KR101430530B1 - 단동형 방향 전환 밸브 - Google Patents

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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 포트가 연통되는 밸브실 내에 밸브 봉이 수용되고, 상기 밸브 봉은 공급 밸브 시트와 배기 밸브 시트 사이에 배치된 원형의 포핏 밸브부를 갖고, 상기 포핏 밸브부의 측면에는 환상의 돌출벽이 형성되고, 상기 돌출벽의 외주면은 상기 밸브실의 축선과 평행하게 연장되는 원통면과 상기 원통면의 기단부를 상기 포핏 밸브부의 측면에 완만하게 연통시키는 경사면을 갖고, 상기 원통면의 직경은 상기 포핏 밸브부의 직경보다 작지만 상기 밸브 봉의 수축부의 직경보다 크다.

Description

단동형 방향 전환 밸브{SINGLE-ACTING DIRECTIONAL CONTROL VALVE}
본 발명은 파일롯 유체압 등에 의해 구동되고, 복귀 스프링의 바이어싱 포오스(biasing force)에 의해 복귀하는 단동형 방향 전환 밸브에 관한 것이다.
도 4에 예시하는 바와 같은 단동형 방향 전환 밸브는 예를 들면 특허문헌 1에 있어서의 복합 밸브를 구성하는 것으로서, 종래부터 알려져 있는 것이다.
이 방향 전환 밸브는 내부에 밸브실(11)을 갖는 밸브 보디(10)를 구비하고, 상기 밸브 보디(10) 내의 상기 밸브실(11) 양단의 개구부가 덮개 부재(12) 및 커버(13)에 의해 기밀하게 폐쇄되고, 상기 밸브실(11) 내에는 축선(L) 방향으로 구동되는 밸브 봉(30)이 설치되고, 또한 상기 밸브실(11)에는 상기 축선(L) 방향과 직교하는 방향으로 개구하는 공급 포트(19), 출력 포트(20) 및 배기 포트(21)가 상기 밸브실(11)의 일단측으로부터 타단측을 향해서 순차적으로 배치되어서 상기 밸브실(11)에 연통되고, 상기 공급 포트(19)와 출력 포트(20) 사이, 및 출력 포트(20)와 배기 포트(21) 사이에는 상기 밸브실(11)을 구획하는 구획벽(15, 16)이 설치되고, 상기 구획벽(15)과 상기 덮개 부재(12) 사이, 및 상기 구획벽(16)과 커버(13) 사이에 밸브 봉(30)의 축선(L) 방향의 이동을 가이드하는 복수의 관통 구멍을 구비한 리테이너(27, 28)가 설치되어 있다.
상기 밸브실(11) 내에 상기 리테이너(27, 28)에 의해 축선(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지된 상기 밸브 봉(30)은 그 축선(L) 방향 양단에 설치되어서 상기 리테이너(27, 28)의 내면으로 가이드되는 가이드부(31, 32)와, 양쪽 가이드부(31, 32) 사이에 수축부(35, 36)를 통해서 설치된 원판 형상의 포핏 밸브부(37)를 구비하고 있다. 상기 포핏 밸브부(37)는 그 좌우 양측면(37a, 37b)에 밸브 시트부(38a, 38b)를 구비한 포핏형의 것으로, 각각의 밸브 시트부(38a, 38b)를 상기 양쪽 리테이너(27, 28)의 대향 끝면에 형성한 공급 밸브 시트(39a) 및 배기 밸브 시트(39b)에 대향시키고 있다.
상기 방향 전환 밸브는 파일롯 유체압에 의해 구동되는 단동형의 것으로, 상기 덮개 부재(12)와 리테이너(27)와 밸브 봉(30)의 일단의 가이드부(31) 끝면에 의해 형성되는 공간을 파일롯 압력실(40)로 하고, 상기 파일롯 압력실(40)을 도시하지 않은 파일롯 밸브를 통해서 파일롯 유체압원에 연통시키고, 한편 밸브 봉(30)의 다른쪽 가이드부(32)와 상기 커버(13) 사이에는 파일롯 압력실(40)의 유체압력을 배출했을 때에 밸브 봉(30)을 복귀 위치로 되돌리기 위한 바이어싱 포오스를 발생시키는 복귀 스프링(41)을 개재하고 있다.
