KR20210150663A - 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프 하우징의 일측 상단에 토출구를 설치하면 유압유가 펌프하우징의 공간으로 유입되더라도 에어부터 먼저 토출구로 빠져나가게 됨으로서 별도의 에어빼기밸브를 설치하지 않더라도 에어를 자동으로 제거할 수 있어 유압유를 공급받는 유압조작기에서 캐비테이션(Cavitation) 현상으로 인한 부품 손상 및 이물질로 인한 오작동을 방지할 수 있는 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프를 제공한다.

Description

에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프{A radial piston pump for hydraulic manipulators with automatic air-drain function}

본 발명은 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펌프 내의 에어를 자동 배출하여 캐비테이션(Cavitation) 현상으로 유압 조작기의 부품 손상 및 이물질로 인한 오작동을 방지할 수 있는 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프에 관한 것이다.

펌프는 형식이나 형태에 따라 터보형, 용적형, 특수형 등으로 구분될 수 있으며, 작동 방식 등에 따라 원심력식, 왕복동식 및 회전식 등으로 분류될 수 있다. 이 중 용적형이며 왕복동식으로 분류되는 피스톤 펌프는 실린더 내 피스톤의 왕복 운동에 의하여 유체를 흡수 및 토출하도록 구성된 펌프에 해당된다.

이러한 피스톤 펌프 중의 하나인 레디얼 피스톤 펌프는 댐퍼나 밸브 등에 부착되어 유압의 힘으로 객체를 구동시키는 유압구동기 등에 내장되는 형태를 취하게 되며, 사용처로서는 각종의 시험장비의 작동, 유체용 게이트의 개폐, 항공관련분야, 조타장치, 제철 또는 각종 산업 라인의 제어, 위치제어용 등 다양한 용도로 활용된다.

첨부된 도 1은 종래 일반적인 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프의 구조를 도시한 도면이다.

도 1에서와 같이 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프는 크게 펌프하우징, 상기 펌프하우징에 설치되는 편심축, 상기 편심축의 동작으로 전, 후 이동하는 레디얼피스톤, 상기 레디얼피스톤의 동작으로 펌프하우징 내부의 유압유를 흡입하는 흡입유로 및 흡입된 유압유를 엑츄에이터로 배출시키는 토출유로로 구성하고, 상기 흡입유로 및 토출유로에는 각각의 흡입체크밸브 및 토출체크밸브가 설치되어 유압유의 역류를 방지하도록 한다.

그러나 종래 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프는 토출유로의 위치가 펌프 하우징의 하단에 형성된 관계로, 유압유가 토출되는 과정에서 펌프하우징 내의 에어까지 함께 토출됨에 따라 유압유를 공급받은 유압 조작기인 엑츄에이터에서 캐비테이션(Cavitation)현상으로 인한 부품 손상 및 이물질로 인한 오작동이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 펌프하우징의 측면에는 필수적으로 에어빼기포트가 장착되어, 펌프하우징내의 공기를 강제 제거하는 작업을 선행해야 하는 불편함이 있다.

또한, 흡입유로와 레디얼피스톤 사이에 틈새가 10~16㎛로 비교적 넓은 관계로 펌프하우징에서 유압유가 흡입되는 과정에서 에어까지 함께 흡입되는 경우가 많다.

또한, 토출유로의 체크밸브기능을 수행하는 볼과 토출유로의 입구의 접촉면적이 좁아 유체의 역류를 방지하는 기능인 체크밸브의 기능성이 떨어지는 단점이 있다.

