KR100615444B1

KR100615444B1 - 압력 감소 밸브

Info

Publication number: KR100615444B1
Application number: KR1020050017313A
Authority: KR
Inventors: 로버트 엘 코엘저
Original assignee: 할덱스 브레이크 코포레이션
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-08-29
Also published as: EP1571516A2; JP2005316956A; JP4224034B2; US7048000B2; AU2005200885A1; CN1757961A; US20050194046A1; AU2005200885B2; KR20060043332A; EP1571516A3; CN100376831C

Abstract

상기 압력 감소 밸브는 그 내부에 통로를 가지는 하우징과, 상기 통로 내부에 배치된 밸브 본체와, 상기 통로 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤을 구비한다. 상기 밸브 본체는 상기 통로에 횡방향으로 배치되고 상기 통로를 입구측과 출구측으로 분할하는 벽을 구비하여, 상기 벽은 이를 관통하는 다수의 개구와, 상기 개구들 사이의 벽 부분을 구비하며 실링면을 형성하는 출구측에 대향한다. 상기 피스톤은 채널의 제 1 단부상에서 채널을 둘러싸는 실링 띠로써 길이방향으로 관통하는 채널과, 상기 채널의 제 2 단부상에서 채널을 둘러싸는 플랜지와, 상기 실링 띠를 둘러싸는 환상형의 쇼울더를 구비한다. 입구측에서의 유압은 상기 쇼울더상에 작용하며, 상기 출구측을 향하여 상기 피스톤을 바이어스하며, 상기 출구측에서의 유압은 상기 플랜지 상에 작용하여 상기 출구측을 향하여 상기 피스톤을 바이어스한다.

Description

압력 감소 밸브{Pressure reducing valve}

도 1은 종래 기술에 따른 압력 감소 밸브의 부분 측단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 압력 감소 밸브의 부분 측단면도이다.

도 3은 본 발명이 실시예에 따른 압력 감소 밸브를 포함하는 압축기의 부분 평면도이다.

도 4는 도 3의 압력 감소 밸브를 구비한 압축기의 입면도이다.

도 5는 압축기의 압력 감소 밸브의 상세한 사항을 도시하는 도 3의 강조된 부분의 부분 단면 평면도이다.

도 6은 도 5의 압력 감소 밸브의 출구 압력과 압축 압력 사이의 배분 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 터보 차징 장치에서 발생될 수 있는 고압이 성능에 영향을 미치고 압축기 구성요소의 신뢰성에 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 공기 압축기의 연결부에 사용될 수 있는 압력 배분 밸브로 알려진 압력 감소 밸브에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 중형 트럭이나 트레일러와 같은 많은 차량은 브레이크 시스템, 승차 제어 시스템, 트레일러 레벨링 및 높이 제어 시스템등과 같은 다양한 차량 시스템을 작동시키는 압축 공기를 사용한다. 일반적으로, 이러한 차량 시스템을 작동하는데 필요한 압축 공기는 차량에 탑재된 공기 압축기에 의해 발생된다. 최근에는, 북미 충형 트럭에 장착되는 공기 압축기의 경우, 압축기의 유입 공기는 트럭 엔진으로부터에서 시스템에 의해 제공되어, 유입 공기는 터보 차징된 압력하에 놓인다. 이러한 트럭의 흡기 매니폴드에서의 공기 압력이 연방 규정에 의해 제시된 배출 규정을 맞추기 위하여 75psi 가 되는 것은 특이한 일이 아니며, 보다 높은 배출 기준이 디젤 엔진에 적용되며, 몇몇 제조사들은 터보 차저의 기술 향상을 통하여 공기 흡기 매니폴드의 압력을 보다 증가시키거나 증가시킬 것으로 예측된다. 이러한 높은 압력은 압축된 공기를 사용하는 다른 차량 시스템 및 공기 브레이크 시스템에 제공하는 공기 압축기의 성능과 내구성에 부정적인 영향을 미치게 된다. 이러한 유입 공기의 압력을 감소시키는 수단이 압축기의 성능과 내구성을 향상시키기 위하여 필요하다.

압력 배분 밸브로 호칭되기도 하는 압력 감소 밸브는 공지되어 있다. 리피아트에 허여된 미국 특허 제4,438,980호(리피아트 특허)는 이러한 밸브의 두가지 구조를 설명한다. 도 1에 도시된 제 1 구조의 리피아트 특허는 유입 포트(2), 한 쌍의 전달 포트(3), 배출 포트(4) 및 추가적인 벤트 포트(5)를 구비하는 메인 하우징(1)을 구비한다. 상기 하우징 내부에서 실링된 상태로 슬라이딩되도록 전달 포트(3)와 연통하며 성가 유압 포트(2)와 연통하는 피스톤의 타측상의 유효면적(8)보 다 큰 면적(7)을 그 배면에 가지는 단차가 형성된 이중 피스톤(6)이 제공된다. 상기 피스톤의 두 부분에는 분리된 시일(seal : 9, 10)에 제공되며, 상기 시일(9, 10) 사이의 영역은 추가 벤트 포트(5)를 경유하여 벤트된다. 상기 피스톤은 각각의 단부(11, 12)를 구비한 자체-포장된 이중 단부의 밸브를 구비하여, 상기 단부는 피스톤과 지지컵(15) 사이에 지지된 스프링(14)에 의해 밸브 시트(13)에 연결되도록 강제된다. 상기 피스톤의 하향 운동에서, 상기 밸브 부재의 저단부는 배기 밸브 시트(16)와 연결될 수 있어서 전달 포트와 배기 포트 사이의 연결을 차단할 수 있다. 스프링(14)의 평형된 후에 추가적으로 하향 운동이 발생하면 상기 시트(13)로부터 상기 단부(12)가 분리되게 영향을 주어서, 상기 유입 포트와 전달 포트 사이는 연통된다.

