KR20140094325A - 압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치 - Google Patents

압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치 Download PDF

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Abstract

압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따라 개시된 압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치는 압축 공기를 일측의 피스톤에 공급하여 구동하고, 타측의 피스톤의 압력을 외기로 배기하는 에어 작동 5포트 구조의 전환밸브부와, 상기 피스톤의 왕복 운동 중, 상기 피스톤이 스트로크 단부에 도달 시, 파일롯 에어가 상기 전환밸브부로 공급되는 더블 센싱에 의해 밸브몸체를 전환하는 센싱밸브와, 인포트에서 아웃포트로 연결되는 유로가 형성되도록 메인에어 급기용 체크밸브가 중앙부에 장착된 증압밸브를 포함하되, 상기 메인에어 급기용 체크밸브는 공급압력이 에어 저장탱크로 보내는 유로 흐름은 허용하고, 그 반대방향으로의 유로 흐름은 차단하여 상기 에어 저장탱크내 증압된 에어가 인포트로 억류하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치{BYPASS DEVICE FOR A MAIN AIR VENTILATION OF A PRESSURE BOOSTER}
본 발명은 압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 압력 부스터(Pressure Booster)는 실린더 튜브의 내부에 배치된 피스톤의 왕복작용을 발생시켜 압력증가실, 즉 증압실에 공급된 압력유체의 압력을 증가시키고, 또한 상기 압력유체를 배출할 수 있으므로, 배관의 공기 압력을 증대시켜주는 용도로 산업장비, 검사설비, 공장내 증압 라인 등의 자동화 산업 전반에 사용되는 공기압 장치이다.
이러한 압력 부스터는 실린더 튜브의 구동실에 공급된 압력유체의 압박작용하에서 피스톤이 자유롭게 변위됨에 따라, 피스톤에 대하여 구동실로부터 반대측상에 형성된 증압실내에 존재하는 압력유체는 압력이 증가하며, 체크밸브를 통과하는 동안 배출구로부터 배출된다.
기존의 압력 부스터는 구성과 유로가 복잡하고 조립 부품 수 및 유량의 손실이 많으며, 조립 및 분해가 어려우며, 또한 센싱 밸브의 이상 시, 점검 및 교체도 곤란하고, 더구나 내부 공간이 협소하고 에어 저장탱크에 설정압력으로 충진되는 시간이 오래 걸린다는 문제, 즉 종래의 증압밸브는 인포트에 공기압력이 공급되는 시점부터 증압밸브가 구동하여 에어 저장탱크내 공기가 대기압 상태부터 설정압력까지 증대되므로, 사용상 목적하는 압력까지 충진하는 시긴이 오래 걸리며, 불필요한 증압밸브 구동 구간이 발생하게 되는 문제가 있었다.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0963280호(2010.6.11. 공고)
(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2001-0033338호(2001.4.25. 공개)
따라서 본 발명은 이상의 사항을 고려하여 안출된 것으로서, 그 목적은 조립 부품의 수를 줄여서 내부 공간의 확보 및 활용이 용이하여, 조립 분해가 간편하며, 센싱 밸브의 이상 시 점검 및 교체의 편의성이 도모되며, 유로 구조가 단순하여 유량 손실을 줄일 수 있고, 또한 인포트에 공급된 공기압력이 전환밸브, 증압부 등의 부속기긱를 거치지 않고 직행으로 에어 저장탱크로 공급될 수 있어, 에어 저장탱크가 설정압력으로 충진되는 시간을 단축할 수 있는 압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따른 압력 부스터의 메인 에어 급기용 바이패스 장치는 압축 공기를 일측의 피스톤에 공급하여 구동하고, 타측의 피스톤의 압력을 외기로 배기하는 에어 작동 5포트 구조의 전환밸브부와, 상기 피스톤의 왕복 운동 중, 상기 피스톤이 스트로크 단부에 도달 시, 파일롯 에어가 상기 전환밸브부로 공급되는 더블 센싱에 의해 밸브몸체를 전환하는 센싱 밸브와, 인포트에서 아웃포트로 연결되는 유로가 형성되도록 메인에어 급기용 체크밸브가 중앙부에 장착된 증압밸브를 포함하되, 상기 메인에어 급기용 체크밸브는 공급압력이 에어 저장탱크로 보내는 유로 흐름은 허용하고, 