KR101522984B1

KR101522984B1 - 어큐뮬레이터

Info

Publication number: KR101522984B1
Application number: KR1020107006411A
Authority: KR
Inventors: 신야 나카오카; 쿠니아키 미야케; 토모나리 사이토; 히로유키 니카모토; 에이지 미즈타니; 토모오 오구라
Original assignee: 이글 고우교 가부시기가이샤
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2015-05-26
Also published as: JP5102576B2; WO2009047942A1; US20100193059A1; KR20100076954A; EP2196681A4; EP2196681A1; CN101821514B; JP2009092145A; EP2196681B1; US8096324B2; CN101821514A

Abstract

본 발명은, 외부 가스 타입의 어큐뮬레이터에 있어서, 제로다운시에 액실에 넣은 액체 및 봉입 가스가 열팽창하였을 때에 발생하는 압력차이를 저감시키는 기구를 구비하며, 이로써 벨로우즈 내외의 압력차이를 저감시켜, 벨로우즈가 이상 변형하는 것을 억제한다.
이 목적달성을 위해, 제로다운시에 액실(11)에 가두어진 액체 및 봉입 가스가 열팽창하였을 때에 발생하는 압력차이를 저감시키는 압력차 조정기구(21)를 가진다. 상기 조정기구(21)는, 벨로우즈 캡(8)의 오일 포트(4)측에 코일 스프링(23)으로 지지된 가동 플레이트(22)를 가진다. 정상 작동시, 플레이트(22)는 스프링(23)에 지지된 상태로 캡(8)과 함께 이동하고, 제로다운시, 플레이트(22)는 캡(8)과 함께 이동하여 시일(13)에 접촉하며, 액체 및 봉입 가스의 열팽창시에는, 플레이트(22) 및 시일(13)에 접촉한 채로 캡(8)이 액체압과 가스압이 균형을 이루는 위치까지 스프링(23)을 압축하면서 이동한다.

Description

어큐뮬레이터{ACCUMULATOR}

본 발명은, 축압(蓄壓) 장치 또는 맥압 감쇠(脈壓減衰) 장치 등으로서 이용되는 어큐뮬레이터에 관한 것이다. 본 발명의 어큐뮬레이터는, 예를 들면, 자동차 등 차량에 있어서의 유압(油壓) 배관 등에 이용된다.

종래부터, 압력 배관에 접속되는 오일 포트를 구비한 어큐뮬레이터 하우징의 내부에 벨로우즈를 배치해서 상기 하우징의 내부 공간을 고압 가스를 봉입(封入)하는 가스실과 포트 구멍에 연통되는 액실(液室)로 구획되도록 한 어큐뮬레이터가 알려져 있으며, 이 어큐뮬레이터로는 그 타입으로서, 도 6에 나타내는 바와 같이 일단(유동단)(遊動端, 51a)에 벨로우즈 캡(bellows cap, 52)을 부착한 벨로우즈(51)의 타단(고정단)(51b)을 하우징(53) 상부의 엔드 커버(end cover, 54)에 고정함으로써 벨로우즈(51)의 내주(內周)측을 가스실(55), 외주측을 액실(56)로 하는 타입(벨로우즈(51)의 내주측에 가스실(55)이 설정되므로 「내부 가스 타입(inside gas type)」이라고 지칭된다, 특허문헌 1 참조)과, 도 7에 나타내는 바와 같이 일단(유동단)(51a)에 벨로우즈 캡(52)을 부착한 벨로우즈(51)의 타단(고정단)(51b)을 하우징(53) 하부의 오일 포트(57)에 고정함으로써 벨로우즈(51)의 외주측을 가스실(55), 내주측을 액실(56)로 하는 타입(벨로우즈(51)의 외주측에 가스실(55)이 설정되므로 「외부 가스 타입(outside gas type)」으로 지칭된다, 특허문헌 2 또는 3 참조)이 있다.

여기에서, 기기의 압력 배관에 접속된 어큐뮬레이터에서는, 기기의 운전이 정지하면 액체(오일)가 포트 구멍(58)으로부터 서서히 배출되고, 상기 도 7의 외 부 가스 타입의 어큐뮬레이터에서는, 이에 따라 봉입(封入) 가스압에 의해 벨로우즈(51)가 서서히 수축하며, 벨로우즈 캡(52) 하면에 설치된 시일(59)이 상대 부재(60)에 접촉하여 소위 제로다운 상태(zero-down state)가 된다. 그리고 이 제로다운 상태에서는, 시일(59)에 의해 액실(56)(벨로우즈(51) 및 시일(59) 사이의 공간)안에 일부의 액체가 밀봉되며, 이 밀봉된 액체의 압력과 가스실(55)의 가스 압력이 균형을 이루므로, 벨로우즈(51)에 과대한 응력이 작용하여 이상 변형(abnormal deformation)이 발생하는 것이 억제되는 구성으로 되어 있다.