도 1의 장치를 작동시에, 모든 포트는 벤트된 휴지기 위치가 도시된다. 유압이 입구 포트(2)에 가해지면, 이중 피스톤(7)은 하향 운동하여 이중 밸브 부재를 밸브 시트(16)를 향하여 이동시켜서, 출구 통로를 폐쇄하게 되고, 그 다음에는 시트(13)로부터 밸브 단부(12)를 분리시켜서 입구 포트로부터 전달 포트로 연통이 이루어지게 된다. 따라서, 전달 포트 압력은 증가하게 되며, 영역(8, 7)의 유사비율에 따라 정해진 입구 포트 압력으로 전달 포트에서의 유체 압력이 감소된 부분에 놓이게 되면, 피스톤(7)은 이중 밸브가 폐쇄된 시트(13, 16)에 놓이는 위치로 상향 복귀하게 된다. 전달 포트에서의 압력이 스프링(14)에 의해 주로 제공된 오목부 안정성을 극복하기에 충분하도록 소정의 부분을 넘어서 증가하게 된다면, 밸브(11)는 시트(16)로부터 분리되고, 안정적인 평형 상태가 이루어질 때까지 전달 포트 압 력의 벤팅(venting)이 발생하게 된다. 5에 추가 벤트를 제공함으로써, 시일(10) 또는 시일(9)을 가로질러 발생하는 누설은 대기로 벤팅되게 된다.

도 2를 참조하면, 제 2 구조는 메인 하우징(21), 입구 포트(22), 한 쌍의 전달 포트(23) 및 배출 포트(24)를 구비한다. 피스톤(26)은 전달 포트에서 압력이 걸리는 영역(27; 치수 B로 생성)과 입구 포트에서의 압력이 걸리는 환상형 영역(28: 치수 A로 생성)을 구비한다. 영역(28)은 영역(27)보다 작아서, 그 비율은 밸브의 정확한 배분 비율을 결정하게 된다. 피스톤의 대구경부는 시일(29)을 구비하며, 피스톤의 소구경부는 항상 배출 포트 압력인 영역(32)으로부터 입구포트 압력이 걸리는 영역(31)을 분리하는 시일(30)을 구비한다. 피스톤(26) 내부에서 운반되므로, 배출 포트(24)와 연통하는 관형상의 직립부(37)상에 형성된 시트(36)와 피스톤에 형성된 형성된 시트(35) 양자중 하나 또는 모두에 연결될 수 있는 폐쇄면(34)을 구비한 슬라이딩 가능하게 실링되는 관형상의 밸브 부재(33)가 준비된다. 상기 직립부(37)는 피스톤의 중앙의 구멍(38)을 통하여 상향으로 연장되어 연결될 수 있으며, 상기 밸브 부재(33)는 하우징된 스프링(39)에 의해 시트(35)에 대하여 강제된다. 피스톤의 벽의 통로는 영역(31)으로부터 밸브에 경로를 제공한다.

도 2에 도시된 장치를 작동할 때, 입구 포트(22)에서의 유압은 피스톤(26)의 작은 영역(28)상에 작용하여 피스톤은 하향 운동하게 되어 폐쇄면(34)은 시트(36)와 결합하여 배출 포트를 폐쇄하게되며, 추가로 하향 운동하면 부재(33)는 시트(35)로부터 표면(34)을 분리하도록 피스톤에서 슬라이딩 가능하게 이동하게 되어, 영역(31)을 통한 입구 포트(22)와 전달 포트(23)로의 통로 사이는 연통하게 된다. 입구 포트(22)와 전달 포트(23)에서의 압력 사이에 소정의 배분비를 이루어서, 폐쇄면(34)과 시트(36)를 포함하는 밸브 장치는 함께 겹쳐지게 되어 배출 포트와 입구 포트로부터 전달포트를 차단하게 된다. 입구 포트의 압력의 소정을 비율을 넘어서서 스프링(39)에 의해 지지될 수 있는 안정성을 넘어서는 수준까지 전달된 압력이 증가하는 경향은 피스톤 조립체가 상향 운동하게 하여, 전달 포트가 배출 포트로 개방하게 하고, 평형 상태를 다시 형성하도록 부분적으로 벤팅하게 된다.

당해 기술분야에서 현재 공지된 바와 같이 전술한 압력 감소 밸브는 원하는 수준의 압력 감소/배분을 제공하지만 몇가지 문제점도 나타내고 있다. 그중 하나의 문제점은 기존의 밸브 구조는 상당히 복잡하다(즉, 2이상의 가동부와, 하나 이상의 스프링과, 복잡한 형상을 가진 부품과 많은 시일부를 필요로 한다). 이러한 이유로, 이러한 구조는 조립체를 제조하기에 비용이 많이 들고, 조립하기에 복잡하며, 파손되기 쉽다. 기존의 압력 감소 밸브의 추가적인 문제점은 그 복잡한 구조로 인하여, 공기 압축기 자체의 헤드부에 용이하게 일체로 결합될 수 없다는 것이다. 기존의 구조는 모두 구분된 유니트로 형성되어 있고 이와 일체로 형성되지 않고 공기 압축기와 일렬로 파이프 구조로 연결된다.