상기 구성을 갖는 단동형 방향 전환 밸브는 파일롯 에어가 파일롯 압력실(40)에 공급되면, 밸브 봉(30)이 그 한쪽 가이드부(31)의 끝면에 작용하는 파일롯 에어 압력에 의해 구동되어 도 4에 있어서 우측으로 이동하고, 포핏 밸브부(37)의 밸브 시트부(38a)가 공급 밸브 시트(39a)로부터 이간되어서 그들 사이의 유로를 크게 개방함과 아울러 밸브 시트부(38b)가 배기 밸브 시트(39b)에 압접해서 상기 밸브 시트(39b)를 폐쇄하고, 그 결과 공급 포트(19)로부터의 압축 공기가 출력 포트(20)를 통해서 소요의 기기에 출력된다.
또한, 파일롯 압력실(40)의 파일롯 에어가 배출되면 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 의해 밸브 봉(30)이 상기 스위칭 위치로부터 도면의 좌측을 향해서 이동하고, 포핏 밸브부(37)의 밸브 시트부(38a)가 공급 밸브 시트(39a)에 압접해서 상기 밸브 시트(39a)를 폐쇄함과 아울러 밸브 시트부(38b)가 배기 밸브 시트(39b)로부터 이간되어서 그들 사이의 유로를 개방하고, 그 결과 출력 포트(20)측으로부터의 압축 공기가 배기 포트(21)를 통해서 외부로 배출된다.
이러한 단동형 방향 전환 밸브에 있어서, 파일롯 압력실(40)의 파일롯 에어가 배출되어서 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 의해 포핏 밸브부(37)의 밸브 시트부(38b)가 배기 밸브 시트(39b)로부터 이간되는 초기 단계에서 출력 포트(20)측으로부터 압력이 높은 압축 공기가 화살표(A)로 나타내는 바와 같이 배기 밸브 시트(39b)와 밸브 시트부(38b) 사이의 간극을 통해서 수축부(36) 주위의 공간을 향해서 유입된다. 이와 같이, 상기 압축 공기가 상기 간극으로부터 밸브 봉의 중심측을 향해서 고속으로 유입되면 고속의 공기류(空氣流)에 의해 포핏 밸브부(37)에 있어서의 배기 포트(21)측의 측면(37b) 부근의 공기가 유도되어서 유출되고, 결과적으로 상기 측면(37b) 부근에 저압부가 발생하여 그 압력의 저하 정도가 클 경우에는 포핏 밸브부(37)를 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 저항해서 밀어 되돌리는 경우가 있고, 그 결과 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 의한 밸브 봉(30)의 스위칭 동작이 불안정해진다.
상술한 스위칭 동작의 불안정함은 예를 들면 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스를 높임으로써도 개선할 수 있지만, 그것에 따라 파일롯 압력실(40)에 공급하는 파일롯 에어의 유체압을 높이거나, 파일롯 압력실(40)에 있어서의 밸브 봉(30)에 대한 수압 면적을 높이는 등의 대응책을 고려할 필요가 있고, 그러한 대응책은 방향 전환 밸브 자체의 구조나 설계 등에 큰 영향을 미치므로 포핏 밸브부(37)에 있어서의 배기 포트(21)측의 측면(37b) 부근에 저압부가 발생하는 것을 억제할 수 있는 간단한 수단을 찾아내는 것이 최적이다.
일본 특허 공개 2008-95818호 공보
본 발명의 기술적 과제는 단동형 방향 전환 밸브에 있어서의 상기 복귀 스프링에 의한 밸브 봉의 복귀 동작을 안정적으로 하기 위한 간단한 수단을 제공하는 것에 있다.
