KR102455081B1 - Piston elevating device using buoyancy and dead weight - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a piston lift apparatus using buoyancy and dead weight and, more specifically, to a piston lift apparatus capable of improving operation efficiency by enabling a piston lifting operation in a cylinder to be performed by buoyancy and dead weight in the piston. To achieve the purpose, in accordance with the present invention, the piston lift apparatus includes: a cylinder housing (10) filled with a working fluid (S) in a state in which a pressure discharge port (11) is provided in a lower part; a piston body (20) performing a lifting operation in the cylinder housing (10), while having an inner space part (21) of a predetermined size formed therein; a plurality of fluid flow path pipes (30) formed through the piston body (20) to form a flow path for a working fluid; a fluid inlet pipe (40) formed in an upper part such that the working fluid can be introduced into the inner space part of the piston body (20); a fluid discharge pipe (50) formed to introduce air into the inner space part of the piston body (20) or discharge the air; an air guide pipe (60) introducing the air into the inner space part of the piston body (20) or discharging the air; and a weight body (70) of a predetermined weight (70) integrated with the lower part of the piston body (20).

Description

부력 및 자중을 이용한 피스톤 승하강 장치{Piston elevating device using buoyancy and dead weight} Piston elevating device using buoyancy and dead weight

본 발명은 피스톤 승하강 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체의 공급을 위해 직선 운동이 이루어지는 피스톤의 승하강 동작이 부력 및 자중에 의해 이루어질 수 있도록 개선된 구조를 이루는 피스톤 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piston lifting and lowering device, and more particularly, to a piston device having an improved structure so that the lifting and lowering operation of the piston, which is linearly moved to supply a fluid, can be made by buoyancy and its own weight.

일반적으로 유압모터는 고압의 작동유에 의해 피스톤이 움직이고, 피스톤은 로터리 실린더 유닛을 회전시키며, 로터리 실린더 유닛은 샤프트를 회전시킨다. 또한, 유압펌프는 샤프트의 회전에 의해 로터리 실린더 유닛이 회전 운동되고, 로터리 실린더 유닛의 회전 운동과 피스톤의 상호 작용되어 작동유를 펌핑할 수 있다. 즉, 유압모터와 유압펌프는 하드웨어 구성이 동일하거나 극히 유사하고 특히 피스톤은 공통으로 적용될 수 있다.In general, in a hydraulic motor, a piston moves by high-pressure hydraulic oil, the piston rotates a rotary cylinder unit, and the rotary cylinder unit rotates a shaft. In addition, in the hydraulic pump, the rotary cylinder unit rotates by the rotation of the shaft, and the rotary motion of the rotary cylinder unit and the piston interact to pump hydraulic oil. That is, the hydraulic motor and the hydraulic pump have the same or extremely similar hardware configuration, and in particular, the piston may be commonly applied.

한편, 종래 유압 장치에서의 피스톤 구동방식은 피스톤의 일측에 피스톤 로드가 연결 구성되어 실린더 유닛으로부터 직선 운동을 위한 구동력을 전달받아 승하강 동작이 이루어지게 된다.On the other hand, in the piston driving method in the conventional hydraulic device, the piston rod is connected to one side of the piston, and the driving force for the linear motion is transmitted from the cylinder unit, and the elevating operation is performed.

그러나, 이러한 종래 기술에서는 피스톤의 승하강 구동수단으로 피스톤 로드 및 실린더 유닛 등과 같은 복잡한 장치를 필요로 하기 때문에 고장이 쉽게 발생됨과 함께 비용이 증가되는 문제점이 있었다.However, in this prior art, there is a problem in that a failure occurs easily and the cost increases because a complicated device such as a piston rod and a cylinder unit is required as a lifting means for driving the piston.