따라서, 바라는 바는, 비교적 간단한 구조로(즉, 가동부를 필요로 하지 않으며, 스프링이 필요 없으며, 간단한 형상을 가지며, 시일부를 가지지 않는 구조), 제조 단가가 높지 않고, 조립하기에 용이하며, 쉽게 파손되지 않으며, 공기 압축기 자체의 헤드부에 용이하게 입체로 결합될 수 있는 구조의, 압축기의 작동 구성 요소에 도달할 수 있는 유입 공기의 공기 압력을 감소시키는 압력 감소 밸브이다.

따라서, 본 발명은 목적은 압축기의 작동 구성요소에 도달하는 유입 공기의 공기 압력을 감소시키는 압력 감소 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 특징을 가지며 상당히 간단한 구조(즉, 가동부를 필요로 하지 않으며, 스프링이 필요 없으며, 단순한 형상을 가지며, 시일부를 필요로 하지 않는 구조)인 압력 감소 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 특징을 가지면서 제조 단가가 낮고 조립하기 용이하며 쉽게 파손되지 않는 압력 감소 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 특징을 가지면서 공기 압축기 자체의 헤드부에 용이하게 일체로 결합될 수 있는 압력 감소 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적들은 그 내부에 통로를 가진 하우징과, 사익 하우징의 통로 내부에 배치된 밸브 본체와, 상기 하우징의 통로 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤을 포함하는 압력 감소 밸브에 대한 일실시예에 의해 달성된다. 사익 밸브 본체는 상기 통로에 횡방향으로 배치되며 상기 통로를 입구측과 출구측으로 분할하는 벽을 포함하며, 상기 벽은 상기 입구측으로부터 출구측으로 통과하는 다수의 개구와 상기 개구들 사이의 벽 부분을 구비하며, 실링면을 형성하는 상기 출구측에 대향한다. 상기 피스톤은 채널의 제 1 단부 상에서 채널을 둘러싸는 실링 띠로써 길이방향으로 관통하는 채널과, 상기 채널의 제 2 단부상에서 채널을 둘러싸는 플랜지와, 상기 실링 띠를 둘러싸는 환상형의 쇼울더를 구비한다. 입구측에서의 유압은 쇼울더상에 작용하며, 출구측으로 상기 피스톤을 바이어스하며, 상기 출구측에서의 유압은 상기 플랜지 상에 작용하며, 상기 입구측으로 상기 피스톤 을 바이어스한다. 상기 출구측에서의 압력에 비교하여 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레드홀드 수치 이하이면, 상기 피스톤은 상기 출구측에서의 압력에 의해 바이어스되어 밸브 본체의 벽의 실링면에 대하여 상기 피스톤의 실링 띠가 시일을 형성하여, 상기 입구측은 상기 출구측과 격리된다. 상기 출구측에서의 압력과 비교하여 상기 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이상이면, 상기 피스톤은 상기 입구측에서의 압력에 의해 바이어스되어 상기 피스톤의 실링 띠는 상기 밸브 본체의 벽의 실링면으로부터 시일이 해제되며,입구측은 출구측과 연통하게 되고, 유체는 밸브 본체의 벽의 개구 및 피스톤의 길이 방향 채널을 통하여 입구측으로부터 출구측으로 연통하게 된다.

다른 실시예에서, 상기 플랜지의 유효면적은 상기 쇼울더의 유효면적보다 크다. 다른 실시예에서, 상기 쓰레스홀드 수치는 상기 플랜지의 유효면적과 상기 쇼울더의 유효면적의 함수이다. 다른 실시예에서, 상기 쓰레스홀드 수치는 상기 플랜지의 유효면적과 상기 쇼울더의 유효면적 중 하나 이상을 변화시킴으로써 변화할 수 있다. 다른 실시예에서, 밸브 본체의 벽을 통과하는 다수의 개구는 상기 통로의 길이 방향 축 주위에서 환상형으로 배치된 3개 이상의 개구를 포함한다.

일실시예에서, 상기 밸브는 하우징의 상기 통로의 벽과 상기 밸브 본체 사이에 배치된 제 1 환상형 시일과, 상기 하우징의 통로의 벽과 피스톤 사이에 배치된 제 2 환상형 시일을 추가로 포함한다. 이러한 실시예에서, 벤트는 상기 하우징의 통로의 벽에 형성되며, 피스톤이 밸브 본체에 대하여 이동하면 벤트로 인하여 공기는 벤트를 통하여 유동하게 된다. 일실시예에서, 상기 밸브 본체는 그 내부에 길 이 방향 채널을 구비하여, 상기 피스톤은 상기 밸브 본체의 채널 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 일실시예에서, 상기 밸브는 피스톤과 밸브 본체 사이에 배치된 환상형의 시일을 포함한다. 일실시예에서, 상기 하우징은 공기 압축기의 하우징의 일부로서 형성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공기 압축기는 압축된 공기를 수용하기 위해 그 내부에 입구 통로를 구비한 압축기 하우징과, 상기 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 배치된 압력 감소 밸브를 포함한다. 상기 압력 감소 밸브는 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 고정 장착된 밸브 본체와, 상기 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤을 포함하며, 상기 압력 감소 밸브는 상기 압축기 하우징의 상기 입구 통로를 입구측과 출구측으로 분할한다. 입구측에서의 유압은 상기 피스톤 상에 작용하여 상기 출구측으로 상기 피스톤을 바이어스하며, 상기 출구측에서의 유압은 상기 피스톤상에 작용하여 상기 피스톤을 상기 입구측으로 바이어스한다. 출구측에서의 압력에 비교하여 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이하인 경우, 상기 피스톤은 출구측에서의 압력에 의해 바이어스되어 상기 피스톤은 밸브 본체에 대하여 시일을 형성하여 입구측과 출구측은 격리된다. 출구측에서의 압력에 비교하여 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이상이면, 상기 피스톤은 상기 입구측에서의 압력에 의해 바이어스되어 상기 피스톤은 밸브 본체로부터 시일을 해제하여, 입구측은 출구측과 연통하게 되고, 유체는 압력 감소 밸브를 통하여 입구측에서 출구측으로 유동한다.

