KR100586023B1 - 릴리프 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메인포펫 전방에 삽입되는 피스톤 유로의 유입구에 필터의 기능을 하는 환상통로가 설치되어, 압유에 포함된 이물질이 여과됨으로써 밸브 내부로 유입되지 않는 릴리프 밸브에 관한 것이다.
본 발명에 따른 릴리프 밸브는 펌프의 압유가 공급되는 고압입구와 고압입구의 압유를 탱크로 귀환시키는 탱크유로가 형성되는 슬리브, 고압입구에 연통되는 배압실이 후방에 형성되며 메인포펫 스프링에 의해 탄성 지지되어 고압입구와 탱크유로를 개폐하도록 슬리브 내에 설치되는 메인포펫, 고압입구와 배압실을 연통시키는 피스톤통로가 형성되며 메인포펫 전단부에 형성되는 포펫통로에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 피스톤, 메인포펫 포펫통로 내측벽과 피스톤 외측벽에 의해 형성되어 피스톤통로에 연통되는 환상통로, 메인포펫 후방에 설치되어 메인포펫 스프링 후단부를 지지하며 배압실과 연통되는 시트유로가 형성되는 시트부 및 파일럿 포펫 스프링에 의해 탄성 지지되며 시트유로를 개폐 가능하도록 설치되어 시트유로와 탱크유로를 연통시키는 파일럿 포펫을 포함하여 이루어진다.
릴리프밸브, 환상통로, 필터, 이물질, 포펫통로

Description

릴리프 밸브 {Relief valve}
도 1은 종래 기술에 따른 릴리프 밸브의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브의 측면단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브의 요부확대도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴리프 밸브의 요부확대도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴리프 밸브의 요부확대도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 릴리프 밸브 35 : 피스톤 스프링
10 : 슬리브 40 : 시트부
11 : 고압입구 44 : 시트면
12 : 탱크유로 50 : 파일럿 포펫
20 : 메인포펫 51 : 파일럿 포펫 스프링
21a : 포펫통로 내측벽 52 : 탱크입구
21 : 포펫통로 55 : 이동피스톤
22 : 배압실 56 : 조정피스톤
23 : 메인포펫 스프링 57 : 고정너트
30a,70a,80a : 피스톤 외측벽 60 : 환상통로
32 : 수직통로 200 : 유압펌프
33 : 중심통로 201 : 탱크
43 : 시트유로 30,70,80 : 피스톤
31,71,81 : 피스톤통로
본 발명은 메인포펫 전방에 삽입되는 피스톤 유로의 유입구에 필터의 기능을 하는 환상통로가 설치되어, 압유에 포함된 이물질이 여과됨으로써 밸브 내부로 유입되지 않는 릴리프 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 유압으로 가동되는 굴삭기 등과 같은 중장비에는 유압펌프로부터 토출되는 압유를 이용하여 중장비에 장착된 여러 가지 작업기를 구동하기 위한 유압회로 시스템이 사용된다. 중장비의 유압회로 시스템에는 릴리프 밸브가 설치되어 과도한 부하로부터 구동원을 포함한 유압회로 전체 시스템을 보호하기 위해 최고압을 규제하는 기능을 수행한다.
릴리프 밸브는 회로의 압력이 밸브의 설정 압력에 도달하면 유체의 일부 또는 전량을 배출시켜 회로 내의 압력을 설정값 이하로 유지하는 기능을 수행하는 압력 제어밸브의 하나로서, 릴리프 밸브의 설정 압력을 변경할 수 있어서 장비에 사용되는 작업기를 변경하는 경우에 대응할 수 있도록 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 릴리프 밸브의 단면도를 도시한다.
종래의 릴리프 밸브(100)에 따르면, 유압펌프(200)로부터 공급되는 압유는 릴리프 밸브(100)의 고압입구(110a)에 연결되어 유압시스템의 전체 압력이 고압입구(110a)에 작용한다. 릴리프 밸브(100)는 고압입구(110a)의 압력이 일정 압력 이상에 이르면 고압입구(110a)로부터의 압유를 탱크(201) 측으로 배출함으로써 유압시스템을 과도한 부하로부터 보호한다.
릴리프 밸브(100)는 슬리브(111)와, 슬리브(111) 내에 설치되는 메인포펫(112)과, 메인포펫(112) 전단에 설치되는 피스톤(113)과, 메인포펫(112) 후방에 설치되는 시트부(116)와, 파일럿 포펫(117)을 포함하여 이루어진다.
