KR20200025799A - 유체 모터가 탑재된 가스 절단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예를 들어 가스, 공기, 오일과 같은 유체에 의해 작동하는 유체 모터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유체 모터는 외부로부터의 유체가 유입되는 유체 유입구와 유입된 유체가 외부로 배출되는 유체 배출구가 형성되어 있는 제1하우징 부분과 제2하우징 부분; 상기 제1하우징 부분과 제2하우징 부분 사이에 회전 가능하게 배치되어 있는 실린더 블록과 상기 실린더 블록 내에 배치되어 방사상으로 왕복 운동하는 복수의 피스톤;을 포함한다. 상기 피스톤의 후방으로는 압축 스프링이 마련되어 있다. 상기 피스톤의 방사상 외측면에는 가이드 롤러가 장착되어 있고, 상기 가이드 롤러에 대응되는 상기 실린더 블록의 외측으로는 상기 가이드 롤러가 움직이는 궤도로써의 홈이 형성되어 있는 편심 궤도부가 마련되어 있다. 분배기를 통해 유체모터로 산소가 공급되고, 재순환되어 가스와 함께 가스절단용 산화제로 사용된다.

Description

유체 모터가 탑재된 가스 절단기 {Cutting Machine with Fluid Motor}

본 발명은 예를 들어 가스, 공기, 오일과 같은 유체에 의해 작동하는 유체 모터가 탑재된 가스절단기에 관한 것이다.

산업계에서 모터의 대부분은 전기에 의해 구동된다. 이와 같이 전기에 의해 구동되는 모터들은 이의 회전 구동축의 전단에 필요에 따른 기어가 구비된다. 이러한 기어는 각종의 기계장치에 동력이 직접 전달되게 하거나 벨트 등의 매개 수단에 의해 동력이 전달되게 한다.

전기에 의해 구동되는 모터 외에, 산업계에서는 에어 그라인더(air grinder)와 같이 에어(air)에 의해 구동되는 공구들이 존재한다. 이러한 에어그라인더와 같이 에어에 의해 작동되는 공구들은 에어컴푸레셔와 같은 에어 공급 수단에 의해 공급되는 에어의 힘에 의해 작동되는 구조를 채택하고 있다.

가스 절단기에서 사용되는 산화제 가스를 이용해 유체모터를 구동시켜 가스절단기를 전후진 시키고, 다시 가스 절단기의 산화제로 사용되는 기술에 대해서는 연구된 바 없다.

특허 제10-0931268호 (2009.12.3) 동력발생장치 및 이를 이용한 용접용 대차

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은 유체에 의해 선택적인 방향으로 구동하는 유체 모터를 가스절단기에 사용사용하고, 이를 산화제로 재사용하는 기술에 관한 것이다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

외부로부터의 유체가 유입되는 유체 유입구와 유입된 유체가 외부로 배출되는 유체 배출구가 형성되어 있는 제1하우징 부분과 제2하우징 부분;

상기 제1하우징 부분과 제2하우징 부분 사이에 회전 가능하게 배치되어 있는 실린더 블록과 상기 실린더 블록 내에 배치되어 방사상으로 왕복 운동하는 복수의 피스톤;을 포함하여 이루어지되,

상기 피스톤의 후방으로는 압축 스프링이 마련되어 있으며,

상기 피스톤의 방사상 외측면에는 가이드 롤러가 장착되어 있고, 상기 가이드 롤러에 대응되는 상기 실린더 블록의 외측으로는 상기 가이드 롤러가 움직이는 궤도로써의 홈이 형성되어 있는 편심 궤도부가 마련되어 있고,

상기 유체 유입로를 통해 유입된 유체의 순차적인 압력 공급에 의해 상기 피스톤이 방사상으로 운동함으로써 상기 실린더 블록이 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 유체 모터를 제공한다.

상기 유체모터는 가스 절단기가 전후진 이동가능한 추진력을 발생시키고, 산화제로서 노즐을 통해 공급되는 연료와 가스 절단 기능을 수행한다.

본 발명에 의한 유체 모터는 유체의 공급에 의존하여 연속적으로 회전하며, 실린더 블록 내에서 피스톤이 안정적으로 구동하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 출력 샤프트가 외력에 의해 동작에 장애가 있는 경우에도 유체의 소실 없이 유체가 피스톤의 후방 공간으로 직접 공급되어 보다 원활한 작동을 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 유체모터를 구동한 후 산화제를 가스 절단에 재활용하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유체 모터의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실린더 블록과 실린더 블록의 내부에 방사상으로 슬라이딩 가능하게 배치되는 피스톤 그리고 편심 궤도부를 분해하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 유체 모터의 구성품으로서의 전환 밸브 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터의 유체 유입 및 배출 경로를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터의 작동 원리를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 유체모터에 공급되는 산화제 및 연료의 유입구를 분배하는 분배장치이다.

