면에 설치한 외측 실린더 씰(110)로 구성되어 있다. 여기서 내측 실린더 씰(108)과 피스톤 씰(109)과 외측 실린더 씰(110)은, 내·외측 실린더(101, 102)의 반경방향으로 가해지는 횡하중을 지지하는 역할도 수행한다.

한편, 내부 로드(103)에 형성된 2개의 유로 중, 외측 실린더(101)의 수축측 작동포트(107)에 연결된 유로는 피스톤(104)에 의해 구획된 내측 실린더(102)의 상부공간 쪽으로 그 끝 부분이 개방되어 있다.

따라서 확장측 작동포트(106)와 수축측 작동포트(107) 중 어느 하나에 작동유체가 공급되면, 내측 실린더(102)가 외측 실린더(101) 내에서, 외측 실린더(101)의 상하방향으로 움직이게 된다.

실린더의 원통면의 상·하부 일측에 돌출된 배관접속용 돌출부를 통해 실린더 안으로 유압유가 공급되도록 구성된 종래의 유압 잭과 달리, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구(또는, 유압 잭)는 외측 실린더(101)의 상단에 형성된 확장측 및 수축측 작동포트(106, 107) 중 어느 하나를 통해 내측 실린더(102)의 상부 공간 또는 하부 공간에 작동유체가 공급되도록 구성되어 있다.

그 결과, 본 발명에 따른 외측 실린더(101)와 내측 실린더(102)의 원통면에는 돌출부가 형성되어 있지 않아, 유체압력기구를 탑재 장비에 장착할 때, 유압 라인(또는, 배관)에 의한 구조 간섭의 영향이 크게 줄어든다.

또한, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구(또는, 유압 잭)는, 내부 로드(103)의 유로를 통해 내측 실린더(102)의 내부로 작동유체가 공급되면서, 내측 실린더(102)가 외부에 노출된다. 실린더 씰(208)과 직접 접촉하는 로드(203)가 열악한 작업환경에 노출되는 종래 구성의 유압 잭과 달리, 내측 실린더(102)의 표면에 부식이나 긁힘이 생겨도 내측 실린더 씰(108)과 접촉하지 않기 때문에, 유체압력기구의 움직임과 관련된 부위에서 작동유체가 누설되지 않는다.

또한, 종래 구성의 유압 잭은 2곳에 설치된 2개의 씰에 의해 횡하중이 지탱되지만, 본 발명의 이중 실린더식 유체압력기구는 세 군데에 설치한 3개 이상의 씰에 의해 횡하중이 지지되므로, 외형 크기가 동일한 경우에도, 본 발명에 따른 이중 실린더식 유체압력기구가 더 큰 횡하중을 지지할 수 있다.

101...외측 실린더 102...내측 실린더
103...내부 로드 104...피스톤
105...발판 106...확장측 작동포트
107...수축측 작동포트 108...내측 실린더 씰
109...피스톤 씰 110...외측 실린더 씰
201...실린더 202...피스톤
203...로드 204...발판
205...확장측 작동포트 206...수축측 작동포트
207...피스톤 씰 208...실린더 씰

Claims

확장측 작동포트(106) 및 수축측 작동포트(107)가 상단(上端)에 각각 형성된 외측 실린더(101)와;
외측 실린더(101)의 하단(下端) 측으로 출몰되도록 외측 실린더(101) 내에 삽입설치된 내측 실린더(102)와;
일단부가 외측 실린더(101)의 상단의 내면에 고정되고, 타단부가 내측 실린더(102)의 상단을 관통하여 내측 실린더(102)의 내부에 위치하도록 돌출되며, 확장측 작동포트(106) 및 수축측 작동포트(107)에 각각 연결되는 2개의 유로가 형성된 내부 로드(103)와;
내측 실린더(102)의 내부에 위치하도록, 내부 로드(103)의 타단부에 결합되며, 확장측 작동포트(106)에 연결된 내부 로드(103)의 유로에 이어지는 구멍이 형성된 피스톤(104);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 실린더식 유체압력기구.
제1항에 있어서,
실린더 반경방향으로 작용하는 횡하중을 지지함과 아울러 내부 로드(103)의 타단부가 슬라이딩 가능하게 관통된 내측 실린더(102)의 상단의 구멍 쪽으로 작동유체가 누설되는 것을 방지하기 위해, 내측 실린더(102)의 상단의 구멍 내에 설치하는 내측 실린더 씰(108)과;
실린더 반경방향으로 작용하는 횡하중을 지지함과 아울러 피스톤(104)에 의해 구획되는 내측 실린더(102)의 상·하부 공간 사이에서 작동유체가 누설되는 것을 방지하기 위해, 피스톤(104)의 외면에 설치하는 피스톤 씰(109)과;
실린더 반경방향으로 작용하는 횡하중을 지지함과 아울러 내측 실린더(102)의 외면(外面)에 부착된 이물질을 제거하기 위해, 외측 실린더(101)의 내면에 설치하는 외측 실린더 씰(110);
을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 실린더식 유체압력기구.