KR20150036994A - 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치 및 방법 - Google Patents

축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치는, 정방향 또는 역방향으로 모터의 스윙(swing) 동작에 의해 상기 모터를 대향한 제1 통로 또는 제2 통로로 유량을 토출시키며, 외부로부터 부족한 유량을 공급받아 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로의 유체 압력을 제어하는 스윙 모터부; 작동유가 저장되는 유압 탱크; 일정한 유량을 공급하기 위해 작동유를 축적하고 있는 축압기; 상기 제1 통로 상의 제1 출구압력 또는 상기 제2 통로 상의 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 통해, 상기 축압기로부터 공급받은 유량을 상기 유압 탱크로 흘려보내는 캐비테이션 방지 밸브; 및 상기 제1 통로 상의 제1 출구압력 또는 상기 제2 통로 상의 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 통해, 상기 축압기로부터 공급받은 유량을 상기 스윙 모터부로 흘려보내는 메이크 업 밸브를 포함하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치 및 방법{ANTI-CAVITATION DEVICE AND METHOD OF SLEW MOTOR USING ACCUMULATOR}
본 발명은 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스윙 모터에 대한 제1 출구압력 또는 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 하고, 비교 판단 결과에 따라 축압기로부터 소정의 유량을 공급받아 유압 탱크 또는 스윙 모터부로 흘려보낼 지를 결정하는, 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
건설 및 토목 현장에는 다양한 종류의 기계 장비나 중장비 등의 소위 건설기계가 사용된다.
건설기계 중의 하나인 굴삭기는 버킷(bucket)을 이용하여 땅을 파거나 깎을 때 사용되는 장비로서 소위, 포크 레인(fork crane) 또는 백호(back hoe)라고도 불린다.
굴삭기 등의 건설 중장비에서는 하부 본체에 대해 상부 본체를 선회시키기 위하여 유압식으로 작동하는 선회 모터를 사용하고 있다.
한편 굴삭기의 유압시스템 중, 펌프에서 일정 유량이 토출되지 않고 바이패스(by pass) 유로가 없는 클로즈 센터 시스템(close center system)은, 바이패스(by pass) 유로를 사용하는 오픈 센터 시스템(open center system)에 비해, 레버(lever) 중립 상태에서 유압 탱크로 회수되는 유량이 적기 때문에, 레버 중립 시 생성될 수 있는 캐비테이션(cavitation) 방지에 불리하였고, 이를 방지하기 위한 별도의 장치가 필요하였다.
하지만, 종래기술은 레버 중립 시 유압 탱크로 회수되는 유량을 보충할 별도의 공급 제어장치를 두고 있지 않아, 선회 모터 내에 캐비테이션(cavitation)이 손쉽게 발생되어, 추력의 감소 및 심한 진동으로 인한 소음 등을 발생시키는 문제점이 있었다.
또한 종래기술은 선회 에너지를 재사용하여 선회 모터를 향해 부족한 유량을 직접 보충할 별도의 공급 제어장치를 두고 있지 않아, 선회 모터 내에 캐비테이션(cavitation) 발생을 독립적으로 제어하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 스윙 모터에 대한 제1 출구압력 또는 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 하고, 비교 판단 결과에 따라 축압기로부터 소정의 유량을 공급받아 유압 탱크 또는 스윙 모터부로 흘려보낼 지를 결정하는, 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치는, 정방향 또는 역방향으로 모터의 스윙(swing) 동작에 의해 상기 모터를 대향한 제1 통로 또는 제2 통로로 유량을 토출시키며, 외부로부터 부족한 유량을 공급받아 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로의 유체 압력을 제어하는 스윙 모터부; 작동유가 저장되는 유압 탱크; 일정한 유량을 공급하기 위해 작동유를 축적하고 있는 축압기; 상기 제1 통로 상의 제1 출구압력 또는 상기 제2 통로 상의 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 통해, 상기 축압기로부터 공급받은 유량을 상기 유압 탱크로 흘려보내는 캐비테이션 방지 밸브; 및 상기 제1 통로 상의 제1 출구압력 또는 상기 제2 통로 상의 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 통해, 상기 축압기로부터 공급받은 유량을 상기 스윙 모터부로 흘려보내는 메이크 업 밸브를 포함하는 기술을 제공한다.
