KR100295888B1 - 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치에 관한 것으로, 유압 펌프로부터의 토출 유량을 변화시켜 개폐 밸브를 거쳐 유압 실린더에 공급되는 유량을 제어하므로써 카의 속도를 제어하는 유압식 엘리베이터에 있어서, 상기 개폐 밸브의 밸브 스풀 내부에 형성된 배압실에 카의 비상 정지시 발생하는 유압 실린더 압력의 충격을 완화시키기 위해 지지축의 상,하단에 각각 원판 부재가 구비된 배압실 스풀이 설치되어, 유압식 엘리베이터의 하강 운전중 전원이 차단되는 카의 비상 정지 초기에는 기존의 개폐 밸브 동작과 같이 가능한 빨리 개폐 밸브를 닫고 이후에는 개폐 밸브 자체의 오리피스를 통해서 서서히 유량을 차단시키므로써 급격한 유량의 차단으로 인한 유압 실린더 압력의 충격을 완화시켜 안전하면서도 승객에게 큰 충격없이 카를 정지시킬 수 있어서 승객이 항상 안전한 상태에서 탑승할 수 있게 된다.

Description

유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치{VALVE CONTROL DEVICE FOR ELEVATOR}

본 발명은 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유압식 엘리베이터의 하강 운전중 전원이 차단되는 카의 비상 정지시에 안전하면서도 승객에게 큰 충격없이 카를 정지시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 유압식 엘리베이터는 유도 전동기로 유압 펌프를 구동시키고 유압 펌프로부터 토출되는 유량을 유압 실린더로 공급 또는 배출하므로써 유압 실린더와 연결된 카를 상승 또는 하강시키는 기기로서, 유압식 엘리베이터의 속도 제어를 위해서 종래에는 유량 제어 밸브를 주로 사용하였으나, 동력 손실과 유온 상승 등의 단점으로 인하여 최근에는 인버터를 사용하여 직접 유도 전동기의 회전 속도를 제어하여 카의 속도를 제어하게 된다.

따라서, 복잡한 유량 제어 밸브 대신에 간단한 구조의 개폐 밸브만을 사용할 수 있게 되었다. 즉 상승 또는 하강시에는 개폐 밸브를 개방시켜서 유압 펌프와 유압 실린더 사이의 유로를 통해 작동유가 흐르게 하며, 정지시에는 개폐 밸브가 폐쇄되므로써 유압 실린더에서 유압 펌프측으로의 유량이 차단되어 유압 실린더를 정지시키게 된다.

특히, 상기 카의 하강 운전중에 전원이 차단되는 경우에는 유도 전동기에 의한 제동력이 상실되기 때문에 카는 자중에 의한 낙하를 하게 되므로 개폐 밸브에 의해 유압 실린더와 유압 펌프 사이의 유로를 차단하므로써 카를 정지시켜야 하는데, 이때 개폐 밸브의 닫힘으로 인해서 카는 급격한 속도 변화를 일으키게 되고 이로 인해 승객은 큰 충격을 느끼게 된다.

따라서, 상기 카의 비상 정지시 유도 전동기에 의한 제동력 상실로 인한 과도한 하강 속도를 억제하는 동시에 급격한 속도 변화로 인한 정지시의 충격을 저감시킬 수 있는 개폐 밸브의 동작이 요구된다.

종래에는 도 1에 도시한 바와 같이, 유압식 엘리베이터의 전동기 제어부의 제어 신호에 의해서 유도 전동기(15)가 회전하면, 유도 전동기와 직결되어 있는 유압 펌프(16)는 유도 전동기의 회전 방향에 따라 유량을 토출하거나, 흡입하게 되며, 카(11)가 정지하고 있을 때에는 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)가 밸브 제어부의 신호에 의해서 소자되면, 제 1 솔레노이드 밸브(17)에 의해서 유압 실린더(19)로부터의 파일럿 배관(32)과 개폐 밸브(41)의 배압실(42)이 연통되고, 제 2 솔레노이드 밸브(18)에 의해서 개폐 밸브(41)의 배압실(42)에서 탱크로의 유로가 차단된다.

