KR950003745B1

KR950003745B1 - 구동장치

Info

Publication number: KR950003745B1
Application number: KR1019870008053A
Authority: KR
Inventors: 프란시스커스 파울리누스
Original assignee: 어드밴스드 파워 시스템 비. 브이.; 폴리누스 프랜시스커스 스튀벤 베르그
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1987-07-24
Publication date: 1995-04-18
Also published as: JPS63100229A; GR3001040T3; US4791786A; ATE57990T1; CN1011998B; EP0254353B1; ES2019371B3; JPH0674751B2; NL8601931A; CN87105140A; EP0254353A1; CA1293197C; KR880001938A; DE3765868D1

Abstract

내용 없음.

Description

구동장치

제1도는 본 발명에 따른 장치의 제1형태 도시도.

제2도는 제1도에 도시한 피스톤-플런저 장치의 또 다른 형태의 축단면도.

제3도는 본 발명에 따른 장치의 또 다른 형태 도시도.

제4도는 본 발명에 따른 장치에 사용된 밸브부재의 축단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수압모터 2 : 파이프

3 : 어큐뮤레이터(accumulator) 5 : 저장소

6 : 실린더 7,7' : 피스톤

9 : 플런저형 부재 11 : 체임버 부재

13,13' : 플런저 체임버 18,18' : 변위 체임버

20 : 체크 밸브 24,24' : 완충체임버

71 : 냉각코일 75 : 냉각기

77 : 팬

본 발명은 바퀴, 풀리, 로드(rod) 또는 이와 비슷한 부재를 구동하며, 상기 부재와 연결되어 있으며 압축유체 특히 수력 모터 또는 이와 유사한 수력장치에 의하여 구동되는 적어도 1개의 회전 또는 선형모터를 포함하며, 상기 모터의 한측면은 파이프를 통해 압축유체 특히 액체용의 적어도 1개의 어큐뮤레이터(accumulator)와 통하며, 다른 한측면은 상기 액체용 저장소로 안내하는 출구와 통하며, 적어도 실린더 안에서 왕복운동하며, 피스톤의 팽창 행정시에 상기 실린더내에 공간을 형성하는 적어도 1개의 피스톤을 지닌 실린더로 구성된 적어도 1개의 자유 피스톤 유니트를 포함하며, 피스톤이 한방향으로 이동중에는 그 공간의 체적은 증가되며, 다른 방향으로 이동중에는 상기 체적은 감소하며, 기체를 상기 공간으로 유입시키고 상기 공간에서 배출시키는 수단이 제공되어 있으며, 상기 공간에서 피스톤 압축 행정에 의해 압축된 기체를 가열시키는 수단도 제공되어 있으며, 상기 가열수단은 적어도 1개의 일시 장착된 체임버 부재 내에서 왕복활주할 수 있도록 되어 있는 플런저형 부재와 연결되어 있으며, 플런저형 부재 주위의 직경이 다른 적어도 2개의 부분은 상기 체임버 부재의 내측벽 부분과 활주연결하며, 상기 플런저형 부재는 3개의 반형방향 표면을 갖고 있으며, 이들의 각각은 체임버 부재내에 대체로 밀폐된 체임버를 형성하며, 상기 밀폐된 체임버의 용적은 피스톤이 팽창 및 압축행정을 함에 따라 점차로 변하며, 제1반경방향 표면은 압축된 유체소스(source)와 통하는 제1 또는 플런저 체임버를 형성하며, 제2표면은 체크밸브를 통해 저장소와 통하며, 제2체크밸브를 통해 어큐뮤레이터와 연결되는 제2 또는 변위 체임버를 형성하므로 피스톤 행정중에 제2체임버의 용적은 증가되며 액체는 저장소로부터 상기 체임버로 이동되며, 다른 행정중에 제2체임버의 용적은 상기 액체는 어큐뮤레이터에 모이기 위해 상기 체임버로부터 배출되며, 제3반경방향 표면은 제1반경 표면보다 작은 작동면적을 갖고 있으며, 상기 체임버 부재 내측에 제3체임버를 형성하며, 이 체임버의 용적은 피스톤의 팽창 및 압축행정에 따라서 증가 및 감소하는 장치에 관한 것이다. 이와 같은 장치는 US-A-4382748에 공지되어 있다.

이같은 형태의 장치에서 어큐뮤레이터는 작동중에 고압하의 오일같은 유체, 특히 액체로 채워진다. 선형 또는 회전식 수력모터와 연결된 조절할 수 있는 조절 활주 밸브를 조정함으로써 오일은 어큐뮤레이터로부터 수력모터로 유동하며, 상기 수력 모터로부터 액체 저장소로 이동하며, 기계적 동력은 수력모터의 피동축으로 전달되며 어큐뮤레이터의 압력은 감소된다.

종래의 장치에서는 한쌍의 자유 피스톤은 실린더에서 선형 왕복 운동하며, 피스톤의 각각은 펌프 실리더에서 활주 이동할 수 있는 펌프 피스톤과 연결되어 있으며 압축 실린더에서 상기 펌프 피스톤과 함께 활주이동가능한 압축 피스톤과 연결되어 있으므로 앞서 언급한 제1,제2 및 제3체임버가 형성된다.