슬리브(111)의 전단에는 유압펌프(200)로부터의 압유가 공급되는 고압입구(110a)와 고압입구(110a)의 압유를 탱크(201)로 귀환시키는 탱크유로(110b)가 형성된다. 메인포펫(112)은 메인포펫 스프링(115)에 의해 탄성 지지되어 고압입구(110a)와 탱크유로(110b)를 개폐 가능하게 설치되며, 메인포펫(112)의 전단에 설치되는 피스톤(113)의 유로(114)가 고압입구(110a)와 메인포펫(112) 후방의 배압실(119)을 연결한다.
메인포펫(112)의 후방에 설치되는 시트부(116)는 메인포펫 스프링(115)과 피스톤 스프링(114b)의 후단을 지지하며, 시트부(116)의 중심에는 시트유로(116a)가 관통 형성되어 상기 배압실(119)과 연통된다.
시트부(116)의 후방에는 파일럿 포펫(117)이 상기 시트유로(116a)를 개폐하도록 설치되는데, 파일럿 포펫(117)은 그 후단부가 파일럿 포펫 스프링(118)에 의해 탄성 지지되어 슬리브(111) 내에서 이동 가능하게 설치된다. 파일럿 포펫 스프링(118) 후단부를 지지하는 조정피스톤(120)은 슬리브(111) 내에서 설치 위치를 변경할 수 있게 설치된다. 따라서 조정피스톤(120)을 좌우로 이동시켜 파일럿 포펫 스프링(118)의 인장력을 조정한 후 고정너트(121)를 체결하여 조정피스톤(120)을 슬리브(111)에 고정함으로써 릴리프 밸브(100)의 설정압력을 변경할 수 있다.
파일럿 포펫(117) 후방에는 상기 탱크유로(110b)에 연결되는 탱크입구(123)가 형성되어, 파일럿 포펫(117)이 시트유로(116a)를 개방하였을 때 시트유로(116a)를 통과한 압유를 탱크(201) 측으로 배출한다.
상술한 구성으로 이루어지는 릴리프 밸브(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다. 고압입구(110a)에 공급되는 유압펌프(200)의 압유는 피스톤(113)의 유로(114)를 경유하여 메인포펫(112) 후방의 배압실(119)로 유입된다.
고압입구(110a) 측의 압력이 파일럿 포펫 스프링(118)에 설정된 압력 이하에 해당되는 경우에는 파일럿 포펫(117)이 시트유로(116a)를 폐쇄한 상태에 놓이므로, 메인포펫(112)도 고압입구(110a)와 탱크유로(110b)를 폐쇄한 상태로 유지한다.
한편 중장비의 작업기(미도시)가 최대 스트로크에 도달하여 장비의 시스템 압력이 상승함에 따라 고압입구(110a) 측의 압력이 상승하여 파일럿 포펫 스프링(118)에 설정된 설정압력을 초과하면, 파일럿 포펫(117)이 도면 상 우측으로 이동하여 배압실(119)의 압유가 시트유로(116a)를 경유하여 탱크유로(110b)로 배출된다. 이 때 배압실(119)에는 유로(114)를 통해 압유가 보충되는데, 유로(114)에 압유가 흐름에 따라 압력 손실이 발생되어 배압실(119) 측과 피스톤(113) 전방의 압력차가 발생된다. 따라서 압력차로 인해 메인포펫(112)이 우측으로 이동되어 고압입구(110a)와 탱크유로(110b)가 서로 연통된다.
유압 기기에 발생하는 고장의 원인은 대부분 압유로 사용되는 오일의 오염 때문에 발생하는 것으로 알려져 있다. 유압시스템 내부를 순환하는 압유 내에는 먼지, 공기 등의 이물질이 포함되어 있는데, 먼지 등과 같은 미세한 입자가 드레인 구멍이나 유로에 막혀 작동불량의 원인이 되기도 하고, 주물의 모래와 같은 이물질이 릴리프 밸브 내의 압력실로 유입되어 메인포펫의 동작을 방해하거나 시트부에 손상을 가져오기도 한다.
즉 상술한 바와 같은 종래 릴리프 밸브(100)에 따르면, 고압입구(110a)의 압유가 메인포펫(112) 후방의 배압실(119)로 유입되는 통로는 메인포펫(112) 전단에 설치된 피스톤(113)의 중심에 형성된 유로(114)에 의해 형성되기 때문에, 장비가 사용되는 계절 환경의 온도변화로 인해 압유의 점도가 변화함에 따라 유량의 변화가 심하고, 압유에 포함된 이물질이 유로(114)를 통해 릴리프 밸브(100) 내부로 유입됨으로써 릴리프 밸브(100)의 동작이 불량해진다.
