KR101595117B1 - 공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터 - Google Patents

공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터빈밸브에 구동력을 제공하는 공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터에 관한 것이다. 실린더와 실린더에 대해 공급 및 회수되는 유압유에 따라 왕복 이동되는 피스톤을 갖는 본 발명에 따른 발전소용 복동식 유압 액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리는 피스톤의 왕복 이동 방향으로 배치되며 피스톤의 일측면으로 공급되는 유압유에 의해 작동되어 공기와 유압유를 피스톤의 타측면으로 배출하는 제 1공기배출유닛 및 피스톤의 왕복 이동 방향을 따라 피스톤에 제 1공기배출유닛과 상호 대향되도록 배치되며 피스톤의 타측면으로 공급되는 유압유에 의해 작동되어 공기와 유압유를 피스톤의 일측면으로 배출하는 제 2공기배출유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터{ASSEMBLY OF UNIT FOR EXHAUSTING AIR AND DOUBLE ACTION HYDRAULIC ACTUATOR FOR A POWER PLANT HAVING THE SAME}
본 발명은 공기배출유닛 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터빈의 구동 제어를 위해 스팀과 유체를 공급 및 차단하도록 구동력을 제공하는 공기배출유닛 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로 화력 발전소 및 원자력 발전소에 설치되는 증기 터빈은 고압 터빈과 저압 터빈으로 구성된다. 그리고, 고압 터빈과 저압 터빈으로 유입되는 증기 및 터빈을 경유하여 배출되는 증기는 터빈 조속기 제어 계통 설비 장치에 의해 제어된다.
여기서, 터빈 조속기 제어 계통 설비 장치는 증기의 압력 및 유량을 조절하는 터빈밸브들 및 터빈밸브들에 구동력을 제공하는 유압액추에이터로 구성된다. 이러한 터빈밸브와 유압액추에이터의 작동에 의해 증기의 압력 및 유량이 조절되어 증기 터빈의 회전수 부하를 조절한다. 상세하게 터빈밸브들은 증기의 공급을 완전히 차단하는 메인 밸브와 증기의 유량을 조절하는 컨트롤 밸브들의 조합에 의해 이루어지고, 유압액추에이터는 각각의 메인 밸브와 컨트롤 밸브들에 연결되어 제어 신호에 따라 구동력을 제공한다.
한편, 유압액추에이터는 유압유의 공급 및 회수에 따라 단동식 유압액추에이터(single action hydraulic actuator)와 복동식 유압액추에이터(double action hydraulic actuator)로 크게 구분된다. 단동식 유압액추에이터는 피스톤의 일측에 공급 및 회수되는 유압유와 피스톤에 연결된 탄성부재의 탄성력에 따라 터빈밸브에 구동력을 제공하고, 반면 복동식 유압액추에이터는 기본적으로 피스톤의 일측과 타측에 각각 공급 및 회수되는 유압유에 따라 터빈밸브에 구동력을 제공한다. 물론, 복동식 유압액추에이터는 단동식 유압액추에이터와 같이 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
그런데, 종래의 유압액추에이터는 피스톤의 일측면에 유압이 제공될 때, 공기 또는 유압유에 함유된 공기가 압축 폭발 될 수 있으므로 O-ring과 같은 실링부재의 파손을 초래할 수 있는 문제점이 있다. 세부적으로 단동식 유압액추에이터는 피스톤의 일측면에서 공기의 압축 폭발이 발생될 수 있고, 복동식 유압액추에이터는 피스톤의 양측면에서 공기의 압축 폭발이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보; 제10-0941373호; 발전 설비용 유압식 액츄에이터 및 그 정비방법
본 발명의 목적은 유압유가 공급되는 실린더 내부 가압영역의 공기가 피스톤을 통해 부압영역으로 배출될 수 있도록 구조가 개선된 공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 복동식 유압액추에이터에서 피스톤의 양방향으로 공기가 배출될 수 있도록 구조가 개선된 공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 실린더와, 상기 실린더에 대해 공급 및 회수되는 유압유에 따라 왕복 이동되는 피스톤을 갖는 발전소용 복동식 유압 액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리에 있어서, 상기 피스톤의 왕복 이동 방향으로 배치되며 상기 피스톤의 일측면으로 공급되는 유압유에 의해 작동되어 공기와 유압유를 상기 피스톤의 타측면으로 배출하는 제 1공기배출유닛과, 상기 피스톤의 왕복 이동 방향을 따라 상기 피스톤에 상기 제 1공기배출유닛과 상호 대향되도록 배치되며 상기 피스톤의 타측면으로 공급되는 유압유에 의해 작동되어 공기와 유압유를 상기 피스톤의 일측면으로 배출하는 제 2공기배출유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 유압유의 공급방향에 따라 교호적으로 작동하여 공기와 유압유를 배출할 수 있다.
