KR100270294B1 - 밸브 시일기구 - Google Patents

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KR100270294B1
KR100270294B1 KR1019980019210A KR19980019210A KR100270294B1 KR 100270294 B1 KR100270294 B1 KR 100270294B1 KR 1019980019210 A KR1019980019210 A KR 1019980019210A KR 19980019210 A KR19980019210 A KR 19980019210A KR 100270294 B1 KR100270294 B1 KR 100270294B1
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다쿠 도미타
미츠토시 아라키
나오유키 야스다
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다까다 요시유끼
에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

감압밸브(70)의 밸브몸체(102)가 화살표(B)로 표시된 방향으로 변위될 때, 밸브몸체(102)에서 밸브 시일기구(82)의 시일패드(106)는 시트(86)에서 돌출부(86)에 대하여 접합되는데 이것은 시일패드(106)에 들어가서 이들 사이에 시일을 제공한다. 돌출부(86)가 거리(i)만큼 시일패드(106)를 들어갈 때, 시트(86)에서 홀더(89A-89d)의 접합표면(90a-90d)은 시일패드(106)에 대하여 유지되어 돌출부(86)가 거리(i)를 넘어 들어가는 것을 방지한다. 돌출부(86)가 시일패드(106)로 들어가는 거리(i)는 일정하게 만들어진다. 돌출부(86)는 오목부(88)에 의해 접합표면(90a-90d)으로부터 이격되는데, 이것은 홀더(89a-89d) 사이에서 오목부(92a-92d)를통해서 제 1포트(72)와 연통하여 일정한 밸브 시일면적을 유지한다. 밸브 시일기구(82)와 통합된 감압밸브(70)는 일정한 품질수준을 유지한다.

Description

밸브 시일기구{VALVE SEAL MECHANISM}
본 발명은 포트사이에서 유체연통이 단절될 때 유압장치의 2개의 포트사이에서 시일을 제공하기 위한 밸브 시일기구에 관한 것이다.
지금까지 밸브 시일기구는 감압밸브 등과 같은 유압장치에서 사용되었다.
첨부 도면중 도 7은 종래의 밸브 시일기구와 통합된 감압밸브(10)를 도시하고 있다. 감압밸브(10)는 제 1 및 제 2포트(12,14)가 형성된 밸브하우징(18), 밸브하우징(18)의 상부 끝에 장착된 보닛(22), 그리고 보닛(22)의 상부 끝에 회전가능하게 지지된 핸들(24)로 구성되어있다.
밸브가이드(20)는 밸브하우징(18)의 하부 끝에 끼워져있고 그리고 밸브몸체(28)가 미끄럼가능하게 삽입되는 홈(26)을 갖추고 있다. 밸브몸체(28)는 헬리컬 스프링(30)에 의해 밸브가이드(20)에서 탄성적으로 지지된다. 탄성재질의 링형상의 시일패드(32)는 밸브몸체(28)의 상부 끝에 배치되어있다. 밸브몸체(28)는 그 상부끝에서 중앙에 고정된 로드형 스템(34)을 지지하고 있다. 스템(34)은 경사진 상부 끝을 갖추고 있다.
밸브하우징(18)는 여기에 형성된 챔버(36)를 갖추고 있는데 이것은 제 2포트(14)와 연통하고 그리고 스템(34)은 챔버(36)를 통해 뻗어있다. 챔버(36)는 그 하부벽이 시일패드(32)와 결합가능한 전체적으로 원통형인 벽에 의해 형성되어있다. 첨부도면중 도 8에 도시된 바와 같이, 시트(38)는 화살표(A)로 표시된 방향으로 방사상 안쪽으로 경사진 외벽면과, 화살표(A)로 표시된 방향으로 방사상 바깥쪽으로 경사져서 챔버(36)를 형성하는 내벽면을 갖추고 있다. 그러므로, 시트(38)는 그 하부 선단 끝쪽으로 점차 얇아진다.
도 7에 도시된 바와같이, 다이어프램(40)은 밸브하우징(18)과 보닛(22) 사이에서 클램프되어 있고, 그리고 밸브하우징(18)의 상부 끝에 형성된 홈과 다이어프램(40)은 통로(43)를 통해서 제 2포트(14)와 연통하는 다이어프램챔버(42)를 함께 형성한다. 다이어프램 홀더(44)는 다이어프램(40)에서 중앙에 장착되어있고, 그리고 중앙통과구멍(46)을 갖추고 있다. 중앙통과구멍(46)은 스템(34)의 경사진 상부 끝에 의해 막힌 아래쪽으로 퍼지는 경사구멍(48)을 포함하고 있다.
스프링 시트(45)는 다이어프램 홀더(44) 주위에서 다이어프램(40)의 상부면에 장착되어있다. 압력조절 스프링(50)은 스프링 시트(45)상에 자리잡은 하부끝과 핸들(24)에 고정된 스크류(54)상에 나사연결된 너트(52)에 자리잡은 상부끝을 갖추고 있다. 핸들(24)이 선회될 때, 너트(52)는 화살표(A 또는 B)로 표시된 방향으로 축방향으로 변위된다.