그러나, 이러한 운전 정지에 의한 제로다운이 저온에서 행해져, 그 상태에서 온도가 상승했을 경우, 액실(56)에 밀봉된 액체 및 봉입 가스는 각각 열팽창하여, 각각 압력이 상승한다. 이 경우, 액체는 봉입 가스에 비해 압력의 상승 정도가 크지만, 벨로우즈 캡(52)에 있어서의 수압(受壓) 면적이 봉입 가스에 비해서 작게 설정되어 있으므로, 액체압이 가스압보다도 상당히 커지지 않으면 벨로우즈 캡(52)은 이동하지 않는다. 따라서 벨로우즈(51) 내외의 액체압과 가스압에 수 MPa정도에나 미치는 큰 압력차이가 발생하는 경우가 있고, 이와 같이 큰 압력차이가 발생하면 벨로우즈(51)가 이상 변형하거나, 시일(59)이 손상되거나 할 우려가 있다.

[특허 문헌 1]: 일본 특허공개 2005-315429호 공보

[특허 문헌 2]: 일본 특허공개 2001-336502호 공보

[특허 문헌 3]: 일본 특허공개 2007-187229호 공보

또한, 도 8에 나타내는 어큐뮬레이터는, 상기 도 7의 어큐뮬레이터와 마찬가지로 외부 가스 타입의 어큐뮬레이터임과 동시에, 벨로우즈(51)의 내주측에 보조 액체실(71)을 설치하고, 이 보조 액체실(71)에 피스톤 시일(73)이 부착된 피스톤(72)을 스트로크 가능하게 내부에 삽입한다고 하는 특이한 구성을 가지고 있기 때문에, 이하의 문제점이 지적된다(특허 문헌 4 참조).

(가) 보조 액체실(71)의 용적분밖에 벨로우즈(51)의 신장을 행할 수 없다(보조 액체실(71)의 용적을 늘리면 벨로우즈(51)의 수축이 제한되고, 상기 액체실(71)을 작게 하면 벨로우즈(51)를 신장시키기 위한 액량이 적어져, 신장량을 늘릴 수 없다).

(나) 피스톤 시일(73)로 피스톤(72)을 밀봉한 상태에서 스트로크시키므로, 시일 면압(seal surface pressure)에 의한 슬라이드 저항(slide resistance)이 크고, 그 손실분만큼 벨로우즈(51)의 움직임이 둔화한다(어큐뮬레이터로서의 기능이 저하한다).

[특허 문헌 4] : 일본 특허공개 2003-278702호 공보

게다가 또, 하기 특허 문헌 5에, 벨로우즈 캡에 ２차 벨로우즈를 통하여 ２차 피스톤을 연결한 구조의 어큐뮬레이터가 개시되어 있지만, 이 종래 기술에는 이하의 문제점이 지적된다.

(다) 제로다운시에 ２차 벨로우즈가 신장한 상태에서 벨로우즈의 수축이 발생하고, ２차 피스톤이 최하면에 도달한 단계에서 벨로우즈의 수축이 멈추기 때문에, 충분한 벨로우즈의 신축 스트로크를 확보할 수 없다.

