KR20240000123A - 유압으로 구동하는 기계장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압을 이용하여 바퀴가 구동하도록 고안한 장치로서 크게 구별하여 원형의 틀(1) 안에 관성바퀴(2)가 결합되고, 그 관성바퀴 위에 유압을 발생시키는 장치(9)와 유압으로 밀어내는 힘을 구동바퀴에 전달시켜주는 압축레바(3)와 원형틀(1)과 맞닿도록 설치되는 구동바퀴(7)와 이 구동바퀴를 지지하여 주는 압축레바(3) 등으로 이루어지며, 작용하는 원리를 보면 유압 발생장치에서 발생한 압력으로 압축레바(3)가 밀려나면서 구동바퀴고정축(6)에 압력을 가하게 되고 이 고정축 위에 결합된 구동바퀴(7)는 원형틀(1)과 밀착되어 있기 때문에 원형틀로부터 강한 저항을 받게 된다. 이 저항력은 구동바퀴의 고정축(6)을 통하여 구동레바(3)에 전해지며, 구동레바가 결합되어 있고 구동레바고정축(7)이 설치되어 있는 관성바퀴(2)에 밀어내는 힘으로 작용하게 된다. 그리하여 관성바퀴는 원형틀(1)에 결합되어있어 회전이 가능하므로 뒤로 밀려나게 된다. 한편 관성바퀴 위에 설치되어 있는 유압실린더(8)와 압축레바고정축(4)에도 압축레바(3)에 가한 압력만큼의 반발력이 작용하여 반대 쪽으로 밀리려는 힘이 작용하게 되는데, 이 작용하는 힘의 방향이 관성바퀴고정축(6)에서 보면 시계 반대방향이 된다.
그리하여 원형틀에서 발생한 저항력과 유압실린더에서 받게 되는 반발력이 같은 방향(시계 반대방향)으로 작용하게 되어 회전운동이 가능해진다.
회전력을 높여주고 회전속도를 일정하게 유지시키기 위한 관성바퀴는 원형틀의 중심인 중심축(1)에 설치하고 관성바퀴 위에 축전지와 축전지에 전기를 공급할 수 있는 제네레이터를 설치하여 자체 전기에 의하여 유압을 발생시킬 수 있는 콤프레서를 구동바퀴와 충돌되지 않는 위치에 설치한다.
[색인어]
- 설치: 고정된 부분
- 결합: 움직이는 부분
- 형성: 설치된 상태

Description

유압으로 구동하는 기계장치{Turning machine using oil press}

인류가 살아가는 데는 사람의 힘만이 아닌 여러 종류의 힘을 필요로 하고 있다. 그리하여 그 힘을 얻기 위해서 수많은 수단과 방법을 강구하면서 인류의 문명은 많은 발전을 할 수 있었다. 그러나 지속적이고 안정적인 힘을 쉽게 얻는데 많은 어려움이 있다.

열과 물을 이용한 증기기관, 기름을 폭발시켜 그 힘으로 동력을 얻던 내연기관을 대신하는 기술 분야

우리는 자연에 혼재되어 있는 모든 것에서 동력을 얻을 수 있다.

쉽게는 태양열, 바람, 물, 석유, 천연가스 등을 에너지원으로 동력을 얻고 있으나 지속적으로 공급이 되기엔 많은 어려움이 따르고 있다.

본 발명은 자연에 존재하는 반발력(반응력)을 에너지원의 하나로 활용하는 방안을 강구한 것이다.

우리가 손으로(인위적인 힘) 공을 허공에 던지면 이 공은 멀리 날아가게 된다. 인위적인 힘이 작용했기 때문이다. 그러나 이 공을 벽체를 향하여 던지면 이 공은 다시 내가 던진 방향으로 튀어나오게 된다. 벽체에서 받는 반발력이 공에 작용하였기 때문이다. 또한 비탈길 위에 둥근 공을 놓아두면 이 공은 아무런 힘을 가하지 않아도 아래를 향하여 구르게 된다. 이것은 공이 갖고 있는 무게 때문에 스스로 땅에서 반발력을 발생시키게 되기 때문이다. 반면에 이 공이 평평한 땅 위에서는 무게와 반발력의 작용 위치가 서로 같게 되고, 또 공의 무게를 지탱할 수 없는 모래 위나 진흙 같은 데서는 반발력이 발생할 수 없기 때문에 이런 경우는 구를 수 있는 힘이 발생하지 않지만 이 접한 면에서 반발력을 받게 되고 공의 무게는 이 공의 중앙에서 아래 방향으로 향하게 되어 반발력과 무게는 서로 같은 방향(시계의 반대방향)으로 작용함에 따라 회전력이 생겨 구를 수 있는 것이다.

