KR20140076510A

KR20140076510A - 어큐뮬레이터

Info

Publication number: KR20140076510A
Application number: KR1020130153779A
Authority: KR
Inventors: 타케시 우치다; 나오히토 나카노; 히로시 미즈카미
Original assignee: 닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-06-20
Also published as: CN103867502B; JP6200292B2; KR101598507B1; JP2014119115A; CN103867502A

Abstract

본 발명은 벨로스 가이드 부재의 내구성을 개선하는 외부 공기식 구조의 어큐뮬레이터를 제공한다.
본 발명에 따른 어큐뮬레이터(10)는, 금속 벨로스(21)의 고정단(27)은 액체챔버 엔드 커버 부재(18)에 액체가 누출되지 않도록 긴밀히 고정 연결되거나, 또는 액체챔버 엔드 커버 부재(18) 측의 통체부(1)의 내벽에 액체가 누출되지 않도록 긴밀하게 고정 연결되고, 가동단(26)은, 축 방향(O)으로 고정단(27)과 기체챔버 엔드 커버 부재(17) 사이에 위치하고, 벨로스 가이드 부재(22)는 금속 벨로스(21)의 인접하는 주름 벽(28) 사이에 끼워 장착되거나, 또는 벨로스 엔드 커버(25)에 고정 연결되거나, 혹은, 가동단(26)에 고정 연결되며, 벨로스 가이드 부재(22)를 금속 벨로스(21)에 의해 액체챔버(3)로부터 분리하도록 하여서, 가스 체적 조정액으로는 S, P를 포함하지 않거나, 혹은 적어도 각각의 S, P가 미량의 10ppm 이하의 가스 체적 조정액을 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

어큐뮬레이터 {ACCUMULATOR}

본 발명은 벨로스(bellows)를 이용하여 액압(液壓)의 밸런스와 완화 기능을 실현시키는 어큐뮬레이터 관한 것으로, 특히 고온·중압·높은 점성의 기름을 포함한 고온 액체를 이용하는 선박 엔진에 적용되는 어큐뮬레이터에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 선박 엔진의 액압 회로에 있어서, 선박의 흔들림에 따라 또는 액압 펌프의 구동에 의해 발생되는 액압 맥동(脈動)을 흡수하기 위해 어큐뮬레이터가 이용된다.

이와 같은 엔진 액압 회로용 어큐뮬레이터로서, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 벨로스를 이용한 내부 공기식(內氣式) 어큐뮬레이터(100)가 알려져 있다.

도 4에 나타내는 어큐뮬레이터(100)는, 통체부(筒體部)(101)를 가지는 압력 용기(102)의 내부에 액체챔버(液室)(103)와, 압축 가스와 조정액이 밀봉되어 있는 기체챔버(氣室)(104)와, 액체챔버(103)와 기체챔버(104)를 칸막이하는 칸막이 부재(120)를 구비한다.

칸막이 부재(120)는, 압력용기(102)의 축 방향(O)을 따라 신축 가능한 금속 벨로스(121)와, 금속 벨로스(121) 및 압력 용기(102)의 통체부(101) 사이에 마련되는 벨로스 가이드 부재(122)와, 금속 벨로스(121)의 일단에 위치하는 벨로스 엔드 커버(125)를 가진다. 그리고 또한, 어큐뮬레이터(100)는 내부에 상기 액체챔버(103)를 가지고, 접속부(108)가 형성된 엔드 커버 부재(105)를 구비한다.

이 금속 벨로스(121)의 고정단(固定端)(도 4에서 우측 단부를 참조)은, 기체챔버 엔드 커버 부재(117)에 연결 고정되고, 가동단(可動端)(도 4에서 좌측 단부를 참조)은 금속 벨로스(121)의 신축에 따라 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 벨로스 엔드 커버(125)에 의해 벨로스 가이드 부재(122)를 통해서 금속 벨로스(121)는 통체부(101)의 내벽을 따르게 하여서 신축하여 슬라이드 이동한다.

금속 벨로스(121)는 단면이 U형의 주름 벽을 가진 금속제의 성형 벨로스(U형 벨로스라 한다)이다.

도 4에서 나타내는 바와 같이, 기체챔버 엔드 커버 부재(117)는 압력 용기(102)의 통체부(101)의 벨로스 고정단 쪽을 밀봉한다. 기체챔버 엔드 커버 부재(117)와, 벨로즈 엔드 커버(125)를 포함한 칸막이 부재(120)에 의해 둘러싸인 내측 공간은, 기체 챔버(104)로서 사용된다. 기체 챔버(104) 내에 수용되는 가스 체적 조정액의 일례로서 광물유(鑛物油)를 사용한다. 기체 챔버 엔드 커버 부재(117)에는 주입구(131)가 설치되어 있다. 주입구(131)를 통해서 기체 챔버(104) 내에 가스 체적 조정액과 불활성 가스, 예를 들면 질소 가스, 헬륨 가스를 주입한다. 이들 가스를 주입한 뒤 볼트 등을 이용한 주입마개(132)에 의해 주입구(131)를 밀봉해서 기밀성을 높인다.

또한, 벨로스 가이드 부재(122)는, 통상적으로 나일론 등의 수지, 예를 들면 높은 내충격성, 고강도의 나일론을 사용하여 C형 링 모양 부품을 형성한다. 또한, C형 링 모양 부품의 종단면은 L형이며, 그 중에서, C형 링 모양 부품의 둘레방향(周方向) 부분과 통체부(101)의 내벽이 슬라이딩하여 접촉되고, 지름방향 부분은 금속 벨로스(121)에 의해 덮인다.