감압밸브(10)의 제 2포트에서 유체의 압력이 예정된 압력(P2)으로 유지될 때, 시트(38)의 선단은 들어가서 시일패드(32)를 탄성적으로 변형시켜 시트(38)와 시일패드(32) 사이에 밀봉을 제공한다(도 8참조). 그러므로, 제 1 및 제 2포트(12,14)는 서로 분리된다. 시트(38)의 선단은 거리(L)만큼 시일패드(32)로 들어간다.
제 2포트(14)에서 유압이 압력(P2)이 △P 만큼 강하할 때, 다이어프램 챔버(42)에서 압력은 강하하여 첨부도면중 도 9에 도시된 화살표(A)로 표시된 방향으로 다이어프램(40)을 변위시킨다. 스템(34)과 밸브몸체(28)는 헬리컬 스프링(30)의 가압에 대하여 화살표(A) 방향으로 거리(△L)만큼 변위하고, 이에따라 제 1포트(12)는 챔버(36)와 연통하여 유체가 제 1포트(12)로부터 제 2포트(14)로 흐르게 한다.
제 2포트(14)에서 유압이 압력(P2)으로 증가할 때, 다이어프램 챔버(42)에서 압력이 형성되어 다이어프램(40)을 화살표(B)로 표시된 방향으로 변위시킨다. 시트(45)는 상승하고, 그리고 스템(34)은 화살표(B)로 표시된 방향으로 변위된다. 결과적으로, 도 8에 도시된 바와같이, 시일 패드(32)는 시트(38)에 대하여 유지되는데, 이것은 들어가서 시일패드(32)를 탄성적으로 변형시켜, 제 1 및 제 2포트(12,14)를 서로 분리시킨다.
시트(38)가 시일패드(32)로 들어가는 거리(L)는 시일패드(32)의 경도, 헬리컬 스프링(30)상의 부하(시일패드(32)가 시트(38)에 대하여 유지될 때 헬리컬 스프링(30)에 적용된 힘), 그리고 시트(38)의 마무리 형상등을 포함하는 여러가지 요소에 따라 변한다. 거리(L)가 변하면, 시일패드(32)로부터 이격되도록 시트(38)에 필요한 제 2포트의 압력강하(△P)는 역시 변하여, 감압밸브(10)에서 유량을 변하게 한다. 복수의 감압밸브(10)가 제조될 때 이들을 일정한 품질수준으로 유지하는 것이 어렵다. 따라서, 이러한 감압밸브(10)를 통합한 유압시스템을 일정한 품질수준으로 유지하는 것은 어렵다.
본 발명의 목적은 시트에서 돌출부가 시일패드로 들어가서 그 밀봉을 제공하여 2부분을 서로 분리하고, 그리고 시트상에서 홀더의 접합표면이 시일패드에 대하여 접합하여 실제로 일정한 거리만큼 시일패드로 들어가서, 이러한 밸브 시일기구와 통합된 유압장치가 일정한 품질수준을 유지할 수 있는 밸브 시일기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 주목적은 시트에서 홀더와 돌출부가 홀더사이에서 형성된 오목부에 의해 서로 분리되어서 일정한 시일면적을 제공하여 일정한 유량을 달성하는 밸브 시일기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브 시일기구와 통합되고 그리고 일정한 품질이며 긴 수명을 갖춘 솔레노이드 작동밸브 또는 감압밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 장점은 본 발명의 바람직한 실시예가 예시의 형태로 도시된 첨부도면을 참조한 아래 설명으로부터 더 명백하게 나타날 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸브 시일기구와 통합된 감압밸브의 길이방향 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 감압밸브의 시트의 부분확대 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 감압밸브에서 밸브 시일기구의 부분확대 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 감압밸브가 작동되는 방식을 도시한 길이방향 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 시일기구와 통합된 솔레노이드 작동밸브의 길이방향 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 솔레노이드 작동밸브에서 밸브 시일기구의 부분확대 단면도,
도 7은 종래의 밸브 시일기구에 통합된 감압밸브의 길이방향 단면도,
도 8은 도 7에 도시된 감압밸브에서 밸브 시일기구의 부분확대 단면도,
도 9는 도 7에 도시된 감압밸브가 작동되는 방식을 도시하는 부분 단면도.
(바람직한 실시예의 상세한 설명)
도 1에 도시된 바와같이, 본 발명의 실시예에 따라서 밸브 시일기구(82)와 통합된 감압밸브(70)는 제 1 및 제 2포트(72,74)가 형성된 밸브하우징(76), 밸브하우징(76)의 상부 끝에 장착된 보닛(77), 그리고 보닛(77)의 상부 끝에 회전가능하게 지지된 핸들(78)로 구성되어있다.
