KR100775106B1 - 급속 개방형 유량제어밸브 - Google Patents

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KR100775106B1
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해양기계 주식회사
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Abstract

본 발명은 급속 개방형 유량제어밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브는, 축압기, 전자변, 파일럿 스플 및 카트리지 셔터로 이루어진 통상의 유량제어밸브에 있어서; 전자변의 작용 유압에 의해 작동되는 파일럿 스플의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로를 개폐하는 카트리지 셔터의 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀을 형성함과 아울러, 상기 카트리지 셔터의 중앙에 파일럿 홀과 연통되는 릴리프 홀을 관통하여 형성된 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 상기 파일럿 홀과 릴리프 홀이 형성되지 않은 종래의 카트리지 셔터에 비해 파일럿 홀 및 릴리프 홀을 통해 카트리지 셔터의 단면적에 작용하는 유압력이 저감됨에 따라 밸브 내 고압상태의 유압이 작용하더라도 개도량 조절핸들을 원활하게 작동시킴과 아울러, 상기 개도량 조절핸들의 원활한 작동에 따른 유량을 간편하게 조절할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
유량제어밸브, 급속 개방, 파일럿 스플, 카트리지 셔터, 개도량, 개도량 조절핸들, 전동수단, 유량 조절

Description

급속 개방형 유량제어밸브{A flow control valve for quick opening}
도 1은 종래 유량제어밸브를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 유량제어밸브를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 유량제어밸브 중 파일럿 스플의 사시도.
도 4는 본 발명의 유량제어밸브 중 카트리지 셔터가 조립된 카트리지 밸브홀더 및 카트리지 하우징의 단면 상세도.
도 5는 본 발명의 유량제어밸브 중 수동 개방에 따른 개도량 조절핸들의 설치 상태도.
도 6은 본 발명의 유량제어밸브 중 자동 개방에 따른 전동수단의 설치 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 유량제어밸브의 밀폐과정을 나타낸 상태도.
도 8은 본 발명에 따른 유량제어밸브의 개방과정을 나타낸 상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100. 유량제어밸브 102. 축압기
104. 전자변 106. 급속이송수단
107. 실린더 108. 피스톤
109. 로드 120. 파일럿 스플
122. 유압작용부 124. 스플하우징
130. 카트리지 셔터 130a. 단차부
131. 파일럿 홀 132. 릴리프 홀
133. 스프링 삽입홀 135. 카트리지 밸브홀더
136. 카트리지 하우징 138. 저장탱크
140. 개도가변부재 142. 개도량 조절핸들
145. 전동기 146. 엔코더
147. 기어장치
본 발명은 유량제어밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파일럿 타입으로 형성된 유량제어밸브 중 축압기로부터 전자변을 거쳐 작용되는 유압에 의해 이동되는 파일럿 스플의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로를 개폐하는 카트리지 셔터에 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀을 형성시킴과 아울러, 상기 파일럿 홀을 통해 공급된 유압이 카트리지 셔터의 외부로 배출될 수 있게 상기 카트리지 셔터의 중앙에 파일럿 홀과 연통되는 릴리프 홀을 관통시킴으로써, 상기 파일럿 홀과 릴리프 홀이 형성되지 않은 종래의 카트리지 셔터에 비해 파일럿 홀 및 릴리프 홀을 통해 카트리지 셔터의 단면적에 작용하는 유압력이 저감됨에 따라 밸브 내 고압상태의 유압이 작용하더라도 개도량 조절핸들을 원활하게 작동시킴과 아울러, 상기 개도량 조절핸들의 원활한 작동에 따라 유량을 간편하게 조절할 수 있도록 한 급속 개방형 유량제어밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 유량제어밸브(flow control valve)(10)는 유압 실린더나 유압 전동기의 운동속도를 제어하기 위하여 유량을 조절하는 밸브로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 유체가 충진된 축압기(12)와; 상기 축압기(12)로부터 공급된 유체의 작용경로를 절환시키는 전자변(14)과; 상기 전자변(14)을 통해 작용된 유압에 의해 전후 변위를 갖는 파일럿 스플(20)과; 상기 파일럿 스플(20)의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로(R)를 개폐하는 카트리지 셔터(30)로 구성되어 있는데, 이 때 상기 카트리지 셔터(30)의 일측단에는 유량제어밸브(10)의 밀폐시 개방된 카트리지 셔터(30)를 원위치로 복원시킬 수 있게 스프링(34) 삽입을 위한 스프링 삽입홀(33)이 형성되어 있다.
또한, 상기 카트리지 셔터(30)의 외주면에는 파일럿 스플(20)의 이동변위에 따른 카트리지 셔터(30)의 전후 이동을 원활하게 가이드 하는 카트리지 밸브홀더(35) 및 상기 카트리지 밸브홀더(35)를 감싸는 카트리지 하우징(36)이 설치되되, 상기 카트리지 밸브홀더(35) 및 카트리지 하우징(36)의 외주면 상에는 축압기(12)와 상호 연통되는 유압유동관로(N)와 연통되도록 유압작용관로(Q)가 형성되어 있고, 상기 카트리지 하우징(36)의 일단에는 카트리지 셔터(30)의 전방(前方)에 위치 된 내부관로와 연통되는 유압배출관로(미도시)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 유압작용관로(Q)와 연통되는 유압유동관로(N) 상에는 축압기(12)측으로부터 피스톤(18) 가압에 의해 기계의 목적한 급속이동이 이루어질 수 있도록 실린더(17) 및 피스톤(18), 로드(19)로 이루어진 급속이송수단(16)이 연결 설치되어 있다.