[특허 문헌 5]: 일본 특허공표 2005-500487호 공보

본 발명은 이상의 점을 감안하여, 외부 가스 타입의 어큐뮬레이터에 있어서, 제로다운시에 액실에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 열팽창했을 때에 발생하는 압력차이를 저감시키는 기구를 구비함으로써, 벨로우즈 내외의 압력차이를 저감시켜서, 벨로우즈가 이상(異常) 변형하는 것을 억제할 수 있는 어큐뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 청구항 1에 의한 어큐뮬레이터는, 압력 배관에 접속되는 오일 포트를 구비한 어큐뮬레이터 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되며 상기 하우징의 내부 공간을 고압 가스를 봉입하는 가스실 및 포트 구멍에 연통하는 액실로 구획하는 벨로우즈를 가지며, 상기 벨로우즈는 그 고정단을 상기 오일 포트에 고정하는 동시에 그 유동단에 벨로우즈 캡을 가지며 상기 벨로우즈의 외주측을 가스실, 내주측을 액실로 하고, 또한 상기 오일 포트의 내면에는 제로다운시에 액실을 폐쇄하여 상기 액실에 일부의 액체를 밀봉하는 시일이 설치되어 있는 어큐뮬레이터로서, 제로다운시에 상기 액실에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 열팽창했을 때 발생하는 압력차이를 저감시키는 압력차 조정 기구를 가지며, 상기 조정 기구는, 상기 벨로우즈 캡의 오일 포트측에 코일 스프링 또는 판 스프링으로 지지된 가동 플레이트를 가지고, 정상(定常) 작동시, 상기 가동 플레이트는 상기 코일 스프링 또는 판 스프링에 지지된 상태로 상기 벨로우즈 캡과 함께 이동하며, 제로다운시, 상기 가동 플레이트는 상기 벨로우즈 캡과 함께 이동해서 상기 시일에 접촉하고, 상기 액체 및 봉입 가스의 열팽창 시에는, 상기 가동 플레이트는 상기 시일에 접촉한 채로 상기 벨로우즈 캡이 액체압과 가스압이 균형을 이루는 위치까지 상기 코일 스프링 또는 판 스프링을 압축하면서 이동하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 2에 의한 어큐뮬레이터는, 상기한 청구항 1 기재의 어큐뮬레이터에 있어서, 벨로우즈 캡 및 가동 플레이트의 대향면의 일방 또는 쌍방에, 스페이서로서 작용하는 입체구조를 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성을 가지는 본 발명에서는, 벨로우즈의 고정단이 오일 포트에 고정되어 벨로우즈의 외주측을 가스실, 내주측을 액실로 하고 있으므로, 본 발명의 어큐뮬레이터는 외부 가스 타입의 어큐뮬레이터이다.

또한, 본 발명의 어큐뮬레이터는 아래와 같이 작동한다.

정상 작동시 ···

가동 플레이트가 코일 스프링 또는 판 스프링에 지지된 상태로 벨로우즈 캡과 함께 이동함으로써 시일로부터 떨어져 있으므로, 포트 구멍과 액실(벨로우즈 및 시일 사이의 공간)은 연통되어 있다. 따라서 포트 구멍으로부터 액실에 그때 그때의 압력을 구비한 액체가 수시 도입되므로, 벨로우즈 캡이 가동 플레이트와 함께 액체압과 가스압이 균형을 이루도록 이동한다.

제로다운시 ···

기기의 운전이 정지하면 액실내의 액체가 포트 구멍으로부터 서서히 배출되며, 이에 따라 봉입 가스압에 의해 벨로우즈가 수축하고, 벨로우즈 캡이 벨로우즈 수축 방향으로 이동한다. 가동 플레이트는 벨로우즈 캡의 오일 포트측에 배치되어 있으므로, 이 가동 플레이트가 시일에 접촉한다. 가동 플레이트가 시일에 접촉하면 액실(벨로우즈 및 시일 사이의 공간)이 폐쇄되어 이 액실에 일부의 액체가 밀봉되므로, 추가적인 압력저하는 발생하지 않게 되며, 따라서 벨로우즈 내외에서 액체압과 가스압이 균형을 이루게 된다. 한편, 시일에 접촉하는 것은 가동 플레이트이며 벨로우즈 캡은 시일에 접촉하지 않으므로, 벨로우즈 캡의 수압(受壓) 면적은 시일에 의해 제한되지 않는다. 따라서 벨로우즈 캡의 수압 면적은 일면의 가스실측과 반대면의 액실측으로 동등하게 설정되어 있다.

제로다운 상태에 있어서의 열팽창 시 ···

제로다운 상태, 즉 가동 플레이트가 시일에 접촉한 상태로 분위기 온도의 상승 등에 의해 액실에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 열팽창하면, 액체 쪽이 가스보다도 압력의 상승 정도가 크므로, 압력차이가 발생한다. 여기서 본 발명에서는 상기한 바와 같이 벨로우즈 캡의 수압 면적이 가스실측과 액실측으로 동등하게 설정되어 있으므로, 압력차이가 발생하면 벨로우즈 캡이 코일 스프링 또는 판 스프링을 압축하면서 즉시 이동해서 압력차이를 저감시킨다. 따라서 벨로우즈 내외에 큰 압력차이가 발생하는 것이 억제되기 때문에, 벨로우즈에 압력차이에 의한 이상 변형이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 코일 스프링 또는 판 스프링은 압력저하 시에 벨로우즈 캡을 복귀이동시키기 위해 설치되어 있다.

한편, 이 열팽창 작동시, 가동 플레이트는 지금까지의 벨로우즈 캡 대신에 시일에 의한 수압 면적의 제한을 받게 되므로, 시일에 접촉한 채로 떨어지지 않는다(이동하지 않는다). 따라서 벨로우즈 캡만이 코일 스프링 또는 판 스프링을 압축하면서 이동한다. 또한, 코일 스프링 또는 판 스프링은 그 입체 형상으로 인해 패킹(packing)과 같이 액체의 통과를 저지하지 않는다. 따라서, 상기 상대이동시에 용적이 증대하는 벨로우즈 캡 및 가동 플레이트 사이의 공간으로는 이 코일 스프링 또는 판 스프링을 통과해서 액체가 유입하게 된다.