또한, 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 방법은, 압력센서에 의해 감지된, 스윙 모터의 제1 출구압력 또는 제2 출구압력을 불러오는 제1 단계; 상기 제1 출구압력 또는 상기 제2 출구압력과 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력을 비교 판단하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계의 비교 판단 결과에 따라, 축압기로부터 소정의 유량을 공급받아 유압 탱크 또는 스윙 모터부로 흘려보낼 지를 결정하는 제3 단계를 포함하는 기술을 제공한다.
본 발명은 레버 중립 시 생성될 수 있는 캐비테이션(cavitation) 현상을 방지할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 방법을 순서도로 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치(100)는, 스윙 모터부(110), 유압 탱크(120), 축압기(130), 캐비테이션 방지 밸브(140) 및 메이크 업 밸브(150)를 포함하여 구성된다.
스윙 모터부(110)는 선회 모터(111), 제1, 제2 보충 체크밸브(112a, 112b) 및 제1, 제2 릴리프 밸브(113a, 113b)를 포함하여 구성되며, 정방향 또는 역방향으로 모터의 스윙(swing) 동작에 의해 제1 통로(L1) 또는 제2 통로(L2)로 유량을 토출시키며, 또한 부족한 유량을 외부로부터 공급받아 제1 통로(L1) 또는 제2 통로(L2)의 유량의 압력을 제어한다.
선회 모터(111)는 정방향 또는 역방향으로 모터를 회전시켜 제1 통로(L1) 또는 제2 통로(L2)로 유량을 토출시킨다.
이 경우 제1 통로(L1) 상의 분기점(a1)에서의 제1 출구압력(Psa)은 제1 압력센서(미도시)에 의해 감지되고, 제2 통로(L2) 상의 분기점(b1)에서의 제2 출구압력(Psb)은 제2 압력센서(미도시)에 의해 감지되며, 감지된 제1 출구압력(Psa) 또는 제2 출구압력(Psb)은 캐비테이션(cavitation) 임계압력(Pmin, Pmax)과 비교 판단되는데, 이에 대한 상세한 내용은 도 2에서 설명한다.
제1 보충 체크밸브(112a)는 외부로부터 분기점(c1)으로 유체가 보충 공급될 때에, 제1 통로(L1) 상의 유체 압력이 보충된 압력보다 낮아 진 경우, 분기점(c1)으로부터 분기점(a1)으로 보충 유체를 통과시켜 낮아진 압력을 보상한다.
마찬가지 방식으로, 제2 보충 체크밸브(112b)는 외부로부터 분기점(c1)으로 유체가 보충 공급될 때에, 제2 통로(L2) 상의 유체 압력이 보충된 압력보다 낮아 진경우, 분기점(c1)으로부터 분기점(b1)으로 보충 유체를 통과시켜 낮아진 압력을 보상한다.
제1 릴리프 밸브(113a)는 제1 통로(L1) 상의 유체 압력이 기준보다 높아진 경우, 분기점(a2)으로부터 분기점(c2)으로 유체를 흘려보내 높아진 압력을 감소시키며, 마찬가지 방식으로 제2 릴리프 밸브(113b)는 제2 통로(L2) 상의 유체 압력이 기준보다 높아진 경우, 분기점(b2)으로부터 분기점(c2)으로 유체를 흘려보내 높아진 압력을 감소시킨다.