이와 더불어, 상기 파일럿 스플(20)이 내삽되는 스플하우징(24) 상에는 전자변(14)을 통한 유압이 파일럿 스플(20)과 카트리지 셔터(30)로 작용되도록 하는 유압작용관로(A,B)가 각기 형성되어 있으며, 상기 스플하우징(24)의 하단에는 밸브 개방을 위해 파일럿 스플(20) 측으로 작용되는 유압을 외부로 배출시키기 위한 유압배출관로(T)가 관통 형성되어 있다. 미 설명 부호 22는 파일럿 스플(20)의 유압작용부(22)를 나타낸 것이다.
한편, 상기 파일럿 스플(20)의 후방에는 카트리지 셔터(30)의 수동 개방시 그 개도량을 조절하기 위한 스크류 형태의 개도가변부재(40)가 설치되며, 상기 개도가변부재(40)의 일단에는 카트리지 셔터(30)의 수동 개방을 위한 개도량 조절핸들(42)이 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 종래 유량제어밸브(10)의 경우, 축압기(12)로부터 작용된 유압에 의해 급속이송수단(16)의 피스톤(18)이 가압되면서 실린더(17) 내의 유체가 N관로를 거쳐 상기 N관로와 연통되게 연결된 Q관로를 통해 상기 카트리지 밸브홀더(35) 내의 카트리지 셔터(30) 측으로 작용되는 상태에서 상기 유량제어밸브(10)의 밀폐시 축압기(12)로부터 전자변(14) 측으로 유입된 유압이 전자변(14)과 카트 리지 셔터(30)를 연결하는 A관로를 통해 상기 카트리지 셔터(30)를 가압하여 상기 Q관로와 R관로의 연통된 경로가 가압된 카트리지 셔터(30)에 의해 차단되게 되고, 이와는 반대로 상기 유량제어밸브(10)의 개방시 전기적 신호에 의해 전자변(14)의 유압작용경로가 A관로에서 B관로로 절환된 상태에서 축압기(12)로부터 전자변(14) 측으로 유입된 유압이 전자변(14)과 파일럿 스플(20) 측을 연결하는 B관로를 통해 스플하우징(24) 내로 작용됨과 동시에 상기 스플하우징(24) 하단의 T관로를 거쳐 외부로 배출될 때 상기 카트리지 셔터(30) 측과 스플하우징(24) 측의 압력차에 의한 카트리지 셔터(30) 측의 유압 역시 상기 스플하우징(24) 및 스플하우징(24) 하단의 T관로를 거쳐 함께 배출됨에 따라 상기 카트리지 셔터(30)가 개방되면서 Q관로 측에 작용되어 있는 실린더(17)측 유압이 R관로로 고속 방출되게 된다.
이 때, 상기 카트리지 셔터(30)의 개방은 파일럿 스플(20)의 후방에 설치된 개도가변부재(40) 및 상기 개도가변부재(40)의 일단에 설치된 개도량 조절핸들(42)에 의한 조정량 만큼 만 개방이 이루어지게 된다.
하지만, 종래 유량제어밸브(10)가 상기와 같이 개방된 상태에서 Q관로로부터 R관로로 유동되는 유체의 유량을 제어하기 위하여 상기 개도량 조절핸들(42)을 작동시켜 카트리지 셔터(30)의 개도량을 조절하게 되는데, 이 때 상기 카트리지 셔터(30)의 경우, 상호 개방된 Q,R관로로부터 카트리지 셔터(30)의 단면적에 작용되는 고압상태의 유압력을 저감시키기 위한 수단이 전무한 즉, 카트리지 셔터(30)의 단면적에 작용하는 유압력이 그대로 전달되어 개도량 조절핸들(42)에 직접 작용하는 원통체 구조로 이루어져 있기 때문에 밸브 내 고압상태에서 상기 개도량 조절핸 들(42)을 조작하는데 어려움이 있으며, 이러한 상기 개도량 조절핸들(42)만을 이용해 유량을 조절하기가 매우 힘든 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 밸브 내 고압상태에서 카트리지 셔터(30)의 개도량 조절이 수동방식인 개도량 조절핸들(42) 조작에 의해서만 이루어지기 때문에, 엔코더의 펄스(Pulse) 제어를 통해 유량제어밸브(10)의 원격제어가 가능한 전동수단의 자동방식에 비해 간편하면서도 정밀하게 유량을 조절할 수 없는 등의 문제점도 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 파일럿 타입으로 형성된 유량제어밸브 중 축압기로부터 전자변을 거쳐 작용되는 유압에 의해 이동되는 파일럿 스플의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로를 개폐하는 카트리지 셔터에 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀을 형성시킴과 아울러, 상기 파일럿 홀을 통해 공급된 유압이 카트리지 셔터의 외부로 배출될 수 있게 상기 카트리지 셔터의 중앙에 파일럿 홀과 연통되는 릴리프 홀을 관통시킴으로써, 상기 파일럿 홀과 릴리프 홀이 형성되지 않은 종래의 카트리지 셔터에 비해 파일럿 홀 및 릴리프 홀을 통해 카트리지 셔터의 단면적에 작용하는 유압력이 저감되도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기와 같이 카트리지 셔터의 외주면과 중앙에 상호 연통되도록 형성된 파일럿 홀 및 릴리프 홀에 의해 카트리지 셔터의 단면적에 작용하는 유압력을 저감시킴으로써, 밸브 내 고압상태의 유압이 작용하더라도 상기 파일럿 홀과 릴리 프 홀의 유압 배출작용을 통해 개도량 조절핸들을 원활하게 작동시킬 수 있으며, 상기한 개도량 조절핸들의 원활한 작동에 의한 밸브 통과 유량 역시 간편하게 조절할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 유량제어밸브에 개도량 조절핸들 작동의 수동방식과 함께, 전동기 및 엔코더로 이루어진 전동수단의 자동방식을 적용함으로써, 상기 엔코더의 펄스(Pulse) 제어를 이용한 유량제어밸브의 원격제어가 가능함에 따라 수동방식인 개도량 조절핸들만을 사용하였던 종래에 비해 상기 유량제어밸브를 보다 간편하면서도 정밀하게 조절할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브는, 축압기, 전자변, 파일럿 스플 및 카트리지 셔터로 이루어진 통상의 유량제어밸브에 있어서;
