KR101737436B1 - 복동형 에어 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복동형 에어 부스터에 관한 것으로서, 각종 공압 라인에 장착되어 공기의 유량을 증폭시켜 공급하도록 하는 에어 부스터가 자동밸브의 복동형 엑츄에이터에 적용하기 위하여 기존에 2개의 에어 부스터를 병렬로 연결하여야 했던 것을 하나의 에어 부스터에 의하여 이루어질 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로;
상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 유입홀과, 내경면에서 중심 방향으로 연장되는 하나 이상의 고정리브와, 원판형으로 형성되어 상면과 저면에 각각 스프링 안착홈이 형성되며 상기 고정리브에 의하여 중심에 고정되는 고정원판을 구비하는 에어 공급하우징과;
상기 에어 공급하우징의 방향은 막혀있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 에어 공급홀과, 외경에서 내경으로 관통되는 엑츄에이터 연결홀을 구비하여 상기 에어 공급하우징의 상부와 하부에 각각 장착되는 두 개의 엑츄에이터 하우징과;
상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 배출홀을 구비하여 각각 상부와 하부의 엑츄에이터 하우징에 장착되는 두 개의 에어 배출하우징과;
상기 에어 배출하우징의 반대 방향은 막혀 있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 파일럿 연결홀이 형성되어 각각 상부와 하부의 에어 배출하우징에 장착되는 두 개의 파일럿 하우징과;
상기 에어 배출하우징의 엑츄에이터 하우징과 파일럿 하우징과 결합되는 사이에 각각 원판형으로 형성되어 삽입되는 제1 및 제2 다이어프램과, 상기 제1 및 제2 다이어프램의 상호 마주보는 면에 장착되는 한 쌍의 간격유지원판과, 상기 한 쌍의 간격유지원판의 사이에 입설되는 복수 개의 간격유지바와, 상기 에어 배출하우징과 엑츄에이터 하우징의 사이에 장착되는 제1 다이어프램과 간격유지원판의 중앙을 수직 관통되는 관통홀을 포함하는 다이어프램 모듈과;
상기 스프링 안착홈에 일측이 안착되는 압축코일스프링과, 에어 공급하우징의 내부에서 압축코일스프링에 일단이 안착되고 상기 에어 공급홀의 하단 테두리에 밀착하여 막은 후 외경이 점차 축소되어 상기 에어 공급홀을 관통하고 다시 외경이 점차 확장되어 상단이 상기 관통홀를 막는 장구 형상을 가진 플러그바를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복동형 에어 부스터에 관한 것이다.

Description

복동형 에어 부스터{The double acting air volume booster}

본 발명은 복동형 에어 부스터에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 각종 공압 라인에 장착되어 공기의 유량을 증가시켜 공급하도록 하는 에어 부스터가 자동밸브의 복동형 엑츄에이터에 적용하기 위하여 기존에 2개의 에어 부스터를 병렬로 연결하여야 했던 것을 하나의 에어 부스터에 의하여 이루어질 수 있도록 하기 위하여 개발된 복동형 에어 부스터에 관한 것이다.

오늘날 각종 산업현장과 자동차, 선박 등의 장치에는 유압 또는 공압라인으로 이루어져 장치를 작동하도록 하는 구성이 있으며 유압장치의 경우 작은 장치로 큰 힘을 낼 수 있으며 응답속도가 빠르며 정확한 제어가 가능하다는 장점이 있으나 배관이 까다롭고 화재 및 오일의 주기적 교환 등이 불편함이 있다.

하지만 공압의 경우 공기를 사용하여 먼 거리까지 이송이 가능하며 압축공기를 사용할 수도 있으며 간단한 구조와 힘과 속도를 무단으로 조절 가능한 장점이 있는 반면 공기가 압축될 때까지 지연시간이 걸리는 단점을 가지고 있다.

또한 에어라인에서 특정 공압기기가 작동하는 순간 에어의 압력이 저하되는데 이를 방지하여 에어실린더, 에어모터와 같은 공압기기가 안정적이고 효율적으로 작동하도록 하기 위해서 에어 유량을 증폭시켜 공급시키는 에어 부스터의 설치가 필요하다.

이때 일반적으로 사용되는 에어 부스터(Air Volume Booster)는 단동형( Single acting)으로서 입력신호 대비 동일한 압력에 유량만 증폭하여 출력하는 구조로 단동형 자동밸브의 엑츄에이터에 사용하도록 설계된 것으로 자동밸브가 복동형(Double Acting)인 엑츄에이터인 경우 2개를 병렬로 연결해야하기에 부피가 커지고 설치도 복잡하며 비용도 많이 드는 문제점이 있었다.

