KR101370083B1 - 스풀 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스풀 밸브에 관한 것으로서, 알루미늄 다이캐스팅으로 중심부에 유로공과 외부에서 상기 관통으로 이어지는 입출공이 형성되도록 제작되고, 다이캐스팅 후 상기 유로공 및 입출공을 가공한 밸브 몸체; 금속재의 환봉을 중심부가 관통되도록 가공하고 바깥 둘레면에 챔버를 가공하며 바깥 둘레면에 O-링을 장착한 후, 상기 밸브 몸체의 유로공으로 삽입하여 조립한 챔버 슬리브; 상기 챔버 슬리브의 관통된 중심부로 삽입된 스풀;로 이루어져, 상기 챔버 슬리브와 스풀이 온도의 영향으로 팽창 및 수축할 때, 항상 같은 방향으로 팽창 및 수축할 수 있도록 한 것이며, 스풀 밸브의 기밀성이 높아져 성능이 향상되고 생산원가가 절감되어 저렴한 비용으로 대량생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

스풀 밸브{SPOOL VALVE}

본 발명은 유로의 절환 제어를 하는 스풀 밸브에 관한 것으로서, 상세히는 밸브 몸체와 챔버 역할을 하는 챔버 슬리브 및 스풀로 이루어져 상기 챔버 슬리브에 삽입된 스풀이 온도 변화에 따라 챔버 슬리브와 함께 항상 같은 방향으로 팽창 및 수축하도록 하여 오작동률이 낮고 유로의 기밀성을 높인 스풀 밸브에 관한 것이다.

본 발명의 배경기술로는 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 주물로 제작되는 스풀 밸브가 있다.

주물로 제작되는 스풀 밸브는 도 6에 도시한 바와 같이, 밸브 몸체(10)를 제작할 때 주물로 1차 형틀(6)을 만든 다음, 가공기로 주물로 제작된 1차 형틀(6)의 내부 둘레면에 챔버 형상을 가공한 후, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 가공이 완료된 밸브 몸체(10) 내의 챔버 부분에 스풀(30)을 일정한 공차를 두고 삽입하여 이루어진 것이다. 여기서 상기 챔버는 스풀(30)의 바깥 둘레면과 상기 밸브 몸체(10)의 내부 둘레면 사이의 공간을 의미하며, 이 공간을 통해 기름과 같은 유체가 이동한다.

또 다른 배경기술로는 도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 사각의 각재로 제작되는 스풀 밸브가 있다.

사각의 각재(7)로 제작되는 스풀 밸브는 도 9에 도시한 바와 같이, 사각의 각재(7)를 가공기로 내부 둘레면에 챔버 형상을 가공하여 밸브 몸체(100)를 제작한 것으로서, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 가공이 완료된 밸브 몸체(100) 내의 챔버 부분에 스풀(300)을 공차를 두고 삽입하여 이루어진 것이다. 여기서도 상기 챔버는 스풀(300)의 바깥 둘레면과 상기 밸브 몸체(100)의 내부 둘레면 사이의 공간을 의미하며, 이 공간을 통해 기름과 같은 유체가 이동한다.

그러나, 상기한 바와 같이 주물이나 사각의 각재로 제작되는 종래 스풀 밸브는 고압과 고온의 환경에서 작동하는 스풀 밸브의 특성으로 인해 온도변화에 따라 7∼8㎛의 차이로 팽창 및 수축을 하는데, 밸브 몸체와 스풀이 서로 다른 방향으로 팽창 및 수축함으로 인해 작동불량이 생기는 문제가 있다. 즉, 밸브 몸체의 내부는 온도의 영향으로 팽창을 할 때 안쪽으로 팽창을 하지만 스풀은 바깥쪽으로 팽창하기 때문에 공차가 거의 사라져 스풀의 작동이 원활하지 못하게 되고, 그렇기 때문에 밸브 몸체와 스풀 사이의 공차를 작게 할 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하고자 밸브 몸체와 스풀 사이의 공차를 10㎛ 정도 크게 하면 너무 큰 공차로 인해, 기름과 같은 유체의 유로를 제어하므로 기밀성이 높아야 하는 스풀 밸브에서 기밀성이 떨어지는 문제가 생긴다.