전자변의 작용 유압에 의해 작동되는 파일럿 스플의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로(E)를 개폐하는 카트리지 셔터의 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀을 형성함과 아울러, 상기 카트리지 셔터의 중앙에 파일럿 홀과 연통되는 릴리프 홀을 관통하여 형성된 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 파일럿 홀을 통해 카트리지 셔터 내로 유입된 유체가 내부관로(E) 측으로 순간 방출될 수 있도록 상기 내부관로(E)와 연통되는 릴리프 홀의 일측단이 확대 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카트리지 셔터의 일측단에는 파일럿 홀 및 릴리프 홀과 연통됨과 동시에 유량제어밸브의 밀폐시 개방된 카트리지 셔터를 원위치로 복원시킬 수 있도록 스프링을 삽입하기 위한 스프링 삽입홀이 형성되고, 상기 카트리지 셔터의 외주면에는 파일럿 스플의 이동변위에 따른 카트리지 셔터의 전후 이동을 원활하게 가이드 하는 카트리지 밸브홀더 및 상기 카트리지 밸브홀더를 감싸는 카트리지 하우징이 설치되되, 상기 카트리지 밸브홀더 및 카트리지 하우징의 외주면 상에는 카트리지 셔터의 파일럿 홀과 연통됨과 동시에, 축압기와 상호 연통되는 유압유동관로(F)와 연통되는 유압작용관로(D)가 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 카트리지 하우징의 일단에는 카트리지 셔터의 전방(前方)에 위치된 내부관로(E)와 연통되는 유압배출관로(G)가 형성되되, 상기 유압배출관로(G)에는 파일럿 스플이 내삽되는 스플하우징의 유압배출관로(T)와 연결 설치되고, 상기 유압배출관로(G) 하단에는 카트리지 하우징의 유압배출관로(G)와 스플하우징의 유압배출관로(T)를 통해 배출된 유압을 저장하기 위한 저장탱크가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유압작용관로(D)와 연통되는 유압유동관로(F) 상에는 축압기측으로부터 피스톤 가압에 의한 기계의 목적한 급속이동이 이루어질 수 있도록 급속이송수단이 연결 설치되되, 상기 급속이송수단은 축압기와 카트리지 하우징 사이에 연결 설치되는 실린더와; 상기 실린더 내에 설치되어 내부관로(E) 개방시 축압기로부터 작용된 유압에 의해 실린더 내의 유체를 가압하는 피스톤과; 상기 피스톤과 급속이동을 위한 기계이송부에 연결 설치되어 내부관로(E) 개방에 의한 축압기측 유압의 피스톤 가압으로 발생된 급속이송력을 기계이송부에 전달하는 로드로 이루 어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 파일럿 스플에는 전자변의 유압 작용에 따라 파일럿 스플의 전후 이동변위가 이루어질 수 있도록 중공의 스플하우징이 설치되되, 상기 스플하우징에는 전자변을 통한 유압이 파일럿 스플의 전후방에 작용될 수 있도록 유압작용관로(A,B)가 각기 형성되며, 이와 대응되어 스플하우징 내로 유입된 유압을 외부로 배출시키기 위한 유압배출관로(T)가 상기 스플하우징의 하단에 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파일럿 스플의 외주면에는 전자변으로부터 공급된 유압의 가압작용으로 파일럿 스플의 전후 이동변위가 이루어지도록 유압작용부가 형성되되, 상기 유압작용부는 전자변과 스플하우징을 연결하는 유압작용관로(A,B) 사이에 위치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 파일럿 스플의 후방에는 카트리지 셔터의 수동 개방시 그 개도량을 조절하기 위한 스크류 형태의 개도가변부재가 설치되며, 상기 개도가변부재의 일단에는 카트리지 셔터의 수동 개방을 위한 개도량 조절핸들이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개도가변부재의 외주면에는 카트리지 셔터의 자동 개방시 그 개도량을 조절하기 위한 전동수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전동수단은 개도가변부재의 이송을 위해 회전력을 발생시키는 전동기와; 상기 전동기의 회전수를 펄스수로 검출하는 엔코더와; 상기 엔코더로부터 검출된 펄스수를 감지하여 전동기의 구동을 제어하는 제어부와; 상기 전동기의 회전력을 개도가변부재의 직선왕복운동으로 변환시킬 수 있도록 전동기와 개도가변부재 사이에 연결 설치된 기어장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 유량제어밸브를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 유량제어밸브 중 파일럿 스플의 사시도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 유량제어밸브 중 카트리지 셔터가 조립된 카트리지 밸브홀더 및 카트리지 하우징의 단면 상세도를 나타낸 것이다.