일실시예에서, 출구측에 대향하는 상기 피스톤 측의 유효면적은 입구측에 대 향하는 피스톤 측의 유효면적보다 크다. 일실시예에서, 상기 스레스홀드 수치는 출구측에 대향하는 피스톤 측의 유효면적과 입구측에 대향하는 피스톤 측의 유효면적의 함수이다. 다른 실시예에서, 상기 쓰레스홀드 수치는 입구측에 대향하는 피스톤 측의 유효면적과 출구측에 대향하는 피스톤 측의 유효면적 중 하나 이상을 변화시킴으로써 변화하게 된다.

일실시예에서, 상기 밸브 본체는 압축기 하우징의 입구 통로에 횡방향으로 배치된 벽을 구비하여, 상기 벽은 입구측으로부터 출구측으로 통과하는 다수의 개구와 상기 개구들 사이의 벽 부분을 구비하며, 실링면을 형성하는 출구측에 대향하게 되며, 상기 피스톤은 채널의 제 1 단부 상에서 채널을 둘러싸는 실링 띠로써 길이 방향으로 통과하는 채널과, 상기 채널의 제 2 단부 상에서 채널을 둘러싸는 플랜지와, 상기 실링 띠를 둘러싸는 환상형의 쇼울더를 구비한다. 일실시예에서, 밸브 본체의 벽을 통과하는 다수의 개구는 압축기 하우징의 입구 통로의 깅이 방향 축 주위에서 환상형으로 배치된 3개 이상의 개구를 포함한다. 일실시예에서, 상기 밸브는 그 내부에 길이 방향 채널을 구비하여, 상기 피스톤은 상기 밸브 본체의 상기 채널 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 일실시예에서, 상기 압축기는 상기 피스톤과 상기 밸브 본체 사이에 배치된 환상형의 시일을 추가로 포함한다.

일실시예에서, 상기 압축기는 압축기 하우징의 입구 통로의 벽과 밸브 본체 사이에 배치된 제 1 환상형 시일과, 압축기 하우징의 입구 통로의 벽과 피스톤 사이에 배치된 제 2 환상형 시일을 추가로 포함한다. 일실시예에서, 상기 압축기는 압축기 하우징의 입구 통로의 벽에 형성된 벤트를 추가로 구비하여, 상기 벤트로 인하여 피스톤이 밸브 본체에 대하여 이동할 때 공기는 벤트를 통하여 유동하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공기 압축기는 압축된 공기를 수용하도록 그 내부에 입구 통로를 가진 압축기 하우징과, 상기 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 배치된 압력 감소 밸브를 포함한다. 상기 압력 감소 밸브는 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 배치된 밸브 본체를 포함하여, 상기 밸브 본체는 상기 입구 통로에 횡방향으로 배치되며 입구 통로를 입구측과 출구측으로 분할하는 벽을 구비하여, 상기 벽은 입구측에서 출구측으로 통과하는 다수의 개구와 상기 다수의 개구들 사이의 벽 부분을 구비하며 실링면을 형성하는 출구측에 대향한다. 압력 감소 밸브는 압축기 하우징의 입구측 통로 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤을 구비하여, 상기 피스톤은 채널의 제 1 단부상에서 채널을 둘러싸는 실링 띠로써 길이방향으로 통과하는 채널과, 상기 채널의 제 2 단부상에서 채널을 둘러싸는 플랜지와, 상기 실링 띠를 둘러싸는 환상형의 쇼울더를 구비한다. 입구측에서의 유압은 상기 쇼울더 상에 작용하여, 상기 출구측으로 피스톤을 바이어스하며, 상기 출구측에서의 유압은 상기 플랜지 상에 작용하여 상기 입구측을 향하여 상기 피스톤을 바이어스한다. 출구측에서의 압력에 비교하여 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이하이면, 상기 피스톤은 상기 출구측에서의 압력에 의해 바이어스되어, 상기 피스톤의 실링 띠는 밸브 본체의 벽의 실링면에 대하여 시일을 형성하여, 상기 입구측은 상기 출구측과 격리된다. 상기 출구측에서의 압력에 비교하여 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이하이면, 상기 피스톤은 입구측에서의 압 력에 의해 바이어스되어, 피스톤의 실링 띠는 밸브 본체의 벽의 실링면으로부터 시일을 해제하여, 상기 입구측은 상기 출구측과 연통하게 되고, 유체는 밸브 본체의 벽의 개구 및 피스톤의 길이 방향 채널을 통하여 입구측으로부터 출구측으로 유동하게 된다.

