KR101578382B1 - 파일럿유체 제어용 공압 액추에이터를 구비한 고압밸브 - Google Patents

Abstract

메인하우징(20)의 내주면 일부와 상기 메인헤드(22)의 외주면 일부로 둘러싸인 파일럿유체충전부(23)에 고압유체를 충전시켜 메인헤드의 상승, 즉 밸브열림 운동을 보조하는 고압밸브가 개시된다.
본 발명은 메인 밸브헤드 하우징의 내, 외주면 부위를 밀폐된 이중 공간으로 형성하여 통과하는 압력유체의 유로공간과 바이패스되는 파일럿유체의 충전공간을 간단한 회전절삭가공에만 의존하여 하우징 수납공간 내에 각각 독립적으로 확보한 것이 특징으로, 파일럿유체충전부(23)에 의한 상승압력은 압력유체충전부(24)에 의한 하강압력을 부분적으로 상쇄시킨다.
또한 밸브 통과유체의 압력변화에 대비하여 메인헤드(22) 상면에는 돌출식 메인헤드컬럼(22)이 추가되며 이것은 헤드블록(11)을 관통한 상태로 메인헤드(22)와 연동 운동하므로 그 위에 무게추(40)를 두어 메인헤드의 무게를 보정할 수 있다.
본 발명에 따르면 회전절삭을 이용한 간단한 실린더가공과 피스톤가공을 조합하여 다양한 크기의 ㅣ파일럿유체충전 공간을 밸브헤드 근처에 만들 수 있으므로 소용량의 파일럿액추에이터 만으로도 대용량의 직동식 공압액추에이터와 동등한 기능을 수행할 수 있으며 통과유체의 압력 변화에 따라 밸브 구동력을 재조정 해야만 하는 직동 액추에이터식 고압밸브의 단점을 해결할 수 있다.

Description

파일럿유체 제어용 공압 액추에이터를 구비한 고압밸브{High pressure valve which has a pneumatic pilot actuator}

본 발명은 메인 밸브헤드 하우징의 내, 외주면 부위를 밀폐된 이중의 공간으로 형성하여 밸브를 통과하는 압력유체의 유로공간과 압력유체로부터 바이패스 되는 파일럿유체의 충전공간을 메인헤드하우징의 내외부에 각각 독립적으로 확보한 공압 제어식 고압밸브에 관한 것이다.

고압의 유로를 개폐하는 고압밸브는 메인밸브헤드의 구동방식에 따라 스크류핸들을 이용한 수동개폐방식과 액추에이터를 이용한 자동개폐방식으로 나눌 수 있다.

수동개폐방식의 고압밸브는 밸브작동에 필요한 큰 힘을 내기 위해 보통 스크류핸들의 피치와 리드각을 작게 설정하지만 그만큼 개폐속도가 느리다는 단점이 있다. 이 같은 느린 개폐속도를 보완하기 위해 별도의 액추에이터를 이용하여 밸브개폐속도를 향상시킨 자동 개폐식의 고압밸브가 있다. 이 같은 자동식 고압밸브의 개폐 동력원으로는 공압 피스톤을 이용한 공압 액추에이터가 널리 쓰인다.

참고로 유압 액추에이터는 그 자체만으로 밸브를 작동시킬 경우에 작동 행정의 말단부에서 완충작용이 적어 밸브 헤드와 시트에 충격이 누적되며, 그 외에도 다수 밸브에 적용 시에 각각의 독립된 액추에이팅 회로 구성이 힘든 단점이 있어 특수한 목적의 고압밸브를 제외하고는 널리 이용되지 않는다.

아래 소개한 문헌(1)과 문헌(2)는 간단한 공압식 액추에이터를 적용한 전형적인 자동개폐식 고압밸브를 보여준다.

문헌(1)의 고압밸브는 공압피스톤의 약한 구동력을 보완하기 위해 지렛대의 원리를 이용한 구동력 증폭기구를 이용하고 있다.

최근에는 대부분 문헌(2)와 같이 공압 액추에이터를 밸브헤드에 직접 연결하여 구동시키되 구동력 증폭기구 없이 대형의 공압피스톤을 밸브헤드에 직동식으로 연결하고 있으며, 공압 피스톤의 약한 구동력을 추가 보완하기 위해 밸브헤드의 위쪽 면에도 고압유체의 압력이 걸리도록 하는 압력상쇄용 충전공간을 형성하고 있다. 이 같은 압력상쇄용 충전공간, 즉 압력유체충전부는 밸브헤드를 아래로 눌러주므로 밸브를 잠그는 데 필요한 총 구동력을 증폭시키는 것과 같다.