또한, 도 5는 본 발명의 유량제어밸브 중 수동 개방에 따른 개도량 조절핸들의 설치 상태도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 유량제어밸브 중 자동 개방에 따른 전동수단의 설치 상태도를 나타낸 것이다.
본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브(100)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 유체가 충진된 축압기(102)와; 상기 축압기(102)로부터 공급된 유체의 작용경로를 절환시키는 전자변(104)과; 상기 전자변(104)을 통해 작용된 유압에 의해 전후 변위를 갖는 파일럿 스플(120)과; 상기 파일럿 스플(120)의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로(E)를 개폐하는 카트리지 셔터(130)로 구성되되, 상기 카트리지 셔터(130)의 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀(131)을 형성함과 아울러, 상기 카트리지 셔터(130)의 중앙에 파일럿 홀(131)과 연통되는 릴리프 홀(132)을 관통하여 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 유량제어밸브(100) 중 축압기(102)는, 일명 어 큐뮬레이터(Accumulator)로서 내부에 질소가스를 충진하여 사용되는데, 이 때 질소가스 압력보다 유압 압력이 높으면 내부에 고무주머니가 수축하고 유압 압력이 낮으면 팽창하여 유압라인에 일정한 압력을 공급해 주는 역할을 수행하는 등 유압기기 중 유압 에너지의 축적, 압력 보상, 맥동 제거 및 충격 완충 등의 목적으로 사용된다.
특히, 축압기(102)에 충진되는 질소가스의 압력이 120bar일 때, 상기 축압기(102)로부터 실린더(107)의 헤드부(H) 즉, 축압기(102)와 카트리지 하우징(136)을 연결하는 유압유동관로(F) 상에 연결 설치된 급속이송수단(106) 중 실린더(107)의 헤드부(H)에는 축압기(102) 내의 질소가스 압력과 동일한 압력이 작용되지만, 상기 실린더(107) 내의 피스톤(108)에 작용되는 압력의 경우, 상기 피스톤(108)의 헤드부분과 로드(109)부분의 단면적비가 2 : 1 일 때 상기 로드(109)부분에 240bar의 고압이 작용하게 되고, 상기 240bar의 고압이 작용되는 실린더(107) 내의 유체는 상기 실린더(107)의 하단 배출구에 연결된 유압유동관로(F)를 거쳐 상기 유압유동관로(F)와 연결된 유압작용관로(D) 즉, 카트리지 하우징(136) 및 카트리지 밸브홀더(135) 상에 연통되게 형성된 유압작용관로(D)를 통해 카트리지 셔터(130) 측에 작용되게 된다.
또한, 본 발명의 유량제어밸브(100) 중 전자변(104)은, 축압기(102)로부터 작용되는 유압에 의해 파일럿 스플(120)의 전후이동이 이루어질 수 있도록 상기 파일럿 스플(120)의 작동을 위한 유압작용경로를 절환시켜주는 요소로서, 특히 상기 유량제어밸브(100)의 개폐를 위해 전송된 전기적 신호에 따라 전자변(104) 내부 경 로 즉, 축압기(102)로부터 전자변(104) 내측으로 유입된 유압이 유량제어밸브(100)의 개폐작용에 맞게 파일럿 스플(120)에 작용되는 유압작용경로(A,B)를 절환시키게 되며, 상기한 전자변(104)의 경우 통상적인 전자변(104)을 적용함으로써 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 본 발명의 유량제어밸브(100) 중 파일럿 스플(120)은, 축압기(102)와 연통된 전자변(104)을 통해 작용되는 유압에 의해 전후로 이동되는 변위와 연동적으로 카트리지 셔터(130)의 전후 이동이 이루어지도록 함으로써 상기 카트리지 셔터(130)에 의한 유량제어밸브(100)의 개폐작용이 원활케 하는 요소로서, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 전체 형상이 원형봉으로 형성되되, 그 외주면에는 전자변(104)으로부터 공급된 유압의 가압작용으로 파일럿 스플(120)의 전후 이동변위가 발생하도록 유압작용부(122)가 형성되어 있는데, 이 때 상기 유압작용부(122)의 경우 전자변(104)과 스플하우징(124)을 연결하는 유압작용관로(A,B) 사이에 위치되어 있다.
또한, 상기 카트리지 셔터(130)의 후방 즉, 파일럿 스플(120)의 외주면에는 전자변(104)의 유압 작용에 따라 파일럿 스플(120)의 전후 이동변위가 발생할 수 있도록 감싸는 중공의 스플하우징(124)이 설치되어 있으며, 상기 스플하우징(124)에는 전술한 바와 같이 전자변(104)을 통해 파일럿 스플(120)에 작용되는 유압작용관로(A,B)가 각기 형성됨과 아울러 상기 전자변(104)에 연결되어 있다.
이와 더불어, 상기 스플하우징(124)의 하단에는 파일럿 스플(120)의 전후 이동변위를 위해 전자변(104)으로부터 스플하우징(124) 내로 유입된 유압을 외부의 저장탱크(138) 측으로 배출시키기 위한 유압배출관로(T)가 연결 설치되어 있다.