제1플런저 체임버는 압축 유체소스와 통해 있다. 제2 및 제3체임버는 체크밸브를 통해 저압입구 또는 저장소와 통해 있으며, 체크밸브를 통해 어큐뮤레이터와 통해 있다. 그러나 제2체임버와 어큐뮤레이터 사이와 제3체임버와 저장소 사이를 연결하는 체크밸브는 제1 및 제2작동밸브를 각각 개방함으로써 바이패스되며, 제3체임버와 어큐뮤레이터를 연결시키는 체크밸브는 제3작동밸브를 닫음으로써 작동이 중지된다.

작동의 제1형태를 보면 제1 및 제3작동밸브가 닫히고 제2작동밸브가 열리면 제3체임버만이 저장소와 연결되며, 정지기간이 있는 정상싸이클운동을 저지하는 수단의 역할을 하며, 이후 제2작동 밸브가 닫히면 제3체임버는 팽창행정 끝무렵에 압력 로크(lock)를 형성하며 자유 피스톤식 엔진을 시동하는데 자유 피스톤을 재조정하는 수단 역할을 하며, 외부소스로부터의 고압유체는 제3체임버로 유입되며, 제2체임버는 조정스풀(spool)밸브 및 조정 액츄에이터에 의해 입구압을 배출시킨다.

작동의 제2형태를 보면 제2작동밸브가 닫히고 제1 및 제3작동밸브가 열리면 제3체임버는 제1작동 형태에서의 제2체임버 대신에 펌프 체임버를 형성한다.

종래의 장치는 자유 피스톤이 기계적으로 상호연결될만한 소정의 속도로 자유 피스톤이 연속적으로 왕복운동하도록 설계되어 있으며, 2개의 피스톤을 포함하는 자유 피스톤식 엔진의 작동중에 각 싸이클마다 상기 피스톤의 개시위치는 정해진 틈새한계내에 있어야만 한다. 그러나, 자유 피스톤의 이같은 상호연결은 엔진을 복잡하게 만든다.

본 발명의 목적은 이와 같은 결점이 없는 장치를 제공하는데 있으며 본 발명에 따른 자유 피스톤 유니트는 간헐적으로 작동에도 항상 똑같은 최적 싸이클을 사용하여 최대효율을 낼 수 있으며, 말하자면 상기 유니트가 압축 및 팽창 행정을 포함하는 각 싸이클이 끝난후에 멈추므로 팽창행정후의 대기중에 필요하다면 피스톤위치는 조정될 수 있다.

이같은 목적은 본 발명에 따르는 장치에서 제1 즉 플런저 체임버가 작동밸브 부재를 통해 압력유체소스와 통해 있으므로 상기 밸브부재를 개방함으로써 피스톤은 압축행정을 하게되고, 제3체임버가 어큐뮤레이터와 연결되면 팽창 행정이 끝날 무렵에 제3체임버는 액체로 가득찬 완충 체임버를 형성하고 어큐뮤레이터와 통하게 된다. 이런 배열에서 완충 체임버는 체크밸브가 있는 파이프를 통해 변위 체임버와 통하게 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 장치를 보면 어큐뮤레이터의 압력이 정해진 최소 수치에 도달할 때 작동밸브 부재는 개방위치에 있게되므로 상기 소스로부터 어큐뮤레이터로부터 오일이 바람직한 압축유체가 플런저 체임버로 유동하며, 제1반경표면에 압력이 작용함으로 인해 피스톤은 압축 행정을 하게되고 오일은 변위 즉 액체 체임버로 배출된다. 그래서 실린더 체임버의 기체압력은 높아지며, 피스톤이 소정의 위치에 도달한 후에 연료가 분사되어 연소되며, 연소는 자기점화 연소에 의해 시작되는 것이 바람직하므로 상기 체임버의 압력은 급격히 증가함으로 피스톤이 반대방향인 팽창행정을 하게 된다. 이 팽창 행정중에 변위 체임버로 유입된 오일은 어큐뮤레이터로 이동되며, 플런저 체임버의 유체는 다시 소스로 되돌아 간다. 팽창 행정중에 밸브부재는 폐쇄위치로 되돌아가므로 자유 피스톤의 운동은 팽창 행정이 거의 끝날때 멈추게 된다.

자유 피스톤의 팽창 행정중에 변위 플런저 체임버의 유체는 일정 압력하에 있으므로 이 팽창 행정 끝날즈음에 유체의 압축으로 인해 상기 유체는 자유 피스톤을 상당한 거리만큼 이동시키게 될것이며, 이 피스톤은 종래의 장치에서와 달리 실제로 운동방향상의 저항을 갖지 않게될 것이다. 그러나 본 발명에서도 이같은 저항은 팽창 행정 말미에 제3체임버가 액체로 채워진 완충 체임버를 형성하고 상기 어큐뮤레이터와 통할때 나타나며, 팽창 행정중에 변위 체임버로부터 어큐뮤레이터로 이동한 오일의 일부는 완충 체임버로 이동되므로 피스톤이 팽창행정후에 반대로 이동할때 이동은 제3반경 표면에 작용하는 압력에 의해 저지될 것이다. 또한 플런저 및 액체 체임버내의 오일의 압축에너지의 일부는 회복되며 오일이 제3표면에 의해 어큐뮤레이터로 이동된다.