따라서, 이상과 같이 작동하는 본 발명의 어큐뮬레이터에 따르면, 외부 가스 타입의 어큐뮬레이터에 있어서, 제로다운시에 액실에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 열팽창하였을 때에 발생하는 압력차이를 저감시키는 것이 가능하게 되어 있기 때문에, 벨로우즈 내외의 압력차이를 저감시켜, 벨로우즈가 이상 변형되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 벨로우즈, 나아가서는 어큐뮬레이터의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 보조 액체실이나 ２차 벨로우즈를 가지고 있지 않기 때문에, 상기 (가), (나), (다)의 문제점도 해소된다.

또한, 벨로우즈 캡 및 가동 플레이트의 대향면의 일방 또는 쌍방에 스페이서로서 작용하는 입체구조를 설치하는 경우에는, 양자의 사이에 액체가 유입하기 쉽기 때문에, 양자가 밀착하기 어려워진다. 따라서, 열팽창 작동시에 있어서의 양자의 상대이동을 원활화할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 어큐뮬레이터의 정상 작동시의 상태를 나타내는 전체 단면도이다.
도 2는, 상기 어큐뮬레이터의 제로다운시의 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 3은, 상기 어큐뮬레이터의 제로다운 상태에 있어서의 열팽창시의 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는, 코일 스프링을 대신하여 채용하는 판 스프링의 일예를 나타내는 도면으로서, (A)는 그 평면도, (B)는 그 정면도이다.
도 5는, (A), (B), (C) 및 (D) 모두 가동 플레이트 또는 벨로우즈 캡에 입체구조를 설치한 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 종래 예에 관한 어큐뮬레이터의 단면도이다.
도 7은, 다른 종래 예에 관한 어큐뮬레이터의 단면도이다.
도 8은, 다른 종래 예에 관한 어큐뮬레이터의 단면도이다.

본 발명에는, 이하의 실시 형태가 포함된다.

(1) 벨로우즈의 외부에 고압 가스를 봉입하고, 포트 구멍으로부터 벨로우즈의 내부에 액체를 출입시킨다. 벨로우즈 캡의 오일 포트측에, 코일 스프링으로 지지된 원판(圓板)(가동 플레이트)을 설치한다. 이 원판이 제로다운시에, 오일 포트에 설치된 시일과 접촉하며, 벨로우즈 내부의 액체의 유출을 방지한다.

(2) 제로다운시에 원판에 의해 시일되기 때문에, 벨로우즈 캡에 있어서의 가스압과 벨로우즈 내부의 액체압의 수압 면적은 동일하게 된다. 원판은 코일 스프링을 통하여 벨로우즈 캡에 고정되어 있기 때문에, 원판이 오일 포트 위로 꽉 눌려진 상태이더라도, 벨로우즈 캡은 어떠한 범위에서 자유롭게 상하로 움직일 수 있다. 벨로우즈 내부의 액체가 열팽창한 경우에는, 원판은 오일 포트에 가압된 채의 상태로, 벨로우즈 캡은 가스압과 액체압이 균형을 이루는 위치까지 이동할 수 있기 때문에, 벨로우즈 내외의 차압(differential pressure)이 발생하지 않아, 벨로우즈의 변형이 생기지 않는다.

(3) 상기 코일 스프링은, 이를 대신하여 판 스프링이여도 좋다. 코일 스프링 및 판 스프링을 총칭하여 금속 스프링이라고 한다.

(4) 원판 및 벨로우즈 캡의 형상으로서는, 원판 및 벨로우즈 캡이 상대적으로 기울어졌을 경우에도 부드럽게 상대 운동할 수 있도록, 그 원통면에 테이퍼를 부여하고, 또한 원판 상면과 벨로우즈 캡 하면의 밀착을 방지하는 돌기를 원판 상면 혹은 벨로우즈 캡 하면에 부여한다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.

도 1 내지 도 3은, 본 발명의 실시예에 관한 어큐뮬레이터(1)의 전체 단면 또는 부분 단면을 나타내고 있다. 도 1은 정상 작동시, 도 2는 제로다운시, 도 3은 제로다운 상태에 있어서의 열팽창시의 상태를 각각 나타내고 있다.

상기 실시예에 관한 어큐뮬레이터(1)는, 벨로우즈(7)로서 금속 벨로우즈를 채용하는 금속 벨로우즈형 어큐뮬레이터이며, 아래와 같이 구성되어 있다.