밸브하우징(76)은 제 2포트(74)와 연통하는 챔버(80)를 형성하고 있다. 챔버(80)는 그 하부끝이 밸브 시일기구(82)의 시트(84)를 갖추고 있는 실제로 원통형의 벽에 의해 형성되어있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와같이, 시트(84)는 그 하부 선단이 만곡된 단면형상을 갖춘 내부 환형 돌출부(86), 환형 돌출부(86)를 둘러싸는 환형 오목부(88), 그리고 환형 오목부(88)주위에 배치되고 동일한 원주방향 간격으로 각도적으로 이격된 복수의 홀더(89a-89d)를 갖추고 있다. 홀더(89a-89d)는 접합면(90a-90d)으로서 작용하는 각각의 하부면을 갖추고 있다. 홀더(89a-89d)는 그 사이에 형성된 오목부(92a-92d)에 의해 각도적으로 이격되어있다. 접합표면(90a-90d)은 또한 오목부(92a-92d)에 의해 각도적으로 이격되어있고 그리고 화살표(A)방향으로 돌출부(86)로부터 축방향으로 수축되어있다.
도 1에 도시된 바와같이, 밸브하우징(76)은 시트(84) 아래 하부 끝에 형성되고 그리고 챔버(80)와 연통하는 구멍(94)을 갖추고 있다. 구멍(94)은 내경나사인 원통형 벽에 의해 형성되어있다. 밸브 가이드(96)는 구멍(94)내로 나사결합되어있고 그리고 밸브몸체(102)가 미끄럼가능하게 삽입되는 홈(98)을 갖추고 있다. 밸브몸체(102)는 관형부재(103)와 관형부재(103)의 상부끝과 일체로 형성된 밸브요소(105)로 구성되어있다. 헬리컬 스프링(100)은 밸브요소(105)의 하부 끝에 대하여 지지된 상부끝과 홈(98)의 하부면에 자리잡은 하부끝을 갖추고 있다. 밸브몸체(102)는 헬리컬 스프링(100)에 의해 통상 가압되어 화살표(B)로 표시된 방향으로 상향으로 움직인다.
도 3에 도시된 바와같이, 고무와 같은 탄성재질로 만든 환형 시일패드(106)는 밸브요소(105)의 상부면에 형성된 환형슬롯(104)에 끼워진다. 환형슬롯(104)은 더브테일 단면을 갖춘 벽(107)에 의해 형성되고, 그리고 시일패드(106)는 벽(107)과 결합되는 경사면(109)을 갖추고 있다. 시일패드(106)는 제거에 대항하여 환형슬롯(104)에 유지되어있다. 시일패드(106)는 시트(84)와 결합 및 분리될 수 있다. 도 1에 도시된 바와같이, 로드형 스템(108)은 밸브요소(105)에 중앙에 고정된 하부끝과 윗쪽으로 점차 직경이 작아지는 상부 경사끝(110)을 갖추고 있다.
다이어프램(114)은 밸브하우징(76)과 보닛(77) 사이에 클램프되어있고 그리고 다이어프램(114)과 밸브하우징(76)의 상부 끝에 형성된 홈은 통로(118)를 통해서 제 2포트(74)와 연통하는 다이어프램 챔버(116)를 함께 형성한다. 다이어프램(114)을 지지하는 제 1 및 제 2 다이어프램 홀더(120,122)는 다이어프램(114)의 하부 및 상부면에 각각 중앙에 장착되어있다.
다이어프램(114)의 하부면을 지지하는 제 1 다이어프램 홀더(120)는 다이어프램(114)에 형성된 중앙구멍에 끼워지고 다이어프램(114)으로부터 상향으로 돌출한 원통형부재(124)와 원통형부재(124)의 하부끝으로부터 방사상 바깥쪽으로 뻗어있고 다이어프램(114)의 하부면에 대하여 지지된 플랜지(126)로 구성되어있다. 원통형부재(124)는 아래쪽으로 퍼진 경사면(130)을 포함하는 벽에 의해 형성된 중앙구멍(128)을 갖추고 있다. 구멍(128)은 스템(108)의 상부 경사끝(110)이 경사면(130)에 자리잡을 때 폐쇄된다. 구멍(128)을 형성하는 벽은 또한 상향으로 퍼지는 경사면을 포함하고 있다.
다이어프램(114)의 상부면을 지지하는 제 2다이어프램 홀더(122)는 원통형부재(124)가 끼워지는 구멍을 갖춘 원통형부재(132), 그리고 원통형부재(132)의 하부끝으로부터 방사상 바깥쪽으로 뻗어있고 그리고 다이어프램(114)의 상부면에 대하여 지지된 플랜지(134)로 구성되어있다. 다이어프램(114)은 제 1 및 제 2다이어프램 홀더(120,122)의 플랜지(126,134)사이에 끼워져 있다.
압력조절 스프링(136)은 플랜지(134)에 자리잡은 하부끝과 핸들(78)의 중앙에 고정된 스크류(140)상에 나사체결된 너트(138)에 자리잡은 상부끝을 갖추고 있다. 핸들 (78)과 스크류(140)가 함께 선회될 때 너트(138)는 화살표(A 또는 B)로 표시된 방향으로 축방향으로 변위된다.
릴리프 포트(144)는 밸브하우징(76)으로부터 유체를 방출하기 위해서 밸브하우징(76)의 상부 끝에 형성되어있다.
감압밸브(70)는 다음과 같이 작용한다.
