KR20030086382A

KR20030086382A - 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크

Info

Publication number: KR20030086382A
Application number: KR1020020024610A
Authority: KR
Inventors: 서웅
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2002-05-04
Filing date: 2002-05-04
Publication date: 2003-11-10

Abstract

본 발명은 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크에 관한 것으로서,

일측 단부가 개구면으로 형성된 실린더의 형상을 가지며, 개구면 형성측 단부의 외주면을 따라 에어 실(15)이 형성된 탱크 내측부(10); 일측 단부가 개구면으로 형성된 실린더의 형상을 가지며, 개구면의 내부로 상기 탱크 내측부(10)의 개구면 형성측 단부가 밀착 삽입되는 탱크 외측부(20); 상기 탱크 외측부(20)를 관통하여 탱크 내측부(10)의 외주면을 고정 체결시키되, 탱크의 원주 방향을 따라 대칭으로 배열 설치되는 다수개의 체결 볼트(14); 상기 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)의 일측 또는 양측에 형성되어 에어를 공급하거나 공급받는 에어 포트(10b);를 구비하여, 탱크의 용량을 차량의 요구 사양에 따라 가변 설정할 수 있는 것을 특징으로 하며,

차량의 장착 공간 변경 등의 이유로 압력 탱크의 용량 변경이 필요한 경우에 용이하게 용량을 변경시킬 수 있도록 해준다.

Description

가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크{AIR TANK WITH ADJUSTABLE CAPACITY}

본 발명은 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대형 상용 차량에 장착되는 압력 탱크로서, 특히 용량 변경이 가능한 구조로 형성되어, 차량의 장착 공간 변경 등의 이유로 탱크의 용량 변경이 필요한 경우에 용이하게 용량을 변경시킬 수 있는 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크에 관한 것이다.

대형 상용 차량에서는 브레이크를 포함하여 각종 작동 기구의 에너지원으로 공압이 사용된다. 공압은 엔진의 에어 컴프레서(AIR COMPRESSOR)에서 얻어지며 차량에 설치된 에어 압력 탱크에 저장된다. 그리고 공압을 사용하는 시스템은 에어 압력 탱크에서 작동 기구까지 파이프나 호스를 연결하고 공압을 공급하여 작동된다.

도 1은 종래의 압력 탱크의 단면 구성도이다.

종래의 에어 압력 탱크는 차량에서 필요한 용량을 갖추기 위해 2개 부분(2 PIECE) 또는 3개 이상의 부분을 용접하여 제작되었는데, 그 일반적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.

즉, 탱크 좌측 부분(110)과 탱크 우측 부분(120)이 용접부(130)에 의해 일체형으로 결합되어 압력 탱크 본체를 형성하며, 일측 또는 양측 단부에 외부 요소로부터 에어를 공급받거나 에어를 공급하는 에어 포트(110a)가 형성된다.

한편, 대형 버스 또는 대형 트럭에는 대용량의 탱크가 필요하지만, 장착되는공간의 확보 및 제작상의 어려움으로 한 개의 탱크를 사용하는 것이 아니라, 여러 개의 탱크를 장착한 후 각 탱크를 연결하여 차량에서 필요한 에어량을 확보하는 구조가 일반적으로 이용된다.

즉, 압력 탱크가 장착되는 공간에 따라 공간이 충분한 곳에는 용량이 큰 탱크가 장착되고, 공간이 작은 곳에는 용량이 작은 탱크가 장착된다.

그런데, 상기한 바와 같이 종래의 에어 압력 탱크는 2개 또는 3개 이상의 부분을 용접하여 제작하기 때문에, 이미 제작된 상태에서는 용량 변경이 불가능하므로 각각의 용량에 맞추어 새로운 탱크를 제작하여야 한다.

또한 차량의 부품간 위치 변경이 필요하여 탱크 장착 공간을 변경하였을 경우 탱크의 용량 변경이 안 되기 때문에 변경된 공간에 맞는 새로운 탱크를 제작하여 장착해야 하는 문제가 있었다.

