KR200278456Y1 - 공압으로 작동하는 피스톤식 유압펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공압의 힘으로 작동하는 피스톤식 유압펌프에 관한 것으로, 특히 공압실린더부(10)의 구동피스톤(15)이 밸브부(20)의 압축공기 유입구(21a)를 통하여 유입되는 압축공기의 힘에 의해 전진이동하면서 중앙을 관통하여 고정된 피스톤로드(40)를 전진이동시키고, 상기 피스톤로드(40)의 선단에 구비된 오일펌핑용 피스톤부(41)는 피스톤로드(40)의 전진이동에 의해 오일펌프부(30)안의 오일체임버(32)안의 오일을 가압하여 토출구(34)를 통하여 토출시키고, 상기 압축공기가 밸브부(20)안으로 유입되는 것이 중단되면 상기 구동피스톤(15)이 리턴스프링(16)에 의해 후진위치로 이동하면서 피스톤로드(40)를 후진시킴으로써 피스톤로드(40)의 피스톤부(41)를 오일체임버(32)안에서 후진시킴으로써 오일체임버(32)에는 부압이 형성되어 외부의 오일이 오일흡입구(33)를 통하여 포펫(35)를 밀고 오일체임버(32)안으로 흡입된 후, 상기 토출과정을 반복하여 외부로 토출된다.

Description

공압으로 작동하는 피스톤식 유압펌프{ Hydraulic piston pump activated by pressured air}

본 고안은 피스톤식 유압펌프에 관한 것으로, 특히 공압에 의해 작동하는 피스톤식 유압펌프에 관한 것이다.

일반적으로 유압펌프는 전동모터나 엔진으로 구동되게 있는 데, 상기 구동원으로서는 전동모터나 엔진은 전기나 인화성연료를 사용하므로 화재나 폭발의 위험성을 항상 내포하고 있고, 특히 인화성연료를 사용하는 경우에 환경을 오염시키는 문제를 가지고 있다. 그리고 종래의 유압펌프는 구조가 복잡하여 부피가 크므로 소형이면서 요구출력을 낼 수 있는 유압펌프의 필요성이 크다.

이에 본 고안은 상기 종래 전동모터나 엔진으로 구동되는 통상의 유압펌프가 가진 상기 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로, 환경을 오염시키지 않으면서 소형이고,고출력을 낼 수 있는 유압펌프를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 공압실린더부와, 상기 공압실린더부의 한쪽 결합되어 상기 외부의 압축공기를 상기 공압실린더부안으로 공급하거나 차단하는 밸브부와, 상기 공압실린더부의 다른 쪽에 결합되어 상기 공압실린더부의 피스톤운동에 의해 오일을 가압토출하는 유압펌프부 및 상기 공압실린더부, 상기 밸브부, 상기 유압펌프부를 중심축방향으로 관통하여 슬라이드가능하게 설치된 피스톤로드로 이루어지고,

상기 공압실린더부는 압축공기 체임버와, 상기 압축공기 체임버의 내부를 관통하는 피스톤로드와, 상기 압축공기 체임버의 내부에 슬라이드가능하게 설치되어 상기 피스톤로드의 외주에 끼워져 고정되며 앞쪽 선단면은 리턴스프링으로 탄력지지된 구동피스톤을 포함하고,

상기 밸브부는 압축공기 유입구와 압축공기 배출구로써 외부와 연통되는 스풀구멍과, 상기 스풀구멍안에 슬라이드이동가능하게 설치되고, 상기 피스톤로드의 외주면에 끼워져 슬라이드이동가능하게 설치되어 상기 압축공기 유입구를 통하여 유입되는 압축공기의 유무에 따라 상기 스풀구멍 안에서 전후진하면서 상기 압축공기 유입구와 상기 공압실린더부의 압축공기 체임버를 연통시키거나 차단하는 스풀을 포함하며,

상기 오일펌프부는 오일흡입구를 통하여 오일탱크와 연통되고 오일토출구를통하여 외부에 연통되는 오일체임버와, 상기 오일흡입구를 통하여 오일체임버쪽으로만 오일이 유입되게 설치된 포펫과, 상기 오일체임버의 오일을 상기 오일배출구를 통하여 외부로 배출되도록 개방은 하지만 그 역방향으로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브를 포함하고, 상기 피스톤로드의 선단에 구비된 피스톤부가 상기 오일체임버안으로 출입가능하게 설치된다.

