KR20010001892A

KR20010001892A - 완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더

Info

Publication number: KR20010001892A
Application number: KR1019990021385A
Authority: KR
Inventors: 곽필규
Original assignee: 양재신; 대우종합기계 주식회사
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2001-01-05

Abstract

본 발명은 완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더에 관한 것으로, 일측에 중공공간(9)을 갖추고서 원통형 실린더몸체의 길이방향을 따라 이동되는 플런저피스톤이 구비되고, 상기 실린더몸체에 형성된 포트(13) 및 제어구멍 과 연통되도록 압유 송출용 접속관(3)이 부착되는 한편, 상기 실린더몸체(1)의 바닥부(26)에 외주면에 1개이상의 그루우브(18)가 형성된 밀봉부재가 고정설치되어, 상기 압유 송출용 접속관(3)을 통해 유입되는 압유로 플런저피스톤을 실린더몸체상에서 이동시키도록 된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더에 있어서, 상기 플런저피스톤(27)의 선단에, 피스톤몸체(29)의 길이방향으로 제어구멍 (30)과 연통되도록 체크밸브(31)가 설치되어, 상기 포트(13)와 제어구멍 (30) 및 체크밸브(31)를 통해 압유가 유입되고, 상기 플런저피스톤(27)과 실린더몸체(1)의 내벽 선단간의 제 1접촉면(43) 및 플런저피스톤(27)의 선단과 밀봉부재간의 제 2접촉면(35)이 이루는 간극을 통해 압유가 빠져나가게 됨으로써 플런저피스톤(27)이 원위치할 때 실린더내벽 선단과의 마찰로 인해 충격이 발생하는 것을 방지하도록 되어 있다.

Description

완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더{A Plunger Cylinder of Concrete Pump Truck with Improved Damping Function}

본 발명은 콘크리트 펌프트럭에 설치되는 플런저실린더(plunger cylinder)에 관한 것으로, 특히 실린더내벽과 바닥부간의 간극이 오리피스작용을 하도록 함으로써 압유가 서서히 빠져나가도록 유도하여 실린더 내벽과의 접촉으로 인해 발생하는 소음을 최소화할 수 있도록 한 완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭용 플런저실린더를 제공함에 그 목적이 있다.

플런저실린더는 건설중장비, 특히 콘크리트 펌프트럭에 있어서 레미콘차량에서 투입된 콘크리트를 붐을 통해 작업위치까지 압송시키게 되는 펌핑장치에 설치되는 것으로써 도 3에 도시된 것과 같이 호퍼(100)에 연결설치되는 드라이브실린더 (101)상부에 플런저실린더(102)가 장착되어 이 플런저실린더(102)를 매개로 로드선단에 연결된 스윙레버(103)를 소정각도내에서 좌우측으로 반복적으로 선회시켜, 이와 기어결합된 S밸브(104)를 개방 또는 차단시키면서 상기 드라이브실린더(101)의 펌핑력으로 붐(도시되지 않음)을 통해 호퍼(100)내의 콘크리트를 작업위치까지 압송시키도록 되어 있다.

한편 이 플런저실린더는 스윙레버(102)좌우측에 각각 연결되어 하나의 실린더가 신장되면 반대쪽 실린더는 수축되고, 수축되었던 실린더가 다시 신장되면 반대쩍 실린더가 수축되는 방식으로 연동되도록 주기적으로 유로가 제어되도록 되어있고, 수축 및 신장동작시에는 실린더의 내벽면을 따라 수평방향으로 왕복운동하게 되며 실린더몸체내로 유입되는 압유에 상당하는 최대 스트로크까지 이동되도록 되어 있다.

즉 도 4에 도시된 것과 같이 원통형상의 실린더몸체(1)외주면에 유압신호 송출용 접속관(2)과 압유 송출용 접속관(3)이 각각 부착되고, 상기 유압신호 송출용 접속관(2)과 인접한 실린더내벽(4)에는 안내링(5)과 밀봉링(6) 및 안내밴드(7)가 탄력적으로 끼워진 환형채널(8)이 소정간격을 두고 다수개 형성되며, 상기 실린더내벽(4)의 길이방향으로는 일측에 중공공간(9) 및 안내연부(10)가 형성된 플런저피스톤(11)을 갖춘 플런저(12)가 상기 안내링(5)과 밀봉링(6) 및 안내밴드(7)에 외주면이 접촉된 상태에서 실린더내벽(4)을 따라 횡방향으로 이동가능하도록 장착되어 있다.