그 반대방향으로의 유로 흐름은 차단하여 상기 에어 저장탱크내 증압된 에어가 인포트로 억류하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱 밸브는 상기 밸브몸체의 외부에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 전환밸브부를 5포트 구조의 에어 작동 타입을 적용함으로서 별도의 전원없이 압축공기에 의해 밸브의 전환 구동이 가능하고, 또한 밸브몸체의 전환을 더블 타입 전환방식을 적용함에 의해 전환밸브의 응답 성능과 장 수명 확보가 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 피스톤의 왕복 운동중 피스톤이 스트로크의 단부에 도달하였을 때, 자연적으로 파일럿 에어가 전환밸브부로 공급됨에 따라 기계적 구동에 의한 파일럿 에어 공급 방식에 비해 획기적으로 부품 수를 줄일 수 있고, 이에 내부 공간의 확보 및 활용이 용이하고 단순한 유로 구조가 가능하여 유량 손실을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 전환밸브부에 공급된 파일럿 에어를 외부로 배출하여 전환밸브 몸체의 방향을 전환하는 기능의 센싱 밸브를 외부에 장착함에 따라 분해 및 조립이 간편하고, 이상 발견 시, 간편하게 점검 및 교체할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 실시예에 의하면, 증압밸브 중앙부에 메인 에어 급기용 체크밸브를 장착함으로서, 바로 인포트에서 에어 저장탱크의 아웃포트로 연결되는 유로가 형성됨에 따라, 에어 저장탱크를 설정압력으로 충진하는 시간을 단축할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 패킹을 채용한 압력 부스터를 나타내는 사시도이고,
도 2은 도 1 압력 부스터의 회로도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 부스터를 나타내고 있고, 도 2는 도 1 압력 부스터의 회로 구성을 나타내고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 압력 부스터(100)는 통상 한쌍의 실린더 튜브(10,12)의 내부에 피스톤(14,16)이 배치되며, 상기 실린더 튜브(10,12) 사이의 중앙 유니트(20)로 구성된다. 또한 피스톤(14,16)을 서로 연결하는 피스톤 로드(18)가 피스톤(14,16) 및 실린더 튜브(10,12)에 대하여 편심(또는 오프셋)되는 경우, 이러한 오프셋 하중을 흡수할 수 있는 오프셋 흡수부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
실린더 튜브(10,12)에는 그 단부를 폐쇄하도록 엔드블록(22,24)이 끼워지며, 피스톤(14,16)은 피스톤로드(18)에 의해 서로 연결되어 실린더 튜브(10,12)의 양측에 각각 부스터 챔버 A 및 B가 형성되며, 피스톤(14,16)은 부스터 챔버 A 및 B의 내부에서 자유롭게 변위된다.
또한 피스톤(12,14)의 각각과 엔드블록(22,24)의 사이에는 구동실 A 및 B가 형성된다.
중앙 유니트(20)에는 증압밸브로서 작용하는 것으로, 압력유체가 공급되고 방출되는 공급포트(42) 및 배출포트(44)를 가지는 몸체와, 상기 공급포트(42)와 상기 부스터 챔버 A 및 B의 사이의 연통상태를 전환하는 제 1 체크 밸브(50)와, 상기 배출포트(44)와 상기 부스터 챔버 A 및 B 사이의 연통상태를 전환하는 제 2 체크 밸브(52)를 포함한다.
상기 피스톤(12,14)의 변위작용 하에서 부스터 챔버 A 및 B에서 압력유체의 공급 및 방출을 전환하는 이중 스위칭 밸브(double switching valve)의 전환밸브부(60)가 실린더 튜브(10,12)의 외측에 부착될 수 있다.
공급포트(42)는 압력유체공급원(도시하지 않음)에 연결되어, 압력유체를 공급하게 되며, 압력유체의 유량을 조절할 수 있는 조절밸브(46)를 구비하고 있다. 조절밸브(46)는 중앙 유니트(20)의 몸체 상부에 배치된 핸들(30)을 작업자가 회전함에 의해 압력유체의 유량을 조절하도록 배치될 수 있다.
한편, 엔드블록(22,24)에는 절환 직동형 2포트 밸브(62,64)가 각각 설치되어, 될 수 있다. 또한 중앙 유니트(20)에는 전환밸브부(60)의 전환을 검출할 수 있는 더블 센싱부(70)를 구비할 수 있고, 에어 공급 및 배기를 지연할 수 있도록 2개의 오리피스(72)를 설치할 수 있다.