더욱 구체적인 본 발명의 기술적 과제는 고속의 공기류에 유도되어서 포핏 밸브부에 있어서의 배기 포트측의 측면 부근에 저압부가 발생하는 것을 억제하기 위한 간단한 수단을 구비한 단동형 방향 전환 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 의하면 공급 포트, 출력 포트 및 배기 포트를 구비한 밸브 보디와, 상기 밸브 보디의 내부에 상기 포트에 연통되도록 형성된 밸브실과, 상기 밸브실 내에 상기 밸브실의 축선(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 수용된 밸브 봉과, 상기 밸브 봉을 구동하는 스위칭 구동 기구 및 복귀 스프링을 갖고, 상기 밸브실에는 상기 공급 포트와 상기 출력 포트를 연결하는 유로를 둘러싸는 공급 밸브 시트와, 상기 출력 포트와 상기 배기 포트를 연결하는 유로를 둘러싸는 배기 밸브 시트가 상기 축선(L) 방향의 서로 마주 대하는 위치에 형성되고, 상기 밸브 봉은 상기 공급 밸브 시트와 상기 배기 밸브 시트 사이에 배치된 원형의 포핏 밸브부와 상기 포핏 밸브부의 좌우 측면에 연결되는 수축부를 갖고, 상기 포핏 밸브부의 상기 좌우 측면은 상기 축선(L)과 수직을 이루고, 상기 좌우 측면에는 상기 공급 밸브 시트 및 상기 배기 밸브 시트에 접리(接離)되는 환상의 밸브 시트부가 형성되고, 상기 좌우 측면 중 적어도 상기 배기 밸브 시트측을 향하는 측면에는 상기 축선(L) 방향으로 돌출되는 환상의 돌출벽이 상기 포핏 밸브부와 일체로 형성되고, 상기 돌출벽의 외주면은 상기 축선(L)과 평행하게 연장되는 원통면과, 상기 원통면의 기단부를 상기 포핏 밸브부의 측면에 완만하게 연통시키는 경사면을 갖고, 상기 원통면의 직경은 상기 포핏 밸브부의 직경보다 작지만 상기 밸브 봉의 수축부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 단동형 방향 전환 밸브가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 돌출벽의 높이는 상기 포핏 밸브부가 상기 돌출벽측에 위치하는 한쪽 밸브 시트로부터 떨어져서 다른쪽 밸브 시트에 접촉하고 있을 때에 상기 돌출벽이 상기 한쪽 밸브 시트의 안쪽 구멍으로부터 완전하게 빠져나가는 높이이며, 또한 상기 돌출벽의 높이는 상기 돌출벽이 상기 한쪽 밸브 시트의 안쪽 구멍 내에 감합되어 있을 때에 상기 돌출벽의 원통면과 상기 안쪽 구멍의 내주면 사이에 형성되는 환상 공간의 폭보다 큰 것이 바람직하다.
상기 경사면은 상기 밸브 시트부보다 내측의 위치에서 상기 포핏 밸브부의 측면에 연결되어 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 상기 밸브 보디의 내부에 상기 유로의 일부를 형성하는 관통 구멍을 측면에 구비한 통 형상인 한 쌍의 리테이너가 상기 축선(L)을 따라서 설치되고, 상기 리테이너의 마주 대하는 단부에 상기 공급 밸브 시트와 배기 밸브 시트가 형성되고, 상기 리테이너의 내부에 상기 밸브 봉이 수용됨과 아울러 상기 한 쌍의 리테이너의 마주 대하는 단부 사이에 상기 포핏 밸브부가 배치되어 있어도 좋다.
상술한 본 발명의 단동형 방향 전환 밸브에 의하면, 복귀 스프링의 바이어싱 포오스에 의해 포핏 밸브부의 밸브 시트부가 배기 밸브 시트로부터 이간을 개시하는 단계에서 출력 포트측의 압력이 높은 압축 공기가 배기 밸브 시트와 밸브 시트부 사이의 간격을 통해서 밸브실의 중심을 향하여 고속으로 유입될 때에 공기류의 방향이 포핏 밸브부 측면의 상기 돌출벽에 의해 축선(L) 방향으로 변경되어 포핏 밸브부로부터 멀어지도록 흐르므로 상기 기지의 단동형 방향 전환 밸브와 같이 포핏 밸브부의 배기 포트 측면 부근에 저압부가 발생하는 경우는 없고, 밸브 봉의 스위칭 동작이 불안정해지는 문제는 해결된다.
이상에 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 단동형 방향 전환 밸브의 복귀 스프링에 의한 밸브 봉의 복귀 동작이 경우에 따라 불안정화되는 문제를 포핏 밸브부의 배기 포트 측면 주변에 환상의 돌출벽을 설치하는 간단한 수단에 의해 해결하고, 복귀 스프링의 바이어싱 포오스를 높이는 등의 불이익한 대응책을 피할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 단동형 방향 전환 밸브의 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1의 요부 확대도이다.
도 3은 환상의 돌출벽의 변형예를 나타내는 요부 단면도이다.
도 4는 기지의 단동형 방향 전환 밸브의 단면도이다.
