KR0156734B1 - 라인 압력조정기 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

라인 압력조정기

제1도는 밀폐위치에서 제1 실시예에 따른 라인압력조정기의 정단면도.

제2도는 부분적으로 개방된 위치에서 제1도의 압력조정기의 정단면도.

제3도는 제2도에서 도시한 압력조정기의 하우징내의 위치에서 지지요소의 확대도.

제4도는 제2 실시예에 따른 압력조정기의 정단면도.

제5도는 각 실시예의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 라인조정기 13 : 입구

14 : 제1챔버 15 : 제1 포오트

16 : 제2 포오트 17 : 출구

18 : 제2 챔버 20 : 지지요소

21, 22, 23 : 밸브부재 24 : 제3 포오트

본 발명은 유체라인에서 사용하기 위한 라인압력조정기에 관한 것이며, 고압원으로 부터의 유체는 입력압력에 관계없이 실질적으로 일정한 출력압력을 제공하기 위하여 제어되어 감소된 압력에서 전달될 수 있는 것이다.

하나의 형태로서 본 발명은 입구 및 출구를 가지며 입구에서 개방하는 제1 챔버를 제공하며 제2 챔버에서 개방하는 제1 포오트를 갖추고 있는 하우징과, 제2 챔버에서 개방하는 제2 포오트와, 출구에서 개방하는 제3 포오트를 갖추고 있는 제2 챔버와, 제1 및 제2 챔버내로 이동가능하게 수용되며 각각이 포오트 각각과 연결되는 한세트의 3개의 밸브 부재를 수용하는 지지요소로 구성되어 있으며, 상기 지지요소는 제1 및 제2 포오트와 밸브 부재와의 맞물림의 범위를 변화시키기 위하여 제1 쳄버내에서 이동가능하며, 제1 및 제2 포오트가 개방되고 제3 포오트가 밀폐되는 끝위치로 가압되며, 제2 챔버에서 압력면을 지지하여서, 제2 챔버에서 유압에 의하여 지지요소상에 가해진 힘은 입구에서 적용된 유압에 따라서 포오트의 개방정도를 변화시키기 위하여 제1 및 제2 포오트 근처로 제1 및 제3 밸브가 이동되는 조정위치로 지지요소를 끝위치에서 이동하도록 적용된 가압력에 반작용하는 라인압력조정기에 관한 것이다.

제1, 2, 3도에서 도시된 바와같이 라인압력조정기(11)는 피드압력에서 변할 수 있는 고압유체원으로부터 스프레이노즐(10)로 실질적으로 일정한 압력에서 유체를 전달하기 위하여 사용되어진다.

라인조정기(11)는 중앙위치의 측벽에서 제공되며 관형본체(12)내에서 수용되는 제1 챔버(14)내로 개방한 입구(13)를 갖춘 관형하우징(11)으로 구성되어 있다.

관형본체(12)의 끝에 대하여 대향한 제1챔버(14)의 대향벽은 제1 및 제2 포오트(15, 16)로 각각 형성되어 있다.

제1 포오트(15)는 제2 챔버(18)의 한측에서 개방되며 관형본체(12)의 한끝에서 제공된 출구(7)에서 더 개방되는 제1 챔버(14)의 한측에서 개방되는 한편, 제2 포오트(16)는 제1 챔버(14)의 다른측에 제공된 제2 쳄버의 다른 측을 개방시킨다.

제2 챔버(18)의 양측은 제2 챔버(18)의 측면사이에서 비교적 제한되지 않은 연결을 제공하는 유로(19)를 통하여 연결한다.

제2 챔버는 제3 포오트(24)를 통하여 출구(17)와 연결한다.

지지요소(20)와 같은 스핀들은 관형 하우징(12)내에서 수용되어 포오트(15, 16)를 통하여 축방향으로 미끄러진다.

지지요소(20)는 제1, 2 및 3포오트(15, 16, 24)와 각각 연결되어 있는 한세트의 3개의 밸브 부재(21, 22, 23)를 지지한다.