한편, 본 발명의 유량제어밸브(100) 중 카트리지 셔터(130)는, 축압기(102)와 연통된 전자변(104)을 통해 작용되는 유압에 의해 전후로 이동되는 파일럿 스플(120)의 이동변위에 따라 전후로 이동되면서 관로 즉, 상기 카트리지 밸브홀더(135) 및 카트리지 하우징(136)의 외주면 상에 형성된 유압작용관로(D)와 상기 유압작용관로(D)와 연통되도록 카트리지 하우징(136) 내에 형성된 내부관로(E) 사이를 개폐하는 요소로서, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 전체 형상이 원통체로 형성되되, 그 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀(131)이 형성됨과 아울러, 상기 카트리지 셔터(130)의 중앙에는 파일럿 홀(131)과 연통되는 릴리프 홀(132)이 관통되어 있는데, 이 때 상기 파일럿 홀(131)을 통해 카트리지 셔터(130) 내로 유입된 유체가 내부관로(E) 측으로 순간 방출될 수 있도록 상기 내부관로(E)와 연통되는 릴리프 홀(132)의 일측단이 확대 형성되어 있으며, 상기 카트리지 셔터(130)의 일측단에는 파일럿 홀(131) 및 릴리프 홀(132)과 각기 연통됨과 동시에, 상기 유량제어밸브(100)의 밀폐작용시 개방된 카트리지 셔터(130)를 원위치로 복원시킬 수 있도록 스프링(134)을 삽입시키기 위한 스프링 삽입홀(133)이 형성되어 있다.
또한, 상기 카트리지 셔터(130)의 외주면에는 파일럿 스플(120)의 이동변위에 따른 카트리지 셔터(130)의 전후 이동을 원활하게 가이드 하는 카트리지 밸브홀더(135) 및 상기 카트리지 밸브홀더(135)를 감싸는 카트리지 하우징(136)이 설치되되, 상기 카트리지 셔터(130)의 상측 즉, 카트리지 셔터(130)를 감싸는 카트리지 밸브홀더(135) 및 상기 카트리지 밸브홀더(135)를 감싸는 카트리지 하우징(136)의 외주면 상에는 카트리지 셔터(130)의 파일럿 홀(131)과 연통됨과 동시에, 상기 축압기(102)와 상호 연통될 수 있도록 유압작용관로(D)가 관통 형성되어 있다.
더욱이, 상기 카트리지 하우징(136)의 일단에는 카트리지 셔터(130)의 전방(前方)에 위치된 내부관로(E)와 연통되는 유압배출관로(G)가 형성되되, 상기 유압배출관로(G)에는 파일럿 스플(120)이 내삽되는 스플하우징(124)의 유압배출관로(T)와 연결 설치되고, 상기 유압배출관로(G) 하단에는 카트리지 하우징(136)의 유압배출관로(G)와 스플하우징(124)의 유압배출관로(T)를 통해 배출된 유압을 저장하기 위한 저장탱크(138)가 설치되어 있다.
이와 더불어, 상기 유압작용관로(D)와 연통되는 유압유동관로(F) 즉, 축압기(102)와 카트리지 하우징(136)을 연결하는 유압유동관로(F) 상에는 축압기(102)측으로부터 피스톤(108) 가압 즉, 파일럿 홀(131)을 통한 축압기(102)와 카트리지 셔터(130) 내의 압력차에 따라 축압기(102)로부터 작용되는 유압에 의해 실린더(107)의 내부유체가 가압되는 피스톤(108) 이동을 통해 기계의 목적한 급속이동이 이루어질 수 있도록 급속이송수단(106)이 연결 설치되되, 상기 급속이송수단(106)은 도 2에 도시한 바와 같이, 축압기(102)와 카트리지 하우징(136) 사이에 연결 설치되는 실린더(107)와; 상기 실린더(107) 내에 설치되어 내부관로(E) 개방시 축압기(102)로부터 작용된 유압에 의해 실린더(107) 내의 유체를 가압하는 피스톤(108)과; 상기 피스톤(108)과 급속이동을 위한 기계이송부(미도시)에 연결 설치되어 내부관로(E) 개방에 의한 축압기(102)측 유압의 피스톤(108) 가압으로 발생된 급속이송력을 기계이송부에 전달하는 로드(109)로 구성되어 있다.
한편, 상기 파일럿 스플(120)의 후방에는 카트리지 셔터(130)의 수동 개방시 그 개도량을 조절하기 위하여 도 5에 도시한 바와 같이, 스크류 형태의 개도가변부재(140)가 설치되는데, 이 때 상기 개도가변부재(140)의 일단에는 카트리지 셔터(130)의 수동 개방을 위한 개도량 조절핸들(142)이 설치되어 상기 개도량 조절핸들(142)의 조정량 만큼만 파일럿 스플(120)의 이동이 이루어지게 되며, 이로 인한 카트리지 셔터(130)의 개도량이 조절되게 된다.
