KR20210132269A - 어큐뮬레이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압장치용 어큐뮬레이터에 관한 것으로, U자형 용기인 어큐뮬레이터 본체(10)에 폐합판(20)이 결합되고, 곡면요부(31)가 형성된 보형체(30)가 본체(10) 내부에 삽입되어, 어큐뮬레이터에 내장된 신축체(11)가 작동과정에서 보형체(30)의 곡면요부(31)에 안착되는 것이다.
본 발명을 통하여, 신축체(11) 내장형 어큐뮬레이터의 성능 및 장점은 유지하면서도 제조 공정을 획기적으로 간소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.

Description

어큐뮬레이터{ACCUMULATOR}
본 발명은 유압장치용 어큐뮬레이터에 관한 것으로, U자형 용기인 어큐뮬레이터 본체(10)에 폐합판(20)이 결합되고, 곡면요부(31)가 형성된 보형체(30)가 본체(10) 내부에 삽입되어, 어큐뮬레이터에 내장된 신축체(11)가 작동과정에서 보형체(30)의 곡면요부(31)에 안착되는 것이다.
유압장치용 어큐뮬레이터는 유압유의 에너지를 축적하는 장치로서, 유압펌프를 보조하여 유압장치의 운용상 간헐적 또는 순간적 승압이 필요한 경우 축적된 압력을 방출하거나, 유압회로의 급격한 개폐로 인한 서지압(surge pressure)을 흡수하거나, 누설 또는 온도변화에 따른 유압유의 체적변화를 보상하는 등의 기능을 수행한다.
이러한 어큐뮬레이터에는 기본적으로 유압유가 저류되는 용기인 본체(10)와 유압회로와 본체(10)를 연결하는 오일포트(15)가 구성되고, 본체(10) 내부에는 유압유에 일정한 압력을 가하는 가압수단이 내장되는데, 가압수단으로는 스프링 또는 기체압에 의하여 구동되는 피스톤이 적용되거나, 기체압에 의하여 팽창되는 신축체(11)가 적용될 수 있으며, 관련 종래기술로는 특허 제645543호 등을 들 수 있다.
전술한 바와 같이, 어큐뮬레이터는 가압수단에 따라 피스톤 적용 방식 또는 신축체(11) 적용 방식으로 분류될 수 있는데, 피스톤 적용 방식은 유압유의 누설 가능성이 상존할 뿐 아니라, 응답성이 부족한 단점이 있는 반면, 신축체(11) 적용 방식은 유압유의 누설 가능성이 낮을 뿐 아니라 기민한 응답이 가능하다.
도 1 및 도 2는 종래의 신축체(11) 적용 방식 어큐뮬레이터를 예시한 것으로, 도 1은 본체(10) 내부 공간을 분할하는 격막 형태의 신축체(11)가 구성되는 다어어프램(diaphragm) 형식의 어큐뮬레이터를 도시한 것이고, 도 2는 본체(10)에 풍선 형태의 주머니가 내장되는 블래더(bladder) 형식의 어큐뮬레이터를 도시한 것이다.
종래의 다이어프램형 어큐뮬레이터는 도 1에서와 같이, 한쌍의 반구형 용기가 상호 접합되어 본체(10)를 구성하는 것으로, 본체(10) 내부 공간을 분할하는 고무제 격막형 신축체(11)가 내장되며, 도면상 신축체(11) 상부 공간에 공기 또는 질소 가스 등의 기체가 가압 상태로 주입된다.
다이어프램형 어큐뮬레이터는 오일포트(15)를 통하여 연결된 유압 배관내 유압유의 압력이 상승함에 따라 유압유가 본체(10) 내부로 유입되면서 도 1에서 가상선으로 도시된 바와 같이 신축체(11)가 변형되며, 유압 배관내 압력이 하강하면 신축체(11) 상측 공간에 충전된 기체의 압력에 의하여 신축체(11)가 복원되면서 오일포트(15)로 유압유를 배출하는 방식으로 작동한다.
이러한 다이어프램형 어큐뮬레이터에 있어서 오일포트(15) 타측 본체(10)에는 주입밸브(12)가 구성되어 신축체(11)와 본체(10) 사이의 공간에 공기 또는 질소 가스를 소정의 압력으로 주입하게 되며, 신축체(11) 중앙부에는 금속제 버튼(13)이 장착되어, 신축체(11)가 급격하게 복원되면서 신축체(11) 중앙부가 본체(10)에 충돌하는 경우 발생될 수 있는 신축체(11)의 파열을 방지하게 된다.