따라서, 카(11)의 자중에 의해 형성된 압유는 제 1 솔레노이드 밸브(17)를 거쳐서 개폐 밸브(41)의 배압실(42)로 공급되고, 개폐 밸브(41)의 밸브 스풀(43)을 밀게 되므로 개폐 밸브(41)는 닫히게 된다.

또한, 엘리베이터의 카(11)가 상승시에는 전동기 제어부의 지령에 따라서 유도 전동기(15)가 회전하고, 유압 펌프(16)로부터 유량이 토출되며, 초기에는 유압 펌프(16)의 압력이 유압 실린더(19)의 압력보다 작기 때문에 개폐 밸브(41)는 닫혀 있다가 유압 펌프(16)의 압력이 상승하여 유압 실린더(19)의 압력보다 커지게 되면, 개폐 밸브(41)를 밀어 올리면서 유압 실린더(19)측으로 유량이 흐르게 되고, 유도 전동기(15)의 회전 속도 제어를 통해 유압 펌프(16)의 토출 유량을 변화시키므로써 유압 실린더(19) 및 카(11)의 속도를 제어하게 된다.

상기 카(11)가 하강시에는 개폐 밸브(41)를 강제로 열어 주어야 하기 때문에 배압실(42)의 압력을 제거해야 하는 데, 이를 위해서 밸브 제어부의 신호에 의해 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)가 여자됨에 따라서 유압 실린더(19)로부터의 파일럿 배관(32)은 차단되고, 개폐 밸브(41)의 배압실(42)과 탱크로의 유로가 개방되어 배압실(42)내의 작동유가 빠져 나가므로써 배압실(42)의 압력이 제거되며, 결국 개폐 밸브(41)의 밸브 스풀(43)을 누르는 힘이 사라지기 때문에 개폐 밸브(41)는 열리고 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16)의 사이에는 유로가 형성된다.

특히, 카(11)의 하강 운전중에 전원이 차단된 경우에는 유도 전동기(15)에 의한 제동력이 상실되기 때문에 카(11)는 자중에 의해서 급속히 하강하게 되며, 이를 방지하기 위해 개폐 밸브(41)는 유압 실린더(19)로부터 유압 펌프(16)로의 유량을 차단해야 하며, 정전시 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)는 소자되어 유압 실린더(19)의 압유가 개폐 밸브(41)의 배압실(42)로 공급되고, 개폐 밸브(41)의 밸브 스풀(43)을 닫히는 방향으로 밀게 되므로 개폐 밸브(41)는 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16)사이의 유로를 차단시키게 된다.

한편, 정상적인 카(11)의 하강 운전의 경우 카(11)의 속도와 개폐 밸브(41)를 통과하는 유량은 도 2와 같은 데, A에서는 유압 실린더(19)의 압력과 유압 펌프(16)의 압력을 같게 만들기 위해 개폐 밸브(41)가 닫힌 상태에서 유도전동기(15)가 구동되고, 유압 실린더(19)의 압력과 유압 펌프(16)의 압력이 같다고 판단되면, 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)를 여자시켜 개폐 밸브(41)를 개방시키며, 속도 제어 구간으로 넘어 가고, B는 가속 구간, C는 등속 구간, D는 감속 구간이며, E에서 유도 전동기(15)는 정지하고, 개폐 밸브(41)는 닫히게 된다.

또한, 상기 카(11)가 비상 정지시의 개폐 밸브(41)를 통과하는 유량과 이때의 유압 실린더(19) 압력이 도 3에 도시되어 있는 데, A1은 유압 펌프(16)의 압력을 유압 실린더(19) 압력이 평형을 이루도록 유도 전동기(15)를 구동시키는 구간으로 압력이 평형을 이루면 개폐 밸브(41)는 개방되고, B1의 가속 구간을 거쳐 C1의 등속 구간에 이르게 되며, 등속 구간중에 정전 등으로 전원이 차단된 경우에 유도 전동기(15)는 제동력을 상실하게 되기 때문에 대기압에 가깝게 됨에 따라서 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16)의 압력 차이가 커지므로 개폐 밸브(41)를 통과하는 유량은 순간적으로 증가하게 된다.