즉, 압력 탱크의 용량 변경이 필요한 경우, 종래의 압력 탱크는 용접에 의하여 제작되므로 용량 변경이 불가능하여 신규로 탱크를 제작하여야 하고, 설치되는 차량의 사양을 각각 고려하여 각 용량의 탱크를 보유 및 관리해야 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대형 상용 차량에 장착되는 압력 탱크로서, 용량 변경이 가능한 구조로 형성되어, 차량의 장착 공간 변경 등의 이유로 탱크의 용량 변경이 필요한 경우에 용이하게 용량을 변경시킬 수 있는 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 압력 탱크의 단면 구성도,

도 2는 본 발명의 압력 탱크의 단면 구성도,

도 3은 도 2의 A부의 확대 구성도,

도 4a는 도 2의 B부의 확대 구성도,

도 4b는 도 4a의 에어 실부의 확대 구성도,

도 5는 본 발명의 압력 탱크의 체적 계산을 설명하기 위한 단면 구성도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 압력 탱크의 용량이 가변된 상태를 나타내기 위한 도면으로서, 도 6a는 최대 용량으로 설정시, 도 6b는 최소 용량으로 설정시의 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 탱크 내측부10a: 요홈부

10b: 에어 포트14: 체결 볼트

15: 에어 실20: 탱크 외측부

23: 더스트 커버S1: 1차 실링부

S2: 2차 실링부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측 단부가 개구면으로 형성된 실린더의 형상을 가지며, 개구면 형성측 단부의 외주면을 따라 에어 실(15)이 형성된 탱크 내측부(10); 일측 단부가 개구면으로 형성된 실린더의 형상을 가지며, 개구면의 내부로 상기 탱크 내측부(10)의 개구면 형성측 단부가 밀착 삽입되는 탱크 외측부(20); 상기 탱크 외측부(20)를 관통하여 탱크 내측부(10)의 외주면을 고정 체결시키되, 탱크의 원주 방향을 따라 대칭으로 배열 설치되는 다수개의 체결 볼트(14); 상기 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)의 일측 또는 양측에 형성되어 에어를 공급하거나 공급받는 에어 포트(10b);를 구비하여, 탱크의 용량을 차량의 요구 사양에 따라 가변 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 탱크 외측부(20)의 개구면 형성측 단부에는 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)의 사이 공간으로 더스트가 유입되는 것을 방지하는 더스트 커버(23)가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 에어 실(15)은 탱크 내측부(10)의 개구면 형성측 단부의 외주면을 따라 형성된 요홈부(10a)에 삽입 설치되며, 탱크 내부의 공압 상승에 따라 탱크 외측부(20)의 내부면으로 더욱 강한 밀착력이 부여되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 에어 실(15)은 2중으로 형성되어, 제1에어 실(15a)에 의해 형성되는 1차 실링부(S1)에서 1차적인 에어 실링이 이루어지며, 제2에어 실(15b)에 의해 형성되는 2차 실링부(S2)에서는 2차적인 에어 실링과 함께, 탱크 용량 변경시 탱크 외측부(20)의 내부면에 부착된 더스트의 스크래핑이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 압력 탱크의 단면 구성도, 도 3은 도 2의 A부의 확대 구성도, 도 4a는 도 2의 B부의 확대 구성도, 도 4b는 도 4a의 에어 실부의 확대 구성도이다.

본 실시예에 의한 압력 탱크는 탱크 외측부(20)내에 탱크 내측부(10)가 삽입되어 요구되는 용량으로 설정된 후, 체결 볼트(14)에 의해 양측이 고정되는 구조를 갖는다.

즉, 탱크 내측부(10)는 탱크 외측부(20)에 삽입되어 주사기의 피스톤과 유사한 형태로 슬라이딩 조작이 가능하며, 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)는 원주 방향을 따라 대칭으로 설치된 다수개의 체결 볼트(14)에 의해 고정이 되어 일정한 용량으로 고정된다. 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 체결 볼트(14)를 4개 설치하였는데, 체결 볼트(14)의 갯수는 탱크의 크기나 압력 조건 등에 의해 조절 가능하다.