문헌(1), (2)와 같은 레버리지 구조는 간단한 힘의 증폭원리를 이용하고 있으나 본질적으로는 공압 액추에이터만으로 최종적인 밀폐력을 유지하는 구조이기 때문에 스트로크 하단에서 밸브 누설을 막기 위해 액추에이터 실린더 내의 압력을 충분히 유지해야만 한다는 단점이 있다.

한편, 문헌(2)와 같은 압력상쇄 구조는 본 발명자의 선출원 발명인 문헌(3)의 수동식 고압밸브에도 적절히 적용된다. 문헌(3) 역시 밸브헤드의 위쪽 면에 고압유체의 충전공간을 두고 있으며 바이패스유로와 수동식 파일럿 밸브로 충전과 배출을 콘트롤하여 밸브헤드의 승강 운동을 보조하는 것이 특징이다.

(1) 한국등록특허 10-1448429호 실린더 작동식 개폐밸브 (2) 한국등록특허 10-0375176호 고압수 제어용 버티컬타입 스프레이밸브 (3) 한국공개특허 10-2014-0099433호 외부부착식 파일럿밸브 조립체를 구비한 고압밸브

공업용으로 가장 널리 쓰이는 고압유체는 고온고압의 냉각수이다. 이 고압 냉각수의 온도범위는 보통 70~80℃ 이하로 평범하나 압력범위는 최소 180㎏/㎠ 이상에서 경우에 따라 350㎏/㎠을 넘어설 정도로 매우 높다. 따라서 관로 단면적이 300㎠ 이상만 되어도 밸브를 통과하는 고압유체{이하 통과유체 또는 압력유체라 한다}가 밸브헤드에 가하는 힘은 수십 톤이 넘어갈 수 있다.

대용량 밸브일 경우라면, 밸브헤드의 설계면적(압력단면적) 또한 커져야만 하므로 만약 통과유체의 압력범위가 수~수십㎏/㎠ 정도만 변한다 하여도 헤드의 작동과 밀폐유지에 필요한 힘은 상당히 큰 폭으로 변할 수 있다. 이는 고압밸브의 기밀유지 성능에 영향을 줄 수 있다.

예를 들어 문헌(1), (2)는 작은 구동력을 크게 증폭하기 위한 밸브 액추에이팅 설계를 잘 보여주고 있으나 상술한 바와 같은 통과유체의 압력변화에 따른 대응설계는 고려되어 있지 않다.

특히 문헌(2)는 공압 특유의 낮은 압축력 때문에 적절한 밀폐능력과 밸브구동력을 확보하기 위해서는 헤드구동 컬럼에 장착되는 공압 액추에이터의 피스톤면적이 충분히 커야만 한다. 이 과정에서 밸브몸체 상단 설치구조에 부담을 주며, 공압실린더의 용적과 요구압축비가 높아질수록 그에 반비례하여 밸브구동속도(정확하게는 밸브의 잠금속도)가 저하되는 문제도 있다.

본 발명자의 선발명이기도 한 문헌(3)은 수동식 밸브로서 파일럿밸브구동과 스크류 핸들에 의한 밸브헤드 구동이 완전히 분리되어 있어 간단히 스크류의 조임량과 조임토크를 조절함으로써 이 같은 압력변화에 대처할 수는 있지만 문헌(2)와 완전자동식 밸브의 구현이 어렵다는 한계가 있었다.

본 발명은 상술한 제반 문제들을 종합적으로 해결하기 위해 안출된 것으로서, 주된 기술과제 중 하나는 통과유체의 압력변화에 유연하게 대응할 수 있는 가변 구동력, 또는 가변 밀폐력 기능을 갖춘 자동식 고압밸브를 구현하는 것이다.

본 발명의 추가적인 기술과제는 헤드 구동력과 밀폐력을 가변시킬 수 있는 고압밸브를 구현하는 과정에서 핵심 부품인 메인헤드하우징과 메인헤드의 가공이 쉬워 몸체와 헤드블록을 그대로 유지하면서도 내부 헤드모듈을 쉽게 교체할 수 있도록 하는 것이다.