문헌 1: 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-2000-0017617 호

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 에어빼기포트를 설치할 필요없이 펌프내의 에어를 자동 배출하여 캐비테이션(Cavitation) 현상으로 유압 조작기의 부품 손상 및 이물질로 인한 오작동을 방지할 수 있는 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프에 있어서, 내부에는 공간이 형성된 펌프하우징, 상기 펌프하우징의 하단에 형성되며 유압유를 상기 공간으로 흡입시키는 흡입관, 상기 펌프하우징의 일측 상단에 형성되며 상기 공간으로 흡입된 유압유를 토출시키는 토출관, 상기 펌프하우징에 관통 설치되며 모터의 동력으로 편심 회전 동작하는 편심축, 상기 펌프하우징의 내부 공간에 설치되며 상기 편심축의 편심 회전 동작에 따라 수평 이동하는 레디얼 피스톤, 상기 펌프하우징의 내부 공간에 설치되며 내부에는 상기 레디얼 피스톤의 일단이 삽입되는 챔버가 형성된 유압유밸브, 상기 유압유밸브의 외측에 형성되며 상기 챔버와 연결하여 통하는 흡입유로, 상기 흡입유로에 틈새를 사이에 두고 일단이 삽입되고 타단은 확관부를 형성하여, 상기 챔버의 입구 주연부에 밀착 및 밀착 해지되며 상기 틈새를 통해 상기 챔버로 유압유를 흡입시키되, 상기 챔버로 흡입된 유압유의 역류를 차단하는 흡입체크밸브, 상기 유압유밸브의 상단에 형성되며 상기 챔버와 상기 토출구를 연결하며 상기 레디얼피스톤의 이동 동작에 따른 압력으로 상기 챔버에 저장되어 있는 유압유를 상기 토출구로 토출시키는 토출유로, 상기 토출유로의 출구에 형성된 테이퍼부에 접촉하며 상기 토출유로를 통해 상기 챔버로 유압유의 역류를 방지하는 볼타입의 토출체크밸브를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 펌프 하우징의 일측 상단에 토출구를 설치하면 유압유가 펌프하우징의 공간으로 유입되더라도 에어부터 먼저 토출구로 빠져나가게 됨으로서 별도의 에어빼기밸브를 설치하지 않더라도 에어를 자동으로 제거할 수 있어 유압유를 공급받는 유압조작기에서 캐비테이션(Cavitation) 현상으로 인한 부품 손상 및 이물질로 인한 오작동을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한 흡입유로와 흡입체크밸브 사이의 틈새 크기를 최소화하여 유압유가 흡입되는 과정에서 에어의 흡입을 최대한 억제할 수 있는 효과를 가진다.

또한 토출체크밸브와 토출유로의 출구간의 접촉면적을 넓혀 유압유의 역류를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래 일반적인 레디얼 피스톤 펌프의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프의 구성을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 주요구성을 발췌하여 도시한 도면.
도 4와 도 5는 유압유 토출 밸브의 동작상태를 각각 도시한 도면들.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

첨부된 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 일부를 발췌하여 도시한 도면이며, 도 4와 도 5는 유압유 토출 밸브의 동작상태를 각각 도시한 도면들이다.

도 2 내지 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프(100)는 펌프하우징(10), 편심축(20), 레디얼피스톤(30) 및 유압유밸브(40)를 포함한다.

상기 펌프하우징(10)은 레디얼 피스톤 펌프(100)의 외형을 구성하는 것으로서 내부에는 유압유가 채워질 수 있는 공간(12)이 마련된다.

상기 펌프하우징(10)의 아래에는 흡입구(14)가 설치되고, 그 일측 상단에는 토출구(16)가 마련된다.

상기 토출구(16)는 펌프하우징(10)의 일측 상단에 설치되는 데, 이러한 토출구(16)의 설치 위치는 펌프하우징(10)의 공간(12)으로 유압유가 유입되는 과정에서 상기 공간(12)에 채워져 있는 에어가 토출구(16)를 통해 자동으로 빠져나가도록 유도할 수 있다.

종래와 같이 토출구가 펌프하우징의 아래에 설치되면 유압유가 공간으로 유입되더라도 토출구로는 에어만 빠져나가는것이 아니라 공간으로 유입된 유압유도 함께 빠져나가 유압유에는 에어가 섞인 상태로 토출될 수 있어 펌프하우징에는 별도의 에어빼기밸브를 필수적으로 설치하여야 한다.

이에 반해, 본 발명과 같이 펌프 하우징(10)의 일측 상단에 토출구(16)를 설치하면 유압유가 펌프하우징(10)의 공간(12)으로 유입되더라도 에어부터 먼저 토출구(16)로 빠져나가게 됨으로서 별도의 에어빼기밸브를 설치하지 않더라도 에어를 자동으로 제거할 수 있어 유압유를 공급받는 유압조작기에서 캐비테이션(Cavitation) 현상으로 인한 부품 손상 및 이물질로 인한 오작동을 방지할 수 있다.