또한 압축 시작 전, 메인 에어 급기용의 체크밸브(80)를 공급포트(42)와 배출포트(44) 사이의 통로에 추가로 설치할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 압력 부스터의 증압밸브는 별도의 전원이나 동력 없이도 인포트에 공급되는 공기압력을 더 높은 압력으로 증대시킨 후 아웃포트 배관 또는 에어 저장탱크로 배출시키는 공기압 시스템으로서, 인포트의 공기압력에너지를 기계적인 운동 에너지로 변환시켜 증압밸브에 종속되어 있는 다양한 공압기기 장치를 순차적이고 유기적으로 구동시킴으로써 공급압력은 증압하게 된다.
이어서 인포트에 공급된 공기압력은 전환밸브부를 거쳐 전환밸브로 공급되며, 이 전환밸브 내부에서 유로의 방향이 전환되어 증압부의 피스톤실로 공급되며, 이 공기압력이 피스톤 수압면적에 작용함으로써 피스톤은 직선운동 하게 되고 실린더 튜브 내 채워져 있는 인포트 공기압력을 압축하여 증압하게 된다. 피스톤이 스트로크(STROKE(행정))의 끝단에 이르면 센싱 밸브를 눌러 전환밸브를 구동시킨다.
동시에 전환밸브 몸체가 전환되어 내부 유로가 전환되고 피스톤에 공기압력이 공급된 포트(A)에서는 배기되고, 배기된 포트(B)로는 공기압력을 다시 공급해줌으로써 피스톤은 반대방향으로 운동 하게 된다. 이런 일련의 동작이 반복됨으로 인하여 계속적으로 IN포트의 공기압력은 증압되어 에어 저장탱크에 저장되게 된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 부스터는 전환밸브부의 경우 피스톤을 구동시키기 위해 공급압력을 한쪽 방향의 피스톤에 공급함과 동시에 반대쪽 피스톤의 압력을 외부로 배기할 수 있도록 5포트 구조를 채택하였으며, 별도의 전원 없이 압축공기에 의해 밸브 전환 구동이 가능하도록 에어 작동 타입(Air Operate type)을 적용하였다.
또한 전환 밸브의 응답성능과 장 수명 확보를 위해 밸브 몸체 전환방식을 더블 타입(Double Type)으로 선정하였다.
전환밸브 몸체 방향 전환을 위한 파일롯 에어(Pilot Air) 공급구조는 더블 센싱(Double Sensing) 방식으로 설계하였다. 이는 전환밸브부에 파일롯 에어의 공급을 기계적인 구동에 의해 공급되는 방식과는 달리, 피스톤 왕복운동 중 피스톤이 스트로크(STROKE(행정)) 끝단부에 도달했을 때, 구조에 의해 자연적으로 파일롯 에어가 전환밸브부로 공급되는 구조이다.
이와 같은 구조는 기계적인 구동으로 파일롯 에어를 공급하는 방식보다 혁신적으로 부품수를 줄일 수 있으며, 제품중앙부에 조립되는 부품 수를 축소 할 수 있어 내부 공간 확보 및 활용이 용이하며 유로 구조를 단순하게 하여 유량 손실을 줄일 수 있다.
전환밸브부에 공급된 파일롯 에어를 외부로 배출하여 전환밸브 몸체 방향을 전환하는 기능을 하는 직동형 2포트(PORT) 밸브(이하 센싱밸브라 한다.)는 외관 부품에 공간을 확보하여 조립함으로써, 분해 및 조립이 간편하도록 설계될 수 있어서, 센싱 밸브에 이상이 발견될 시 고객이 간편하게 점검 및 교체할 수 있도록 편의성을 도모하였다.
증압밸브 중앙부에 메인 에어(MAIN AIR) 급기용 체크밸브를 장착하여, 다른 곳을 통하지 않고 바로 인포트(IN PORT)에서 아웃포트(OUT PORT)의 에어 저장탱크로 연결되는 유로가 형성되는 구조로 설계하였다.