계속해서 소자된 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)에 의해서 개폐 밸브(41)의 배압실(42)에 유압 실린더(19)의 압력이 공급되면, 개폐 밸브(41)는 닫히고 카(11)는 정지하게 되는 데, 이때의 유압 실린더(19) 압력은 도 3에서와 같이 정전 초기시 개폐 밸브(41)를 통과하는 유량의 증가로 인해 순간적으로 감소하였다가 개폐 밸브(41)가 급격히 닫히면서 다시 큰 폭으로 증가하는 현상을 나타낸다.

이와 같은 유압 실린더(19) 압력의 급격한 변화는 카(11)안의 승객에게는 충격으로 나타나게 되고, 이러한 카(11)의 비상 정지시 충격을 감소하기 위해서 개폐 밸브(41)의 배압실(42)에 스톱퍼를 설치하여 카(11)의 하강이 유량이 통과하는 면적을 줄이는 방법이 일본 특허 공개번호 평5-105341에 제안되었으나, 상승시에는 스톱퍼로 인해 큰 압력 손실이 발생하므로 유도 전동기(15)의 동력 손실을 유발하게 되며, 또한 상승용 밸브와 하강용 밸브를 설치하여 스톱퍼를 사용할 때 나타나는 문제점을 해결하는 방안이 일본 특허 공개번호 평6-100271에 제안되었으나, 전체적인 유압 회로의 구성이 복잡해지게 되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유압식 엘리베이터의 하강 운전중 전원이 차단되는 카의 비상 정지시에 안전하면서도 승객에게 큰 충격없이 카를 정지시킬 수 있도록 하여 승객이 항상 안전한 상태에서 탑승할 수 있는 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 유압식 엘리베이터의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 2는 종래 유압식 엘리베이터의 카가 정상적인 하강 운전시 카의 속도와 개폐 밸브를 통과하는 유량과의 상관 관계를 나타낸 그래프 선도

도 3은 종래 유압식 엘리베이터의 카가 비상 정지시 개폐 밸브를 통과하는 유량과 유압 실린더의 압력과의 상관 관계를 나타낸 그래프 선도

도 4는 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 정지시의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 5는 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 상승 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 6은 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 7은 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강시 정전 등으로 인해 유도 전동기에 의한 제동력이 상실됐을 때의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 8은 본 발명에 따른 개폐 밸브를 절개하여 나타낸 사시도

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 정지시의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 상승 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강시 정전 등으로 인해 유도 전동기에 의한 제동력이 상실됐을 때의 유압 회로를 나타낸 구성도

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개폐 밸브를 절개하여 나타낸 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,21; 개폐 밸브 2,22; 밸브 스풀

3,13,23,30; 배압실 4,24; 지지축

5,25,6,26; 원판 부재 7,27; 배압실 스풀

8,18; 제 1 스프링 9,19; 제 2 스프링

10; 통공 11; 카

12; 오리피스 14,31; 솔레노이드 밸브

19; 유압 실린더 33; 비례 제어밸브

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유압 펌프로부터의 토출 유량을 변화시켜 개폐 밸브를 거쳐 유압 실린더에 공급되는 유량을 제어하므로써 카의 속도를 제어하는 유압식 엘리베이터에 있어서, 상기 개폐 밸브의 밸브 스풀 내부에 형성된 배압실에 카의 비상 정지시 발생하는 유압 실린더 압력의 충격을 완화시키기 위해 지지축의 상,하단에 각각 원판 부재가 구비된 배압실 스풀이 설치되고, 상기 배압실 스풀의 지지축 상,하부에는 각각 배압실 스풀을 밀어주는 탄성력을 부여하기 위한 제 1,2 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치된 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치가 제공되므로써 달성된다.

상기 배압실 스풀의 지지축 상,하부에는 각각 배압실 스풀을 밀어주는 탄성력을 부여하기 위한 제 1,2 스프링이 설치된 것을 그 특징으로 한다.

상기 배압실 스풀의 지지축 하단에 설치된 원판 부재에는 복수개의 통공이형성된 것을 그 특징으로 한다.

상기 밸브 스풀의 하단에는 카의 비상 정지시 유량이 통과하는 복수개의 오리피스가 형성된 것을 그 특징으로 한다.