이처럼 인위적인 힘과 반발력이 서로 작용하여 회전력을 발생시키도록 유압을 이용하여 어떤 물체에 충격을 가하면, 그에 따라 생기는 반발력으로 회전력을 발생시켜 구동력을 얻게 될 수 있다는 내용의 발명이다.

현재 우리가 많이 사용되고 있는 기술로 유압을 사용하고 있다.

비탈길에서 공이 구르는 현상과 똑같은 방법으로 구동력을 얻는 방법을 구상하다보니, 유압을 구동력을 얻는데 필요한 압력으로 작용시킬 수는 있으나 공이 영원히 구를 수 있는 비탈길은 만들 수가 없어 이런저런 구상 끝에 영원히 끝나지 않는 선은 "원" 밖에 없으므로 원형틀의 내부를 돌게 구상하였다. 그리하여 영원히 계속될 수 있는 비탈길의 일환으로 원형틀(1)을 조성하고, 중력(공의 무게) 대신 유압장치의 밀어내는 힘을 이용하며, 구르는 공과 같은 작용을 할 수 있는 구동바퀴(7)와 연결하고 이 구동바퀴의 고정축(6)에 유압장치의 밀어내는 힘이 가해지도록 하여 비탈길과 같은 경사각도가 조성되도록 본 장치를 설계하였다.

여기에서 구동바퀴(7)에 압력이 가해졌을 때 원형틀(1)과 구동바퀴(7)가 접한 부분(A)에서 강한 반발력을 일으키면서 반대방향(원형틀의 내부방향)으로 작용하는 반발력을 유압이 가해져서 압력이 향하고 있는 방향과 같은 방향으로 향하도록 작용하는 모든 작용점을 관성바퀴 중심축(6)에서 왼쪽(같은 방향)으로 위치하도록 하여 대응력(반발력)이 관성바퀴(2)를 밀어내게 되면, 뒤로 밀리면서 회전이 가능토록 모든 작용점을 한쪽(왼쪽)으로 치우치게 구성하였다.

앞에서 기술한 바와 같이 자연적으로 비탈길에서 공이 구를 수 있는 현상을 그대로 인위적 방법으로 재현할 때, 필요한 요소를 보면 공의 무게(중력)와 반발력을 일으키는 도로면의 작용과 계속 연결되는 비탈길(경사진 길)이 필수적이다.

이 세가지 조건을 충족시킬 수 있게 계속 연결되는 비탈길을 대신하여 원형틀(1)을 설정하고 안에서 공과 같은 역할을 할 수 있는 구동바퀴(7)를 설치하고 구동바퀴에 무게를 가할 수 있도록 구동바퀴고정축(6)에 유압이 가해질 수 있도록 여러 장치를 하였다.

이 장치들이 안정되게 작동하려면 설치판이 필요하므로 관성바퀴를 원형틀중심축에 결합하고 이 관성바퀴 위에 압축레바고정축(4)를 설치하여 압축레바(3)를 결합시킨다. 이 압축레바 끝부분에 구동바퀴고정축(6)을 설치하여 구동바퀴를 결합시키며 구동바퀴고정축(6)에 유압실린더에서 발생한 유압(압력)이 전달되어 작동할 수 있도록 설치한다.

유압을 발생시키는 유압실린더는 관성바퀴 위에 같이 설치된 유압콤프레셔에서 공급되는 유압을 받아 높은 압력을 발생시키며 이 압력이 압축레바를 통해 구동바퀴에 작용하여 원형틀과 맞닿은 부분[A]에서 발생되는 반발력과 구동바퀴고정축(6)에 가해지는 압력의 작용으로 비탈길 위에 공처럼 회전력을 일으키게 된다.

요약하면 [A]지점에서 발생된 반발력은 관성바퀴 위에 설치된 구동바퀴고정축(6)을 화살표 [R]방향으로 밀어내게 된다.

결국 원형틀 [A]지점에서 발생된 반발력은 구동바퀴고정축(6)에 화살표 [R]방향으로 밀어내는 작용을 하여 관성바퀴를 밀어내게 된다. 그러나 관성바퀴는 이 반발력에 맞설 수 있는 또다른 저항력이 없으므로 쉽게 밀려나게 된다. 이처럼 밀려나지만 관성바퀴 위에 설치되어 작용하는 모든 시설이 같이 움직이게 되어, 처음과 같은 상태가 유지되고 유압실린더 안의 유압도 소멸되지 않고 처음과 똑같이 밀어내는 작용을 하게되어 회전운동이 계속된다.

