KR102065376B1 - 어큐뮬레이터의 다이어프램 - Google Patents

어큐뮬레이터의 다이어프램 Download PDF

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KR102065376B1 KR1020180003131A KR20180003131A KR102065376B1 KR 102065376 B1 KR102065376 B1 KR 102065376B1 KR 1020180003131 A KR1020180003131 A KR 1020180003131A KR 20180003131 A KR20180003131 A KR 20180003131A KR 102065376 B1 KR102065376 B1 KR 102065376B1
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Abstract

본 발명은 어큐뮬레이터의 다이어프램에 대한 발명으로서, 유압 변동에 따라 고속으로 돌출과 요입을 반복하며, 탄성을 가진 고무재질의 다이어프램이 어큐뮬레이터로부터 이탈되는 것을 방지하지 위한 이탈방지부재 및 내구성을 향상시킴과 동시에 파손을 확인할 수 있는 식별보강부재을 구비한 어큐뮬레이터의 다이어프램에 대한 발명이다. 구체적으로 다이어프램은 상향 만곡진 원형판의 중앙부(210), 상광하협의 원통형상으로 하향 만곡진 하단부가 상기 중앙부(210)의 외면을 감싸는 측면부(220), 상기 측면부(220)의 외측으로 연장된 연장부(230) 및 상기 측면부(220)와 상기 연장부(230)의 사이에는 상향 만곡지게 형성되는 접철부(250)를 포함한다.

Description

어큐뮬레이터의 다이어프램{Diaphragm}
본 발명은 어큐뮬레이터의 다이어프램에 대한 발명으로서, 유압 변동에 따라 고속으로 돌출과 요입을 반복하며, 탄성을 가진 고무재질의 다이어프램이 어큐뮬레이터로부터 이탈되는 것을 방지하지 위한 이탈방지부재 및 내구성을 향상시킴과 동시에 파손을 확인할 수 있는 식별보강부재을 구비한 어큐뮬레이터의 다이어프램에 대한 발명이다.
특허문헌 001은 유압장치용 어큐뮬레이터의 다이어프램은, 유압브레이커나 유압 드릴과 같은 유압장치에 장착되는 어큐뮬레이터의 내부에 설치되는 신축성 고무재질로 된 다이어프램에 있어서, 하방으로 요입되어 형성되는 주변부와, 상기 주변부에 연결되어 상부로 융기되는 중앙부로 이루어져 상기 중앙부가 상방 및 하방으로 팽창되는 바디, 상기 바디의 중앙부의 하면에 부착되어 일체로 형성된 보강부재를 포함하여 구성되며, 상기 보강부재는 신축성을 갖는 재질이되 상기 바디보다 물성치가 높은 재질로 이루어져 잦은 변형에도 견딜 수 있어 중앙부의 내구성이 증대되어 수명이 연장되는 것을 특징으로 한다.
특허문헌 002는 작동상태를 안정적으로 유지하는 것이 가능하도록, 유압 브레이커 본체에 고정 설치되며 유압 브레이커 본체와 마주하는 부분의 일부를 관통하여 핀설치구멍이 형성되며 핀설치구멍의 일부에는 암나사가 형성되는 몸체와, 몸체의 유압 브레이커 본체와 마주하는 부분의 핀설치구멍에 설치되고 왼나사와 오른나사의 서로 다른 방향의 수나사가 외주면 중간과 하단부로 나뉘어 형성되는 포켓핀과, 몸체의 외부에서 포켓핀의 하단부에 형성되는 수나사에 체결되는 너트를 포함하는 유압 브레이커용 어큐뮬레이터를 제공한다.
특허문헌 003은 본 발명은 어큐뮬레이터의 다이어프램 두께를 얇게하여 작동유체의 충격압력을 가일층 효과적으로 흡수할 수 있도록 하면서도, 상기 다이어프램 내측으로 설치되는 금속 또는 비금속재 평판에 의해 내구성을 향상시키고, 상기 다이어프램이 유체 출입구로 밀려나가 손상되는 것을 방지시킬 수 있도록한 유압 타격장치용 어큐뮬레이터에 관한 것이다. 그 기술적인 구성은, 유체 출입구(120)를 통해서 배관에 분기 및 접속되는 어큐뮬레이터 본체(110)의 내부 공간에는, 상기 유체 출입구(120)측의 유체 도입실(130)과 반대쪽의 가스실(140)로 분리 구획하는 다이어프램(150)이 설치되며, 상기 신축성 다이어프램(150)은, 유체 출입구(120)측의 다이어프램(150')이 더 두껍게 형성되며, 상기 유체 출입구측 다이어프램(150')의 내측에는, 주연으로 상기 다이어프램과의 경계면에서 급격한 변형을 방지하기 위하여 경사단부(160)를 갖는 금속 또는 비금속재 평판(170)이 몰딩 결합되도록 되는것이다.