또한, 상기 챔버를 형성하기 위해 종래에는 밸브 몸체(10)(100)의 내부 둘레면을 가공하기 때문에 좁은 내부 둘레면은 가공하기 매우 어려워 3개 이상의 챔버를 형성하기 어려웠다.

한편, 상기한 종래 스풀 밸브 외에도 아래의 선행기술문헌의 특허문헌에 기재된 '슬라이드스풀형 밸브의 몸체'가 있어, 상기 슬라이드스풀형 밸브의 몸체는 사출물과 인서트물 및 밸브스풀로 구성되어 있어 본 발명와 구성이 유사한 점이 있으나, 상기 슬라이드스풀형 밸브의 몸체는 주로 가스의 흐름을 제어하는 스풀 밸브에 사용되어 그다지 기밀성을 요하지 않고 온도 변화와도 무관하며, 인서트물은 사출물을 사출금형에 의해 제작할 때 인서트몰딩된 것으로 상기 사출물과 분리되지 않고 일체로 된 것이다.

한국 공개특허공보 제10-2005-0105363호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 높은 기밀성을 요하는 스풀 밸브로 인해 상기 스풀 밸브의 밸브 몸체 내에 챔버용으로 별도로 제작되어 스풀이 삽입되는 챔버 슬리브가 조립되고, 상기 챔버 슬리브의 바깥 둘레면과 밸브 몸체 사이에 챔버를 형성하도록 한 스플 밸브를 제공함에 있다.

즉, 밸브 몸체는 알루미늄 다이캐스팅으로 제작하여 필요한 부분만 가공하고, 상기 밸브 몸체의 내부 둘레면과 간격을 형성하는 공간의 챔버는 환봉의 바깥 둘레면을 가공하여 형성한 챔버 슬리브를 제작한 후, 가공된 상기 챔버 슬리브를 밸브 몸체 내에 삽입하여 조립하며, 상기 밸브 몸체 내에 조립된 챔버 슬리브 내에 스풀을 삽입한다. 따라서 상기 챔버 슬리브로 인해 챔버 슬리브와 스풀 사이에 형성되는 간격을 더욱 작게 형성할 수 있기 때문에, 온도 변화에 따른 팽창에 적절하게 대응하여 오작동률이 낮고 높은 기밀성을 지속적으로 유지할 수 있도록 한 스풀 밸브를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 스풀 밸브는, 알루미늄 다이캐스팅으로 중심부에 유로공과 외부에서 상기 관통으로 이어지는 입출공이 형성되도록 제작되고, 다이캐스팅 후 상기 유로공 및 입출공을 가공한 밸브 몸체; 금속재의 환봉을 중심부가 관통되도록 가공하고 바깥 둘레면에 챔버를 가공하며 바깥 둘레면에 O-링을 장착한 후, 상기 밸브 몸체의 유로공으로 삽입하여 조립한 챔버 슬리브; 상기 챔버 슬리브의 관통된 중심부로 삽입된 스풀;로 이루어져, 상기 챔버 슬리브와 스풀이 온도의 영향으로 팽창 및 수축할 때, 항상 같은 방향으로 팽창 및 수축할 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 챔버 슬리브와 스풀 사이의 간격은 2∼4㎛의 범위 내를 유지하도록 하며, 상기 밸브 몸체의 바깥 면에 냉각핀이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 스풀 밸브에 의하면, 작은 공차로 밸브의 기밀성이 높아짐으로 인해 성능이 종래 스풀 밸브보다 훨씬 향상되고, 온도 변화에 따른 팽창으로 인한 작동불량이 거의 발생하지 않는 효과가 있다.