상술한 바와 같이 유압장치에서 밀어내는 힘과 이에 상응하는 반발력에 의한 압력을 이용하여 회전력을 얻을 수 있는 장치로서, 유압발생장치에서 발생시키는 힘의 크기에 따라 이에 알맞은 동력원으로 사용하여 인류의 숙원인 에너지원의 한 방면으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

<도1> 구동장치를 도시한 평면도 및 단면도
<도2> 구동장치의 분해도 및 명칭
<도3> 구동력이 발생할 수 있는 원리를 설명하기 위한 구조도

<도3>에서 유압실린더(8)에서 발생된 압력은 압축레바(3)를 밀어내게 되어 화살표 [P]방향으로 회전하게 되고, 관성바퀴(2)에 설치된 압축레바 고정축(4)에는 화살표 [P]방향으로 향하는 압력을 받게 된다. 그리고 같은 관성바퀴(2)에 고정된 유압실린더 반대 끝부분에는 화살표 [G]방향으로 압력이 발생되나, 이 상반되는 두 압력은 서로 같은 관성바퀴 위에 설치되어 있어 밀고 밀리는 힘이 서로 상쇄되어 소멸하나 압축레바(3)는 회전하여 압축레바(3) 끝부분을 화살표 [D]방향으로 밀어내게 되고, 관성바퀴 위에 설치된 압축레바 고정축(4)의 반대쪽에 결합되어 있는 구동바퀴 고정축(6)에는 화살표 [D]방향으로 밀려나는 힘이 생긴다. 그러나 구동바퀴(7)가 원형틀(1)과 맞닿고 구동바퀴의 운동반경이 화살표 [0]방향으로 원형틀을 벗어나게 됨으로 벗어나지 못하고 [A]지점에서 강한 반발력이 구동바퀴고정축(6)을 통하여 압축레바 고정축(4)으로 작용하고 결국은 점선 화살표 [R]방향의 밀어내는 힘으로 작용하게 된다. 이렇게 되면 유압실린더에서 발생된 압력은 구동바퀴(7)을 전면방향 [D]로 나가게 하고, 원형틀에서는 [A]지점에서 [R]방향으로 반발력이 발생하여 구동바퀴는 비탈길 위의 공처럼 자체 회전력이 발생하여 원형틀 내부를 따라 회전하려는 힘이 생기므로 화살표 [F]방향으로 나가게 된다.

한편, [A]지점에서 발생된 반발력은 관성바퀴(5)를 통해 관성바퀴 위에 설치된 구동바퀴 고정축(5)을 화살표 [R]방향으로 밀어내게 되고 구동바퀴고정축(5)은 관성바퀴(2) 위에 설치되어 있으므로 관성바퀴도 [R]방향으로 밀려나게 되어 구동바퀴(8)와 관성바퀴(2)가 같은 방향(왼쪽방향)으로 돌게 되어 회전운동이 지속된다.

(1)원형틀 (2) 관성바퀴 (3) 압축레바
(4)압축레바고정축 (5) 관성바퀴 고정축 (6) 구동바퀴 고정축
(7)구동바퀴 (8) 유압실린더 (9) 제네레이터
(10)발전기 회전틀

Claims (1)

1. 유압(공기압,스크류나사)을 이용하여 구동하는 기계장치에 있어서 소정의 직경을 가지는 원형틀(1)
   상기 원형틀(1)의 내측 하부의 중심에 결합되는 관성바퀴(2)
   상기 관성바퀴(2)의 상면에 설치되는 압축레바 고정축(12)
   상기 압축레바 고정축(4)에 결합되는 압축레바(3)
   상기 압축레바 고정축(4) 반대편 압축레바 끝부위에 맞닿아 결합되는 구동바퀴고정축(6)
   상기 압축레바(3) 상면에 압축레바 고정축(4) 반대편 설치되는 구동바퀴 고정축(6)
   상기 구동바퀴 고정축(6)에 원형틀(1)과 밀접하게 맞닿도록 결합되는 구동바퀴(7) 상기 관성바퀴(2) 상면 좌측에 설치되는 유압실린더(8)
   상기 유압실린더(8) 옆쪽에 설치되는 콤프레셔, 축전지, 제네레이터(9) 등으로 이루어진 기계장치