도 1은 본 발명에 의한 단동 방향 전환 밸브를 파일롯식의 스위칭 밸브로서 구성한 실시예를 나타내고 있다. 이 파일롯식 단동 방향 전환 밸브는 도 4에 나타내는 기지의 단동 방향 전환 밸브와 비교해서 밸브 봉(30)에 있어서의 포핏 밸브부(37)에 관련되는 구성을 달리하는 것으로, 그 밖의 구성은 실질적으로 도 4의 단동 방향 전환 밸브와 같다. 그 때문에, 도 1에 있어서는 도 4에 나타내는 방향 전환 밸브의 각 부와 동일하거나 또는 대응하는 부분에 도 4와 동일한 부호를 붙이고 있지만, 여기에서는 본 발명에 의한 단동 방향 전환 밸브의 구성을 다시 상세하게 설명한다.
도 1에 나타내는 단동 방향 전환 밸브는 밸브 보디(10)의 내부에 원형 구멍 형상을 한 밸브실(11)을 갖고 있다. 상기 밸브실(11)의 축선(L) 방향 일단의 개구부(11a)는 상기 밸브 보디(10)의 일단에 O링(12a)을 통해서 기밀하게 고정한 덮개 부재(12)에 의해 폐쇄되고, 또한 상기 밸브실(11)의 축선(L) 방향 타단측의 개구부(11b)는 상기 밸브 보디(10)의 타단에 O링(13a)을 통해서 기밀하게 고정한 커버(13)에 의해 폐쇄되어 있다.
상기 밸브실(11) 내에는 밸브 봉(30)이 축선(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 내삽(內揷)되어 있다. 또한, 상기 밸브실(11)에는 상기 밸브 보디(10)의 측면으로부터 상기 축선(L)과 직교하는 방향으로 형성된 공급 포트(19), 출력 포트(20) 및 배기 포트(21)가 연통되고, 상기 밸브실(11)의 내주면에는 상기 공급 포트(19)가 연통되는 위치와 상기 출력 포트(20)가 연통되는 위치 사이, 및 상기 출력 포트(20)가 연통되는 위치와 상기 배기 포트(21)가 연통되는 위치 사이에 상기 밸브실(11)의 중심측을 향해서 돌출되는 환상의 구획벽(15, 16)이 설치되어 있다. 상기 공급 포트(19)와 출력 포트(20)와 배기 포트(21)는 상기 밸브실(11) 일단의 개구부(11a)측으로부터 타단의 개구부(11b)측을 향해서 상술한 순서로 배열되어 있다.
상기 밸브 봉(30)을 슬라이딩 가능하게 유지하기 위해서, 상기 밸브실(11) 내에는 원통 형상을 한 한 쌍의 리테이너(27, 28)가 부착되어 있다. 상기 리테이너(27, 28)는 알루미늄 합금 등으로 이루어지는 금속제의 것으로, 각각의 중심 축선을 상기 밸브실(11)의 축선(L)에 일치시킨 상태로 상호간에 간격을 유지해서 마주 대하도록 설치되고, 한쪽의 제 1 리테이너(27) 양단부의 외주가 상기 덮개 부재(12) 내면의 통 형상의 리테이너 유지부(12c)와 한쪽 구획벽(15)에 O링(12b, 15b)을 통해서 기밀하게 유지되고, 다른쪽의 제 2 리테이너(28) 양단부의 외주가 상기 커버(13) 끝면의 리테이너 유지 구멍(13c)과 다른쪽의 구획벽(16)에 O링(13b, 16b)을 통해서 기밀하게 유지되고 있다.
상기 리테이너(27, 28)의 내부 공간은 서로 마주 대하는 단부측의 개구를 통해서 상기 출력 포트(20)에 각각 연통되고, 제 1 리테이너(27)의 내측 공간은 상기 제 1 리테이너(27)에 형성한 관통 구멍(27a)을 통해서 상기 공급 포트(19)에 연통되고, 제 2 리테이너(28)의 내측 공간은 상기 제 2 리테이너(28)에 형성한 관통 구멍(28a)을 통해서 상기 배기 포트(21)에 연통되어 있다. 따라서, 상기 제 1 리테이너(27)의 내측 공간은 상기 공급 포트(19)와 출력 포트(20)를 연결하는 유로의 일부를 형성하고, 상기 제 2 리테이너(28)의 내측 공간은 상기 출력 포트(20)와 배기 포트(21)를 연결하는 유로의 일부를 형성하고 있고, 따라서 상기 리테이너(27, 28)의 내측 공간은 상기 밸브실(11)의 일부라고 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 리테이너(27)와 제 2 리테이너(28)의 마주 대하는 단부에는 상기 축선(L)과 평행하게 돌출되어서 상기 내측 공간으로 이루어지는 유로의 주위를 둘러싸는 환상의 공급 밸브 시트(39a)와 배기 밸브 시트(39b)가 각 리테이너(27, 28)와 일체로 형성되어 있다.