상기 편심축(20)은 상기 펌프하우징(10)에 관통 설치되는 축으로서, 상기 편심축(20)은 모터의 동력을 전달받아 고속 회전한다.

상기 편심축(20)은 모터의 동력으로 편심 회전하는 과정에서 상기 펌프하우징(10)의 내부 공간(12)에 설치되어 있는 레디얼피스톤(30)을 전방으로 밀어 수평 이동시키게 된다.

상기 레디얼피스톤(30)은 상기 편심축(20)의 외면에 편심 설치되어 있는 베어링(32)에 면접촉한 상태에서 상기 편심축(20)의 편심 회전 동작에 따라 수평 이동 동작을 수행하며 유압유밸브(40)의 흡입유로(44)를 통해 챔버(42)로 유입된 유압유를 토출유로(60)로 가압 배출시키게 된다.

상기 유압유밸브(40)는 상기 펌프하우징(10)의 내부 공간(12)에 설치되며 상기 레디얼피스톤(30)의 수평 이동 동작에 따라 상기 펌프하우징(10)의 내부 공간(12)에 유입된 유압유를 유압조작기인 엑츄에이터로 토출시키는 밸브이다.

상기 유압유밸브(40)의 내부에는 챔버(42)가 마련되며, 상기 챔버(42)로는 레디얼피스톤(30)의 일단이 삽입되어 진다.

상기 유압유밸브(40)의 측면에는 상기 챔버(42)와 수평으로 연결하여 통하는 흡입유로(44)가 형성되고 그 상단에는 상기 챔버(42)와 수직으로 연결하여 통하는 토출유로(60)가 형성된다.

또한 상기 흡입유로(44)와 상기 토출유로(60)에는 흡입체크밸브(46) 및 토출체크밸브(64)가 각각 설치되어 유압유의 역류를 제어하도록 한다.

상기 흡입체크밸브(46)는 상기 흡입유로(44)에 일단이 삽입되고 타단에는 확관부(48)가 마련된 구조로서, 상기 흡입체크밸브(46)의 확관부(48)는 상기 챔버(42)의 입구(42a)에 밀착 및 밀착 해지되며 펌프하우징(10)의 공간(12)에 유입되어 있는 유압유를 상기 챔버(42)로 공급하되, 레디얼피스톤(30)의 압력으로 상기 챔버(42)에 공급된 유압유가 토출유로(60)로 빠져나갈 때에는 상기 챔버(42)의 입구(42a) 주연부에 밀착되며 입구(42a)를 폐쇄시켜 유압유의 역류를 방지한다.

상기 흡입체크밸브(46)의 일단과 상기 흡입유로(44) 사이에는 틈새(50)가 마련되어 있고, 상기 틈새(50)를 통해 펌프하우징(10)의 공간(12)으로 공급된 유압유가 유압유밸브(40)의 챔버(42)로 유입될 수 있다.

상기 틈새(50)는 유압유가 통과하는 과정에서 에어가 함께 통과할 수 없을 정도의 크기로 제작함이 바람직하다.

그리고 레디얼피스톤(30) 및 유압유밸브(40) 사이 틈새는 대략 6~10㎛ 사이로 제작하여 레디얼피스톤의 이동 동작시 에어가 토출유로로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 토출체크밸브(64)는 볼 타입으로서, 상기 토출체크밸브(64)가 설치되는 토출유로(60)의 출구는 넓게 확산되는 형태로 테이퍼부(62)를 형성하고, 상기 테이퍼부(62)에 토출체크밸브(64)가 밀착되도록 하여, 토출체크밸브(64)의 밀착면적을 넓힐 수 있으며, 이를 통해 토출구(16)로 토출된 유압유가 토출체크밸브(64)와 테이퍼부(62) 사이로 역류할 수 있는 것을 효과적으로 차단한다.