압축 공기원(도시생략)은 제 1포트(72)에 연결되어있고, 그리고 고압식 실린더와 같은 원하는 유압장치(도시생략)가 제 2포트(74)에 연결되어있다. 핸들(78)은 한방향으로 선회되어 유압장치에 공급될 압축된 공기의 압력을 설정한다. 특히, 도 1에서 핸들(78)과 스크류(140)는 함께 선회되어 너트(138)를 화살표(A)로 표시된 방향으로 축방향으로 변위시킨다. 스템(108)과 밸브몸체(102)는 또한 도 4에 도시된 바와같이 시일패드(106)가 시트(84)로부터 일정한 거리 이격될 때 까지 화살표(A)로 표시된 방향으로 역시 변위하여 제 1 및 제 2포트(72,74)는 서로 연통한다.
그후, 압축공기원은 작동하여 압축된 공기가 제 1포트(72)로부터 감압밸브(70)내로 도입되게 한다. 공급된 압축된 공기는 챔버(8)를 통해서 제 2포트(74)내로 흐르는데, 여기서부터 유압장치로 공급된다. 제 2포트(74)에 공급된 압축된 공기의 일부가 통로(118)를 통해 다이어프램 챔버(116)내로 흘러 화살표(B)로 표시된 방향으로 다이어프램(114)을 가압하는 힘을 발생한다. 다이어프램(114)은 스템(108)과 함께 변위되어 다이어프램(114)에 작용한 힘과 스프링(136)의 가압력이 서로 평행을 이룰때까지 화살표(B)로 표시된 방향으로 밸브몸체(102)를 변위시킨다.
제 2포트(74)에서 유압이 일정한 수준으로 설정될 때, 밸브몸체(102)는 화살표(B)로 표시된 방향으로 더 변위된다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와같이, 시일패드(106)는 시트(84)에 대하여 접합되어 그들 사이에 시일을 제공하여 제 1 및 제 2포트(72,74,) 사이에 연통을 차단한다.
특히, 시트(84)의 끝에서 돌출부(86)는 들어가고 그리고 시일패드(106)를 탄성적으로 변형시켜 제 1 및 제 2포트(72,74) 사이에 연통을 차단한다. 화살표(B)방항으로 밸브몸체의 이 변위에 따라, 홀더(89a-89d)의 접합면(90a-90d)은 시일패드(106)에 대하여 접합한다. 접합면(90a-90d)이 큰 면적으로 시일패드(106)에 대하여 접합하므로, 접합면(90a-90d)에 의해 가압될 때 시일요소(106)는 변형되지 않으며, 그리고 돌출부(86)는 시일패드(106)로 더 들어가는 것이 방지된다.
이때에, 돌출부(86)는 거리(i) 만큼 시일패드(106)로 들어간다. 거리(i)는 시트(84)가 가공되는 정밀도에 따르므로, 거리(i)는 시트에 따라 매우 크게 변하지 않는다. 따라서, 감압밸브(70)가 대량생산될 때에도, 이들은 실제로 일정한 거리(i)를 가진다.
감압밸브(70)에서 힘사이에 달성된 평형 또는 균형의 동적상태를 아래에서 설명한다.
유체의 압력이 다이어프램(114)에 적용되는 면적, 즉 유효압력 지지면적(Ad)은 다음과 같이 표시된다.
Ad = π × {(Dd + Da)/2}2/4 …(1)
여기에서 Dd는 다이어프램 챔버(116)를 형성하는 벽의 내경이고, Da는 제 2다이어프램 홀더(122)의 외경이다(도 4참조). 밸브 밀봉면적(Av)은 시일요소(106)에 대하여 지지될 때 링(86)에 의해 둘러싸이는 밸브몸체(102)의 상부면의 면적이고, 그리고 다음과 같이 나타낸다.
Av = (π × Dv2)/4 …(2)
여기에서 Dv는 돌출부의 직경이다. 밸브 슬라이딩구역 밀봉면적(Ab)은 홈(98)을 형성하는 벽에 대하여 미끄러지는 밸브몸체(102)의 관형부재(103)에 의해 폐쇄되는 홈(98)의 하부면의 면적이고, 다음과 같다.
Ab = (π × Db2)/4 …(3)
여기에서 Db는 관형부재(103)의 직경이다.
스프링(136)은 스프링 계수(Ka)를 갖추고 있고, 스프링(136)의 신축량(너트(138)가 핸들(78)의 선회에 의해 축방향으로 변위될 때 스프링(136)이 수축하는 거리)은 X 로 표시하고, 제 1포트(72)에서 유압은 P1으로 표시하고, 제 2포트(74)에서 유압은 P2로 표시하고, 시일패드(106)가 시트(84)에 대하여 지지될 때 헬리컬 스프링(100)상의 부하(시일패드(106)가 시트(84)에 대하여 지지될 때 헬리컬 스프링(100)에 적용된 힘)는 f1으로 표시하고, 시일요소(106)의 탄성재료의 변형에 대해 발생된 반력의 능률(스프링 계수)은 k로 표시하며, 헬리컬 스프링(100)은 스프링 계수(Kv)를 가지고 있다고 가정한다. 제 2포트(74)에서 유압이 P2이고 제 1 및 제 2포트(72,74)는 시일요소(106)에 대하여 지지된 시트(84)에 의해 분리될 때 화살표(A)방향으로 밸브몸체를 가압하는 힘(Fa1)은 다음과 같이 주어진다.