상기한 본 고안은 압축공기 체임버안으로 압축공기가 유입되면 이 압축공기는 압축공기 체임버안의 구동피스톤을 밀어서 피스톤로드를 전진위치로 이동시키게 되고, 이에 따라 피스톤로드의 선단에 구비된 오일펌핑용 피스톤은 오일체임버안으로 전진이동하면서 오일체임버안에 충진된 오일을 오일토출구를 통하여 외부로 토출하게 되고, 압축공기 체임버안으로 유입되는 압축공기를 차단하면 피스톤로드의 구동피스톤은 더 이상은 압축공기의 힘을 받지 않으므로 리턴스프링의 힘에 의해 후진위치로 복귀하게 된다. 이에 따라 피스톤로드의 선단에 구비된 오일펌핑용 피스톤부는 오일체임버에서 후퇴하면서 오일흡입구를 통하여 외부 오일탱크의 오일을 오일체임버안으로 흡입하여 오일체임버안에 오일을 충진시킨다. 본고안은 상기 과정을 되풀이하면서 오일탱크의 오일을 일정한 압력으로 토출하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 공압으로 작동하는 피스톤식 유압펌프의 결합단면도로서, 오일을 오일체임버안으로 흡입하고난 직후의 상태도,

도 2는 본 고안에 따른 피스톤식 유압펌프의 결합단면도로서,오일을 토출하고 난 직후의 상태도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 공압실린더부 11: 실린더 하우징

14: 압축공기 체임버 15: 구동피스톤

15a: 유로 16: 리턴스프링

20: 밸브부 21: 밸브하우징

21a: 유로 21b: 압축공기 유입구

22: 하우징커버 22a: 공기배출구

22b: 제1유로 22c: 제2유로

22d: 제3유로 23: 스풀구멍

24: 스풀 24a: 유로

24b: 후방 수압면 24c: 전방 수압면

25: 다공판 25a: 공기배출구멍

26: 필터 27: 필터

30: 오일펌프부 32: 오일체임버

33: 오일흡입구 34: 오일토출구

35: 포펫 36: 리테이너

37: 스프링 38: 체크밸브

40: 피스톤로드 40a: 유로

40b: 네크부 41: 피스톤부

이하, 본 고안에 따른 공압으로 작동하는 피스톤식 유압펌프의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 공압으로 작동하는 피스톤식 유압펌프의 결합단면도로서, 오일을 오일체임버안으로 흡입하고난 직후의 상태도이고, 도 2는 본 고안에따른 피스톤식 유압펌프의 결합단면도로서, 오일을 토출하고 난 직후의 상태도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 피스톤식 유압펌프는 공압실린더부(10)와 상기 공압실린더부(10)안으로 상기 외부의 압축공기를 공급 또는 차단하는 밸브부(20) 및 유압펌프부(30)로 이루어지고, 상기 밸브부(20), 공압실린더부(10) 및 유압펌프부(30)는 순차적으로 그리고 동축으로 서로 결합되어 있다. 상기 밸브부(20), 공압실린더부(10) 및 유압펌프부(30)의 중심축방향을 따라 1개의 피스톤로드(40)가 관통설치되어 있다.

상기 공압실린더부(10)는 실린더 하우징(11)을 구비하고, 그 양단에 밸브하우징(21)과 펌프하우징(31)으로 둘러쌓인 압축공기 체임버(14)를 구비한다. 상기 압축공기 체임버(14)의 내부를 관통하고 있는 피스톤로드(40)의 외주에는 구동피스톤(15)이 끼워져 고정되고, 뒤쪽면에 공압이 작용하지 않을 경우에 앞쪽에 탄력설치된 리턴스프링(16)으로부터 후진방향으로(도 2에 도시된 상태)로 힘을 받는다.

상기 공압실린더부(10)의 압축공기 체임버(14)는 상기 밸브부(20)의 스풀(24)의 개폐작동에 따라 압축공기 유입구(21b)와 배출구(22a)에 선택적으로 연통되게 되는 데, 이에 대한 설명은 뒤에서 상세히 설명된다.