그리고, 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 각각 공기와 유압유를 배출하는 배출유로를 형성하는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내부에 배치되고 상기 배출유로와 연통되는 오리피스를 형성하며 유압유에 의해 상기 배출유로와 상기 오리피스가 연통 및 연통 해제되는 위치 사이에서 왕복 이동하는 밸브 스풀을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 피스톤의 양측면 중 유압이 제공되는 어느 하나의 영역을 가압영역이라 하고 다른 하나의 영역을 부압영역이라고 할 때, 상기 밸브 스풀은 상기 배출유로와 상기 오리피스가 연통하는 연통위치와 상기 배출유로와 상기 오리피스의 연통이 해제되는 연통 해제위치 사이에서 왕복 이동하여, 공기 및 유압유를 상기 부압영역으로 배출할 수 있다.
상기 공기배출유닛 어셈블리는, 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이에 배치되어 상기 밸브 스풀을 탄성 바이어스 하는 밸브 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 적어도 하나는 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 중 어느 하나에 일정 간격을 두고 상기 밸브 스풀의 왕복 이동 방향의 가로 방향으로 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이의 틈새 보다 상대적으로 큰 폭을 가지고 복수 개로 함몰 형성되어, 상기 틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 교축 작용부를 더 포함할 수 있다.
상기 배출유로는 상기 연통위치에서 상기 오리피스와 연통하여 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 메인 배출유로와, 상기 연통 해제위치에서 상기 교축 작용부를 통해 유동되는 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 보조 배출유로를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 교축 작용부는 상기 틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 순차적으로 압력을 강하하며, 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 안내할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 교축 작용부는 상기 틈새를 통해 안내되는 유압유에 함유된 이물질을 수용하여 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이의 윤활력 저하를 방지할 수 있다.
상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나의 상기 가압영역으로 유압유가 공급될 때, 유압유가 공급되는 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나의 상기 밸브 스풀은 상기 연통위치로부터 상기 연통 해제위치로 이동하여 공기와 유압유를 배출하고, 다른 하나의 상기 밸브 스풀은 상기 연통위치에서 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 스팀과 유체를 공급 및 차단하는 터빈밸브에 연결되어 상기 터빈밸브를 개폐하는 발전소용 복동식 유압액추에이터에 있어서, 실린더와, 상기 실린더 내부에 배치되며 상기 실린더 내부로 공급되는 유압유의 유압에 의해 왕복 이동되는 피스톤 헤드와 상기 피스톤 헤드와 상기 터빈밸브를 상호 연결하여 상기 터빈밸브를 개폐하는 피스톤 로드를 갖는 피스톤과, 상기 피스톤 헤드의 왕복 이동 방향을 따라 상기 피스톤 헤드 내부에 상호 대향 배치되는 제 1공기배출유닛 및 제 2공기배출유닛을 가지며 상기 제 1공기배출유닛 및 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나의 가압영역으로 공급되는 유압유에 따라 다른 하나를 통해 부압영역으로 공기와 유압유를 배출하는 공기배출유닛 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 복동식 유압액추에이터에 의해서도 이루어진다.
여기서, 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 유압유의 공급방향에 따라 교호적으로 작동하여 상기 가압영역으로부터 상기 부압영역으로 공기와 유압유를 배출할 수 있다.