상기 밸브 봉(30)은 알루미늄 합금 등으로 이루어지는 금속제의 것으로, 축선(L) 방향의 양단에 각각 형성되어서 상기 한 쌍의 리테이너(27, 28)의 내부에 슬라이딩 가능하게 감합되는 가이드부(31, 32)와, 축선(L) 방향의 중간 위치에 형성되어서 상기 한 쌍의 리테이너(27, 28)의 마주 대하는 단부 사이에 개재되는 원판 형상의 상기 포핏 밸브부(37)와, 상기 포핏 밸브부(37)와 상기 가이드부(31, 32) 사이에 형성된 수축부(35, 36)를 갖고 있다. 상기 가이드부(31, 32)는 상기 포핏 밸브부(37)보다 소경이고, 상기 수축부(35, 36)는 상기 가이드부(31, 32)보다 더욱 소경이다. 상기 가이드부(31, 32)에는 상기 리테이너(27, 28)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 접촉하는 밀봉 부재(33) 및 웨어링(34)이 설치되어 있다.
상기 포핏 밸브부(37)는 상기 공급 밸브 시트(39a)와 배기 밸브 시트(39b)에 접리되어 상기 공급 포트(19)와 출력 포트(20)를 연결하는 유로(공급 유로)를 개폐함과 아울러 상기 출력 포트(20)와 배기 포트(21)를 연결하는 유로(배기 유로)를 개폐하는 것으로, 상기 포핏 밸브부(37)의 축선(L) 방향을 향하는 좌우 측면, 즉 상기 공급 밸브 시트(39a)측을 향하는 측면(37a) 및 상기 배기 밸브 시트(39b)측을 향하는 측면(37b)은 상기 축선(L)에 대하여 수직인 면이며, 상기 측면(37a, 37b)의 외주 부근의 부분에 상기 공급 밸브 시트(39a) 및 배기 밸브 시트(39b)에 접리되는 환상의 밸브 시트부(38a, 38b)가 형성되어 있다. 이 밸브 시트부(38a, 38b)는 상기 포핏 밸브부(37)의 양측면(37a, 37b)에 합성 고무 등으로 이루어지는 환상으로 된 얇고 평탄한 밀봉재를 후술하는 돌출벽(45) 주위를 둘러싸도록 고착함으로써 상기 밀봉재에 의해 형성된 것이지만, 상기 밀봉재의 도시는 생략되어 있다.
상기 단동 방향 전환 밸브는 밸브 봉(30)이 스위칭 구동 기구(50)의 작동에 의해 도 1의 우측 방향으로 구동되어서 공급 포트(19)가 출력 포트(20)와 연통되고, 상기 스위칭 구동 기구(50)가 비작동일 때에 상기 밸브 봉(30)이 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 의해 도 1의 좌측 방향으로 복귀 동작되는 단동형의 것이고, 도시의 실시예에서는 상기 스위칭 구동 기구(50)로서 파일롯 유체압에 의해 밸브 봉(30)을 구동하는 기구를 채용하고 있다. 그 때문에, 상기 덮개 부재(12)와 리테이너(27)와 밸브 봉(30)의 일단의 가이드부(31)의 끝면에 의하여 형성되는 공간을 파일롯 압력실(40)로 하고, 상기 파일롯 압력실(40)을 파일롯 밸브(50a)를 통해서 파일롯 유체압원(50b)에 연통시키고, 한편 밸브 봉(30)의 다른쪽 가이드부(32)와 상기 커버(13) 사이에는 파일롯 압력실(40)의 유체압력을 배출했을 때에 밸브 봉(30)을 복귀 위치로 되돌리기 위한 상기 복귀 스프링(41)을 개재하고 있다. 상기 스위칭 구동 기구(50)로서는 도 1에 나타내는 파일롯 유체압 구동의 것에 한하지 않고, 기계적 그 밖에 각종 구동 기구를 채용할 수도 있다.