2개의 자유 피스톤이 실린더에 배치되는 것이 바람직하며 이 피스톤은 압축행정중에 한쪽으로 이동했다가 팽창행정중에는 다른 한쪽으로 이동한다.

본 발명에 따르면 양 플런저 체임버는 작동밸브 부재를 통해 압축유체소스와 통하며, 또한 각각의 플런저체임버는 그 자체의 분리된 작동밸브 부재를 통해 상기 소스와 통하고 있다.

후자의 경우에 상기 밸브부재중 하나를 다른 밸브부재에 앞서 약간 열음으로써 실린더내의 최바깥 위치에 피스톤의 균형 위치로부터의 다이버전스(divergence)는 피스톤이 최대외부 위치에 있는 피스톤의 압축행정이 다른 피스톤의 압축행정에 앞서 시작됨으로써 조정될 수 있다.

2개의 피스톤을 포함하는 자유 피스톤 유니트를 원활히 작동하기 위해서는 자유 피스톤의 초기 위치가 소정의 틈새한계내에 있을 필요가 있다. 본 발명의 다른 이점은 싸이클 사이의 대기시간이 감소된다는 점이며, 그로인해 더 높은 최대 출력을 내게 된다.

피스톤의 균형위치로부터 다이버전스를 조정하기 위해서는 액체 체임버는 작동밸브 부재와 병합되어 있는 파이프를 통해 어큐뮤레이터와 통하게 된다. 팽창 행정후의 대기중에 필요하다면 2개의 밸브부재중 1개 또는 둘다가 피스톤 위치를 조정하기 위해 작동될 수도 있다.

플런저 체임버와 변위 체임버는 작동 밸브를 통해 저장소와 통하게 되는 것이 바람직하다. 이 밸브를 열므로 해서 자유 피스톤은 오랫동안 정지한 후에 상기 유니트를 사용하기 위해 정확한 위치에 있게끔 할 수 있으며, 오일압력이 여전히 제3표면에 작용하기 때문에 피스톤은 외부로 이동될 것이다.

조절부재가 변위 체임버와 저장소 사이의 연결부에 있는 작동밸브의 하류에 설치되는 것이 바람직하며, 그것에 의해 자유 피스톤의 속도는 초기위치로 이동시에 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 장치에서는 수력 시스템의 압력은 일정하며, 실린더 내의 공간에 방사된 열량과 분배된 오일량과의 비는 거의 일정하다. 그래서 상기 유니트의 실린더는 액체에 의해 실린더를 냉각시키기 위해 자켓(jacket)이 구비되어 있으며, 상기 자켓은 한단부에서 저장소로 향하는 수력모터 출구와 통해 있으며, 다른 단부에서 냉각기를 통해 저장소와 통해 있다.

상기 냉각기는 수력 구동팬을 포함하는 것이 바람직하며, 이 팬의 구동은 한단부는 어큐뮤레이터와 연결되어 있으며 다른 단부는 냉각기를 통해 저장소와 연결되어 있으므로 이 팬은 온도가 수용할 수 있는 최대수준을 넘어서게 되며 작동되게 된다.

작동 밸브 부재 특히 조절 밸브 부재는 빠르게 개폐되는 밸브이어야 하며, 이 밸브는 파이프의 고압부 및 저압부를 각각 연결하며 밸브요소가 수용될 수 있는 적어도 1개의 통로를 갖고 있는 몸체를 포함하도록 만들어져 있으며, 상기 밸브요소의 바닥면은 시이트에 지지되어 있고, 이 밸브 요소는 상기 시이트로부터 멀어지고 가까워지도록 이동되며, 상기 통로는 한단부에서 고압연결부와 통해 있으며 다른 단부에서 저압연결부와 통해 있으므로 밸브요소의 바닥면에는 저압이 상부면에는 고압이 작용하며 이 밸브요소 밑에는 핀형부재가 배치되어 있으며, 이 판형 부재는 구멍 내측에서 밸브부재로부터 왕복 활주하여 미리 설치된 체크밸브를 통해 고압 연결부와 통하는 밀폐된 공간을 상기 구멍내측에 형성하는 적어도 1개의 반경표면을 갖고 있으며 이 공간은 항상 고압액체로 채워져 있으며, 압력을 높이고 액체를 공급하는 수단이 제공되어 있으므로 그로인해 핀형부재가 배치되고 밸브요소가 상기 시이트 위로 올라간다. 이런 배열에서 상기 핀형부재 표면은 핀형부재 상에 있는 쇼울더 표면에 의해 형성되며, 상기 밸브부재에서 떨어지게 되며, 상기 핀형부재를 수용하는 구멍은 그 저부단에서 고압 연결부와 통하므로 쇼울더 표면에서 떨어져 배치된 핀형부재 표면의 단부에 고압이 작용하게 된다. 압력증가 수단은 적어도 1개의 압전 소자로 구성되는 것이 바람직하며 상기 압전소자에 의해 짧은시간의 지연과 짧은 스위칭 시간을 지닌 전기신호는 큰동력과 짧은 행정을 주는 기계적 신호로 변환된다.