상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 각각 공기와 유압유를 배출하는 배출유로를 형성하는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내부에 배치되고 상기 배출유로와 연통되는 오리피스를 형성하며 유압유에 의해 상기 배출유로와 상기 오리피스가 연통하는 연통위치와 연통 해제되는 연통 해제위치 사이에서 왕복 이동하는 밸브 스풀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 적어도 하나는 상기 밸브몸체와 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 중 어느 하나에 일정 간격을 두고 상기 밸브 스풀의 왕복 이동 방향의 가로 방향으로 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이의 틈새 보다 상대적으로 큰 폭을 가지고 복수 개로 함몰 형성되어, 상기 틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 교축 작용부를 더 포함할 수 있다.
상기 배출유로는 상기 연통위치에서 상기 오리피스와 연통하여 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 메인 배출유로와, 상기 연통 해제위치에서 상기 교축 작용부를 통해 유동되는 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 보조 배출유로를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나는 상기 터빈밸브를 폐쇄하도록 작동하고, 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 다른 하나는 상기 교축 작용부를 포함하며 상기 터빈밸브를 개방하도록 작동할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터는 실린더 내부에 수용되는 피스톤을 기준으로 피스톤 양측면에 대해 교호적인 유압유의 공급 및 배출에 따라 피스톤이 왕복 이동될 때, 교호적으로 전환되는 유압유의 가압영역에서 유압유의 부압영역으로 공기와 함께 유압유에 함유된 공기를 배출하여 공기의 압축 폭발을 방지할 수 있으므로, 실링 구성요소들의 파손 방지에 따른 제품의 유지 보수비용을 절감하고 실링 구성요소들의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 제 1작동 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 'A'영역의 확대 제 1작동 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 'A'영역의 확대 제 2작동 단면도,
도 4는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 제 2작동 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 'B'영역의 확대 제 1작동 단면도,
도 6은 도 4에 도시된 'B'영역의 확대 제 2작동 단면도,
도 7는 도 6에 도시된 'C'영역의 확대 단면도,
도 8은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 제 3작동 단면도,
도 9는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리의 단면도,
도 10은 본 발명 제 3실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리의 단면도,
도 11은 도 10에 도시된 'D'영역의 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 공기배출유닛 어셈블리 및 이를 갖는 발전소용 복동식 유압액추에이터에서 사용되는 제 1유체, 제 2유체 및 제 3유체는 각각 유압을 공급하는 FAS(fluid actuator supply), 실린더로부터 회수되는 FCD(fluid drain to cooler), ETS(emergency trip supply)로 사용됨을 미리 밝혀둔다.
또한, 본 발명의 제 1 내지 제 3실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리에 대해서는 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호로 기재하였음도 미리 밝혀둔다.
<제 1실시 예>
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 제 1작동 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 'A'영역의 확대 제 1작동 단면도, 그리고 도 3은 도 1에 도시된 'A'영역의 확대 제 2작동 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터(10)는 실린더(100), 피스톤(200) 및 공기배출유닛 어셈블리(700)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터(10)는 서보밸브(300), 솔레노이드 밸브(400) 및 트립밸브(500)를 더 포함한다.
실린더(100)는 본 발명에서 미도시된 유압유 저장부로부터 공급된 유압유를 수용 및 배출하는 공간을 형성한다. 후술할 피스톤 헤드(220)를 기준으로 실린더(100) 내부로 유압유가 공급되는 영역은 가압영역(P)으로 형성되고, 가압영역(P)으로부터 공기와 유압유가 배출되는 영역은 부압영역(N)으로 형성된다. 여기서, 가압영역(P)은 유압유가 공급되는 실린더(100)의 영역이고 부압영역(N)은 실린더(100) 내부에 수용되었던 유압유가 배출되는 실린더(100)의 영역이다.
피스톤(200)은 스팀과 유체의 공급 및 차단을 선택적으로 수행하는 터빈밸브(미도시)에 구동력을 제공한다. 상세하게 피스톤(200)은 터빈밸브에 연결되어, 인가된 제어신호에 따라 터빈밸브가 스팀과 유체의 공급로를 개방 및 폐쇄하도록 구동력을 제공한다. 피스톤(200)은 피스톤 헤드(220) 및 피스톤 로드(240)를 포함한다.