이와 같이 구성된 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프(100)는 흡입구(14)를 통해 펌프하우징(10)의 내부 공간(12)으로 유압유가 공급되면, 상기 공간(12)에 채워져 있는 에어는 유압유 밸브(40)를 통해 펌프하우징(10)의 일측 상단에 설치되어 있는 토출구(16)를 통해 빠져나가게 되어 펌프하우징(10)의 내부 공간(12)에는 에어포켓이 최소화될 수 있어 유압조작기인 엑츄에이터로 유압유가 토출될 때, 에어가 섞이는 것을 최소화하여 캐비테이션(Cavitation) 현상으로 인한 부품 손상 및 이물질로 인한 오작동을 방지할 수 있다.

한편, 펌프하우징(10)의 공간(12)으로 유입된 유압유가 유압유밸브(40)의 흡입유로(44)와 흡입체크밸브(46)의 일단 사이 틈새(50)를 통과하여 유압유 밸브(40)의 챔버(42)로 유입되면 편심축(20)의 편심 회전동작으로 레디얼피스톤(30)이 수평 이동하며 챔버(42)로 유입된 유압유를 가압하게 되고, 이에 따라 유압유는 챔버(42) 상단의 토출유로(60)를 통해 펌프하우징(10)의 토출구(16)로 토출되어 유압조작기로 보내진다.

이때 레디얼피스톤(30)이 유압유를 가압하면 흡입유로(44)에 설치된 흡입체크밸브(46)는 밀려나는 과정에서 그 타단의 확관부(48)가 챔버(42)의 입구(42a)를 기밀시켜 유압유가 흡입유로(44)로 역류하는 것을 방지한다.

또한 토출유로(60)로 토출된 유압유 역시 토출체크밸브(64)와 토출유로(60)의 테이퍼부(62)간의 넓어진 접촉면적에 의해 토출유로(60)로 역류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

10: 펌프하우징 12: 공간
14: 흡입구 16: 토출구
20: 편심축 30: 레디얼피스톤
40: 유압유밸브 42: 챔버
44: 흡입유로 46: 흡입체크밸브
48: 확관부 50: 틈새
60: 토출유로 62: 테이퍼
64: 토출체크밸브

Claims (1)

1. 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프에 있어서,
   내부에는 공간(12)이 형성된 펌프하우징(10);
   상기 펌프하우징(10)의 하단에 형성되며 유압유를 상기 공간(12)으로 흡입시키는 흡입관(14);
   상기 펌프하우징(10)의 일측 상단에 형성되며 상기 공간으로 흡입된 유압유를 토출시키는 토출관(16);
   상기 펌프하우징(10)에 관통 설치되며 모터의 동력으로 편심 회전 동작하는 편심축(20);
   상기 펌프하우징(10)의 내부 공간(12)에 설치되며 상기 편심축(20)의 편심 회전 동작에 따라 수평 이동하는 레디얼 피스톤(30);
   상기 펌프하우징(10)의 내부 공간(12)에 설치되며 내부에는 상기 레디얼 피스톤(340)의 일단이 삽입되는 챔버(42)가 형성된 유압유밸브(40);
   상기 유압유밸브(40)의 외측에 형성되며 상기 챔버(42)와 연결하여 통하는 흡입유로(44);
   상기 흡입유로(43)에 틈새(50)를 사이에 두고 일단이 삽입되고 타단은 확관부(48)를 형성하여, 상기 챔버(42)의 입구(42a) 주연부에 밀착 및 밀착 해지되며 상기 틈새(50)를 통해 상기 챔버(42)로 유압유를 흡입시키되, 상기 챔버(42)로 흡입된 유압유의 역류를 차단하는 흡입체크밸브(46);
   상기 유압유밸브(40)의 상단에 형성되며 상기 챔버(42)와 상기 토출구(16)를 연결하며 상기 레디얼피스톤(30)의 이동 동작에 따른 압력으로 상기 챔버(42)에 저장되어 있는 유압유를 상기 토출구(16)로 토출시키는 토출유로(60);
   상기 토출유로(60)의 출구에 형성된 테이퍼부(62)에 접촉하며 상기 토출유로(60)를 통해 상기 챔버(42)로 유압유의 역류를 방지하는 볼타입의 토출체크밸브(64)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 에어 자동 배출 기능을 가진 유압 조작기용 레디얼 피스톤 펌프.
   

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