벨로스 가이드 부재(122)가 금속 벨로스(121)의 신축에 수반하여 통체부(101)의 내벽을 따라서 축 방향으로 슬라이드 이동할 때, 그 외주부(즉 둘레방향 링이며, 둘레방향부의 선단 둘레)는 액압 회로측의 액압유(液壓油)와 접촉한다(이하, 도 4와 같은 구성을 내부 공기식 구조라고 한다).

일본특허공개공보 제2001-146901호

그러나, 상기 내기식 구조의 어큐뮬레이터에 관해서는, 그 내부에 장착되는 나일론제의 가이드 부재(벨로스 가이드 부재(122))가 S(황), P(인)에 의해 고온 분해되어 손상될 위험이 있기 때문에 장기 항해가 되는 원양 대형 선박에 적용할 수 없는 문제가 있었다.

또한, 고온 액체의 한 예로서, 예를 들어 150℃ 정도의 C중유를 들 수 있다. 구체적으로는 원양 대형 선박의 엔진 등의 액압 회로에서는 고온 액체의 일례로서 예를 들면 디젤 오일 또는 고 점성도 엔진 오일 등의 중유를 들 수 있다. 중유에는 S, P가 포함되어 있다. 특히, C중유는 그 중에 S, P를 포함하고 있을 뿐 아니라, 실온에서는 유동성이 없다. 그래서 C중유는 150℃ 정도까지 온도를 올려 유동성을 높여 사용한다.

이때 고온하에서의 S, P의 존재는, S, P와 접촉해서 침지(浸漬)되는 벨로스 가이드 부재(122)의 소재인 나일론을 분해한다. 이와 같은 시간 경과에 따른 열화에 의해 벨로스 가이드 부재(122)가 소모되고, 벨로스 또는 벨로스 용접부가 직접 통체부(101)의 내벽을 따라 슬라이딩하기 때문에 심각한 마멸 등의 문제를 초래하게 된다.

따라서, 상기의 마모, 마멸의 문제를 피하기 위해 종래기술에서는 통체부 (101)와 벨로스 엔드 커버(125) 사이에 실(SEAL)부재를 설치하여, 벨로스 가이드 부재(122)가 가능한 한 실 부재에 의해 덮이도록 함으로써, 중유와 벨로스 가이드 부재(122)가 접촉되는 것을 방지한다.

그러나, 도 4에 나타내는 바와 같이 벨로스 가이드 부재(122)는 통체부(101)를 따라서 슬라이딩하면서 접촉되도록 설치되어 있어서, 고온, 중압, 고점성 등의 작업환경에 있어서 C중유 등의 고온 액체가 액체 챔버(103) 쪽으로부터 벨로스 가이드 부재(122)와 통체부(101) 사이의 슬라이드 이동하기 위해 필요한 최소한의 틈새를 통과하는 것은 불가피하여, 금속 벨로스(121)와 통체부(101) 사이의 공간에 C중유가 들어가서 벨로스 가이드 부재(122)는 역시 C중유에 침지되게 된다.

이와 같이 실 부재를 설치해도 벨로스 가이드 부재(122)의 고온 분해를 효율적으로 방지할 수는 없다.

상기 내부 공기식 구조의 어큐뮬레이터(100)를 원양 대형 선박에 적용할 수 없는 문제를 해결하기 위해 본 발명자는 대형 선박에도 적용할 수 있는 외부공기식(外氣式) 구조의 어큐뮬레이터를 개발했다.

예를 들면, 인용문헌 1: 일본특허공개공보 제2001-146901호를 참조.