더욱이, 상기 개도가변부재(140)의 외주면에는 카트리지 셔터(130)의 자동 개방시 그 개도량을 조절하기 위한 전동수단이 설치되게 되는데, 이 때 상기 전동수단의 경우 도 6에 도시한 바와 같이, 개도가변부재(140)의 이송을 위해 회전력을 발생시키는 전동기(145)와; 상기 전동기(145)의 회전수를 펄스수로 검출하는 엔코더(146)와; 상기 엔코더(146)로부터 검출된 펄스수를 감지하여 전동기(145)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)와; 상기 전동기(145)의 회전력을 개도가변부재(140)의 직선왕복운동으로 변환시킬 수 있도록 전동기(145)와 개도가변부재(140) 사이에 연결 설치된 기어장치(147)로 구성되어 있으며, 상기 기어장치(147)의 경우 축선이 서로 직각방향으로 이루어진 상태의 헬리컬 워엄기어로 이루어져 있다. 미 설명 부호 148은 기어하우징(148)을 나타낸 것이다.
이와 함께, 상기와 같이 기술된 본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브(100)에 있어 축압기(102)로부터 실린더(107), 카트리지 하우징(136), 카트리지 밸브홀더(135), 저장탱크(138)로 연결되는 관로와, 상기 축압기(102)로부터 전자변(104), 스플하우징(124), 저장탱크(138)로 연결되는 관로가 형성되어 있는데, 이 때 상기 축압기(102)와 전자변(104)을 연결하는 유압유동관로(P)는 P관로, 상기 전자변(104)과 스플하우징(124)을 연결하는 유압작용관로(A,B)는 A관로 및 B관로, 상기 실린더(107) 하단 배출구와 카트리지 하우징(136)을 연결하는 유압유동관로(F)는 F관로, 상기 F관로를 통해 유입된 유압이 상기 카트리지 밸브홀더(135) 내에 설치된 카트리지 셔터(130) 측으로 작용되도록 카트리지 밸브홀더(135) 및 카트리지 하우징(136)의 외주면 상에 형성된 유압작용관로(D)는 D관로, 상기 D관로와 연통되도록 카트리지 하우징(136) 내에 형성된 내부관로(E)는 E관로, 상기 E관로와 저장탱크(138)를 연결하는 유압배출관로(G)는 G관로, 상기 스플하우징(124)의 하단과 G관로를 연결하는 유압배출관로(T)는 T관로라 한다.
이하, 본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브의 작동과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 유량제어밸브의 밀폐과정을 나타낸 상태도이고, 도 8은 본 발명에 따른 유량제어밸브의 개방과정을 나타낸 상태도이다.
먼저, 본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브(100)의 밀폐과정으로서, 축압기(102) 내의 유체가 급속이송수단(106)의 실린더(107) 헤드부(H)에 작용하게 되면, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 작용된 유압에 의해 실린더(107) 내의 피스톤(108)이 가압되면서 상기 실린더(107) 내의 유체가 상기 카트리지 하우징(136)과 카트리지 밸브홀더(135) 상에 상호 연통되게 형성된 유압작용관로(D) 즉, D관로와 실린더(107)의 하단 배출구를 연결하는 F관로를 통해 상기 카트리지 밸브홀더(135) 내에 설치된 카트리지 셔터(130) 측으로 작용됨과 동시에, 상기 축압기(102)와 전자변(104)을 연결하는 P관로를 통해 축압기(102) 내의 유압이 전자변(104) 측으로 유동하게 되고, 상기 전자변(104) 내로 유입된 축압기(102)측 유압은 유량제어밸브(100)의 밀폐를 위해 절환된 경로 즉, 전자변(104)으로부터 파일럿 스플(120)의 후방측에 형성된 A관로를 통해 스플하우징(124) 내로 유입되어 상기 파일럿 스플(120)의 타단을 가압하게 된다.
이와 같이 스플하우징(124) 내로 유입된 유압에 의해 파일럿 스플(120)의 타탄이 가압되게 되면, 상기 파일럿 스플(120)이 카트리지 셔터(130) 측으로 이동되면서 상기 카트리지 셔터(130)의 중앙에 관통 형성된 릴리프 홀(132)을 밀폐하게 되고, 상기와 같이 릴리프 홀(132)이 밀폐된 상태에서 상기 파일럿 스플(120)에 작용되는 유압에 의해 카트리지 셔터(130)까지 전방(前方)측으로 이동되게 되면서 상기 카트리지 하우징(136)과 카트리지 밸브홀더(135) 상에 형성된 D관로를 차단함으로써, 상기 카트리지 셔터(130)에 의한 D관로와 E관로의 상호 연통된 경로가 밀폐되게 된다.
이와 더불어, 상기와 같이 카트리지 셔터(130)에 의해 D관로와 E관로가 서로 차단된 상태에서 F관로를 통해 D관로 측으로 작용되는 실린더(107) 내 유압의 일부가 상기 카트리지 셔터(130)의 파일럿 홀(131)을 통해 상기 카트리지 셔터(130)의 일측단에 형성된 스프링 삽입홀(133) 내부로 유입되어 상기 D관로와 E관로 사이를 차단하고 있는 카트리지 셔터(130)를 더욱 더 가압함으로써 상기 D관로와 E관로를 확실하게 차단하게 되며, 이 때 상기 카트리지 셔터(130)의 파일럿 홀(131)과 스프링 삽입홀(133) 내에 작용되는 유압력은 F관로 및 D관로상에 작용되는 유압력과 동일한 압력으로 작용되게 된다.