일실시예에서, 상기 플랜지의 유효면적은 상기 쇼울더의 유효면적보다 크다. 일실시예에서, 상기 쓰레스홀드 수치는 상기 플랜지의 유효면적과 상기 쇼울더의 유효면적의 함수이다. 일실시예에서, 상기 쓰레스홀드의 수치는 상기 플랜지의 유효면적과 상기 쇼울더의 유효면적 중 하나 이상을 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 일실시예에서, 밸브 본체를 통과하는 다수의 개구는 입구 통로의 길이 방향 축 주위에서 환상형으로 배치된 3개 이상의 개구를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 압축기는 압축기 하우징의 입구 통로의 벽과 밸브 본체 사이에 배치된 제 1 환상형 시일과, 압축기 하우징의 입구 통로의 벽과 피스톤 사이에 배치된 제 2 환상형 시일을 추가로 포함한다. 일실시예에서, 상기 압축기는 압축기 하우징의 입구 통로의 벽에 형성된 벤트를 추가로 구비하여, 상기 벤트로 인하여 피스톤이 밸브 본체에 대하여 움직이면 공기는 벤트를 통하여 유동한다. 일실시예에서, 상기 밸브 본체는 그 내부에 길이방향 채널을 구비하여, 상기 피스톤은 상기 밸브 본체의 채널 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 일실시예에서, 상기 압축기는 상기 피스톤과 밸브 본체 사이에 배치된 환상형의 시일을 추가로 구비한다.

본 발명의 특징과 장점은 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 압축기(100)의 일부가 도시된다. 특히, 도 3 및 도 4는 압축기(100)의 헤드부를 도시한다. 압축기(100)는 도면에서 상세히 도시되어 있지는 않으며 압축기(100)의 일반적인 구조는 본 발명의 구성과 작동에 중요하지 않은 사항이므로 상세히 설명하지 않는다.

압축기(100)는 그 내부에 입추 통로(104)를 구비한 하우징(102)을 구비한다. 입구 통로(104)는 트럭 엔진으로부터 공기 시스템이 공급되듯이 어느 정도 부분적으로 예비 압축된 공기가 공급되는 공급기에 유체 유동가능하게 연결된다. 전술한 바와같이, 연방 법률에 따른 배출 규정에 부합하는 75psi에 해당하는 트럭의 흡기 매니폴드의 공기압은 일반적인 사항이며, 디젤 엔진에서는 보다 높은 배출 상태가 제어되는데, 몇몇 엔진 제조사들은 터보 차저에서의 개선점을 통하여 공기 흡기 매니폴드의 압력을 보다 높게 증가시키거나 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.

부분적으로 예비-압축된 공기 공급부와 입구 통로(104) 사이의 유체 연결은 예를 들어 쓰레드 연결부 또는 다른 여러 가지 수단에 의해 달성된다. 도 5에 최적으로 도시된 바와 같이, 하우징(102)에 일체로 형성되는 입구 통로(104)는 그 사이에 쇼울더를 구비한 다양한 직경을 다수의 부분을 구비하는 길이방향 통로를 포함하는 구조를 구비한다.

압축기 하우징(102)의 입구 통로(104) 내부에는 압력 감소 밸브(106)가 설치된다. 압력 감소 밸브(106)는 압축기 하우징(102)의 입구 통로(104) 내부에 움직 이지 않게 장착된 밸브 본체(108)를 구비한다. 밸브 본체(108)는 입구 통로(104)에 횡방향으로 배치되며 입구측(112)과 출구측(114)으로 입구 통로(104)가 분기되는 벽(110)을 구비한다. 벽(110)은 입구측(112)로부터 출구측(114)으로 관통하는 다수의 개구(116)를 구비한다. 바람직하게는 3개 이상, 더 바람직하게는 그 이상으로 개구(116)가 제공되어, 상기 개구(116)는 입구 통로(104 :도 4에 도시)의 길이 방향 축(A) 주위에 환상형으로 배치되는 것이 바람직하다. 개구(116)와 대향 출구측(114) 사이의 벽(110) 부분은 실링면(118)을 형성하며, 상기 실링면의 중요성은 아래에 설명된다.

도면에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(108)는 입구 통로(104) 내부에서 쇼울더와 접하며 쇼율더에 의해 분리된 서로 다른 직경을 가진 2부분을 구비하는 단차가 형성된 부싱의 형상을 가진다. 본 발명의 본질을 변경하지 않는 한 다양한 변형이 가능하다. 입구측(112)에서의 유동이 밸브 본체(108) 주위를 통과하지 않도록 하기 위하여 밸브 본체(108)와 입구 통로(104) 사이에는 환상형 시일(120)이 배치된다.

압력 감소 밸브(106)는 압축기 하우징(102)의 입구 통로(104) 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤(122)을 구비한다. 상기 피스톤(122)은 채널의 제 1 단부상에서 채널(124)을 둘러싸는 실링 띠(ledge :126)로써 길이방향으로 관통하는 채널(124)과, 채널의 제 2 단부상에서 채널(124)를 둘러싸는 플랜지(128) 및 실링 띠(126)를 둘러싸는 환상형 쇼울더(130)를 구비한다. 피스톤(122)의 최외곽 벽은 입구 통로(104)의 벽에 대하여 슬라이딩할 수 있으며, 상기 벽에 시일을 형성한다. 환상형 시일(132)은 출구측(114)에서 유체가 피스톤(122) 주위를 통과하지 않도록 하기 위하여 이러한 영역에 제공된다.