한편, 종래의 블래더형 어큐뮬레이터는 도 2에서와 같이, 장원(長圓) 또는 타원형 단면의 본체(10) 내부에 고무제 블래더형 신축체(11)가 내장되며, 도면상 본체(10) 상부에 장착되는 주입밸브(12)와 신축체(11)가 연결되어, 주입밸브(12)를 통하여 신축체(11)로 질소 가스가 주입됨에 따라 본체(10) 내부에서 신축체(11)가 팽창 상태를 유지하게 된다.
블래더형 어큐뮬레이터 역시 다이어프램형 어큐뮬레이터에서와 같이 오일포트(15)를 통하여 연결된 유압 배관내 유압유의 압력이 상승함에 따라 유압유가 본체(10) 내부로 유입되면서 도 2에서 가상선으로 도시된 바와 같이 신축체(11) 수축가 변형되며, 유압 배관내 압력이 하강하면 신축체(11) 내부에 충전된 기체의 압력에 의하여 신축체(11)가 팽창되면서 오일포트(15)로 유압유를 배출하는 방식으로 작동한다.
또한 도 2에서와 같이, 블래더형 어큐뮬레이터에 있어서 오일포트(15)에는 포핏밸브(16)가 구성되어 신축체(11)의 최대 팽창시 포핏밸브(16)가 폐쇄되도록 운용될 수 있다.
이렇듯, 다이어프램형 어큐뮬레이터 및 블래더형 어큐뮬레이터 공히 본체(10)에 내장된 신축체(11)가 유압 및 기체압에 의하여 변형 및 복원되면서 유압유를 수용 및 방출하게 되는 바, 동일한 작동 방식을 가진다 할 수 있는데, 내장된 신축체(11)의 변형 및 복원 거동에서 비롯된 본체(10)의 형상 및 구조상 제약 역시 공유하게 된다.
즉, 본체(10) 내부에서 신축체(11)가 급격한 변형 및 복원을 반복함에 따라 신축체(11)와 본체(10) 내부면간 충돌이 빈발할 수 밖에 없는 바, 본체(10) 내부 형상을 신축체(11)의 복원 또는 팽창시 형상과 최대한 근접하도록 구성하여 신축체(11)와 본체(10) 내부면간 충돌시 접촉면을 확대하고 충격을 분산할 필요가 있는 것이다.
또한, 다이어프램형 어큐뮬레이터의 경우 주입밸브(12)측 본체(10) 내부 형상 역시 만곡된 곡면을 형성하여 가압된 기체의 수용 공간을 구형(球形)에 근사하도록 설정함으로써, 신축체(11)의 원활하고 기민한 변형 및 복원을 도모할 필요가 있는 것이다.
결국, 종래의 어큐뮬레이터에 있어서, 다이어프램형 어큐뮬레이터의 경우 도 1에서와 같이 반구형 용기 한쌍이 접합된 형태로 본체(10)를 구성할 수 밖에 없고, 블래더형 어큐뮬레이터의 경우 도 2에서와 같이, 양단 모두에 만곡면이 형성된 장원형 내지 타원형 단면의 본체(10)를 구성할 수 밖에 없는데, 이러한 종래 어큐뮬레이터의 본체(10) 구성은 제작상 상당한 문제를 야기하게 된다.
우선, 반구형 용기 한쌍이 접합되는 다이어프램형 어큐뮬레이터에서는 본체(10)를 구성하는 반구형 용기를 각각 제작함에 있어서, 복잡한 절삭 공정이 필요할 뿐 아니라, 도 1에서와 같이, 본체(10)를 양분하는 접합부가 양측 용기간 결합부인 동시에 신축체(11)가 고정되는 결착부로 작용함에 따라 고도의 밀폐성 및 강력한 결합 강도가 요구된다.
이러한 다이어프램형 어큐뮬레이터 본체(10)의 절삭 제작은 제조 공정을 복잡화하고 제조 비용을 상승시키는 요인으로 작용할 수 밖에 없으며, 특히 본체(10)를 양분하는 접합부는 본체(10)내 유압유의 누설을 차단함과 동시에 주입된 기체의 누출 역시 억제하여야 하는 바, 비압축성 점성 액체와 압축성 기체에 대한 밀봉 처리가 겸비되어야 하는 애로점이 있으며, 이로 인하여 고도의 공정 및 품질 관리가 요구되어 생산성 저하 및 제조 비용 상승이 불가피한 문제점이 있었다.