본 발명에 따른 장치는 피스톤 운동 및 위치를 조절하는 방법을 다수 제공하며, 압축행정중에 한쪽으로 향하고 팽창행정중에 멀어져가는 2개의 자유 피스톤을 이용하는 것이 바람직하며, 실린더 내에는 입구 및 출구포트가 설치되어 있으며, 상기 입구 및 출구포트는 실린더를 중심에 대해 대칭되게 배치되어 있으며, 한 피스톤은 다른 피스톤보다 작은 질량을 가졌다. 그래서 더 가벼운 피스톤은 팽창행정중에 먼저 출구포트를 개방시키며 압축행정중에도 먼저 상기 포트를 닫는다. 그래서 상기 체임버를 청정시키는 효과를 갖게 된다. 또한 질량의 이러한 차이는 연소과정에 유리한 영향을 미친다. 플런저 표면적을 다양하게 채택함으로써 전술한 효과를 최적으로 하기 위해 자유 피스톤이 행정 및 운동싸이클에 영향을 줄 수 있다. 그래서 전술한 구조에서 피스톤은 전형적으로 불균형하게 운동한다.

제1도에 도시하듯 본 장치는 변환수압모터(1)을 포함하고 있는데, 이 모터는 파이프(2)를 경유하여 압축액체용 어큐뮤레이터(3)과 연결되어 있으며, 상기 액체용 출구(4)를 갖고 있어서 낮은 과대기압하에 있을 수 있는 저장소(5)로 이동시키게 된다.

또한 피스톤(7)(7')를 포함하는 실린더(6)의 구성된 자유-피스톤 유니트가 구비되어 있으며 상기 피스톤은 실린더 안에서 왕복운동할 수 있으며, 즉 압축 행정시에 한쪽으로 이동했다가 팽창 행정시에는 다른 한쪽으로 이동하며, 이 피스톤은 실린더(6)의 내측공간(8)을 형성한다. 이 공간은 연소실의 형태이며 실린더(6)의 벽에는 입구 및 출구 포트(도시되지 않음)가 구비되어 있으며, 연료를 연소실에 분사하는 수단(도시되지 않음)도 구비되어 있으므로 연소는 2행정 디젤싸이클에 따라서 이루어진다.

피스톤(7)(7')는 대체로 동일하며, 단지 피스톤(7)만이 자세히 도시되어 있다.

피스톤(7)은 플런저형 부재(9)와 연결되어 있으며 상기 부재는 체임버 부재(11) 내측에서 왕복활주할 수 있도록 되어 있는 제1부분(10)을 포함하고 있으며 상기 제1부분(10)의 외부주위 표면은 체임버 부재(11)의 내측벽과 활주가능하게 연결되어 있으므로 상기 부분(10)의 단부표면(12)는 부재(11)의 내측에서 파이프(14)와 밸브시스템(26)을 통해 어큐뮤레이터(3)과 통해있는 플런저공간(13)을 형성한다. 플런저형 부재(9)는 제2부분(15)를 포함하며, 상기 제2부분의 외부 주위표면은 제2체임버 부재(16)의 내측표면과 활주 가능하게 연결되어 있으며, 상기 체임버(16)의 내측 변위 체임버(18)을 형성하는 제1원형 단부면(17)을 갖고 있다. 이 변위 체임버(18)은 체임밸브(20)이 구비되어 있는 파이프(19)를 통해 액체 저장소(5)와 통해 있으며, 체크밸브(22)가 있는 파이프(21)을 통해 어큐뮤레이터(3)과 통해 있다. 플런저형 부재(9)의 제2부분은 제2원형단부면(23)을 갖고 있으며, 이면은 단부면(17)과 반대방향으로 향해 있으며 제2체임버 부재(16)의 내측에서 완충 체임버(24)를 형성한다. 이 완충 체임버(24)는 라인(25)를 통해 어큐뮤레이터 및 밸브(22) 또는 (29)를 통해 변위 체임버(18)과 통해 있다.