그러나, 인용문헌 1의 도 2에서와 같이, 그 중 벨로스 가이드 부재도 오일 챔버를 향해 있어서 조정액과 접촉하기 때문에, S, P를 포함한 액체에 의한 고온 분해가 나일론의 내구성에 영향을 미치는 문제가 있으며, 또한 어큐뮬레이터 본체도 고 점도의 액체로는 작동 속도가 늦어져 적용할 수 없는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 벨로스 가이드 부재의 내구성이 대폭 개선되는 외기식 구조의 어큐뮬레이터를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명의 어큐뮬레이터(10)는, 압력용기(2)와, 그 압력용기(2) 내부에 수용되고 그 압력용기(2)의 내부 공간을 액체챔버(3)와 기체챔버(4)로 칸막이하는 칸막이 부재(20)를 가지며, 상기 압력용기(2)는, 통체부(1)와, 그 통체부(1)의 액체챔버측 단부에 위치하는 액체챔버 엔드 커버 부재(18)와, 상기 통체부(1)의 기체챔버측 단부에 위치하는 기체챔버 엔드 커버 부재(17)를 가지는 어큐뮬레이터(10)로서, 상기 칸막이 부재(20)는, 상기 통체부(1)의 축 방향(O)을 따라 신축 가능한 금속 벨로스(21)와, 상기 금속 벨로스(21)의 가동단(26)에 액체가 누출되지 않도록(液密) 긴밀하게 연결되는 벨로스 엔드 커버(25)를 구비하며, 상기 가동단(26)은 상기 벨로스 엔드 커버(25)와 함께 이동 가능하고, 슬라이드 이동하는 적어도 하나의 벨로스 가이드 부재(22)의 안내로 상기 금속 벨로스(21)를 상기 축 방향(O)을 따라서 신축시켜, 상기 기체챔버(4)에는 가스와 조정액으로 이루어지는 가스 체적 조정액이 수용되어 있으며, 상기 액체챔버 엔드 커버 부재(18)에는 액체가 외부에서 상기 액체 챔버(3)로 흘러들어가고, 그 액체챔버(3) 내에서 액체가 흘러나오는 액체 출입구(30)를 마련해 두고, 상기 금속 벨로스(21)의 고정단(27)은 상기 액체챔버 엔드 커버 부재(18)에 액밀하게 고정 연결되거나, 또는 상기 액체챔버 엔드 커버 부재(18) 측의 상기 통체부(1)의 내벽에 액밀하게 고정 연결되고, 상기 가동단(26)은 상기 축 방향(O)에 있어서 상기 고정단(27)과 상기 기체챔버 엔드 커버 부재(17)의 사이에 위치하고, 상기 벨로스 가이드 부재(22)는 상기 금속 벨로스(21)의 인접하는 주름벽(28) 사이에 끼워 장착되거나, 또는 상기 벨로스 엔드 커버(25)에 고정 연결되거나, 혹은 상기 가동단(26)에 고정 연결되어 상기 벨로스 가이드 부재(22)를 상기 금속 벨로스(21)에 의해 상기 액체 챔버(3)로부터 분리하도록 하여, 상기 가스 체적 조정액에는 S, P를 포함하지 않는, 혹은 적어도 각각의 S, P가 미량의 10ppm 이하인 가스 체적 조정액을 사용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2와 관련된 발명은, 청구항 1에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 금속 벨로스(21)의 지름방향의 내측에는 바닥이 있는 통 모양의 조정부재(35)가 마련되고, 그 조정부재(35)는 그 개구단(開口端)이 액체가 누출되지 않도록 긴밀하게상기 액체챔버 엔드 부재(18)에 연결되고, 상기 조정부재(35)에는 관통홀이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 3과 관련된 발명은, 청구항 2에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 조정부재(35)는 바닥이 있는 통 모양의 바닥을 관통해서 설치되는 세로 구멍(34) 및/또는 바닥이 있는 통 모양의 통 벽면을 관통해서 설치되는 가로 구멍(33)을 상기 관통 홀로서 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4와 관련된 발명은, 청구항 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 가동단(26)에 상기 벨로스 가이드 부재(22)가 설치되어 있으며, 상기 벨로스 가이드 부재(22)에 있어서 상기 칸막이부재(20)와 상기 통체부(1) 사이에 개재하여 설치되는 둘레방향 가이드부(22a)는 상기 가스 체적 조정액에 접촉하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5와 관련된 발명은, 청구항 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 금속 벨로스(21)는 축 방향의 단면이 웨이브 형태의 벨로스인 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 관련된 발명은, 청구항 4에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 가동단(26)에 있어서 상기 벨로스 엔드 커버(25)와 상기 통체부(1) 사이에 상기 벨로스 가이드 부재(22)의 상기 둘레방향 가이드부(22a)만이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 관련된 발명은, 청구항 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 벨로스 가이드 부재(22)는 나일론으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 관련된 발명은, 청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 기체챔버 엔드 커버 부재(17)에는 상기 기체챔버(4) 내에 가스 체적 조정액을 주입하는 주입구(31)가 마련되고, 상기 주입구(31)에는 상기 주입구(31)를 밀봉하기 위한 실(32)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 관련한 발명은, 청구항 2에 기재된 어큐뮬레이터(10)이며, 상기 벨로스 엔드 커버(25)가 상기 조정 부재(35)에 직접 접촉 가능하다는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 양태에서는, 벨로스 가이드 부재는, 가스 체적 조정액과는 접촉하지만, 액체 챔버 내의 고온 액체와는 접촉하지 않는 외부 공기식 구조를 채용하고 있다.

이에 따라 적어도 각각의 S, P가 미량의 10ppm이하를 포함하거나, S, P를 포함하지 않는 가스 체적 조정액을 사용함으로써 벨로스 가이드 부재가 액체챔버 내의 액체와는 접촉하지 않지만, 가스 체적 조정액과는 접촉하는 경우에도 고온에서 나일론 재료가 S, P에 의해 분해되는 문제는 생기지 않는다.

첨가물이 거의 없는(즉, S, P는 거의 존재하지 않는다) 광물유를 가스 체적 조정액으로서 사용함으로써 벨로스 가이드 부재의 내구성을 분명히 향상시키는 현저한 효과를 얻을 수 있다.

이와 함께 본 발명에 의한 어큐뮬레이터에 있어서, 기체챔버 내의 가스 체적 조정액은 탈(脫) S, P만이 요구되기 때문에 이러한 요구는 저비용으로 쉽게 만족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 실시 예의 어큐뮬레이터의 측단면도이며, 이때의 어큐뮬레이터는 액체챔버 측 압력이 최소일 때의 상태이며,
도 2의 (a), (b)는 본 발명에 따른 실시 예의 조정 부재를 나타내는 축 방향의 단면도와 축 방향의 평면도이며,
도 3 (a)는 각각 본 발명에 따른 일 실시 예의 벨로스 가이드 부재를 나타내는 측면도, 도 3 (b)는 A-A선의 단면도, 도 3 (c)는 B-B선 단면이고,
도 4는 액체챔버측 압력이 최소일 때의 종래의 어큐뮬레이터를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예의 어큐뮬레이터(10)에 관해서 도면을 참조하여 자세하게 설명한다. 아래의 명세서에서는 고온 액체로서 150도 정도의 C중유를 예로서 설명하겠지만, 본 발명은 150도 정도의 C중유에 한정되는 것은 아니다.