즉 우선, 도시하지 않은 압력 배관에 접속되는 오일 포트(4)를 구비한 어큐뮬레이터 하우징(2)이 설치되어 있으며, 이 하우징(2)의 내부에 벨로우즈(7)가 배치되어 하우징(2)의 내부 공간이 고압 가스를 봉입하는 가스실(10)과, 오일 포트(4)의 포트 구멍(5)에 연통하는 액실(11)로 구획되어 있다. 하우징(2)으로서는, 바닥이 있는 원통형상의 셀(3)과, 이 셀(3)의 개구부에 고정된 오일 포트(4)의 조합으로 이루어지는 것으로 도시되어 있지만, 이 하우징(1)의 부품 레이아웃 구조는 특히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 셀(3)의 바닥부는 셀과 별체의 엔드 커버여도 되며, 어느 것으로 해도 셀(3)의 바닥부 또는 이것에 상당하는 부품에는, 가스실(10)에 가스를 주입하기 위한 가스 주입구(미도시)가 설치되어 있다.

벨로우즈(7)는, 그 고정단(7a)을 하우징(2)의 포트측 내면인 오일 포트(4)의 플랜지부 내면에 고정하는 동시에 그 유동단(7b)에 원판형상의 벨로우즈 캡(8)을 고정하고 있으며, 따라서 상기 어큐뮬레이터(1)는 벨로우즈(7)의 외주측에 가스실(10)을 배치하는 동시에 벨로우즈(7)의 내주측에 액실(11)을 배치하는 외부 가스 타입의 어큐뮬레이터로 되어 있다. 또 도 2에 나타내는 바와 같이, 유동단(7b)의 외주부에는, 하우징(2)의 내면에 대한 벨로우즈(7) 및 벨로우즈 캡(8)의 접촉을 방지하기 위해 제진 링(vibration damping ring, 9)이 부착되어 있다.

포트 구멍(5)의 안쪽, 즉 오일 포트(4)의 내면(도면에서는 상면)에는, 링형상의 스토퍼 돌기(착좌(着座)면)(4a)의 내주측에 위치해서 링형상의 제1 및 제2 계단부(4b, 4c)가 순차 형성되며, 제1 계단부(4b)에 시일(13)이 끼움부착되고, 제2 계단부(4c)에 끼움부착한 시일 홀더(14)에 의해 빠짐방지되어 유지되어 있다. 시일(13)은, 상기 어큐뮬레이터(1)의 제로다운시에 액실(11)(벨로우즈(7) 및 시일(13) 사이의 공간)을 폐쇄하여 이 액실(11)에 일부의 액체를 밀봉하는 것으로서, 이 기능을 충분히 발휘하도록 외향의 시일 립(outward seal lip)을 구비한 고무상(rubber-like) 탄성체제 패킹에 의해 형성되어 있다. 한편, 시일(13)로서는, 충분한 시일 성능을 얻을 수 있는 것이라면 O링이나 X링 등을 이용하여도 되며, 본 발명은 특히 시일(13)의 형상을 제한하는 것은 아니다.

또 상기 어큐뮬레이터(1)에는, 제로다운시에 액실(11)에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 각각 열팽창했을 때에 발생하는 압력차이를 저감시키는 압력차 조정기구(21)가 설치되어 있다.

이 압력차 조정기구(21)는, 벨로우즈 캡(8)의 오일 포트(4)측에 코일 스프링(23)으로 지지된 가동 플레이트(22)를 가지고 있다. 벨로우즈 캡(8)의 오일 포트(4)측의 면(도면에서는 하면, 이하, 하면이라고도 칭한다)에는, 가동 플레이트(22)를 수용하는 오목부(8a)가 설치되어 있으며, 이 오목부(8a)에 가동 플레이트(22)가 상대이동 가능하게 수용되어 있다. 벨로우즈 캡(8)의 하면이며 오목부(8a)의 주변에는, 스프링 리테이너(24)가 설치되어 있다. 가동 플레이트(22)의 외주부에 설치된 단차형상의 걸림결합부(22a)와 스프링 리테이너(24) 사이에는, 코일 스프링(23)이 장착되어 있다. 따라서, 가동 플레이트(22)는, 벨로우즈 캡(8)의 하면에 설치된 오목부(8a)에 수용된 상태로 스프링 리테이너(24) 및 코일 스프링(23)을 통하여 벨로우즈 캡(8)에 의해 유지되고 있으며, 가동 플레이트(22)와 벨로우즈 캡(8)은, 코일 스프링(23)이 수축하는 범위에서 축방향으로 상대변위 가능하게 되어 있다. 정상(定常) 시, 벨로우즈 캡(8)의 하면(오목부 바닥면)과 가동 플레이트(22)의 벨로우즈 캡(8)측의 면(도면에서는 상면, 이하, 상면이라고도 칭한다)과의 사이에는 도시되어 있는 바와 같이 소정의 축방향 갭(c)이 설정되어 있지만, 양면은 갭없이 접촉하는 구조여도 좋다.