Fa1= Ka × X + k × i …(4)
화살표(B)로 표시된 방향으로 밸브몸체(102)를 가압하는 힘(Fb1)은 다음과 같이 주어진다.
Fb1= Ad × P2+ (P1- P2) × (Av - Ab) + f1…(5)
이들 힘(Fa1, Fb1)이 서로 평형상태를 유지하므로, 다음 방정식이 식(4) 및 (5)로부터 얻어진다.
Ka × X + k × i = Ad × P2+ (P1- P2) × (Av - Ab) + f1
Ka × X - Ad × P2- (P1- P2) × (Av - Ab) - f1+ k × i = 0 …(6)
제 2포트(74)에서 유압이 △P 만큼 P2로부터 강하할 때, 다이어프램(114)을 화살표(A) 방향으로 변위되게 하고, 그리고 밸브몸체(102)는 거리(△L)만큼 변위된다(도 4참조). 거리(△L)가 거리(i)보다 짧으면, 즉 시일패드(106)와 시트(84)가 서로에 대하여 지지되면, 화살표(A)로 표시된 방향으로의 힘(Fa2)은 다음과 같이 주어진다.
Fa2= Ka × (X - △L) + k × (i - △L) …(7)
화살표(B)로 표시된 방향으로 밸브몸체(102)를 가압하는 힘(Fb2)은 다음과 같이 주어진다.
Fb2= Ad × (P2- △P) + (P1- P2+ △P) + (Av - Ab) + (f1+ Kv ×△L) …(8)
이들 힘(Fa2, Fb2)은 서로 평형상태를 유지하므로, 다음 방정식이 식(7) 및 (8)로부터 얻어진다.
Ka × (X - △L) + k × (i - △L) = Ad × (P2- △P) + (P1- P2+ △P) × (Av - Ab) + (f1+ Kv × △L)
Ka × (X - △L) - Ad × (P2- △P) - (P1- P2+ △P) × (Av - Ab) - (f1+ Kv × △L) + k × (i - △L) = 0 …(9)
방정식(6)으로부터 방정식(9)을 빼므로서 다음 방정식이 얻어진다.
Ka × △L - Ad × △P + △P × (Av - Ab) + Kv × △L + k△L = 0
(Ka + Kv + k)× △L - (Ad - Av + Ab) × △P = 0 …(10)
작은 변위(△L)는 다음과 같이 주어진다.
△L = {(Ad - Av + Ab)/(Ka + Kv + k)} × △P …(11)
△L < i 일 때, 시트(84)와 시일패드(106)는 서로에 대하여 지지된다. △L > i일 때, 시트(84)와 시일패드(106)는 서로 분리되어 제 1 및 제 2포트(72,74)를 서로 연결한다. 경계상태(△L=i)에서 방정식(11)을 빼므로서 거리(i)는 다음과 같이 주어진다.
i = {(Ad - Av + Ab)/(Ka + Kv + k)} × △P0…(12)
여기에서 △P0는 제 2포트(74)에서 유압의 감소이다. 유압감소(△P0)는 다음과 같이 표시된다.
△P0= {(Ka + Kv + k)/(Ad - Av + Ab)} × i …(13)
그러므로, 제 2포트(74)에서 유압의 감소(△P)가 감소(△P0)보다 커질 때, 시트(84)와 시일패드(106)는 서로 분리되어 유체가 제 2포트(74)로 도입되게 한다.
방정식(13)으로부터 알 수 있는 바와같이, 거리(i)가 변하면, 압력감소(△P0)는 역시 변하여, 감압밸브(70)의 유량특성에서 에러가 발생한다. 그러므로, 대량생산된 감압밸브(70)는 일정한 품질수준을 갖출 수 없다. 하지만, 본 발명에 따라서, 거리(i)가 변하지않으므로, 압력감소(△P0)는 일정하고, 그리고 감압밸브(70)에서 유체의 유량은 일정하다. 결과적으로, 대량생산된 감압밸브(70)는 일정한 품질수준을 갖추고 있다.
접합면(90a-90d)이 시일패드(106)에 대하여 지지될 때, 오목부(88)는 오목부(92a-92d)를 통해서 제 1포트(72)와 연통한다. 그러므로, 접합면(90a-90d)이 시일을 구비하는 것이 아니고 단지 돌출부(86)만 시일을 구비한다. 접합면(90a-90d)이 시일패드(106)에 대하여 지지되는지의 여부에 관계없이 방정식(2)에 의해 표현된 밸브 시일면적(Av)은 일정하여, 제 2포트(74)에서 유압의 감소(△P0)가 변하는 것을 방지한다(방정식(13)참조). 따라서, 감압밸브(70)에서 유량특성이 변할 염려는 없다. 감압밸브(70)가 대량생산 될 때 이들은 다른 유량특성을 갖추지 않게 되며, 그리고 이들은 일정한 품질수준을 갖게된다. 이들 대량생산된 감압밸브(70)와 통합된 유체 시스템은 또한 일정한 품질수준을 갖추고 있다.