압유 내에 포함된 이물질로 인한 문제를 해결하기 위해 유압펌프 입구부에 탱크필터를 설치하기도 하고, 유압시스템의 배관에 라인필터로 기능하는 오일 여과기를 설치하기도 하지만 압유에는 여전히 많은 이물질이 포함되어 있다. 또한 유압시스템에 사용되는 오일필터는 고가이어서 원가상승의 원인으로 작용할뿐만 아니라 부품 수가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 릴리프 밸브로 공급되는 압유가 환상통로를 경유하도록 함으로써 압유에 포함된 이물질이 릴리프 밸브 내부로 유입되지 않도록 하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고압입구와 릴리프 밸브의 배압실을 연통시키는 피스톤 유로의 유입구가 환상통로로 이루어지는 릴리프 밸브를 제공한다.
본 발명에 따른 릴리프 밸브는 펌프의 압유가 공급되는 고압입구와 고압입구의 압유를 탱크로 귀환시키는 탱크유로가 형성되는 슬리브, 고압입구에 연통되는 배압실이 후방에 형성되며 메인포펫 스프링에 의해 탄성 지지되어 고압입구와 탱크유로를 개폐하도록 슬리브 내에 설치되는 메인포펫, 고압입구와 배압실을 연통시키는 피스톤통로가 형성되며 메인포펫 전단부에 형성되는 포펫통로에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 피스톤, 메인포펫 포펫통로 내측벽과 피스톤 외측벽에 의해 형성되어 피스톤통로에 연통되는 환상통로, 메인포펫 후방에 설치되어 메인포펫 스프링 후단부를 지지하며 배압실과 연통되는 시트유로가 형성되는 시트부 및 파일럿 포펫 스프링에 의해 탄성 지지되며 시트유로를 개폐 가능하도록 설치되어 시트유로와 탱크유로를 연통시키는 파일럿 포펫을 포함하여 이루어진다.
피스톤통로는 피스톤을 대략 수직하게 관통하여 형성되어 환상통로에 연통되는 수직통로와 수직통로에서 피스톤 중심에 길이 방향으로 형성되어 배압실에 연통되는 중심통로를 포함하고, 환상통로의 너비는 수직통로의 지름보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 피스톤통로는 피스톤의 외측에 길이 방향으로 형성되는 요홈부로 이루어지고, 요홈부의 전단은 환상통로에 연통되고 후단은 배압실에 연통될 수 있다.
여기에서 피스톤은 그 선단부가 메인포펫 전방으로 소정길이 돌출되도록 설치될 수 있다.
이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예 들을 통하여, 본 발명에 따른 릴리프 밸브의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브(1)의 측면단면도이다.
릴리프 밸브(1)는 슬리브(10)와, 슬리브(10) 내에 이동 가능하게 설치되는 메인포펫(20)과, 메인포펫(20) 전방에 삽입되는 피스톤(30)과, 환상통로(60)와, 메인포펫(20) 후방에 설치되는 시트부(40)와, 파일럿 포펫(50)을 포함하여 이루어진다.
릴리프 밸브(1)에는 유압펌프(200)로부터 압유가 공급되는 고압입구(11)와 탱크(201)로 연결되는 탱크유로(12)를 개폐하는 메인포펫(20)이 설치되어 고압입구(11)의 압력이 릴리프 밸브(1)의 설정압력을 초과할 때에는 메인포펫(20)이 고압입구(11)의 압유를 탱크(201) 측으로 배출시킴으로써 전체 유압 시스템의 압력을 일정값 이하로 유지하는 기능을 한다.
슬리브(10)의 선단에는 유압펌프(200)의 압유가 공급되는 고압입구(11)와 탱크유로(12)가 형성되며, 탱크유로(12)는 고압입구(11)의 압유를 탱크(201) 측으로 배출할 수 있도록 고압입구(11)와 연결된다.
메인포펫(20)은 메인포펫 스프링(23)에 의해 탄성 지지되며 상기 고압입구(11)와 탱크유로(12)를 개폐할 수 있도록 슬리브(10) 내에 이동 가능하게 설치된다. 즉 메인포펫(20)이 도면 상 좌측으로 이동되면 메인포펫(20)의 전단부가 고압입구(11)와 탱크유로(12)의 연결을 폐쇄하고, 우측으로 이동되면 고압입구(11)와 탱크유로(12)가 연결되어 고압입구(11)로부터의 압유가 탱크유로(12)로 배출된다.
