KR20090069892A - 고압 유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 유압 펌프 장치는 유체가 흡입되는 임펠러측 흡입구가 마련되며, 임펠러가 설치되는 임펠러 설치부와, 상기 임펠러 설치부의 근방에 설치되고, 터빈측 흡입구가 마련되며, 상기 임펠러와 연동되는 터빈이 설치되는 터빈 설치부와, 상기 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 터빈측 흡입구로의 고압유체 유입을 제어하여 상기 터빈의 구동을 제어하는 고압유체 유입 제어 유닛을 구비한다. 따라서, 본 발명은 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 흡입 압력 변화를 인지하여, 상기 흡입 압력 변화에 따라 터빈의 구동을 제어하여 항공기의 다양한 운용 조건에서 일정한 흡입 압력을 유지할 수 있다.
Description
본 발명은 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치에 관한 것으로서, 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 흡입 압력 변화를 인지하여, 상기 흡입 압력 변화에 따라 터빈의 구동을 제어하여 항공기의 다양한 운용 조건에서 일정한 흡입 압력을 유지할 수 있는 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치에 관한 것이다.
전형적으로, 유압 펌프 장치는 낮은 압력의 유체를 흡입하여 높은 압력으로 토출하는 역할을 하는 장치이다.
또한, 상기 유압 펌프 장치는 피스톤 구동 방식이 상대적으로 높은 효율을 발휘할 수 있으므로 널리 사용된다.
특히, 종래의 항공기에 사용되는 유압 펌프 장치는 가변 용량형 피스톤 펌프 방식으로서, 3,000 psi 이상의 높은 압력을 생성하며 유압 계통의 부하 및 압력에 대응하여 토출 유량을 조절하는 방식을 사용한다.
통상, 항공기는 20,000 ft 이상의 고도에서 운용되기 때문에 상기의 고도 변 화에 따른 압력 변화가 심하게 발생한다.
따라서, 종래에는 이를 보상하기 위해서 유압계통의 저장조 내부 압력을 가압식으로 유지하는 방식이 많이 적용된다.
그러나, 종래에는 상기 저장조 내부를 가압식으로 유지하면 고도 변화에 관계없이 일정한 압력의 유압을 공급할 수 있으나 상대적으로 시스템이 복잡해지는 문제점이 있다.
한편, 상대적으로 소형 항공기 내지 항공기의 용도에 따라서 저장조를 비가압식으로 적용하기도 한다.
그러나, 항공기 운용 고도에 따라서 대기압력이 많이 변화되기 때문에, 높은 고도에서는 상대적으로 압력이 많이 낮아지고 이로 인하여 유압 펌프의 흡입 성능도 저하되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 종래에는 상기와 같은 문제를 보상하기 위해서 유압 펌프 구동축에 연동된 임펠러를 적용하기도 한다.
그러나, 유압 펌프 구동축에 연동된 임펠러는 흡입구 내부에 장착되어 항공기가 시동된 이후에 운용 조건에 관계없이 항상 구동되며, 이는 상대적으로 고도가 낮은 영역에서 운용하는 경우에, 흡입 압력이 높은 조건에도 불구하고 비효율적으로 작동되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발 명의 목적은 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 흡입 압력 변화를 인지하여, 상기 흡입 압력 변화에 따라 터빈의 구동을 제어할 수 있는 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태를 따르는 고압유체 유입 제어 유닛은 제 1공간의 제 1흡입구와 제 2공간의 제 2흡입구를 서로 연결하는 연결 유로와, 상기 제 1흡입구로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 제 2흡입구로의 고압유체 유입을 개폐 하는 개폐 조절 밸브 수단을 포함한다.
여기서, 상기 개폐 조절 밸브 수단은 상기 연결 유로의 내부에서 상기 제 2 흡입구 근방의 일단이 고정되는 탄성 스프링과, 상기 연결 유로의 내부에 배치되며 그 일단의 외주가 상기 연결 유로의 내주에 실질적으로 밀착되고 상기 탄성 스프링의 타단이 지지되는 밀착 몸체와 상기 밀착 몸체로부터 일정 길이 연장되어 상기 탄성 스프링에 끼워지는 개폐 몸체로 이루어지는 조절 밸브와, 상기 연결 유로의 내부에 설치되며 상기 밀착 몸체의 타단을 지지하는 지지대를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1공간에는 임펠러가 설치되고, 상기 제 2공간에는 구동축을 통하여 상기 임펠러와 서로 연결되어 연동되는 터빈이 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1공간은 제 1피스톤이 내부에 설치되는 제 1피스톤부와 임펠러 토출관을 통하여 서로 연통되고, 상기 제 2공간은 상기 터빈 흡입구와 연통되는 제 2피스톤이 내부에 설치되는 제 2피스톤부와 연통되며, 상기 제 2공간과 상기 제 2피스톤부와 서로 연통되는 제 2토출관이 더 설치되는 것이 바람직하다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태를 따르는 유압 펌프 장치는 유체가 흡입되는 임펠러측 흡입구가 마련되며, 임펠러가 설치되는 임펠러 설치부와, 상기 임펠러 설치부의 근방에 설치되고, 터빈측 흡입구가 마련되며, 상기 임펠러와 연동되는 터빈이 설치되는 터빈 설치부와, 상기 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 터빈측 흡입구로의 고압유체 유입을 제어하여 상기 터빈의 구동을 제어하는 고압유체 유입 제어 유닛을 포함한다.