대한민국 특허등록 제602570호(2006.07.11.등록)Korean Patent Registration No. 602570 (Registered on July 11, 2006) 대한민국 특허등록 제2338225호(2021.12.07.등록)Republic of Korea Patent Registration No. 2338225 (Registered on Jul. 20, 2021)

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 피스톤의 승하강 구동이 부력 및 자중을 활용하여 이루어질 수 있도록 함으로써 동작 효율을 향상시킴과 함께 고장 발생을 감소시킬 수 있도록 하는 데 목적이 있다.The present invention is proposed to improve the problems in the prior art, and by enabling the lifting and lowering driving of the piston to be made by utilizing buoyancy and its own weight, to improve the operating efficiency and reduce the occurrence of failures. There is a purpose.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 하부에 압력 토출구가 구비된 상태에서 내부에 작동 유체가 채워져 있는 실린더 하우징과; 상기 실린더 하우징 내부에서 승하강 구동이 이루어지되, 내부에는 일정 크기의 내부 공간부가 형성되어 있는 피스톤 본체와; 상기 피스톤 본체를 관통하여 구성되어 작동 유체의 이동 통로를 이루는 다수의 유체 이동 통로관과; 상기 피스톤 본체의 내부 공간부로 작동 유체의 유입이 이루어지도록 상부에 구성된 유체 유입관과; 상기 피스톤 본체의 내부에 충진된 작동 유체를 상부로 토출시키기 위해 연결 구성된 유체 토출관과; 상기 피스톤 본체의 내부 공간부로 공기를 유입시키거나 배출시키는 공기 안내관과; 기 피스톤 본체의 하부에 일체로 구성된 일정 무게의 중량체;를 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the cylinder housing is filled with a working fluid therein in a state in which the pressure outlet is provided at the bottom; a piston body in which an elevating drive is made inside the cylinder housing, and an internal space of a certain size is formed therein; a plurality of fluid passage pipes passing through the piston body to form a movement passage of the working fluid; a fluid inlet pipe configured at an upper portion to introduce a working fluid into the inner space of the piston body; a fluid discharge pipe connected and configured to discharge the working fluid filled in the piston body to the upper part; an air guide pipe for introducing or discharging air into the inner space of the piston body; It characterized in that it constitutes a configuration including;

또한, 상기 피스톤 본체 내부에는 내부 공간부에 유입된 유체의 유량 감지를 위한 내부 유량계가 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the piston body is characterized in that the internal flow meter for detecting the flow rate of the fluid introduced into the internal space is configured.

또한, 상기 유체 토출관은 유체 유입관 보다 길이가 길게 구비되어 피스톤 본체의 내부 바닥면과 근접한 높이를 이루는 것을 특징으로 한다.In addition, the fluid discharge pipe is provided with a longer length than the fluid inlet pipe, characterized in that it forms a height close to the inner bottom surface of the piston body.

이러한 본 발명의 피스톤 승하강 장치는, 실린더 내에서의 피스톤 승하강 동작이 피스톤 내부 부력 및 자중에 의해 이루어질 수 있게 되어 작동 효율이 향상되는 효과를 나타낸다.The piston elevating device of the present invention exhibits the effect of improving the operating efficiency by enabling the piston elevating and lowering operation in the cylinder to be made by the internal buoyancy and weight of the piston.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피스톤 승하강 장치 구조도.
도 2는 본 발명에서의 피스톤 본체 측면 구조도.
도 3은 본 발명에서의 피스톤 본체 사시도.
도 4는 본 발명에서의 피스톤 본체 단면 구조도.
도 5는 본 발명에서의 피스톤 하강 상태도.
도 6은 본 발명에서의 피스톤 상승 상태도.1 is a structural diagram of a piston elevating device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side structural view of the piston body in the present invention.
Figure 3 is a perspective view of the piston body in the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional structural view of the piston body in the present invention.
5 is a piston lowering state diagram in the present invention.
Figure 6 is a piston raised state diagram in the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.Accordingly, the shape of the components expressed in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same configuration in each drawing is sometimes illustrated with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of functions and configurations of known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention may be omitted.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 부력 및 자중을 이용한 피스톤 승하강 장치의 구성을 도 1 내지 도 4를 통해 살펴보면 다음과 같다.First, the configuration of the piston elevating device using buoyancy and self-weight according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .

