KR0132650Y1 - 증압기용 초고압 실린더 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 워터제트(water jet) 내압테스트기 및 수압기 등에 흔히 이용되는 증압기(增壓機,intensifier)에 있어 실린더 피스톤이 자동으로 연속왕복운동하여 유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 하는 증압기용 초고압 실린더 구조에 관한 것으로서, 특히 유체를 흡입, 토출시키는 작동기능을 갖는 피스톤로드에 별도 구비된 피스톤부재를 연결설치하여 상기 피스톤부재가 전진, 후퇴되도록 구성함으로써, 피스톤로드의 전진 초기 및 말기 작동시 발생되는 실린더 내부의 압력상승과 하강 정도가 어느정도 범위내에서 압력구배차가 완만하게 유지되어 초고압 실린더 구조를 이루는 각 구성요소의 피로파괴로 인한 수명단축을 제거하는 동시에 별도 다른 사양의 실린더 구조의 구비없이 일부 부품만 교체하여 소망하는 소요압력에 기민하게 대처할 수 있어 제품단가를 저렴하게 유지시킬 수 있도록 한데에 그 특징이 있다.

Description

증압기용 초고압 실린더 구조

제1도는 본 고안의 개략적인 전체구성을 보인 단면도.

제2도는 본 고안의 요부를 보인 일부절결 단면확대도.

제3도는 제1도의 A부 분리사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤로드 1a : 장공

2 : 관로 10 : 고압실린더

20 : 피스톤부재 21 : 피스톤

22 : 돌출봉 22a : 결합공

23 : 탄성시일 26 : 결합핀

30 : 유체이송구 40 : 실린더커버

50 : 체크밸브블록 51 : 흡입체크밸브

52 : 토출체크밸브 MP : 메인피스톤

MC : 메인실린더

본 고안은 워터제트(water jet) 내압테스트기 절단기, 세척기 등에 흔히 이용되는 증압기(增壓機,intensifier)에 있어 실린더 피스톤이 자동으로 연속왕복운동하여 유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 하는 초고압 실린더 구조에 관한 것으로서, 특히 유체를 흡입, 토출시키는 기능을 갖는 플런저를 개량하여 제품의 내구성 향상효과 및 별도 실린더 구조의 구비없이 필요한 압력변화 요구에 기민하게 대처할 수 있도록 된 증압기용 초고압 실린더 구조에 관한 것이다.

종래에도 워터제트 내압테스트기, 절단기, 세척기 등에 이용되는 증압기에 있어서, 실린더 피스톤이 자동으로 연속왕복운동하여 유체를 초고압으로 토출시킬 수 있도록 하는 기능을 갖는 실린더 구조는 다수 안출되어 이용되고 있는바, 이 중 특히 본인의 선출원 고안인 국내 실용신안공고 제92-6272호 왕복운동하는 플런저 펌프의 초고압 실린더 구조는, 스페이서와 기밀유지용 시일이 내부에 설치된 실린더와, 상기 실린더내에 설치되고 왕복운동을 하도록 된 플런저 및 상기 실린더 일단에 설치되는 흡입체크밸브 및 토출체크밸브로써 결합구성하여 흡입체크밸브를 통해 유입되어지는 유체가 플런저의 왕복운동에 의해 토출체크밸브를 통해 초고압으로 토출되도록 함으로써, 실린더 내부에서 발생하는 초고압하에서 실린더 자체가 신장되거나 또는 노치현상으로 인한 실린더의 파손을 방지하고, 플런저와 실린더 사이에 개재 설치된 시일링에 안전성을 기할 수 있도록 한 바 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 국내 실용신안공고 제92-6272호는 플런저의 전진초기와 말기에 있어서, 작동시 실린더 내부의 압력이 급상승했다가 급강하하는 압력구배가 매우 크게 발생됨으로써, 과도한 압력차에 의하여 각 구성요소가 쉽게 피로파괴되는 결점과 더불어 플런저 또는 스페이서간의 가공정밀도를 극히 미세하게 유지시켜야 하는 가공상의 어려움이 있으며 실린더와 플런저 사이의 시일구조가 복잡한 문제점이 노출되었다.