제1 및 제2 밸브는 치수가 정해져서 매우 정밀한 허용오차로 각각 제1 및 제2 포오트(15, 16)를 통하여 미끄럼식으로 수용된다.

제1 및 제2 포오트(15, 16)의 면은 제3도에서 도시한 바와같이 홈이 나있고, 홈(31)의 깊이는 제1 챔버(14)로부터 간격이 증가함에 따라 깊어진다.

제1 포오트(15)의 경우에 있어서 홈은 제1 챔버(14)로부터 축방향으로 이격된 위치에서 시작하는 한편, 제2 포오트(16)의 경우에 있어서 홈은 제1 챔버(14)내로 제2 포오트(16)의 입구에서 시작한다.

홈은 유동 저항을 최소화하기 위하여 경감되지만 보다 중요한 것은 지지요소(20)를 안내하기 위하여 경감되어 진다.

출구(17)에 인접한 지지요소(20)의 끝은 라인조정기가 밀폐되는 끝위치에서 지지요소(20)가 위치할 때 제3 포오트(24)에서 제공된 밸브시이트와 밀봉식 맞물림 가능한 제3밸브 부재(23)를 지지한다.

지지요소(20)의 다른끝에는 제2 챔버(18)의 다른축내로 뻗어있으며, 관형본체(12)의 다른 끝에 제공된 정지부재(27)와 헤드(25)의 원주와의 사이에서 뻗어지는 접힘 가능한 밀폐체(26)와 연결되어 있는 확대 디스크형 헤드가 제공되어 있다.

압력스프링(28)은 다른 포오트(16)로부터 먼 확대헤드(25)의 면과 정지부재(27) 사이의 접힘 가능한 밀폐체(26)내에서 수용된다.

정지부재(27)는 정지부(27)에 인접한 압축스프링의 끝에 대하여 지탱하는 나사스터드(29)가 제공된다.

정지부(27)내로 스터드(29)의 침투범위는 스프링(28)에 의한 지지요소(20)에 적용되는 가압력의 범위변화에 상당한다.

확대헤드(25)에 인접한 지지요소의 한 부분은 제3 밸브부재(23)가 제3 포오트와 맞물림하는 끝위치에 지지요소(20)가 있을 때 다른 포오트(16)에서 홈(31)에 의하여 자연스럽게 그리고 미끄럼식으로 수용되는 증가된 직경 생크(30)와 함께 형성되어진다.

밀폐위치에서 제1 밸브부재(21)가 제1 포오트(15)의 출구측과 인접하지만 접촉하지 않는 한편, 제2 밸브부재(22)는 제1 챔버(14)내에서 위치하며 다른 포오트(16)와 접촉하지 않는다. 밸브부재(21, 22) 및 확대직경생크(30)의 대응포오트(15, 16)와의 맞물림은 홈(31)의 존재로 인하여 적어도 밀봉식 맞물림은 아니며, 그리고 결과적으로 대응포오트와 완전히 맞물렸을 때 다소의 유체유동능력이 있게 된다.

어떠한 유압이 입구(13)에 적용되지 않을 때 그리고 압력이 제1도에서 도시된 바와같이 스프링(28)에 의하여 제공된 가압력을 극복하기에 불충분할 때, 스프링(28)에 의하여 제공된 가압력은 라인조정기를 밀폐시키고 그리고 라인조정기를 통하여 유체역류를 방지하기 이하여 제3 밸브부재(23)가 제3 포오트(24)와 맞물림하게 한다.

제2도에 도시한 바와같이 충분한 유압이 입구(13)에 적용될 때, 유압은 스프링(28)에 의하여 제공된 가압력과 반대로 제2 포오트(16)에 인접한 확대헤드부재(25)의 축방향면상에 힘을 차례로 발휘하는 15 및 19를 통하여 자유통로에 의하여 제1 포오트(15) 및 통로(19)를 통하여 제2 챔버(18)에 적용된다.