상기 밸브부(20)는 밸브하우징(21)과 하우징커버(22)로 둘러쌓인 스풀구멍(23)을 구비하고, 상기 스풀구멍(23)안에는 스풀(24)이 스풀구멍(23)의 내벽을 따라 슬라이드이동가능하게 설치된다. 상기 스풀(24)은 중심축방향을 따라 피스톤로드(40)가 관통되어 피스톤로드(40)의 외주면상에서 슬라이드 전후진하게 된다. 상기 하우징커버(22)는 스풀구멍(23)과 외부를 연통시키는 공기배출구(22a)를 구비하고 상기 공기배출구(22a)에는 다수의 공기배출구멍(25a)이 형성된 다공판(25)과 필터(26)가 설치된다.

또한 밸브하우징(21)에는 외부의 압축공기 공급원(예컨대 컴프레셔)의 압축공기를 스풀구멍(23)안으로 유입시키는 압축공기 유입구(21b)가 구비되어 있다. 상기 공기유입구(21b)에는 필터(27)가 설치된다.

또한 하우징커버(22)에는 상기 압축공기 유입구(21b)를 통하여 유입되는 압축공기를 스풀(24)의 후방 수압면(24b)에 작용시키도록 압축공기 유입구(21b)와 스풀구멍(23)을 연통시키는 제1유로(22b)가 형성되어 있다.

상기 밸브하우징(21)에는 상기 압축공기 유입구(21b)를 통하여 유입되는 압축공기를 피스톤로드(40)의 네크부(40b)를 통하여 스풀(24)의 전방 수압면(24c)에 작용시키도록 제2유로(22c) 및 제3유로(22d)가 형성되어 있다. 그리고 상기 스풀구멍(23)은 밸브하우징(21)에 형성된 유로(21a)를 통하여 압축공기 체임버(14)와 연통되게 되어 있고 스풀(24)의 몸체에 형성된 유로(24a)를 통하여 공기배출구(22a)에 연통되게 된다.

따라서 외부의 압축공기는 상기 밸브부(20)의 압축공기 유입구(21b)와 하우징커버(22)에 형성된 제1유로(22b)를 차례로 거쳐 스풀구멍(23)의 스풀(24)의 후방 수압면(24b)에 작용하게 되고, 이에 따라 스풀(24)은 그 압축공기에 밀려서 전진이동하여 상기 압축공기 유입구(21b)와 압축공기체임버(14)를 유로(21a)를 통하여 서로 연통시켜 압축공기가 구동피스톤(15)을 전방으로 밀어주게 통과시킨다.

반면에 상기 피스톤로드(40)가 전진위치로 이동한 상태에서는 압축공기 유입구(21b)를 통하여 유입되는 압축공기는 제2유로(22c), 제3유로(22d) 및 피스톤로드(40)의 네크부(40b)를 통하여 스풀(24)의 전방수압면(24c)에 작용하게 되고, 그에 따라 상기 스풀(24)은 도면의 좌측방향으로 후진하여 압축공기 체임버(14)를, 밸브하우징(21)의 유로(21a)와 스풀(24)에 형성된 유로(24a) 및 공기배출구(22a)를 거쳐 외부와 연통시킴으로써 압축공기 체임버(14)안의 압축공기를 외부로 배출시킨다.

한편, 상기 오일펌프부(30)는 내부에 오일체임버(32)를 구비하고, 이 오일체임버(32)는 오일흡입구(33)를 통하여 오일탱크(도시안됨)와 연통되며, 오일토출구(34)를 통하여 내부의 오일이 배출된다.

상기 오일흡입구(33)에는 포펫(35)이 슬라이드이동가능하게 설치되고, 상기 포펫(35)은 오일체임버 내부에 고정된 리테이너(36)에 대하여 스프링(37)으로 탄력적으로 지지되어 상기 오일흡입구(33)를 한쪽방향으로 탄력적으로 밀폐하게 되어 있다. 즉 오일이 오일흡입구(33)를 통하여 오일체임버(32)안으로 흡입될 때에는 상기 포펫(35)을 지지하고 있는 스프링(37)의 힘을 이기고 포펫(35)을 밀어주므로 오일은 오일체임버(32)안으로 흡입되게 되지만, 포펫(35)의 후방에서 포펫(35)쪽으로 오일의 압력이 작용하게 되면 오일흡입구(33)를 밀폐하여 오일체임버(34)의 내부오일이 오일탱크쪽으로 역류하지 않도록 한다. 그리고 상기 오일토출구(34)에도 오일체임버(32)에서 가압토출되는 오일의 역류를 방지하는 체크밸브(38)가 구비된다.

