KR101141177B1 - 건설중장비 차량용 릴리프 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건설중장비 차량용 릴리프 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파일럿포핏과 스프링 간을 동심으로 유지할 수 있고, 파일럿포핏을 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 한 새로운 구조의 건설중장비 차량용 릴리프 밸브에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 파일럿포핏을 스프링시트를 이용하여 지지하는 동시에 스프링시트와 접하는 파일럿포핏의 지지면을 구형으로 개선하여 파일럿포핏과 스프링 간을 동심으로 유지할 수 있고, 파일럿시트에 대한 파일럿포핏의 지지 구조를 3점식 구조로 개선하여 파일럿포핏을 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 함으로써, 파일럿포핏의 움직임이 정확한 동심방향으로 안내되면서 소음 발생을 용이하게 방지할 수 있도록 한 새로운 구조의 건설중장비 차량용 릴리프 밸브를 제공하고자 한 것이다.

Description

건설중장비 차량용 릴리프 밸브{Relief valve for construction vehicle}
본 발명은 건설중장비 차량용 릴리프 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파일럿포핏과 스프링 간을 동심으로 유지할 수 있고, 파일럿포핏을 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 한 새로운 구조의 건설중장비 차량용 릴리프 밸브에 관한 것이다.
통상적으로, 굴삭기 등을 포함하는 건설중장비 차량을 이용한 굴삭 작업중 굴삭 대상물에 따라서, 또는 굴삭 작업의 효율을 향상시키기 위하여, 여러 옵션장치(버켓, 햄머 등)를 착탈시키게 되며, 이때 교체되는 옵션장치에 따라 요구되는 릴리프 밸브의 설정압력을 재설정하여 작업을 하게 된다.
릴리프 밸브의 설정 압력을 변경할 경우에는 외부에서 직접 압력계를 보면서 압력을 설정하거나, 운전실에서 소정의 파일럿 신호압 발생 장치를 이용하여 릴리프 밸브의 릴리프 설정압력을 변동시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 종류의 릴리프 밸브는 한국등록특허 10-0263818(2000,05,22)에 개시되어 있으며, 밸브체의 내부에 고압실(14), 저압실(16) 및 배압실(18)을 갖춘 본체부(10)와; 고압실(14)과 저압실(16)과의 사이를 개폐 제어하며 내부에 내부통로(34)가 형성된 메인포핏(20)과; 메인포핏(20)의 내부통로(34)에 자유로운 움직임이 가능하게 삽입되는 스로틀(22)과; 스로틀(22)의 반대쪽에 일체로 형성되어 내부통로(34)의 바깥쪽 외주부에 걸리며 위치하는 피스톤(26)과; 스로틀(22)과 피스톤(26) 사이 구간 내부에 형성되는 파일럿통로(24)와; 피스톤(26)의 외경에 일측단이 삽입되어 탄성지지되는 스프링(44)과; 스프링(44)의 타측단과 연결되어 지지되는 스로틀(48)과; 일측단은 메인포펫(20)의 외경에 결합되는 동시에 타측단은 플러그(12)와 결합되어, 피스톤(26)을 비롯하여 스프링(44) 및 스로틀(48)의 외경을 감싸며 위치하는 파일럿 시트(40: 포펫시트)와; 상기 플러그(12)의 내부에 스로틀(48)과 당접 가능하게 내재되는 파일럿 포펫(28)과; 파일럿 포펫(28)과 플러그(12)의 타측부를 마감하는 캡 사이에 탄성지지되는 스프링(46); 등을 포함하여 구성되어 있다.
상기한 구성을 갖는 종래의 릴리프 밸브 동작을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
우선 고압실(14)의 압력이 상승하면 고압실(14)은 내부통로(34) 및 파일럿통로(24)를 통하여 배압실(18)과 연통하고 있으므로, 고압실(14)의 압력이 파일럿 포핏(28)에 작용하게 되고, 이와 동시에 파일럿 포핏(28)이 스프링(46)을 압축시키며 도 2의 배치 기준으로 우측으로 밀리게 되어 스로틀(48)이 개구된다.