특허문헌 004는 기기의 배관에 설치되어, 배관 유로 내의 압력을 일시적으로 축압하고, 혹은 펌프 등에 의해 배관 내에 발생하는 유체 압력의 맥동을 흡수하는 어큐뮬레이터에 있어서, 0 이하의 저온 환경에서의 블레이더(3)의 반복되는 굽힘과 인장 운동에 대한 내구성을 향상시키고, 가스실의 쿠션 가스의 감소를 유효하게 방지하기 위해, 블레이더(3)가, 예컨대 중심 탄성층(321)과, 그 바깥쪽의 가스 차폐층(322)과, 더 바깥쪽의 외측 탄성층(323)의 적층 구조를 가지며, 상기 중심 탄성층(321), 가스 차폐층(322) 및 외측 탄성층(323)이 폴리아미드 수지로 이루어지고, 상기 가스 차폐층(322)은 상기 중심 탄성층(321) 및 외측 탄성층(323)보다 굽힘 탄성률이 높아지도록 한 어큐뮬레이터에 관한 것이다.
KR 20-2014-0003140 A (공개일자 2014년05월28일) KR 10-2011-0009808 A (공개일자 2011년01월31일) KR 10-2005-0011045 A (공개일자 2005년01월29일) KR 10-2003-0017637 A (공개일자 2003년03월03일)
본 발명은 어큐뮬레이터의 내부에서 고속으로 반복 운동을 수행하는 다이어프램의 이탈을 방지하기 위해서 다이어프램의 외주면에 이탈방지부재를 설치하고, 다이어프램의 취약부인 접철부 내부에는 식별보강부재를 설치하여 내구성을 향상시키고 파손을 확인할 수 있도록 한다.
종래의 다이어프램은 고속의 반복 운동으로 어큐뮬레이터에서 이탈되거나, 쉽게 파손되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상측으로 만곡된 원형판의 중앙부(210), 상광하협의 원통형상으로 하단부가 상기 중앙부(210)의 외면을 감싸는 측면부(220), 상기 측면부(220)의 외측으로 연장된 연장부(230) 및 상기 연장부(230)에는 상부 및/또는 하부로 돌출되어 어큐뮬레이터(100)의 상부하우징(110) 및/또는 하부하우징(120)의 이탈방지홈(111, 121)에 끼움 결합되는 이탈방지부재(240)를 포함하는 고무재질의 다이어프램(200)을 제공한다.
상기 이탈방지부재(240)의 내부에는 이탈방지심재(241)가 매설되어 다이어프램(200)이 어큐뮬레이터(100)에서 이탈되는 것을 1차적으로 이탈방지부재(240)가 수행하고, 2차적으로 이탈방지심재(241)가 수행하도록 한다. 자세히 설명하면, 상기 이탈방지부재(240)는 고무재질로 이루어져 있어 고속의 반복 운동에 의해 탄성 변형되어 어큐뮬레이터(100)에서 이탈될 가능성이 있는바, 이를 보완하기 위해서 상기 이탈방지부재(240)의 내부 또는 외부에는 상기 이탈방지심재(241)를 형성하여 상기 이탈방지부재(240)의 변형을 억제한다.
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또한, 다이어프램(200)의 상기 측면부(220)와 상기 연장부(230)가 연결되는 부위인 접철부(250)는 유압의 변화에 따라 고속으로 반복적인 변형에 의해 파손이 쉽게 발생하므로, 내구성을 높이고 파손의 정도를 식별할 수 있도록 본 발명의 다이어프램(200)의 상기 접철부(250) 내부에는 식별보강부재(260)가 설치된다.
상기 식별보강부재(260)는 섬유재질로 이루어지고 유색을 가진다. 따라서 검정색 고무재질인 다이어프램(200)의 접철부(250)가 찢어지거나 갈라지는 파손이 발생하면 유색의 식별보강부재(260)를 관리자가 식별할 수 있어 다이어프램(200)의 교체시기를 쉽게 파악할 수 있다.