상기 배압실 스풀의 지지축 상단에 설치된 원판 부재의 상부에 형성되어 있는 배압실에는 배압실 스풀을 작동시키기 위해 배압실의 압력을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브가 연결 설치되고, 솔레노이드 밸브에는 파일럿 배관에 작용하는 유압 실린더의 압력을 제어하여 배압실에 원하는 압력을 형성시키기 위해 밸브 제어부의 신호에 의해 동작하는 비례 제어밸브가 연결 설치된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 정지시의 유압 회로를 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 상승 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도이며, 도 6은 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강시 정전 등으로 인해 유도 전동기에 의한 제동력이 상실됐을 때의 유압 회로를 나타낸 구성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 개폐 밸브를 절개하여 나타낸 사시도로서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 본 발명을 설명한다.

본 발명은 유압식 엘리베이터에 설치되는 개폐 밸브(1)의 밸브 스풀(2) 내부에 형성된 배압실(3)에 지지축(4)의 상,하단에 각각 원판 부재(5)(6)가 구비된 배압실 스풀(7)이 설치되고, 배압실 스풀(7)의 지지축(4) 상,하부에는 각각 배압실 스풀(7)을 밀어주는 탄성력을 부여하기 위한 제 1,2 스프링(8)(9)이 설치되며, 상기 배압실 스풀(7)의 지지축(4) 하단에 설치된 원판 부재(6)에는 복수개의 통공(10)이 형성되며, 상기 밸브 스풀(2)의 하단에는 카(11)의 비상 정지시 유량이 통과하는 복수개의 오리피스(12)가 형성되고, 상기 배압실 스풀(7)의 지지축(4) 상단에 설치된 원판 부재(5)의 상부에 형성되어 있는 배압실(13)에는 배압실 스풀(7)을 작동시키기 위해 배압실(13)의 압력을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브(14)가 연결 설치되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 유압식 엘리베이터의 카(11)가 정지시에는 도 4에 도시한 바와 같이, 유도 전동기(15)는 정지 상태임에 따라서 유압 펌프(16)은 대기압 수준이고, 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18) 및 배압실 스풀(7)의 지지축(4) 상단에 설치된 원판 부재(5)의 상부에 형성되어 있는 배압실(13)에 연결 설치된 솔레노이드 밸브(14)는 모두 소자되어 있으므로 인해 유압 실린더(19)의 압력이 상기 제 1 솔레노이드 밸브(17)를 거쳐 개폐 밸브(1)의 밸브 스풀(2) 내부에 형성된 배압실(3)에 작용하여 상기 밸브 스풀(2)은 하방으로 밀려 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16) 사이의 유로를 차단시키게 된다.

또한, 상기 유압 실린더(19)의 압력은 솔레노이드 밸브(14)를 거쳐서 상기 배압실(13)에 작용하고 있기 때문에 배압실 스풀(7)을 하방으로 밀게 되며, 이 배압실 스풀(7)은 상기 개폐 밸브(1)의 밸브 스풀(2) 하단에 형성된 복수개의 오리피스(12)를 막게 되므로 오리피스(12)를 통해 유량이 흐르지 못하게 된다.

또한, 도 5와 같이 카(11)가 상승 운전시에는 종래의 시스템과 같이 유도 전동기(15)의 구동으로 인해 유압 펌프(16)로부터 유량이 토출되고, 유압 펌프(16)의 압력이 증가하면서 개폐 밸브(1)를 상부로 들어 올림에 따라 상기 유압 펌프(16)로부터 유압 실린더(19)로 유량이 공급되어 카(11)는 상승하게 된다.

또한, 도 6과 같이 카(11)가 하강 운전시에는 초기에 유도 전동기(15)를 구동시켜 유압 실린더(19)의 압력과 평형을 이루도록 유압 펌프(16)의 압력을 증가시킨 후, 개폐 밸브(1)를 열게 되는 데, 이때 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)가 소자되면서 개폐 밸브(1)의 배압실(3)에 채워져 있는 작동유는 상기 제 2 솔레노이드 밸브(18)를 통해서 탱크로 배출되고, 배압실 스풀(7)은 유압 실린더(19)의 압력과 유압 펌프(16)의 압력에 의해서 상부 방향으로 밀리게 된다.