상기 배압실(18)은 피스톤(26)에 설치된 스로틀(22)를 통하여 고압실(14)에 접속되어 있으므로, 배압실(18)의 압력이 저하됨에 따라, 배압실(18)내의 압력과 메인포핏(20)의 내부통로(34)내의 압력 간의 차압력에 의하여 피스톤(26)이 스프링(44)을 압축시키면서 도 2의 배치 기준으로 우측으로 이동하여, 피스톤(26)의 개구부(50)가 파일럿포핏(28)의 선단부 즉, 스로틀(48)에 당접한다.
이때, 배압실(18)은 스로틀(48) 및 파일럿통로(24), 피스톤(26)의 스로틀(22), 메인포펫(20)의 내부통로(34)를 통하여 고압실(14)과 연통되는 상태로 된다.
이와 같은 상태에서, 배압실(18)내의 압력은 고압실(14)내의 압력에 비하여 상당히 낮게 유지되어 있으므로, 메인포핏(20)에 대하여 고압실(14)로부터 작용하는 힘(A1×P1)은 배압실(18)로부터 작용하는 힘(A2×P2)보다 크게 된다.
그 결과, 메인포핏(20)도 도 2의 기준으로 우측으로 이동하여 고압실(14)이 저압실(16)과 연통되는 상태가 되고, 따라서 고압실(14)내의 압유가 슬리브(38)에 설치된 구멍(52)을 통하여 저압실(16)내로 유출(릴리프)된다.
그러나, 종래의 릴리프 밸브는 다음과 같은 문제점이 있다.
파일럿포핏(28)이 플렉시블 스프링(46)에 지지되면서 이동할 때, 파일럿포핏(28)이 반경방향으로도 움직이면서 파일럿시트(40)의 내벽과 부딪침과 함께 마찰되면서 소음이 발생하는 문제점이 있다.
즉, 플렉시블 스프링(46)이 플렉시블한 상태이므로, 파일럿포핏(28)과 플렉시블 스프링(46)간의 동심이 유지되지 못하고 편심력이 발생되어, 결국 파일럿포핏(28)이 반경방향으로 움직이며 이음이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 파일럿시트(40)의 내경에 대하여 파일럿 포핏(28)의 외경이 일점 지지됨에 따라, 파일럿 포핏(28)이 불안정된 배열을 갖게 되므로, 파일럿포핏(28)과 플렉시블 스프링(46)간의 동심이 더욱 유지되지 못하여 이음이 더 발생될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 파일럿포핏을 스프링시트를 이용하여 지지하는 동시에 스프링시트와 접하는 파일럿포핏의 지지면을 구형으로 개선하여 파일럿포핏과 스프링 간을 동심으로 유지할 수 있고, 파일럿시트에 대한 파일럿포핏의 지지 구조를 3점식 구조로 개선하여 파일럿포핏을 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 함으로써, 파일럿포핏의 움직임이 정확한 동심방향으로 안내되면서 소음 발생을 용이하게 방지할 수 있도록 한 새로운 구조의 건설중장비 차량용 릴리프 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 고압실과 저압실을 갖춘 본체부와; 상기 본체부에 체결되는 중공 하우징과; 상기 중공 하우징의 좌측공간에 내재되는 파일럿스프링과; 상기 파일럿스프링의 우측단에 지지되는 스프링시트와; 상기 스프링시트의 우측표면에 접하는 좌측표면이 구형 단면으로 형성된 파일럿포핏과; 상기 파일럿포핏의 우측단부와 결합지지되는 파일럿시트와; 상기 본체부의 우측쪽에 끼워진 소켓에 지지되면서 우측단부가 본체부의 우측쪽 고압실과 마주보게 배치되는 동시에 우측단 둘레면이 본체부의 둘레부에 형성된 저압실을 개폐하는 메인포핏과; 상기 파일럿시트의 우측면과 메인포핏의 좌측면 사이에 탄성 지지 가능하게 배치되는 지지스프링과; 상기 메인포핏의 중심부에 장착 배치되는 밸런스 피스톤; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건설중장비 차량용 릴리프 밸브를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 파일럿포핏은 구형 단면이 스프링시트의 우측표면에 1점 지지되고, 둘레면이 파일럿시트의 내경면에 1점 지지되며, 우측단부가 파일럿시트의 중심부에 1점 지지되는 총 3점 지지 구조로 구비된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 파일럿포핏의 우측단부는 점차 좁아지는 직경의 결합단으로 형성되고, 파일럿포핏의 결합단이 삽입되도록 파일럿시트의 중심부에는 점차 좁아지는 직경의 결합홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 파일럿 시트의 결합홀 입구와 출구쪽에는 파일럿 포핏의 결합단 외경면에 지지되는 제1돌출부와, 파일럿 포핏의 결합단 끝단과 쇼크 방지를 위한 환형 오리피스를 형성하는 제2돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파일럿포핏의 결합단의 끝단부는 파일럿시트의 결합홀을 관통하여 밸런스 피스톤과 직선으로 마주보게 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 릴리프 밸브의 파일럿포핏을 스프링시트를 이용하여 지지하는 동시에 스프링시트와 접하는 파일럿포핏의 지지면을 구형 단면으로 개선하여 파일럿포핏과 스프링 간을 동심으로 유지할 수 있고, 파일럿 포핏의 이동을 직선으로 용이하게 안내할 수 있다.