이는 인포트의 공급압력이 아웃포트의 공기압력과 동일해지는 사이, 일시적으로 인포트 공급압력은 전환밸브, 증압부 등의 유로를 거치지 않고 직행으로 아웃포트 또는 에어 저장탱크로 공급됨으로써 설정압력이 에어 저장탱크에 온전하게 채워지는 시간을 혁신적으로 단축할 수 있도록 하였다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 부스터 회로의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 인포트의 입구측 에어의 일부는 체크밸브를 거쳐 제 1 및 제 2 챔버(Chamber A,B)로 공급되고, 또한 나머지는 압력조절부를 거쳐 전환밸브부를 통해 제 2 구동실(Driver Room B)로 공급된다.
그러면 제 1 챔버(Chamber A) 및 제 2 구동실(Driver Room B)의 공기압력이 피스톤 수압면적에 작용하여 제 2 챔버(Chamber B)의 공기압력을 증압시키고, 증압된 에어는 체크밸브부를 통해 아웃포트 혹은 에어 저장탱크로 보내진다.
이어서, 피스톤이 스트로크(STROKE(행정))의 끝단에 이르면 피스톤이 센싱 밸브의 스위치를 누르게되고, 동시에 전환밸브 몸체가 전환되어 기존 제 2 구동실(Driver Room B)은 공급에서 배기로, 제 1 구동실(Driver Room A)은 공급 상태로 전환하게 된다.
그러면 피스톤 운동방향이 반대로 전환하여 이번에는 제 1 챔버(Chamber A)의 공기압력을 증압하여 아웃포트 혹은 에어 저장탱크로 보내진다.
이와 같은 피스톤 반복운동으로 아웃포트에 인포트보다 높은 압력을 연속적으로 공급하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치는 인포트(IN PORT)에 공급된 공기압력이 전환밸브, 증압부 등의 부속기기를 거치지 않고 직행으로 에어 저장탱크로 공급될 수 있도록 메인에어(MAIN AIR) 급기용 장치(바이패스 장치)를 구성하되, 이 바이패스 장치에 체크밸브를 장착함으로써, 공급압력이 AIR 저장탱크로 보내는 유로 흐름은 허용하고 반대 방향으로는 유로 흐름을 차단하여 AIR저장탱크내 증압된 AIR가 IN포트로 역류하는 것을 방지함으로써, 인포트(IN PORT)에 공급되는 공기압력이 에어 저장탱크내 공기 압력과 동일 해 질때까지는 일시적으로 증압밸브를 구동하지 않고, 바로 에어 저장탱크로 공급하고, 공급압력과 에어 저장탱크내 공기압력이 동일한 시점 이후부터, 증압밸브를 구동하여 압축함으로써 목적하는 압력까지 증압시키는 시간을 단축할 수 있다.
또한 증압밸브의 불필요한 구동을 줄일 수 있어 종래의 증압밸브보다 장기간 사용 할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10,12 : 실린더 튜브 14,16 : 피스톤
18 : 피스톤 로드 20 : 중앙 유니트
22,24 : 엔드블록 30 : 핸들
42 : 공급포트 44 : 배출포트
46 : 조절밸브 50 : 제 1 체크밸브
52 : 제2 체크밸브 60 : 전환밸브부
62,64 : 2포트 밸브 70 : 더블 센싱부
72 : 오리피스 80 : 메인 에어 급기용 체크밸브

Claims (2)

  1. 압축 공기를 일측의 피스톤에 공급하여 구동하고, 타측의 피스톤의 압력을 외기로 배기하는 에어 작동 5포트 구조의 전환밸브부와,
    상기 피스톤의 왕복 운동 중, 상기 피스톤이 스트로크 단부에 도달 시, 파일롯 에어가 상기 전환밸브부로 공급되는 더블 센싱에 의해 밸브몸체를 전환하는 센싱밸브와,
    인포트에서 아웃포트로 연결되는 유로가 형성되도록 메인에어 급기용 체크밸브가 중앙부에 장착된 증압밸브를 포함하되,
    상기 메인에어 급기용 체크밸브는 공급압력이 에어 저장탱크로 보내는 유로 흐름은 허용하고, 그 반대방향으로의 유로 흐름은 차단하여 상기 에어 저장탱크내 증압된 에어가 인포트로 억류하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는
    압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 밸브는 상기 밸브몸체의 외부에 장착되는
    압력 부스터의 메인에어 급기용 바이패스 장치.
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