이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터를 나타낸다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터는 하우징(100)으로서의 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B)을 포함한다. 제1하우징 부분(100A)에는 유체가 내부로 유입되는 통로로서의 역할을 하는 유체 유입로(102)와 내부의 유체가 배출되는 통로로서의 역할을 하는 유체 배출로(104)가 형성된다.

또한, 제2하우징 부분(100B)의 중앙으로는 출력단으로서의 샤프트(350)가 회전 가능하게 제공된다.

도 2를 참조하면, 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B) 사이에는 실린더 블록(300)이 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B)에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다.

상기 실린더 블록(300)은 그 안에 배치되는 피스톤(400)과 이에 부속하는 부품들의 조립을 용이하게 하기 위해 제1실린더 블록 부분(300A)과 제2실린더 블록 부분(300B)으로 구분되어 구성된다. 실린더 블록의 외측으로는 편심 궤도부(600)가 배치되며, 상기 편심 궤도부(600)는 고무 재질의 탄성 고정 수단에 의해 제1하우징 부분(100A) 또는 제2하우징 부분(100B)에 대하여 회전 없이 견고하게 고정된다.

실린더 블록(300)의 보다 원활한 회전을 위해 본 발명에서는 회전 부위에 베어링이 마련된다. 실린더 블록(300)의 회전축 전단으로는 전환 밸브 유닛(500)이 제공된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술된다.

도 3을 참조하면, 실린더 블록(300)의 내부에는 복수의 피스톤(400)이 방사상으로 슬라이딩 가능하게 배치된다. 이들 피스톤(400)은 제1하우징 부분(100A)에 형성된 유체 유입로(102)를 통해 유입되는 유체의 압력 공급 및 유체 배출로(104)를 통해 배출되는 유체의 압력 해제에 따라 방사상으로 팽창 및 수축되게 구성된다.

각각의 피스톤(400)의 전방에는 가이드 롤러(410)가 장착된다. 상기 피스톤측 가이드 롤러(410)에 대응되는 상기 편심 궤도부(600)에는 상기 가이드 롤러(410)가 구속되어 움직이는 편심된 궤도로써의 홈(602)이 형성된다. 이러한 홈 구조의 편심된 궤도(602)의 구조는 도 6에 보다 잘 도시되어 있다. 본 발명에서는 이와 같은 편심 궤도(602)의 도움으로 피스톤(400)의 팽창 및 수축 거리가 조정되어 실린더 블록(300)이 회전하게 된다.

또한, 각각의 피스톤(400)의 후방에는 압축 스프링(420)이 각각 배치된다. 이러한 압축 스프링(420)은 피스톤(400)이 압축 공기의 공급이 없는 상태에서도 방사상으로 팽창되게 하여 피스톤(400)의 전방에 장착된 가이드 롤러(410)가 편심 궤도부(600)의 편심 궤도(602)에 항상 안착되게 하는 역할을 한다.

도 3과 함께 도 5및 도 6을 참조하면, 실린더 블록(300)의 내측 중앙, 특히 도면상 제1실린더 블록 부분(300A)의 내측 중앙에는 제1하우징 부분(100A)의 유체 유입로(102)와 유체 배출로(104)와 유체적으로 연결되게 구성되어 있는 유체 통로(302)가 형성되어 있다. 이러한 유체 통로(302)는 특히 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 개별적으로 피스톤(400)의 후방 공간과 유체적으로 연결되게 구성된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에서는, 상기 제1하우징 부분(100A)과 상기 실린더 블록(300) 사이에, 한편으로는 상기 유체 유입로(102)를 통해 유입된 유체가 상기 실린더 블록(300)을 통해 상기 피스톤(400)의 후방 공간으로 공급되게 하고, 다른 한편으로는 상기 피스톤(400)의 후방 공간에 채워져 있는 유체가 상기 유체 배출로(104)를 통해 배출되게 구성되어 있는 전환 밸브 유닛(500)이 제공된다.