메인포펫(20) 전단부에는 포펫통로(21)가 형성되고, 포펫통로(21)의 후방에는 배압실(22)이 형성된다. 메인포펫(20)의 후단부는 메인포펫 스프링(23)에 의해 탄성 지지되므로 메인포펫(20)은 슬리브(10) 내에 이동 가능하다. 메인포펫(20)의 포펫통로(21)에는 피스톤(30)이 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 그 후단부가 피스톤 스프링(35)에 의해 탄성 지지된다. 피스톤(30) 내측에는 피스톤통로(31)가 형성되어 고압입구(11)와 배압실(22)을 연통시키는 기능을 한다.
상기 메인포펫(20) 후방에는 시트부(40)가 설치되어 상기 메인포펫 스프링(23)과 피스톤 스프링(35)의 후단을 안정적으로 지지한다. 시트부(40) 내에는 전후방으로 시트유로(43)가 관통 형성되어 전방은 상기 배압실(22)과 연통된다. 시트부(40) 후단에는 시트유로(43)에서 외측으로 연장되는 시트면(44)이 형성되며, 시트부(40) 후방에는 상술한 탱크유로(12)와 연통되는 탱크입구(52)가 형성된다. 따라서 슬리브(10) 내측에는 고압입구(11)로부터의 압유가 피스톤통로(31), 배압실(22), 시트유로(43) 및 탱크입구(52)를 경유하는 유로가 형성된다.
파일럿 포펫(50)은 파일럿 포펫 스프링(51)에 의해 탄성 지지되어 슬리브(10) 내에 이동 가능하게 설치된다. 파일럿 포펫(50)은 그 전단부가 원추형상으로 이루어져 파일럿 포펫 스프링(51)의 스프링력에 의해 가압되어 시트부(40)의 시트면(44)과 접촉함으로써 시트유로(43)를 개폐한다. 따라서 파일럿 포펫(50) 은 시트유로(43)를 개폐함으로써 시트유로(43)와 탱크입구(52)를 연결/폐쇄하는 기능을 한다.
파일럿 포펫 스프링(51)의 후단부는 슬리브(10) 내에 이동 가능하게 설치되는 이동피스톤(55)에 의해 지지되며, 이동피스톤(55)의 후단에는 조정피스톤(56)이 고정너트(57)에 의해 슬리브(10)에 고정된다. 따라서 조정피스톤(56)의 슬리브(10)에 대한 좌우 위치를 조정하여 파일럿 포펫 스프링(51)의 인장력을 조정한 후 고정너트(57)로 조정피스톤(56)을 고정하여 이동피스톤(55)의 위치를 설정하면, 파일럿 포펫 스프링(51)의 압축상태가 일정하게 유지되므로 릴리프 밸브(1)의 설정압력이 소정의 압력으로 설정된다.
상기 피스톤(30)과 메인포펫(20) 사이에는 피스톤통로(31)의 유입구로 기능하는 환상통로(60)가 설치된다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브의 요부확대도로서, 도 3(a)는 측면단면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 A-A 선에서 바라본 정면단면도를 나타낸다. 이하에서는 도면을 참조하여 환상통로(60)와 피스톤통로(31)의 구성을 상세히 살펴본다.
환상통로(60)는 상기 피스톤통로(31)에 연통되도록 피스톤(30) 전방에 설치되며, 메인포펫(20)의 포펫통로(21) 내측벽(21a)과 피스톤(30) 외측벽(30a)에 의해 형성된다. 또한 피스톤통로(31)는 피스톤(30)을 대략 수직하게 관통하여 형성되는 수직통로(32)와, 수직통로(32)에서 분기하여 상기 피스톤(30) 중심에 길이방향으로 형성되는 중심통로(33)를 포함하여 이루어진다.
수직통로(32)는 상기 환상통로(60)와 연통되고 중심통로(33)의 후단부는 상기 배압실(22)에 연통되므로, 피스톤통로(31)에 의해 고압입구(11)와 배압실(22)이 서로 연결된다. 여기에서 상기 환상통로(60)의 너비(Da)는 수직통로(32)의 지름(Db) 보다 작게 이루어지는 것이 바람직하다. 고압입구(11) 측의 압유가 피스톤통로(31)를 통하여 메인포펫(20) 후방의 배압실(22)로 유입될 때에는 환상통로(60)를 경유하므로, 압유가 수직통로(32)의 지름(Db)보다 작은 너비(Da)로 이루어지는 환상통로(60)를 통과할 때 압유에 포함된 이물질은 통과되지 않는다. 즉 환상통로(60)는 필터의 기능을 수행함으로써 압유에 포함된 이물질이 릴리프 밸브(1) 내로 유입되지 못하게 하여 릴리프 밸브(1)를 보호한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴리프 밸브의 요부확대도를 도시한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴리프 밸브 내에는 상술한 일 실시예와 마찬가지로 메인포펫(20) 전방에 설치되는 포펫통로(21)에 피스톤(80)이 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 피스톤(80) 내에 형성되는 피스톤통로(81)의 구성도 동일하게 이루어진다. 또한 환상통로(60)는 상술한 일 실시예처럼 포펫통로 내측벽(21a)과 피스톤 외측벽(80a)에 의해 형성된다.
