KR200246144Y1

KR200246144Y1 - 어큐뮬레이터

Info

Publication number: KR200246144Y1
Application number: KR2020010016618U
Authority: KR
Inventors: 최완수
Original assignee: 현대올레아유압(주)
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2001-10-19

Abstract

본 고안은 액체 또는 오일을 축적하기 위한 어큘뮬레이터에 관한 것으로서, 원활한 액체유출입 성능을 가지면서도 우수한 제품 신뢰성을 가지는 어큐뮬레이터에 관한 것이다. 본 고안은 내부에 가스가 충진되는 블래더(2), 상기 블래더(2)가 내삽되고, 액체유출입포트(40)를 구비하는 쉘(1), 및 상기 액체유출입포트(40)에 설치되어 액체의 유출입을 제어하는 액체밸브어셈블리(20)를 구비하고, 상기 액체밸브어셈블리(20)는 액체밸브헤드(23) 하면에 오목부(24)가 형성된 액체밸브(22), 상기 액체밸브(22)에 탄성력을 주기 위하여 상기 액체밸브(22)의 액체밸브스템(25) 주위에 설치되는 액체밸브스프링(28), 및 액체밸브스템(25) 하단에 결합되는 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터를 제공한다.

Description

어큐뮬레이터{ACCUMULATOR}

본 고안은 어큘뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원활한 액체유출입 성능을 가지면서도 우수한 제품 신뢰성을 가지는 어큐뮬레이터에 관한 것이다.

도1은 종래의 어큘뮬레이터에 대한 개략 구성도이다. 도시한 바와 같이, 어큘뮬레이터는 쉘과 블래더로 구성된다. 블래더는 일반적으로 고무 등의 탄성 재질로 이루어져 있고, 쉘의 상부에 장착된다. 블래더에는 가스 예컨대, 질소가스 등이 가스유입구를 통하여 소정 압력으로 미리 충진되어 있다. 가스의 충진이 완료된 상태에서, 액체유입구를 통하여 블래더 외부의 쉘 내부 공간으로 액체 내지는 오일이 유입 축적된다. 액체유입구에는 액체밸브가 설치된다.

상기 액체밸브는 액체밸브헤드와 액체밸브스템으로 구분하여 볼 수 있는데, 액체밸브헤드의 하면이 평면형으로 형성되어 있다. 따라서, 유체의 흡입·토출이 원할하지 못한 문제점이 있었다. 또한, 액체밸브스템을 둘러싸고 액체밸브스프링이 설치되는데, 상기 액체밸브스프링은 고정되어 있지 않아 유량의 흡입·토출시 스프링 흔들림 현상이 야기되는 문제점이 있었다.

또한, 액체밸브스템의 하단은 너트와 나사결합되는데, 유량의 흡입·토출시 나사결합부에 반복적인 동적 충격하중이 가해짐에 따라 너트의 풀림현상이 야기되어 어큐뮬레이터의 고장의 원인이 되는 문제점이 있었다. 아울러, 반복적인 동적 하중은 나사산의 굽힘파괴 또는 전단파괴를 야기하고, 응력집중에 의한 피로파괴를야기하여, 이 역시 어큐뮬레이터의 안전성을 저하시키는 원인이 되고 있다. 일반적으로 나사결합의 특성상 전 나사길이의 1/3 만이 외부하중을 지탱하는 한계를 감안할 때, 이러한 파손 위험성은 더욱 큰 것이다.

