KR200288897Y1 - 유압. 공압 피스톤 펌프의 실린더 - Google Patents

Abstract

본 고안은 영구자석과 전자석으로 구성된 유압,공압 피스톤 펌프의 실린더에 관한 것이다.

본 고안의 유압.공압 피스톤 펌프의 실린더는, N극과 S극을 갖춘 영구자석과 전자석간에 흡인력과 반발력이 동시에 발생되도록 하는 구조이면서 동시에 영구자석과 전자석이 실린더의 구성요소가 되도록 실린더튜브(1)와; 실린더 커버를 대체하여 실린더튜브의 양단에 결합되며, 유체통로구멍과 체크밸브를 구비한 좌측,우측 전자석(2,3)과; 실린더의 구성요소인 피스톤을 대체한 영구자석과; 영구자석의 유체통로구멍(41)에 설치되어 흡입 실의 유체를 압축 실로 유입을 제어하는 밸브장치(6)와; 전자석의 코일 보호용 덮개(8a,8b)로 구성된 것을 특징으로 한다

본 고안은 부품 수를 감소하고 실린더 구조를 단순화하여 압축효율 증대와 제작비용 절감 및 유압,공압 피스톤 펌프의 소형화가 가능한 효과가 있다.

Description

유압. 공압 피스톤 펌프의 실린더{ The cylinder of a hydraulic piston pump and pneumatic piston pump}

본 고안은 영구자석과 전자석으로 구성된 유압. 공압 피스톤 펌프의 실린더에 관한 것이다.

일반적으로 광범위한 산업분야에서 사용되고 있는 각종 유압과 공압을 생산하는 피스톤 펌프는 피스톤의 왕복운동에 따라 실린더 내의 용적변화를 이용하여 유체를 흡입 측에서 토출 측으로 압출하는 형식의 펌프이다.

이와 같은 피스톤 펌프는 피스톤을 왕복운동 시키기 위해 동력을 전달하는 부품들과 전기모터, 내연기관 및 전자석과 영구자석을 이용한 구동력 발생장치 등을 필요로 한다.

특히 전자석과 영구자석을 이용하여 직선 왕복운동에너지가 생성되는 피스톤 구동력 발생장치는 등록실용신안 공보 제0270661호에서 잘 설명되어 있다.

상기의 등록실용신안 공보 제 0270661호의 핵심내용은 영구자석과 마주보고 있는 철심의 면들이 동일자극이 되도록 하고 일정거리 이 격하여 고정된 좌측전자석과 우측전자석의 사이에 N극과 S극을 갖춘 영구자석이 위치함으로서, 동시에 발생되는 흡인력과 반발력을 이용하여 실린더 내의 피스톤을 구동시키는 유압.공압 피스톤펌프의 피스톤 구동장치이다.

이렇듯이 전자석과 영구자석을 이용한 피스톤 구동력 발생장치는 통상의 회전력을 이용한 피스톤펌프에 비해 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키는 장치나 부품을 감소시키는 효과는 있지만, 구동력 발생장치가 실린더와 별개로 분리된 상태에서는 피스톤에 동력을 전달하는 역할을 하는 고정판, 피스톤로드와 같은 부품까지 감소시킬 수 없다. 그리고 유압.공압 피스톤 펌프의 실린더는 실린더 튜브와; 실린더튜브의 양단에 결합되는 실린더 커버와; 유체를 흡입과 토출하는 밸브와; 튜브 내에서 미끄럼운동을 하는 피스톤으로 구성된다.

따라서 별개의 실린더와; 전자석과 영구자석을 이용한 피스톤 구동력 발생장치가 결합하여 유압.공압 피스톤 펌프를 구성함으로서 소요되는 동력 전달용 부품들은 공기저항과 마찰열로 인한 운동에너지 손실을 가져오는 단점이 있을 뿐만 아니라 유압.공압 피스톤 펌프의 소형화를 어렵게 만들고, 피스톤펌프의 구조를 복잡하게 만드는 요인이 되기도 한다.

본 고안의 목적은 이와 같은 문제점을 해소하고자 한데 있는 것으로, 영구자석과 전자석사이에서 동시에 발생되는 흡인력과 반발력을 동력전달용 부품을 통하지 않고 피스톤에 직접 전달하고, 실린더의 구조를 단순화하기 위해 영구자석과 전자석으로 구성된 피스톤 구동력 발생장치와 펌프의 실린더를 통합 일체화 한 유압. 공압 피스톤 펌프의 실린더를 제공하고자 함에 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 종단면도

도 2a,2b 는 본 고안의 작동상태를 설명하기 위한 설명도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 실린더 튜브 2: 좌측 전자석 3: 우측 전자석

21,31: 철심 22,32: 코일 23,33: 보빈(bobbin)

24,34,41: 유체통로 구멍 4: 영구자석 42: 패킹

43: 부싱 44a,44b: 쿠션 링 5a,5b: 체크밸브

6: 밸브장치 7a: 압축 실 7b: 흡입 실

8a,8b: 덮개 9: 커넥터

영구자석과 전자석으로 구성된 피스톤의 구동력 발생장치와 펌프의 실린더를 통합 일체화 한 본 고안의 유압.공압 피스톤 펌프의 실린더는,

N극과 S극을 갖춘 영구자석과 전자석간에 흡인력과 반발력이 동시에 발생되도록 하는 구조이면서 동시에 영구자석과 전자석이 실린더의 구성요소가 되는 특징을 갖는다.

