KR102366147B1 - 가스 작동식 스프링 - Google Patents

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KR102366147B1
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Abstract

과이동(overtravel) 안전 장치를 갖는 가스 작동식 스프링(10)은,
- 관형 격납 재킷(11),
- 단부 면(12),
- 상기 관형 격납 재킷을 폐쇄하고 피스톤 로드(14)의 통과를 위한 반대쪽의 환형 통로부(13),
- 상기 환형 통로부(13)를 통과하도록 되어 있는 피스톤 로드(14)를 포함하고,
상기 관형 재킷, 단부 면, 피스톤 로드를 위한 환형 통로부, 및 피스톤 로드 사이에는 가압 가스를 위한 챔버(15)가 형성되며, 상기 가스 작동식 스프링(10)은, 피스톤 로드(14)의 과이동이 일어났음을 명확히 나타내주기 위한 수단(17)을 또한 포함한다.

Description

가스 작동식 스프링{GAS-OPERATED SPRING}
본 발명은 가스 작동식 스프링에 관한 것이다.
가스 작동식 스프링은 일반적으로 관형 가스 격납 재킷으로 형성되는데, 이 재킷은 가스 충전을 위한 밸브가 제공되어 있는 단부 면에 의해 일 단부에서 기밀하게 폐쇄되고 타 단부에서는 헤드부에 의해 폐쇄되며, 그 헤드부에는 피스톤 로드가 통과하기 위한 구멍이 뚫려 있으며, 피스톤은 재킷 내부에서 이동한다. 상기 재킷, 단부 면 및 헤드부는 피스톤을 위한 이동 공간을 형성하며, 상기 피스톤은 재킷 및 단부 면과 함께 가스 압축 및 팽창 챔버를 형성하게 된다.
이러한 가스 작동식 스프링은 일반적으로, 하지만 비배타적으로, 예컨대 몰드 다이, 몰드 프레스 등에도 사용되는데, 여기서 가스 작동식 스프링은 높은 내부 압력을 받을 수 있고 또는 프레스 또는 몰드 다이의 관련 부품과 충돌할 수 있으며 그래서 손상을 입기 쉽다. 이러한 손상으로 인해 가스 작동식 스프링이 사용불가능하게 되어 교체되어야 하며, 그래서 그 가스 작동식 스프링이 배치되어 작동하는 기계 또는 플랜트가 가동 중단되며, 또한 그러한 손상으로 인해, 제어되지 않은 압력 증가로 인해 폭발이 일어나는 경우, 또는 피스톤 로드 또는 그것을 재킷 내부에 유지하는 부품의 손상으로 인한 폭발이 일어난 경우 또는 파손과 더불어 가압 가스의 제어되지 않은 유출이 발생된 경우에 근처에 있는 작업자가 부상을 입을 수 있다.
그러한 손상을 야기하는 가장 큰 이유들 중의 하나는 피스톤의 "과이동(overtravel)", 즉 특정의 가스 작동식 스프링이 다루도록 되어 있는 허용 행정 보다 더 큰 피스톤 로드의 후퇴 행정이다.
이러한 "과이동"은 예컨대 스프링 로드 상에서의 이동이 예기치 않게 증가하여 일어날 수 있는데, 그리하여 로드는 추정되지 않은 길이에 걸쳐 스프링의 몸체에 다시 들어가게 되며, 그래서 스프링의 전체 구조에 의해 지지되지 못하는 "과이동"이 발생된다.
따라서, 스프링은 "벨리(belly)" 또는 분할 개방될 수 있거나, 수리 받을 부분이 함께 결합되는 지점에서 파단될 수 있으며, 또는 밀봉 요소가 나쁘게 될 수 있다. 이들 모든 경우에 결과적으로 예기치 않은, 원치 않는 위험한 빠른 가스 유출이 일어날 수 있다.
그러한 위험한 과이동 상황이 일어나는 것을 방지하기 위해, 과이동이 일어난 경우에 가압 가스의 유출을 안전하게 제어하기 위한 안전 장치를 포함하는 가스 작동식 스프링이 고안되었다.
그러한 가스 작동식 스프링이 예컨대 SPECIAL SPRINGS S.R.L.,의 EPA 2406520(우선일: 2009년 3월 10일)에 개시 및 청구되어 있다.
과이동 안전 장치를 갖는 그러한 가스 작동식 스프링은 관형 가스 격납 재킷을 포함하며, 이 재킷은 일 단부에서 단부 면에 의해 기밀하게 폐쇄되고 타 단부에서는 헤드부에 의해 폐쇄되며, 그 헤드부에는 피스톤 로드가 통과하기 위한 구멍이 뚫려 있으며, 상기 재킷, 단부 면 및 피스톤은 가스 압축 및 팽창 챔버를 형성하게 되며, 상기 가스 작동식 스프링은 압축 챔버 안에서 재킷의 내부면에서 적어도 하나의 저 릴리프 영역을 갖는데, 이 영역은, 피스톤 또는 헤드부와 관련되고 재킷의 내부면에 접해 작용하는 밀봉 수단에 의해 제공되는 밀봉을 중단시키도록 설계되어 있다. 그러한 저 릴리프 영역은, 상기 피스톤 또는 헤드부의 후퇴 행정의 이동의 한계를 규정하는 위치에 제공된다.