더욱이, 환형 돌출부(86)의 하부 선단이 만곡된 단면형상을 갖추고 있으므로, 돌출부(86)가 시일패드(106)로 들어갈 때 돌출부(86)는 시일패드(106)를 손상하지 않는다. 그러므로, 감압밸브(70)는 긴 수명을 가진다.
밸브 시일기구(82)는 감압밸브(70)에서 사용되는데 한정되지않고, 개량된 유랑특성을 위해 임의의 여러 가지 유압장치에 통합될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 시일기구와 통합된 솔레노이드 작동밸브(160)를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와같이, 솔레노이드 작동밸브(160)는 제 1포트(162), 제 2포트(164) 그리고 제 3포트(166)를 갖춘 밸브하우징(168)으로 구성되어있다. 밸브하우징(168)은 또한 제 1포트(162), 제 2포트(164), 제 3포트(166)와 연통하는 중앙구멍(170)을 갖추고 있다. 시트(202)는 중앙구멍(170)의 하부 개방 끝에 고정적으로 배치되어있다.
중앙구멍(170)은 오목부(172) 근처에서 밸브 시일기구(174)의 시트(176)와 제 2포트(164)와 연통하는 오목부(172) (도 6참조)를 갖춘 벽에 의해 형성되어있다. 시트(176)는 상부끝이 만곡된 단면형상을 갖춘 환형돌출부(178)와 돌출부(178) 주위에 형성된 오목부(180)를 갖추고 있다. 시트(176)는 또한 각각 상부 접합면(182a-182d) (182b,182d는 도시생략)을 갖추고 그리고 오목부(180)주위에 배치된 복수의 홀더(181a-181d) (181b,181d는 도시생략)를 갖추고 있다. 접합면(182a-182d)은 홀더(181a-181d)사이에 형성된 오목부(184a-184d)(184b,184d는 도시생략)에 의해 이격되어있다.
링(186)은 오목부(172)위의 구멍(170)을 형성하는 벽에 고정되어있고, 그리고 O 링(188)은 링(186)주위에 배치되어있다. 밸브 시일기구(190)는 링(186)의 하부면에서 시트(192)를 갖추고 있다. 시트(192)는 그 하부끝이 만곡된 단면형상을 갖춘 환형 돌출부(194)와 돌출부(194)주위에 형성된 오목부(196)를 갖추고 있다. 시트(192)는 또한 각각 하부 접합면(199a-199d)(199b,199d는 도시생략)을 갖추고 그리고 오목부(196)주위에 배치된 복수의 홀더(198a-198d)(198b,198d는 도시생략)를 갖추고 있다. 접합면(199a-199d)은 홀더(198a-198d)사이에 형성된 오목부(200a-200d)에 의해 이격되어 있다.
도 5에 도시된 바와같이, 링(201)은 중앙구멍(170)의 상부 개방끝 근처에서 중앙구멍(170)을 형성하는 벽에 고정되어있고, 그리고 O 링(203)은 링(201)주위에 배치되어 있다. 오목부(205)는 제 3포트(166)와 연통이 유지되고 그리고 링(186,201)사이에 구멍(170)을 형성하는 벽에 형성되어있다.
실제로 원통형인 밸브몸체(206)는 중앙구멍(170)에서 축방향으로 미끄럼가능하게 배치되어있다. 밸브몸체(206)는 그 하부 끝에 형성된 오목부(208)를 갖추고 있다. 헬리컬 스프링(204)은 홈(208)의 상부 끝에 자리잡은 상부끝과 시트(202)에 자리잡은 하부끝을 갖추고 있다. 그러므로, 밸브몸체(206)는 헬리컬 스프링(204)에 의해 통상 가압되어 화살표(D)로 표시된 방향으로 움직인다. 밸브몸체(206)는 수축된 부분(212)내로 길이방향 중앙으로 점차 직경이 작아지는 한쌍의 축방향으로 이격된 경사면(210a,210b)을 갖추고 있다. 수축된 부분(212)은 고무와 같은 탄성재질로 만든 시일 슬리브(214)(도 6참조)로 덮혀있는 방사상 바깥방향 랜드(216)를 갖추고 있다. 시일 슬리브(214)는 수축된 부분(212)상에 헐렁하게 끼워져 있다. 시일 슬리브(214)는 시트(176,192)에 대하여 각각 지지될 수 있는 밸브 시일기구(174,190)의 시일면(218a,218b)을 갖추고 있다.
로드(220)는 밸브몸체(206)의 상부 끝에 고정된 하부끝을 갖추고 있고 그리고 링(201)의 상부 끝에 고정된 실제로 원통형인 가이드(222)에 미끄럼가능하게 삽입되어 있다. 로드(220)는 변위부재(224)에 형성된 구멍(226)에 삽입된 상부끝을 갖추고 있다. 구멍(226)을 형성하는 벽에서 단차(230)와 결합되는 로드(220)의 상부끝의 플랜지(228)는 로드(220)가 변위부재(224)로부터 움직이는 것을 방지한다. 헬리컬 스프링(232)은 플랜지(228)에 자리잡은 하부끝과 구멍(226)을 형성하는 벽의 상부에 고정된 시트(234)에 자리잡은 상부끝을 갖추고 있다. 그러므로, 로드(220)는 헬리컬 스프링(232)에 의해 통상 가압되어 화살표(C) 방향으로 움직인다.