상기 기술과제를 해결하기 위한 가장 핵심적인 기술수단으로서, 본 발명에서는 고압밸브의 외부하우징이 되는 몸체블록(10)과 헤드블록(11) 내부에 메인헤드(22)를 직접 배치하는 구조 대신에 메인헤드(22)를 일단 메인하우징(20)과 메인하우징시트(21)에 수납한 다음, 상기 메인하우징 조립체를 몸체블록(10) 내부에 수납시키는 이중의 하우징 구조를 도입하였다. 이때 메인하우징(20)과 메인헤드(22)는 각각 중간에 단차진 부분이 형성된 2단 실린더와 2단 피스톤 형상을 가지며 공히 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓게 형성되어 내주면과 외주면이 서로 딱 들어맞게 결합된다.(도 1~3 참조)

메인헤드(22)의 상승과 하강에 따라 중간의 단차진 부분은 확장 및 축소되는 공간인 파일럿유체충전부(23)가 되며 메인헤드의 테두리 아래쪽을 밀어 올리게 되므로 메인헤드의 상승에 도움을 주는 역할, 다시 말해 헤드 위쪽에 자리한 압력상쇄면적을 실질적으로 줄이는 역할을 한다.(도 5 참조)

몸체블록에 메인하우징을 끼워넣는 이중 하우징 구조는 언뜻 살펴보면 발명자의 선출원 발명인 문헌(3)과 유사하게 보여질 수 있다. 그러나 선행발명의 몸체블록 - 메인하우징 - 메인헤드 간 결합관계를 살펴보면 바이패스 경로를 거친 고압유체(파일럿 유체)가 몸체블록과 메인하우징 사이의 관로를 거쳐 메인헤드 위쪽 공간으로 유입/유출되는 것에 반해, 본 발명에서는 고압의 파일럿 유체가 메인헤드(22)의 측면 공간으로 유입/유출되는 것이 서로 다르다.(도 6 참조). 이는 상술한 2단 실린더-피스톤 구조로 인해 파일럿유체충전부(23)에 바이패스된 고압의 통과유체(이하 파일럿유체라 한다)를 이용하여 충전 시에 메인헤드(22) 위쪽에 충전된 압력유체에 의한 하락압력을 부분 상쇄시키고, 배출 시에 부분 상쇄현상이 사라져 메인헤드가 빠르게 하강할 수 있게 하는 명확한 의도를 갖고 있다.

파일럿유체는 앞서 정의한 통과유체나 압력유체와 비교할 때 사실상 바이패스된 것만 다를 뿐 미소한 수두차이를 무시하면 실질적으로 동일압력의 유체이다. 따라서 충전부의 힘 계산은 헤드와 하우징의 압력단면적만을 가지고 비교하면 된다. 다만 본 발명에서는 설명과정에서의 쉬운 이해와 작동과정의 명확성을 위해 각 충전공간 별로 유,출입되는 유체를 서로 다른 명칭으로 구분하기로 한다.

상기 이중 하우징 구조와 유기적으로 결합되는 또 하나의 핵심 기술수단으로서 본 발명에서는 메인헤드(22)의 상면에 형성되어, 일부분이 밸브몸체의 헤드블록(11)을 관통하여 외부로 노출된 상태로 승강 운동하는 메인헤드컬럼(26)이 제시된다.

메인헤드컬럼(26)이 밸브 위로 돌출되어 있기 때문에 그 위로 중량조절이 가능한 무게추(40) 세트를 놓을 수 있다. 이는 일정한 메인헤드(22)의 중량만으로는 고압유체의 압력변화에 효과적으로 대처할 수 없음을 보완하기 위한 것으로서 파일럿유체충전부(23)와 압력유체충전부(24)의 충전 용적은 변화하지만 용적변화과정에서 두 충전부의 압력작용단면적은 항상 고정된 값임을 벗어나기 위한 것이다.(도 8 참조)

다시 말해 파일럿유체충전부(23)가 작용시키는 상방압력이 고압유체의 압력변화에 따라 비례하계 증가하지만 그와 마찬가지로 압력유체충전부(24)가 작용시키는 하방압력 역시 고압유체의 압력변화에 따라 비례하게 증가하게 된다. 이때 메인헤드 무게를 조절하여 하방압력값을 변화시키는 것이 밸브의 누설을 막기 위한 유력한 방법이 될 수 있다. 본 발명에서는 메인헤드(22)를 관통하는 압력유체충전관(24-1)이 메인헤드컬럼(26)의 접합위치를 방해하지 않으므로 압력유체충전부(24)에 어떠한 영향도 주지 않고 외부에서 헤드중량을 원하는 만큼 증가시킬 수 있다.