본 발명의 다이어프램(200)은 이탈방지부재(240)와 상기 이탈방지부재(240)에 매설되는 이탈방지심재(241)를 포함하고 있어 1차적으로 상기 이탈방지부재(240)에 의해 다이어프램(200)이 어큐뮬레이터(100)에서 이탈되는 것을 방지하고, 상기 이탈방지부재(240)가 탄성 변형될지라도 상기 이탈방지심재(241)가 상기 어큐뮬레이터(100)의 상부하우징(110) 및/또는 하부하우징(120)의 이탈방지홈(111, 121)에 걸림구조로 걸려있어 2차적으로 이탈을 방지한다.
본 발명의 다이어프램(200)의 상기 접철부(250) 내부에는 식별보강부재(260)가 설치되며, 상기 식별보강부재(260)는 섬유재질로 이루어지고 유색을 가지고 있어 검정색 고무재질인 다이어프램(200)의 접철부(250)가 찢어지거나 갈라지는 파손이 발생하면 유색의 식별보강부재(260)를 관리자가 쉽게 식별할 수 있어 다이어프램(200)의 교체시기를 파악할 수 있다.
도 1은 유압식 천공기에 적용된 어큐뮬레이터의 다이어프램.
도 2는 다이어프램의 사시도.
도 3은 다이어프램의 단면도.
도 4는 다이어프램의 이탈방지부재에 설치된 원형 이탈방지심재의 단면도.
도 5는 다이어프램의 이탈방지부재에 설치된 'ㅣ'자형 이탈방지심재의 단면도.
도 6은 다이어프램의 이탈방지부재에 설치된 'ㅡ'자형 이탈방지심재의 단면도.
도 7은 다이어프램의 이탈방지부재에 설치된 'ㄷ'자형 이탈방지심재의 단면도.
도 8은 다이어프램의 이탈방지부재와 하우징의 결합상태 단면도.
도 9는 다이어프램의 접철부에 설치된 식별보강부재의 사시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 유압식 천공기(파쇄기, 항타기 등)는 실린더 내의 피스톤이 유압에 의하여 상하운동을 반복함에 따라 하단에 장착된 치즐(chisel)을 타격하고, 상기 치즐이지반의 암반 등을 타격하여 파쇄하도록 구성된다. 즉, 치즐의 파쇄력은 실린더 내부로 유입되는 유압의 변화와 피스톤의 상부에 형성된 가스충전실 내부의 기체압의 변화에 따라 피스톤이 상승과 하강을 반복하는 과정을 통하여 피스톤 하단부가 상기 치즐의 상단부를 반복 타격하는 것에 의하여 발생한다.
이러한 유압식 천공기는 암반의 강도가 강한 경우나 이물질이 있는 경우에는 순간적으로 유압의 변화가 크게 발생하거나 유압펌프 또는 제어밸브 등의 오작동이나 맥동파의 발생으로 유압이 크게 변화하는 현상이 종종 발생한다. 이와 같이 유압의 순간적인 변화가 발생하면 유압장치나 유압라인의 파손 가능성이 높으므로, 유압의 변화에 대응하여 완충작용을 하는 어큐뮬레이터를 유압식 천공기에 설치하고 있다.
상기 어큐뮬레이터는 내부에 신축성을 갖는 다이어프램이 형성되고, 다이어프램의 일측에는 질소가스가 충전되어 있고, 타측에는 유압이 충전된 상태이며, 유압의 변동에 따라 다이어프램이 돌출되거나 요입되는 작동이 수행되는데 대개 1분당 200~1400회를 반복하게 된다.
이와 같이, 다이어프램이 고속으로 돌출 또는 요입을 반복하다가 어큐뮬레이터에서 이탈되거나, 고무재로 이루어진 다이어프램의 특정 부위인 접철부가 잦은 변형에 의해 피로가 누적됨에 따라 파손되는 문제점이 발생되는바, 본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해서 다이어프램의 단면 두께(T)를 다양하게 제조하는 경우[실시예 1], 다이어프램의 연장부(230)에 이탈방지부재(240)를 설치하는 경우[실시예 2], 그리고 다이어프램의 접철부(250)를 식별보강부재(260)로 보강하는 경우[실시예 3]로 분리하여 구체적으로 설명하고자 한다.
더불어 상기 [실시예 1, 2, 3]은 세부적인 실시예로 나누어질 수 있고, 각각의 실시예들은 서로 결합되어 하나의 다이어프램에 설치 가능하다.
[실시예 1] 다이어프램의 단면 두께(T)
본 발명의 다이어프램의 전체적인 형상은 도 2에 도시된 바와 같이, 상향 만곡진 원형판의 중앙부(210), 상광하협의 원통형상으로 하향 만곡진 하단부가 상기 중앙부(210)의 외면을 감싸는 측면부(220), 상기 측면부(220)의 외측으로 연장된 연장부(230), 그리고 상기 측면부(220)와 상기 연장부(230)의 사이에는 접철부(250)가 상향 만곡지게 형성되는 것을 포함하는 고무재질의 다이어프램(200)을 제공한다.