파이프(14)(14')는 작동 밸브 부재(26)을 포함하므로 이 밸브가 열리며 어큐뮤레이터(3)의 압력이 정해진 최소수준 이하로 떨어진 후에 플런저 체임버(13)(13')가 어큐뮤레이터(3)와 통하게 되고, 액체압이 상기 면(12)(12')에 작용하기 때문에 피스톤(7)(7')는 압축행정을 수행하기 위해 한쪽으로 이동되며 체임버(8)에서의 기체압은 증가하게 된다. 동시에 액체는 저장소(5)로부터 파이프(19)(19') 및 밸브(20)(20')를 경유하여 변위 체임버(18)(18')로 배출된다. 피스톤(7)(7')이 정해진 위치에 도달한 후에 연료가 체임버(8)로 분사되고 이 연료의 연소는 자기점화연소에 의해 비롯되므로 체임버(8)의 기체압은 급격히 높아지며 그로인해 피스톤은 팽창행정을 하게된다. 이 팽창행정중에 플런저 체임버(13)(13')에 있는 액체와 체임버(18)(18')에 있는 액체는 각각의 파이프(14)(14')와 (21)(21')를 경유하여 어큐뮤레이터(3)으로 이동되며, 이 액체의 일부는 파이프(25)(25')를 통해 완충 체임버(24)(24')로 이동하게 된다. 팽창행정이 끝날즈음에 밸브(26)은 다시 닫히게 되며, 체임버(13)(13') 및 (18)(18')의 액체압 때문에 피스톤은 반대로 이동하게 되지만 피스톤(7)(7')는 완충 체임버(24)(24')의 표면(23)(23')에 액체압이 작용함으로 인해 멈추게 된다. 체임버(13)(13')에 공동이 생기는 것을 방지하기 위해 파이프(14)(14')는 체크밸브(28)을 포함하는 파이프(27)을 통해 액체저장소(3)과 연결되므로 액체는 파이프(27)(14)(14')를 통해 플런저 체임버(13)(13')로 이동하게 된다.

자유 피스톤식 모터의 작동을 확실히 하기 위해서 각 팽창행정후에 피스톤(7)(7')의 개시 위치는 밀폐틈새한계내에 있어야 한다. 팽창 행정후의 대기중에 개시위치를 정확히 하기 위해서 작동 밸브 부재(29)(29')가 구비되어 있다. 상기 밸브부재중 한개 또는 둘다를 개방함으로써 피스톤(7)(7')의 각각은 다른 피스톤의 방향으로 약간 움직이며, 그로인해 변위 체임버(18)(18')은 어큐뮤레이터(3)과 통하게 되며, 어큐뮤레이터(3)의 액체압은 완충 체임버(24)(24')의 표면(23)(23')보다 더 큰 작동면적을 갖는 표면(17)(17')에 작용하게 된다.

또한 변위 체임버(18)(18')는 밸브 부재(31)이 열림으로 인해 파이프(30)(30')를 통해 경유하여 액체 저장소(5)와 통하게 되며, 플런저 체임버(13)(13')는 밸브 부재(32)가 열림으로 인해 파이프(14)(14')(27)을 경유하여 액체저장소(5)와 통하게 되므로 완충 체임버(24)(24')의 표면(23)(23')에 액체압이 작용하기 때문에 피스톤(7)(7')는 자유 피스톤 식모터가 오랜 정지후에 작동개시할때 특히 중요한 외부개시 위치에 정확하게 있을 수 있다.

또한 조절부재(33)에 의해 피스톤(7)(7')의 외부개시 위치에서의 속도는 조절된다. 게다가 냉각모터가 시동될때 이 조절부재는 밸브 부재(31)이 작동되는 곳인 변위 체임버(18)(18')에서의 압력을 조절하는데 이용될 수 있다. 이것은 높은 점성 및 낮은 연소효율에도 불구하고 자유 피스톤(7)(7')의 일정한 행정을 유지하기 위해 필요하다.

펌프(34)도 구비되어 있으며 이 펌프의 도움으로 수압시스템은 오랫동안 정지한 후에 압축될 수 있다.

연소실(8)을 냉각하기 위해 냉각코일(71)이 실린더(6) 주위에 배치되어 있고 절연물질로 구성된 자켓(72)에 의해 덮혀 있다. 상기 냉각코일(71)은 파이프(73)을 경유하여 한단부에서 수압모터(1)의 출구(4)와 통해 있으며, 다른 단부에서 파이프(74)를 통해 냉각기(75)와 통해 있으며 파이프(76)을 통해 저장소(5)와 통해 있다. 이같은 방법으로 연소실(8)은 수압시스템으로 이 귀환오일에 의해 냉각된다.

극한 상태하의 냉각기(75)의 냉각성능을 증대시키기 위해서 수압모터(78)에 의해 구동되는 팬(77)이 제공되어 있으며, 상기 모터는 밸브(80)이 있는 파이프(79)를 통해 어큐뮤레이터와 통해 있다.