스프링(28)에 의하여 적용된 가압력을 능가하는 반작용 압력에서, 지지요소(20)는 정지부재(27)방향으로 관형본체(12)내에서 축방향으로 이동하게 되며, 결과적으로 제3 밸브부재(23)는 제3 포오트(24)로부터 이탈되며, 유체는 제3 밸브부재(23)가 제3 포오트(25)로부터 이탈하기 전에 출구에서 존재하는 배압보다 출구에서 더높은 배압을 창출하기 위하여 출구내로 유동한다.

제3 밸브부재(23)의 어느 한측 균형 압력으로 인하여 출구로부터 먼 방향으로 지지요소상의 힘의 결과적으로 실제증가는 지지요소(20)가 끝위치로부터 급속히 멀리, 제2 압력 조정위치로 이동하게 하고, 밸브부재(21, 22)는 제1 챔버(14)에서 제2 챔버(18)로의 유동을 억제하기 위하여 포오트(15, 16) 각각과 맞물림상태로 되게 한다.

통로(19)는 제2 챔버(18)의 각측사이에 압력차이가 거의 없게한다.

제2 챔버(18)에서 제1 및 제2 포오트의 출구측의 압력은 제1 및 제2 밸브(21, 22)가 제1 및 제2 포오트(15, 16)와 맞물림하는 정도에 의해 교축되어 진다.

출구압력에서 증가가 있다면 맞물림 정도는 증가하게 되어서 교축을 증가시킨다.

따라서 출구압력은 공급압력에 관계없이 실질적으로 일정하게 유지되도록 조절되어진다. 일단 유동이 시작되면, 제1 및 제2 밸브부재(21, 22)는 입구에서 제2 챔버(18)로 적용된 유압의 연결정도를 감소시키기 위하여 포오트(15, 16)와 각각 맞물림하게 된다.

입구(13)에 최대 유압의 적용으로 제1 및 제2 밸브부재(21, 22)는 포오트(15, 16)와 충분히 맞물리게 되어서 포오트를 통한 유일한 유체유동은 대응밸브부재와 대응 포오트와의 사이 틈새 및 홈에 의하여 수용된다.

제1 실시예의 밸브는 제5도에 도시한 바와같이 도식적으로 표현될 수 있다.

제2도에 도시한 바와같이 라인조정기가 밀폐되었을 때, 스프링(28)에 의하여 저용된 힘(Fs)은 다음식;

Fs=F₂-F₃+F₁-F₁

=F₂-F₃여기서 F=힘

=(P₂-P_A)·A₂-(P₂-P₃)·A₃P=압력

=P₂·A₂-(P₂-P₃)·A₃A=면적

(P_A=0대기압상에서 측정된 P₁, P₂및 P₃의 압력)

로 표현될 수 있다.

공급압력(P₁)는 동일한 면적(A)을 가진 제1 및 제2 밸브(21, 22) 상에 균형 힘(F₁)을 발생시킨다.

확대헤드(25)의 면적(A₂)은 제3 밸브부재(23)의 면적(A₃) 보다 더 크다.

확대헤드(25) 및 제3 밸브부재(23)에 각각 적용된 힘(F₂, F₃) 사이의 힘차이는 스프링에 의하여 적용된 힘(Fs)에 의하여 균형이 잡힌다.

비유동 상태하에서 제3 밸브부재(23)는 제3 포오트(24)를 밀폐시키며, 따라서 제1 및 제2 밸브부재(21, 22)에 의한 어떠한 교축이 없으므로 다음식;

P₁=P₂

P₃=0

로 된다.

이러한 압력상태에서 밸브부재가 밀폐되어 개구 및 스프링의 압력은 균형이 잡힌다.

Fs=p_2·(A₂-A₃) 및

Fs=k·x

k는 스프링상수

x는 초기변위

확대헤드(25)에 적용된 힘차이(F_2-F₃)가 스프링(28)의 저항력 Fs를 막 능가할 때 제3 밸브부재(23)는 제3 포오트(24)로부터 이탈한다.

따라서 스프링(28)력은 라인 조정기를 개방하도록 요구되는 입구압력(P₁) 값을 결정한다는 것을 알 수 있다.