그리고, 상기 포핏 밸브부(37)의 상기 좌우 측면(37a, 37b) 중 적어도 상기 배기 밸브 시트(39b)측을 향하는 측면(37b)에는 상기 측면(37b)으로부터 상기 축선(L) 방향으로 돌출되는 환상의 돌출벽(45)이 형성되어 있다. 상기 돌출벽(45)은 상기 포핏 밸브부(37)가 상기 배기 밸브 시트(39b)로부터 이간될 때에 상기 배기 밸브 시트(39b) 주위로부터 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)을 따라 밸브실(11)의 중심을 향해서 유입되는 공기류를 빠른 단계에서 축선(L) 방향으로 변경시켜서 상기 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)으로부터 떨어지게 하기 위한 것이다. 이 때문에, 상기 돌출벽(45)의 외주면(45a)은 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 상기 축선(L)과 평행을 이루는 원통면(45a')과, 상기 원통면(45a)의 기단부를 상기 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)에 완만하게 연통시키는 경사면(45a")으로 이루어져 있고, 이 외주면(45a)에서 상기 공기류의 방향을 바꾸도록 구성되어 있다. 상기 원통면(45a')의 직경(D1)은 상기 포핏 밸브부(37)의 직경(D2)보다 작지만, 상기 밸브 봉(30)의 수축부(36)의 직경(D3)보다는 크게 형성되고, 또한 상기 경사면(45a")은 상기 밸브 시트부(38b)보다 내측의 위치에서 상기 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)에 연결되어 있다. 상기 경사면(45a")은 도시한 예에서는 원호 형상(뿔 형상)으로 만곡되어 있지만, 직선 형상(원추 형상)을 하고 있어도 좋다.
또한, 상기 돌출벽(45)의 높이(H)는 상기 포핏 밸브부(37)가 배기 밸브 시트(39b)로부터 떨어져서 공급 밸브 시트(39a)에 접촉한 위치에 있을 때에 상기 돌출벽(45)이 상기 배기 밸브 시트(39b)의 안쪽 구멍(내측 공간)으로부터 완전하게 빠져나가는 높이이며, 또한 그 높이는 상기 돌출벽(45)이 상기 배기 밸브 시트(39b)의 안쪽 구멍 내에 감합되어 있을 때에 상기 돌출벽(45)의 원통면(45a')과 상기 안쪽 구멍의 내주면 사이에 형성되는 환상 공간(46)의 폭(W)보다 큰 것이 바람직하다.
상기 환상의 돌출벽(45)에 의해 상기 기지의 단동형 방향 전환 밸브와 같이 포핏 밸브부(37)의 배기 포트(21)측 측면(37b)을 따르는 고속의 공기류에 의해 상기 측면(37b) 부근에 저압부가 발생하는 것이 억제되고, 이에 따라 밸브 봉(30)의 스위칭 동작이 불안정해지는 문제가 회피된다.
즉, 상기 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 의해 상기 포핏 밸브부(37)가 배기 밸브 시트(39b)로부터 이간을 개시할 때, 상기 출력 포트(20)측으로부터 압력이 높은 압축 공기가 상기 배기 밸브 시트(39b)와 밸브 시트부(38a, 38b) 사이의 간격을 통해서 밸브실(11)의 중심을 향하여 고속으로 유입을 개시하지만, 상기 압축 공기의 흐름은 상기 포핏 밸브부(37) 측면(37b)의 상기 돌출벽(45)의 외주면(45a)에 의해 축선(L) 방향으로 방향이 변형되어 상기 압축 공기는 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)으로부터 멀어지는 방향으로 흐르게 되므로, 기지의 단동형 방향 전환 밸브와 같이 포핏 밸브부(37)의 배기 포트(21)측 부분에 저압부를 발생시킬 일이 없고, 따라서 밸브 봉(30)의 스위칭 동작이 불안정해지는 경우는 없다.
상기 돌출벽(45)은 도 1에 나타내는 예에서는 상기 포핏 밸브부(37)의 상기 밸브 시트부(38b)의 내주측 부분을 후육부(厚肉部)로 함으로써 상기 포핏 밸브부(37)의 측면에 일체로 형성되어 있고, 상기 돌출벽(45)의 측면에 상기 밸브 봉(30)의 수축부(36) 일단이 일체로 연접되어 있지만, 도 3에 나타내는 변형예와 같이 상기 돌출벽(45)을 중공 형상으로 형성할 수도 있고, 이 경우 상기 밸브 봉(30)의 수축부(36) 일단은 상기 돌출벽(45)의 내부에 있어서 상기 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)에 연접된다. 또는 상기 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)에 상기 밸브 시트부(38b)를 형성하는 밀봉재가 부착되어 있을 경우에는 상기 돌출벽(45)을 상기 밀봉재와 일체로 형성할 수도 있고, 이 경우 상기 밸브 봉(30)의 수축부(36)의 일단은 상기 포핏 밸브부(37)의 측면(37b)에 연접되게 된다.