본 발명에 따른 자유 피스톤 유니트 구조의 반의 종단면도가 제2도에 도시되어 있다. 자유 피스톤(36)은 실린더(35)에서 왕복운동하며, 피스톤 한단부에서 밀폐되어 있고 다른 단부에서 반경 두께부(38)이 구비되어 있는 튜브(37)과 연결되어 있다. 고정된 블럭(block)(44)에 설치되어 있는 제2튜브(39)는 튜브(37)내측으로 연장하며, 상기 튜브(37)상의 반경 두께부(38)의 내부주위는 튜브(39)의 외부 주위와 활주 연결되므로 상기 튜브(37)(39)는 플런저 체임버(40)을 형성하며, 상기 체임버는 위치(41)에서 파이프(14')와 작동밸브 부재(32')를 통해 어큐뮤레이터(3')와 통해 있으며 다른 단부에서 표면(42)에 의해 경계가 지어지며 튜브(39)의 외경에 의해 경계가 지어지는 일부는 제1도의 표면(12)와 부합된다. 부시(bush)형 부재(43) 고정블럭(44)의 한단부에 배치되며 몸체(45)의 다른단부에서 실린더벽과 연결된다. 반경 두께부(38)가 부시형부재(43)의 내측벽에 활주끼워맞춤되는 방법으로 부시형 부재(43)은 튜브(37)(39) 주위와 동축 배치되므로 반경두께부(38)의 한측면상에서 작동면(47)을 갖추고 있는 원형 변위 체임버(46)가 형성되어 있으며, 다른 측면상에는 작동면(49)를 갖춘 완충 체임버(48)이 형성되어 있다. 변위 체임버(46)은 연결부(50)을 경유하여 액체 저장소(5)로 향하며 체크밸브(20')가 있는 파이프(19')와 통하여, 연결부(51)을 경유하여 어큐뮤레이터(3)으로 안내하며 체크밸브(22')가 있는 파이프(21')와 통하고 있다. 완충 체임버(48)은 연결부(52)를 통해 파이프(25')와 통하고 있다.

제2도의 실시예는 소형구조이며 높은 효율을 가졌음을 나타낸다. 이 고효율은 특히 압축행정중에 튜브(39)의 벽이 탄성변형을 함으로써 달성되며, 틈새 및 그로인한 부재(38)(39) 사이의 누설은 감소될 것이다.

팽창행정중에 튜브(39)에서의 압력차는 없으므로 부재(38)(39) 사이의 틈새는 크게되며 그로인해 마찰로 인한 손실은 적어질 것이다. 더우기 기계에 적합하지 않은 표면은 상대적으로 적으므로 생산비가 절감된다.

제3도는 단지 피스톤 유니트만 도시되 있는 본 발명에 따른 장치의 제2구조를 도시한 것이다.

이 제2형태의 구조는 제1도의 밸브(26)이 2개의 밸브(82)(83)으로 대치된다는 점에서 제1형태와 다르다. 또한 제1도의 단일 밸브(31)(28)(32)는 2개의 밸브(84)(85)와 2개의 밸브(86)(87)로 대치된다.

자유 피스톤 유니트 실린더 안에서 왕복활주할 수 있는 2개의 자유 피스톤(89)(89')를 포함하는 실린더(88)을 갖고 있다. 각각의 피스톤(89)(89')는 단부면과 함께 체임버 부재(92)(92') 내측에 플런저 공간(93)(93')을 형성하는 제1부분(91)(91')을 포함하는 플런저형 부재(90)(90')와 연결되어 있다. 상기 플런저형 부재(90)(90')은 체임버 요소(95)(95') 내측의 한측면에서는 변위 체임버(96)(96')를 형성하며 다른 측면에서는 완충 체임버를 형성하는 제2부분(94)(94')를 갖고 있다. 상기 변위 체임버(96)(96')는 체크밸브(99)(99')가 있는 파이프(98)(98')를 통해 액체 저장소(100)과 통하며, 체크 밸브(102)(102')가 있는 파이프(101)(101')를 통해 어큐뮤레이터(103)과 통해 있으며 완충 체임버(97)(97')는 라인(104)(104')를 통해 어큐뮤레이터(103)과 통해 있으며 밸브(102)를 통해 변위 체임버(96)(96')와 통해 있다.

또한 액체 체임버(69)(69')는 밸브 부재(84)(85)가 각각 열림으로 인해 파이프(105)(105')를 통해 액체 저장소(100)과 통하게 될 수 있으며, 플런저 체임버(93)(93')는 밸브부재(86)(87)이 열림으로 인해 액체 저장소(100)과 통하게 될 수 있으므로 완충 체임버(97)(97')를 형성하는 플런저형 요소 표면에 액체압이 작용하기 때문에 피스톤(89)(89')는 외부개시 위치에 정확히 배치될 수 있다. 또한 조절부재(84')(85')에 의해 피스톤(7)(7')가 외부 개시위치에 있게 되는 속도는 조절될 수 있다.

제2실시예는 제1실시예에 대해 이득을 제공하는데, 그것은 자유 피스톤 유니트의 각측이 단지 1개의 흡입 및 배기구만을 필요로 하므로 상기 장치의 신뢰도가 증가되고 파괴되는 위험성이 감소되는 것이다. 각 싸이클 이후의 대기시간이 감소되므로 최대 출력은 증가되게 된다.

제4도는 본 발명에 따른 작동 밸브 부재 구조의 축단면도를 도시하고 있다. 이런 형태의 구조는 특히 작동 밸브(29)(22); (29')(22); (82)(83)용에 적합하다.

이 밸브 부재는 부분적으로 보이는 자켓(53')내에서 완전히 둘러쌓인 몸체(53)을 포함한다. 이 몸체는 고압 부분, 즉 어큐뮤레이터와 파이프의 저압부분을 연결하기 위한 연결부(54)(55)를 갖고 있다. 상기 연결부(54)는 통로(56)를 병합하고 이 통로는 체임버(56')를 병합한다. 구멍(57)과 다수의 구멍(58)(59)는 체임버(56')에 개방된다.