피스톤(122)이 밸브 본체(108)에 대하여 상대적으로 움직일 때, 공기가 유동하도록 하기 위하여, 밸브 본체(108)와 피스톤(122) 사이(보다 상세하게는 시일(120)과 시일(132) 사이)의 영역의 압축기 하우징(102)의 입구 통로(104)의 벽에 벤트(VENT :134)가 형성된다. 밸브 본체(108)는 길이 방향 채널(136)을 구비하며, 피스톤(122)은 그 내부에서 슬라이딩 가능하게 장착된다. 환상형 시일(138)이 피스톤(122)과 밸브 본체(108) 사이에 배치되어, 그 사이로 유체가 유동하는 것이 차단된다.

작동시에, 출구측(114)에서의 유압이 입구측(112)을 향하여 피스톤(122)을 바이어스하고 플랜지(128)상에서 작동함과 동시에, 입구측(112)에서의 유압은 개구(116)를 통하여 쇼울더(130) 상에 작용하여 출구측(114)을 향하여 피스톤(122)을 바이어스한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 피스톤(122)상에 가해지는 힘은 각각의 측면에서의 압력뿐만 아니라 압력이 가해지는 유효면적에 따라 달라진다. 따라서, 쇼울더(130)의 유효면적은 직경(D2)에 의해 한정되는 면적과 이보다 작은 직경(D1)에 의해 한정되는 면적사이의 차이가 된다. 플랜지(128)의 유효면적은 직경(D3)에 의해 한정되는 면적과 이보다 작은 직경(D1)에 의해 한정되는 면적 사이의 차이가 된다. 플랜지(128)의 유효면적은 쇼울더(130)의 유효면적보다 크기 때문에, 피스톤(122)이 입구측(112)을 향하여 움직이게 하는데 소요되는 출구측(114)의 힘은 피스톤(122)이 출구측(114)를 향하여 움직이게 하는데 소요되는 입구측(112)에서의 힘보다 작다. 또한, 출구측(114)에서의 압력에 비하여, 입구측(112)에서의 압력의 쓰레스홀드 비율에서, 피스톤(122)상에 가해지는 힘은 균일하며, 피스톤은 평형상태에 놓이게 된다. 쓰레스홀드 압력 이상에서, 피스톤(122)은 출구측(114)을 향하여 바이어스되며, 쓰레스홀드 압력 이하에서, 피스톤(122)는 입구측(112)을 향하여 바이어스된다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 이러한 쓰레스홀드 수치는 플랜지(128)의 유효면적과 쇼울더(130)의 유효면적 사이의 함수이며, 플랜지(128)상의 유효면적과 쇼울더(130)의 유효면적 중 적어도 하나에 의해 상기 쓰레스홀드 수치는 변화하게 된다.

작동시에, 출구측(114)에서의 압력에 비교하여 입구측(112)에서의 압력의 비가 쓰레스홀드수치 이하이면, 피스톤(122)은 출구측(114)에서의 압력에 의해 바이어스되어, 피스톤(122)의 실링 띠(126)가 밸브 본체(108)(도 5의 위치)의 벽(110)의 실링면(118)에 대하여 시일을 하여, 입구측(112)이 출구측(114)과 분리된다. 출구측(114)에 비교하여 입구측(112)에서의 압력의 비가 쓰레스홀드 이상이면, 피스톤(122)은 입구측(112)에서의 압력에 의해 바이어스되어, 화살표(B)에 의해 표시된 방향으로 피스톤이 이동하여 피스톤(122)의 실링 띠(126)가 밸브 본체(108)의 벽(110)의 실링면(118)으로 실링이 해제되어, 입구측(112)은 출구측(114)과 소통하게 되고, 유체는 입구측으로부터 밸브 본체(108)의 벽(110)의 개구(116)를 통하여 그리고 피스톤(122)의 길이방향 채널(124)을 통하여 출구측(114)으로 유동하게 된다. 도 6에 따르면, 그래프는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감소 밸브(106)의 배분 성능을 나타내기 위하여 도시되었다. 이러한 실시예에서의 압력 감소 밸브 (106)의 작동은 도 6에서 D1 = 0.390"; D2 = 0.500"; D3 = 0.960" 의 수치를 나타낸다. 따라서, 쇼울더(130)의 유효면적은 0.0769in²이며, 플랜지(128)의 유효면적은 0.6044in²이다. 결과적으로 쓰레스홀드 수치는 0.1272가 된다. 도 6에 도시된 그래프는 압력 감소 밸브(106)에 의해 생성된 출구 압력에 대응하는 각 입구 압력에 대하여 그 관계를 도시한다.

따라서, 본 발명은 입구 공기의 공기 압력을 감소할 수 있는 압력 감소 밸브를 제공하여, 상기 입구 공기의 공기 압력은 압축기의 작동 요소에 도달하며, 본 발명의 밸브는 상당히 간단한 구조를 가지며(즉, 몇몇의 가동 부품만을 필요로 하며, 스프링을 필요로 하지 않으며 간단한 형상의 부품과 몇몇의 시일만을 필요로 한다), 제조 단가가 높지 않으며, 조립이 용이하며, 쉽게 파손되지 않으며, 공기 압축기의 헤드 자체에 용이하게 일체로 결합될 수 있다.

비록 본 발명은 특정의 형상과 부품을 참조하여 설명되었지만, 이러한 실시예에 한정되지 않으며 당업자에 의해 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있다.