도 4와 함께 도 5 및 도 6을 참조하면, 전환 밸브 유닛(500)에는 상기 제1하우징 부분(100A)에 형성된 유체 유입로(102)와 유체적으로 연결되는 유체 진입로(502)가 형성된다. 전환 밸브 유닛(500)의 내부에는 상기 유체 진입로(502)와 유체적으로 연결되어 있는 중공형의 유체 이동로(504)로 형성되어 있다. 유체 이동로(504)로 끝단에는 외주면측으로 유체가 빠져나오는 유체 공급로(506)가 마련되어 있고 유체 공급로(506)가 마련되어 있는 부분에는 적어도 하나 이상의 피스톤(400)의 후방에 유체가 공급되게 하는 공압 입력실(510)이 마련되고, 공압 입력실(510)의 반대편 외주면에는 유입된 유체가 배출되는 공압 배출실(520)이 마련된다. 공압 배출실(520)에는 유입된 유체가 제1하우징 부분(100A)의 유체 배출로(104)를 통해 배출될 수 있게 측면으로 종방향의 길다란 홈(522)과 상기 홈(522)의 끝단에 원주 방향으로 배출홈(524)이 형성된다. 이러한 배출홈(524)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1하우징 부분(100)에 형성된 유체 배출로(104)를 통해 유체가 배출되게 하는 역할을 한다. 또한, 바람직하게, 공압 입력실(510)과 공압 배출실(520) 사이에는 특히 도 6에 도시된 바와 같이 실린더 블록측 유체 통로(302) 중의 적어도 2개의 유체 통로(302)가 순간적으로 차단되게 하는 폭을 갖는다.

이와 같이 전환 밸브 유닛(500)을 경유하여 피스톤(400)의 후방 공간으로 직접 유체가 공급되는 구조를 가짐으로써 출력 샤프트(350)가 외부의 요인에 의해 작동이 방해되는 상황에서도 유체의 공급이 직접적으로 이루어지므로 더욱 더 강한 출력을 발생시킬 수 있게 된다.

전환 밸브 유닛(500)의 전단에는 외부로 돌출되게 형성된 방향 전환 조작부(501)가 장착되어 이의 회전 조작에 따라 본 발명에 따른 유체 모터의 회전 방향이 전환되게 한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1하우징 부분(100)에 형성된 유체 유입로(102)를 통해 공기와 같은 유체가 도 5에 표기된 A 및 화살표로 도시된 바와 같이 유입되면 전환 밸브 유닛(500)의 유체 진입로(502), 유체 이동로(504) 및 유체 공급로(506)를 통해 공압 입력실(510)로 유입된다.

공압 입력실(510)로 유입된 유체는 이어서 연속적으로 공압 입력실(510)과 유체적으로 연결되어 있는 실린더 블록측 유체 통로(302)를 통해 피스톤(400)의 후방으로 공급된다. 이때, 도 6의 도면부호 410으로 표기된 가이드 롤러는 제1하우징 부분(100A) 또는 제2하우징 부분(100B)에 고정되어 있는 편심 궤도부(600)의 편심 궤도(602)에 구속되어 있어 유입되는 유체의 양과 힘이 각각 달라 실린더 블록(300)이 선택된 방향으로 회전하게 된다.

반대로, 공압 배출실(520)과 유체적으로 연결되어 있는 피스톤(400)의 후방에 채워져 있는 유체는 도 5에 표기된 B 및 화살표로 도시된 바와 같이 공압 배출실(520)로 배출되고, 공압 배출실(520)로 배출된 유체는 도 5에 도시된 바와 같이 길이방향으로 형성되어 있는 홈(522)과 이에 연속하여 형성된 유체 배출홈(524)을 통해 배출된다. 이러한 공정은 연속적으로 수행된다. 이와 같은 연속적은 유체 흐름에 의해 실린더 블록(300)은 사용자의 설정된 회전 방향으로 회전하게 되고, 그 회전은 실린더 블록(300)의 중심축에 연결되어 있는 출력 샤프트(350)를 통해 동력 전달된다.

도 7은 본 발명의 유체모터에 공급되는 산소 및 연료가스의 유입구를 분배하는 분배기이다.

분배기는 가스라인과 산소라인으로 구분된다. 가스라인은 가스공급부(610), 가스배출부(612), 공급된 가스 중 배출양을 조절하는 가스조절부(614)로 이루어진다. 산소라인은 산소탱크로부터 공급되는 산소와 연결되는 산소공급부(620)와 유체펌프로 산소가 배출되는 고압산소배출부(628)과 저압산소배출부(622)로 구분된다. 고압상태로 유체펌프를 가동할려면 고압산소배출부(628)를, 저압상태로 유체펌프를 가동할려면 저압산소배출부(622)를 통한다. 이때, 각각의 산소배출량을 조절하기 위해서 고압산소 배출조절부(628) 및 저압산소 배출조절부(624)가 존재한다.

한편, 고압산소배출부 혹은 저압산소 배출부를 통해 배출되는 산소는 유체펌프로 유입되거나, 가스절단에 직접 사용된다. 유체펌프로 유입되는 산소량이 충분히 조절되지 않는 경우를 대비해, 유체펌프 유입 산소량을 조절함으로서, 분배기 내 압력손실이 커지도록 산소유로를 변경시킬 수 있다.