또한 단동형 제품에서도 하나의 에어 부스터로 원하는 증폭 효과를 얻지 못할 경우 2개를 직렬로 연결할 경우가 발생하는데 이 경우에도 부피가 커지고 설치도 복잡하며 비용도 많이 드는 문제점이 발생하게

대한민국특허등록 제10-0368165-0000호 (2003년01월03일) 대한민국특허등록 제10-0941811-0000호 (2010년02월03일)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 단방향 작동이 아닌 양방향으로 작동하도록 하는 복동형 엑츄에이터에 적용하거나 단동형이지만 원하는 증폭효과를 얻기 위하여 직렬로 2개를 연결해야할 때 간편하게 설치할 수 있도록 하는 복동형 에어 부스터를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 유입홀과, 내경면에서 중심 방향으로 연장되는 하나 이상의 고정리브와, 원판형으로 형성되어 상면과 저면에 각각 스프링 안착홈이 형성되며 상기 고정리브에 의하여 중심에 고정되는 고정원판을 구비하는 에어 공급하우징과;

상기 에어 공급하우징의 방향은 막혀있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 에어 공급홀과, 외경에서 내경으로 관통되는 엑츄에이터 연결홀을 구비하여 상기 에어 공급하우징의 상부와 하부에 각각 장착되는 두 개의 엑츄에이터 하우징과;

상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 배출홀을 구비하여 각각 상부와 하부의 엑츄에이터 하우징에 장착되는 두 개의 에어 배출하우징과;

상기 에어 배출하우징의 반대 방향은 막혀 있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 파일럿 연결홀이 형성되어 각각 상부와 하부의 에어 배출하우징에 장착되는 두 개의 파일럿 하우징과;

상기 에어 배출하우징의 엑츄에이터 하우징과 파일럿 하우징과 결합되는 사이에 각각 원판형으로 형성되어 삽입되는 제1 및 제2 다이어프램과, 상기 제1 및 제2 다이어프램의 상호 마주보는 면에 장착되는 한 쌍의 간격유지원판과, 상기 한 쌍의 간격유지원판의 사이에 입설되는 복수 개의 간격유지바와, 상기 에어 배출하우징과 엑츄에이터 하우징의 사이에 장착되는 제1 다이어프램과 간격유지원판의 중앙을 수직 관통되는 관통홀을 포함하는 다이어프램 모듈과;

상기 스프링 안착홈에 일측이 안착되는 압축코일스프링과, 에어 공급하우징의 내부에서 압축코일스프링에 일단이 안착되고 상기 에어 공급홀의 하단 테두리에 밀착하여 막은 후 외경이 점차 축소되어 상기 에어 공급홀을 관통하고 다시 외경이 점차 확장되어 상단이 상기 관통홀를 막는 장구 형상을 가진 플러그바를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

아울러, 상기 다이어프램 모듈에는 제1 다이어프램의 간격유지원판이 장착된 반대 면에 관통된 관통홀을 구비하고 장착되는 배면원판과, 중앙에는 수직 관통되는 통기홀을 구비하고 일측은 상기 관통홀에 끼움 고정되고 타측은 외경과 내경이 단턱지게 확장되어 상기 플러그바의 일측이 안착되도록 하는 안착플렌지를 추가로 구비함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 중앙의 하나의 에어공급 하우징을 두고 각각 상부와 하부에 상부와 하부에 각각 입력신호 대비 동일한 압력에 유량만 증폭하여 출력하는 에어 부스터 구조를 가지도록 하여 저렴하고 최소한의 부피로 간단한 설치과정으로 복동형 엑츄에이터에 적용하거나 두 개의 단동형 부스터를 직렬로 연결하는 장치에 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측단면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 공급챔버의 공기주입상태를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력의 하강에 따른 공기 공급상태를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력의 상승에 따른 공기 배출상태를 나타낸 단면도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측단면도로서, 상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 유입홀(111)과, 내경면에서 중심 방향으로 연장되는 하나 이상의 고정리브(112)와, 원판형으로 형성되어 상면과 저면에 각각 스프링 안착홈(113)이 형성되며 상기 고정리브(112)에 의하여 중심에 고정되는 고정원판(114)을 구비하는 에어 공급하우징(11)과;

상기 에어 공급하우징(11)의 방향은 막혀있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 에어 공급홀(121)과, 외경에서 내경으로 관통되는 엑츄에이터 연결홀(122)을 구비하여 상기 에어 공급하우징(11)의 상부와 하부에 각각 장착되는 두 개의 엑츄에이터 하우징(12)과;

상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 배출홀(131)을 구비하여 각각 상부와 하부의 엑츄에이터 하우징(12)에 장착되는 두 개의 에어 배출하우징(13)과;

상기 에어 배출하우징(13)의 반대 방향은 막혀 있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 파일럿 연결홀(141)이 형성되어 각각 상부와 하부의 에어 배출하우징(13)에 장착되는 두 개의 파일럿 하우징(14)과;