구멍(58)은 체임버(56')가 원형 체임버(60)과 통하게 하므로 상기 체임버(60)에는 고압이 생기게 된다.

구멍(59)는 또한 원형 체임버(60)도 개방하며, 이 출구점에서 밸브 시이트(seat)가 형성되며, 이 시이트상에서 구형(球形) 밸브 몸체(61)이 스프링(62)에 의해 가압되며 상기 밸브사이트로부터 떨어져 있는 밸브 몸체(61)의 상부면에는 체임버(60) 내측의 고압이 작용한다.

또한 각각의 구멍(59)는 저압측상의 연결부(55)와 통하는 통로(63)과 통하므로 밸브 몸체(61)의 바닥면에는 저압이 작용한다. 핀형 부재(64)는 각 구멍(59)에서 활주할 수 있도록 배치되며 연결부(54)를 향하며, 통로(66)과 원형공간(67) 및 가로 통로(68)을 경유하여 공간(69)와 통하는 체임버를 구멍(59) 내측에 형성하는 쇼울더(shoulder) 표면(65)를 갖고 있다.

한개 또는 그 이상(여기선 2개)의 체크 밸브가 배치되 있는 구멍(57)은 원형공간(67)로 안내하므로 쇼울더(65)와, 통로(66)과, 원형공간(67)과, 통로(68) 및 공간(69)밑의 공간은 항상 고압 액체로 채워지게 될 것이다.

몸체(53)에는 적어도 한개의 액츄에이터 즉 막 또는 플런저형 몸체(70')를 구동하는 압전소자(piezoelectric)(70)이 배치되어 있으므로 이같은 종류의 소자에 전압이 걸릴때 큰 동력의 변위 그러나 짧은 행정이 생기며 이는 수력전동장치에 의해 핀형 부재(64)가 큰 변위하게 하며 구형 밸브부재(61)은 상기 밸브 시이트에서 상승된다. 이 결과로 원형공간(60) 및 통로(63)가 통하게 되며, 이는 액체가 연결부(54)로부터 통로(56)과, 체임버(56')와, 구멍(58)과 원형 체임버(60) 및 통로(63)을 통해 연결부(55)로 유동할 수 있음을 말한다. 연결부(55)에서 밀폐상태에서의 압력은 연결부(54)의 압력보다 높게 되며 볼(61)은 상기 볼주위의 압력차 때문에 올라가게 되며 액체는 연결부(55)로부터 공간(60), 구멍(58), 체임버(56') 및 통로(56)을 통해 연결부(54)로 유동할 것이다. 연결부(54)에서 연결부(55)까지의 액체유동의 온 오프 기능은 밸브가 유동을 반대방향으로 하는 체크 밸브 기능은 가짐으로써 단일밸브로 예를 들면, 제1도의 (29)(22)(26)과 제3도의 (82)(83) 및 (86)(87)에서 바이패스에 배치되 있는 온-오프 밸브 및 체크밸브를 대체하는 것이 가능하다.