또한, 어큐뮬레이터의 성능 평가기준으로는 액체의 축압/방출 능력과 더불어 안정성이 중요한 기준이 되는 바, 종래의 어큐뮬레이터는 블래더의 가스 유입단에 단순히 가스밸브만이 설치됨으로써, 블래더 내의 압력이 과압 상태가 될 때, 이에 대한 안전장치가 구비되지 않아 안전성에 심각한 문제점을 내포하고 있었다. 즉, 화재시나 쉘 내로의 액체의 과유입에 따라 블래더 내의 가스 압력이 과도하게 증가할 때, 이에 대한 안전장치가 전혀 구비되지 않아 제품 안전성에 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은 액체밸브헤드 하면에 오목부를 형성하여 줌으로써, 유량의 흡입·토출 유속을 증가시켜 원활한 유량의 흡입·토출을 가능하게 하는 어큐뮬레이터를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 고안은 액체밸브스프링을 고정하여 줌으로써, 스프링 흔들림 현상을 방지하여, 스프링의 파손을 방지함과 아울러 소음 및 진동 발생을 최소화할 수 있는 어큐뮬레이터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 고안은 액체밸브스템의 하단에 결합되는 스토퍼로서 피스톤 타입을 채용함으로써 액체밸브 파손을 최소화하여 제품 신뢰성을 제고할 수 있는 어큐뮬레이터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 고안은 블래더 내의 압력이 과압 상태로 될 때 이에 대한 안전장치를 구비하게 함으로써, 우수한 안전성을 가지는 어큐뮬레이터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 고안은 어큐뮬레이터를 걸어 들어올릴 수 있는 수단을 제공함으로써 우수한 사용 편의성을 가지는 어큐뮬레이터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

도1은 종래의 어큘뮬레이터에 대한 개략 구성도이다.

도2는 본 고안의 바람직한 구체예에 따른 어큐뮬레이터에 대한 개략 구성도이다.

도3은 도2의 어큐뮬레이터에서, 액체밸브어셈블리가 액체유출입포트에 설치되는 상태를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도4는 도3의 어큐뮬레이터의 액체밸브 형상을 개략적으로 보여주는 절개 사시도이다.

도5는 도3의 어큐뮬레이터의 액체유출입포트를 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도6은 도3의 어큐뮬레이터의 피스톤대쉬포트를 개략적으로 보여주는 절개 사시도이다.

도7은 도3의 어큐뮬레이터의 고정링을 개략적으로 보여주기 위한 사시도이다.

도8은 도2의 어큐뮬레이터의 버스트플러그어셈블리를 개략적으로 보여주기 위한 도면이다.

도9a 및 도9b는 작동시간(축압/방출)에 따른 n값 선정 그래프 및 도표를 보여주는 도면으로서, 시스템의 평균 작동압력 100kg/cm², 축압 방출시 가스 온도 40℃를 기준하여 산출한 n값이다.

도10a 및 도10b는 평균 시스템 작동압력에 따른 n값 선정 그래프 및 도표를 보여주는 도면이다.

도11a 및 도11b는 대기 또는 평균 작동온도에 따른 n값 선정 그래프 및 도표를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 쉘 2: 블래더

4: 가스충진로 20: 액체밸브어셈블리

22: 액체밸브 23: 액체밸브헤드

24: 오목부 25: 액체밸브스템

26: 그루브 28: 액체밸브스프링

32: 피스톤대쉬포트 33: 확장단

36: 고정링 40: 액체유출입포트

42: 관통구멍 44: 확장단

60: 버스트플러그바디 62: 가스밸브

64: 버스트디스크 70: 버스트플러그캡

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 내부에 가스가 충진되는 블래더, 상기 블래더가 내삽되고, 액체유출입포트를 구비하는 쉘, 및 상기 액체유출입포트에 설치되어 액체의 유출입을 제어하는 액체밸브어셈블리를 구비하고, 상기 액체밸브어셈블리는 액체밸브헤드 하면에 오목부가 형성된 액체밸브, 상기 액체밸브에 탄성력을 주기 위하여 상기 액체밸브의 액체밸브스템 주위에 설치되는 액체밸브스프링, 및 액체밸브스템 하단에 결합되는 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터를 제공한다.

본 고안의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 액체밸브로는 포핏밸브(Poppet Valve)를 사용한다. 평면형의 액체밸브헤드 상면을 가지는 일반 액체밸브는 유량의 토출시 유체 저항을 야기함으로써 토출량이 작아지는데 반하여, 유선형의 액체밸브헤드 상면을 가지는 포핏밸브를 사용함으로써, 유체의 토출시 유량이 용이하게 토출될 뿐만 아니라, 블래더와의 접촉에 의한 손상을 최소화할 수 있게 된다. 포핏밸브의 액체밸브헤드 상면 또는 블래더 하면, 즉 포핏밸브와 블래더의 접촉부에는 쿠션(Cushion)부재를 장착하여 블래더의 파손을 방지하는 것도 가능하다.

본 고안의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 액체밸브스프링은, 일단은 상기 액체밸브의 액체밸브헤드 하면에 고정설치되고, 타단은 상기 액체유출입포트에 고정설치된다.