또한, 상기 도 1 및 도 3의 포핏 밸브부(37)에 있어서는 상기 돌출벽(45)이 상기 포핏 밸브부(37)의 배기 밸브 시트(39b)측 측면(37b)뿐만 아니라, 반대측의 측면, 즉 공급 밸브 시트(39a)측의 측면(37a)에도 대칭을 이루도록 설치되어 있지만, 이것은 밸브 봉(30)에 있어서의 포핏 밸브부(37)의 양측을 대칭 형상으로 형성하여 상기 포핏 밸브부(37)를 밸브실(11) 내에 수용할 경우에 그 방향에 대해서 배려할 필요를 없앤 것이며, 도시한 실시예에 있어서는 반드시 필요한 형상은 아니다. 그러나, 상기 공급 포트(19)와 배기 포트(21)를 바꿔서 사용할 경우, 즉 상기 배기 포트(21)를 공급 포트로서 사용함과 아울러 상기 공급 포트(19)를 배기 포트로서 사용할 경우에는 유효하다.
또한, 도 1에 있어서 상기 밸브 봉(30)에 있어서의 가이드부(32)에 로드(43)의 플랜지부(43a)를 접촉시키고, 상기 플랜지부(43a)를 통해서 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스를 밸브 봉(30)의 가이드부(32) 끝면에 작용시키고 있지만, 상기 로드(43)는 커버(13)를 통해서 외부로 도출되고, 밸브 봉(30)의 동작 위치를 검출하기 위한 도시하지 않은 위치 검출기에 접속하고 있는 것이며, 상기 위치 검출기를 설치할 필요가 없을 경우에는 밸브 봉(30)에 있어서의 가이드부(32)에 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스를 직접 작용시킬 수 있다.
상기 구성을 갖는 단동형 방향 전환 밸브에 있어서, 파일롯 에어가 파일롯 압력실(40)에 공급되면 밸브 봉(30)이 그 한쪽 가이드부(31)의 끝면에 작용하는 파일롯 에어 압력에 의해 구동되어서 도 1에 있어서 우측 방향으로 이동하고, 상기 포핏 밸브부(37)의 밸브 시트부(38a)가 공급 밸브 시트(39a)로부터 이간되어서 상기 공급 밸브 시트(39a)의 안쪽 구멍 내의 공급 유로를 크게 개방함과 아울러, 밸브 시트부(38b)가 배기 밸브 시트(39b)에 압접해서 상기 배기 밸브 시트(39b)의 안쪽 구멍 내의 배기 유로를 폐쇄한다. 그 때문에, 공급 포트(19)와 출력 포트(20)가 연통되어서 공급 포트(19)로부터의 압축 공기가 출력 포트(20)를 통해서 소요의 기기에 출력된다.
또한, 상기 파일롯 압력실(40) 내의 파일롯 에어가 배출되면 상기 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 의해 밸브 봉(30)이 상기 우측으로 이동한 위치로부터 좌측을 향해서 이동하고, 포핏 밸브부(37)의 밸브 시트부(38a)가 공급 밸브 시트(39a)에 압접해서 상기 공급 유로를 폐쇄함과 아울러 밸브 시트부(38b)가 배기 밸브 시트(39b)로부터 이간되어서 상기 배기 유로를 개방한다. 그 때문에, 출력 포트(20)측으로부터의 압축 공기가 배기 포트(21)를 통해서 외부로 배출된다. 이 경우, 상술한 바와 같이 복귀 스프링(41)의 바이어싱 포오스에 의해 포핏 밸브부(37)의 밸브 시트부(38b)가 배기 밸브 시트(39b)로부터 이간을 개시하는 단계에서, 출력 포트(20)측의 압력이 높은 압축 공기가 배기 밸브 시트(39b)와 밸브 시트부(38b) 사이의 간격을 통해서 밸브 봉(30)의 수축부(36) 주위의 공간에 유입되어도 그 공기류는 상기 돌출벽(45)에 의해 축선(L) 방향으로 방향이 변형되어 포핏 밸브부(37)로부터 멀어지는 방향으로 흐르므로 밸브 봉(30)의 스위칭 동작이 불안정해지는 경우는 없다.