따라서, 상기 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16) 사이의 유로가 개방되고, 유압 실린더(19)로 부터 유압 펌프(16)로의 유량에 의해 카(11)는 하강하게 되는 데, 이때 솔레노이드 밸브(14)도 소자되어 배압실(13)에 채워져 있던 작동유도 솔레노이드 밸브(14)를 거쳐 탱크로 배출되고, 배압실 스풀(7)도 상부 방향으로 밀려 올라가게 된다.

또한, 카(10가 상승이나, 하강 운전한 후, 정지할 때에는 모든 솔레노이드 밸브가 소자되기 때문에 배압실(3)(13)에는 유압 실린더(19)의 압력이 작용하여 개폐 밸브(1)는 닫히고, 배압실 스풀(7)은 개폐 밸브(1)의 오리피스(12)를 폐쇄시켜 기존의 시스템과 동일한 기능을 수행하게 된다.

또한, 카(11)의 하강시 정전 등으로 인해 유도 전동기(15)에 의한 제동력이상실될 때에는 도 7과 같이 동작을 하게 되는 데, 전원이 차단되면 유압 펌프(16)의 압력은 대기압이 되어 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16) 사이의 증가된 압력 차이로 인해 유압 실린더(19)로부터 급격한 유량 증가가 발생하게 된다.

이때, 소자된 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)에 의해서 유압 실린더(19)의 압력이 개폐 밸브(1)의 배압실(3)로 급속히 공급되어 개폐 밸브(1)를 닫게 되지만, 개폐 밸브(1)의 하단에 형성된 복수개의 오리피스(12)를 통해서 적은 양의 유량이 유압 실린더(19)로부터 유압 펌프(16) 측으로 흐르고 있기 때문에 유량의 갑작스런 차단으로 인한 유압 실린더(19)측 압력의 급격한 압력 변화는 완화된다.

그리고, 소자된 솔레노이드 밸브(14)에 의해서 유압 실린더(19)의 압력은 오리피스(12)를 거쳐 시간 지연을 가지면서 배압실(13)로 공급됨에 따라 전원이 차단되어 개폐 밸브(1)가 닫힌 후 일정 시간이 경과되면 상기 배압실(13)의 압력으로 인해 배압실 스풀(7)은 하방으로 밀리게 되며, 개폐 밸브(1)의 오리피스(12)를 폐쇄시켜 유량을 완전히 차단시키게 되고, 카(11)는 정지하게 된다.

도 4에 카(11)의 비상 정지시 개폐 밸브를 통과하는 유량과 이와 관련된 유압 실린더의 압력을 도시하였는 데, 전원이 차단되면 D2 구간에서 개폐 밸브(1)는 닫히게 된다. 즉 개폐 밸브가 열려 있는 초기에는 유량이 순간적으로 증가하다가 개폐 밸브가 닫히면서 다시 감소하게 되지만, 종래의 시스템과는 달리 개폐 밸브가 닫히더라도 개폐 밸브의 오리피스(12)를 통과하는 유량으로 인해 어느 정도의 유량이 발생하게 되며, E2 구간에서는 배압실 스풀(7)의 작용으로 서서히 유량이 감소하게 되고, 솔레노이드 밸브(14)의 오리피스(12)에 의한 시간 지연을 거친 다음,상기 배압실 스풀(7)이 오리피스(12)를 막기 때문에 E2에 해당하는 시간을 거친 후에 유압 실린더(19)에서 유압 펌프(16)로의 유량은 완전히 차단되고 카(11)는 정지하게 된다.

여기서, 상기 배압실 스풀(7)에 대해서 상부로 미는 방향을 기준으로 작용하는 힘을 계산하면 다음과 같다.