또한, 파일럿시트에 대한 파일럿포핏의 지지 구조를 3점식 구조로 개선하여 파일럿포핏을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
결국, 파일럿포핏의 스프링시트에 대한 지지면을 구형 단면으로 형성하는 동시에 파일럿포핏의 지지 구조를 3점 구조로 개선하여, 파일럿포핏의 움직임이 정확한 동심방향으로 안내되면서 소음 내지 이음 발생을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건설중장비 차량용 릴리프 밸브를 나타내는 단면도,
도 2는 종래의 릴리프 밸브를 나타내는 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 굴삭기 등과 같은 건설중장비 차량은 여러 옵션장치를 탈장착할 때, 각 옵션장치에 따라 작동을 위한 필요 유압이 다르기 때문에 릴리프 밸브의 설정압력을 재설정할 필요가 있다.
본 발명의 릴리프 밸브는 건설중장비의 유압탱크의 오일이 유압모터의 구동에 의하여 해당 옵션장치로 공급되는 경로에 있는 본체부에 설치되며, 이 본체부(100)는 유압모터쪽과 연통되는 고압실(102)과 옵션장치쪽과 연통하는 저압실(104)을 갖는다.
상기 본체부(100)에는 릴리프 밸브의 바디(body)를 이루는 중공 하우징(110)이 장착되며, 도 1의 도시방향을 기준으로 중공 하우징(110)의 우측끝에는 소켓(112)이 체결되고, 좌측에는 밀봉을 위한 캡(114)이 체결된다.
첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 중공 하우징(110)의 좌측공간에는 플렉시블 타입의 파일럿스프링(120)이 내재되는 바, 이 파일럿스프링(120)의 좌측단은 캡(114)의 내면에 지지되고, 파일럿스프링(120)의 우측단에는 스프링시트(130)가 삽입 지지된다.
이때, 상기 스프링시트(130)의 좌측단은 파일럿스프링(120)의 내부로 삽입되는 상태가 되고, 우측단의 표면은 평평한 면으로 형성된다.
특히, 상기 스프링시트(130)의 우측표면 즉, 평평한 면에는 파일럿포핏(140)이 연접하게 되는데, 스프링시트(130)의 우측표면과 연접하는 파일럿포핏(140)의 좌측표면은 구형 단면(142)으로 형성된다,
따라서, 상기 파일럿포핏(140)의 구형 단면(142)의 중심이 스프링시트(130)의 우측표면의 중심에 접촉되어, 파일럿포핏(140)과 스프링시트(130)는 서로 동심을 유지할 수 있게 된다.
이때, 상기 파일럿포핏(140)의 우측단부에는 파일럿시트(150)가 결합 지지된다.
본 발명에 따르면, 상기 파일럿포핏(140)의 좌측표면이 구형 단면(142)으로 형성되는 동시에 동일한 직경을 가지면서 우측으로 연장되고, 연장된 우측단부는 점차 좁아지는 직경의 결합단(144)으로 형성된다.
또한, 상기 파일럿시트(150)의 중심부에는 파일럿포핏(140)의 결합단(144)이 삽입되도록 점차 좁아지는 직경의 결합홀(152)이 관통 형성된다.