여기서, 상기 고압유체 유입 제어 유닛은 상기 임펠러 설치부와 상기 터빈측 흡입구를 서로 연통시키는 연결 유로와, 상기 연결 유로에 설치되어 상기 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 터빈측 흡입구를 개폐 하는 개폐 조절 밸브 수단을 구비한다.
상기 개폐 조절 밸브 수단은 상기 연결 유로의 내부에서 상기 터빈측 흡입구 근방의 일단이 고정되는 탄성 스프링과, 상기 연결 유로의 내부에 배치되며 그 일단의 외주가 상기 연결 유로의 내주에 실질적으로 밀착되고 상기 탄성 스프링의 타단이 지지되는 밀착 몸체와 상기 밀착 몸체로부터 일정 길이 연장되어 상기 탄성 스프링에 끼워지는 개폐 몸체로 이루어지는 조절 밸브와, 상기 연결 유로의 내부에 설치되며 상기 밀착 몸체의 타단을 지지하는 지지대를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 임펠러 설치부는 제 1피스톤이 내부에 설치되는 제 1피스톤부와 임펠러 토출관을 통하여 서로 연통되고, 상기 터빈 설치부는 상기 터빈 흡입구와 연통되는 제 2피스톤이 내부에 설치되는 제 2피스톤부와 연통되며, 상기 터빈 설치부와 상기 제 2피스톤부와 서로 연통되는 터빈 토출관이 더 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명은 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 흡입 압력 변화를 인지하여, 상기 흡입 압력 변화에 따라 터빈의 구동을 제어함으로써, 항공기의 다양한 운용 조건에서 일정한 흡입 압력을 유지할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치를 보여주는 정면도이다. 도 3은 본 발명에 따르는 임펠러 설치부로의 유체 유입 압력 감소에 따른 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치의 작동을 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따르는 임펠러 설치부로의 유체 유입 압력 증가에 따른 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치의 작동을 보여주는 도면이다. 도 5는 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치의 구성 요소를 보여주는 도면들이다.
또한, 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛은 상기 유압 펌프 장치에 포함되는 구성이기 때문에, 이하에서 상기 유압 펌프 장치의 구성을 설명함에 포함하여 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명의 유압 펌프 장치는 크게 임펠러 설치부(100)와, 터빈 설치부(200)와, 고압유체 유입 제어 유닛으로 구성된다.
먼저, 제 1공간인인 상기 임펠러 설치부(100)는 일정의 내부 공간이 마련되고, 유체가 흡입되는 임펠러측 흡입구(111)가 마련되며, 그 내부 공간에 임펠러(110)가 설치된다.
상기 터빈 설치부(200)는 상기 임펠러 설치부(100)의 근방에 설치된다.
상기 터빈 설치부(200)는 터빈측 흡입구(211)가 마련되며, 상기 임펠러(110)와 구동축(50)으로 연결되며 상기 임펠러(100)와 연동되는 터빈(210)이 설치된다.
여기서, 상기 임펠러 설치부(100)는 제 1토출관인 임펠러 토출관(150)을 통하여 서로 연통되는 제 1피스톤(311)이 내부에 설치되는 제 1피스톤부(310)를 구비한다.
상기 터빈 설치부(200)는 상기 터빈측 흡입구(211)와 연통되는 제 2피스톤(321)이 내부에 설치되는 제 2피스톤부(320)를 구비한다.
상기 터빈 설치부(200)와 상기 제 2피스톤부(320)와 서로 연통되는 제 2토출관인 터빈 토출관(250)이 더 설치된다.
상기 고압유체 유입 제어 유닛은 상기 임펠러측 흡입구(111)로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 터빈측 흡입구(211)로의 고압유체 유입을 제어하여 상기 터빈(210)의 구동을 제어한다.
이의 구성을 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.