한편, 피스톤로드(40)는 앞쪽 선단에 밸브하우징(31)을 관통하여 상기 오일체임버(32)를 출입하는 오일펌핑용 피스톤부(41)를 구비하고, 중심축방향을 따라 유로(40a)가 형성되어 상기 구동피스톤(15)에 형성된 유로(15a)를 통하여 압축공기 체임버(14)를 밸브부(20)측의 공기배출구(22a)와 연통시키게 되어 있다.

이하, 상기한 구성으로 된 본 고안의 피스톤식 유압펌프의 작동을 단계별로 설명한다.

<오일펌프부가 오일체임버안에 충진된 오일을 외부로 가압토출하는 단계>

이 단계는 도 1의 상태에서 도 2의 상태로 작동하는 단계로서, 오일체임버(32)내부에 오일이 미리 충진된 경우로 가정하고 설명한다. 밸브부(20)의 압축공기 유입구(21b)를 통하여 압축공기를 공급하면 압축공기는 유입구(21b)와 필터(27)를 거치면서 여과된 후 하우징커버(22)에 형성된 제1유로(22b)를 통과하여 밸브부(20)의 스풀구멍(23)안으로 유입된다. 이 스풀구멍(23)안으로 유입되는 압축공기는 스풀(24)을 도 1의 우측으로 밀어서 유로(21a)를 통하여 스풀구멍(23)을 공압실린더부(10)의 압축공기 체임버(14)를 서로 연통시켜 주게 된다. (도 1에서는 구동피스톤(15)이 후진하여 있는 상태이므로 압축공기 체임버(14)가 도면에서 표시되지 않지만 구동피스톤(15)이 전진이동하게 되면 그 압축공기 체임버(14)는 도 2에서는 표시되게 된다. )

이 상태에서 압축공기 유입구(21b)를 통하여 유입된 압축공기는 압축공기 체임버(14)안의 구동피스톤(15)을 도 1의 우측으로 밀어서 도 2에 도시된 상태로 전진이동시킨다. 상기 구동피스톤(15)이 전진이동할 때 구동피스톤(15)의 전방에들어 있던 공기는 구동피스톤(15)에 밀려서 구동피스톤(15)의 유로(15a)와 피스톤로드(40)의 유로(40a)를 통하여 공기 배출구(22a)측으로 배출되므로 구동피스톤(15)이 방해없이 전진이동할 수 있게 된다.

그리고 그 과중에 피스톤로드(40)는 구동피스톤(15)과 고정되어 있으므로 스프링(16)의 힘을 이기면서 전진이동하는 데, 이 때 선단에 구비된 피스톤부(41)가 오일체임버(32)안으로 밀려들어가서 오일체임버(32)안의 오일을 가압하게 된다.

피스톤부(41)에 의해 가압되는 상기 오일체임버(32)안의 오일은 체크밸브(38)를 밀고 오일토출구(34)쪽으로 토출된다. 이 경우 오일흡입구(33)는 포펫(35)으로 막혀 있으므로 상기 오일체임버(32) 내부의 오일은 오일흡입구(33)쪽으로는 배출되지 않고 오직 오일토출구(34)쪽으로만 배출되게 되고, 오히려 포펫(35)의 뒤쪽을 밀어주므로 오일흡입구(33)를 밀폐하게 되는 것이다.

<오일펌프부가 오일을 오일체임버안으로 흡입하는 단계>

이 상태는 도 2의 상태에서 도 1의 상태로 작동하는 단계로서, 이 경우 상기 피스톤로드(40)가 전진위치로 이동한 상태이므로 압축공기 유입구(21b)를 통하여 유입되는 압축공기는 제2유로(22c), 제3유로(22d) 및 피스톤로드(40)의 네크부(40b)를 통하여 스풀(24)의 전방수압면(24c)에 작용하게 되고, 그에 따라 상기 스풀(24)은 도면의 좌측방향으로 후진하여 제1유로(22b)와 유로(21a)는 차단시키는 동시에 압축공기 체임버(14)를, 밸브하우징(21)의 유로(21a)와 스풀(24)에 형성된 유로(24a) 및 공기배출구(22a)를 거쳐 외부와 연통시킴으로써 압축공기 체임버(14)안의 압축공기를 외부로 배출시킨다.(도 1에 도시된 상태)

따라서 상기 압축공기 체임버(14)의 구동피스톤(15)은 후방에서 압축공기의 힘을 더 이상 받지 않고 전방에 설치된 리턴스프링(16)의 힘만을 받아 도 2의 도면상 좌측으로 이동하여 도 1의 상태가 된다.