따라서, 상기 파일럿포핏(140)의 구형 단면(142)이 스프링시트(130)에 동심을 유지하며 연접되며 1점 지지되는 동시에 파일럿포핏(140)의 둘레면이 파일럿시트(150)의 내경면에 1점 지지되고, 파일럿포핏(140)의 우측단부 즉, 결합단(144)이 파일럿시트(150)의 중심부에 형성된 결합홀(152)내에 1점 지지되며 삽입된다.
보다 상세하게는, 상기 파일럿시트(150)의 결합홀(152) 입구와 출구쪽에 내경을 향하여 제1돌출부(154)와 제2돌출부(156)가 돌출 형성됨에 따라, 파일럿포핏(140)의 결합단(144)이 결합홀(152)내에 삽입되면, 결합단(144)의 좌측 외경부가 제1돌출부(154)의 내경면에 밀착되며 1점 지지된다.
이때, 상기 파일럿시트(150)의 결합홀(152) 출구쪽에 형성된 제2돌출부(156)는 파일럿포핏(140)의 결합단(144) 끝단 외경과 쇼크 방지를 위한 환형 오리피스를 형성하는 부분이 된다.
이와 같이, 상기 파일럿포핏(140)의 구형 단면(142)이 스프링시트(130)와 동심을 이루면서 1점 지지되고, 둘레면이 파일럿시트(150)의 내경면에 1점 지지되며, 파일럿포핏(140)의 결합단(144)이 파일럿시트(150)의 결합홀(152)에 형성된 제1돌출부(154)에 1점 지지되는 등, 파일럿포핏(140)은 총 3점 지지 상태가 되어, 결국 파일럿포핏(140)은 스프링시트(130)와 동심을 유지하며 배열되고, 그 배열된 상태가 3점 지지를 받아서 보다 안정적인 배열을 갖게 된다.
한편, 상기 본체부(100)의 우측공간에는 소켓(112)에 의하여 그 외경면이 지지되는 메인포핏(160)이 위치하게 되고, 또한 파일럿시트(150)의 우측면과 메인포핏(160)의 좌측면 사이에는 2중의 지지스프링(170)이 탄성 지지 가능하게 배치되며, 또한 메인포핏(160)의 중심부에는 파일럿시트(150)의 결합홀(152)을 관통한 파일럿포핏(140)의 결합단(144) 끝단부와 직선으로 마주보게 되는 밸런스 피스톤(180)이 장착된다.
이때, 상기 소켓(112)의 우측에는 유압펌프(미도시됨)와 연통하는 본체부(100)의 고압실(102)이 형성되고, 메인포핏(160)의 둘레면과 일치하는 본체부(100)의 내경부에는 해당 옵션장치(미도시됨)와 연통하는 저압실(104)이 형성된다.
이에, 상기 메인포핏(160)의 우측단부가 고압실(102)과 마주보게 배치되는 동시에 메인포핏(160)의 우측단 둘레면이 본체부(100)의 둘레부에 형성된 저압실(104)을 개폐할 수 있게 배열된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 릴리프 밸브에 대한 작동 흐름을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 고압실(102)의 압력이 상승하면 고압실(102)은 밸런스 피스톤(180)의 중심부에 관통 형성된 내부통로(182)를 통하여 배압실(106)과 연통하고 있으므로, 유압펌프로부터 제공된 고압실(102)의 압력이 파일럿시트(150)에 작용하는 동시에 메인포핏(160)의 우측면에 작용하게 된다.
따라서, 상기 메인포핏(160)이 지지스프링(170)을 압축시키면서 도 1의 도시방향을 기준으로 좌측으로 이동하는 동시에 밸런스 피스톤(180)의 좌측단끝이 파일럿포핏(140)의 결합단(144)과 당접하여 결합단(144)을 밀어주게 된다.
연이어, 상기 파일럿포핏(140)이 스프링시트(130)을 밀어주며 좌측으로 직선 이동하고, 동시에 스프링시트(130)에 의하여 파일럿스프링(120)이 압착되는 상태가 된다.