라인조정기가 개방되고 출구(17)로 유동할 때 이러한 유동은 대기압보다 더 큰 배압(F₃)을 발생시킨다.

즉, Fs=P₂·A₂-(P₂-P₃)·A₃

=P₂·A₂-P₂·A₃+P₃·A₃

제3 밸브부재(22)를 걸친 손실이 작고 그리고 제3 밸브부재가 제3 포오트(24)로부터 상승함에 따라 감소한다면

P₃=P₂

로 생각될 수 있다.

그러므로 개구 및 압력은 균형이 잡힌다.

Fs=P₂·A₂

그러므로 유동이 시작하여 배압(P₃)을 발생하고 출구(17)를 대기압 이상으로 할 때 밸브시이트로부터 제3 밸브부재를 들어올리는 실제힘은 입구(14)와 제2 챔버와의 사이에서 유동이 교축되어 압력 P₁과 P₂에서 차이를 발생하는 제1 및 제2 포오트(15, 16)가 제1 및 제2 밸브부재(21, 22)와 맞물림하는 조정위치로 지지요소(20)의 급속한 이동을 증가시킨다. 결과적으로 채터(chatter) 또는 밸브홈은 제거되지 않을지라도 적어도 감소된다.

지지요소(20)의 이동에 의하여 스프링(28)의 압축으로 인한 스프링(28)에 의하여 적용된힘(Fs)에서의 다소의 증가는 배압(P₃)에서 발생된 힘(F₃) 보다 작다.

더욱이 개방에서 제3 밸브부재를 유지하도록 요구되는 압력은 밀폐위치로부터 제3 밸브부재를 이동하도록 요구되는 압력보다 더 작다.

지지요소의 새로운 균형위치는 스프링에 의하여 적용된 힘(Fs)의 균형이 있는 레벨로 제2 챔버에서 압력이 유지되는 위치이다.

만약 제2 챔버에서 압력(P₂)이 계속해서 증가한다면 지지요소는 제1 및 제2 밸브부재(21, 22)를 제1 및 제2 포오트(15, 16)와 각각 긴밀한 맞물림을 하여 P₁에 대하여 P₂를 감소하기 위하여 입구 챔버(14)와 제2 챔버(18)와의 사이에서 유동을 더 교축하게 한다.

만약 입구 압력(P₁)이 낮아진다면(즉 P₂와 거의 동일) 제1 및 제2 밸브부재(15, 16)에 의하여 교축되는 범위는 낮아지고 유동에 대한 저항을 낮아진다.

만약 입구압력(P₁)이 제2 챔버(18)에서 압력(P₂) 보다 훨씬 더 크다면 제1 및 제2 밸브부재(15, 16)에 의한 교축은 더 크다.

제2 챔버에서 압력 P₂을 제어하기 위하여 교축 범위를 변화시키도록 요구되는 스핀들의 이동의 최소 범위는 스프링(28)에 의해 적용된 힘(Fs)에서 다소의 차이만의 결과이다. 이러한 것은 실제로 조정의 정도에서 차이는 무시할 수 있는 것으로 알수 있을지라도 낮은 입구 압력보다 높은 입구압력의 예로서 압력의 더 높은 조정을 암시한다.

입구 압력(P₁)이 제2 챔버에서 최소조정압력(P₂) 이하 0으로 떨어짐에 따라 출구 배압(P₃)은 상당히 감소한다.

그러므로 다음식;Fs=P_2·A₂

이러한 시점에서 제1 및 제2 포오트를 통한 유동의 현저한 교축은 없고 그리고 제3 밸브부재(23)는 제3 포오트(24) 쪽으로 이동하게 되어 제3 포오트(24)를 통하여 유체유동이 교축된다.

즉, Fs=P₂·A₂-P₂·A₃+P₃·A₂·

이완된 스피링(28)에 의하여 적용된 힘(Fs)에서 변화는 확대헤드(25)에 적용된 힘차이(F₂-F₂)에 비해 작으며, 출구에서 발생한 배압(P₃)은 제3 밸브부재(23)에 의하여 제3 포오트(24)에 적용된 교축이 증가하여 라인조정기의 적극적이고 급속한 밀폐에 따라서 감소된다.