그리고, 상기 압유송출용 접속관(3)은 실린더몸체(1)에 관통형성된 포트 (13)와 연통되고, 이 포트(13)는 실린더내벽(4)에 형성된 원추형 환형채널(14)과 연결되어 있다.

또한 상기 플런저피스톤(11)의 일측에는 충격완충수단이 갖추어져 있는 바, 이 충격완충수단은 피스톤몸체(15)의 일측 즉, 상기 플런저피스톤(11)이 실린더몸체(1)내로 완전하게 밀려져 있는 상태에서 상기 원추형 환형채널(14)과 인접하는 부위에 형성된 제어구멍(16)과, 피스톤몸체(15)의 중공공간(9)보다 상대적으로 큰 직경으로 외주면에 1개 이상의 그루우브(18)가 형성되고 선단에는 안내원추형부 (19)를 갖추고서 상기 실린더몸체(1)의 선단에 고정부착된 원통형완충핀(20)을 갖추고 있다.

따라서 도 5에 도시된 것과 같이 엔진(21)에서 발생된 동력으로 하이드로릭 펌프(hydraulic pump;22)를 구동시켜 압유를 방향제어밸브(23)로 흘려보내면, 이 방향제어밸브(23)의 제어동작에 따라 압유가 플런저실린더(24,25)에 구비된 압유 송출용 접속관(3)과 포트(13) 및 제어구멍(16)을 통해 안내연부(10)와 안내원추형부(19)사이로 유입되게 되고, 이 같이 유입된 압유로 인해 플런저피스톤(11)이 원통형완충핀(20)에서 점차 멀어지면서 도 4에서 좌측방향으로 이동되게 되며, 상기 포트(13)를 통해 계속 유입되는 압유로 인해 플런저피스톤(11)은 실린더몸체(1)의 길이방향을 따라 최대행정위치까지 밀려지게 된다.

한편, 상기 방향제어밸브(22)가 압유의 방향을 전환하게 되면 도 4에서 좌측으로 밀려졌던 플런저피스톤(11)가 다시 최초 위치로 복귀하면서 대향되는 위치에 설치된 플런저실린더(25)를 상기와 같은 방법으로 밀어주는 동작을 하게 되는데, 플런저(12)가 원위치할 때에는 밀려질때와 역으로 압유가 제어구멍(16)과 포트(13)를 통해 압유송출용 접속관(3)으로 빠져나가게 됨으로써 플런저피스톤(11)이 도 3에서 우측방향으로 이동하게 된다.

그러나 이러한 종래의 플런저실린더는 플런저피스톤(11)이 실린더몸체(1)의 선단에 가까와져 원통형완충핀(20)에 안착되기 시작하면, 제어구멍(9)의 구경이 상기 원통형완충핀(20)과 중공공간(9)사이의 간극보다 상대적으로 크기 때문에 압유가 상기 제어구멍(9)을 통해서 일시에 포트(13)로 뻐져나가게 됨에 따라, 원통형완충핀(20)과 중공공간(9)의 접촉부위에서 심한 충격이 유발되어 약 95㏈의 큰 소음이 발생되게 된다.

따라서 이로 인한 충격이 차체 전체로 전달되어 차량을 구성하고 있는 각종 구성요소를 손상시킬 뿐 아니라, 콘크리트를 압송하는 붐(boom)도 흔들리게 됨으로써 콘크리트 타설작업에도 지장을 주게 되어 안전사고를 유발하는 원인이 되는 등의 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 플런저피스톤이 원위치할 때 피스톤 선단과 실린더몸체사이에 충전된 압유가 실린더내벽과 피스톤 선단사이의 간극을 통해 빠져나가도록 함으로써, 접촉소음과 이로 인한 진동을 최소화할 수 있도록 한 완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플런저실린더의 개략 단면도,

도 2a,2b,2c는 각각 본 발명에 따른 플런저실린더의 동작을 설명하기 위한 단면도,

도 3은 플런저실린더의 사용상태를 설명하기 위한 설치상태 사시도,

도 4는 종래 사용예에 따른 플런저실린더의 개략 단면도로써, 도 1의 대응도,

도 5는 플런저실린더의 동작원리를 설명하기 위한 유압회로도이다.