본 고안의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 액체유출입포트는 상기 액체밸브스템의 왕복동을 안내하고 하단 내경부에 확장단을 구비하는 관통구멍을 구비하고, 상기 액체밸브스템은 하단 근접부에 외주 그루부를 구비하고, 상기 스토퍼는 상기 액체밸브스템의 외주그루부에 끼워지는 고정링과, 상기 액체유출입포트의 확장단에 상단이 걸림될 수 있도록 상기 액체유출입포트의 관통구멍 내에 내삽되고, 상기 고정링이 압착 위치고정되는 확장단을 하단 내경부 내에 구비하는 피스톤대쉬포트를 포함하여 이루어진다.

본 고안의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 어큐뮬레이터는 버스트플러그바디를 구비하는데, 상기 버스트플러그바디는 상기 블래더와 결합되고, 상기 블래더의 가스충진로와 연통되는 가스밸브 및 버스트디스크가 형성된다. 상기 버스트디스크는 가해지는 압력 또는 온도가 기설정 압력 또는 온도 이상이 되면 자동으로 개방된다.

본 고안의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 어큐뮬레이터는 상기 버스트플러그바디가 내치되도록 상기 쉘과 결합되는 버스트플러그캡을 구비하고, 상기 버스트플러그캡은 걸개수단을 구비한다. 상기 걸개수단으로는 예컨대 걸이홈 등이 사용된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 구체예를 상세히 설명한다.

도2는 본 고안의 바람직한 구체예에 따른 어큐뮬레이터의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도3은 도2의 어큐뮬레이터에서, 액체밸브어셈블리(20)가 액체유출입포트(40)에 설치되는 상태를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도시한 바와 같이, 도3의 액체밸브어셈블리(20)는 액체밸브(22), 액체밸브스프링(28), 스토퍼로 이루어진다. 액체밸브(22)에 가해지는 다른 외력이 없는 경우, 액체밸브스프링(28)은 액체밸브(22)에 상방 탄성력을 주게 된다. 본 고안의 바람직한 구체예에 따르면 상기 액체밸브스프링(28)은 일단은 상기 액체밸브(22)의 액체밸브헤드(23) 하면에 고정설치되고, 타단은 상기 액체유출입포트(40)에 고정설치됨으로써, 유량의 흡입·토출시 액체밸브스프링(28)의 흔들림을 최소화한다. 스토퍼는 액체밸브(22)가 액체밸브(22)의 상방 변위 한계를 줌으로써 액체밸브(22)가 액체유출입포트(40)로부터 이탈되지 않도록 한다. 스토퍼는 고정링(36)과 피스톤대쉬포트(32)로 이루어진다.

한편, 액체유출입포트(40)는 어큐뮬레이터의 쉘(1)의 하단부에 설치된다. 액체유출입포트(40)에는 전술한 액체밸브어셈블리(20)가 설치되어 액체의 유출입을 제어하게 된다.

전체적인 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

어큐뮬레이터는 가스와 유체의 압력차 (PV=C)에 의해 블래더(2)가 수축 팽창하며 유체의 축압, 방출기능을 수행한다. 블래더(2) 내부의 가스(예컨대 N2) 압력은 작동유체(시스템)의 압력에 따라 용도별로 차등 적용되고 최초 가스 충진후 블래더(2)는 쉘(1) 안의 전체 용적을 차지하며 이때 블래더(2)는 액체밸브(22)를 하방으로 밀어 액체밸브(22)가 폐쇄상태에 있도록 한다.

다음으로 시스템의 유압펌프에 의해 작동유체가 어큐뮬레이터 내부로 유입된다. 이때 액체밸브(22)는 개방상태에 있게 된다. 블래더(2)의 수축변형은 유체와 질소 가스압력이 균형을 이룰 때부터 시작되며 단면의 형상이 정삼각, 정방향의 세개의 둥근 돌출부 형상으로 수축 변형을 한다.

유체의 방출과정은, 시스템 압력이 떨어질 때 요구대로 압축된 가스 압력으로 인해 시스템 내로 방출되며 유압 시스템의 기능이 완료될 때 어큐뮬레이터는 최초 상태, 즉 액체밸브(22)가 폐쇄된 상태로 복귀된다.