피스톤 헤드(220)는 실린더(100) 내부에 배치되어 유압유의 공급 및 배출에 따라 왕복 이동된다. 피스톤 헤드(220)는 상술한 바와 같이 유압유의 공급 및 배출에 따라, 또는 유압의 제공 유무에 따라 실린더(100) 내부 공간을 가압영역(P)과 부압영역(N)으로 구획한다. 특히, 피스톤 헤드(220)의 왕복 이동에 따라 실린더(100) 내부의 가압영역(P)과 부압영역(N)은 교호적으로 전환된다. 피스톤 로드(240)는 피스톤(200)과 터빈밸브를 상호 연결하며, 피스톤 헤드(220)의 왕복 이동에 연동하여 터빈밸브에 구동력을 제공한다.
서보밸브(300), 솔레노이드 밸브(400) 및 트립밸브(500)는 발전소용 복동식 유압액추에이터(10)에서 유동되는 제 1유체(F1), 제 2유체(F2) 및 제 3유체(F3)의 선택적인 유로의 형성을 위해 배치된다. 서보밸브(300), 솔레노이드 밸브(400) 및 트립밸브(500)는 공지된 구성이므로 이하에서 생략하기로 한다.
다음으로 도 4는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 제 2작동 단면도, 도 5는 도 4에 도시된 'B'영역의 확대 제 1작동 단면도, 도 6은 도 4에 도시된 'B'영역의 확대 제 2작동 단면도, 도 7는 도 6에 도시된 'C'영역의 확대 단면도, 그리고 도 8은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 제 3작동 단면도이다.
공기배출유닛 어셈블리(700)는 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1공기배출유닛(720) 및 제 2공기배출유닛(740)을 포함한다. 공기배출유닛 어셈블리(700)는 피스톤 헤드(220)를 기준으로 피스톤 헤드(220)의 양측에 대해 교호적으로 공기와 유압유를 선택적으로 배출 또는 조절한다. 실질적으로 공기배출유닛 어셈블리(700)는 교호적으로 공급되는 유압에 따라 제 1공기배출유닛(720)으로부터 제 2공기배출유닛(740)을 통해 공기와 유압유를 배출하거나, 제 2공기배출유닛(740)으로부터 제 1공기배출유닛(720)을 통해 공기와 유압유를 배출한다.
공기배출유닛 어셈블리(700)는 상기한 도 1에 도시된 바와 같이 터빈밸브를 폐쇄할 때 제 1공기배출유닛(720)의 가압영역(P)으로 제 1유체(F1)를 공급하여 공기와 유압유를 부압영역(N)으로 배출한다. 이때, 부압영역(N)에 수용된 제 2유체(F2)는 도면 상에서 피스톤 헤드(220)의 하향 이동에 따라 실린더(100) 외부로 배출된다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 공기배출유닛 어셈블리(700)는 터빈밸브를 개방할 때 제 2공기배출유닛(740)의 가압영역(P)으로 제 1유체(F1)를 공급하여 공기와 유압유를 부압영역(N)으로 배출한다. 도 8은 긴급한 상황 등이 발생할 때 발전소용 복동식 유압액추에이터(10)를 정지시키는 트립 상태를 도시한 것으로서, 실질적으로는 도 1과 유사해 보이나 서보밸브(300), 솔레노이드 밸브(400) 및 트립밸브(500)의 선택적인 작동에 의해 제 1유체(F1) 및 제 3유체(F3)의 유로가 선택적으로 형성된 상태이다.
제 1공기배출유닛(720)은 피스톤(200)의 왕복 이동 방향으로 피스톤 헤드(220)의 내부에 배치되며, 피스톤 헤드(220)의 일측면으로 공급되는 제 1유체(F1)의 유압에 의해 작동되어 공기와 유압유를 피스톤 헤드(220)의 타측면으로 배출한다. 즉, 제 1공기배출유닛(720)은 공기와 유압유를 유압이 제공되는 가압영역(P)으로부터 피스톤 헤드(220)를 통과하여 부압영역(N)으로 배출한다. 이때, 제 1공기배출유닛(720)에 의해 부압영역(N)으로 배출되는 유압유는 극미소량에 해당된다. 이렇게 제 1공기배출유닛(720)은 공기를 가압영역(P)으로부터 부압영역(N)으로 배출하여, 가압영역(P)에서 발생될 수 있는 공기의 압축 폭발을 저지할 수 있다.