상기 에어 배출하우징(13)의 엑츄에이터 하우징(12)과 파일럿 하우징(14)과 결합되는 사이에 각각 원판형으로 형성되어 삽입되는 제1 및 제2 다이어프램(151, 152)과, 상기 제1 및 제2 다이어프램(151, 152)의 상호 마주보는 면에 장착되는 한 쌍의 간격유지원판(153)과, 상기 한 쌍의 간격유지원판(153)의 사이에 입설되는 복수 개의 간격유지바(154)와, 상기 에어 배출하우징(13)과 엑츄에이터 하우징(12)의 사이에 장착되는 제1 다이어프램(151)과 간격유지원판(153)의 중앙을 수직 관통되는 관통홀(155)을 포함하는 다이어프램 모듈(15)과;

상기 스프링 안착홈(113)에 일측이 안착되는 압축코일스프링(161)과, 에어 공급하우징(1)의 내부에서 압축코일스프링(161)에 일단이 안착되고 상기 에어 공급홀(121)의 하단 테두리에 밀착하여 막은 후 외경이 점차 축소되어 상기 에어 공급홀(121)을 관통하고 다시 외경이 점차 확장되어 상단이 상기 관통홀(155)를 막는 장구 형상을 가진 플러그바(16)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복동형 에어 부스터를 나타내었다.

본원의 가장 중요한 특징은 에어 공급하우징(11)을 중심으로 대칭인 구조를 가지는 것으로 에어 공급하우징(11)에 압축코일스프링(161)을 안착시키기 위한 고정원판(114)을 중앙에 장착하기 위하여 2 ~ 4 개의 고정리브(112)에 의하여 내경면과 일체로 연결되도록 하는 구조를 가지도록 하는 것이다.

또한, 엑츄에이터 하우징(12)과 결합하면서 플러그바(16)가 일측은 에어 공급하우징(11)에 의한 공간 내부에서 이탈되지 않도록 이루어진 구성이며 플러그바(16)는 두 개가 분리되어 조립될 수 있는 구조를 가지면 용이하게 에어 공급홀(121)에서 양 끝단이 걸려 이탈하지 않는 구성을 이룰 수 있다.

이는 단동형 에어 부스터가 두 개가 합쳐진 구조를 가지는 것으로 단동형 에어 부스터 두 개를 각각 설치하여 직렬 또는 병렬로 연결하는 구조를 통합하여 본원 복동형 에어 부스터(1) 하나만 장치에 설치하고 간단한 에어라인의 연결에 의하여 설치할 수 있게 된다.

따라서 두 개의 단동형 에어 부스터를 제작 또는 구입하는 것 보다 저렴하며설치가 용이하게 되는 것이다.

또한 본 발명에서는 보다 구체적인 실시 예로 상기 다이어프램 모듈(15)에는 제1 다이어프램(151)의 간격유지원판(153)이 장착된 반대 면에 관통된 관통홀(155)을 구비하고 장착되는 배면원판(156)과, 중앙에는 수직 관통되는 통기홀(157)을 구비하고 일측은 상기 관통홀(155)에 끼움 고정되고 타측은 외경과 내경이 단턱지게 확장되어 상기 플러그바(16)의 일측이 안착되도록 하는 안착플렌지(158)를 추가로 구비함을 특징으로 하는 실시 예를 제시하였다.

상기 실시 예는 플러그바(16)가 안착되어 통기홀(157)을 효과적으로 막을 수 있도록 하면서 제1 다이어프램(151)과 플러그바(16)가 직접 접촉하지 않는 구조를 제안한 것이다.

또한 본원에서 에어 공급하우징(11)과 엑츄에이터 하우징(12)의 경우 결합시 밀착하는 면에서의 기밀구조가 이루어지도록 별도로 실링을 위한 부재를 중간에 삽입하는 것이 바람직하다.

또한, 에어 공급하우징(11)과 엑츄에이터 하우징(12)과 배출 하우징(13)과 파일럿 하우징(14)의 결합은 수직 방향의 복수 개의 결합볼트에 의하여 이루어짐이 바람직하며 에어 공급하우징(11)에는 결합볼트(11)가 결합할 수 있는 나사홀을 구비하고 나머지에는 관통홀을 형성하여 용이하게 조립구조를 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 공급챔버의 공기주입상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력의 하강에 따른 공기 공급상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력의 상승에 따른 공기 배출상태를 나타낸 단면도로서, 본원의 작동은 먼저 에어 공급하우징(11)의 내측 공간은 에어 공급챔버를 이루며 하면 에어 유입홀(111)을 통하여 고압의 공기가 공급되어도 압축코일스프링(161)에 의하여 플러그바(16)는 에어 공급홀(121)를 막고 있어 내부에서 압력만 작용하게 된다.