과이동 안전 장치를 갖는 그러한 가스 작동식 스프링은 매우 잘 작동하고 시중에서 널리 사용되고 있지만, 과이동 장치가 작동했다는 사실을 시각적으로 알려주는 것과 관련하여 개선되어야 할 점을 갖고 있다.
사실, 과이동 상황이 일어나면, 스프링은 완전히 좋은 상태에 있는 것처럼 보일 수 있지만, 가스의 일부가 제어되지 않은 상태로 빠져나가게 되고 그 결과 스프링의 작동은 더 이상 기대하지 못하게 된다.
피스톤 로드의 과이동에 대한 안전 장치의 개입으로 인해 스프링으로부터의 가스의 유출은 인지되지 못하며, 그러한 가스 작동식 스프링이 사용되는 다이 또는 프레스에서 나오는 제품이 설계 사양을 만족하지 못할 때에만, 부분적으로 배출되는 가스 작동식 스프링의 불량한 작용을 분명히 알 수 있을 것이다.
본 발명의 목표는 종래의 가스 작동식 스프링의 위에서 언급한 한계를 극복할 수 있는 가스 작동식 스프링을 제공하는 것이다.
이러한 목표 내에서, 본 발명의 일 목적은, 과이동 안전 장치가 작용했음을 명확히 인지할 수 있는 가스 작동식 스프링을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 사용자가 가스 작동식 스프링이 사용되는 다이 또는 다른 기계를 전(full) 효율로 신속하게 회복시킬 수 있는 가스 작동식 스프링을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 가스 작동식 스프링 이상의 기능성을 갖는 가스 작동식 스프링을 제공하는 것이다.
이하에서 더 분명하게 될 상기 목표와 다른 목적들은,
- 관형 격납 재킷,
- 단부 면,
- 상기 관형 격납 재킷을 폐쇄하고 피스톤 로드의 통과를 위한 반대쪽의 환형 통로부,
- 상기 환형 통로부를 통과하도록 되어 있는 피스톤 로드, 및
- 상기 피스톤 로드의 과이동이 일어났음을 명확히 나타내주기 위한 수단을 포함하고,
상기 관형 격납 재킷, 단부 면, 피스톤 로드를 위한 환형 통로부, 및 피스톤 로드 사이에는 가압 가스를 위한 챔버가 형성되는 가스 작동식 스프링으로 달성된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은, 본 발명에 따른 가스 작동식 스프링의 바람직하되 비배타적인 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 더 명확히 알 수 있을 것이며, 상기 실시 형태는 첨부 도면에서 비한정적인 예로 도시되어 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 가스 작동식 스프링의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 있는 가스 작동식 스프링의 측단면도이다.
도 3 은 정상적인 사용 상태에 있는 도 1 의 상세도이다.
도 4 는 제 1 변형 상태에 있는 도 3 의 상세도이다.
도 5 는 파단이 일어난 후의 도 3 및 4 의 상세도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 가스 작동식 스프링은 전체적으로 참조 번호 "10" 으로 표시되어 있다.
이러한 가스 작동식 스프링(10)은,
- 관형 격납 재킷(11),
- 단부 면(12),
- 상기 관형 격납 재킷(11)을 폐쇄하고 피스톤 로드(14)의 통과를 위한 반대쪽의 환형 통로부(13), 및
상기 환형 통로부(13)를 통과하도록 되어 있는 피스톤 로드(14)를 포함한다.
가압 가스를 위한 챔버(15)가 상기 관형 격납 재킷(11), 단부 면(12), 피스톤 로드(14)를 위한 환형 통로부(13), 및 피스톤 로드(14) 사이에 형성되어 있다.
비제한적인 것으로 이해되어야 하는 본 발명의 실시 형태에서, 가스 작동식 스프링(10)은 과이동 안전 장치(16)를 또한 포함한다.
본 발명의 특징은, 피스톤 로드(14)의 과이동이 일어났음을 명확히 나타내주기 위한 수단(17)을 포함한다는 것이다.
특히, 본 발명의 비제한적인 예로 여기서 설명되는 본 실시 형태에서, 상기 과이동 안전 장치(16)는, 상기 피스톤 로드(14)를 위한 반대쪽 통로부를 형성하는 환형 안전 몸체(18), 및 적어도 하나의 하나의 저 릴리프(low relief) 영역(25)을 포함한다.