본 발명의 다른 실시예가 상술한 일 실시예와 다른 점은, 포펫통로(21) 내에 설치되는 피스톤(80)의 선단부가 메인포펫(20)의 전방으로 소정길이(d) 돌출되게 설치되는 것이다. 그러나 상기 피스톤(80)과 메인포펫(20) 사이에 설치되는 환상통로(60)는 피스톤통로(81)의 유입구로 기능하며, 압유에 포함된 이물질은 통과되지 않도록 필터의 기능을 수행하여 압유에 포함된 이물질이 릴리프 밸브 내로 유입되지 못하게 하는 점은 상술한 일 실시예와 동일하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴리프 밸브의 요부확대도로서, 도 5(a)는 측면단면도, 도 5(b)는 도 5(a)에 포함된 피스톤(70)의 평면도를 도시한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴리프 밸브 내에는 상술한 일 실시예와 마찬가지로 메인포펫(20) 전방에 설치되는 포펫통로(21)에 피스톤(70)이 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 또한 환상통로(60)는 상술한 일 실시예처럼 포펫통로 내측벽(21a)과 피스톤 외측벽(70a)에 의해 형성된다.
그러나 피스톤(70)에 형성되는 피스톤통로(71)는 피스톤(70)의 외측에 길이 방향으로 형성되는 요홈부로 이루어진다. 요홈부의 전단부는 상기 환상통로(60)에 연통되고, 후단은 상기 배압실(22)에 연통됨으로써, 요홈부가 피스톤통로(71)로서 배압실(22)과 고압입구(11)를 서로 연결하는 기능을 한다.
일 실시예와 마찬가지로, 상기 피스톤(70)과 메인포펫(20) 사이에 설치되는 환상통로(60)는 피스톤통로(71)의 유입구로 기능하며, 압유에 포함된 이물질이 통과되지 않도록 필터의 기능을 수행함으로써 압유에 포함된 이물질이 릴리프 밸브 내로 유입되지 못하게 하여 릴리프 밸브를 보호한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 릴리프 밸브에 따르면, 메인포펫 전방에 삽입되는 피스톤 유로의 유입구에 필터의 기능을 하는 환상통로가 설치되고, 고압입구의 압유가 환상통로를 경유하여 릴리프 밸브로 유입되는 동안 압유에 포함된 이물질이 여과되어 릴리프 밸브 내부로 유입되지 않아 릴리프 밸브의 기능이 원활하게 이루어지며 밸브가 보호되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 펌프의 압유가 공급되는 고압입구와 고압입구의 압유를 탱크로 귀환시키는 탱크유로가 형성되는 슬리브;
    상기 고압입구에 연통되는 배압실이 후방에 형성되며 메인포펫 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 고압입구와 탱크유로를 개폐하도록 상기 슬리브 내에 설치되는 메인포펫;
    상기 고압입구와 상기 배압실을 연통시키는 피스톤통로가 형성되며 상기 메인포펫 전단부에 형성되는 포펫통로에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 피스톤;
    상기 메인포펫 포펫통로 내측벽과 피스톤 외측벽에 의해 형성되어 상기 피스톤통로에 연통되는 환상통로;
    상기 메인포펫 후방에 설치되어 상기 메인포펫 스프링 후단부를 지지하며 상기 배압실과 연통되는 시트유로가 형성되는 시트부; 및
    파일럿 포펫 스프링에 의해 탄성 지지되며 상기 시트유로를 개폐 가능하도록 설치되어 상기 시트유로와 상기 탱크유로를 연통시키는 파일럿 포펫을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤통로는 상기 피스톤을 대략 수직하게 관통하여 형성되어 상기 환상통로에 연통되는 수직통로와 상기 수직통로에서 상기 피스톤 중심에 길이 방향으로 형성되어 상기 배압실에 연통되는 중심통로를 포함하고, 상기 환상통로의 너비는 상기 수직통로의 지름보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤통로는 상기 피스톤의 외측에 길이 방향으로 형성되는 요홈부로 이루어지고, 상기 요홈부의 전단은 상기 환상통로에 연통되고 후단은 상기 배압실에 연통되는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 피스톤은 그 선단부가 상기 메인포펫 전방으로 소정길이 돌출되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
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