본 발명의 제 1공기배출유닛(720)은 제 1밸브몸체(721), 제 1배출유로(722), 제 1밸브 스풀(724), 제 1오리피스(725) 및 제 1밸브 탄성부재(727)를 포함한다.
제 1밸브몸체(721)는 내부에 제 1밸브 스풀(724)과 제 1밸브 탄성부재(727)를 수용하도록 마련된다. 제 1밸브몸체(721)에는 공기와 유압유를 배출하는 제 1배출유로(722)가 형성된다. 제 1배출유로(722)는 제 1오리피스(725)와 연통하여 공기 및 유압유를 배출한다.
제 1밸브 스풀(724)은 유압유에 의해 제 1밸브몸체(721) 내부에서 왕복 이동한다. 제 1밸브 스풀(724)에는 제 1오리피스(725)가 형성된다. 제 1밸브 스풀(724)은 제 1배출유로(722)와 제 1오리피스(725)가 연통하는 연통위치와 제 1배출유로(722)와 제 1오리피스(725)가 연통 해제되는 연통 해제위치 사이에서 왕복 이동한다. 즉, 제 1밸브 스풀(724)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 연통위치와 연통 해제위치 사이에서 왕복 이동한다. 제 1밸브 스풀(724)이 지속적인 유압에 의해 연통 해제위치에 위치되면 가압영역(P)이 고압 상태가 되어 피스톤 헤드(220)는 이동한다.
제 1밸브 탄성부재(727)는 제 1밸브몸체(721)와 제 1밸브 스풀(724) 사이에 배치되어 제 1밸브 스풀(724)을 탄성 바이어스 한다. 제 1밸브 탄성부재(727)는 코일 스프링으로 마련되어 유압력이 해제될 때 제 1밸브 스풀(724)이 연통 해제위치에서 연통위치로 이동되도록 제 1밸브 스풀(724)에 탄성력을 제공한다.
제 2공기배출유닛(740)은 피스톤(200)의 왕복 이동 방향을 따라 피스톤 헤드(220) 내부에 제 1공기배출유닛(720)과 상호 대향되도록 배치된다. 상세하게 제 2공기배출유닛(740)은 유압에 의해 제 1밸브 스풀(724)과 후술할 제 2밸브 스풀(744)이 이동되는 방향이 서로 반대가 되도록 제 1공기배출유닛(720)과 대향 배치된다. 제 2공기배출유닛(740)은 도 4에 도시된 바와 같이 터빈밸브를 개방할 때, 가압영역(P)으로부터 부압영역(N)으로 공기와 유압유를 배출한다.
제 2공기배출유닛(740)은 제 2밸브몸체(741), 제 2배출유로(742), 제 2밸브 스풀(744), 제 2오리피스(745) 및 제 2밸브 탄성부재(747)를 포함한다. 또한, 제 2공기배출유닛(740)은 도 7에 도시된 바와 같이 제 1공기배출유닛(720)과 상이하게 교축 작용부(749)를 더 포함한다. 여기서, 제 2공기배출유닛(740)의 제 2밸브몸체(741), 제 2밸브 스풀(744), 제 2오리피스(745) 및 제 2밸브 탄성부재(747)는 제 1공기배출유닛(720)의 제 1밸브몸체(721), 제 1밸브 스풀(724), 제 1오리피스(725) 및 제 1밸브 탄성부재(727)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제 2배출유로(742)는 제 2오리피스(745)와 연통하는 연통위치에서 공기 및 유압유를 배출하는 메인 배출유로(742a)와 교축 작용부(749)를 통해 유동되는 공기 및 유압유를 부압영역(N)으로 안내하는 보조 배출유로(742b)를 포함한다. 즉, 제 2공기배출유닛(740)의 가압영역(P)의 공기와 유압유에 함유된 공기는 메인 배출유로(742a) 및 보조 배출유로(742b)를 통해 부압영역(N)으로 배출된다. 보조 배출유로(742b)는 유압에 의해 제 2밸브 스풀(744)이 연통 해제위치에 위치하더라도 교축 작용부(749)를 통해 안내된 공기와 유압유를 배출한다.