도4는 도3의 어큐뮬레이터의 액체밸브(22) 형상을 개략적으로 보여주는 절개 사시도이다.

도시한 바와 같이, 상기 액체밸브(22)의 액체밸브헤드(23)는 상면이 R30의 유선형을 하고 있고, 하면에는 오목부(24)가 형성되어 있다. 이로 인하여 액체의 원할한 유출입이 가능하게 된다. 특히 하면의 오목부(24)로 인하여 유체의 회오리 현상에 의한 액체의 유출입 유속이 증가되어 흡입력이 증대되게 된다. 액체밸브스템(25)의 하단 근접부에는 외주그루브(26)가 형성된다. 상기 외주그루브(26)에는 고정링(36)이 끼워지게 된다.

도5는 도3의 어큐뮬레이터의 액체유출입포트(40)를 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액체유출입포트(40)는 액체밸브스템(25)의 왕복동을 안내하는 관통구멍(42)을 구비한다. 상기 관통구멍(42)의 하단 내경부에는 확장단(44)이 형성되는데, 확장단(44)은 스토퍼가 걸림될 수 있도록 하여 액체밸브(22)의 상방 변위 한계를 설정하는 기능을 수행한다.

도6은 도3의 어큐뮬레이터의 피스톤대쉬포트(32)를 개략적으로 보여주는 절개 사시도이다.

도시한 바와 같이, 피스톤대쉬포트(32)는 고정링(36)과 함께 스포터를 이루는 일 구성요소로서, 피스톤대쉬포트(32)에는 액체밸브스템(25)이 끼워진다. 피스톤대쉬포트(32)의 상단은 상기 액체유출입포트(40)의 확장단(44)에 걸림될 수 있도록 액체유출입포트(40)의 관통구멍(42)내에 내삽된다. 또한, 피스톤대쉬포트(32) 자체도 하단 내경부에 확장단(33)을 구비하여 그 확장단(33) 내에 고정링(36)이 압착고정되도록 되어 있다.

도7은 도3의 어큐뮬레이터의 고정링(36)을 개략적으로 보여주기 위한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 구체예에 따른 고정링(36)으로는 분할타입 고정링(36)이 사용된다. 액체밸브어셈블리(20)의 설치 과정을 살펴보면 다음과 같다. 먼저 액체유출입포트(40)의 관통구멍(42)에 액체밸브(22)를 내삽한다. 그리고 나서, 하방으로부터 피스톤대쉬포트(32)를 액체밸브스템(25)에 끼운다. 그리고 나서, 역시 하방으로부터 분할 고정링(36)을 끼운 후, 피스톤대쉬포트(32)의 하단을 압착하여 고정링(36)을 고정하게 된다.

종래의 어큐뮬레이터에서는 너트 타입의 스토퍼가 사용되는 것과 비교할 때, 본 고안의 바람직한 구체예에 따른 스토퍼는 피스톤 타입의 스토퍼라고 볼 수 있다. 본 고안의 바람직한 구체예에서는 이러한 타입의 스토퍼를 사용함으로써, 스토퍼의 파손을 최소화하여 제품 신뢰성을 제고할 수 있게 된다.

도시한 바와 같이, 상기 버스트플러그어셈블리는 버스트플러그바디(60)와 버스트플러그캡(70)으로 이루어진다.

상기 버스트플러그바디(60)는 블래더(2)와 결합되고, 상기 블래더(2)의 가스충진로(4)와 연통되는 가스밸브(62) 및 버스트디스크(64)가 설치된다. 상기 버스트디스크(64)는 가해지는 압력 또는 온도가 기설정 압력 또는 온도 이상이 되면 자동으로 개방된다. 예컨대, 270bar의 압력 또는 120℃의 온도에서 자동으로 가스를 방출시킴으로써 안전성을 높일 수 있게 된다. 미설명 도면부호 4는 너트를 나타낸다.

상기 버스트플러그캡(70)은 상기 버스트플러그바디(60)의 외부에서 상기 쉘(1)과 나사결합된다. 이를 위하여 상기 버스트플러그캡의 내경부에는 암나사가 형성되어 있고, 도시되지는 않았지만 비상시 가스를 배출시키기 위한 배기공이 형성되어 있다. 상기 버스트플러그캡(70)은 호이스트 등을 걸수 있는 걸이홈(72)이 형성되어, 무게를 들어올릴 수 있도록 되어 있다.