F = P1·5S6 + P2·5S5 - P2·5S4 - P3·5S3 - Fs

여기서, P1은 유압 펌프의 압력, P2는 개폐 밸브의 배압실(3) 압력, P3는 배압실 스풀(7)의 배압실(13)에 작용하는 압력이고, 5S6, 5S5, 5S4, 5S3는 도 8에 도시한 배압실 스풀(7)의 면적이며, Fs는 제 1 스프링(8)에 작용하는 힘이고, 상승시에는 P2 = P3 이기 때문에 F = P1·5S6 + P2·5S5 - P2·5S4 - P3·5S3 - Fs = P1·5S6 + (5S5 - 5S4 -5S3)·P2 - Fs 가 된다.

Fs는 배압실 스풀(7)에 작용하는 힘이 없을 때 배압실 스풀을 원래의 위치로 복귀시키는 역할을 하므로 큰 힘이 작용하지 않게 되고, 도 8에 도시한 형상을 고려할 때 배압실 스풀(7)의 면적비는 5S5 - 5S4 《 5S3 가 된다.

또한, 5S6 《 5S3 이기 때문에 F 〈 0 이 되고, 결국 배압실 스풀(7)은 하방으로 눌리게 되어 개폐 밸브에 형성된 오리피스(12)를 폐쇄시키게 되는 데, 반대로 하강시에는 P2 = P3 = 0 이므로 F = P1·5S6 - Fs 가 되며, P1·5S6 》Fs 이기 때문에 F 〉0 가 되어 배압실 스풀(7)은 상부로 밀리게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 정지시의 유압 회로를 나타낸 구성도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 상승 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도이며, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강 운전시의 유압 회로를 나타낸 구성도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 엘리베이터의 카가 하강시 정전 등으로 인해 유도 전동기에 의한 제동력이 상실됐을 때의 유압 회로를 나타낸 구성도이며, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개폐 밸브를 절개하여 나타낸 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예는 개폐 밸브(21)의 밸브 스풀(22) 내부에 형성된 배압실(23)에 지지축(24)의 상,하단에 각각 원판 부재(25)(26)가 구비된 배압실 스풀(27)이 설치되고, 배압실 스풀(27)의 지지축(24) 상,하부에는 각각 배압실 스풀(27)을 밀어주는 탄성력을 부여하기 위한 제 1,2 스프링(28)(29)이 설치되며, 상기 배압실 스풀(27)의 지지축(24) 상단에 설치된 원판 부재(25)의 상부에 형성되어 있는 배압실(30)에는 배압실 스풀(27)을 작동시키기 위해 배압실(30)의 압력을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브(31)가 연결 설치되고, 솔레노이드 밸브(31)에는 파일럿 배관(32)에 작용하는 유압 실린더(19)의 압력을 제어하여 배압실(30)에 원하는 압력을 형성시키기 위해 밸브 제어부의 신호에 의해 동작하는 비례 제어밸브(33)가 연결 설치되어 구성된다.

따라서, 유압식 엘리베이터의 카(11)가 정지시에는 도 9에 도시한 바와 같이, 유도 전동기(15)는 정지 상태임에 따라서 유압 펌프(16)은 대기압 수준이고, 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)는 소자되어 있기 때문에 유압 실린더(19)의 압력이 상기 제 1 솔레노이드 밸브(17)를 거쳐 개폐 밸브(21)의 배압실(23)에 작용하며, 밸브 스풀(22)은 하방으로 밀려 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16) 사이의 유로를 차단시키고, 카(11)는 정지 상태에 있게 된다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브(31)는 여자되고, 비례 제어밸브(33)는 소자되어 있기 때문에 배압실 스풀(27)의 압력은 대기압 수준이 되고, 배압실 스풀(27)은 제 1 스프링(28)의 반발력에 의해 위로 밀려 올라가 있게 된다.

또한, 도 10과 같이 카(11)가 상승 운전시에는 배압실 스풀(27)이 제 1 스프링(28)의 반발력에 의해 위로 들려 있으므로 개폐 밸브(21)의 밸브 스풀(22) 변위를 제한하지 않기 때문에 종래의 시스템과 같고, 유도 전동기(15)의 구동으로 인해 유압 펌프(16)로부터 유량이 토출되며, 유압 펌프(16)의 압력이 증가하면서 개폐 밸브(21)를 위로 들어 올리게 됨에 따라 유압 펌프(16)로부터 유압 실린더(19)로 유량이 공급되고, 카(11)는 상승하게 된다.