본 실시 예에 따른 피스톤 승하강 장치는, 하부에 압력 토출구(11)가 구비된 상태에서 내부에 작동 유체(S)가 채워져 있는 실린더 하우징(10)과, 상기 실린더 하우징(10) 내부에서 승하강 구동이 이루어지되, 내부에는 일정 크기의 내부 공간부(21)가 형성되어 있는 피스톤 본체(20)와, 상기 피스톤 본체(20)를 관통하여 구성되어 작동 유체의 이동 통로를 이루는 4개의 유체 이동 통로관(30)과, 상기 피스톤 본체(20)의 내부 공간부로 작동 유체의 유입이 이루어지도록 상부에 구성된 유체 유입관(40)과, 상기 피스톤 본체(20)의 내부에 충진된 작동 유체를 상부로 토출시키기 위해 연결 구성된 유체 토출관(50)과, 상기 피스톤 본체(20)의 내부 공간부로 공기를 유입시키거나 배출시키는 공기 안내관(60)과, 상기 피스톤 본체(20)의 하부에 일체로 구성된 일정 무게의 중량체(70)의 구성을 이루게 된다. 중량체(70)는 금속 재질로 이루어짐이 바람직하다.The piston elevating device according to this embodiment includes a cylinder housing 10 filled with a working fluid (S) therein in a state in which a pressure outlet 11 is provided at the lower portion, and elevating and lowering within the cylinder housing 10 . The drive is made, and the piston body 20 having an internal space 21 of a certain size is formed therein, and the piston body 20 is formed through the piston body 20 to form a moving passage of the working fluid. The pipe 30, the fluid inlet pipe 40 configured at the upper portion to introduce the working fluid into the inner space of the piston body 20, and the working fluid filled in the piston body 20 upward A fluid discharge pipe 50 connected for discharging, an air guide pipe 60 for introducing or discharging air into or out of the internal space of the piston body 20 , and a lower portion of the piston body 20 integrally configured It constitutes the weight body 70 of a certain weight. The weight 70 is preferably made of a metal material.

또한, 피스톤 본체(20) 내부에는 내부 공간부(21)에 유입된 유체의 유량 감지를 위한 내부 유량계(80)가 구성된다.In addition, an internal flow meter 80 for detecting the flow rate of the fluid introduced into the internal space 21 is configured inside the piston body 20 .

한편, 유체 토출관(50)은 유체 토출이 원활하게 이루어질 수 있도록 유체 유입관(40) 보다 길이가 길게 구비되어 피스톤 본체(20)의 내부 바닥면과 근접한 높이를 이루는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, it can be seen that the fluid discharge pipe 50 is provided with a length longer than the fluid inlet pipe 40 so that the fluid can be discharged smoothly to form a height close to the inner bottom surface of the piston body 20 .

또한, 유체 이동통로관(30)과, 유체 유입관(40), 유체 토출관(50)에는 각각 개폐밸브(31,41,51) 또는 체크밸브가 구비된다.In addition, the fluid passage pipe 30 , the fluid inlet pipe 40 , and the fluid discharge pipe 50 are provided with on/off valves 31 , 41 , 51 or check valves, respectively.

본 실시 예에서의 실린더 하우징(10)은 상부가 개방된 구조를 이루는 것을 확인할 수 있다.It can be seen that the cylinder housing 10 in this embodiment has an open top structure.

한편, 본 실시 예에서의 유체 유입관(40), 유체 토출관(50), 공기 안내관(60) 및 내부 유량계(80)의 동작 및 개폐 제어는 외부 제어부(미도시)에 의해 이루어지게 된다.Meanwhile, in this embodiment, the operation and opening/closing control of the fluid inlet pipe 40 , the fluid discharge pipe 50 , the air guide pipe 60 , and the internal flow meter 80 are performed by an external controller (not shown). .

도면 중 미설명 부호 22는 기밀 패킹을 나타낸다.Unexplained reference numeral 22 in the drawing indicates an airtight packing.

이와 같은 구성을 이루는 본 발명 피스톤 승하강 장치의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.Let's look at the effect of the operation of the piston elevating device of the present invention constituting such a configuration.

본 발명의 피스톤 승하강 장치는 실린더 하우징(10) 내부에 작동유체(S)가 채워진 상태에서 피스톤 본체(20)의 하강 동작에 따른 유압을 압력 토출구(11)를 통해 연결된 유압장치에 공급하는 동작이 이루어지게 된다.The piston elevating device of the present invention is an operation of supplying hydraulic pressure according to the lowering operation of the piston body 20 to the hydraulic device connected through the pressure outlet 11 in a state in which the working fluid S is filled in the cylinder housing 10 this will be done

즉 이때에는, 피스톤 본체(20)에 구비된 유체 유입관(40)의 개폐밸브(41) 개방을 통해 상부 작동유체(S)가 내부 공간부(21)로 유입되면서 피스톤 본체(20) 내부에 채워지면서 자체 중량이 증가되어지게 된다. 이때, 내부 공간부(21)의 공기는 공기 안내관(60)을 통해 외부로 배출이 이루어지게 된다.That is, at this time, the upper working fluid (S) is introduced into the inner space (21) through the opening of the on-off valve (41) of the fluid inlet pipe (40) provided in the piston body (20) inside the piston body (20). As it fills, its own weight increases. At this time, the air of the inner space 21 is discharged to the outside through the air guide pipe (60).