도 3의 다이어프램의 단면도를 살펴보면, 상기 중앙부(210)의 두께(T1)는 상기 측면부(220)의 두께(T2)보다 두껍게 형성되어 유압 변동에 따른 내구성을 보장한다. 상기 측면부(220)의 두께(T2)는 상기 연장부(230)의 두께(T3)보다 두껍게 형성되고, 상기 연장부(230)의 두께(T3)는 상기 접철부(250)의 두께(T4)보다 얇게 형성된다. 즉, 연장부(230)의 두께(T3)가 가장 얇아 고속으로 반복 변형되는 다이어프램의 움직임을 용이하게 한다.
다이어프램은 유압 변동에 따라 중앙부에 압력을 받아 하중을 전달하며, 중앙부 하중에 의해 연장부가 변형된다.
[실시예 2] 이탈방지부재(240)
(실시예 2-1) 도 4를 참조하여, 다이어프램(200)의 상기 연장부(230)에는 하부로 돌출되어 어큐뮬레이터(100)의 하부하우징(120)의 이탈방지홈(121)에 끼움결합되는 이탈방지부재(240)가 설치된다. 상기 이탈방지부재(240)의 내부에는 단면이 원형인 이탈방지심재(241)가 매설된다.
(실시예 2-2) 다이어프램(200)의 상기 연장부(230)에는 상부로 돌출되어 어큐뮬레이터(100)의 상부하우징(110)의 이탈방지홈(111)에 끼움결합되는 이탈방지부재(240)가 설치될 수 있다. 상기 이탈방지부재(240)의 내부에도 단면이 원형인 이탈방지심재(241)가 매설된다.
(실시예 2-3) 다이어프램(200)의 상기 연장부(230)에는 상부 및 하부로 돌출되어 어큐뮬레이터(100)의 상부하우징(110) 및 하부하우징(120)의 이탈방지홈(111, 121)에 각각 끼움결합되는 이탈방지부재(240)가 설치될 수 있다. 상기 이탈방지부재(240)의 내부에도 단면이 원형인 이탈방지심재(241)가 매설된다.
상기 (실시예 2-1 내지 2-3)의 이탈방지부재(240)의 내부에는 이탈방지심재(241)가 매설되고, 이탈방지심재(241)의 재질은 강성과 탄성이 우수한 재질로 형성되며, 금속(탄소강 등), 다수개의 섬유사를 엮은 섬유다발, 엔지니어링 플라스틱 중 선택된 어느 하나의 소재로 이루어진다. 또는 이와 치환되어 동일한 목적과 효과를 발휘하는 소재로 치환될 수 있다. 따라서 다이어프램(200)이 어큐뮬레이터(100)에서 이탈되는 것을 1차적으로 이탈방지부재(240)가 수행하고, 2차적으로 이탈방지심재(241)가 수행하도록 한다. 자세히 설명하면, 상기 이탈방지부재(240)는 고무재질로 이루어져 있어 고속의 반복 운동에 의해 탄성 변형되어 어큐뮬레이터(100)에서 이탈될 가능성이 있는바, 이를 보완하기 위해서 상기 이탈방지부재(240)의 내부에는 상기 이탈방지심재(241)를 매설하여 상기 이탈방지부재(240)의 변형을 억제한다.
(실시예 2-4) 상기 이탈방지심재(241)의 재질이 금속일 경우, 상기 이탈방지심재(241)의 단면은 원형 이외에도 다른 형상으로 변경 가능하다.
일반적인 상기 이탈방지부재(240)는 사각형 단면을 가지므로, 도 5에서와 같이, 단면이 'ㅣ'자 형상인 이탈방지심재(241)를 설치하여 상기 이탈방지부재(240)의 내측표면 또는 외측표면을 보강할 수 있다. 도 6에서와 같이, 'ㅡ'자 형상인 이탈방지심재(241)를 설치하여 상기 이탈방지부재(240)의 상측표면 또는 하측표면을 보강할 수 있다.도 7에서와 같이, 상기 이탈방지부재(240)의 내부에 단면이 'ㄷ'자 형상인 이탈방지심재(241)가 설치되어 상기 이탈방지부재(240)의 내측표면, 외측표면 및 상측표면을 보강할 수 있다. 이러한 상기 이탈방지심재는 상기 이탈방지부재의 외부에 형성되어 이탈방지홈에 대한 결속력을 견고하게 하며, 상기 이탈방지부재의 변형 및 유동을 방지한다. 따라서 유압 변동시 중앙부의 처짐에 의한 이탈방지부재의 이탈을 방지한다.