이를 구현하는 과정에서 출원인의 선행발명 문헌(3)에서 스크류핸들 틈새로 고압유체가 새지 않도록 밀폐하는 구조와 유사한 밀폐구조가 도입될 필요가 있다.

위 과정에서 가공 대상이 되는 몸체블록이나 헤드블록 등은 평면 사각형 또는 단순 직육면체형 소재로 한정하여 평면과 평면, 직선과 직선의 조합만으로도 모든 구성요소의 결합과 구조형성을 완료할 수 있도록 하였으며 또한 모든 헤드, 하우징 구성품의 결합면, 운동방향, 및 조립방향은 각 소재들의 삽입, 고정방향과 일치하도록 하였다.

아래에 본 발명의 기술사상을 더욱 구체화하는 해결수단들이 도면의 실시예를 바탕으로 상세히 설명한다.

본 발명에 따르면 회전절삭을 이용한 간단한 실린더와 피스톤 가공으로 매우 효과적인 파일럿유체충전 공간을 밸브헤드 근처에 만들 수 있으므로 소용량의 파일럿액추에이터 만으로도 대용량의 직동식 공압액추에이터와 동등한 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이 과정에서 헤드컬럼 위에 배치되는 무게추에 의해 메인헤드의 무게를 보정할 수 있으므로 밸브누설 염려가 없어 메인헤드에 가해지는 상방 작용력과 하방 작용력의 차이(압력차)를 극도로 좁힐 수 있다. 그에 따라 소형의 공압 파일럿 액추에이터로도 고압밸브를 쉽게 개폐할 수 있으며, 통과유체의 압력 변화에 따라 메인헤드를 누르는 힘도 변화하여 직동식 액추에이터의 구동력을 다시 조정해주어야만 했던 기존 고압밸브의 단점을 해결할 수 있는 추가적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명 고압밸브를 유출관 쪽에서 바라본 단면도.
도 2는 본 발명 고압밸브를 고압관로 측면에서 바라본 단면도.
도 3은 본 발명 고압밸브의 전체 분해도.
도 4a는 본 발명에서 파일럿액추에이터의 상세 분해도.
도 4b는 본 발명에서 파일럿액추에이터의 작동상태 단면도.
도 5는 본 발명 고압밸브의 작동압력 조절가능 설계를 설명한 단면도.
도 6은 밸브 개방 시 밸브내부와 고압유체의 상태를 설명한 단면도.
도 7은 밸브 폐쇄 시 밸브내부와 고압유체의 상태를 설명한 단면도.
도 8은 무게추에 의한 압력 강하량 조절개념을 설명한 단면도.

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 기술적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래에 설명될 실시예에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1과 도 2는 본 발명이 적용된 고압밸브 실시예의 주요 단면을 나타낸 것이며, 도 3은 그 중 외부 몸체와 관련된 부분을 따로 단면 도시한 것이다.

본 실시예가 적용되는 압력유체의 범위는 150~400 ㎏f/㎠ 이며 열팽창에 의한 치수영향을 받지 않는 온도범위는 80℃ 이하이다. 각 부재나 블록간의 고정된 접합 체결부에는 자동차 엔진의 가스켓과 유사한 평판형 패킹이 삽입될 수 있다. 또한 면과 면끼리 서로 맞닿아 미끄럼 운동하는 부재들 사이에는 홈을 파서 오링과 가이드밴드를 삽입한 패킹구조가 1개 내지 수 개 추가될 수 있다.

도 1, 도 2를 살펴본다. 뼈대를 이루는 몸체블록(10) 내부에는 유입부(12)가 형성되고 몸체블록 상단에는 헤드블록(16)이 결합되어 블록 위쪽을 밀폐함으로써 결과적으로 몸체블록 내부에는 원통의 몸체실린더(11) 공간이 형성된다.

메인하우징(20)은 상기 몸체실린더(11) 내부에 수납되는데, 도 3의 부품도와 도 5의 몸체실린더내 상세 단면도를 살펴보면 그 형상이 상부 내경(안지름)이 하부 내경보다 확장된 2단 실린더 구조로 형성된 것을 알 수 있다. 이는 앞서 설명한 대로 대형부품의 선반가공 형태인 통상의 회전절삭가공으로 쉽게 형성할 수 있다.