상기 가동 플레이트(22)는, 금속 등 강재(剛材)제의 원판으로 이루어지며, 시일(13)에 대하여 접촉 및 분리되는 것이다. 또 가동 플레이트(22)는 스토퍼 돌기(4a)에 맞닿음으로써 정지하는 것이다. 시일(13)의 립단(lip end)은 스토퍼 돌기(4a)보다도 약간 돌출하고 있으므로, 가동 플레이트(22)가 스토퍼 돌기(4a)에 맞닿는 시점에서는 이미 가동 플레이트(22)는 시일(13)에 접촉하고 있다.

또한 도 2에 나타내는 바와 같이, 가동 플레이트(22)의 외주부에는 연통로(25)가 설치되어 있으며, 이 연통로(25)는, 가동 플레이트(22)의 외주부에 판두께 방향으로 형성된 관통 구멍으로 이루어지고, 이 관통 구멍이 복수개, 가동 플레이트(22)의 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 나란히 설치되어 있다. 관통 구멍의 형성 위치는 시일(13)의 립단에 접촉하는 부위보다도 지름방향 외측이며 스토퍼 돌기(4a)에 맞닿는 부위보다도 지름방향 내측에 설정되어 있다.

상기 구성의 어큐뮬레이터(1)는, 벨로우즈(7)의 고정단(7a)이 하우징(2)의 포트측 내면인 오일 포트(4)의 플랜지부 내면에 고정되어 있으므로, 외부 가스 타입의 범주에 속하며, 또한 상기 구성에 의해 아래와 같이 작동한다.

정상작동시 ···

즉, 도 1은 상기 어큐뮬레이터(1)의 정상 작동시의 상태를 나타내고 있다. 오일 포트(4)는 도시하지 않은 기기의 압력 배관에 접속된다. 이 정상 상태에서는, 가동 플레이트(22)가 코일 스프링(23)에 지지된 상태로 벨로우즈 캡(8)과 함께 이동함으로써 시일(13)로부터 떨어져 있으므로, 포트 구멍(5)과 액실(11)(벨로우즈(7) 및 시일(13) 사이의 공간)은 연통되어 있다. 따라서, 포트 구멍(5)으로부터 액실(11)에 그때 그때의 압력을 구비한 액체가 도입되므로, 벨로우즈 캡(8)이 가동 플레이트(22)와 함께 액체압과 가스압이 균형을 이루도록 이동한다.

제로다운시 ···

도 1의 상태로부터 기기의 운전이 정지하면, 액실(11)안의 액체가 포트 구멍(5)으로부터 서서히 배출되어, 이에 따라 봉입 가스압에 의해 벨로우즈(7)가 서서히 수축하고, 벨로우즈 캡(8)이 벨로우즈 수축 방향으로 서서히 이동한다. 벨로우즈 캡(8)의 오일 포트(4)측에는 가동 플레이트(22)가 배치되어 있으므로, 벨로우즈 캡(8)이 이동하면 가동 플레이트(22)가 시일(13)에 접촉한다. 도 2에 나타내는 바와 같이 가동 플레이트(22)는 스토퍼 돌기(4a)에 맞닿음으로써 정지하고, 벨로우즈 캡(8)도 정지한다. 이렇게 가동 플레이트(22)가 시일(13) 및 스토퍼 돌기(4a)에 접촉하면 액실(11)(벨로우즈(7) 및 시일(13) 사이의 공간)이 폐쇄되어 이 액실에 일부의 액체가 밀봉되게 되므로, 이 액실(11)에 있어서 추가의 압력저하는 발생하지 않게 되고, 따라서 벨로우즈(7) 내외에서 액체압과 가스압이 균형을 이루게 된다. 따라서, 제로다운에 의한 벨로우즈(7)의 이상 변형을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다. 한편, 이 제로다운시, 시일(13)에 대하여는 가동 플레이트(22)가 접촉하고 벨로우즈 캡(8)은 접촉하지 않으므로, 벨로우즈 캡(8)의 수압 면적은 상기 종래 기술과 같이 시일(13)에 의해 제한되지 않는다. 따라서, 벨로우즈 캡(8)의 수압 면적은 일면의 가스실(10)측과 반대면의 액실(11)측으로 동등하게 설정되어 있다.