또한, 토출체크밸브를 통해 초고압으로 토출되는 유체의 압력을 소정범위내에서 가변적으로 변화시킬 필요가 요구될 경우에는 플런저의 크기 변화가 선행되어야 하고 이로 인해 실린더 및 시일, 스페이서, 흡입, 토출체크밸브 등의 전체 구성요소를 모두 교체해 주어야만 함으로써, 필요시마다 소요압력에 따라 여러 다른 사양의 실린더 구조를 구비해야 하는 부담으로 인해 제작의 번거로움과 함께 제품구입 단가가 비싸지게 되는 등의 문제점이 발생되었다.

또한, 유체가 흡입, 토출되는 흡입체크밸브와 토출체크밸브는 각각 실린더상에 수평방향 또는 수평과 근접된 방향으로 설치되어 있어 실린더 자체의 자중이 주로 상, 하 방향으로 향하게 됨으로써, 체크밸브의 작동이 불완전하고 누유의 원인이 되기도 하며, 흡입, 토출되는 유체의 압력상승이 불안정하게 되는 문제점이 발생되였다.

본 고안은 상기한 종래 초고압 실린더 구조의 여러 문제점들을 효과적으로 해소하고자 안출된 것으로서, 특히 플런저의 전진 초기 및 말기작동시 발생되는 실린더 내부의 압력상승과 하강 정도가 어느정도 범위내에서 압력구배가 완만하게 유지되도록 하여 초고압 실린더 구조를 이루는 각 구성요소가 피로파괴로 인해 쉽게 수명단축되는 결점을 제거함과 동시에 기존의 실린더 구조에서 단점으로 지적되었던 플런저와 스페이서간의 마찰손실을 해소하여 잦은 부품의 교체로 인한 시간과 인력의 낭비를 막도록 한 증압기용 초고압 실린더 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은, 별도 다른 사양의 초고압 실린더 구조의 구비없이 일부 부품만 교체하여 소망하는 소요압력에 대하여 기민하게 가변적으로 대처할 수 있어 제품단가를 저렴하게 유지시킬 수 있도록 한 증압기용 초고압 실린더 구조를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 플런저의 작동에 의해 흡입, 토출되는 유체가 중력과 동일한 수직방향에서 유입, 유출되도록 하여 누유의 가능성을 줄이면서 흡입, 토출되어지는 내부작동 유체의 압력상승과 기밀유지가 원활하게 이루어질 수 있도록 한 증압기용 초고압 실린더 구조를 제공함에 있다.

이하, 본 고안을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

제1도 내지 제3도에 도시된 바와 같이 메인실린더(MC)의 내부에 피스톤로드(1)가 양단으로 각각 돌출결합된 메인피스톤(MP)을 설치한다. 또한, 상기 메인실린더(MC)의 양단에는 작동유체가 이송되어지는 관로(2)가 연결설치된 작동유체 흡, 배출구(3)를 가지는 메인실린더커버(MCC)를 각각 결합하되, 상기 메인실린더커버(MCC)에는 실린더(10)를 각각 연결설치한다. 이때, 상기 실린더(10)에는 내부에 유체이송공(31)이 형성된 유체이송구(30)를 밀착시키되, 상기 유체이송구(30)는 실린더(10)와 나사결합되는 실린더커버(40)내에 내장설치하여 실린더(10)와 실린더커버(40)의 조립시 외부로 이탈됨 없이 기밀유지가 가능한 상태에서 위치고정되도록 한다. 이러한 유체이송구(30)의 일단에는 상부에 토출체크밸브(52)와 하부에 흡입체크밸브(51)가 각각 연결설치된 체크밸브블록(50)을 결합설치한다.