가공 완료된 메인하우징(20)의 상단 실린더 벽에는 적어도 하나의 파일럿유체충전홀(23-1)이 형성되며, 이쪽으로는 아래쪽 유입부(12)로부터 하단바이패스홀(14)로 유출되어 바이패스관(33)과 파일럿액추에이터(30)를 거쳐 상단바이패스홀(15)로 들어오는 파일럿유체가 유입된다. 이 파일럿유체에 의한 상방작용력은 상하방 평형상태에 가깝게 놓여있는 메인헤드(22)를 위로 들어올려 밸브를 개방하고, 재차 방출시에 밸브를 폐쇄하는 방아쇠 역할을 한다.(도 6, 도 7 참조)

파일럿유체는 유입부(12) 외벽의 어느 한쪽 면에 형성된 하단바이패스홀(14) 지점의 압력유체와 비교하여 상단바이패스홀(15)까지의 수두(water head) 높이만큼 압력이 강하된 유체이다. 그러나 본 발명에서 주목하는 고압유체는 수십cm 내외의 수두차가 무시될 만큼의 고압의 유체이므로 실질적으로 밸브를 통과하는 압력유체와 같은 압력을 가지는 유체로 볼 수 있다. 이는 압력유체충전부(24)에 충전된 유체에도 마찬가지로 적용될 수 있고 이후 설명될 도 5에서의 상하방 작용력 계산시 간단히 압력단면적 비교계산 만을 적용하는 근거가 된다.

상기 파일럿유체를 제어하는 장치가 파일럿액추에이터(30)이다.(도 4a, 4b 참조) 이것은 몸체블록(10)의 어느 한쪽 측면에 설치될 수 있는데 파일럿하우징(31)에 파일럿헤드(32)를 내장하고 실린더와 피스톤에 의해 공압식으로 작동될 될 수 있다.

파일럿하우징(31)은 상기 파일럿유체충전부(23)에 충전된 파일럿유체를 외부로 빼내는 파일럿유체방출관(34)을 더 포함하여 구성되며, 이때 상기 파일럿유체방출관(34)에는 완만한 감압배출기능을 가지는 확산기(50)가 더 결합되어 고압의 유체가 순간적으로 대기 중에 방출될 때의 충격과 소음을 완화한다.

한편, 메인하우징(20)의 하단에는 아래에 설명할 메인헤드(22)의 하단 모서리가 안착되는 메인헤드시트(21)가 배치된다. 메인헤드의 하단모서리가 메인헤드시트와 서로 밀착하는 상태가 밸브폐쇄이고 서로 떨어진 상태가 밸브개방이다. 즉 메인헤드가 상승한 높이(떨어진 거리)가 클수록 통과유량은 많아지게 된다.

도 3의 부품도를 참조하여 메인헤드시트(22)에 안착되고 메인하우징(20)에 수납되어 승강 운동하는 메인헤드(22)를 살펴본다. 메인헤드(22)는 메인하우징(20)과 마찬가지로 상부 외경(바깥지름)이 하부 외경보다 확장된 2단 피스톤 구조로 되어 있으며, 그 상면에는 일부분이 상기 헤드블록(11)을 관통한 상태로 메인헤드(22)와 연동 운동하는 메인헤드컬럼(26)이 형성된다.

메인헤드(22)에는 압력유체를 유입부(12)로부터 유입시켜 압력유체충전부(24)에 충전시키는 압력유체충전관(24-1)이 관통 형성될 수 있다. 이 과정에서 압력유체충전관(24-1)의 유입구는 메인헤드(22)의 중심축에 형성되는 것이 바람직하나 압력유체충전관의 유출구는 메인헤드컬럼(26)을 결합위치(중심축위치) 방해하지 않도록 그 둘레에 배치되어야 한다. 이때 짝수 개로 서로 대칭되게 등간격 배치하는 것이 압력유체의 충전배출과정에서 헤드와 컬럼의 요동을 줄일 수 있다.

한편 메인헤드컬럼(26)의 상단에는 복수의 무게추(40)가 개수조절 가능하도록 적층 상태로 안착 결합될 수 있으며, 이들 무게추는 메인헤드(22)의 무게를 조절, 다시 말해서 메인헤드가 압력유체를 상대로 저항하는(가라앉는) 힘을 조절할 수 있다.