Claims

바퀴, 풀리, 로드 또는 이와 비슷한 부재를 구동하며, 상기 부재와 연결되어 있으며 압축유체 특히 수력 모터 또는 이와 유사한 수력장치에 의하여 구동되는 적어도 1개의 회전 또는 선형모터를 포함하며, 상기 모터의 한측면은 파이프를 통해 압축유체 특히 액체용의 적어도 1개의 어큐뮤레이터와 통하며 다른 한측면은 상기 액체용 저장소로 안내하는 출구와 통하며, 적어도 실린더 안에서 왕복운동하며, 피스톤의 팽창 행정시에 상기 실린더내에 공간을 형성하는 적어도 1개의 피스톤을 지닌 실린더로 구성된 적어도 1개의 자유 피스톤 유니트를 포함하며, 피스톤이 한방향으로 이동중에는 그 공간의 체적으로 증가되며, 다른 방향으로 이동중에는 상기 체적은 감소하며, 기체를 상기 공간으로 유입시키고 상기 공간에서 배출시키는 수단이 제공되어 있으며, 상기 공간에서 피스톤 압축 행정에 의해 압축된 기체를 가열시키는 수단도 제공되어 있으며, 상기 가열수단은 적어도 1개의 일시 장착된 체임버 부재 내측에서 왕복활주할 수 있도록 되어 있는 플런저형 부재와 연결되어 있으며, 플런저형 부재 주위의 직경이 다른 적어도 2개의 부분은 상기 체임버 부재의 내측벽 부분과 활주연결하며, 상기 플런저형 부재는 3개의 반경형방향 표면을 갖고 있으며, 이들의 각각은 체임버 부재내에 대체로 밀폐된 체임버를 형성하며 상기 밀폐된 체임버의 용적은 피스톤이 팽창 및 압축행정을 함에 따라 점차로 변하며, 제1반경방향 표면은 압축된 유체소스와 통하는 제1 또는 플런저 체임버를 형성하며, 제2표면은 체크밸브를 통해 저장소와 통하며 제2체크밸브를 통해 어큐뮤레이터와 연결되는 제2 또는 변위 체임버를 형성하므로 피스톤 행정중에 제2체임버의 용적은 증가되며 액체는 저장소로부터 상기 체임버로 이동되며, 다른 행정중에 제2체임버의 용적은 상기 액체는 어큐뮤레이터에 모이기 위해 상기 체임버로부터 배출되며, 제3반경방향 표면은 제1반경 표면 보다 작은 작동면적을 갖고 있으며, 상기 체임버 부재 내측에 제3체임버를 형성하며, 이 체임버의 용적은 피스톤의 팽창 및 압축행정에 따라서 증가 및 감소하는 장치에 있어서, 제1 즉 플런저 체임버는 작동밸브 부재를 통해 압축유체의 소스와 통하므로 상기 밸브 부재를 개방함으로 인해 상기 피스톤은 압축행정을 하게되고 제3체임버만이 어큐뮤레이터와 통하게 되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 압축유체의 소스는 어큐뮤레이터에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 제3체임버는 체크밸브가 있는 파이프를 통해 변위 체임버와 통해 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 실린더가 압축행정 중에서 서로를 향하며 팽창행정중에는 멀어져가는 2개의 피스톤을 포함하는 경우에, 상기 양 플런저 체임버는 한개의 공통 작동 밸브 부재를 통해 상기 압축유체의 소스와 통해 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 실린더가 압축행정 중에는 서로를 향하며 팽창행정 중에는 멀어져가는 2개의 피스톤을 포함하는 경우에, 각각의 플런저 체임버는 분리된 작동 밸브 부재를 통해 상기 압축유체의 소스와 통해 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제4항에 있어서, 상기 변위 체임버는 작동 밸브 부재와 병합된 파이프를 통해 어큐뮤레이터와 통해 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 플런저 체임버와 변위 체임버는 작동 밸브에 의해 상기 저장소와 각각 선택적으로 통하게 되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제7항에 있어서, 수축을 조절하는 수단이 상기 변위 체임버와 저장소 사이의 연결부에 있는 작동부재의 하류에 구비된 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 자유 피스톤 유니트의 실린더는 액체에 의해 상기 실린더를 냉각시키기 위한 자켓을 구비하고 있으며, 상기 자켓트는 한단부에서 상기 저장소로 안내하는 수력모터 출구와 통해 있으며, 다른 단부에서는 냉각기를 통해 상기 저장소와 통해 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제9항에 있어서, 상기 냉각기는 수력구동팬을 포함하며, 상기 팬의 전동장치는 한쪽은 어큐뮤레이터와 연결되어 있고 다른 한쪽은 저장소와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 하나이상의 작동 밸브 부재는, 파이프의 고압 및 저압부에 각각 연결부를 제공하며 적어도 1개의 밸브 부재를 수용하는 관통 통로를 갖고 있는 몸체를 포함하며, 상기 밸브 요소의 저부면은 시이트에 지지되어 있으며, 상기 시이트로 부터 멀어지고 가까워지게 이동되도록 되어 있으며, 상기 통로는 한단부에서 고압 연결부와 그리고 다른 단부에서 저압연결부와 통해 있으므로 상기 밸브 요소의 상부면에는 고압이 작용하고 하부면에는 저압이 작용하며, 상기 밸브 부재 아래에는 핀형 부재가 배치되어 있으며, 상기 핀형 부재는 구멍 내측에서 밸브부재로 향하고 멀어지는 활주운동을 하며, 구멍 내측에 대체로 밀폐된 공간을 형성하는 적어도 1개의 반경표면을 갖고 있으며 상기 공간은 미리 설치된 체크밸브를 통해 고압연결부와 통하게 되며, 따라서 이 공간은 고압액체로 채워지게 되며, 압력을 증가시키고 액체를 공급하는 수단이 제공되어 있으므로 그로인해 상기 핀형부재는 이동되며 상기 밸브요소는 상기 시이트에서 상승되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제11항에 있어서, 상기 핀형 부재의 표면은 핀형 부재상의 쇼울더 표면에 의해 형성되고 상기 밸브부재의 반대 방향을 향하며, 상기 핀형 부재를 수용하는 구멍은 그 저부에서 고압연결부와 통하게 되므로 상기 쇼울더 표면에서 떨어져 위치하는 핀형 부재의 단부 표면에는 액체에 의한 고압이 작용하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 압력을 올리고 액체를 공급하는 수단은 압전소자에 의해 구동되는 적어도 1개의 몸체에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
제1항에 있어서, 2개의 자유 피스톤은 실린더에 배치되어 있으며, 압축행정중에는 서로 향하며 팽창 행정 중에는 멀어져 가는 운동을 하며, 실린더 벽에 있는 입구 및 출구 포트를 형성하는 수단은 실린더중심에 대해 대칭되도록 배치되어 있으며, 1개의 자유 피스톤은 다른 자유 피스톤보다 질량이 작은 것을 특징으로 하는 구동장치.
제14항에 있어서, 1개의 자유 피스톤과 연결되 있는 작동 반경 플런저 및 변위 표면적은 다른 자유 피스톤과 연결되어 있는 면적과는 다른 것을 특징으로 하는 구동장치.