어큐뮬레이터(10)는, 예를 들면 선박 엔진의 액압(液壓)회로(30)(도면에 있어서 액압 회로의 액체챔버(3)와 연통하는 부분을 모식적으로 나타낸다)에 발생하는 액압 맥동을 흡수하는 것, 또는 압력을 축적하는 것에 이용된다.

어큐뮬레이터(10)의 압력 용기(2)는, 금속제의 원통형태의 통체부(筒體部)(1)와, 예를 들면 통체부(1)의 일단측(기체챔버 측)에 긴밀하게 용접되어 있는 금속제의 기체챔버 엔드 커버 부재(17)와, 예를 들면 통체부(1)의 타단측(액체챔버 측)에 긴밀하게 용접되어 있는 금속제의 액체챔버 엔드 커버 부재(18)를 구비한다. 압력 용기(2)는, 어큐뮬레이터(10)에 작용되는 사용 압력에 견딜 수 있는 강성을 가지고 있다.

어큐뮬레이터(10)는, 압력 용기(2)의 내부에 액체챔버(3)와, 압축 가스와 가스 체적 조정액이 밀봉되어 있는 기체챔버(4)와, 액체챔버(3)와 기체챔버(4)를 칸막이하는 칸막이 부재(20)를 가진다.

칸막이 부재(20)는, 압력 용기(2)의 축 방향(O), 즉, 통체부(1)의 축 방향(O)을 따라서 신축 가능한 금속 벨로스(21)와, 금속 벨로스(21)의 일단에, 즉 후술되는 가동단(可動端)(26)에 액체가 누출되지 않도록 직접 혹은 간접적으로 연결되는 벨로스 엔드 커버(25)를 구비한다.

금속 벨로스(21)는, 도 1에서 나타내는 바와 같이, 축 방향(O)을 따라서 복수의 주름벽(28)이 형성되고 주름벽(28)의 종단면(즉, 축 방향을 따르는 단면)은 웨이브형태, 즉 파도형태 또는 넘어진 S자형으로 형성된다.

도 1에서 나타내는 바와 같이 금속 벨로스(21)의 액체챔버측 좌단부, 즉, 고정단(固定端)(27)은, 예를 들면 용접에 의해 액체챔버 엔드 커버 부재(18)의 금속 벨로스(21)의 좌단부와 서로 마주하는 제 1 고정부(23)에 긴밀하게 고정 연결된다. 하나의 변형 예로서, 통체부(1)의 내주벽에 액체가 누출되지 않도록 긴밀하게 고정 연결되어도 좋다. 금속 벨로스(21)는 축 방향(O)을 따라서 설치된다. 금속 벨로스(21)의 기체챔버 측 우단부, 즉, 가동단(26)에는 액체가 누출하지 않게 긴밀해지도록 예를 들면 벨로스 엔드 커버(25)가 용접되어 연결되어 있다.

이와 같이, 금속 벨로스(21)는 고정단(27)에서 가동단(26)까지의 방향과 액체챔버 엔드 커버 부재(18)부터 기체챔버 엔드 커버 부재(17)까지의 방향이 동일하게 구성되어 있다.

즉, 금속 벨로스(21)의 가동단(26)은 축 방향(O)에서 고정단(27)과 기체챔버 엔드 커버 부재(17) 사이의 중간에 위치한다.

또한, 금속 벨로스(21)와 통체부(1) 사이에는, 하나 또는 복수의 벨로스 가이드 부재(22)를 끼워 설치할 수 있다. 벨로스 가이드 부재(22)는 마찰 계수가 작은 합성 수지 등으로 형성되고, 예를 들면 일반적으로는 후술하는 나일론 등의 수지를 사용하여 C형 링 모양 부품을 형성할 수 있다.

이 링 모양 부품의 종단면은 L형이다.

즉, 도 1 및 도 3에서 나타내는 바와 같이, 벨로스 가이드 부재(22)는 둘레방향 가이드부(22a) 및 지름방향 가이드부(22b)를 구비하고, 그 중에서 둘레방향 가이드부(22a), 즉 링 모양 부품의 외주부와 통체부(1)의 내주 벽면은 슬라이딩 접촉하고, 금속 벨로스(21)는 축 방향(O)을 따라서 원활하게 신축할 수 있으며, 지름방향 가이드부(22b)는 예를 들면 금속 벨로스(21)의 인접하는 양 주름 벽(28,28) 사이에 걸려 고정된다.

이에 의해 벨로스 가이드 부재(22)는 액체챔버(3)로부터 분리되어, 액체챔버(3) 내의 중유와 접촉되지 않게 된다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 한 변형 예로서, 벨로스 가이드 부재(22)는 그 지름 방향 가이드부(22b)를 통해서 벨로스 엔드 커버(25)에 직접 고정 연결이 가능하고, 혹은 가동단(26)에 직접 고정 연결이 가능하며, 액체챔버(3)에서 효율적으로 칸막이할 수 있으면 된다.

상기한 바와 같이 금속 벨로스(21)와 벨로스 엔드 커버(25)로 칸막이 부재 (20)를 구성하고, 벨로스 가이드 부재(22)는 칸막이 부재(20)의 통체부(1)의 내측에서의 축 방향(O)을 따르는 신축 이동에 대해서 가이드 작용이 있다.