1 --- 실린더몸체, 2 --- 유압신호 송출용 접속관,

3 --- 압유 송출용 접속관, 4 --- 실린더내벽,

5 --- 안내링, 6 --- 밀봉링,

7 --- 안내밴드, 8,14 --- 환형채널,

9 --- 중공공간, 10 --- 안내연부,

11,27 --- 플런저피스톤, 12,28 --- 플런저,

13 --- 포트, 15,29 --- 피스톤몸체,

16,30 --- 제어구멍, 17 --- 중공공간,

18 --- 그루우브, 19 --- 안내원추형부,

20 --- 원통형완충핀, 21 --- 엔진,

22 --- 하이드로릭 펌프, 23 --- 방향제어밸브,

24,25 --- 플런저실린더, 26 --- 바닥부,

31 --- 체크밸브, 32 --- 지지판,

33 --- 밀봉부재, 34 --- 제 1접촉면,

35 --- 제 2접촉면,

100 --- 호퍼, 101 --- 드라이브실린더,

102 --- 플런저실린더, 103 --- 스윙레버,

104 --- S밸브,

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측에 중공공간을 갖추고서 원통형 실린더몸체의 길이방향을 따라 이동되는 플런저피스톤이 구비되고, 상기 실린더몸체에 형성된 포트 및 제어구멍 과 연통되도록 압유 송출용 접속관이 부착되는 한편, 상기 실린더몸체의 바닥부에 외주면에 1개이상의 그루우브가 형성된 밀봉부재가 고정설치되어, 상기 압유 송출용 접속관을 통해 유입되는 압유로 플런저피스톤을 실린더몸체상에서 이동시키도록 된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더에 있어서, 상기 플런저피스톤의 선단에, 피스톤몸체의 길이방향으로 제어구멍과 연통되는 체크밸브가 설치되어, 상기 포트와 제어구멍 및 체크밸브를 통해 압유가 유입되고, 상기 플런저피스톤과 실린더몸체의 내벽 선단간의 제 1접촉면 및 플런저피스톤의 선단과 밀봉부재간의 제 2접촉면이 이루는 간극을 통해 압유가 빠져나가도록 구성되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 플런저실린더의 개략 단면도로써 종래 구조를 도시한 도 4와 동일 부위에는 동일 참조부호가 도시되어 있는 바, 본 발명은 도면에 도시된 것과 같이, 원통형상을 하고서 실린더내벽(4)에 안내링(5)과 밀봉링(6) 및 안내밴드(7)가 끼워지는 환형채널(8)이 형성된 실린더몸체(1)의 외주면 일측에 압유 송출용 접속관(3)이 부착되고, 상기 실린더내벽(4)의 길이방향으로 플런저피스톤(27)을 갖춘 플런저(28)가 상기 안내링(5)과 밀봉링(6) 및 안내밴드(7)에 외주면이 접촉된 상태에서 실린더내벽(4)을 따라 횡방향으로 이동가능하도록 장착되어 있다.

그리고, 상기 압유송출용 접속관(3)은 실린더몸체(1)에 관통형성된 포트 (13)와 연통되고, 이 포트(13)는 실린더내벽(4)에 형성된 원추형 환형채널(14)과 연결되며, 이 환형채널(14)과 인접한 부위에 피스톤몸체(29)의 원주면을 따라 제어구멍(30)이 형성되는 한편, 상기 플런저피스톤(27)의 선단에는 피스톤몸체(29)의 길이방향으로 체크밸브(31)가 장착되면서 이 체크밸브(31)의 선단이 상기 제어구멍 (30)과 연통되도록 되어 있다.

또한 상기 실린더몸체(1)의 선단에는 지지판(32)을 갖춘 밀봉부재(33)가 용접과 같은 방법으로 고정되어, 상기 플런저피스톤(27)이 실린더몸체(1)에 완전하게 밀려 있는 위치에서 플런저피스톤(27)선단이 상기 지지판(32)에 맞닿도록 되어 있다.

다음에는 이상과 같이 구성된 본 발명 완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더의 동작에 대해 설명한다.

먼저 방향제어밸브(23)의 제어동작에 따라 압유가 플런저실린더의 압유송출용 접속관(3)과 포트(13), 제어구멍(30) 및 이 제어구멍(30)과 연통된 체크밸브 (31)를 통해 상기 피스톤몸체(29)선단과 지지판(32)간에 형성되는 제 1접촉면(34)으로 유입되면, 플런저피스톤(27)이 실린더몸체(1)의 길이방향을 따라 도 2a에 도시된 것과 같이 왼쪽방향으로 밀려지게 된다.