이때, 상기 파일럿포핏(140)의 구형 단면(142)이 스프링시트(130)와 동심을 유지하며 접하여 1점 지지되는 상태이고, 또한 파일럿포핏(140)의 둘레면이 파일럿시트(150)의 내경면에 1점 지지되는 상태이며, 동시에 파일럿포핏(140)의 결합단(144)이 파일럿시트(150)의 결합홀(152)에 형성된 제1돌출부(154)에 1점 지지되는 등, 총 3점 지지 상태이므로, 파일럿포핏(140)은 편심되지 않고 동심을 유지하며 직선 이동하게 되어, 소음 내지 이음이 전혀 발생되지 않게 된다.
이와 같은 상태에서, 배압실(106)내의 압력은 고압실(102)내의 압력에 비하여 상당히 낮게 유지되어 있으므로, 메인포핏(160)에 대하여 고압실(102)로부터 작용하는 고압을 받게 되어, 메인포핏(20)이 도 1의 도시방향을 기준으로 좌측으로 이동하여 고압실(102)이 저압실(104)과 연통되는 상태가 되고, 따라서 고압실(102)내의 압유가 저압실(104)내로 유출(릴리프)되어 해당 옵션장치로 흐르게 된다.
100 : 본체부 102 : 고압실
104 : 저압실 106 : 배압실
110 : 중공 하우징 112 : 소켓
114 : 캡 120 : 파일럿스프링
130 : 스프링시트 140 : 파일럿포핏
142 : 구형 단면 144 : 결합단
150 : 파일럿시트 152 : 결합홀
154 : 제1돌출부 156 : 제2돌출부
160 : 메인포핏 170 : 지지스프링
180 : 밸런스 피스톤 182 : 내부통로

Claims (5)

  1. 고압실(102)과 저압실(104)을 갖는 본체부(100)와;
    상기 본체부(100)에 체결되는 중공 하우징(110)과;
    상기 중공 하우징(110)의 좌측공간에 내재되는 파일럿스프링(120)과;
    상기 파일럿스프링(120)의 우측단에 지지되는 스프링시트(130)와;
    상기 스프링시트(130)의 우측표면에 접하는 좌측표면이 구형 단면(142)으로 형성된 파일럿포핏(140)과;
    상기 파일럿포핏(140)의 우측단부와 결합지지되는 파일럿시트(150)와;
    상기 본체부(100)의 우측쪽에 끼워진 소켓(112)에 지지되면서 우측단부가 본체부(100)의 우측쪽 고압실(102)과 마주보게 배치되는 동시에 우측단 둘레면이 본체부(100)의 둘레부에 형성된 저압실(104)을 개폐하는 메인포핏(160)과;
    상기 파일럿시트(150)의 우측면과 메인포핏(160)의 좌측면 사이에 탄성 지지 가능하게 배치되는 지지스프링(170)과;
    상기 메인포핏(160)의 중심부에 장착 배치되는 밸런스 피스톤(180);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 건설중장비 차량용 릴리프 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파일럿포핏(140)은 구형 단면이 스프링시트(130)의 우측표면에 1점 지지되고, 둘레면이 파일럿시트(150)의 내경면에 1점 지지되며, 우측단부가 파일럿시트(150)의 중심부에 1점 지지되는 총 3점 지지 구조로 구비된 것을 특징으로 하는 건설중장비 차량용 릴리프 밸브.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 파일럿포핏(140)의 우측단부는 점차 좁아지는 직경의 결합단(144)으로 형성되고, 파일럿포핏(140)의 결합단(144)이 삽입되도록 파일럿시트(150)의 중심부에는 점차 좁아지는 직경의 결합홀(152)이 형성된 것을 특징으로 하는 건설중장비 차량용 릴리프 밸브.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 파일럿시트(150)의 결합홀(152) 입구와 출구쪽에는 파일럿포핏(140)의 결합단(144) 외경면에 지지되는 제1돌출부(154)와, 파일럿포핏(140)의 결합단(144) 끝단 외경과 쇼크 방지를 위한 환형 오리피스를 형성하는 제2돌출부(156)가 형성된 것을 특징으로 하는 건설중장비 차량용 릴리프 밸브.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 파일럿포핏(140)의 결합단(144)의 끝단부는 파일럿시트(150)의 결합홀(152)을 관통하여 밸런스 피스톤(180)과 직선으로 마주보게 배열되는 것을 특징으로 하는 건설중장비 차량용 릴리프 밸브.
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