도 1에서 나타내는 바와 같이, 칸막이 부재(20)의 내측에는 바닥이 있는 통 모양(컵 형태도 좋다)의 조정 부재(35)가 설치되어 있다. 조정 부재(35)를 이렇게 설치해도 좋다. 조정 부재(35)의 개구단은, 예를 들면 용접에 의해 액체챔버 엔드 커버 부재(18)의 오른쪽의 개구단과 대향하는 제 2 고정부(24)에 긴밀하게 고정 연결된다.

제 2 고정부(24)는, 도 1에서 나타내는 바와 같이, 제 1 고정부(23)에서 지름이 축소되어 오른쪽으로 뻗어 나오는 돌기부에 형성되지만, 제 1 고정부(23)와 제 2 고정부(24)는 모두 액체챔버 엔드 커버 부재(18)의 오른쪽의 동일 평면에 형성해도 좋고, 그 경우에는 이 평면에서 오른쪽을 향해 뻗어 나오는 돌기부를 갖지 않게 된다.

도 1에 나타내는 바와 같이 금속 벨로스(21)는, 액체챔버 엔드 커버 부재(18)와, 통체부(1)와, 벨로스 엔드 커버(25), 및 조정 부재(35)로 둘러싸인 공간에 배치되어 있다.

벨로스 가이드 부재(22)는 금속 벨로스(21)의 사용 길이에 따라 하나 또는 복수 설치할 수 있다. 하나는 칸막이 부재(20)의 가동단(26)에 위치하고, 복수 설치일 때는 고정단(27)과 가동단(26) 사이에도 더 설치한다. 즉, 금속 벨로스(21)의 가동단(26)의 벨로스 가이드 부재(22)의 지름방향 가이드부(22b)는 금속 벨로스 (21)의 인접하는 주름벽(28,28)에서 개설(介設), 피복되어도 좋지만, 그 둘레방향 가이드부(22a)는 피복되어 있지 않고 금속 벨로스(21)로부터 뻗어나와서 기체챔버(4) 측을 향해 연장되어 있으며, 통체부(1)와 칸막이부재(20)(예를 들면 벨로스 엔드 커버(25) 및/또는 금속 벨로스(21)) 사이에 끼워 설치되는 상태에서 통체부(1)의 내벽을 따라 슬라이딩 가능하다.

이에 따라 가동단(26)에 위치하는 벨로스 가이드 부재(22)는 그 둘레방향 가이드부(22a)가 기체챔버(4) 내의 가스 체적 조정액과 접촉하는 구성으로 이루어져 있다.

더 구체적으로는, 예를 들면 도 3의 (a), (b), (c)에 나타내는 바와 같이 벨로스 가이드 부재(22)는 전체적으로 둘레방향으로 한 곳의 개구부를 가지는 C형 링모양 부품으로 형성된다.

도 3 (b)의 A-A선의 단면도에서 나타내는 바와 같이, 이 링 모양 부품의 지름 방향 가이드부(22b)는 내주측을 향하면서 얇아지는 원추형으로 형성되어도 좋고, 그에 더하여 링의 내주측 선단부가 금속 벨로스(21)와 매끄럽게 인접되기 쉽도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 둘레방향 가이드부(22a)는 반드시 링 모양 부품의 둘레 전체방향으로 형성되지 않아도 되며, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 외주방향(원주방향)으로 서로 이격되도록 링 모양 부품의 주변 테두리에서 축 방향(O)을 향해 연장되는 것이 가능하고, 도 3의 B-B선 단면도인 (c)에서 나타내는 바와 같은 복수의 둘레방향 가이드부(22a)에 형성한다.

본 발명의 실시 예에서는, 채용되어 있는 가스 체적 조정액은, 적어도 각각의 S, P를 포함하지 않거나, 혹은 S, P가 미량의 10ppm 이하인 것이 바람직하다.

(10ppm=0.001%)

가스 기체 조정액에 S, P를 포함하지 않거나, 포함한다고 해도 미량이기 때문에 가동단(26)에 위치하는 벨로스 가이드 부재(22)를 기체챔버(4) 내의 가스 체적 조정액과 접촉시켜도 종래기술과 같은 예를 들면 도 4 중의 내부 공기식 구조와 같은 나일론이 S, P에 의해 고온 분해되는 문제는 발생하지 않기 때문에 벨로스 가이드 부재(22)의 사용 수명을 현저하게 길게 할 수 있다.

이와 함께 기체챔버(4) 측에 가스를 포함하고 있는 가스 체적 조정액은, 주로 액체로서 존재하기 때문에 벨로스 가이드 부재(22)의 윤활성 등에 대해서는 쉽게 만족시켜질 수 있다.

그 때문에, S, P 등 첨가물이 거의 없는 광물유를 가스 체적 조정액으로서 사용함으로써 벨로스 가이드 부재(22)의 내구성을 분명히 향상시키는 효과를 얻는다.

또한, 기체챔버(4) 내의 가스 체적 조정액에 각각 10ppm 이하의 S, P를 포함하거나 더 나아가서는 S, P를 포함하지 않기 때문에 벨로스 가이드 부재(22)가 쉽게 고온 분해되는 일이 없으며, 이 경우 가스 체적 조정액이 기체챔버(4) 측에서 가동단(26)의 벨로스 가이드 부재(22)와 통체부(1) 사이의 슬라이딩 틈새를 통과하여, 금속 벨로스(21)와 통체부(1) 사이의 공간으로 들어간다 하더라도 벨로스 가이드 부재(22)에 대해서는 불리한 영향은 미치지 않는다.