이와 같이 유체 유입이 이루어진 피스톤 본체(20)는 중량체(70)의 자체 중량에 유입 유체의 중량이 더해지면서 도 5에서와같이 하강 동작이 이루어지게 되고, 이로 인하여 실린더 하우징(10)의 하부에 저장된 작동유체(S)는 압력 토출구(11)를 통해 유압을 필요로 하는 장치로 공급이 이루어지게 된다.As the weight of the inflow fluid is added to the own weight of the weight body 70 , the piston body 20 , into which the fluid is introduced as described above, moves downward as shown in FIG. 5 , and thereby the lower part of the cylinder housing 10 The stored working fluid (S) is supplied to a device requiring hydraulic pressure through the pressure outlet (11).

그리고, 외부로 공급된 유체는 별도의 회수 유로를 통해 실린더 하우징(10)의 개방된 상부를 통해 회수가 이루어짐으로써, 실린더 하우징(10) 내의 작동유체(S)는 항상 일정량이 유지되어질 수 있게 된다.And, the fluid supplied to the outside is recovered through the open upper part of the cylinder housing 10 through a separate recovery passage, so that a certain amount of the working fluid S in the cylinder housing 10 can be always maintained. .

한편, 하강이 이루어진 피스톤 본체(20)의 상승 동작은 자체 부력 작용에 의해 이루어지게 된다.On the other hand, the ascending operation of the piston body 20, which is descended, is made by its own buoyancy action.

즉, 유체 토출관(50)의 개폐밸브(51)가 개방된 상태에서 공기 안내관(60)을 통해 외부 공기가 피스톤 본체(20) 내부로 유입되어지게 되면, 내부 공간부(21)에 채워져 있던 유체는 도 6에서와같이 유체 토출관(50)을 통해 토출이 이루어지면서 내부 공간부(21)에는 공기가 채워지게 된다.That is, when the on-off valve 51 of the fluid discharge pipe 50 is opened and external air is introduced into the piston body 20 through the air guide pipe 60, the internal space 21 is filled and As the existing fluid is discharged through the fluid discharge pipe 50 as shown in FIG. 6 , the internal space 21 is filled with air.

이때, 4개의 유체 이동 통로관(30)의 개폐밸브(31)가 개방되면, 피스톤 본체(20)는 자체부력이 작용하면서 실린더 하우징(10) 상부로 상승 동작이 이루어지게 된다.At this time, when the opening/closing valves 31 of the four fluid passage pipes 30 are opened, the piston body 20 is lifted upward by the cylinder housing 10 while its own buoyancy is applied.

그리고, 이러한 피스톤의 하강 및 상승 동작이 반복되면서 연속적인 유압 공급이 이루어질 수 있게 된다.And, as the descending and ascending operations of the piston are repeated, continuous hydraulic pressure can be supplied.

따라서 본 발명의 피스톤 승하강 장치는, 실린더 내에서의 피스톤 승하강 동작이 피스톤 내부 부력 및 자중에 의해 이루어질 수 있게 되어 작동 효율이 향상되는 효과를 나타낸다.Therefore, in the piston elevating device of the present invention, the piston elevating/lowering operation in the cylinder can be made by the internal buoyancy of the piston and its own weight, thereby exhibiting the effect of improving the operating efficiency.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 피스톤 승하강장치 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다. And, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated in the above, it is obvious that the structure of the piston elevating device of the present invention may be variously modified and implemented by those skilled in the art.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 유체 이동 통로관이 4개로 구비된 상태가 설명 및 도시되었으나, 유체 이동 통로관의 설치 갯수는 필요에 따라 가변되어질 수 있게 된다.For example, in the above embodiment, although a state in which four fluid passage pipes are provided has been described and illustrated, the number of installed fluid passage pipes can be varied as needed.