제로다운 상태에 있어서의 열팽창 시 ···

도 2의 제로다운 상태, 즉 가동 플레이트(22)가 시일(13) 및 스토퍼 돌기(4a)에 접촉한 상태로 분위기 온도의 상승 등에 의해 액실(11)에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 각각 열팽창하면, 액체 쪽이 가스보다도 압력의 상승 정도가 크므로, 압력차이가 발생한다. 그렇지만 상기 어큐뮬레이터(1)에서는 벨로우즈 캡(8)의 수압 면적이 가스실(10)측과 액실(11)측으로 동등하게 설정되어 있으므로, 압력차이가 발생하면, 도 3에 나타내는 바와 같이 벨로우즈 캡(8)이 코일 스프링(23)을 압축하면서 가동 플레이트(22)로부터 떨어지는 방향으로 즉시 이동을 개시하고, 액체압과 가스압이 균형을 이루는 위치에서 정지한다. 따라서, 벨로우즈(7) 내외에 큰 압력차이가 발생하는 것이 억제되기 때문에, 벨로우즈(7)에 압력차이에 의한 이상 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이때 가동 플레이트(22)는, 상하 양면의 수압 면적의 차이에 의해 도시한 바와 같이 시일(13)에 접촉한 채이므로, 제로다운 상태가 해소되어버리지는 않는다. 또 벨로우즈(7)의 내주측에 존재하는 액체는, 코일 스프링(23)의 감김 형상의 갭(winding-shaped gap)을 통과하고, 또한 가동 플레이트(22)의 외주측을 통과하여, 벨로우즈 캡(8) 및 가동 플레이트(22) 사이의 갭으로 유입된다.

따라서, 상기 어큐뮬레이터(1)에 따르면, 외부 가스 타입의 어큐뮬레이터에 있어서, 제로다운시에 액실(11)에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 각각 열팽창했을 때에 발생하는 압력차이를 저감시키는 것이 가능하게 되어 있기 때문에, 벨로우즈(7) 내외의 압력차이를 저감시켜, 벨로우즈(7)에 이상 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 벨로우즈(7), 나아가서는 어큐뮬레이터(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 2의 제로다운 상태에 있어서, 가동 플레이트(22)에 설치된 관통 구멍으로 이루어지는 연통로(25)에는, 스토퍼 돌기(4a), 시일(13) 및 가동 플레이트(22)에 둘러싸이는 공간(시일 외주공간)(11b)을 벨로우즈(7), 오일 포트(4), 가동 플레이트(22) 및 벨로우즈 캡(8)에 둘러싸이는 공간(벨로우즈 내주공간)(11a)에 대하여 연통시키는 기능이 있으며, 이것에 의해 전자의 공간(11b)에 있어서의 액체의 열팽창에 의한 고압화가 억제된다. 따라서, 이 공간(11b)의 고압화에 의해 시일(13)이 손상하는 것을 방지할 수도 있다. 한편, 이 효과를 얻기 위해서는 상기 관통 구멍에 대신하여, 스토퍼 돌기(4a)의 단면(端面)(상면) 또는 이것에 대향하는 가동 플레이트(22)의 하면에 지름방향으로 연장하는 홈을 방사상으로 형성하여도 좋다.

게다가 또, 상기 실시예에 관한 어큐뮬레이터(1)에 대해서는 그 구성을 아래와 같이 부가·변경하는 것이 고려된다.

(1) 상기 코일 스프링(23) 대신에, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 판 스프링(26)을 이용한다. 도 4의 판 스프링(26)은, 금속판의 프레스 가공품으로 이루어지며, 링형상의 부착부(26a)의 내주측에 손톱형상의 스프링부(26b) 복수개가 일체로 성형되어 있으며(도면에서는 3 등배(等配)), 스프링부(26b) 사이의 갭을 액체가 통과한다.

(2) 가동 플레이트(22) 및 벨로우즈 캡(8)이 상대적으로 기울어졌을 경우에도 매끄럽게 상대이동하도록, 도 5의 각 도면에 나타내는 바와 같이, 양자(8, 22)의 원통면(가동 플레이트(22)의 외주면 및 벨로우즈 캡(8)의 오목부(8a) 내주면)에 테이퍼 형상(27)을 설치한다. 테이퍼는 모두 내부직경 측에서 외부직경 측에 걸쳐 오일 포트(4)측으로 기울어지는 방향으로 되어 있다.

(3) 가동 플레이트(22) 및 벨로우즈 캡(8)이 서로 밀착(흡착)하지 않고 매끄럽게 상대이동하도록, 도 5의 각 도면에 나타내는 바와 같이, 양자(8, 22)의 대향면의 어느 일방 또는 쌍방에, 스페이서로서 작용하는 입체구조를 설치한다.