그 때문에, 가동단(26)에 위치하는 벨로스 가이드 부재(22)와, 통체부(1)와 금속 벨로스(21) 사이의 설치 관계를 적절히 설계할 수 있으면, 내부 공기식 같은 실 부재를 별도 추가하지 않아도 된다. 이에 따라 부속품 게다가 조립 공정수, 비용 등을 줄이는 효과도 달성한다.

도 1에서 나타내는 바와 같이, 칸막이 부재(20)의 우측, 즉 벨로스 엔드 커버(25)의 오른쪽의 공간을 기체챔버(4)로 한다. 기체챔버(4) 내에 수용되는 가스 체적 조정액의 일례로서 광물유를 사용한다. 기체챔버(4) 내에서 대기압보다 높은 압력으로 밀봉하는 불활성 가스로서, 예를 들면 헬륨 가스 또는 질소 가스를 사용할 수 있다. 가스는 기체챔버 엔드 커버 부재(17)에 설치되는 에어 밸브(32)를 경유하고 가스통로(31)를 지나 기체챔버(4) 내의 미리 주입된 가스 체적 조정유로 공급된다. 가스 공급 후, 에어 밸브(32) 등에 의해 가스 통로(31)를 기체가 새지않도록 긴밀하게 밀봉하다.

도 1은, 액체챔버(3) 측의 압력이 최소 또는 제로일 때의 벨로스 엔드 커버(25)의 위치 및 기체챔버(4)의 압력을 받아 금속 벨로스(21)가 수축된 상태를 나타내고 있다.

액압회로(30)에서 압력의 맥동이 나타날 때, 예를 들면 액체챔버(3) 측의 압력이 상승하면, 액체챔버(3) 측의 높은 압력이 벨로스 엔드 커버(25)에 작용하고, 그것을 움직이면서 금속 벨로스(21)를 동반하여 축 방향(O)을 따라서 기체챔버(4) 측으로 뻗어 이동하는 동시에 금속 벨로스(21)가 벨로스 가이드 부재(22)를 눌러서 통체부(1)의 내주벽을 따라서 슬라이드 이동한다.

또한, 상기한 바와 같이, 액체챔버(3)의 내부에는 조정부재(35)를 설치할 수 있으며, 금속 벨로스(21)가 기체챔버(4)의 압력에 눌려서 허용 밀착 길이 이하가 되는 것을 방지한다. 금속 벨로스(21)에 있어서, 예를 들면 압력을 걸은 각 주름벽(28)이 서로 밀착할 때까지 압축되는 상태일 때, 혹은 이 상태가 되기 직전에 벨로스 엔드 커버(25)와 조정부재(35)의 바닥면(도 1 중 우측 표면부)이 접촉되고, 즉 벨로스 엔드 커버(25)가 조정부재(35)에 접촉함으로써 금속 벨로스(21)가 꽉 눌리는 것을 방지한다.

조정부재(35)는 원통형 부재 혹은 대략 원통형 부재로서 용접 등의 적절한 수단을 이용하여 액체챔버 엔드 커버 부재(18) 또는 통체부(1)의 액체챔버(3) 측 내벽에 고정 연결된다. 조정부재(35)의 재료는 금속에 한정되지 않고 액체챔버(3)의 고온, 중압, 고 점성유 등의 고온 액체의 작업 환경에서 내구적으로 고형체로서 금속 벨로스(21)가 압력을 지나치게 받는 것을 방지하도록 작용될 수 있으면 좋고, 적절한 합성 수지체 혹은 탄성체 등을 채용해도 좋다.

조정부재(35)의 벽면에는 관통홀이 형성되고, 액체챔버(3) 측에서의 중유는 관통홀을 통과하게 하여 벨로스 엔드 커버(25) 측에 도달할 수 있도록 함으로써 압력을 건다.

더 구체적으로는 도 2의 (a), (b)에서 나타내는 바와 같이 관통홀(33,34)은 조정부재(35)의 원통 벽면에 설치되는 관통홀(33)(가로구멍이라고도 함)도 좋고, 조정부재(35)의 바닥 벽면에 설치되는 관통홀(34)(세로구멍이라고도 함)도 좋다. 관통홀(33,34)은 동시에 설치 또한 복수 설치해도 좋다. 관통홀(33,34)의 형상은 원형에 한정되지 않고, 필요한 개구 면적이 설치되면 어떠한 형상이라도 좋다.

이하, 도 1을 참조하여 조정부재(35)가 설치되어 있을 때의 어큐뮬레이터(10)의 동작 원리를 설명한다.

액압 회로(30)에서 압력에 맥동이 나타났을 때, 예를 들면 액체챔버(3) 측 압력이 상승하여 기체챔버(4) 측의 압력보다 높으면, 액체챔버(3) 측의 높은 압력이 중유를 강제로 관통홀(33,34)을 통과하게 하여 벨로스 내의 액체 양이 증가한 것에 따른 액체 압력이 금속 벨로스(21) 내벽 측을 지나 벨로스 엔드 커버(25)의 좌측에 도달하고, 이 액체 압력을 벨로스 엔드 커버(25)에 작용시키고, 이에 따라 금속 벨로스(21)가 축 방향(O)을 따라 기체챔버(4) 측으로 뻗어 변형하고, 벨로스 엔드 커버(25)와 함께 이동하는 동시에 금속 벨로스(21)는 벨로스 가이드 부재(22)를 눌러서 통체부(1)를 따라 슬라이드 이동한다.

따라서, 기체챔버(4) 측의 압력은, 액체챔버(3) 측의 압력과 밸런스가 잡힐 때까지 상승한다.