또한, 도시한 실시예에서는 밸브 보디(10)의 내부에 한 쌍의 리테이너(27, 28)가 설치되고, 이 리테이너(27, 28)를 통해서 밸브 봉(30)이 슬라이딩 가능하게 지지되고 있지만, 상기 한 쌍의 리테이너(27, 28)를 없애고 밸브 보디(10)에 공급 밸브 시트(39a)와 배기 밸브 시트(39b)를 직접 형성함과 아울러 상기 밸브 보디(10)에 상기 밸브 봉(30)의 가이드부(31, 32)를 직접 지지시킬 수도 있다.
또한, 상기 공급 밸브 시트(39a)와 배기 밸브 시트(39b)를 합성 수지나 합성 고무 등으로 형성하고, 상기 밸브 시트부(38a, 38b)를 금속제의 상기 포핏 밸브부(37) 측면(37a, 37b)의 일부에 직접 형성할 수도 있고, 이 경우 상기 밸브 시트부(38a, 38b)가 금속제인 것이 된다.

Claims (4)

  1. 공급 포트, 출력 포트 및 배기 포트를 구비한 밸브 보디와, 상기 밸브 보디의 내부에 상기 공급 포트, 상기 출력 포트 및 상기 배기 포트에 연통되도록 형성된 밸브실과, 상기 밸브실 내에 상기 밸브실의 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 수용된 밸브 봉과, 상기 밸브 봉을 구동하는 스위칭 구동 기구 및 복귀 스프링을 갖고,
    상기 밸브실에는 상기 공급 포트와 상기 출력 포트를 연결하는 유로를 둘러싸는 공급 밸브 시트와, 상기 출력 포트와 상기 배기 포트를 연결하는 유로를 둘러싸는 배기 밸브 시트가 상기 축선 방향의 서로 마주 대하는 위치에 형성되고,
    상기 밸브 봉은 상기 공급 밸브 시트와 상기 배기 밸브 시트 사이에 배치된 원형의 포핏 밸브부와, 상기 포핏 밸브부의 좌우 측면에 연결되는 수축부를 갖고,
    상기 포핏 밸브부의 상기 좌우 측면은 상기 축선과 수직을 이루고, 상기 좌우 측면에는 상기 공급 밸브 시트 및 상기 배기 밸브 시트에 접리되는 환상의 밸브 시트부가 형성되고, 상기 좌우 측면 중 적어도 상기 배기 밸브 시트측을 향하는 측면에는 상기 축선 방향으로 돌출되는 환상의 돌출벽이 상기 포핏 밸브부와 일체로 형성되고,
    상기 돌출벽의 외주면은 상기 축선과 평행하게 연장되고 균일한 외경을 갖는 원통면과, 상기 원통면의 기단부를 상기 포핏 밸브부의 측면에 완만하게 연통시키는 경사면을 갖고, 상기 경사면은 상기 포핏 밸브부의 측면을 향해서 외경이 커지는 면이며, 상기 원통면의 직경은 상기 포핏 밸브부의 직경보다 작지만 상기 밸브 봉의 수축부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 단동형 방향 전환 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출벽의 높이는 상기 포핏 밸브부가 상기 돌출벽측에 위치하는 한쪽 밸브 시트로부터 떨어져서 다른쪽 밸브 시트에 접촉하고 있을 때에 상기 돌출벽이 상기 한쪽 밸브 시트의 안쪽 구멍으로부터 완전하게 빠져나가는 높이이며, 또한 상기 돌출벽의 높이는 상기 돌출벽이 상기 한쪽 밸브 시트의 안쪽 구멍 내에 감합되어 있을 때에 상기 돌출벽의 원통면과 상기 안쪽 구멍의 내주면 사이에 형성되는 환상 공간의 상기 축선과 직교하는 방향의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 단동형 방향 전환 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경사면은 상기 밸브 시트부보다 내측의 위치에서 상기 포핏 밸브부의 측면에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 단동형 방향 전환 밸브.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브 보디의 내부에 상기 공급 포트와 상기 출력 포트를 연결하는 유로 및 상기 출력 포트와 상기 배기 포트를 연결하는 유로의 일부를 형성하는 관통 구멍을 측면에 구비한 통 형상인 한 쌍의 리테이너가 상기 축선을 따라서 설치되고, 상기 리테이너의 마주 대하는 단부에 상기 공급 밸브 시트와 배기 밸브 시트가 형성되고, 상기 리테이너의 내부에 상기 밸브 봉이 수용됨과 아울러 상기 한 쌍의 리테이너의 마주 대하는 단부 사이에 상기 포핏 밸브부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 단동형 방향 전환 밸브.
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