그 다음으로, 본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브(100)의 개방과정으로서, 전술한 바와 같이 전자변(104)으로부터 A관로를 통해 스플하우징(124) 내의 파일럿 스플(120) 후방측으로 유입되는 축압기(102)측 유압이 전자변(104)으로부터 파일럿 스플(120)의 전방(前方)측에 형성된 B관로 측으로 유입될 수 있도록 상기 전자변(104)에 전기적 신호를 주어 상기 축압기(102) 내의 유압작용경로를 A관로에서 B관로로 절환시킨 후 상기 절환된 B관로를 통해 축압기(102)로부터 전자변(104) 내로 유입된 유압이 스플하우징(124) 내 파일럿 스플(120)의 전방(前方)측으로 유입되어 상기 파일럿 스플(120)의 일단을 가압하게 된다.
이와 같이 스플하우징(124) 내로 유입된 유압에 의해 파일럿 스플(120)의 일단이 가압되게 되면, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 파일럿 스플(120)이 카트리지 셔터(130)의 개방시 그 개도량을 가변시키기 위해 파일럿 스플(120)의 후방측에 설치된 개도가변부재(140) 측으로 이동되면서 상기 파일럿 스플(120)에 의해 밀폐되어 있던 카트리지 셔터(130)의 릴리프 홀(132)이 개방됨과 동시에, 전술한 상기 유량제어밸브(100)의 밀폐시 상기 카트리지 셔터(130)의 파일럿 홀(131)을 통해 D관로 측으로부터 상기 카트리지 셔터(130)의 일측단에 형성된 스프링 삽입홀(133) 내부로 유입되어 카트리지 셔터(130)를 가압하였던 실린더(107) 내 유압의 일부가 상기 개방된 릴리프 홀(132)을 통해 상기 카트리지 셔터(130)의 전방측 E관로로 배출 되게 되고, 이로 인한 상기 카트리지 셔터(130) 내의 압력이 저하되면서 D관로 측으로부터 작용되는 유압이 카트리지 셔터(130)의 단차부(130a)에 작용하여 상기 D관로와 E관로 사이를 차단하고 있던 카트리지 셔터(130)가 파일럿 스플(120) 측으로 가압 이동되면서 상기 D관로와 E관로가 상호 연통되는 개방이 이루어지게 된다.
이와 같이 D관로와 E관로가 개방된 상태에서 상기 실린더(107) 내의 유압이 저하됨에 따라 축압기(102)로부터 작용되는 유압에 의해 실린더(107) 내의 피스톤(108)이 가압되게 되고, 상기와 같이 가압된 피스톤(108)에 의해 실린더(107) 내의 유체 역시 가압되면서 상기 D관로와 실린더(107)의 하단 배출구를 연결하는 F관로 측으로 가압 유동하게 되고, 상기 F관로 측으로 유동된 실린더(107)측 유압은 파일럿 스플(120) 측으로 가압 이동된 카트리지 셔터(130)에 의해 상호 개방된 D관로 및 E관로를 거쳐 상기 유량제어밸브(100)의 외부 즉, 상기 E관로와 연통되도록 카트리지 하우징(136)의 일단에 형성된 G관로를 통해 저장탱크(138)로 유입되게 된다.
한편, 상기와 같이 파일럿 스플(120) 측으로 가압 이동된 카트리지 셔터(130)에 의해 개방되는 유량제어밸브(100)에 있어, 상기 파일럿 스플(120)의 후방에 설치된 개도가변부재(140)를 통해 유량이 조절되게 되는데, 이러한 상기 유량제어밸브(100)의 유량조절과정은 목적한 유량에 맞도록 도 5에 도시된 개도량 조절핸들(142)을 이용해 개도가변부재(140)를 회전 이송시켜 상기 B관로를 통해 파일럿 스플(120)의 전방(前方) 측으로 유입된 유압에 의해 가압되는 파일럿 스플(120)의 이송행정길이를 조절하거나 또는 도 6에 도시된 전동수단을 이용해 개도가변부 재(140)를 회전 이송시켜 상기 B관로를 통해 파일럿 스플(120) 전방(前方) 측으로 유입된 유압에 의해 가압되는 파일럿 스플(120)의 이송행정길이를 조절함으로써, F관로로부터 D관로 측으로 작용되는 유압에 의해 가압되는 카트리지 셔터(130)의 개방 즉, E관로와 연통되는 D관로상의 개도량이 조절되게 된다.
이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명의 급속 개방형 유량제어밸브는, 파일럿 타입으로 형성된 유량제어밸브 중 축압기로부터 전자변을 거쳐 작용되는 유압에 의해 이동되는 파일럿 스플의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로를 개폐하는 카트리지 셔터에 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀을 형성시킴과 아울러, 상기 파일럿 홀을 통해 공급된 유압이 카트리지 셔터의 외부로 배출될 수 있게 상기 카트리지 셔터의 중앙에 파일럿 홀과 연통되는 릴리프 홀을 관통시킴으로써, 상기 파일럿 홀과 릴리프 홀이 형성되지 않은 종래의 카트리지 셔터에 비해 파일럿 홀 및 릴리프 홀을 통해 카트리지 셔터의 단면적에 작용하는 유압력을 저감시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 카트리지 셔터의 외주면과 중앙에 상호 연통되도록 형성된 파일럿 홀 및 릴리프 홀에 의해 카트리지 셔터의 단면적에 작용하는 유압력을 저감시킴으로써, 밸브 내 고압상태의 유압이 작용하더라도 상기 파일럿 홀과 릴리프 홀의 유압 배출작용을 통해 개도량 조절핸들을 원활하게 작동시킬 수 있는 효과와 함께, 상기한 개도량 조절핸들의 원활한 작동에 의한 밸브 통과 유량 역시 간편하게 조절할 수 있는 효과 등도 있다.
