KR100936143B1 - 공기압축 기능을 갖는 유압펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동적으로 스풀의 왕복운동이 일어나 에어컴프레서와 압유펌핑장치를 겸용할 수 있고, 배압라인을 구성할 경우 작동력을 배가시킬 수 있고, 스풀의 작동력을 신뢰할 수 있는 공기압축 기능을 갖는 유압펌프를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은, 압력원 연결포트와, 압력원 연결포트와 연통된 스풀작동실과, 스풀작동실의 양쪽에 각기 구비된 피스톤 작동실과, 스풀작동실에는 압력원 연결포트와 연통된 P챔버와 P챔버의 좌,우측에 각기 A,B챔버가 형성되고, A,B챔버와 피스톤 작동실을 각기 연결하는 A,B포트관로를 포함하는 밸브몸체와; 스풀작동실에 설치되어 절환 이동 위치에 따라 P챔버를 A챔버 또는 B챔버에 연통시키는 스풀과; 스풀에 삽입됨과 동시에 밸브몸체에 직선 운동가능하게 지지되고, 스풀을 절환 이송시키는 스풀이송용 파이롯트관로를 갖는 작동축과; 밸브몸체의 양단에 각기 결합되고, 플런저 작동실과 플런저 작동실과 각기 연통된 고압 흡,배출구와, 피스톤 작동실에 각기 연통된 저압 흡,배출구를 각각 갖는 플런저 블록과; 작동축의 양단에 각기 연결되어 플런저 작동실에 미끄럼가능하게 삽입되어 있는 플런저와; 피스톤 작동실에 각기 삽입되어 작동축의 양단에 연결된 피스톤을 포함한 것을 특징으로 한다.

공기압축, 펌프, 컴프레셔, 스풀, 피스톤, 플런저

Description

공기압축 기능을 갖는 유압펌프{Hydraulic pump having air compression ability}

본 발명은 에어컴프레셔와 유압펌프의 기능을 병행하는 장치에 관한 것으로, 특히 선택적으로 에어컴프레셔와 압유펌핑장치를 겸용할 수 있고, 배압라인의 구성으로 작동력을 배가시킬 수 있고, 스풀의 작동 신뢰성을 향상시킨 공기압축 기능을 갖는 유압펌프에 관한 것이다.

종래에는 외부 작동 솔레노이드 밸브를 이용하여 압축 공기 또는 압유를 펌핑하는 펌프장치를 구성하였다. 즉, 솔레노이드 밸브의 반복적인 절환 동작에 의해 유로를 가변시켜서 작동축을 왕복 운동시켜 펌핑을 시키는 구조이다.

이같이 솔레노이블 밸브를 이용하여 전기적으로 펌핑장치를 구성하는 경우 고장률이 높게 나타난다. 또한 솔레노이드 밸브의 경우 작동력을 배가시킬 수 있는 방법이 없었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창출된 것으로, 자동적으로 스풀의 왕복운동이 일어나 에어컴프레서와 압유펌핑장치를 겸용할 수 있고, 배압라인을 구성할 경우 작동력을 배가시킬 수 있고, 스풀의 작동력을 신뢰할 수 있는 공기압축 기능을 갖는 유압펌프를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

압력원 연결포트와, 압력원 연결포트와 연통된 스풀작동실과, 스풀작동실의 양쪽에 각기 구비된 피스톤 작동실과, 스풀작동실에는 압력원 연결포트와 연통된 P챔버와 P챔버의 좌,우측에 각기 A,B챔버가 형성되고, A,B챔버와 피스톤 작동실을 각기 연결하는 A,B포트관로를 포함하는 밸브몸체와;

스풀작동실에 설치되어 절환 이동 위치에 따라 P챔버를 A챔버 또는 B챔버에 연통시키는 스풀과;

스풀에 삽입됨과 동시에 밸브몸체에 직선 운동가능하게 지지되고, 스풀을 절환 이송시키는 스풀이송용 파이롯트관로를 갖는 작동축과;

밸브몸체의 양단에 각기 결합되고, 플런저 작동실과 플런저 작동실과 각기 연통된 고압 흡,배출구와, 피스톤 작동실에 각기 연통된 저압 흡,배출구를 각각 갖는 플런저 블록과;

작동축의 양단에 각기 연결되어 플런저 작동실에 미끄럼가능하게 삽입되어 있는 플런저와;

피스톤 작동실에 각기 삽입되어 작동축의 양단에 연결된 피스톤을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

스풀에는 초기 동작을 위해 P챔버의 압유를 A챔버 또는 B챔버로 공급하는 파이롯트 통로가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