도 3, 도 5를 참조하면 헤드(22)와 하우징(20)의 외형은 기본적인 2단 원통 구조로 동일하고 다만 하우징은 속이 비어있고 헤드는 (가느다란 압력유체충전관(24-1)을 제외하고) 속이 대부분 차 있는 것이 다르다.

위와 같은 구성에 의해 하우징 내주면과 헤드 외주면 사이에 표면이 2단으로 단차지게 축소된 구역이 서로 어긋날 경우 공간이 생기게 된다. 이 공간을 파일럿유체충전부(23)로 정의하는데, 메인하우징(20)의 내주면 일부와 상기 메인헤드(22)의 외주면 일부에 둘러싸여 형성되는 공간으로서 앞서 설명한 파일럿유체충전홀(23-1)에 의해 메인헤드(22)를 위로 밀어올리는 역할을 한다.

헤드블록(16)의 하면과 메인하우징(20)의 내주면, 그리고 메인헤드(22)의 상면에 둘러싸여 형성되는 공간은 압력유체충전부(24)인데, 이것은 앞서 문헌(2) 등에서 살펴본 압력상쇄공간의 역할이다. 상술한 파일럿유체충전부(23)는 실질적으로 상기 압력유체충전부(24)의 압력작용 단면적, 즉 하방 투영면적을 줄이는 역할을 하는 것이다.

도 5와 도 8을 참조하여 각 충전부의 설계요령을 알아본다.

먼저 밸브의 개방이 가능하기 위해서는 기본적으로 {유입부(12)가 메인헤드(22)에 가하는 메인 상방압력단면적(A12)와, 파일럿유체충전부(23)가 메인헤드(22)에 가하는 파일럿 상방압력단면적(A23)을 더한 값}이, {압력유체충전부(24)가 상기 메인헤드(22)에 가하는 메인 하방압력단면적(A24)}보다 크게 설정되어야 한다. 이 상태가 되어야만 여타의 무게인자가 모두 고정된 상태에서 고압유체의 압력만으로 자동 작동이 가능하다.

다음으로 무게추(40)가 헤드컬럼을 통해 메인헤드에 가하는 하중은 W40으로 표현될 수 있는데 이는 개당 단위무게* 개수가 된다.

이때 최소 1개의 추 무게, 즉 무게추(40)의 단위 무게는 (가): {(메인 상방압력단면적(A12) - 메인 하방압력단면적(A24)) * 고압유체압력 - 메인헤드무게(W22)} 보다 크고, 또한 (나): {파일럿 상방압력단면적(A23) * 고압유체압력 - 메인헤드무게(W22)} 보다 작은 값으로 설정되어야 한다.

위 조건 중 (가)는 W40minimum > {(A12 - A24) * 고압유체압력 - W22 인 조건에서 무게추 1개(W40minimum)만 놓았을 때(=무게추 1개로 밸브 작동압력을 조정하였을 때) 메인헤드와 메인헤드시트 간 기밀 상태(꽉 눌림 상태)가 유지될 수 있다는 뜻이며 풀이하면 무게추 0개일 때 메인헤드가 가라앉지 않는 문제를 해결하고자 하는데 다른 한편으로 무게추 2개로는 메인헤드가 떠오르기 어려운 상황이라면 무게추 1개만으로 헤드와 시트간의 최소한의 기밀상태를 유지하도록 보정할 수 있어야 한다는 의미이다.

또한 위 조건 중 (나)는 무게추 최소 1개가 필요할 때, W40minimum < {(A23 * 고압유체압력) - W22} 이어야 한다는 뜻이며 이는 다시 말해 최소 1개의 무게추가 메인헤드의 적절한 상승을 보장하는 조건에서만 무게추에 의한 밸브제어가 유효하다는 의미이다. 이 값 이하라면 무게추를 놓지 않은 상태에서만 밸브가 개방될 수 있으므로 설계 실패이다.

상술한 바에 따르면 메인헤드와 메인헤드하우징의 아래쪽 원통두께가 조절된 부품으로 교환하고, 무게추의 적층개수를 조절하였을 때, 밸브 전체를 교체하지 않고서도 비교적 넓은 압력범위의 고압유체를 하나의 공압식 파일럿액추에이터로 정교하게 콘트롤 할 수 있으며 이 과정에서 작동압력에 따른 작동속도(메인헤드의 떠오르는 속도)까지 조절할 수 있다. 물론 이 과정은 어떠한 복잡한 설계와 고도한 정밀가공도 필요치 않고 극히 간단하게, 저렴한 비용으로 이루어질 수 있다.