한편, 액체챔버(3) 측의 압력이 기체챔버(4) 측의 압력보다 낮아지면, 기체챔버(4) 측의 높은 압력이 벨로스 엔드 커버(25)에 작용하고, 그에 따라 금속 벨로스(21)가 축 방향(O)을 따라 액체챔버(3) 측으로 압축되어 변형하여, 벨로스 엔드 커버(25)와 함께 이동하는 동시에 금속 벨로스(21) 또는 벨로스 엔드 커버(25)가 벨로스 가이드 부재(22)를 눌러서 통체부(1)를 따라 슬라이딩한다. 따라서, 액체 챔버(3) 측의 압력은 기체챔버(4) 측의 압력과 균형이 잡힐 때까지 상승한다.

이에 따라 이와 같은 기압 스프링식 작용에 의해 압력을 축적하거나 액압의 맥동 성분을 평탄화, 균등화할 수 있다.

또한, 상기 어큐물레이트가 맥동에 의해 작용할 때, 기체챔버(4) 측에서의 압축 가스가 조정액 내에 녹는 양에도 상응하는 변화가 있다. 가스와 가스 체적 조정액의 할당에 관해서는 본 발명의 실질적 내용으로 하고 있지 않기 때문에, 여기에서는 상세하게 설명하지 않겠다.

상기한 바와 같이, 조정부재(35) 설치 유무에 관계없이 액체챔버(3) 측의 중유는 금속 벨로스(21)의 내벽측과 접촉하지만, 그 외벽측의 벨로스 가이드 부재(22)는 중유와 분리되기 때문에 벨로스 가이드 부재(22)가 중유 내에 불가피하게 포함되는 S, P에 의해 고온에서 분해되는 문제는 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 실시 예는 나일론제의 벨로스 가이드 부재(22)의 고온 분해 문제를 효과적으로 해결하고, 이에 따라 벨로스 가이드 부재(22)의 재료에 대한 요구를 크게 낮출 수 있다.

예를 들면, 벨로스 가이드 부재(22)에 사용되는 나일론으로서는, 나일론(66), 나일론(46) 또는 나일론(6)을 사용해서 형성해도 좋다. 예를 들면, 비 보강형의 나일론(46)의 열 변형 온도는 160℃이며, 보강형 나일론(46)의 열 변형 온도는 290℃이고, 그리고 또한 장기 사용 온도는 163℃이다. 나일론(46)은 고온에서 높은 경도를 유지할 수 있으며, 뛰어난 내 마모성을 가지고 표면이 매끄럽고 단단하기 때문에 슬라이딩 재료에 바람직한 재료로서 본 발명의 벨로스 가이드 부재 (22)로 적용할 수 있다.

상기 실시 예에서는, 액체챔버 엔드 커버 부재(18)와 칸막이 부재(20)로 둘러싸여 형성되는 공간은 액체챔버(液室)(3)로 사용된다.

또한, 본 실시 예에서는, 액체챔버(3)와 기체챔버(4) 사이에, 벨로스 엔드 커버(25)를 포함한 칸막이 부재(20) 뿐만 아니라 관통홀(33,34)이 있는 조정부재(35)도 설치하여, 액압 회로(30)에서 맥동이 발생했을 때 이 관통홀(33,34)의 결합에 의해 관통홀(33,34)을 통과하게 함에 따라 고 점성액체(중유)의 유체 저항에 의한 진폭의 감쇠, 제진 효과를 유효하게 실현할 수 있어 압력 완화 성능을 향상시킬 수 있었다.

도 1에서 나타내는 예에서는 관통홀(33,34)을 양쪽 모두 설치하였지만, 본 발명은 이 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 한쪽 관통홀(33)만 마련하고, 다른 쪽의 관통홀(34)을 마련하지 않는 구성을 채용해도 좋다.

이때 조정부재(35)에 세로 구멍인 관통홀(34)만 설치하고, 가로구멍인 관통홀(33)을 마련하지 않는 경우, 조정부재(35)의 바닥 벽면과 벨로스 엔드 커버(25) 사이에 관통홀(34)을 감싸듯이 셀프실(self seal)재를 설치하는 구성을 채용해도 좋다.

이와 같이 액체챔버(3) 측이 감압 상태가 될 때, 금속 벨로스(21)는 액체챔버(3) 측으로 밀려 변형된다. 관통홀(34)의 주위로 셀프실재를 마련해 두어서 액체챔버(3) 측이 감압함으로써 벨로스 엔드 커버(25)는 기체챔버(4) 중의 가스 체적 조정액에 의해 가압되고, 최종적으로는 셀프실재에 접촉,압축되어 밀접해진다. 그때, 셀프실재는 조정 부재(35)와 금속 벨로스(21)의 틈새의 공간에 대해서 압력적으로 칸막이 작용을 하고, 액체챔버(3)의 압력이 더욱 낮아져도 이 공간의 압력을 기체챔버(4)와 조화되어 있던 압력으로 유지할 수 있기 때문에 금속 벨로스(21)의 안쪽으로의 변형을 방지할 수 있다.

그러나, 본 발명의 상기 실시 예에 따르면, 벨로스 엔드 커버(25)가 조정 부재(35)와 직접 접촉함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 금속 벨로스(21)가 꽉 눌려지는 것을 회피할 수 있어서 그에 따라 부품 수를 적게 하여 비용 절감의 효과도 있다.