좀더 상세히 설명하면, 통상의 실린더는 실린더튜브의 양단에 결합된 헤드커버와 로드커버가 동일한 중심 축을 갖고 서로 마주보고 있으며, 마주보고있는 실린더커버들 사이에 위치하며 좌,우 왕복 미끄럼운동을 하는 피스톤으로 된 구조를 갖는다.

그리고 등륵실용신안공보 제 0270661호의 유압,공압 피스톤펌프의 피스톤 구동장치에서 구동력을 발생시키는 구조 또한 두 개의 전자석을 프레임에 의해 서로 마주보게 고정하고, 그 사이에 왕복운동이 가능하며 N극과 S극을 갖춘 영구자석을 위치시키는 구조로 되어있어 밀폐된 용적은 생성되지 않지만 실린더의 구조와 유사한 점이 있다.

따라서 유압,공압 피스톤펌프의 피스톤 구동장치의 구동력을 발생시키는 구조와 실린더 구조의 유사점을 통합 일체화한 본 고안의 유압,공압 피스톤펌프의 실린더는, 실린더튜브(1)와; 일반적인 실린더의 구성요소인 실린더 커버를 대체하여 실린더 튜브의 양단에 결합되며, 유체통로구멍과 체크밸브를 구비한 좌측,우측 전자석(2,3)과; 실린더의 또 다른 구성요소인 피스톤을 대체하며, 압축 실로 유체 유입을 제어하는 밸브장치(6)를 구비하고 N극과 S극을 갖춘 영구자석(4)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 실시예를 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 결합상태를 도시한 종 단면도이다.

도 1에서 도시된바와 같이 본 고안의 유압.공압 피스톤 펌프의 실린더는, 실린더 튜브(1)와; 실린더 튜브의 양단에 결합되는 좌측,우측 전자석(2,3)과; 실린더튜브의 내부 및 좌측,우측 전자석 사이에서 미끄럼 운동을 하는 영구자석(4)과; 영구자석 중심부에 설치된 밸브장치(6)와; 전자석의 철심에 결합된 체크밸브(5a,5b)와; 전자석에 이물질 유입을 방지하는 덮개(8a,8b)와; 덮개에 결합되고 전자석에 전원을 공급하는 커넥터(9)와; 영구자석과 전자석 철심의 충돌을 방지하기 위한 쿠션 링(44a,44b)으로 구성된다.

그리고 본 고안은 실린더를 구동시키고 펌핑 횟수를 조절하기 위해, 전류방향의 변환과 변환 시간을 제어하는 제어회로와; 덮개에 결합된 커넥터(9)와 결합하여 전자석에 전원을 공급하는 커넥터와; 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 변환장치(AC-DC 컨버터)로 구성된 전원제어장치를 포함한다.

상기 실린더 튜브(1)는 재질이 비자성체로서, 좌측,우측 전자석의 철심과 결합하여 일정한 실린더 용적을 형성하고, 피스톤 역할을 하는 영구자석의 왕복운동을 안내함은 물론 좌.우측 전자석이 동일한 중심 축을 갖으며 일정한 간격으로 이격되어 고정되도록 하는 역할을 하며, 우측 전자석과 결합하기 위해 형성된 나사부(12)와; 유체를 압축 시 좌측 전자석과 튜브의 결합상태가 내압에 견딜 수 있도록 한 돌기에 형성된 나사부(11)를 포함한다.

상기 좌측, 우측 전자석(2,3)은 코일에 전류를 인가 시 영구자석으로 얻기 힘든 강력한 자기장을 얻을 수 있고, 코일에 인가되는 전류의 방향에 따라 극성이 변하는 특성을 이용하여 영구자석과의 동일한 극성과 반대 극성을 동시에 만들어 척력과 인력을 발생시키는 역할을 하며, 철심(21,31)과; 철심을 자화시키는 여자코일(22,32)과; 코일과 철심간을 절연하는 수지 성형품인 보빈(Bobbin)(23,33)으로 구성된다.

이러한 전자석의 철심(21,31)은 전류가 지나는 코일의 자기장을 한층 더 강하게 하고 자기력선속의 통로 역할을 하며, 원형의 머리 부를 갖는 T 자 형태로서, 압축실 또는 흡입실의 공간확장과 유체를 외부에서 흡입하고 외부로 토출하는 역할을 하도록 철심 중심부에 천공된 유체통로구멍(24,34)과; 철심의 유체통로구멍(24,34)에 결합되고, 비자성체의 볼(51)과 탄성고무(52)를 포함하며, 영구자석이 좌우왕복운동 즉 흡입행정과 토출행정을 할 경우 유체를 한 방향으로만 내보내는 역할을 하는 체크밸브(5a,5b)와; 체크밸브를 체결하기 위해 유체통로구멍에 형성된 암나사 부(25,35)와: 실린더 튜브의 나사부(11,12)와 결합하기 위해 원형의 머리부의 원주곡면에 형성된 나사부를 구비함을 특징으로 한다.