또한, 도 11과 같이 카(11)가 하강시에는 초기에 유도 전동기(15)를 구동시켜 유압 실린더(19)의 압력과 평형을 이루도록 유압 펌프(16)의 압력을 증가시킨 후, 개폐 밸브(1)를 열게 되는 데, 이때 밸브 제어부의 신호에 의해 동작하는 비례 제어밸브(33)를 이용하여 파일럿 배관(32)으로 부터 공급되는 유압 실린더(19)의 압력을 제어하여 배압실 스풀(27)에 제어된 압력을 공급하게 되고, 이 압력에 의해 배압실 스풀(27)은 제 1 스프링(28)에 의한 저항력을 이기고 있는 상태에서 하방으로 움직이며, 이 후에 비례 제어밸브(33)는 소자되고 솔레노이드 밸브(31)는 여자되어 배압실(30)에 작용하는 압력을 유지하게 된다.

그리고, 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)가 소자되면서 개폐 밸브(1)의 배압실(23)에 채워져 있는 작동유는 제 2 솔레노이드 밸브(18)를 통해서 탱크로 배출되고, 밸브 스풀(22)은 유압 실린더(19)의 압력과 유압 펌프(16)의 압력에 의해서 상부 방향으로 밀리게 됨에 따라 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16) 사이의 유로가 개방되고, 유압 실린더(19)로 부터 유압 펌프(16)로의 유량에 의해 카(11)는 하강하게 되지만, 카(11)의 상승때와는 달리 배압실 스풀(27)이 하방으로 내려와 있기 때문에 개폐 밸브(21)의 밸브 스풀(22)이 완전히 상부 방향으로 열리지 못하고 제한을 받게 됨에 따라 카(11)의 상승때 보다는 개폐 밸브(21)의 유량 통과 면적이 감소하게 된다.

상기 유량 통과 면적이 감소하게 되면 유압 실린더(19)로 부터 유압 펌프(16)로 동일한 유량이 흐르게 하기 위해서 유압 실린더(19)의 압력과 유압 펌프(16) 압력의 차이가 증가해야 하지만, 카(11)의 상승시와는 달리 하강시에는 유도 전동기(15)가 희생 제동을 하기 때문에 개폐 밸브(21) 양단의 압력차를 증가시키기 위해 추가로 유도 전동기(15)의 동력 소모가 필요하지 않게 된다.

상기 카(11)가 상승이나 하강 운전후 정지할 때에는 비례 제어밸브(33)를 제외한 모든 솔레노이드 밸브가 소자되기 때문에 개폐 밸브(21)의 배압실(23)에는 유압 실린더(19)의 압력이 작용하고, 배압실 스풀(27)에는 대기압이 작용하여 개폐 밸브(21)는 닫히며, 배압실 스풀(27)은 제 1 스프링(28)에 의해서 다시 상부 방향으로 들려지기 때문에 기존의 시스템과 동일한 기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 카(11)의 하강시 정전 등으로 인해 유도 전동기(15)에 의한 제동력이 상실될 때에는 도 12와 같은 동작을 하게 되는 데, 전원이 차단되면 유압 펌프(16) 압력은 대기압이 되어 유압 실린더(19)와 유압 펌프(16) 사이의 증가된 압력 차이로 인해 유압 실린더(19)로 부터 급격한 유량 증가가 발생하게 된다.

이때, 소자된 제 1,2 솔레노이드 밸브(17)(18)에 의해서 유압 실린더(19)의 압력이 개폐 밸브(21)의 배압실(23)로 급속히 공급되어 개폐 밸브(21)를 폐쇄시키며, 비례 제어밸브(33)와 솔레노이드 밸브(31)도 소자되기 때문에 유압 실린더(19)의 압력이 배압실 스풀(27)에 작용하여 배압실 스풀(27)을 밀게 되지만 개폐 밸브(21)의 닫힘 동작에는 영향을 미치지 않게 된다.