한편, 탄성시일(23) 및 중간부재(24), 결합부재(25)가 피스톤(21)의 돌출봉(22)상에 순차적으로 설치되어 이루어진 피스톤부재(20)를 별도 구비하여 상기 피스톤부재(20)의 돌출봉(22)을 실린더(10)내에 개재설치되는 피스톤로드(1)와 결합한다. 이때, 상기 피스톤로드(1)의 끝단 일측에 형성되는 장공(1a)과 돌출봉(22)의 일측에 형성된 결합공(22a)을 관통하여 결합핀(26)을 개재설치함과 동시에 상기 피스톤부재(20)의 결합부재(25)는 피스톤로드(1)와 나사결합시켜 피스톤부재(20)와 피스톤로드(1)가 서로 연결설치되도록 구성한 것이다.

도면 중 미설명 부호 60은 통상의 솔레노이드 방향전환밸브를, 70은 위치감지센서를, 80은 드레인을, M은 모우터를, P는 펌프를 각각 나타낸 것이다.

이와 같이 된 본 고안은 모터(M)의 작동에 의해 펌프(P)내에서 토출된 작동유체가 방향전환밸브(60) 및 관로(2)를 거쳐 메인실린더커버(MCC)의 작동 유체 흡, 배출구(3)를 통해 공급되면서 메인피스톤(MP)을 자동으로 좌, 우측 방향 교대로 밀어주게 되는 것으로서, 작동유체의 공급 및 이송과정은 본인의 선출원 고안인 국내 실용신안공고 제92-8866호 실린더 피스톤의 자동연속 왕복하는 장치에 상세히 기재되어 있는바, 본 고안에서는 작동유체의 기능에 대한 언급을 생략하고 메인피스톤(MP)의 이송에 따라 피스톤로드(1)의 작동만을 서술하여 본 고안 증압기용 초고압 실린더 구조의 작동 및 작용효과를 설명하기로 한다.

즉, 방향전환밸브(60)에 의해 선택적으로 유입되어진 작동유체가 메인실린더(MC)내의 메인피스톤(MP)을 일방향으로 당겨주어 유체를 흡입하게 되는 경우에는, 상기 메인피스톤(MP)의 당겨짐에 의해 피스톤로드(1) 역시 동일방향으로 이송되는 동시에 상기 피스톤로드(1)와 결합핀(26)에 의해 연결설치되어진 피스톤부재(20)가 후퇴하게 된다. 이러한 상태의 진행 중 체크밸브블록(50)의 상부에 설치된 토출체크밸브(52)는 닫히는 동시에 하부의 흡입체크밸브(51)가 개방되어져 유체를 흡입하게 되며, 흡입체크밸브(51)를 통해 흡입되어진 유체는 유체이송구(30)의 유체이송공(31)을 따라 이송되어 피스톤부재(20)의 후퇴로 인한 실린더(10)내 빈 공간에 충진되게 된다.

상기한 바와 같이 피스톤부재(20)의 후퇴로 인해 유체가 흡입된 후에는 방향전환밸브(60)를 통해 유입된 작동유체가 메인피스톤(MP)을 밀어주게 되고, 이어 메인피스톤(MP)의 미는 작동에 의해 피스톤로드(1)가 이송되어 피스톤부재(20)를 전진시키게 된다. 이러한 피스톤부재(20)의 전진시 체크밸브블록(50)의 하부에 설치된 흡입체크밸브(51)는 닫히게 되는 동시에 상부의 토출체크밸브(52)는 개방되어져 초고압 상태의 유체가 토출되게 된다. 이때, 상기 피스톤로드(1)의 이송에 의해 전진하는 피스톤부재(20)는 초기와 말기 작동시 실린더(10)내에 충진되어진 유체로 인해 과도한 압력을 받으며 전진작동하게 되는 것으로서, 상기 피스톤부재(20)를 이루는 피스톤(21)과 중간부재(24)사이에 개재설치된 탄성시일(23)이 상기한 압력에 의해 순간적으로 돌출봉(22)의 길이방향으로 수축되게 되고, 이러한 탄성시일(23)의 수축시 돌출봉(22)의 결합공(22a)에 관통개제된 상태의 결합핀(26)이 피스톤로드(1)의 장공(1a)내에서 일정범위 이동되어져 과도한 압력차를 어느정도 흡수하게 됨으로써, 압력구배가 완만하게 이루어져 실린더(10)와 피스톤(21)에 무리한 피로를 주지 않게 되고 실린더(10)와 피스톤부재(20) 사이의 기밀유지가 보다 완전하게 이루어지게 된다.