도 5(A)의 예에서는, 벨로우즈 캡(8) 하면(오목부(8a) 바닥면)의 평면 중앙에 돌기(28)가 설치되며, 이 돌기(28)의 외주측(주변)에 갭 공간(29)이 설정되어 있다. 도 5(B)의 예에서는, 가동 플레이트(22) 상면의 평면 중앙에 돌기(28)가 설치되며, 이 돌기(28)의 외주측(주변)에 갭 공간(29)이 설정되어 있다. 도 5(C)의 예에서는, 벨로우즈 캡(8) 하면(오목부(8a) 바닥면)의 주연(周緣)부에 링형상의 돌기(28)가 설치되며, 돌기(28)의 내주측에 갭 공간(29)이 설정되어 있다. 한편, 이 돌기(28) 내주측의 갭 공간(29)으로 액체를 유입시키기 위해서, 돌기(28)의 원주상 일부에는 지름방향으로 연장하는 홈 또는 노치 형상의 유로(notch shaped flow path, 미도시)가 형성되어 있다. 도 5(D)의 예에서는, 가동 플레이트(22) 상면의 주연부에 링형상의 돌기(28)가 설치되며, 돌기(28)의 내주측에 갭 공간(29)이 설정되어 있다. 한편, 이 돌기(28) 내주측의 갭 공간(29)으로 액체를 유입시키기 위해서, 돌기(28)의 원주상 일부에는 지름방향으로 연장되는 홈 또는 노치 형상의 유로(미도시)가 형성되어 있다.

이상의 구성에 따르면, 벨로우즈 캡(8) 및 가동 플레이트(22)가 서로 접촉하고 있어도 양자(8,22)의 사이로 액체가 유입하기 쉽다. 따라서 양자(8,22)가 밀착하기 어려워, 열팽창 작동시에 있어서의 양자(8,22)의 상대이동을 원활화할 수 있다.

1 어큐뮬레이터
2 하우징
3 셀
4 오일 포트
4a 스토퍼 돌기
4b, 4c 계단부
5 포트구멍(port hole)
7 벨로우즈
7a 고정단
7b 유동단
8 벨로우즈 캡
8a 오목부
9 제진 링(vibration damping ring)
10 가스실
11 액실
11a, 11b 공간
13 시일
14 시일 홀더(seal holder)
21 압력차 조정기구
22 가동 플레이트(movable plate)
22a 걸림결합부(engagement portion)
23 코일 스프링
24 스프링 리테이너(spring retainer)
25 연통로(communication path)
26 판 스프링
26a 부착부
26b 스프링부
27 테이퍼 형상(taper shape)
28 돌기
29 갭 공간(gap space)

Claims

압력 배관에 접속되는 오일 포트를 구비한 어큐뮬레이터 하우징과, 상기 하우징의 내부에 배치되어 상기 하우징의 내부 공간을 고압 가스를 봉입하는 가스실 및 포트 구멍에 연통되는 액실로 구획하는 벨로우즈를 구비하며, 상기 벨로우즈는 그 고정단을 상기 오일 포트에 고정하는 동시에 그 유동단에 벨로우즈 캡을 구비하여 상기 벨로우즈의 외주측을 가스실, 내주측을 액실로 하고, 또한 상기 오일 포트의 내면에는 제로다운시에 액실을 폐쇄하여 상기 액실에 일부의 액체를 밀봉하는 시일이 설치되어 있는 어큐뮬레이터로서,
제로다운시에 상기 액실에 밀봉된 액체 및 봉입 가스가 열팽창했을 때에 발생하는 압력차이를 저감시키는 압력차 조정기구를 가지고,
상기 압력차 조정기구는, 상기 벨로우즈 캡의 오일 포트측에 코일 스프링 또는 판 스프링으로 지지된 가동 플레이트를 가지며,
정상 작동시, 상기 가동 플레이트는 상기 코일 스프링 또는 판 스프링에 지지된 상태로 상기 벨로우즈 캡과 함께 이동하고, 제로다운시, 상기 가동 플레이트는 상기 벨로우즈 캡과 함께 이동하여 상기 시일에 접촉하며, 상기 액체 및 봉입 가스의 열팽창시에는, 상기 가동 플레이트는 상기 시일에 접촉한 채로 상기 벨로우즈 캡이 액체압과 가스압이 균형을 이루는 위치까지 상기 코일 스프링 또는 판 스프링을 압축하면서 이동하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
제1항에 있어서,
벨로우즈 캡 및 가동 플레이트의 대향면의 일방 또는 쌍방에, 스페이서를 설치한 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.