또, 밸브 몸체 및 챔버 슬리브의 가공성이 편리하므로 생산원가를 절감할 수 있고, 밸브 몸체는 알루미늄 다이캐스팅으로 제작되고 챔버 슬리브는 자동선반으로 가공되므로 저렴한 비용으로 대량생산이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 챔버 슬리브를 별도로 가공하기 때문에 유체의 P-Q 특성제어가 용이한 효과가 있다.

또한, 알루미늄 다이캐스팅으로 제작된 밸브 몸체에 형성한 냉각핀으로 인해 냉각이 잘되어 온도 변화에 따른 팽창을 최소화할 수 있는 효과가 있고, 종래 주물로 제작되는 스풀 밸브에 비해 주물사로 인한 오작동이 없으며, 스풀이 움직일 때 챔버 슬리브의 안내면을 타고 움직이므로 스풀의 끼임이 없고 오작동률이 낮은 효과가 있다.

또한, 챔버의 형태가 5개이어서 3개인 일반 형태의 스플 밸브에 비해 내구성 및 작동성능이 좋고, 스풀 형태의 모든 밸브(솔레노이드 밸브, 수동 밸브, 비례 밸브)에 적용이 가능하며, 고가의 수입 스풀 밸브를 대체하여 국산화하여 해외수출까지 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스풀 밸브의 밸브 몸체와 챔버 슬리브 및 스풀의 결합 단면도
도 2는 본 발명에 따른 스풀 밸브의 밸브 몸체의 전개된 제작순서 단면도
도 3은 본 발명에 따른 스풀 밸브의 챔버 슬리브의 제작 흐름 단면도
도 4는 본 발명에 따른 스풀 밸브의 밸브 몸체와 챔버 슬리브의 분리 단면도
도 5는 본 발명에 따른 스풀 밸브의 밸브 몸체와 챔버 슬리브의 결합 단면도
도 6은 종래 주물로 제작되는 스풀 밸브의 밸브 몸체의 전개된 제작순서 단면도
도 7은 상기 도 6의 스풀 밸브의 밸브 몸체와 스풀의 분리 단면도
도 8은 상기 도 6의 스풀 밸브의 밸브 몸체와 스풀의 결합 단면도
도 9는 종래 사각의 각재로 제작되는 스풀 밸브의 밸브 몸체의 전개된 제작순서 단면도
도 10은 상기 도 9의 스풀 밸브의 밸브 몸체와 스풀의 분리 단면도
도 11은 상기 도 9의 스풀 밸브의 밸브 몸체와 스풀의 결합 단면도

이하, 본 발명에 따른 스풀 밸브의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스풀 밸브의 밸브 몸체와 챔버 슬리브 및 스풀의 결합 단면도를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스풀 밸브는 밸브 몸체(1)와 챔버 슬리브(2) 및 스풀(3)로 이루어져 있으며, 상기 밸브 몸체(1) 내에 챔버 슬리브(2)가 삽입되어 조립되고, 상기 챔버 슬리브(2) 내에 스풀(3)이 삽입된 형태로 되어 있다.

상기 밸브 몸체(1)는 도 2에 도시한 바와 같이, 알루미늄(AL) 다이캐스팅에 의해 직사각의 형상으로 제작하되, 길이방향 중심부에 유로로 형성되는 유로공(1a)이 형성되고 외부에서 상기 유로공(1a)으로 이어져 기름과 같은 유체의 입구와 출구가 되는 입출공(1b)이 형성된 상태로 알루미늄 다이캐스팅에 의해 제작된다. 상기 유로공(1a)과 입출공(1b)은 실제 스풀 밸브에 사용할 수 있도록 가공기에 의해 정밀하게 가공된다.

상기 챔버 슬리브(2)는 도 3에 도시한 바와 같이, 환봉(4)을 자동선반(복합기)으로 가공하여 바깥 둘레면을 따라 홈을 여러 개 형성함으로써 상기 홈이 밸브 몸체(1)와의 사이 공간에 해당하는 챔버(2a) 역할을 하도록 하며, 길이방향 중심부는 스풀(3)을 삽입할 수 있도록 길게 관통되고, 상기 챔버(2a)는 챔버 슬리브(2)의 바깥 둘레면에 형성하기 때문에 가공이 용이하여 5개 형성한 것이다.