탱크 내측부(10)의 개구면 형성측 단부의 요홈부(10a)에는 에어 압력의 기밀을 위해 2중 에어 실(AIR SEAL, 15)이 삽입 형성되며, 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)의 직경 차이에 의해 사이 공간에 더스트가 유입되어 오염이 발생되는 것을 막기 위해 더스트 커버(DUST COVER, 23)가 탱크 외측부(20)의 개구면 형성측 단부에 형성된다.

에어 실(15)의 구조에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 압력 탱크에 에어가 유입되어 공압이 상승되면, 공압이 에어 실(15) 단면에 직각 방향으로 작용하므로 에어 실(15)에 형성된 요홈부 측에 공압이 작용하게 된다. 이로 인해 탄성재로 형성된 에어 실(15)이 탱크 외측부(20)의 내부 벽면으로 밀리게 되어 에어 실(15)의 밀착성이 더욱 강화되므로 에어의 누기가 방지될 수 있게 된다.

즉, 에어 실(15), 특히 본 실시예의 경우 제1에어 실(15a)에 형성된 요홈부에 작용하는 공압이 고압일수록, 제1에어 실(15a)이 탱크 외측부(20)의 내부 벽면에 밀착되어 형성된 1차 실링부(S1)가 더욱 강하게 밀착되므로, 더욱 강한 실링이 이루어지게 된다.

한편, 본 실시예에 의한 에어 실(15)은 2중 구조로 형성되어 에어 실링이 보다 확실하게 이뤄질 수 있게 되는데, 이를 위하여 구비된 제2에어 실(15b)은 2차 실링부(S2)를 형성하여 2차적인 에어 실링이 이루어질 수 있도록 함과 동시에 더스트 스크래핑의 작용을 한다.

즉, 제2에어 실(15b)은, 압력 탱크의 용량 변경을 위하여 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)가 슬라이딩 될 경우, 탱크 외측부(20) 내부 벽면의 더스트를 스크래핑하는 작용을 하므로, 더스트 커버(23)를 통과하여 유입된 더스트가 탱크 안으로 유입되는 것이 보다 확실하게 방지될 수 있게 된다.

이하 본 실시예의 사용 상태에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 압력 탱크의 체적 계산을 설명하기 위한 단면 구성도, 도6a 및 도 6b는 본 발명의 압력 탱크의 용량이 가변된 상태를 나타내기 위한 도면으로서, 도 6a는 최대 용량으로 설정시, 도 6b는 최소 용량으로 설정시의 구성도이다.

먼저, 도 5를 참조하여 탱크의 용량을 계산하는 방법을 설명한다.

본 실시예에 의한 압력 탱크의 경우, 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)의 직경이 다르기 때문에 양측 체적을 각각 구한 후 각 체적값을 합산하여 전체 탱크의 용량을 구하게 된다.

즉, 탱크 내측부(10)의 용량(V1)과 탱크 외측부(20)의 용량(V2)은 하기의 수학식 1에 의해 구해진다.

V1 = L1 * A1 = L1 * (D1)²* (π/4)

V2 = L2 * A2 = L2 * (D2)²* (π/4)

상기와 같이 구해진 탱크 내측부(10)의 용량(V1)과 탱크 외측부(20)의 용량(V2)을 합산하여 하기의 수학식 3에 의해 전체 탱크의 용량(V)이 구해진다.

V = V1 + V2

탱크의 용량 변경이 필요한 경우에는, 필요한 용량(V)을 결정한 후 그 값에 의해 L1과 L2의 값을 역으로 결정하고, 양측 탱크를 슬라이딩시켜 용량을 조절한후 체결 볼트(14)로 고정하면 된다.

탱크 내부에 압력이 차 있을 경우에 용량 변경을 위해 체결 볼트(14)를 풀게 되면 급작스럽게 탱크가 팽창되므로, 반드시 용량 변경을 하기 전에 에어 포트(10b)를 개방하여 내부의 압력과 대기압이 같아질 때까지 내부 압축 공기를 모두 배출하여야 한다.

에어 포트(10b)는 탱크 내측 또는 외측으로의 에어의 공급이 이루어지는 부분이며, 차량의 내부 구조에 따라 탱크 내측부(10) 또는 탱크 외측부(20)의 일측 또는 양측에 형성된다.