상기 고압유체 유입 제어 유닛은 상기 임펠러 설치부(100)와 상기 터빈측 흡 입구(211)를 서로 연통시키는 연결 유로(400)와, 상기 연결 유로(400)에 설치되어 상기 임펠러측 흡입구(111)로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 터빈측 흡입구(211)를 개폐 하는 개폐 조절 밸브 수단(500)로 구성된다.
상기 개폐 조절 밸브 수단(500)은 상기 연결 유로(400)의 내부에서 상기 터빈측 흡입구(211) 근방의 일단이 고정되는 탄성 스프링(510)과, 상기 연결 유로(400)의 내부에 배치되며 그 일단의 외주가 상기 연결 유로(400)의 내주에 실질적으로 밀착되고 상기 탄성 스프링(510)의 타단이 지지되는 밀착 몸체(521)와 상기 밀착 몸체(521)로부터 일정 길이 연장되어 상기 탄성 스프링(510)에 끼워지는 개폐 몸체(522)로 이루어지는 조절 밸브(520)와, 상기 연결 유로(400)의 내부에 설치되며 상기 밀착 몸체(521)의 타단을 지지하는 지지대(530)를 구비한다.
다음은, 상기의 구성을 통한 본 발명의 유압 펌프 장치의 작동을 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조 하면, 임펠러(110)와 터빈(210)은 구동축(50)에 의하여 서로 결합된다.
터빈(210)은 제 2피스톤(321)의 피스톤 작용에 의하여 고압의 유체가 터빈측 흡입구(211)로 유입되면 구동될 수 있으며, 터빈(210)이 구동되면 터빈(210)과 구동축(50)으로 연결된 임펠러(110)가 구동되어 흡입 압력을 높여준다.
상기 터빈(210)은 고압의 유체가 팽창하면서 고속의 회전력을 발생시키며, 반대로 임펠러(110)는 저압의 유체를 상대적으로 높은 압력으로 압축시키는 역할을 한다.
본 발명의 유압 펌프 장치의 흡입 압력의 변화는 조절 밸브(520)의 개폐 몸체(522)에 의하여 터빈(210)의 구동을 제어하며 이는 결과적으로 임펠러(110)의 구동을 제어할 수 있다.
이때, 조절 밸브(520)는 탄성 스프링(510)에 의하여 흡입 압력과 균형을 이룬 상태에서 유지되며, 임펠러측 흡입관(111)으로 유입되는 유체의 흡입 압력이 정상 압력보다 낮아지면 고압의 제 2피스톤(521)의 고압의 유체를 터빈(210)으로 개방하고, 흡입 압력이 높아지면 토출 압력을 차단한다.
도 3은 흡입 압력 저하 시 조절밸브의 작동 위치와 터빈 설치부의 개폐 상태를 보여준다.
도 3을 참조 하면, 흡입 압력이 정상 흡입 압력보다 낮아지면 조절 밸브(520)는 탄성 스프링(210)의 힘에 의해 밀려나면서 개폐 몸체(522)는 터빈측 흡입구(211)를 개방하여 터빈(210)으로의 유로를 형성한다.
따라서, 터빈 설치부(200)의 내부에는 고압의 유체가 유입되고 이에 따라 터빈(210)은 구동된다.
그리고, 상기 터빈 설치부(200)에서 팽창된 유체는 다시 터빈 토출관(250)을 통해서 외부로 배출된다.
이때, 상기 터빈(210)이 고압으로 구동되면 상기 터빈(210)과 연동된 임펠러(110)가 구동되며, 상기 임펠러(110)의 압축력에 의하여 높아진 흡입 압력으로 인하여 제 1피스톤부(310)에 유입된다.
도 4는 흡입 압력 상승시 조절밸브의 작동 위치와 터빈 설치부의 개폐 상태 를 보여준다.
도 4를 참조 하면, 임펠러측 흡입구(111)로 유입되는 유체의 흡입 압력이 일정의 정상 흡입 압력보다 높아지면 조절 밸브(520)가 밀려나면서 개폐 몸체(522)는 제 2피스톤부(320)와 터빈측 흡입구(211)와의 유로를 차단한다.
따라서, 제 2피스톤부(320)로 부터의 고압의 토출 유량이 터빈 설치부(200)의 내부로 유입되는 것을 방지한다.
이때, 흡입 압력은 임펠러(110)의 추가적인 상승효과 없이 바로 제 1피스톤부(310)의 내부로 유입된다.