이때 엑츄에이터와 엑츄에이터 하우징(12)의 엑츄에이터 연결홀(122)이 연결되고, 파일럿 하우징(14)의 파일럿 연결홀(141)에 입력된 계기 압력이 연결되어 계기 압력이 엑츄에이터의 압력 보다 높으면 다이어프램 모듈(15)에 의하여 에어 공급홀(121)을 차단하였던 플러그바(16)가 이동하면서 고압의 공기는 엑츄에이터의 공기앞을 상승시키도록 하고 충분히 상승하면 플러그바(16)는 복귀하면서 고압의 공기 공급을 차단한다.

또한 반대로 엑츄에이터의 압력이 클 경우에는 플러그바(16)는 고정된 위치에 있으나 제1 다이어프램(151)이 이동하여 통기홀(157)과 플러그바(16)가 이격되도록 하면 공기는 제1 및 제2 다이어프램(151, 152)의 사이 공간으로 이동하여 에어 배출홀(131)을 통하여 외부로 배출되는 구조를 가지는 것이다.

1 : 복동형 에어 부스터
11 : 에어 공급하우징
111 : 에어 유입홀 112 : 고정리브
113 : 스프링 안착홈 114 : 고정원판
12 : 엑츄에이터 하우징
121 : 에어 공급홀 122 : 엑츄에이터 연결홀
13 : 배출 하우징
131 : 에어 배출홀
14 : 파일럿 하우징
141 : 파일럿 연결홀
15 : 다이어프램 모듈
151 : 제1 다이어프램 152 : 제2 다이어프램
153 : 간격유지원판 154 : 간격유지바
155 : 관통홀 156 : 배면원판
157 : 통기홀 158 : 안착플렌지
16 : 플러그바
161 : 압축코일스프링

Claims (2)

1. 상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 유입홀(111)과, 내경면에서 중심 방향으로 연장되는 하나 이상의 고정리브(112)와, 원판형으로 형성되어 상면과 저면에 각각 스프링 안착홈(113)이 형성되며 상기 고정리브(112)에 의하여 중심에 고정되는 고정원판(114)을 구비하는 에어 공급하우징(11)과;
   상기 에어 공급하우징(11)의 방향은 막혀있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 에어 공급홀(121)과, 외경에서 내경으로 관통되는 엑츄에이터 연결홀(122)을 구비하여 상기 에어 공급하우징(11)의 상부와 하부에 각각 장착되는 두 개의 엑츄에이터 하우징(12)과;
   상면과 저면이 개방된 원통형으로 형성되고, 외경에서 내경으로 관통되는 에어 배출홀(131)을 구비하여 각각 상부와 하부의 엑츄에이터 하우징(12)에 장착되는 두 개의 에어 배출하우징(13)과;
   상기 에어 배출하우징(13)의 반대 방향은 막혀 있는 원통형으로 형성되고, 중앙에 수직 관통된 파일럿 연결홀(141)이 형성되어 각각 상부와 하부의 에어 배출하우징(13)에 장착되는 두 개의 파일럿 하우징(14)과;
   상기 에어 배출하우징(13)의 엑츄에이터 하우징(12)과 파일럿 하우징(14)과 결합되는 사이에 각각 원판형으로 형성되어 삽입되는 제1 및 제2 다이어프램(151, 152)과, 상기 제1 및 제2 다이어프램(151, 152)의 상호 마주보는 면에 장착되는 한 쌍의 간격유지원판(153)과, 상기 한 쌍의 간격유지원판(153)의 사이에 입설되는 복수 개의 간격유지바(154)와, 상기 에어 배출하우징(13)과 엑츄에이터 하우징(12)의 사이에 장착되는 제1 다이어프램(151)과 간격유지원판(153)의 중앙을 수직 관통되는 관통홀(155)을 포함하는 다이어프램 모듈(15)과;
   상기 스프링 안착홈(113)에 일측이 안착되는 압축코일스프링(161)과, 에어 공급하우징(1)의 내부에서 압축코일스프링(161)에 일단이 안착되고 상기 에어 공급홀(121)의 하단 테두리에 밀착하여 막은 후 외경이 점차 축소되어 상기 에어 공급홀(121)을 관통하고 다시 외경이 점차 확장되어 상단이 상기 관통홀(155)를 막는 장구 형상을 가진 플러그바(16)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복동형 에어 부스터.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 다이어프램 모듈(15)에는 제1 다이어프램(151)의 간격유지원판(153)이 장착된 반대 면에 관통된 관통홀(155)을 구비하고 장착되는 배면원판(156)과, 중앙에는 수직 관통되는 통기홀(157)을 구비하고 일측은 상기 관통홀(155)에 끼움 고정되고 타측은 외경과 내경이 단턱지게 확장되어 상기 플러그바(16)의 일측이 안착되도록 하는 안착플렌지(158)를 추가로 구비함을 특징으로 하는 복동형 에어 부스터.

Images