피스톤에 배력이 작용하도록 A포트관로와 저압 흡,배출구가 제1배력라인을 통해 연결되고, 동시에 B포트관로와 저압 흡,배출구가 제2배력라인을 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

밸브몸체에는 스풀작동압 보정관로가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

밸브몸체에는 외부밸브작동용 관로연결공이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기압축 기능을 갖는 유압펌프에 따르면, 공압으로 플런저를 작동시켜 압유를 토출해낼 수 있고, 동시에 피스톤을 왕복 작동시켜 압축공기를 만들어낼 수 있다. 또한, 배압라인을 구성할 경우 피스톤의 작동력이 배가되어 장치를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 또한 스풀의 중립위치를 해제시키기 위한 초기작동용라인을 가지므로 작동의 신뢰성이 향상된다. 또한 작게 구성할 수 있어 설치 공간을 작게 차지하는 이점을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기압축 기능을 갖는 유압펌프의 조립단면도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 스풀이 중립상태에서의 확대도이고, 도 3은 도 1에서 스풀의 절환위치에 따른 작동상태도이다.

도 1에서 도면부호 '20'은 '밸브몸체'이다.

밸브몸체(20)에는 작동유체가 인입되는 압력원 연결포트(21)와, 상기 압력원 연결포트(21)와 연통된 스풀작동실(22)과, 상기 스풀작동실(22)의 양쪽에 각기 구비된 피스톤 작동실(23A,23B)과, 상기 스풀작동실(22)에는 상기 압력원 연결포트(21)와 연통된 P챔버(P)와 P챔버(P)의 양쪽에 각기 A,B챔버(A,B)가 형성되고, 상기 A,B챔버(A,B)와 상기 피스톤 작동실(23A,23B)을 각기 연결하는 A,B포트관로(24A,24B)를 갖고 있다.

스풀작동실(22)에는 이동 위치에 따라 P챔버(P)를 A챔버(A) 또는 B챔버(B)에 연통시키는 스풀(30)이 설치되어 있다. 스풀(30)에는 초기 동작을 위해 P챔버(P)의 압유를 A챔버(A) 또는 B챔버(B)로 공급하는 파이롯트 통로(31)가 형성되어 있다. 미설명부호 '30a'는 '스풀 배출공'이다.

파이롯트 통로(31)는 도 2에서와 같이 스풀(30)이 중립 위치에 멈추었을 경우 P챔버(P)와 A챔버(A)를 연통시키도록 구성된다. 따라서 압력원 연결포트(21)로 유입된 작동유체의 압력은 P챔버(P)→A챔버(A)→스풀작동압 보정관로(1)→외부관로작동용 관로연결공(2)을 통해 스풀(30)의 우측단면에 작용한다. 이로 인해 스 풀(30)은 좌측으로 절환 이동하게 된다.

스풀(30)에는 작동축(40)이 삽입되어 있고, 작동축(40)은 밸브몸체(20)에 직선 운동가능하게 지지되어 있다. 작동축(40)은 스풀(30)을 절환 이송시키는 스풀이송용 파이롯트관로(40a,40a')를 가지고 있고, 스풀이송용 파이롯트관로(40a,40a')는 각기 스풀작동관로 연결공(40b,40b')이 포함되어 있다.

밸브몸체(20)의 양단에는 각기 플런저 블록(50A,50B)이 설치되어 있다. 플런저 블록(50A,50B)은 각기 플런저 작동실(51a,51b)과, 플런저 작동실(51a,51b)과 각기 연통된 고압 흡입구(52a,52b) 및 고압 배출구(52a',52b')와, 피스톤 작동실(23A,23B)에 각기 연통된 저압 흡입구(53a,53b) 및 저압 배출구(53a',53b')를 각각 구비하고 있다.

작동축(40)의 양단에는 플런저 작동실(51a,51b)에 미끄럼가능하게 삽입되어 있는 플런저(60A,60B)가 각기 연결되어 있다.

피스톤 작동실(23A,23B)에는 피스톤(70A,70B)이 각기 미끄럼 가능하게 삽입되어 있고, 피스톤(70A,70B)은 작동축(40)의 양단에 연결되어 있다. 피스톤(70A,70B)에는 압축링이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

먼저, 일측 고압 흡,배출구(52a,52a')에는 역류방지를 위해 각기 체크밸브(110a,110a')가 연결되고, 타측 고압 흡,배출구(52b,52b')에도 역류방지를 위해 각기 체크밸브(110b,110b')가 연결되고, 체크밸브(110a,110b)에는 오일탱크(도시안됨)가 연결되고, 토출측 체크밸브(110a',110b')에는 유압작동기(도시안됨)를 갖는 유압시스템이 연결될 수 있다.