내부의 압축 공기가 모두 배출된 후 체결 볼트(14)를 풀어 상기와 같이 결정된 L1, L2값으로 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)를 슬라이딩시키고 체결 볼트(14)를 고정한다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 탱크 내측부(10)를 탱크 외측부(20)에서 빼낸 상태로 원주 방향에 위치한 체결 볼트(14)로 고정하면 에어 저장 용량이 커지게 되며, 반대로 탱크 내측부(10)를 탱크 외측부(20)에 밀어 넣은 상태로 체결 볼트(14)로 고정하면 에어 저장 용량이 작아지게 된다.

이처럼 압력 탱크의 용량을 변경할 수 있으므로, 한 개의 탱크 구조만으로 각각의 탱크가 장착되는 공간에 맞게 탱크를 장착할 수 있으며, 장착 공간이 변경되었을 경우에도 어려움 없이 탱크의 용량을 변경하여 대응하는 것이 가능해진다.

한편, 본 발명의 구체적인 구성의 각각은 상기한 실시예의 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명에서 권리로서 청구하는 기술적 사상의 범위내에 물론 포함되는 것이다.

이와 같은 본 발명 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크는 다음과 같은 우수한 효과를 제공한다.

첫째, 차량의 에어 압력 탱크 설치 공간에 최대 저장 용량의 탱크를 설치할 수 있으므로, 공압 기구에 필요한 에어를 차량 조건에 맞춰 유동적으로 보유 및 공급할 수 있게 된다.

둘째, 한 개의 탱크로 다양한 용량의 탱크가 가변 형성될 수 있으므로 제작시 부품의 준비가 간단해지며, 기존의 탱크 접합을 위한 용접 공정이 삭제되고 볼트 체결만으로 압력 탱크 제작이 완성되므로 공정이 단순화 된다.

셋째, 제작에 필요한 부품이 간단해져 대량 생산이 가능하므로 원가가 저감되며, 차량에 필요한 각 용량의 탱크를 별도로 보유할 필요가 없으므로 관리 비용도 저감된다.

넷째, 용량 변경이 가능하여 반영구적으로 재사용할 수 있으므로 폐기가 적어 환경 친화적인 사용이 가능하다.

Claims

일측 단부가 개구면으로 형성된 실린더의 형상을 가지며, 개구면 형성측 단부의 외주면을 따라 에어 실(15)이 형성된 탱크 내측부(10);

일측 단부가 개구면으로 형성된 실린더의 형상을 가지며, 개구면의 내부로 상기 탱크 내측부(10)의 개구면 형성측 단부가 밀착 삽입되는 탱크 외측부(20);

상기 탱크 외측부(20)를 관통하여 탱크 내측부(10)의 외주면을 고정 체결시키되, 탱크의 원주 방향을 따라 대칭으로 배열 설치되는 다수개의 체결 볼트(14);

상기 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)의 일측 또는 양측에 형성되어 에어를 공급하거나 공급받는 에어 포트(10b);를 구비하여, 탱크의 용량을 차량의 요구 사양에 따라 가변 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크.
제1항에 있어서,

상기 탱크 외측부(20)의 개구면 형성측 단부에는 탱크 내측부(10)와 탱크 외측부(20)의 사이 공간으로 더스트가 유입되는 것을 방지하는 더스트 커버(23)가 형성된 것을 특징으로 하는 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 에어 실(15)은 탱크 내측부(10)의 개구면 형성측 단부의 외주면을 따라형성된 요홈부(10a)에 삽입 설치되며, 탱크 내부의 공압 상승에 따라 탱크 외측부(20)의 내부면으로 더욱 강한 밀착력이 부여되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크.
제3항에 있어서,

상기 에어 실(15)은 2중으로 형성되어, 제1에어 실(15a)에 의해 형성되는 1차 실링부(S1)에서 1차적인 에어 실링이 이루어지며, 제2에어 실(15b)에 의해 형성되는 2차 실링부(S2)에서는 2차적인 에어 실링과 함께, 탱크 용량 변경시 탱크 외측부(20)의 내부면에 부착된 더스트의 스크래핑이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 가변 용량 구조를 갖는 압력 탱크.