상기 환형 안전 몸체는 과이동 안전 양(19) 만큼 재킷(11)으로부터 돌출하도록 그 재킷 안에 배치되며 빠짐 방지 수단, 예컨대 금속 링(20)으로 재킷(11)에 결합되며, 그 금속 링은 재킷(11)의 내부 표면(22)에 형성되어 있는 제 1 어깨부(21) 및 환형 안전 몸체(18)에 형성되어 있는 반대쪽의 제 2 어깨부(23)에 접하도록 되어 있고, 그러한 환형 안전 몸체(18)는 관형 재킷(11)의 내부 표면(22)에 가압되는 적어도 하나의 밀봉 링(24)을 갖는다.
상기 저 릴리프 영역은 밀봉 링(24)이 그 영역에 배치되면 밀봉 링(24)의 밀봉을 중단시키도록 설계되어 있고, 상기 저 릴리프 영역(25)은 환형 안전 몸체(18)의 후퇴 행정의 한계를 규정하는 위치에 제공된다.
상기 저 릴리프 영역(25)은 예컨대 환형 오목부로 제공된다.
본 발명의 비제한적인 예로 여기서 설명되는 실시 형태에서, 과이동이 일어났음을 명확히 나타내주기 위한 상기 수단(17)은 소성 변형가능한 링(35)으로 되어 있는데, 이 링은 환형 안전 몸체(18)와 이 환형 안전 몸체(18)가 삽입되는 관형 격납 재킷(11)의 입구부(28)의 내측 테두리(27) 사이에 고정된다.
상기 소성 변형가능한 링(35)은 통상시에는 그의 일 부분이 관형 격납 재킷(11)의 외부에 있도록 배치된다.
본 실시 형태에서, 소성 변형가능한 링(35)(이의 단면은 도 3 에서 명확히 볼 수 있음)은 상기 테두리(27) 상에 안착되는 외부 주변 플랩(29), 및 환형 안전 몸체(18)의 외부 표면에 형성되어 있는 대응하는 환형 자리부(31)에 맞물리는 내부 환형 리브(30)를 포함한다.
일 변형 실시 형태에서(단순성을 위해 나타나 있지 않고 전술한 바와 동등한 것으로 이해되어야 함), 상기 소성 변형가능한 링(35)의 고정은, 환형 몸체(18)로부터 돌출해 있는 융기 부분을 소성 변형가능한 링(35)에 형성되어 있는 상보적인 형상의 자리부에 체결하여 이루어진다.
다른 변형 실시 형태에서(역시 나타나 있지 않음), 상기 소성 변형가능한 링(35)의 고정은, 그러한 소성 변형가능한 링(35)과 환형 몸체(18)의 간섭 또는 환형 몸체(18)와 관형 격납 재킷(11)의 테두리(27) 사이의 간섭으로 이루어진다.
상기 소성 변형가능한 링(35)은 플라스틱 재료, 또는 소성 변형가능한 다른 재료 또는 파단가능한 재료로 만들어진다.
이하, 본 발명에 따른 가스 작동식 스프링(10)의 작동을 설명한다.
과이동이 일어난 경우, 예컨대 프레스의 포스트(40)(도 2 에 개략적으로 나타나 있음)가 환형 안전 몸체(18)와 접촉할 때까지 하강하여, 그 환형 몸체를 피스톤 로드(14)와 함께, 환형 안전 몸체가 양(19) 만큼 돌출하는 관형 격납 재킷(11) 안으로 밀어넣게 된다.
환형 안전 몸체(18)가 재킷(11)의 내측으로 이동하면, 밀봉 링(24)이 이동하여 상기 저 릴리프 영역(25)에 영향을 주게 되고, 그 결과, 밀봉 링(24)이 관형 격납 재킷(11)의 내부 표면(22)으로부터 분리되고 또한 가스가 챔버(15)로부터 외부로 빠져나가는 경로가 생기게 된다.
동시에, 환형 안전 몸체(18)가 내측으로 이동할 때 상기 소성 변형가능한 링(35)(리브(30)와 대응 자리부(31) 사이의 결합에 의해 환형 안전 몸체에 체결됨)이 동반되며, 그 소성 변형가능한 링(35) 또한 프레스 또는 다이의 포스트(40)에 의해 압축된다.
소성 변형가능한 링(35)의 압축 및 동반 중에, 피스톤 로드(14)의 과이동이 일어났음을 명확히 나타내는 외부 주변 플랩(29)이 도 4 에서 보는 바와 같이 소성적으로 변형된다.
도 5 의 실시예의 목적을 위해 나타나 있는 바와 같이, 상기 외부 주변 플랩(29)은 파단될 수 있다.