Claims

그 내부에 통로를 구비한 하우징(102);

상기 하우징의 통로 내부에 배치되는 밸브 본체로서, 상기 밸브 본체는 상기 통로를 가로지르고 상기 통로를 입구측(112)과 출구측(114)으로 분리하는 벽(110)을 구비하며, 상기 벽은 입구측으로부터 출구측으로 관통하는 다수의 개구(116)를 가지며, 그 개구들 사이에서 출구측을 향하는 벽의 일부는 실링면을 형성하는, 밸브 본체(108) 및;

상기 하우징의 상기 통로 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되는 피스톤(122)으로서, 길이방향으로 관통하는 채널(124)과, 채널의 제 1 단부상에서 채널을 둘러싸는 실링띠(126)와, 상기 채널의 제 2 단부상에서 상기 채널을 둘러싸는 플랜지(128)와, 상기 실링 띠를 둘러싸는 환상형의 쇼울더(130)를 구비하는 피스톤(122);을

구비하는 압력 감소 밸브(106)로서,

입구측에서의 유압은 상기 쇼울더상에 작용하고 상기 출구측을 향하여 상기 피스톤을 바이어스하며, 출구측에서의 유압은 상기 플랜지상에 작용하고 상기 입구측을 향하여 상기 피스톤을 바이어스하며;

출구측에서의 압력과 비교한 입구측에서의 압력의 비가 쓰레스홀드 수치 이하이면, 상기 피스톤은 출구측에서의 압력에 의해 바이어스되어 상기 피스톤의 실링 띠는 상기 밸브 본체의 벽의 실링면(118)에 대하여 시일을 행하여, 상기 입구측은 상기 출구측과 격리되며;

출구측에서의 압력과 비교한 입구측에서의 압력의 비가 쓰레스홀드 수치 이상이면, 상기 피스톤은 입구측에서의 압력에 의해 바이어스되어 상기 피스톤의 실링 띠는 상기 밸브 본체의 벽의 실링면으로부터 시일이 해제되어, 상기 입구측은 상기 출구측과 연통되고, 유체는 입구측으로부터 상기 밸브 본체의 벽의 개구를 통하여 그리고 상기 피스톤에서의 길이방향 채널을 통하여 상기 출구측으로 유동하는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 플랜지의 유효면적은 상기 쇼울더의 유효면적보다 큰 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 쓰레스홀드 수치는 플랜지상의 유효면적과 쇼울더상의 유효면적의 함수인 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 쓰레스홀드 수치는 상기 플랜지상의 유효면적과 상기 쇼울더상의 유효면적 중 하나 이상에 의해 변화하는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브 본체의 상기 벽을 통과하는 다수의 개구는 상기 통로의 길이 방향 축을 따라 환상형으로 배치된 3개 이상의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브 본체와 상기 하우징의 상기 통로의 벽 사이에 배치된 제 1 환상형 시일과, 상기 피스톤과 상기 하우징의 상기 통로의 벽 사이에 배치된 제 2 환상형 시일을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 6 항에 있어서,

상기 하우징의 상기 통로의 벽에 형성된 벤트를 추가로 구비하여, 상기 벤트로 인하여 상기 피스톤이 상기 밸브 본체에 대하여 움직일 때 공기가 벨트를 통하여 유동하는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 밸브 본체는 그 내부에 길이 방향 채널을 구비하며, 상기 피스톤은 상기 밸브 본체의 채널 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 피스톤과 상기 밸브 본체 사이에 배치된 환상형 시일을 추가로 구비하 는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은 공기 압축기의 하우징의 일부로서 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 감소 밸브.
압축된 공기를 수용하도록 그 내부에 입구 통로를 구비하는 압축기 하우징(102);과

상기 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 배치되는 압력 감소 밸브(106)로서, 상기 압력 감소 밸브는 항기 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 고정식으로 장착된 밸브 본체(108)와, 상기 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤(122)을 구비하며, 상기 압력 감소 밸브는 상기 압축기 하우징의 입구 통로를 입구측(112)과 출구측(114)으로 분할하는 압력 감소 밸브;를

구비하는 공기 압축기로서,

상기 입구측에서의 유압은 상기 피스톤상에 작용하고 상기 출구측을 향하여 상기 피스톤을 바이어스하며, 상기 출구측에서의 유압은 상기 피스톤상에 작용하고 상기 입구측을 향하여 피스톤을 바이어스하며;

상기 출구측에서의 압력과 비교한 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이하일 경우, 상기 피스톤은 출구측에서 압력에 의해 바이어스되어 피스톤은 밸브 본체에 대하여 시일을 행하여, 상기 입구측은 상기 출구측과 격리되며;

상기 출구측에서의 압력과 비교한 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이상일 경우, 상기 피스톤은 입구측에서의 압력에 의해 바이어스되어, 상기 피스톤은 밸브 본체로부터 시일을 해제하여, 상기 입구측은 상기 출구측과 소통되며, 유체는 상기 압력 감소 밸브를 통하여 입구측에서 출구측으로 유동하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 11 항에 있어서,

상기 출구측을 향하는 피스톤측의 유효면적은 상기 입구측을 향하는 피스톤측의 유효면적보다 큰 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 11 항에 있어서,

상기 쓰레스홀드 수치는 출구측을 향하는 피스톤측의 유효면적과 상기 입구측을 향하는 피스톤측의 유효면적에 대한 함수인 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 11 항에 있어서,

상기 쓰레스홀드 수치는 상기 출구측을 향하는 피스톤측의 유효면적과 상기 입구측을 향하는 피스톤측의 유효면적 중 하나 이상을 변화시킴으로써 변화하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 11 항에 있어서,