이에 따라 피스톤로드(40)도 함께 후진하여 그 선단에 구비된 피스톤부(41)를 오일체임버(32)로부터 후진시킨다. 그러므로 상기 오일체임버(32)의 내부는 부압이 형성되게 되는 데, 이 부압은 포펫(35)을 도 2의 좌측으로 후진시켜 외부 오일탱크의 오일을 오일흡입구(33)를 통하여 오일체임버(32)안으로 흡입하여 충진시킨다.

상기 구동피스톤(15)이 후진할 때, 구동피스톤(15)의 뒤쪽 압축공기 체임버(14)안에 들어 있던 공기는 유입될 때의 경로의 역방향으로 배출되므로 상기 구동피스톤(15)의 후진을 방해하지 않게 된다.

상기한 바의 과정을 교대로 반복함에 따라 오일펌프부(30)는 공압의 힘으로 오일을 흡입하고 토출하는 과장을 반복함으로써 오일을 펌핑할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 공압으로 작동하는 피스톤식 유압펌프는 공압을 구동원으로 사용하므로 다른 유압펌프가 전기나 유류등 인화성 물질을 사용하여 화재 및 폭발의 위험성이 있는 단점을 해결하는 동시에 전기 유압모터나 엔진구동식 유압모터에 비하여 환경오염을 방지할 수 있다.

또한 본 고안은 전체 구조가 컴팩트하여 운반성이 좋고 협소한 장소에도 설치할 수 있는 등 취급성이 우수하다.

Claims (1)

1. 공압실린더부(10)와, 상기 공압실린더부(10)의 한쪽 결합되어 상기 외부의 압축공기를 상기 공압실린더부(10)안으로 공급하거나 차단하는 밸브부(20)와, 상기 공압실린더부(10)의 다른 쪽에 결합되어 상기 공압실린더부(10)의 피스톤운동에 의해 오일을 가압토출하는 유압펌프부(30) 및 상기 공압실린더부(10), 상기 밸브부(20), 상기 유압펌프부(30)를 중심축방향으로 관통하여 슬라이드가능하게 설치된 피스톤로드(40)로 이루어지고,

   상기 공압실린더부(10)는 압축공기 체임버(14)와, 상기 압축공기 체임버(14)의 내부를 관통하는 피스톤로드(40)와, 상기 압축공기 체임버(14)의 내부에 슬라이드가능하게 설치되어 상기 피스톤로드(40)의 외주에 끼워져 고정되며 앞쪽 선단면은 리턴스프링(16)으로 탄력지지된 구동피스톤(15)을 포함하고,

   상기 밸브부(20)는 압축공기 유입구(21b)와 압축공기 배출구(22a)로써 외부와 연통되는 스풀구멍(23)과, 상기 스풀구멍(23)안에 슬라이드이동가능하게 설치되고, 상기 피스톤로드(40)의 외주면에 끼워져 슬라이드이동가능하게 설치되어 상기 압축공기 유입구(21b)를 통하여 유입되는 압축공기의 유무에 따라 상기 스풀구멍(23)안에서 전후진하면서 상기 압축공기 유입구(21b)와 상기 공압실린더부(10)의 압축공기 체임버(14)를 연통시키거나 차단하는 스풀(24)을 포함하며,

   상기 오일펌프부(30)는 오일흡입구(33)를 통하여 오일탱크와 연통되고 오일토출구(34)를 통하여 외부에 연통되는 오일체임버(32)와, 상기 오일흡입구(33)를 통하여 오일체임버(32)쪽으로만 오일이 유입되게 설치된 포펫(35)과, 상기 오일체임버(32)의 오일을 상기 오일배출구(34)를 통하여 외부로 배출되도록 개방은 하지만 그 역방향으로 역류하는 것을 차단하는 체크밸브(38)를 포함하고, 상기 피스톤로드(40)의 선단에 구비된 피스톤부(41)가 상기 오일체임버(32)안으로 출입가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 공압으로 작동하는 피스톤식 유압펌프.