미설명부호 'T'는 '배기공'이다.

<유압펌핑로 작동시>

도 1과 같이 스풀(30)이 우측으로 절환 이동된 상태에서 압력원 연결포트(21)에 공기압이 공급되면, 압력원은 A포트관로(24A)와 연결된다.

따라서 압력원 연결포트(21)에 공급된 압력원의 작동유체는 A포트관로(24A)를 통하여 우측 피스톤 작동실(23A)의 좌측 챔버로 공급되고, 우측 피스톤(70A)은 우측으로 이동하여 우측 플런저(60A)가 플런저 작동실(51a)로 진입하고 동시에 작동실(51a)내의 유체가 압축되어 고압토출구(110a')로 배출된다.

이와 동시에 작동축(40)을 매개로 좌측의 플런저(60B)가 우측으로 이동하고, 플런저 작동실(51b)에 부압이 발생하여 고압흡입구(52b)를 통해 유체가 흡입된다.

이같이 하여 작동축(40)이 우측으로 이동완료하게 되면, 작동축(40)내의 스풀이송용 파이롯트관로(40a)가 도 1과 같이 위치된다. 따라서 작동유체의 파이롯트 압력은 스풀작동관로연결공(40b)→스풀이송용 파이롯트관로(40a)를 통해 스풀(30)의 우측 단면에 작용한다. 따라서 파이롯트압력으로 스풀(30)이 도 3과 같이 좌측으로 이동 절환된다.

그 결과 P챔버(P)는 B포트관로(24B)와 연결된다. 따라서 공기압은 좌측 피스톤(70B)을 좌측으로 밀게 되고, 작동축(40)이 좌측으로 이동된다. 이로인해 좌측 플런저(60B)는 플런저 작동실(51b)의 유체를 고압배출구(52b')로 펌핑하게 되고, 우측 플런저(60A)는 플런저 작동실(51a)에서 빠져나가므로 부압을 형성시켜 고압흡 입구(52a)로 유체가 흡입된다.

이같이 하여 작동축(40)이 좌측으로 이동 완료하게 되면, 작동축(40)내의 스풀이송용 파이롯트관로(40a)가 도 3과 같이 위치된다.

이후 작동유체의 파이롯트 압력은 스풀작동관로 연결공(40b')→스풀이송용 파이롯트관로(40a')를 통해 스풀(30)의 좌측 단면에 작용한다. 따라서 파이롯트압력으로 스풀(30)이 도 1과 같이 다시 우측으로 이동 절환된다.

이와 같이 본 발명은 스풀(30)의 절환 동작에 따라 작동축(40)이 좌우로 왕복 운동을 반복하게 되고, 이로 인해 플런저 작동실(51a,51b)에 부압과 정압이 연속적으로 일어나게 되므로 고압배출구(52a'52b')측으로 압유가 토출되어 펌핑을 하게 된다.

<에어컴프레서로 사용시>

한편, 상기와 같이 스풀(30)의 절환 위치에 따라 피스톤(70A,70B)이 왕복 운동되고, 피스톤 작동실(23A,23B)에 흡입력과 압축력이 연속적으로 발생하여 저압흡입구(53a,53b)로부터 공기가 흡입되어 저압배출구(53a'53b')로 압축 공기가 배출된다.

이와 같이 본 발명은 하나의 압력원을 이용하여 공압을 얻는 에어컴프레셔가 되거나 압유를 토출시키는 유압펌프가 될 수 있다.

에어컴프레셔로 사용할 경우 고압 흡,배출구(52a,52a')(52b,52b')가 삭제되어 도 4 및 도 5와 같이 구성될 수 있다. 도 4 및 도 5는 본 발명에 따라 컴프레셔로 구성된 예시도로서 스풀의 절환동작에 따른 작동상태도를 나타낸다.

이때 저압 흡입구(53a,53b)와 저압 배출구(53a',53b')에 각각 역류방지를 위해 각기 체크밸브(120a,120b)(120a',120b')가 연결되어 있다.

한편, 본 발명은 상기 피스톤(70A,70B)의 배력을 주기위해 상기 A포트관로(24A)와 상기 저압 흡,배출구(53b 또는 53b')가 제1배력라인(100)을 통해 연결되고, 동시에 B포트관로(24B)와 상기 저압 흡,배출구(53a)가 제2배력라인(102)을 통해 연결 구성할 수 있다.