이상, 특정한 실시 예를 토대로 본 발명을 자세히 설명했는데, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자라면, 본 발명의 청구항 및 그 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경, 수정 등을 할 수 있다.

1; 통체부(원통형 통체부)
2; 압력 용기
3; 액체챔버(液室)
4; 기체챔버(氣室)
10; 어큐뮬레이터
17; 기체챔버 엔드 커버 부재
18; 액체챔버 엔드 커버 부재
20; 칸막이 부재
21; 금속 벨로스
22; 벨로스 가이드 부재
22a; 외주방향 가이드부
22b; 지름방향 가이드부
25; 벨로스 엔드 커버
26; 가동단(可動端)
27; 고정단(固定端)
28; 주름벽
30; 액체 출입구(액압 회로)
31; 가스 통로(주입구)
32; 에어 밸브(seal)
33; 가로 구멍(관통홀)
34; 세로 구멍(관통홀)
35; 조정 부재
O; 축 방향

Claims

압력용기(2)와, 그 압력용기(2)의 내부에 수용되고, 그 압력용기(2)의 내부 공간을 액체챔버(3)와 기체챔버(4)로 칸막이하는 칸막이 부재(20)를 가지는 어큐뮬레이터(10)로서,
상기 압력용기(2)는, 통체부(筒體部)(1)와, 그 통체부(1)의 액체챔버측 단부에 위치하는 액체챔버 엔드 커버 부재(18)와, 상기 통체부(1)의 기체챔버측 단부에 위치하는 액체챔버 엔드 커버 부재(17)를 가지며,
상기 칸막이 부재(20)는, 상기 통체부(1)의 축 방향(O)을 따라서 신축 가능한 금속 벨로스(21)와,
상기 금속 벨로스(21)의 가동단(可動端)(26)에 액체가 누출되지 않도록 긴밀하게 연결되는 벨로스 엔드 커버(25)를 구비하고,
상기 가동단(26)은, 상기 벨로스 엔드 커버(25)와 함께 이동 가능하며, 슬라이딩하는 적어도 하나의 벨로스 가이드 부재(22)의 안내로 상기 금속 벨로스(21)를 상기 축 방향(O)을 따라 신축시키고,
상기 기체챔버(4)에는 가스와 조정액으로 이루어지는 가스 체적 조정액이 수용되어 있으며, 상기 액체챔버 엔드 커버 부재(18)에는 액체가 외부에서 상기 액체챔버(3)으로 흘러들어가고, 그 액체챔버(13) 내에서 액체가 흘러나오는 액체 출입구(30)를 마련해 두고,
상기 금속 벨로스(21)의 고정단(固定端)(27)은, 상기 액체챔버 엔드 커버 부재(18)에 액체가 누출되지 않도록 긴밀하게 고정 연결되거나, 또는 상기 액체챔버 엔드 커버 부재(18) 측의 상기 통체부(1)의 내벽에 긴밀하게 고정 연결되며,
상기 가동단(26)은, 상기 축 방향(O)에 있어서 상기 고정단(27)과 상기 기체챔버 엔드 커버 부재(17)의 사이에 위치하고,
상기 벨로스 가이드 부재(22)는, 상기 금속 벨로스(21)의 인접하는 주름 벽(28) 사이에 끼워 장착하거나, 또는 상기 벨로스 엔드 커버(25)에 고정 연결되거나, 혹은 상기 가동단(26)에 고정 연결되며,
상기 벨로스 가이드 부재(22)를 상기 금속 벨로스(21)에 의해 상기 액체챔버(3)로부터 분리되도록 하고,
상기 가스 체적 조정액으로는 S, P를 포함하지 않거나, 혹은 적어도 각각의 S, P가 미량의 10ppm 이하의 가스 체적 조정액을 사용하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 1항에 있어서,
상기 금속 벨로스(21)의 지름방향의 내측에는, 바닥이 있는 통 모양의 조정부재(35)가 설치되고, 그 조정부재(35)는, 그 개구단이 액체가 누출되지 않도록 긴밀하게 상기 액체챔버(18)에 연결되고, 상기 조정부재(18)에는 관통홀이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 2항에 있어서,
상기 조정부재(35)는 바닥이 있는 통 모양의 바닥을 관통해서 설치되는 세로구멍(34) 및/또는 바닥이 있는 통 모양의 통 벽면을 관통해서 설치되는 가로 구멍(33)을 상기 관통홀로서 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가동단(26)에 상기 벨로스 가이드 부재(22)가 설치되어 있으며, 상기 벨로스 가이드 부재(22)에 있어서 상기 칸막이 부재(20)와 상기 통체부(1) 사이에 끼워 설치되는 둘레방향 가이드부(22a)는 상기 가스 체적 조정액에 접촉하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 벨로스(21)는 축 방향의 단면이 웨이브 형태의 벨로스임을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 4항에 있어서,
상기 가동단(26)에 있어서, 상기 벨로스 엔드 커버(25)와 상기 통체부(1) 사이에 상기 벨로스 가이드 부재(22)의 상기 둘레방향 가이드부(22a)만이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벨로스 가이드 부재(22)는 나일론으로 형성되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체챔버 엔드 커버 부재(17)에는, 상기 기체챔버(4) 내에 가스 체적 조정액을 주입하는 주입구(31)가 설치되고, 상기 주입구(31)에는 상기 주입구(31)를 밀봉하기 위한 실(32)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).
제 2항에 있어서,
상기 벨로스 엔드 커버(25)가 상기 조정부재(35)에 직접 접촉할 수 있는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터(10).