표시 수단(17)의 존재로 인해, 환형 안전 몸체(19)와 피스톤 로드(14)가 챔버(15) 내부의 잔류 가스의 추력을 받아 정상 작동 위치로 복귀하더라도, 과이동의 상황이 일어났다는 것을 어떤 경우에도 상기 소성 변형가능 링(35)의 변형 또는 파단을 통해 육안으로 즉시 알 수 있으며, 사용자는 그에 대해 즉시 조치를 취할 수 있게 된다.
분명, 본 발명의 다른 목표는, 과이동 안전 장치를 갖지 않고 피스톤 로드의 과이동이 일어났음을 명확히 나타내주는 수단이 제공되어 있는 가스 작동식 스프링임을 이해해야 한다.
실제로, 본 발명은 의도한 목표와 목적을 완전히 달성하는 것으로 밝혀졌다.
특히, 과이동이 일어났음을 명확히 나타내주는 상기 수단(17) 덕분에 과이동 안전 장치가 작용했는지를 명확히 알 수 있는 가스 작동식 스프링이 본 발명으로 고안되었다.
그러한 가스 작동식 스프링(10)에 의해, 사용자는 가스 작동식 스프링을 교체하여, 가스 작동식 스프링이 사용되는 다이 또는 다른 프레스 기계를 전(full) 효율로 신속하게 회복시킬 수 있다.
본 발명으로, 종래의 가스 작동식 스프링 이상의 기능성을 갖는 가스 작동식 스프링이 고안되었다.
이렇게 창안된 본 발명은 많은 수정 및 변경이 가능하며, 이들 모두는 첨부된 청구 범위 내에 포함된다. 더욱이, 모든 상세는 기술적으로 등가인 다른 요소로 대체될 수 있다.
실제로, 사용되는 재료, 부수적인 치수 및 형상은, 특정 용도에 적합하다면 요건 및 기술의 상태에 따라 어떤 것이라도 될 수 있다.

Claims (4)

  1. 과이동(overtravel) 안전 장치를 갖는 가스 작동식 스프링(10)으로서,
    - 관형 격납 재킷(11),
    - 단부 면(12),
    - 상기 관형 격납 재킷(11)을 폐쇄하고 피스톤 로드(14)의 통과를 위한 반대쪽의 환형 통로부(13),
    - 상기 반대쪽의 환형 통로부(13)를 통과하도록 되어 있는 피스톤 로드(14),
    - 상기 피스톤 로드(14)의 과이동이 일어났음을 명확히 나타내주기 위한 수단(17), 및
    - 상기 피스톤 로드(14)를 위한 상기 반대쪽의 환형 통로부(13)를 형성하고, 상기 관형 격납 재킷(11) 내에 배치되는, 환형 안전 몸체(18)를 포함하고,
    상기 관형 격납 재킷, 상기 단부 면, 피스톤 로드를 위한 상기 환형 통로부, 및 상기 피스톤 로드 사이에는 가압 가스를 위한 챔버(15)가 형성되고,
    과이동이 일어났음을 명확히 나타내주기 위한 상기 수단(17)은 소성 변형가능한 링(35)으로 되어 있고, 상기 소성 변형가능한 링은 환형 안전 몸체(18)와 상기 환형 안전 몸체(18)가 삽입되는 상기 관형 격납 재킷(11)의 입구부(28)의 내측 테두리(27) 사이에 고정되며, 상기 소성 변형가능한 링(35)은 통상시에는 그의 적어도 일 부분이 상기 관형 격납 재킷의 외부에 있도록 배치되는, 가스 작동식 스프링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 작동식 스프링은 과이동 안전 장치(16)를 포함하고, 이 과이동 안전 장치는, 상기 환형 안전 몸체(18), 및 적어도 하나의 저 릴리프(low relief) 영역(25)을 포함하며,
    상기 환형 안전 몸체는 과이동 안전 양(19) 만큼 상기 관형 격납 재킷(11)으로부터 돌출되고, 빠짐 방지 수단으로 상기 관형 격납 재킷(11)에 결합되며, 또한 상기 관형 격납 재킷(11)의 내부 표면(22)에 가압되는 적어도 하나의 밀봉 링(24)을 가지며,
    상기 저 릴리프 영역은, 상기 적어도 하나의 밀봉 링(24)이 상기 저 릴리프 영역에 배치되면 상기 적어도 하나의 밀봉 링(24)의 밀봉을 중단시키도록 설계되어 있고, 상기 저 릴리프 영역(25)은 환형 안전 몸체(18)의 후퇴 행정의 한계를 규정하는 위치에 제공되는 가스 작동식 스프링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소성 변형가능한 링(35)은, 상기 테두리(27) 상에 안착되는 외부 주변 플랩(29), 및 상기 환형 안전 몸체(18)의 외부 표면에 형성되어 있는 대응하는 환형 자리부(31)에 맞물리는 내부 환형 리브(30)를 포함하는 가스 작동식 스프링.
  4. 삭제
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