블래더형 어큐뮬레이터의 본체(10)에 있어서도 도 2에서와 같이 양단부 모두가 반구형으로 가공될 필요가 있는데, 이는 절단된 관체(管體)의 양측 단부를 순차적으로 열간 스피닝(spinning) 가공하여 성형하게 되는 바, 공정이 복잡하고 생산성이 낮을 뿐 아니라, 가공 과정에서 본체(10) 재료의 변성 및 잔류 응력 형성이 불가피한 문제점이 있다.
특히, 관체의 스피닝 가공은 외주면에 대한 만곡 성형에 있어서는 효과적일 수 있으나, 직접적인 접촉 가공이 이루어지지 않는 내주면의 성형 정밀도는 부족할 수 밖에 없으며, 특히 관체 양단 모두에 대한 스피닝 가공은 내부면에 대한 접근은 물론 가공중 확인이 불가능하므로, 완성된 본체(10) 양단의 내측 만곡면이 불규칙하게 성형되거나 함몰부 또는 돌출부가 형성될 수도 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여, 어큐뮬레이터 본체(10) 자체에 대한 성형 내지 가공을 최대한 배제하면서도 본체(10) 내부에 정밀하고 유려한 곡면을 구성할 수 있도록 창안된 것으로, 신축체(11)가 내장되는 본체(10)의 일단에는 주입밸브(12)가 설치되고 타단에는 유압 배관과 연결되는 오일포트(15)가 형성되는 어큐뮬레이터에 있어서, 어큐뮬레이터 본체(10)는 일단이 개방된 U자형 용기로 구성되며, 본체(10)의 일단에는 주입밸브(12)가 설치된 폐합판(20)이 결합되고, 본체(10)의 타단에는 오일포트(15)가 형성되며, 폐합판(20)의 본체(10) 내측 표면에는 원통형 보형체(30)가 밀착되어 설치되되 보형체(30)의 오일포트(15)측 표면에는 폐합판(20)측으로 만곡 요입된 곡면요부(31)가 형성됨을 특징으로 하는 어큐뮬레이터이다.
또한, 상기 보형체(30)의 곡면요부(31)에는 연질의 완충부(35)가 형성됨을 특징으로 하는 어큐뮬레이터이다.
본 발명을 통하여, 신축체(11) 내장형 어큐뮬레이터의 성능 및 장점은 유지하면서도 제조 공정을 획기적으로 간소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.
특히, 본체(10)의 기본 구조를 단순화함과 동시에 최소한의 가공만으로 제작 가능하도록 함으로써, 제조 원가를 대폭 절감할 수 있을 뿐 아니라, 생산성을 극대화할 수 있으며, 구조상 용이한 분해 및 조립이 가능하므로, 유지관리 편의성을 확보하고, 신축체(11) 등 내장품의 교체를 통하여 어큐뮬레이터의 가용 수명을 연장할 수 있다.
또한, 본체(10) 내부 공간의 형상 및 특성을 자유롭게 성형 및 조절할 수 있을 뿐 아니라, 본체(10)의 가공 과정에서 재료의 변성을 유발하는 용접, 열간가공 내지 소성가공을 상당 수준 배제할 수 있으며, 본체(10) 구성의 정밀한 기계적 결합이 가능하여 고도의 기밀성 및 내압성을 용이하게 확보할 수 있으므로, 어큐뮬레이터의 작동 특성을 개선하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 다이어프램형 어큐뮬레이터 대표 단면도
도 2는 종래의 블래더형 어큐뮬레이터 대표 단면도
도 3은 본 발명의 다이어프램형 실시예 사시도
도 4는 본 발명의 다이어프램형 실시예 부분절단 분해 사시도
도 5는 본 발명의 다이어프램형 실시예 대표 단면도
도 6은 본 발명의 블래더형 실시예 사시도
도 7은 본 발명의 블래더형 실시예 부분절단 분해 사시도
도 8은 본 발명의 블래더형 실시예 대표 단면도
도 9는 본 발명의 이경도 보형체 예시도
본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 3은 본 발명이 다이어프램형 어큐뮬레이터에 적용된 실시예의 외관을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명의 다이어프램형 실시예의 본체(10)는 외관상 U자형의 용기 형태를 가지며, 동 도면에서와 같이, 도면상 본체(10) 상단에는 폐합판(20)이 결합되어 본체(10)를 밀봉하고, 본체(10) 하단에는 오일포트(15)가 형성된다.