상기 피스톤 역할을 하는 영구자석(4)은, N극과 S극을 갖춘 원판형상으로서, 밸브장치를 설치할 수 있는 공간 제공과 흡입실(7b)의 유체를 압축실(7a)로 유입하기 위해 중심부에 천공된 유체통로구멍(41)과; 원주곡면에 형성된 패킹 홈에 삽입되어 영구자석이 미끄럼운동 및 압축 시 유체의 누출을 방지하는 패킹(42)과; 영구자석의 원주곡면 일부에 끼워서 실린더튜브의 슬라이드 면을 보호하기 위한 비자성체의 부싱(43)과; 유체통로구멍(41)에 결합되어 흡입실(7b)의 유체를 압축 실(7b)로 유입을 제어하는 밸브장치(6)를 구비하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 밸브장치(6)는 재질이 비자성체인 밸브 바와 원형머리 부로 구성된 밸브와; 재질이 비자성체이면서 밸브 바를 지지하는 지지대(61)와; 밸브 바에 끼워진 상태로 스프링처럼 탄성을 가지고 밸브의 원형머리 부를 밀어 유체통로구멍(41)이 불필요하게 개방되는 것을 방지하는 탄성고무(62)로 구성된다.

도2a,2b는 본 고안의 작동상태를 설명하기 위한 설명도이다.

전자석의 여자코일에 인가되는 전류의 방향을 변화시킬 때, 본 고안의 실린더가 유체를 흡입하거나 고압의 유체를 토출하는 과정을 설명도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

영구자석(4)과 마주한 철심의 면(26,36)들이 N극일 때; N극과 S극을 갖춘 영구자석에는 반발력과 흡인력이 동시에 작용하여 영구자석이 오른쪽으로 이동한다.

이때 압축 실(7a)은 압력이 급격히 감소하고 흡입 실(7b)은 압력이 증가함에 따라 압축 실에 위치한 체크밸브(5a)와 흡입 실에 위치한 체크밸브(5b)는 각각 차단되고, 영구자석에 설치된 밸브장치(6)는 흡입실의 증가된 압력에 의해 유체통로구멍(41)을 개방하여 흡입실에 위치한 고압의 유체가 유체통로구멍(41)을 통해서 압축 실로 유입된다.

다시 코일에 인가된 전류의 방향이 바뀌어서 영구자석과 마주한 철심의 면(26,36)이 S극으로 변하면 영구자석에는 반발력과 흡인력이 동시에 작용하여 영구자석이 왼쪽으로 이동한다.

이때 압축 실의 압력이 증가되어 영구자석에 설치된 밸브장치(6)는 유체통로구멍(41)을 차단한다. 이렇게 유체통로 구멍을 차단한 상태로 영구자석이 계속 왼쪽으로 이동함에 따라, 압축 실(7a)의 압력은 급격히 증가하여 고압의 유체로 변화되고, 흡입 실(7b)은 용적이 급격히 늘어남으로 인해 압력이 급 강하여, 압축 실에 위치한 체크밸브(5a)와 흡입 실에 위치한 체크밸브(5b)가 각각 개방되어 압축 실의 고압 유체는 체크밸브를 통해 토출되고 새로운 유체가 흡입 실로 유입된다.

따라서 코일에 인가되는 전류의 방향이 바뀔 때마다 이와 같은 현상이 반복되어 고압의 유압 및 공압이 생산된다.

본 고안의 유압,공압 피스톤 펌프의 실린더는 종래의 유압,공압 피스톤 펌프에 비하여 동력 전달 부품이 불필요하고, 동력전달 부품에 의해 발생되는 에너지 손실을 방지할 수 있어 압축효율을 높일 수 있고, 내부 구조가 간단하여 제작비용을 현저하게 줄일 수 있는 잇점이 있으며, 유압,공압 피스톤 펌프의 소형화가 가능한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 실린더 튜브(1)와; 실린더튜브의 양단에 결합되고, 원형의 머리 부를 갖는 T자 형태의 철심(21,31)과, 철심의 중심부에 천공된 유체통로구멍(24,34)과, 유체통로구멍에 결합한 체크밸브를 구비한 좌측. 우측 전자석(2,3)과; 실린더 튜브의 양단에 결합된 좌측, 우측 전자석의 사이에 위치하여 좌우 미끄럼운동을 하며, 중심부에 천공된 유체통로구멍(41)과, 원주곡면에 형성된 패킹 홈에 삽입되어 유체의 누출을 방지하는 패킹(42)과, 부싱(43)을 구비하고 N극과 S극을 갖춘 영구자석(4)과; 영구자석의 유체통로구멍에 설치된 밸브장치(6)로 구성됨을 특징으로 하는 유압. 공압 피스톤펌프의 실린더