즉, 외부로부터의 유체가 유입되는 유체 유입구(102)와 유입된 유체가 외부로 배출되는 유체 배출구(104)가 형성되어 있는 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B);

상기 제1하우징 부분(100)과 제2하우징 부분(200) 사이에 회전 가능하게 배치되어 있는 실린더 블록(300)과 상기 실린더 블록(300) 내에 배치되어 방사상으로 왕복 운동하는 복수의 피스톤(400);을 포함하여 이루어지되,

상기 피스톤(400)의 후방으로는 압축 스프링(410)이 마련되어 있으며,

상기 피스톤(400)의 방사상 외측면에는 가이드 롤러(410)가 장착되어 있고, 상기 가이드 롤러(410)에 대응되는 상기 실린더 블록(300)의 외측으로는 상기 가이드 롤러(410)가 움직이는 궤도로써의 홈(602)이 형성되어 있는 편심 궤도부(600)가 마련되어 있고,

상기 유체 유입로(102)를 통해 유입된 유체의 순차적인 압력 공급에 의해 상기 피스톤(400)이 방사상으로 운동함으로써 상기 실린더 블록(300)이 회전하게 되며,

상기 제1하우징 부분(100)과 상기 실린더 블록(300) 사이에는,

일측으로 상기 유체 유입로(102)를 통해 유입된 유체가 상기 실린더 블록(300)을 통해 상기 피스톤(400)의 후방 공간으로 공급되게 하고, 타측으로 상기 피스톤(400)의 후방 공간에 채워져 있는 유체가 상기 유체 배출로(104)를 통해 배출되게 구성되어 있는 전환 밸브 유닛(500)이 제공되는 유체모터,

상기 유체모터에 공급되는 유체는 산소이고,

상기 산소는 분배기를 통해 상기 유체모터로 공급된 후, 다시 재순환되고, 상기 분배기를 통해 절단용 연료로 공급되는 연료가스의 산화제로 사용되는 것을 특징으로 하는 유체 모터가 탑재된 가스 절단기이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 하우징
100A : 제1하우징 부분
100B : 제2하우징 부분
300 : 실린더 블록
302 : 실린더 블록측 유체 통로
350 : 출력 사프트
400 : 피스톤
410 : 가이드 롤러
420 : 압축 스프링
500 : 전환 밸브 유닛
501 : 방향전환 조작바
502 : 전환 밸브 유닛측 유체 진입로
504 : 유체 이동로
506 : 유체 공급로
510 : 공압 입력실
520 : 공압 배출실
522 : 길이방향 홈
524 : 유체 배출홈
600 : 분배기
610 : 가스공급부
612 : 가스배출부
614 : 가스조절부
620 : 산소 공급부
622 : 저압산소 배출부
624 : 저압산소 배출조절부
626 : 고압산소 배출부
628 : 고압산소 배출조절부
630 : 에어펌프 공급 산소조절부

Claims (1)

1. 외부로부터의 유체가 유입되는 유체 유입구와 상기 유입된 유체가 외부로 배출되는 유체 배출구가 각각 형성되어 있는 제1하우징 부분과 제2하우징 부분;
   상기 제1하우징 부분과 제2하우징 부분 사이에 회전 가능하게 배치되어 있는 실린더 블록;
   상기 실린더 블록 내에 배치되어 방사상으로 왕복 운동하는 복수의 피스톤;
   상기 피스톤의 후방으로는 압축 스프링이 마련되어 있으며,
   상기 피스톤의 방사상 외측면에는 가이드 롤러가 장착되어 있고, 상기 가이드 롤러에 대응되는 상기 실린더 블록의 외측으로는 상기 가이드 롤러가 움직이는 궤도로써의 홈이 형성되어 있는 편심 궤도부가 마련되어 있고,
   상기 유체 유입로를 통해 유입된 유체의 순차적인 압력 공급에 의해 상기 피스톤이 방사상으로 운동함으로써 상기 실린더 블록이 회전하게 되며,
   상기 제1하우징 부분과 상기 실린더 블록 사이에는,
   일측으로 상기 유체 유입로를 통해 유입된 유체가 상기 실린더 블록을 통해 상기 피스톤의 후방 공간으로 공급되게 하고, 타측으로 상기 피스톤의 후방 공간에 채워져 있는 유체가 상기 유체 배출로를 통해 배출되게 구성되어 있는 전환 밸브 유닛이 제공되는 유체모터;
   상기 유체모터에 공급되는 유체는 산소이고,
   상기 산소는 분배기를 통해 상기 유체모터로 공급된 후, 다시 재순환되고, 상기 분배기를 통해 절단용 연료로 공급되는 연료가스의 산화제로 사용되는 것을 특징으로 하는 유체 모터가 탑재된 가스 절단기.

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