(실시예 2-5) 도 8에서와 같이, 상기 이탈방지부재(240)에는 끼움홈(242)이 형성되고, 어큐뮬레이터(100)의 상부하우징(110) 또는 하부하우징(120)에는 상기 이탈방재부재(240)의 끼움홈과(242)과 결합되는 이탈방지돌기(112, 122)가 설치될 수 있다. 이에 상기 이탈방지부재가 상기 상부하우징 또는 하부하우징에 밀착 고정되며, 수시로 변형되는 중앙부의 처짐에 의한 이탈방지부재의 이탈을 방지한다.
[실시예 3] 식별보강부재(260)
도 9를 참조하여, 다이어프램(200)의 상기 측면부(220)와 상기 연장부(230)가 연결되는 부위인 접철부(250)는 유압의 변화에 따라 고속으로 반복적인 변형에 의해 파손이 쉽게 발생하므로, 내구성을 높이고 파손의 정도를 식별할 수 있도록 본 발명의 다이어프램(200)의 상기 접철부(250) 내부에는 식별보강부재(260)가 설치된다.
상기 식별보강부재(260)는 격자형태의 섬유판으로 이루어지고 유색을 가진다. 따라서 검정색 고무재질인 다이어프램(200)의 접철부(250)가 찢어지거나 갈라지는 파손이 발생하면 유색의 식별보강부재(260)를 관리자가 식별할 수 있어 다이어프램(200)의 교체시기를 쉽게 파악할 수 있다. 다이어프램의 교체시기에 해당 다이어프램을 정확하게 교체할 수 있으며, 불필요한 교체로 인한 유지보수 비용의 상승을 방지한다. 또한 늦은 교체시기로 인한 다른 부속의 연속 고장을 방지할 수 있다.
100 :어큐뮬레이터 110 : 상부하우징
120 :하부하우징 111, 121 : 이탈방지홈
112, 122 : 이탈방지돌기
200 :다이어프램 210 : 중앙부
220 :측면부 230 : 연장부
240 :이탈방지부재 241 : 이탈방지심재
242 :끼움홈 250 : 접철부
260 :식별보강부재

Claims (12)

  1. 유압식 천공기용 어큐뮬레이터의 다이어프램에 있어서,
    상기 다이어프램(200)은 상향 만곡진 원형판의 중앙부(210);,
    상광하협의 원통형상으로 하향 만곡진 하단부가 상기 중앙부(210)의 외면을 감싸는 측면부(220);,
    상기 측면부(220)의 외측으로 연장된 연장부(230);,
    상기 측면부(220)와 상기 연장부(230)의 사이에는 상향 만곡지게 형성되는 접철부(250);,
    상기 접철부(250)의 내부에 위치하며, 유색이며, 섬유판으로 형성되는 식별보강부재(260);
    상기 연장부(230)에는 하부 또는 상부로 돌출되어 어큐뮬레이터(100)의 하부하우징(120) 이탈방지홈(121) 또는 상부하우징(110) 이탈방지홈(111)에 끼움 결합되는 이탈방지부재(240);,
    상기 이탈방지부재(240)의 내부에 매설되고, 단면이 원형으로 형성되며, 다수개의 섬유사를 엮은 섬유다발, 금속재질 중 선택된 어느 하나의 소재로 이루어진 이탈방지심재(241);
    상기 이탈방지심재(241)는 고무재질의 상기 이탈방지부재(240)와 이질 재질로 형성됨에 따라 상기 어큐뮬레이터(100)에서 상기 이탈방지부재(240)의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터의 다이어프램.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙부(210)의 두께를 T1, 상기 측면부(220)의 두께를 T2, 상기 연장부(230)의 두께를 T3라 할 때, 관계식 T1 > T2 > T3인 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터의 다이어프램.
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  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이탈방지부재(240)의 외부에 설치되고, 단면이 'ㄷ'자 형상이며, 금속재질로 이루어진 이탈방지심재(241);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터의 다이어프램.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 이탈방지부재(240)의 외부에 설치되고, 단면이 'ㅣ'자 형상이며, 금속재질로 이루어진 이탈방지심재(241);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터의 다이어프램.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 이탈방지부재(240)의 외부에 설치되고, 단면이 'ㅡ'자 형상이며, 금속재질로 이루어진 이탈방지심재(241);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터의 다이어프램.
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