교축 작용부(749)는 제 2밸브 스풀(744)의 이동 방향을 따라 제 2밸브몸체(741)와 제 2밸브 스풀(744) 중 어느 하나에 일정 간격을 두고 제 2밸브몸체(741)와 제 2밸브 스풀(744) 사이의 틈새(G) 보다 상대적으로 큰 폭을 가지고 복수 개로 함몰 형성되어, 틈새(G)로 유동되는 유압유를 교축 작용한다. 교축 작용부(749)는 제 2밸브 스풀(744)이 연통 해제위치 상에 위치할 때, 틈새(G)로 유동하는 유압유를 교축 작용한다. 상세하게 교축 작용부(749)는 틈새(G)의 유동 면적보다 상대적으로 크기 때문에 틈새(G)에서 교축 작용부(749)로 유동된 유압유에는 압력 강하가 발생한다. 공기는 유압유의 입자보다 작고 속도가 빠르기 때문에 교축 작용부(749)의 교축 작용에 의해 지속적으로 부압영역(N)을 향해 배출된다.
복수 개의 교축 작용부(749)는 틈새(G)로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 순차적으로 압력을 강하하며, 공기와 유압유를 보조 배출유로(742b)로 안내한다. 한편, 본 발명의 교축 작용부(749)는 틈새(G)를 사이에 두고 배치된 제 2밸브몸체(741)의 내부면과 제 2밸브 스풀(744)의 외부면에 동일한 압력을 제공하여 연통위치와 연통 해제위치 사이에서의 제 2밸브 스풀(744)의 편심 이동을 저지한다.
또한, 교축 작용부(749)는 틈새(G)를 통해 보조 배출유로(742b)로 안내되는 유압유에 함유된 이물질을 수용한다. 즉, 교축 작용부(749)에 유동된 이물질은 재차 틈새(G)로 유동하지 못 하고 교축 작용부(749)에 수용된다. 그러면, 제 2밸브몸체(741)와 제 2밸브 스풀(744) 사이에 이물질이 유동되는 것을 방지할 수 있으므로, 제 2밸브몸체(741)와 제 2밸브 스풀(744) 사이에 윤활력 저하를 방지할 수 있다.
상술한 공기배출유닛 어셈블리(700)의 제 1공기배출유닛(720)과 제 2공기배출유닛(740)은 유압유의 공급방향에 따라 교호적으로 작동하여, 공기와 유압유를 배출한다. 본 발명의 실시 예에서는 터빈밸브를 폐쇄하도록 구동력을 제공할 때(또한, 도 8의 트립 상태 포함) 제 1공기배출유닛(720)으로부터 제 2공기배출유닛(740)을 통해 공기와 유압유가 배출되고, 터빈밸브를 개방하도록 구동력을 제공할 때 제 2공기배출유닛(740)으로부터 제 1공기배출유닛(720)을 통해 공기와 유압유가 배출된다.
실질적으로 교축 작용부(749)를 포함한 제 2공기배출유닛(740)은 제 1공기배출유닛(720) 대비 공기와 유압유를 보다 효율적으로 배출할 수 있으므로, 도 4와 같이 터빈밸브를 개방하기 위해 사용되는 것이 바람직하다.
<제 2 및 제 3실시 예>
도 9는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리의 단면도이고, 도 10은 본 발명 제 3실시 예에 따른 발전소용 복동식 유압액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리의 단면도, 그리고 도 11은 도 10에 도시된 'D'영역의 확대 단면도이다.
본 발명의 제 2실시 예에 따른 발전소용 유압액추에이터(10)는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발전소용 유압액추에이터(10)와 동일한 구성을 가지고 있으나, 도 9에 도시된 바와 같이 공기배출유닛 어셈블리(700)는 상이하다. 본 발명의 제 2실시 예에 따른 공기배출유닛 어셈블리(700)의 제 1공기배출유닛(720)과 제 2공기배출유닛(740)은 동일한 구성을 포함한다. 제 1공기배출유닛(720)과 제 2공기배출유닛(740)에는 각각 교축 작용부(749)를 포함하지 않는다.