유압 탱크(120)는 일반적으로 작동유가 저장되는 저장소로 사용되지만, 굴삭기의 레버(lever)가 중립상태가 될 경우, 펌프에서 일정 유량이 토출되지 않고, 바이패스(by pass) 유로가 없는 클로즈 센터 시스템(close center system)이 되어, 탱크로 리턴 되는 유량이 적어진다.
이 경우 선회 모터 내에 캐비테이션(cavitation) 현상이 발생할 가능성이 높아지며, 이를 방지하기 위해 외부에서 탱크로 유량을 보충 공급할 장치가 필요한데, 본 발명의 경우 축압기(accumulator)가 사용되었다.
축압기(130)는 일정량의 작동유를 축적해 두었다가, 레버 중립 시 일정 조건하에(도 2 설명부분 참조) 캐비테이션 방지 밸브(140)를 작동시켜, 제4 통로(L4)를 통해 유압 탱크(120)로 유량을 흘려보내 선회 모터 내의 캐비테이션(cavitation) 현상을 줄일 수 있도록 해준다.
또한 축압기(130)는 선회 에너지를 재사용 하는 경우, 일정 조건하에서(도 2 설명부분 참조) 메이크 업 밸브(150)를 작동시켜, 제3 통로(L3)를 통해 스윙 모터부(110)의 분기점(c1)으로 유량을 직접적으로 보충 공급함으로써, 선회 모터 내의 캐비테이션(cavitation) 현상을 독립적으로 개선시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 방법을 순서도로 나타낸 것이다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 방법을 설명한다.
우선, 압력센서(미도시)에 의해 감지된 선회 모터부(110)의 제1 출구압력(Psa) 또는 제2 출구압력(Psb)을 불러오는 제1 과정(S10)을 갖는다.
다음과정으로, 제1 출구압력(Psa) 또는 제2 출구압력(Psb)이 케비테이션 방지 최소압력(Pmin) 보다 작은지를 판단하는 제2 과정(S20)을 갖는다.
여기서 케비테이션 방지 최소압력(Pmin)은 선회 모터(111)의 감속 시 유체 압력의 감속으로 인해 케비테이션이 발생될 수 있는 케비테이션 임계압력 중 최소 값으로, 선회 시스템의 제작 시 미리 정해지는 압력이다.
만일, 제2 과정(S20)에서 제1 출구압력(Psa) 또는 제2 출구압력(Psb)이 케비테이션 방지 최소압력(Pmin) 보다 작지 않다고 판단한 경우(아니오), 캐비테이션이 발생할 우려가 적으므로, 캐비테이션 방지 밸브(140) 또는 메이크 업 밸브(150)의 작동을 중지시키는 제3 과정(S30)을 갖는다.
만일, 제2 과정(S20)에서 제1 출구압력(Psa) 또는 제2 출구압력(Psb)이 케비테이션 방지 최소압력(Pmin) 보다 작다고 판단한 경우(예), 캐비테이션이 발생할 우려가 크므로, 캐비테이션 방지 밸브(140) 또는 메이크 업 밸브(150)를 작동시키는 제4 과정(S40)을 갖는다.
다음 과정으로, 제1 출구압력(Psa) 또는 제2 출구압력(Psb)이 케비테이션 방지 최대압력(Pmax) 보다 큰 지를 판단하는 제5 과정(S50)을 갖는다.
여기서 케비테이션 방지 최대압력(Pmax)은 선회 모터(111)의 감속 시 유체 압력의 감속으로 케비테이션이 발생될 수 있는 케비테이션 임계압력 중 최대 값으로, 선회 시스템의 제작 시 미리 정해지는 압력이다.
만일 제5 과정(S50)에서 제1 출구압력(Psa) 또는 제2 출구압력(Psb)이 케비테이션 방지 최대압력(Pmax) 보다 크지 않다고 판단한 경우(아니오), 캐비테이션이 발생할 우려가 크므로, 캐비테이션 방지 밸브(140) 또는 메이크 업 밸브(150)를 계속해서 작동하도록 제4 과정(S40)으로 리턴 시킨다.