이상 본 발명의 기술사상을 구체적인 실시예를 통해 설명하였다. 덧붙여 본 실시예에서 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례가 있을 수 있겠으나, 본 발명의 기술사상은 실시예의 기술적 해석범주보다는 이하의 청구범위에서 기재되는 내용을 바탕으로 해석되어야 할 것이다.

10: 몸체블록
11: 몸체실린더
12: 유입부 13: 유출부
14: 하단바이패스홀 15: 상단바이패스홀
16: 헤드블록
20: 메인하우징
21: 메인헤드시트 22: 메인헤드
23: 파일럿유체충전부 23-1: 파일럿유체충전홀
24: 압력유체충전부 24-1: 압력유체충전관
25: 압력유체통과유로 26: 메인헤드컬럼
30: 파일럿액추에이터
31: 파일럿하우징 32: 파일럿헤드
33: 바이패스관 34: 파일럿유체방출관
40: 무게추 50: 확산기

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 내부에 유입부(12)가 형성되고 상기 유입부(12)의 위쪽으로 몸체실린더(11)가 형성된 몸체블록(10)과;
   상기 몸체실린더(11) 내부에 수납되고, 상부 내경(안지름)이 하부 내경보다 확장된 2단 실린더 구조로 형성되며 그 중 상단 실린더 벽에 파일럿유체충전홀(23-1)이 형성되는 메인하우징(20)과;
   상기 메인하우징(20)에 수납되어 승강 운동하며, 상부 외경(바깥지름)이 하부 외경보다 확장된 2단 피스톤 구조의 메인헤드(22)와;
   상기 몸체블록(10) 상단에 결합되어 상기 메인하우징(20)을 밀폐하는 헤드블록(16)과;
   상기 메인하우징(20)의 하단에 배치되며 상기 메인헤드(22)의 하단 모서리가 안착되는 메인헤드시트(21)와;
   상기 메인헤드(22) 상면에 형성되어, 일부분이 상기 헤드블록(16)을 관통한 상태로 상기 메인헤드(22)와 연동 운동하는 메인헤드컬럼(26); 및
   상기 메인하우징(20)의 내주면 일부와 상기 메인헤드(22)의 외주면 일부에 둘러싸여 형성되는 파일럿유체충전부(23);를 포함하여 구성되고,
   상기 헤드블록(16)의 하면과 상기 메인하우징(20)의 내주면, 그리고 상기 메인헤드(22)의 상면에 둘러싸여 형성되는 압력유체충전부(24);를 더 포함하여 구성되며,
   상기 유입부(12)가 상기 메인헤드(22)에 가하는 메인 상방압력단면적(A12)와 상기 파일럿유체충전부(23)가 상기 메인헤드(22)에 가하는 파일럿 상방압력단면적(A23)을 더한 값은 상기 압력유체충전부(24)가 상기 메인헤드(22)에 가하는 메인 하방압력단면적(A24)보다 크게 설정되고,
   상기 메인헤드(22)에는 압력유체를 상기 유입부(12)로부터 유입시켜 상기 압력유체충전부(24)에 충전시키는 압력유체충전관(24-1)이 관통 형성되되,
   상기 압력유체충전관(24-1)의 유입구는 상기 메인헤드(22)의 중심축에 형성되고, 유출구는 상기 메인헤드컬럼(26)의 둘레에 짝수 개로 서로 대칭되게 등간격 배치되며,
   상기 메인헤드컬럼(26)의 상단에는 복수의 무게추(40)가 개수조절 가능하도록 안착 결합되고,
   상기 무게추(40)의 단위 무게는 {파일럿 상방압력단면적(A23) * 고압유체압력 - 메인헤드무게(W22)} 보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 고압밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 몸체블록(10)의 어느 한쪽 측면에는 공압식 파일럿액추에이터(30)로 작동되는 파일럿헤드(32)를 내장한 파일럿하우징(31)이 부착되고,
   상기 파일럿하우징(31)은 상기 파일럿유체충전부(23)에 충전된 파일럿유체를 외부로 빼내는 파일럿유체방출관(34)을 더 포함하여 구성되며,
   상기 파일럿유체방출관(34)에는 완만한 감압배출기능을 가지는 확산기(50)가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 고압밸브.

Images