그리고 상기 방향제어밸브(23)의 제어동작에 따라 압유의 흐름방향이 바뀌면 반대쪽 플런저실린더가 신장되면서 플런저피스톤(27)을 밀어 실린더몸체(1)내로 유입된 압유를 제어구멍(30)을 통해 압유송출용 접속관(3)으로 내보내게 되며, 상기 플런저피스톤(27)이 실린더바닥부(26)와 가까워지는 위치 즉, 도 2b에 도시된 위치에 도달하면, 압유가 플런저피스톤(27)의 선단과 실린더몸체(1)사이에 순간적으로 닫혀지면서 1차적으로 댐핑(damping)되게 된다.

또한 상기한 상태에서 반대쪽 실린더가 계속 플런저피스톤(27)을 밀어주게 되면, 상기 플런저피스톤(27)의 선단과 실린더몸체(1)사이에 갇혀진 압유가 상기 제 1접촉면(34) 및 실린더내벽(4)과 피스톤몸체(29)간에 형성되는 제 2접촉면(35)의 간극을 통해 포트(13)와 압유송출용 접속관(3)으로 서서히 빠져나가게 됨으로써 2차적으로 댐핑(damping)되게 된다.

즉 이는 상기 체크밸브(31)로 인하여 제어구멍(30)으로 통하는 유로가 차단되어 상기 제 1접촉면(34)과 제 2접촉면(35)에 형성되는 간극을 통해서만 압유가 빠져나게 됨에 따라, 이들 제 1접촉면(34)과 제 2접촉면(35)이 오리피스역할을 하게 되어 플런저피스톤(27)이 실린더바닥부(26)에 가까워질수록 그 이동속도가 점차 늦어지게 되기 때문이다.

한편, 상기 제 2접촉면(35)을 통과하게 되는 유량을 실험적인 방법으로 해석한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

도 2b에서의 A부 유량(이는 빠져나가야 할 유량임)

D = 60(㎜), L = 48(㎜)

Q = A×V = (π×D)/4×L = 0.136(L)에서

종래 사용구조에서 제어구멍을 통과할 때의 유속

D = 3(㎜)×2(개소)

V1 = Q/A = 0.316×4(2×π×9) = 9624.9(ｍ/ｓ)

본 발명에서의 제 2접촉면을 통과할 때의 유속

D1 = 플런저피스톤의 외경 60(㎜), D2 = 실린더몸체의 내경 60.2(㎜)

V2 = Q/A = 0.136 × 4/(2×π×D2 - D1) = 17324.8(ｍ/ｓ)

여기서 V2 - V1의 값 차이만큼 플런저실린더의 이동속도가 감소하는 것으로 나타나게 된다.

또한, 본 발명은 플런저실린더의 진동을 감소시키는 용도에만 사용할 수 있는 것이 아니라, 여러가지 용도에 폭 넓게 사용될 수 있는 것으로, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변경하여 사용할 수 있슴은 물론이다.

이상 설명한 것과 같이 본 발명 완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더에 의하면, 실린더 선단에 체크밸브를 설치하여 플런저피스톤이 원위치할 때 피스톤 선단과 실린더몸체사이에 충전된 압유가 실린더내벽과 피스톤 선단사이의 간극을 통해 빠져나가도록 함으로써, 접촉소음과 이로 인한 진동을 최소화하는 잇점이 있다.

Claims

일측에 중공공간(9)을 갖추고서 원통형 실린더몸체의 길이방향을 따라 이동되는 플런저피스톤이 구비되고, 상기 실린더몸체에 형성된 포트(13) 및 제어구멍 과 연통되도록 압유 송출용 접속관(3)이 부착되는 한편, 상기 실린더몸체(1)의 바닥부(26)에 1개이상의 그루우브(18)가 외주면에 형성된 밀봉부재가 고정설치되어, 상기 압유 송출용 접속관(3)을 통해 유입되는 압유로 플런저피스톤을 실린더몸체상에서 이동시키도록 된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더에 있어서,

상기 플런저피스톤(27)의 선단에, 피스톤몸체(29)의 길이방향으로 제어구멍 (30)과 연통되는 체크밸브(31)가 설치되어, 상기 포트(13)와 제어구멍 (30) 및 체크밸브(31)를 통해 압유가 유입되고, 상기 플런저피스톤(27)과 실린더몸체(1)의 내벽 선단간의 제 1접촉면(43) 및 플런저피스톤(27)의 선단과 밀봉부재간의 제 2접촉면(35)이 이루는 간극을 통해 압유가 빠져나가도록 구성된 완충기능이 향상된 콘크리트 펌프트럭의 플런저 실린더