이와 같은 본 발명의 흡입 압력 조절은 임펠러측 흡입구(111)의 유체와 같은 유체의 유입에 의한 압력을 감지하는 조절 밸브(520)의 작동에 의하여 터빈측 흡입구(211)를 개폐함으로써, 흡입 압력 변화에 대응하여 제 1피스톤부(310)의 내부에 유입되는 흡입 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치를 보여주는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 임펠러 설치부로의 유체 유입 압력 감소에 따른 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치의 작동을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 임펠러 설치부로의 유체 유입 압력 증가에 따른 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치의 작동을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 고압유체 유입 제어 유닛 및 이를 갖는 유압 펌프 장치의 구성 요소를 보여주는 도면들이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 임펠러 설치부
110 : 임펠러
111 : 임펠러측 흡입구
150 : 임펠러 토출관
200 : 터빈 설치부
210 : 터빈
211 : 터빈측 흡입구
250 : 터빈 토출관
310 : 제 1피스톤부
311 : 제 1피스톤
320 : 제 2피스톤
321 : 제 2피스톤
400 : 연결 유로
500 : 개폐 조절 밸브 수단
510 : 탄성 스프링
520 : 조절 밸브
521 : 밀착 몸체
522 : 개폐 몸체
530 : 밸브 지지대
Claims (7)
- 제 1공간의 제 1흡입구와 제 2공간의 제 2흡입구를 서로 연결하는 연결 유로; 및상기 제 1흡입구로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 제 2흡입구로의 고압유체 유입을 개폐 하는 개폐 조절 밸브 수단을 포함하는 고압유체 유입 제어 유닛.
- 제 1항에 있어서,상기 개폐 조절 밸브 수단은 상기 연결 유로의 내부에서 상기 제 2흡입구 근방의 일단이 고정되는 탄성 스프링과, 상기 연결 유로의 내부에 배치되며 그 일단의 외주가 상기 연결 유로의 내주에 실질적으로 밀착되고 상기 탄성 스프링의 타단이 지지되는 밀착 몸체와 상기 밀착 몸체로부터 일정 길이 연장되어 상기 탄성 스프링에 끼워지는 개폐 몸체로 이루어지는 조절 밸브와, 상기 연결 유로의 내부에 설치되며 상기 밀착 몸체의 타단을 지지하는 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 고압유체 유입 제어 유닛.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1공간에는 임펠러가 설치되고,상기 제 2공간에는 구동축을 통하여 상기 임펠러와 서로 연결되어 연동되는 터빈이 설치되는 것을 특징으로 하는 고압유체 유입 제어 유닛.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1공간은 제 1피스톤이 내부에 설치되는 제 1피스톤부와 제 1토출관을 통하여 서로 연통되고, 상기 제 2공간은 상기 제 2흡입구와 연통되는 제 2피스톤이 내부에 설치되는 제 2피스톤부와 연통되며,상기 제 2공간은 상기 제 2피스톤부와 서로 연통되는 제 2토출관이 설치되는 것을 특징으로 하는 고압유체 유입 제어 유닛.
- 유체가 흡입되는 임펠러측 흡입구가 마련되며, 임펠러가 설치되는 임펠러 설치부;상기 임펠러 설치부의 근방에 설치되고, 터빈측 흡입구가 마련되며, 상기 임펠러와 연동되는 터빈이 설치되는 터빈 설치부; 및상기 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 터빈측 흡입구로의 고압유체 유입을 제어하여 상기 터빈의 구동을 제어하는 고압유체 유입 제어 유닛을 포함하는 유압 펌프 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 고압유체 유입 제어 유닛은 상기 임펠러 설치부와 상기 터빈측 흡입구를 서로 연통시키는 연결 유로와, 상기 연결 유로에 설치되어 상기 임펠러측 흡입구로 유입되는 유체의 압력에 따라 상기 터빈측 흡입구를 개폐 하는 개폐 조절 밸 브 수단을 구비하되,상기 개폐 조절 밸브 수단은 상기 연결 유로의 내부에서 상기 터빈측 흡입구 근방의 일단이 고정되는 탄성 스프링과, 상기 연결 유로의 내부에 배치되며 그 일단의 외주가 상기 연결 유로의 내주에 실질적으로 밀착되고 상기 탄성 스프링의 타단이 지지되는 밀착 몸체와 상기 밀착 몸체로부터 일정 길이 연장되어 상기 탄성 스프링에 끼워지는 개폐 몸체로 이루어지는 조절 밸브와, 상기 연결 유로의 내부에 설치되며 상기 밀착 몸체의 타단을 지지하는 지지대를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 임펠러 설치부는 제 1피스톤이 내부에 설치되는 제 1피스톤부와 임펠러 토출관을 통하여 서로 연통되고, 상기 터빈 설치부는 상기 터빈 흡입구와 연통되는 제 2피스톤이 내부에 설치되는 제 2피스톤부와 연통되며,상기 터빈 설치부와 상기 제 2피스톤부와 서로 연통되는 터빈 토출관이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프 장치.
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