마지막으로, 만일 제5 과정(S50)에서 상기 제1 출구압력(Psa) 또는 상기 제2 출구압력(Psb)이 케비테이션 방지 최대압력(Pmax) 보다 크다고 판단한 경우(예), 캐비테이션이 발생할 우려가 적으므로, 캐비테이션 방지 밸브(140) 또는 메이크 업 밸브(150)의 작동을 중지시키는 제6 과정(S60)을 갖는다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
110 : 스윙 모터부
111 : 선회 모터
112a, 112b : 제1, 제2 보충 체크밸브
113a, 113b : 제1, 제2 릴리프 밸브
120 : 유압 탱크
130 : 축압기
140 : 캐비테이션 방지 밸브
150 : 메이크 업 밸브

Claims (7)

  1. 정방향 또는 역방향으로 모터의 스윙(swing) 동작에 의해, 상기 모터를 대향한 제1 통로 또는 제2 통로로 유량을 토출시키며, 외부로부터 부족한 유량을 공급받아 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로의 유체 압력을 제어하는 스윙 모터부;
    작동유가 저장되는 유압 탱크;
    일정한 유량을 공급하기 위해 작동유를 축적하고 있는 축압기;
    상기 제1 통로 상의 제1 출구압력 또는 상기 제2 통로 상의 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 통해, 상기 축압기로부터 공급받은 유량을 상기 유압 탱크로 흘려보내는 캐비테이션 방지 밸브; 및
    상기 제1 통로 상의 제1 출구압력 또는 상기 제2 통로 상의 제2 출구압력과 레버 중립 시 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력 간의 비교 판단을 통해, 상기 축압기로부터 공급받은 유량을 상기 스윙 모터부로 흘려보내는 메이크 업 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스윙 모터부는,
    정방향 또는 역방향으로 모터를 회전시켜 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로로 유량을 토출하는 선회 모터;
    상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로의 유체 압력이 기준보다 낮아진 경우, 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로를 향해 보충 유량을 통과시켜 압력을 보상하는 보충 체크 밸브; 및
    상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로의 유체 압력이 기준보다 높아진 경우, 상기 제1 통로 또는 상기 제2 통로로부터 유량을 흘려보내 압력을 보상하는 릴리프 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비테이션 방지 밸브는,
    상기 제1 출구압력 또는 상기 제2 출구압력이 상기 임계압력보다 작은 경우에 작동되는 것을 특징으로 하는 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 메이크 업 밸브는,
    상기 제1 출구압력 또는 상기 제2 출구압력이 상기 임계압력보다 작은 경우에 작동되는 것을 특징으로 하는 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 장치.
  5. 압력센서에 의해 감지된, 스윙 모터의 제1 출구압력 또는 제2 출구압력을 불러오는 제1 단계;
    상기 제1 출구압력 또는 상기 제2 출구압력과 캐비테이션(cavitation)이 발생될 수 있는 임계압력을 비교 판단하는 제2 단계; 및
    상기 제2 단계의 비교 판단 결과에 따라, 축압기로부터 소정의 유량을 공급받아 유압 탱크 또는 스윙 모터부로 흘려보낼 지를 결정하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 제1 출구압력 또는 상기 제2 출구압력이 상기 임계압력보다 작은 경우에 캐비테이션 방지 밸브를 작동시켜 상기 유압 탱크로 유량을 흘려보내는 것을 특징으로 하는 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 제1 출구압력 또는 상기 제2 출구압력이 상기 임계압력보다 작은 경우에 메이크 업 밸브를 작동시켜 상기 스윙 모터부로 유량을 흘려보내는 것을 특징으로 하는 축압기를 이용한 선회 모터의 캐비테이션 방지 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102532271B1 (ko) * 2022-12-20 2023-05-12 (주)유원엠텍 유압장치 파손방지용 퀵릴리즈밸브

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