변위부재(224)는 솔레노이드 코일(238)의 보빈(240)에 축방향으로 미끄럼가능하게 배치되어있다. 보빈(240)은 전선의 감기부(242)를 지지한다. 솔레노이드 코일(238)은 그 상부끝에서 가이드(248)가 고정적으로 장착되는 관형부재(246)를 지지하는 케이싱(244)으로 덮혀있다. 가이드(248)는 단차(250)를 갖추고 그리고 중앙에 형성된 구멍(252)을 갖추고 있다. 핀(254)은 시트(234)의 상부면에 고정적으로 장착되어 구멍(252)에 삽입된다. 핀(254)은 가이드(248)의 단차(250)와 결합되는 단차(256)를 갖추고 있다. 관형부재(246)의 상부 개방끝은 캡(258)에 의해 폐쇄되어있다.
밸브 시일기구(174,190)를 갖춘 솔레노이드 작동밸브(160)는 다음과 같이 작동된다.
압축된 공기, 실린더, 그리고 배기파이프를 포함하는 유압장치(도시생략)는 제 1, 제 2 그리고 제 3포트(162,164,166)에 각각 연결된다. 전원(도시생략)은 솔레노이드 코일(238)의 감기부(242)에 연결되어있다.
솔레노이드 코일(238)이 전원에 의해 여자되지않을 때, 밸브몸체(206)는 헬리컬 스프링(204)의 가압하에 화살표(D) 방향으로 축방향으로 변위된다. 밸브 시일기구(190)의 돌출부(194)는 시일 슬리브(214)의 시일면(218b)을 들어가서 도 6에 도시된 바와같이 시일을 제공한다. 제 1 및 제 2포트(162,164)는 오목부(172)를 통해서 서로 연통되고, 그리고 제 2 및 제 3포트(164,166)는 서로 분리된다. 압축된 공기는 제 1포트(162)에 연결된 압축된 공기원으로부터 제 1포트(162)에 공급되고 제 1 및 제 2포트(162,164)를 통해서 제 2포트(164)에 연결된 실린더에 공급된다.
이때에, 홀더(198a-198d)의 접합면(199a-199d)은 시일면(218b)에 대하여 지지되어, 돌출부(194)가 일정한 거리를 넘어 시일면(218b)에 들어가는 것을 방지한다. 그러므로, 시일면(218b)은 돌출부(194)에 의해 불균일하게 변형되는 것을 방지하고, 그리고 시일 슬리브(214)는 바람직스럽지 못하게 손상되거나 품질이 떨어지는 것을 방지한다.
솔레노이드 코일(238)이 전원에 의해 여자될 때, 변위부재(224)는 화살표(C)로 표시된 방향으로 축방향으로 변위되어, 로드(220)가 헬리컬 스프링(204)의 가압력에 대항하여 밸브몸체(206)를 변위시키도록 가이드(222)에 의해 안내된다(도 5참조). 밸브 시일기구(174)의 시일면(218a)이 밸브몸체(206)의 연속변위에 따라 시일면(218a)을 들어가는 돌출부(178)와 접촉하여 시일을 제공한다. 결과적으로, 제 1 및 제 2포트(162,164)는 분리되고, 그리고 제 2 및 제 3포트(164,166)는 서로 연통된다. 그러므로, 압축된 공기는 실린더로부터 방출되고 그리고 제 2 및 제 3포트(164,166)를 통해서 제 3포트(166)에 연결된 배출파이프내로 흐른다.
이때에, 홀더(181a-181d)의 접합면(182a-182d)은 시일면(218a)에 대하여 지지되어, 돌출부(178)가 일정한 거리를 넘어 시일면(218a)을 들어가는 것을 방지한다. 그러므로, 시일면(218a)은 돌출부(178)에 의해서 불균일하게 변형되는 것을 방지하고, 그리고 시일 슬리브(214)는 바람직스럽지못한 손상 또는 품질저하가 방지된다.
시일 슬리브(214)가 돌출부(178,194)의 유입으로 인한 손상 또는 품질저하가 최소로 되기 때문에 솔레노이드 작동밸브(160)는 비교적 긴 수명을 가진다.
본 발명은 시트에서 돌출부가 시일패드로 들어가서 그 밀봉을 제공하여 2부분을 서로 분리하고, 그리고 시트상에서 홀더의 접합표면이 시일패드에 대하여 접합하여 실제로 일정한 거리만큼 시일패드로 들어가서, 이러한 밸브 시일기구와 통합된 유압장치가 일정한 품질수준을 유지한다.
본 발명은 또한 시트에서 홀더와 돌출부가 홀더사이에서 형성된 오목부에 의해 서로 분리되어서 일정한 시일면적을 제공하여 일정한 유량을 달성한다.