일반적으로 에너지 축적용도(시스템의 압력/유량보상)의 어큐뮬레이터 계산 공식은 다음의 소개되는 3가지 경우의 시스템 작동 조건에 따라 각 기본 공식을 활용하여 계산할 수 있다.

- 등온변화: 느린 축압(등온), 느린 방출(등온)의 경우

- 단열변화1: 빠른 축압(단열), 빠른 방출(단열)의 경우; 가장 일반적으로 사용되는 식임

- 단열변화2: 느린 축압(등온), 빠른 방출(단열)의 경우

여기서,

V₁(ℓ): 어큐뮬레이터의 전체 용적(실제 가스 체적)

dV(ℓ): 어큐뮬레이터 유효축압/방출용량

P₀(kg/cm²): 가스 충진(봉입) 압력

P₁(kg/cm²) 시스템의 최저 작동압력

P₂(kg/cm²): 시스템의 최고 작동압력

n: 폴리트로픽지수

질소가스의 n 값은 어큐뮬레이터 내의 작동시간(축압, 방출)인 사이클 시간과 평균작동압력 및 가스의 주변 및 시스템의 온도에 따라 그 수치가 변하므로 정확한 값을 산출하기 위해서는 도9a 내지 도11b의 3가지 그래프 및 계수의 단열지수 도표를 참조하여 반드시 그 값을 합산하여 최종 선정한다.

상기한 구성에 따르면, 본 고안은 유량의 흡입·토출 유속을 증가시켜 원활한 유량의 흡입·토출을 가능하게 하는 어큐뮬레이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 블래더의 파손을 최소화함과 아울러, 유량의 유출 저항을 최소화하여 원활한 액체 유출을 가능하게 하는 어큐뮬레이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 스프링 흔들림 현상을 방지하여, 스프링의 파손을 방지함과 아울러 소음 및 진동 발생을 최소화할 수 있는 어큐뮬레이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 액체밸브 파손을 최소화하여 제품 신뢰성을 제고할 수 있는 어큐뮬레이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 우수한 안전성을 가지는 어큐뮬레이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 우수한 사용 편의성을 가지는 어큐뮬레이터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

내부에 가스가 충진되는 블래더,

상기 블래더가 내삽되고, 액체유출입포트를 구비하는 쉘, 및

상기 액체유출입포트에 설치되어 액체의 유출입을 제어하는 액체밸브어셈블리를 구비하고,

상기 액체밸브어셈블리는 액체밸브헤드 하면에 오목부가 형성된 액체밸브,

상기 액체밸브에 탄성력을 주기 위하여 상기 액체밸브의 액체밸브스템 주위에 설치되는 액체밸브스프링, 및

액체밸브스템 하단에 결합되는 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
제1항에서, 상기 액체유출입포트는 상기 액체밸브스템의 왕복동을 안내하고 하단 내경부에 확장단을 구비하는 관통구멍을 구비하고,

상기 액체밸브스템은 하단 근접부에 외주 그루부를 구비하고,

상기 스토퍼는

상기 액체밸브스템의 외주그루부에 끼워지는 고정링과,

상기 액체유출입포트의 확장단에 상단이 걸림될 수 있도록 상기 액체유출입포트의 관통구멍 내에 내삽되고, 상기 고정링이 압착 위치고정되는 확장단을 하단내경부 내에 구비하는 피스톤대쉬포트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
제1항 또는 제2항에서, 상기 액체밸브스프링은, 일단은 상기 액체밸브의 액체밸브헤드 하면에 고정설치되고, 타단은 상기 액체유출입포트에 고정설치되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
제1항 또는 제2항에서, 상기 블래더와 결합되고, 상기 블래더의 가스충진로와 연통되는 가스밸브 및 버스트디스크가 설치된, 버스트플러그바디를 구비하고,

상기 버스트디스크는 가해지는 압력 또는 온도가 기설정 압력 또는 온도 이상이 되면 자동으로 개방되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
제4항에서, 상기 버스트플러그바디가 내치되도록 상기 쉘과 결합되는 버스트플러그캡을 구비하고,

상기 버스트플러그캡은 걸개수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.