도 4 및 도 5는 본 발명 다이어프램형 실시예의 내부 구조를 도시한 것으로, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다이어프램형 어큐뮬레이터는 U자형 용기의 개방된 단부가 폐합판(20)으로 밀봉되어 본체(10)가 구성되되, 곡면요부(31)가 형성된 보형체(30)가 삽입됨으로써, 본체(10) 내부 공간에 유려하게 만곡된 곡면이 형성되는 것이다.
한편, 도 6은 본 발명이 블래더형 어큐뮬레이터에 적용된 실시예의 외관을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명의 블래더형 실시예 역시 본체(10)는 외관상 U자형 용기 형태를 가지며, 동 도면에서와 같이, 도면상 본체(10) 상단에는 폐합판(20)이 결합되어 본체(10)를 밀봉하고, 본체(10) 하단에는 오일포트(15)가 형성된다.
또한, 본 발명 블래더형 실시예의 내부 구조를 도시한 도 7 및 도 8에서와 같이, 본 발명의 블래더형 어큐뮬레이터에서도 U자형 용기의 개방된 단부가 폐합판(20)으로 밀봉되어 본체(10)가 구성되되, 곡면요부(31)가 형성된 보형체(30)가 삽입됨으로써, 본체(10) 내부 공간에 유려하게 만곡된 곡면이 형성된다.
즉, 도 3 내지 도 8에서와 같이, 본 발명은 다이어프램 또는 블래더인 고무제 신축체(11)가 내장되는 본체(10)의 일단에는 공기 또는 가스가 주입되는 주입밸브(12)가 설치되고 본체(10) 타단에는 유압 배관과 연결되어 유압유가 출입하는 오일포트(15)가 형성되는 어큐뮬레이터에 관한 것으로, 어큐뮬레이터 본체(10)는 일단이 개방된 원형(圓形) 횡단면의 U자형 용기로 구성되며, 본체(10)의 일단에는 원반형 판체인 폐합판(20)이 결합되고, 폐합판(20)에는 주입밸브(12)가 설치되며, 본체(10)의 타단에는 오일포트(15)가 형성되며, 폐합판(20)의 본체(10) 내측 표면에는 원통형 보형체(30)가 밀착되어 설치되되, 보형체(30)의 외주면은 본체(10)의 내주면에 밀착되고, 보형체(30)의 오일포트(15)측 표면에는 폐합판(20)측으로 만곡 요입된 곡면요부(31)가 형성되는 것이다.
따라서, 오일포트(15)를 통하여 유압유가 출입함에 따라 본체(10)에 내장된 신축체(11)게 변형 및 복원되는 과정에서, 신축체(11) 표면의 본체(10) 내부면 충돌시, 본체(10)내 삽입된 보형체(30)의 곡면요부(31)에 신축체(11) 표면이 안정적으로 접촉됨으로써, 곡면요부(31)의 유려한 만곡면에 신축체(11) 표면의 곡면이 안착됨에 따라 충돌에 따른 충격이 신축체(11)의 특정 부위에 편중되지 않고 광범위하게 분산될 수 있어, 신축체(11)의 파손을 억제하고 신축체(11)의 수명을 연장할 수 있다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 종래의 어큐뮬레이터에서는 본체(10) 자체 형태를 통하여 내부에 구형(球形) 공간을 조성하거나, 본체(10) 자체가 굴곡 성형됨에 따라 형성된 곡면이 전술한 신축체(11)의 안착 효과를 감당할 필요가 있었으므로, 본체(10) 제작상 성형공정이 지난(至難)하고 상당한 시간과 비용이 소모될 수 밖에 없었으며, 그럼에도 불구하고 본체(10) 내부 곡면의 정밀도가 부족하여 불규칙한 돌출부 또는 함몰부가 빈발하고 그에 따라 신축체(11)의 특정 부위에 충격이 집중됨으로써 신축체(11)의 가용 수명이 단축될 수 밖에 없었다.
특히, 도 1에서와 같이 본체(10) 구성품 자체의 결합부 및 신축체(11) 결합부가 중첩되는 구조상 문제로 인하여 충분한 기밀성을 확보할 수 없어, 작동 기체 및 유압유의 누설 위험이 상존하였을 뿐 아니라, 도 2에서와 같이, 본체(10) 양단 모두를 굴곡 성형함에 있어서 열간 가공으로 인한 재료 변성 및 불요(不要) 응력 잔류가 수반될 수 밖에 없어, 본체(10) 자체의 안정성 및 내구성 역시 부족할 수 밖에 없었다.