본 발명은 밸브 시일기구와 통합되고 그리고 일정한 품질이며 긴 수명을 갖춘 솔레노이드 작동밸브 또는 감압밸브를 제공한다.
본 발명의 일정한 바람직한 실시예를 상세히 설명하고 도시하였지만 첨부된 청구범위를 벗어나지않고 여러 가지 변화와 수정을 가할 수 있다.

Claims (7)

  1. 시트(84,176,192);
    탄성재질로 만들어져 있고, 상기 시트(84,176,192)와 서로에 대하여 상대적으로 변위가능하고 서로에 대하여 접합되어 하나의 포트(72,262,266)를 다른 포트(74,164)로부터 분리하는 시일부재(106,214);
    상기 시일부재(106,214)를 가압하여 탄성적으로 변형시키기위해 돌출부(86,178,194)를 갖추어 그 사이에 시일을 제공하는 상기 시트(84, 176, 192)와, 상기 시일부재(106,214)와 결합가능하고 그리고 각각의 접합면(90a-90d, 182a-182d, 199a-199d)을 갖춘 복수의 홀더(89a-89d, 181a-181d, 198a-198d);
    상기 시일부재(106,214) 쪽으로 상기 돌출부(86, 178)로부터 후퇴되는 상기 접합면(90a-90d, 182a-182d, 199a-199d); 으로 구성되어,
    상기 시트(84, 176, 192)가 상기 시일부재(106,214)쪽으로 상대적으로 변위될 때, 상기 돌출부(86, 178, 194)는 그 사이에 시일을 제공하도록 상기 시일부재(106, 214)로 들어가고, 그리고 상기 시트(84, 176, 192)의 연속변위에 따라 상기 시일부재(106, 214)에 대하여 지지되는 상기 접합면(90a-90d, 182a-182d, 199a-199d)에 의해 상기 시일부재(106, 214)로 더 들어가는 방지하는 것을 특징으로 하는 밸브 시일기구(82, 174, 190).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트(84, 176, 192)는 상기 돌출부(86, 178, 194)와 상기 홀더(89a-89d, 181a-181d, 198a-198d)사이에 형성된 오목부(88, 180, 196)를 갖추고 있으며, 상기 돌출부(86, 178, 194)와 상기 상기 홀더(89a-89d, 181a-181d, 198a-198d)는 상기 오목부(88, 180, 196)에 의해 서로 이격되고, 그리고 복수의 오목부(92a-92d, 184a-184d, 200a-200d)가 상기 홀더(89a-89d, 181a-181d, 198a-198d)사이에 형성되어, 홀더(89a-89d, 181a-181d, 198a-198d)가 상기 시일부재(106, 214)에 대하여 지지될 때, 상기 오목부(88, 180, 196)는 상기 오목부(92a-92d, 184a-184d, 200a-200d)를 통해서 상기 포트(72, 262, 266) 또는 상기 다른 포트(74, 164)와 연통하는 것을 특징으로 하는 밸브 시일기구(82, 174, 190).
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부(86, 178, 194)는 만곡된 단면형상을 갖춘 선단 끝을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 밸브 시일기구(82, 174, 190).
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1포트(72)와 제 2포트(74)를 서로 선택적으로 연결하고 그리고 제 1포트(72)와 제 2포트(74)를 서로 분리하기 위해서 상기 포트로서 제 1포트(72)와 상기 다른 포트로서 제 2포트(74)를 갖춘 감압밸브(70)와 결합된 것을 특징으로 하는 밸브 시일기구(82).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 감압밸브(70)는 상기 시일부재(106)와 밸브몸체(102)를 변위시키기 위해 변위가능한 다이어프램(114)을 갖춘 밸브몸체(102)로 구성되어, 상기 다이어프램(114)이 변위될 때, 상기 밸브몸체(102)는 상기 제 1포트(72)와 상기 제 2포트(74)를 서로 선택적으로 연결하고 그리고 제 1포트(72)와 제 2포트(74)를 서로 분리하기 위해서 변위되는 것을 특징으로 하는 밸브 시일기구(82).
  6. 제 1 항에 있어서, 복수의 포트(162, 164, 166))중 선택된 것을 서로 선택적으로 연결하고 그리고 상기포트(162, 164, 166)중 선택된 것을 서로 분리하기 위해서, 상기 포트와 상기 다른 포트로서 복수의 포트(162, 164, 166)를 갖춘 솔레노이드 작동밸브(160)와 결합된 것을 특징으로 하는 밸브 시일기구(174, 190).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 솔레노이드 작동밸브(160)는 밸브몸체(206)를 변위시키기위해 여자되는 솔레노이드 코일(238)과 상기 시일부재(214)를 갖춘 밸브몸체(206)로 구성되어, 상기 솔레노이드 코일(238)이 여자될 때, 상기 밸브몸체(206)는 상기 포트(162, 164, 166))중 선택된 것을 서로 선택적으로 연결하고 그리고 상기 포트(162, 164, 166)중 선택된 것을 서로 분리하기 위해서 변위되는 것을 특징으로 하는 밸브 시일기구(174, 190).
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