한편, 본 발명의 제 3실시 예에 따른 발전소용 유압 액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리(700)는 제 1 및 제 2실시 예의 공기배출유닛 어셈블리(700) 대비 상이한 구성을 갖는다.
본 발명의 제 3실시 예에 따른 발전소용 유압액추에이터(10)의 공기배출유닛 어셈블리(700)의 제 1공기배출유닛(720)과 제 2공기배출유닛(740)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 각각 제 1교축 작용부(729′) 및 제 2교축 작용부(749′)를 포함한다. 즉, 제 1공기배출유닛(720)과 제 2공기배출유닛(740)은 동일한 구성을 포함한다. 이러한 실시 예에 따라 제 1공기배출유닛(720)의 제 1배출유로(722)는 제 1메인 배출유로(722a′)와 제 1보조 배출유로(722b′)를 포함하고, 제 2공기배출유닛(740)의 제 2배출유로(742)는 제 2메인 배출유로(742a′)와 제 2보조 배출유로(742b′)를 포함한다. 물론, 제 1메인 배출유로(722a′)와 제 2메인 배출유로(742a′)는 제 1실시 예에서의 메인 배출유로(742a)와 동일한 기능을 수행하고, 제 1보조 배출유로(722b′)와 제 2보조 배출유로(742b′)는 제 1실시 예에서의 보조 배출유로(742b)와 동일한 기능을 수행한다.
이에, 실린더 내부에 수용되는 피스톤을 기준으로 피스톤 양측면에 대해 교호적인 유압유의 공급 및 배출에 따라 피스톤이 왕복 이동될 때, 교호적으로 전환되는 유압유의 가압영역에서 유압유의 부압영역으로 공기와 함께 유압유에 함유된 공기를 배출하여 공기의 압축 폭발을 방지할 수 있으므로, 실링 구성요소들의 파손 방지에 따른 제품의 유지 보수비용을 절감하고 실링 구성요소들의 수명을 연장시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 실린더 200: 피스톤
220: 피스톤 헤드 240: 피스톤 로드
700: 공기배출유닛 어셈블리 720: 제 1공기배출유닛
721: 제 1밸브몸체 722: 제 1배출유로
724: 제 1밸브 스풀 727: 제 1밸브 탄성부재
740: 제 2공기배출유닛 741: 제 2밸브몸체
742: 제 2배출유로 744: 제 2밸브 스풀
747: 제 2밸브 탄성부재 749: 교축 작용부

Claims (16)

  1. 실린더와, 상기 실린더에 대해 공급 및 회수되는 유압유에 따라 왕복 이동되는 피스톤을 갖는 발전소용 복동식 유압 액추에이터의 공기배출유닛 어셈블리에 있어서,
    상기 피스톤의 왕복 이동 방향으로 배치되며, 상기 피스톤의 일측면으로 공급되는 유압유에 의해 작동되어 공기와 유압유를 상기 피스톤의 타측면으로 배출하는 제 1공기배출유닛과;
    상기 피스톤의 왕복 이동 방향을 따라 상기 피스톤에 상기 제 1공기배출유닛과 상호 대향되도록 배치되며, 상기 피스톤의 타측면으로 공급되는 유압유에 의해 작동되어 공기와 유압유를 상기 피스톤의 일측면으로 배출하는 제 2공기배출유닛을 포함하며,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 각각 공기와 유압유를 배출하는 배출유로를 형성하는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내부에 배치되고 상기 배출유로와 연통되는 오리피스를 형성하며 유압유에 의해 상기 배출유로와 상기 오리피스가 연통 및 연통 해제되는 위치 사이에서 왕복 이동하는 밸브 스풀을 포함하고,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 적어도 하나는 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 중 어느 하나에 일정 간격을 두고 상기 밸브 스풀의 왕복 이동 방향의 가로 방향으로 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이의 틈새 보다 상대적으로 큰 폭을 가지고 복수 개로 함몰 형성되어, 상기 틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 교축 작용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 유압유의 공급방향에 따라 교호적으로 작동하여, 공기와 유압유를 배출하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤의 양측면 중 유압이 제공되는 어느 하나의 영역을 가압영역이라 하고 다른 하나의 영역을 부압영역이라고 할 때,
    상기 밸브 스풀은 상기 배출유로와 상기 오리피스가 연통하는 연통위치와 상기 배출유로와 상기 오리피스의 연통이 해제되는 연통 해제위치 사이에서 왕복 이동하여, 공기 및 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공기배출유닛 어셈블리는,
    상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이에 배치되어, 상기 밸브 스풀을 탄성 바이어스 하는 밸브 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  6. 삭제
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 배출유로는,