반면, 본 발명에서는 도 3 내지 도 8에서와 같이, 재료 성능 및 정도(精度) 관리가 용이한 U자형 용기를 본체(10)로써 활용할 수 있을 뿐 아니라, 본체(10)의 밀봉 역시 용기의 개방 단부에 결합되는 폐합판(20)을 통한 간편하면서도 안정적이고 고도의 기밀을 확보할 있는 방식으로 수행될 수 있어, 어큐뮬레이터의 제조공정 및 생산성을 획기적으로 개선할 수 있다.
도 4 및 도 7에서와 같이, 도시된 실시예에서는 본체(10)에 폐합판(20)을 결합하여 본체(10)를 밀봉함에 있어서, 나사식 결합이 적용되었으나, 이 밖에도 본체(10)의 개방 단부에 플랜지를 형성하고 플랜지에 폐합판(20)을 부착하는 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
이렇듯, 발명에서는 U자형 본체(10) 및 폐합판(20)이 적용됨으로써, 가공 및 밀봉이 종래 어큐뮬레이터에 비하여 극히 용이한 이점을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 본체(10) 자체의 성형은 최대한 배제하면서도, 본체(10) 내부에 삽입되는 보형체(30)를 통하여 본체(10) 내부에 유려한 곡면을 형성할 수 있는 바, 본체(10) 내부 형상을 자유롭고 정밀하게 구성할 수 있다.
특히, 전술한 바와 같이, 본체(10)의 밀봉을 통한 내압성 및 기밀성은 전적으로 U자형 본체(10)와 폐합판(20)에 의하여 완비될 수 있는 바, 본체(10) 내부에 삽입되는 보형체(30)에는 재료 특성상 높은 강도 또는 내압성이 요구되지 않으며, 따라서 연질금속 또는 합성수지제 보형체(30)로도 충분한 기능 및 효과를 달성할 수 있다.
즉, 본 발명에 있어서 보형체(補形體)(30)는 그 사전적 의미에서와 같이, 본체(10) 내부 형상을 적절한 형태로 보완하여 본체(10) 내부에 유려한 형상의 곡면을 정밀하고 안정적으로 형성하는 구성으로서, 상기와 같은 본체(10)와 보형체(30)의 역할 분담을 통하여 보형체(30)의 소재상 제약이 제거됨에 따라, 성형성, 가공성 및 기능성이 우수한 다양한 소재를 보형체(30)에 적용할 수 있는 것이다.
특히, 보형체(30)의 소재로서 합성수지를 적용할 경우, 사출성형을 통하여 보형체(30)의 정밀하고 안정적인 제작이 가능할 뿐 아니라, 생산성도 제고할 수 있다.
또한, 이러한 보형체(30) 성형상 장점을 활용하여, 종래기술에서는 불가능하였던 어큐뮬레이터 내부면의 이경도(異硬度) 구조를 형성할 수도 있다.
즉, 도 9에서와 같이, 보형체(30)의 곡면요부(31)에 연질의 완충부(35)를 형성하는 것으로, 이로써 본체(10)와 결합되는 보형체(30)의 외주면 등의 부위에는 경질 소재를 적용하고, 보형체(30)의 내주면이라 할 수 있는 곡면요부(31)에서 신축체(11)가 반복 충돌되는 부위에는 연질 소재를 적용하여, 보형체(30)의 장착 상태는 안정적으로 유지하면서도 보형체(30)와의 충돌시 신축체(11)에 작용하는 충격은 극소화할 수 있다.
10 : 본체
11 : 신축체
12 : 주입밸브
13 : 버튼
15 : 오일포트
16 : 포핏밸브
20 : 폐합판
30 : 보형체
31 : 곡면요부
35 : 완충부

Claims (2)

  1. 신축체(11)가 내장되는 본체(10)의 일단에는 주입밸브(12)가 설치되고 타단에는 유압 배관과 연결되는 오일포트(15)가 형성되는 어큐뮬레이터에 있어서,
    어큐뮬레이터 본체(10)는 일단이 개방된 U자형 용기로 구성되며;
    본체(10)의 일단에는 주입밸브(12)가 설치된 폐합판(20)이 결합되고, 본체(10)의 타단에는 오일포트(15)가 형성되며;
    폐합판(20)의 본체(10) 내측 표면에는 원통형 보형체(30)가 밀착되어 설치되되 보형체(30)의 오일포트(15)측 표면에는 폐합판(20)측으로 만곡 요입된 곡면요부(31)가 형성됨을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    보형체(30)의 곡면요부(31)에는 연질의 완충부(35)가 형성됨을 특징으로 하는 어큐뮬레이터.
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