상기 밸브 본체는 상기 압축기 하우징의 입구 통로를 가로질러 배치된 벽을 포함하여, 상기 벽은 상기 입구측으로부터 출구측으로 관통하는 다수의 개구를 가지며, 상기 개구들 사이에서 출구측을 향하는 벽의 일부는 실링면을 형성하며;

상기 피스톤은 길이 방향으로 관통하는 채널과, 채널의 제 1 단부상에서 상기 채널을 둘러싸는 실링띠와, 채널의 제 2 단부상에서 상기 채널을 둘러싸는 플랜지와, 상기 실링 띠를 둘러싸는 환상형의 쇼울더를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 15 항에 있어서,

밸브 본체의 벽을 관통하는 다수의 개구는 상기 압축기 하우징의 입구 통로의 길이 방향 축 주위에서 횐상형으로 배치된 3개 이상의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 15 항에 있어서,

상기 밸브 본체는 그 내부에 길이 방향 채널을 구비하며, 상기 피스톤은 밸브 본체의 채널 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 17 항에 있어서,

상기 피스톤과 밸브 본체 사이에 배치된 환상형의 시일을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 11 항에 있어서,

상기 밸브 본체와 상기 압축기 하우징의 입구 통로의 벽 사이에 배치된 제 1 환상형 시일과, 상기 피스톤과 상기 압축기 하우징의 입구 통로의 벽 사이에 배치된 제 2 환상형 시일을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 19 항에 있어서,

상기 압축기 하우징의 입구 통로의 벽에 형성된 벤트를 추가로 구비하여, 상기 벤트로 인하여 공기는 밸브에 대하여 피스톤이 움직일 때 벤트를 통하여 유동하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
압축 공기를 수용하며 그 내부에 입구 통로를 구비하는 압축기 하우징(102);과

상기 압축기 하우징의 입구 통로 내부에 배치된 압력 감소 밸브(106)로서, 상기 압력 감소 밸브는,

압축기 하우징의 입구 통로 내부에 배치되는 밸브 본체(108)로서, 상기 밸브 본체는 상기 입구 통로(104)를 가로지르고 상기 입구 통로를 입구측과 출구측으로 분리하는 벽(110)을 구비하며, 상기 벽은 입구측으로부터 출구측으로 관통하는 다수의 개구를 가지며, 그 개구들 사이에서 출구측을 향하는 벽의 일부는 실링면을 형성하는, 밸브 본체와;

상기 압축기 하우징의 입구 통로에 슬라이딩 가능하게 배치되는 피스톤(122)으로서, 길이방향으로 관통하는 채널(124)과, 제 1 단부에서 채널을 둘러싸는 실링띠(126)와, 상기 채널의 제 2 단부상에서 상기 채널을 둘러싸는 플랜지(128)와, 상기 실링 띠를 둘러싸는 환상형의 쇼울더를 구비하는 피스톤을 가진

압력 감소 밸브(106);를

포함하는 공기 압축기에 있어서,

상기 출구측에서의 압력에 비교한 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이하인 경우, 상기 피스톤은 출구측에서의 압력에 의해 바이어스되며, 상기 피스톤의 실링 띠는 상기 밸브 본체의 상기 벽의 실링면에 대하여 시일을 행하여, 상기 입구측은 상기 출구측과 격리되며;

상기 출구측에서의 압력에 비교한 입구측에서의 압력의 비율이 쓰레스홀드 수치 이상인 경우, 상기 피스톤은 입구측에서의 압력에 의해 바이어스되며, 상기 피스톤의 실링 띠는 상기 밸브 본체의 상기 벽의 실링면으로부터 시일이 해제되어, 상기 입구측은 상기 출구측과 연통하게 되고 유체는 상기 밸브 본체의 벽의 개구 및 상기 피스톤의 길이 방향 채널을 통하여 입구측으로부터 출구측으로 유동하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 21 항에 있어서,

상기 플랜지의 유효면적은 상기 쇼울더의 유효면적보다 큰 것을 특징으로 하 는 공기 압축기.
제 21 항에 있어서,

상기 쓰레스홀드 수치는 플랜지의 유효면적과 상기 쇼울더의 유효면적의 함수인 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 21 항에 있어서,

상기 쓰레스홀드 수치는 상기 플랜지의 유효면적과 상기 쇼울더의 유효면적 중 하나 이상을 변화시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 21 항에 있어서,

상기 밸브 본체의 벽을 관통하는 다수의 개구는 상기 입구 통로의 길이 방향 축 주위에서 환상형으로 배치된 3개 이상의 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 21 항에 있어서,

상기 밸브 본체와 상기 압축기 하우징의 입구 통로의 벽 사이에 배치된 제 1 환상형 시일과, 상기 피스톤과 상기 압축기 하우징의 입구 통로의 벽 사이에 배치된 제 2 환상형 시일을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 26 항에 있어서,

상기 압축기 하우징의 입구 통로의 벽에 형성된 벤트를 추가로 구비하여, 상기 벤트로 인하여 공기는 상기 밸브 본체에 대하여 피스톤이 움직일 때 벤트를 통하여 유동하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 21 항에 있어서,

상기 밸브 본체는 그 내부에 길이 방향의 채널을 구비하여, 상기 피스톤은 상기 밸브 본체의 상기 채널 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.
제 21 항에 있어서,

상기 피스톤과 상기 밸브 본체 사이에 배치된 환상형의 시일을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기.