상기 챔버 슬리브(2)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 밸브 몸체(1)의 유로공(1a)를 통해 삽입되어 조립됨으로써 상기 밸브 몸(1) 내의 중심부에 위치하면서 바깥 둘레면에 형성한 챔버(2a)가 밸브 몸체(1)와의 사이에서 기름과 같은 유체가 통과하는 역할을 하게 된다. 상기 챔버 슬리브(2)에서 챔버(2a)가 형성되지 않은 바깥 둘레면에는 도시하지 않았지만 O-링이 장착되어 있어 밸브 몸체(1)의 내부 둘레면과 접하고 있어 기름과 같은 유체의 누설을 방지하게 된다.

이와 같이 밸브 몸체(1) 내에 챔버 슬리브(2)가 삽입되면, 상기 챔버 슬리브(2)의 관통된 중심부를 통해 도 1에 도시한 바와 같이, 스풀(3)이 삽입되어 본 발명의 스풀 밸브를 이루게 되며, 상기 스풀(3)은 챔버 슬리브(2) 내에서 상기 챔버 슬리브(2)의 안쪽 둘레면에 해당하는 안내면을 타고 이동하게 된다.

상기 챔버 슬리브(2)와 스풀(3)은 고온의 영향으로 팽창할 때에도 서로 같은 방향으로 팽창하므로 둘 사이의 공차를 바람직하게는 약 2∼4㎛ 정도, 가장 바람직하게는 약 3㎛ 정도로 작게 형성함으로써 기름과 같은 유체의 누설이 없는 높은 기밀성을 유지할 수 있게 된다.

여기서, 밸브 몸체(1)의 내부 둘레면과 접하고 있는 상기 챔버 슬리브(2)가 고온의 영향에 의해 바깥쪽으로 팽창할 때, 팽창되는 길이만큼 밸브 몸체(1)와의 사이 공차가 이를 수용하는데, 이때에는 상기 챔버 슬리브(2)의 바깥 둘레면의 O-링이 자연스럽게 압축된다.

한편, 상기 밸브 몸체(1)를 알루미늄 다이캐스팅으로 제작할 때 바깥쪽에 냉각핀(5)이 형성된 형태로 제작함으로써, 고온의 환경에서 사용하는 스풀 밸브의 냉각성능을 높여주는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 스풀 밸브에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1,10,100 : 밸브 몸체 1a : 유로공
1b : 입출공 2 : 챔버 슬리브
2a : 챔버 3,30,300 : 스풀
4 : 환봉 5 : 냉각핀
6 : 1차 형틀 7 : 사각의 각재

Claims (3)

1. 알루미늄 다이캐스팅으로 관통된 중심부에 형성한 유로공과 외부에서 상기 유로공으로 이어지는 입출공이 형성되도록 제작되고, 다이캐스팅 후 상기 유로공 및 입출공을 가공한 밸브 몸체;
   금속재의 환봉을 중심부가 관통되도록 가공하고 바깥 둘레면에 챔버를 가공하며, 바깥 둘레면의 챔버 이외의 부분에 O-링을 장착한 후 상기 밸브 몸체의 유로공으로 삽입하여 상기 O-링이 밸브 몸체의 내부 둘레면과 접하도록 조립한 챔버 슬리브; 및
   상기 챔버 슬리브의 관통된 중심부에 형성한 유로공으로 삽입된 스풀;로 이루어져,
   상기 챔버 슬리브와 스풀이 온도의 영향으로 팽창 및 수축할 때 항상 같은 방향으로 팽창 및 수축하면서, 상기 챔버 슬리브와 스풀 사이의 간격은 2∼4㎛의 범위 내를 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 밸브 몸체의 바깥 면에 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.

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