하지만 배압실 스풀(27)의 작용으로 밸브 스풀(22)에 의해 형성된 유량 통과 면적이 감소되어 있었기 때문에 종래의 시스템에서 비상 정지 초기에 발생하는 과도한 유량 증가를 초기에 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 유량과 유압 실린더(19) 압력 사이의 동특성은 다음의 연속 방정식에 의해 결정된다.

Q = Aj·Xj + Vj/βj·Pj

여기서, Aj는 유압 실린더의 단면적, Xj는 유압 실린더의 변위, Vj는 유압 실린더의 내부 체적, β는 체적 탄성계수, Pj는 유압 실린더 압력의 변화량, Q는 개폐 밸브의 통과 유량을 나타낸다.

상기한 연속 방정식으로 부터 알 수 있듯이 카(11)의 비상 정지시 유압 실린더(19) 압력의 급격한 변화는 유량의 순간적인 변화에 기인하는 것이기 때문에 비상 정지시 개폐 밸브(21)를 통하여 초기에 발생하는 유량을 감소시키므로써 개폐 밸브(21)가 닫힐 때의 유량 변화가 둔화되어 유압 실린더(19) 압력의 변화량을 감소시킬 수가 있으며, 이로 인한 승차감의 향상을 기대할 수 있게 된다.

한편, 상기 배압실 스풀(27)에 대해서 상부로 미는 방향을 기준으로 배압실 스풀에 작용하는 힘을 계산하면 다음과 같다.

F = P2·5S2 + Fs1 - P1·5S1 - Fs2

여기서, P1은 유압 실린더의 압력이고, P2는 배압실 스풀(27)의 배압실(23)에 작용하는 압력이며, 5S1, 5S2는 도 13에 도시한 배압실 스풀(27)의 면적이며, Fs1은 제 2 스프링(29)에 작용하는 힘이고, Fs2는 제 1 스프링(28)에 작용하는 힘이다.

따라서, 배압실 스풀(27)이 개폐 밸브의 유량 통과 면적을 감소시키기 위해서는 F 〉0 이 되어야 한다. 즉 P2·5S2 〉P1·5S1 + Fs2 - Fs1 이 되도록 개폐 밸브를 설계하면 되며, P2는 비례 제어밸브(33)에 의해 유압 실린더(19)의 압력으로부터 형성되므로 P1 ≥ P2 이 된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 유압식 엘리베이터의 하강 운전중 전원이 차단되는 카의 비상 정지 초기에는 기존의 개폐 밸브 동작과 같이 가능한 빨리 개폐 밸브를 닫고 이후에는 개폐 밸브 자체의 오리피스를 통해서 서서히 유량을 차단시키므로써 급격한 유량의 차단으로 인한 유압 실린더 압력의 충격을 완화시켜 안전하면서도 승객에게 큰 충격없이 카를 정지시킬 수 있어서 승객이 항상 안전한 상태에서 탑승할 수 있으므로 인해 엘리베이터의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 의해 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 유압 펌프로부터의 토출 유량을 변화시켜 개폐 밸브를 거쳐 유압 실린더에 공급되는 유량을 제어하므로써 카의 속도를 제어하는 유압식 엘리베이터에 있어서, 상기 개폐 밸브의 밸브 스풀 내부에 형성된 배압실에 카의 비상 정지시 발생하는 유압 실린더 압력의 충격을 완화시키기 위해 지지축의 상,하단에 각각 원판 부재가 구비된 배압실 스풀이 설치되고, 상기 배압실 스풀의 지지축 상,하부에는 각각 배압실 스풀을 밀어주는 탄성력을 부여하기 위한 제 1,2 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 배압실 스풀의 지지축 하단에 설치된 원판 부재에는 복수개의 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 스풀의 하단에는 카의 비상 정지시 유량이 통과하는 복수개의 오리피스가 형성된 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 배압실 스풀의 지지축 상단에 설치된 원판 부재의 상부에 형성되어 있는 배압실에는 배압실 스풀을 작동시키기 위해 배압실의 압력을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브가 연결 설치되고, 솔레노이드 밸브에는 파일럿 배관에 작용하는 유압 실린더의 압력을 제어하여 배압실에 원하는 압력을 형성시키기 위해 밸브 제어부의 신호에 의해 동작하는 비례 제어밸브가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터의 밸브 제어장치.