따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.Accordingly, such modified embodiments should not be individually understood from the spirit or scope of the present invention, and such modified embodiments should be included within the appended claims of the present invention.

10 : 실린더 하우징 11 : 압력 토출구
20 : 피스톤 본체 21 : 내부 공간부
30 : 유체 이동 통로관 31,41,51 : 개폐밸브
40 : 유체 유입관 50 : 유체 토출관
60 : 공기 안내관 70 : 중량체
80 : 내부 유량계 S : 작동유체10: cylinder housing 11: pressure outlet
20: piston body 21: internal space
30: fluid passage pipe 31, 41, 51: on/off valve
40: fluid inlet pipe 50: fluid discharge pipe
60: air guide pipe 70: weight body
80: internal flow meter S: working fluid

Claims (5)

하부에 압력 토출구(11)가 구비된 상태에서 내부에 작동 유체(S)가 채워져 있는 실린더 하우징(10)과;
상기 실린더 하우징(10) 내부에서 승하강 구동이 이루어지되, 내부에는 일정 크기의 내부 공간부(21)가 형성되어 있는 피스톤 본체(20)와;
상기 피스톤 본체(20)를 관통하여 구성되어 작동 유체의 이동 통로를 이루는 다수의 유체 이동 통로관(30)과;
상기 피스톤 본체(20)의 내부 공간부로 작동 유체의 유입이 이루어지도록 상부에 구성된 유체 유입관(40)과;
상기 피스톤 본체(20)의 내부에 충진된 작동 유체를 상부로 토출시키기 위해 연결 구성된 유체 토출관(50)과;
상기 피스톤 본체(20)의 내부 공간부로 공기를 유입시키거나 배출시키는 공기 안내관(60)과;
상기 피스톤 본체(20)의 하부에 일체로 구성된 일정 무게의 중량체(70);
를 포함하되,
상기 피스톤 본체(20) 내부에는 내부 공간부(21)에 유입된 유체의 유량 감지를 위한 내부 유량계(80)가 구성된 것을 특징으로 하는 부력 및 자중을 이용한 피스톤 승하강 장치.a cylinder housing 10 filled with a working fluid (S) therein in a state in which the pressure outlet 11 is provided at the lower portion;
a piston body 20 in which an elevating drive is made inside the cylinder housing 10, and an internal space 21 of a predetermined size is formed therein;
a plurality of fluid passage pipes 30 passing through the piston body 20 to form a movement passage of the working fluid;
a fluid inlet pipe 40 configured at an upper portion to introduce a working fluid into the inner space of the piston body 20;
a fluid discharge pipe 50 connected to discharge the working fluid filled in the piston body 20 upward;
an air guide pipe 60 for introducing or discharging air into the inner space of the piston body 20;
a weight 70 of a certain weight integrally formed with a lower portion of the piston body 20;
including,
A piston elevating device using buoyancy and its own weight, characterized in that an internal flow meter (80) for detecting the flow rate of the fluid introduced into the internal space (21) is configured inside the piston body (20). 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 유체 토출관(50)은 유체 유입관(40) 보다 길이가 길게 구비되어 피스톤 본체(20)의 내부 바닥면과 근접한 높이를 이루는 것을 특징으로 하는 부력 및 자중을 이용한 피스톤 승하강 장치.The method according to claim 1,
The fluid discharge pipe (50) is provided with a longer length than the fluid inlet pipe (40) to form a height close to the inner bottom surface of the piston body (20). 청구항 1에 있어서,
상기 유체 이동통로관(30)과, 유체 유입관(40), 유체 토출관(50)에는 각각 개폐밸브(31,41,51)가 구비된 것을 특징으로 하는 부력 및 자중을 이용한 피스톤 승하강 장치.The method according to claim 1,
The piston lifting and lowering device using buoyancy and its own weight, characterized in that the fluid passage pipe 30, the fluid inlet pipe 40, and the fluid discharge pipe 50 are provided with on/off valves 31, 41 and 51, respectively. . 청구항 1에 있어서,
상기 실린더 하우징(10)은 상부가 개방된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 부력 및 자중을 이용한 피스톤 승하강 장치.The method according to claim 1,
The cylinder housing (10) is a piston lifting and lowering device using buoyancy and its own weight, characterized in that forming an open structure.
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