또한, 상기 피스톤부재(20)의 후퇴 및 전진 작동으로 인해 유입, 유출되어지는 유체는 중력과 동일한 수직방향 즉, 체크밸브블록(50)의 상부와 하부에 각각 수직설치된 흡입체크밸브(51)와 토출체크밸브(52)에 의해 유입 또는 토출되게 됨으로써, 방향으로 인한 불이익이나 누유의 가능성이 없이 내부 작동유체의 압력상승이 안정적으로 확보될 수 있게 된다.

한편, 토출되는 유체의 압력을 가변적으로 조정할 필요가 발생시에는 메인실린더커버(MCC)와 피스톤로드(1)에 각각 결합설치된 상태의 실린더(10) 및 피스톤부재(20)를 소망하는 소요압력에 맞추어 교체해주는 단순작업으로써, 별도 실린더 구조의 구비없이 토출되는 유체의 압력을 용이하게 조절할 수 있게 된다.

한편, 전술한 메인피스톤(MP)의 작동으로 인해 피스톤로드(1) 및 피스톤부재(20)가 전진, 후퇴 작동을 반복하는 동안 그 대향측에서는 상기한 동작의 역순으로 피스톤로드(1) 및 피스톤부재(20)가 후퇴, 전진작동되어 연속적으로 초고압의 유체를 토출시키게 되는 것이다.

이와 같은 본 고안은 피스톤로드의 전진작동시 발생되는 초기 및 말기의 압력구배차를 완만하게 유지하여 초고압 실린더 구조를 이루는 각 구성요소가 피로파괴로 인해 쉽게 수명단축되는 결점을 제거함으로써 제품신뢰성을 향상시킬 수 있는 동시에, 별도 다른 사양의 실린더 구조의 구비없이 일부 부품만 교체해주는 단순작업으로써 소망하는 소요압력에 기민하게 대처할 수 있어 제품단가를 저렴하게 유지시킬 수 있으며, 시일구조를 단순화시키면서 누유의 가능성 없이 흡입, 토출되는 내부작동유체의 압력상승에 무리없이 부응할 수 있는 등의 여러 장점을 가지는 유용한 고안인 것이다.

Claims (2)

1. 메인실린더(MC)와, 상기 메인실린더(MC)내에 설치되고 양단에는 피스톤로드(1)가 돌출결합된 메인피스톤(MP) 및 상기 메인실린더(MC)의 양단에 각각 결합되되 작동유체가 이송되어지는 관로(2)가 연결설치된 메인실린더커버(MCC)로써 결합구성되고, 상기 메인실린더커버(MCC) 양단에는 실린더(10)를 각각 연결설치하고, 상기 실린더(10)내에 개재되는 피스톤로드(1)에는 피스톤부재(20)를 연결설치하여 이루어진 통상의 초고압 실린더 구조에 있어서, 상기 피스톤부재(20)는 탄성시일(23) 및 중간부재(24), 결합부재(25)가 피스톤(21)에 돌출 형성된 돌출봉(22)상에 순차적으로 개재 설치되어 이루어지도록 함과 동시에 상기 피스톤로드(1)의 끝단 일측에 형성되는 장공(1a)과 돌출봉(22)의 일측에 형성된 결합공(22a)을 관통하는 결합핀(26)을 개재설치하고, 상기 결합부재(25)는 상기 피스톤로드(1)와 나사결합시켜 상기 피스톤로드(1)와 피스톤부재(20)가 서로 연결설치되도록 구성한 것을 특징으로 하는 중압기용 초고압 실린더 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더(10)와 연결설치되는 유체이송구(30)와 결합되어 유체가 흡입, 토출되는 통로의 기능을 갖는 체크밸브블록(50)은 흡입체크밸브(51)와 토출체크밸브(52)를 각각 수직방향으로 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중압기용 초고압 실린더 구조.