Fs=k·x이므로

k값이 낮으면 낮을수록 조정위치와 끝위치와의 사이에서 지지요소의 이동으로 스프링(28)에 의하여 적용된 힘(Fs)에서의 변화는 낮아진다.

Fs=P₂·A₂(조정시)

Fs=P₂·A₂-P₂·A₃+P₃·P₃(밀폐위치 근처에서)

이들 2위치 사이의 차이는 다음과 같이 표현된다.

△Fs=(P₂-P₃)·A₃

만약 운동하는 스프링에 의하여 적용된 힘(Fs)에서의 변화가 작다면 제3 밸브부재(23)에 의하여 발생한 소량의 교축은 제2 챔버에서 압력(P₂)이 조정압력이하로 약간 떨어짐에 따라 제3 포오트(24)의 급속하고 적극적인 밀폐결과로 된다.

제4도에서 도시한 제2 실시예는 접힘 가능한 밀폐체(26)의 확대헤드 및 제1 실시예의 지지요소(20)가 스프링(28)의 가장 안쪽 끝을 수용하는 그리고 관형본체의 다른 끝에 인접한 지지요소(20)의 끝상부로 수용가능한 중심 보스(132)에 의하여 지지된 탄성재질로 구성된 유연한 다이어프램(125)으로 대체된 점을 제외하고는 제1 실시예와 유사한 형태이다.

추가로 관형 본체는 2개 부분으로 형성되어 있다. 포오트(15, 16)는 챔버(13)의 벽에 제공된 축방향으로 대향한 한쌍의 구멍사이에서 축방향으로 지지된 관형요소(133) 내에 수용되어 있으며, 관형요소(133)는 포오트의 각각의 측면에서 지지요소를 미끄럼식으로 지지하는 축연장부(134, 135)로 형성되어 있다.

제1 실시예의 양각 홈(31)은 관형요소(133)에서 포오트(136)로 대체된다.

본 발명의 범위를 상기한 실시예의 특별한 범위에 제한될 필요가 없다.

Claims (3)

1. 입구 및 출구를 가지며, 입구에서 개방하는 제1 챔버를 제공하며 제2 챔버에서 개방하는 제1 포오트를 갖추고 있는 하우징과, 제2 챔버에서 개방하는 제2 포오트와, 출구에서 개방하는 제3 포오트를 갖추고 있는 제2 챔버와, 제1 및 제1 챔버내로 이동가능하게 수용되며 각각이 포오트 각각과 연결되는 한세트의 3개 밸브부재를 수용하는 지지요소로 구성되어 있는 라인압력 조정기에 있어서, 상기 지지요소는 제1 및 제2 포오트와 밸브 부재와의 맞물림의 범위를 변화시키기 위하여 제1 챔버내에서 이동가능하며, 제1 및 제2 포오트가 개방하고 제3 포오트가 밀폐되는 끝위치로 가압되며, 제2 챔버에서 압력면을 지지하여서, 제2 챔버에서 유압에 의하여 지지요소상에 발휘된 힘은 입구에서 적용된 유압에 따라서 포오트의 개방정도를 변화시키기 위하여 제1 및 제2포오트 근처로 제1 및 제2밸브가 이동되는 조정위치로 지지요소를 끝위치에서 이동하도록 적용된 가압력에 반작용하는 것을 특징으로 하는 라인 압력 조정기.
2. 제1항에 있어서, 끝위치 및 조정위치에 있을 때 지지요소의 축방향으로 이격되어 있어서 지지요소가 조정위치에 있을 때 제3 밸브부재는 제3 포오트와 떨어져 이격되어 제3 포오트를 통한 유체유동의 교축은 실질적으로 없게 되는 것을 특징으로 하는 라인압력조정기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가압력은 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 라인 압력 조정기.

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