이와 같이 구성할 경우 예로, 어느 한쪽의 우측 피스톤(70A)을 밀 경우 좌측 피스톤(70B)에 압력원측의 압력이 작용하여 2배의 배력으로 작동축(40)을 왕복 동작시킬 수 있다. 따라서 피스톤(70A,70B)의 직경을 작게 할 수 있어 본 장치를 콤팩트하게 구성할 수 있는 이점을 제공한다.

한편, 본 발명은 하나의 플런저 블록(50A 또는 50B)에 고압 흡,배출구(52a,52a')(52b,52b') 및 저압 흡,배출구(53a,53b)(53a',53b')를 모두 구성하였으나 2분할로 조립된 조립체로 구성할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명은 스풀(30)의 작동압력을 보정하기 위해 도 2에서와 같이 밸브몸체(20)에 스풀작동압 보정관로(1,1')를 더 형성할 수 있다. 또한 스풀(30)을 외부 밸브로 작동시킬 수 있도록 외부밸브작동용 관로연결공(2,2')이 더 구비될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기압축 기능을 갖는 유압펌프의 조립단면도이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 스풀이 중립상태에서의 확대도이고,

도 3은 도 1에서 스풀의 절환위치에 따른 작동상태도이고,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따라 컴프레셔로 구성된 예시도로서 스풀의 절환동작에 따른 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,1': 스풀작동압 보정관로

2,2': 외부밸브작동용 관로연결공

20: 밸브몸체

24A: A포트관로

24B: B포트관로

30: 스풀

40: 작동축

40a: 스풀이송용 파이롯트관로

40b: 스풀작동관로 연결공

50A,50B: 플런저 블록

60A,60B: 플런저

70A,70B: 피스톤

100: 제1배력라인

102: 제2배력라인

Claims (5)

1. 압력원 연결포트(21)와, 상기 압력원 연결포트(21)와 연통된 스풀작동실(22)과, 상기 스풀작동실(22)의 양쪽에 각기 구비된 피스톤 작동실(23A,23B)과, 상기 스풀작동실(22)에는 상기 압력원 연결포트(21)와 연통된 P챔버와 P챔버의 좌,우측에 각기 A,B챔버가 형성되고, 상기 A,B챔버와 상기 피스톤 작동실(23A,23B)을 각기 연결하는 A,B포트관로(24A,24B)를 포함하는 밸브몸체(20)와;

   상기 스풀작동실(22)에 설치되어 절환 이동 위치에 따라 P챔버를 A챔버 또는 B챔버(B)에 연통시키는 스풀(30)과;

   상기 스풀(30)에 삽입됨과 동시에 상기 밸브몸체(20)에 직선 운동가능하게 지지되고, 상기 스풀(30)을 절환 이송시키는 스풀이송용 파이롯트관로(40a,40a')를 갖는 작동축(40)과;

   상기 밸브몸체(20)의 양단에 각기 결합되고, 플런저 작동실(51a,51b)과 상기 플런저 작동실(51a,51b)과 각기 연통된 고압 흡,배출구(52a,52a')(52b,52b')와, 상기 피스톤 작동실(23A,23B)에 각기 연통된 저압 흡,배출구(53a,53a')(53b,53b')를 각각 갖는 플런저 블록(50A,50B)과;

   상기 작동축(40)의 양단에 각기 연결되어 상기 플런저 작동실(51a,51b)에 미끄럼가능하게 삽입되어 있는 플런저(60A,60B)와;

   상기 피스톤 작동실(23A,23B)에 각기 삽입되어 상기 작동축(40)의 양단에 연결된 피스톤(70A,70B)을 포함한 것을 특징으로 하는 공기압축 기능을 갖는 유압펌 프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스풀(30)에는 초기 동작을 위해 P챔버의 압유를 A챔버(A) 또는 B챔버(B)로 공급하는 파이롯트 통로(31)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 공기압축 기능을 갖는 유압펌프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 피스톤(70A,70B)에 배력이 작용하도록 상기 A포트관로(24A)와 상기 저압 흡,배출구(53b 또는 53b')가 제1배력라인(100)을 통해 연결되고, 동시에 B포트관로(24B)와 상기 저압 흡,배출구(53a 또는 도 53a')가 제2배력라인(102)을 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공기압축 기능을 갖는 유압펌프.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브몸체(20)에는 스풀작동압 보정관로(1,1')가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 공기압축 기능을 갖는 유압펌프.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브몸체(20)에는 외부밸브작동용 관로연결공(2,2')이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 공기압축 기능을 갖는 유압펌프.

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