그리고, 본 발명의 유량제어밸브에 개도량 조절핸들 작동의 수동방식과 함께, 전동기 및 엔코더로 이루어진 전동수단의 자동방식을 적용함으로써, 상기 엔코더의 펄스(Pulse) 제어를 이용한 유량제어밸브의 원격제어가 가능함에 따라 수동방식인 개도량 조절핸들만을 사용하였던 종래에 비해 상기 유량제어밸브를 보다 간편하면서 정밀하게 조절할 수 있는 등의 효과도 있다.

Claims (10)

  1. 축압기, 전자변, 파일럿 스플 및 카트리지 셔터로 이루어진 통상의 유량제어밸브에 있어서;
    전자변의 작용 유압에 의해 작동되는 파일럿 스플의 변위에 따라 전후로 이동되면서 내부관로(E)를 개폐하는 카트리지 셔터의 외주면으로부터 내측으로 연통되는 파일럿 홀을 형성함과 아울러, 상기 카트리지 셔터의 중앙에 파일럿 홀과 연통되는 릴리프 홀을 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 홀을 통해 카트리지 셔터 내로 유입된 유체가 내부관로(E) 측으로 순간 방출될 수 있도록 상기 내부관로(E)와 연통되는 릴리프 홀의 일측단이 확대 형성된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지 셔터의 일측단에는 파일럿 홀 및 릴리프 홀과 연통됨과 동시에 유량제어밸브의 밀폐시 개방된 카트리지 셔터를 원위치로 복원시킬 수 있도록 스프링을 삽입하기 위한 스프링 삽입홀이 형성되고, 상기 카트리지 셔터의 외주면에는 파일럿 스플의 이동변위에 따른 카트리지 셔터의 전후 이동을 원활하게 가이드 하는 카트리지 밸브홀더 및 상기 카트리지 밸브홀더를 감싸는 카트리지 하우징이 설치되되, 상기 카트리지 밸브홀더 및 카트리지 하우징의 외주 면 상에는 카트리지 셔터의 파일럿 홀과 연통됨과 동시에, 축압기와 상호 연통되는 유압유동관로(F)와 연통되는 유압작용관로(D)가 형성된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 카트리지 하우징의 일단에는 카트리지 셔터의 전방(前方)에 위치된 내부관로(E)와 연통되는 유압배출관로(G)가 형성되되, 상기 유압배출관로(G)에는 파일럿 스플이 내삽되는 스플하우징의 유압배출관로(T)와 연결 설치되고, 상기 유압배출관로(G) 하단에는 카트리지 하우징의 유압배출관로(G)와 스플하우징의 유압배출관로(T)를 통해 배출된 유압을 저장하기 위한 저장탱크가 더 구비된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 유압작용관로(D)와 연통되는 유압유동관로(F) 상에는 축압기측으로부터 피스톤 가압에 의한 기계의 목적한 급속이동이 이루어질 수 있도록 급속이송수단이 연결 설치되되, 상기 급속이송수단은 축압기와 카트리지 하우징 사이에 연결 설치되는 실린더와; 상기 실린더 내에 설치되어 내부관로(E) 개방시 축압기로부터 작용된 유압에 의해 실린더 내의 유체를 가압하는 피스톤과; 상기 피스톤과 급속이동을 위한 기계이송부에 연결 설치되어 내부관로(E) 개방에 의한 축압기측 유압의 피스톤 가압으로 발생된 급속이송력을 기계이송부에 전달하는 로드로 이루어진 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 스플에는 전자변의 유압 작용에 따라 파일럿 스플의 전후 이동변위가 이루어질 수 있도록 중공의 스플하우징이 설치되되, 상기 스플하우징에는 전자변을 통한 유압이 파일럿 스플의 전후방에 작용될 수 있도록 유압작용관로(A,B)가 각기 형성되며, 이와 대응되어 스플하우징 내로 유입된 유압을 외부로 배출시키기 위한 유압배출관로(T)가 상기 스플하우징의 하단에 관통 형성된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 파일럿 스플의 외주면에는 전자변으로부터 공급된 유압의 가압작용으로 파일럿 스플의 전후 이동변위가 이루어지도록 유압작용부가 형성되되, 상기 유압작용부는 전자변과 스플하우징을 연결하는 유압작용관로(A,B) 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 파일럿 스플의 후방에는 카트리지 셔터의 수동 개방시 그 개도량을 조절하기 위한 스크류 형태의 개도가변부재가 설치된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 개도가변부재의 일단에는 카트리지 셔터의 수동 개방을 위한 개도량 조절핸들이 설치된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 개도가변부재의 외주면에는 카트리지 셔터의 자동 개방시 그 개도량을 조절하기 위한 전동수단이 더 구비되되,
    상기 전동수단은 개도가변부재의 이송을 위해 회전력을 발생시키는 전동기와;
    상기 전동기의 회전수를 펄스수로 검출하는 엔코더와;
    상기 엔코더로부터 검출된 펄스수를 감지하여 전동기의 구동을 제어하는 제어부와;
    상기 전동기의 회전력을 개도가변부재의 직선왕복운동으로 변환시킬 수 있도록 전동기와 개도가변부재 사이에 연결 설치된 기어장치로 구성된 것을 특징으로 하는 급속 개방형 유량제어밸브.
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