    상기 연통위치에서 상기 오리피스와 연통하여, 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 메인 배출유로와;
    상기 연통 해제위치에서 상기 교축 작용부를 통해 유동되는 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 보조 배출유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 교축 작용부는 상기 틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 순차적으로 압력을 강하하며, 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 안내하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 교축 작용부는 상기 틈새를 통해 안내되는 유압유에 함유된 이물질을 수용하여, 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이의 윤활력 저하를 방지하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나의 상기 가압영역으로 유압유가 공급될 때,
    유압유가 공급되는 상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나의 상기 밸브 스풀은 상기 연통위치로부터 상기 연통 해제위치로 이동하여 공기와 유압유를 배출하고, 다른 하나의 상기 밸브 스풀은 상기 연통위치에서 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 것을 특징으로 하는 공기배출유닛 어셈블리.
  11. 스팀과 유체를 공급 및 차단하는 터빈밸브에 연결되어 상기 터빈밸브를 개폐하는 발전소용 복동식 유압액추에이터에 있어서,
    실린더와;
    상기 실린더 내부에 배치되며 상기 실린더 내부로 공급되는 유압유의 유압에 의해 왕복 이동되는 피스톤 헤드와, 상기 피스톤 헤드와 상기 터빈밸브를 상호 연결하여 상기 터빈밸브를 개폐하는 피스톤 로드를 갖는 피스톤과;
    상기 피스톤 헤드의 왕복 이동 방향을 따라 상기 피스톤 헤드 내부에 상호 대향 배치되는 제 1공기배출유닛 및 제 2공기배출유닛을 가지며, 상기 제 1공기배출유닛 및 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나의 가압영역으로 공급되는 유압유에 따라 다른 하나를 통해 부압영역으로 공기와 유압유를 배출하는 공기배출유닛 어셈블리를 포함하며,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 각각 공기와 유압유를 배출하는 배출유로를 형성하는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내부에 배치되고 상기 배출유로와 연통되는 오리피스를 형성하며 유압유에 의해 상기 배출유로와 상기 오리피스가 연통하는 연통위치와 연통 해제되는 연통 해제위치 사이에서 왕복 이동하는 밸브 스풀을 포함하고,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 적어도 하나는 상기 밸브몸체와 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 중 어느 하나에 일정 간격을 두고 상기 밸브 스풀의 왕복 이동 방향의 가로 방향으로 상기 밸브몸체와 상기 밸브 스풀 사이의 틈새 보다 상대적으로 큰 폭을 가지고 복수 개로 함몰 형성되어, 상기 틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 교축 작용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 복동식 유압액추에이터.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛은 유압유의 공급방향에 따라 교호적으로 작동하여, 상기 가압영역으로부터 상기 부압영역으로 공기와 유압유를 배출하는 것을 특징으로 하는 발전소용 복동식 유압액추에이터.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 배출유로는,
    상기 연통위치에서 상기 오리피스와 연통하여, 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 메인 배출유로와;
    상기 연통 해제위치에서 상기 교축 작용부를 통해 유동되는 공기와 유압유를 상기 부압영역으로 배출하는 보조 배출유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 복동식 유압액추에이터.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 어느 하나는 상기 터빈밸브를 폐쇄하도록 작동하고,
    상기 제 1공기배출유닛과 상기 제 2공기배출유닛 중 다른 하나는 상기 교축 작용부를 포함하며, 상기 터빈밸브를 개방하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 발전소용 복동식 유압액추에이터.
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