KR101689673B1 - 압력제어밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메인 피스톤 내부의 압유가 스토퍼 접촉면 사이의 틈새로 원활하게 드레인될 수 있도록, 메인 피스톤의 내부유로에 인접하는 접촉부에 댐핑방지 유로를 구비한 스토퍼를 포함하는 압력제어밸브에 관한 것이다.

Description

압력제어밸브{VALVE FOR CONTROLLING PRESSURE}
본 발명은 압력제어밸브에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 메인 피스톤 내부의 압유가 스토퍼 접촉면 사이의 틈새로 원활하게 드레인될 수 있도록, 메인 피스톤의 내부유로에 인접하는 접촉부에 댐핑방지 유로를 구비한 스토퍼를 포함하는 압력제어밸브에 관한 것이다.
일반적으로 압력제어밸브(릴리프 밸브를 말함)는 유압회로의 설정된 압력 내에서 사용된다. 작업조건에 따라 작업장치를 교체할 경우 작업장치에 따라 요구되는 릴리프밸브의 설정압력을 재설정하여 사용하게 된다.
종래 기술에 의한 압력제어밸브는, 도 1을 참조하면, 일측에 펌프에서 고압의 작동유가 통과하는 고압측 유로가 형성되고, 외주면에 상기 고압측 유로의 작동유가 탱크로 드레인되는 탱크측 유로가 형성되는 슬리브(sleeve: 10)와, 슬리브(10) 내부에서 움직이면서 펌프측에서 탱크측으로 흐르는 유량을 제어하는 포펫(20)과, 포펫(20)을 탄성지지하는 포펫 스프링(30)과, 슬리브(10) 내부에 형성되는 압력실에 설정값 이상의 고압이 발생하는 경우 유압탱크로 드레인시키는 파일럿 포펫(40)과, 슬리브(10) 내의 압력실에 설정 압력이 형성되도록 파일럿 포펫(40)과 대향되게 설치되는 밸브시트(Valve seat)(50)와, 초기 펌프 압력에 의하여 포펫(20) 내부에서 슬라이딩하여 파일럿 포펫(40)에 접촉되는 파일럿 피스톤(60)과, 파일럿 피스톤(60)을 탄성지지하는 파일럿 피스톤 스프링(70)과, 파일럿 포펫(40)을 탄성지지하는 파일럿 포펫 스프링(80)과, 가이드(90) 내부에서 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 파일럿 신호압에 따라 압력실 내의 설정압력을 가변 조정하는 메인 피스톤(100)과, 가이드(90)의 외측단에 이동가능하게 결합되고, 메인 피스톤(100)을 탄성지지하는 메인 피스톤 스프링(110)과, 메인 피스톤(100)의 움직임을 제어하는 스토퍼(120)와, 메인 피스톤 스프링(120)의 설정 압력을 조종하는 조정 플러그(130)와, 밸브의 설정압력 셋팅 후 압력 변화되는 것을 방지하도록 가이드(90)에 고정되는 체결구(141) 및 조정 플러그(130)에 고정되는 체결구(142)를 포함한다.
한편, 파일럿 라인의 압유가 가압되면 메인플러그(1) 내부에 생성된 라인 2를 통하여 압유가 메인 피스톤(100)에 도달하게 되며, 이로 인하여 메인 피스톤(100)이 도면상 우측 방향으로 이동하면서 메인 피스톤(100)을 고정지지하는 메인 피스톤 스프링(110)을 압축시킴과 동시에 파일럿 포펫 스프링(80)의 힘을 작게하는 방향으로 움직이면서 펌프에 걸리는 압력 설정치가 감소하게 되며, 압력 설정 조건이 변하게 된다. 이 때, 스틱(Stick)현상이 발생하게 된다. 즉, 원하는 압력 설정값을 입력하더라도, 실제 압력이 이와 일치하지 않게 압력이 발생하는 것을 말한다. 이는 메인 피스톤(100)이 스토퍼(120)와 서로 밀착되어져 면과 면이 씰링(Sealing)의 효과를 가지게 되어서, 메인 피스톤(100) 내부에 있는 압유가 드레인으로 원활하게 흐르지 못하여, 메인 피스톤(100)을 도면상 좌측 방향으로 미는 힘을 가지게 되기때문이다. 도면상 좌측 방향으로 증가한 힘으로 인하여, 메인 피스톤(100)을 도면상 우측 방향으로 움직이고자 하는 파일럿 압력이 증가하여 초기 압력 이상의 주요 원인이 된다. 그리고, 이러한 상태로 메인 피스톤(100)이 X만큼 움직일 때 메인 피스톤(100)과 스토퍼(120) 틈새로 압유가 원활하게 드레인 되지 않으면서 스트로크(Stroke) 끝단 부분에서 댐핑(Damping) 현상이 발생되어 제어 압력이 떨어진다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 피스톤 내부의 압유가 드레인으로 원활하게 흐름으로써, 제어 압력이 순간적으로 떨어지는 현상을 방지하여, 설정한 압력과 실제의 압력이 동일하게 하기 위한 압력제어밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 유압펌프로부터 작동유가 유입되는 유입구와, 유압탱크와 연통되는 탱크유로가 형성되는 슬리브(10)와, 슬리브(10) 내부에 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 유입구와 탱크유로사이의 유로를 개폐하는 포펫(20)과, 포펫을 가압하여 유입구와 탱크유로사이의 유로를 닫힌 상태로 탄성지지하는 포펫 스프링(30)과, 슬리브(10) 내의 압력실에 설정압력이 형성되도록 포펫(20)과 대향되게 설치되는 밸브시트(50)와, 압력실 내에 설정압력을 초과하는 고압 발생시 밸브시트의 유로를 개방시켜 압력실 내의 작동유를 유압탱크로 드레인시키는 파일럿 포펫(40)과, 파일럿 포펫(40)을 가압하여 밸브시트(50)의 유로를 닫힌상태로 탄성지지하는 파일럿 포펫스프링(80)과, 슬리브(10)에 결합되고 외부로부터 파일럿 신호압이 공급되는 파일럿 신호압에 따라 상기 압력실 내의 설정압력을 가변 조정하는 메인 피스톤(100)과, 메인 피스톤(100) 내부의 압유가 원활하게 드레인 될 수 있도록, 메인 피스톤(100) 내부유로에 인접하는 접촉부에 댐핑을 방지하고, 스틱 현상을 없애기 위한 유로를 구비한 스토퍼(120)와, 가이드에 결합되고, 메인 피스톤을 지지하는 스프링(110)의 설정압력을 조정하는 조정플러그(130)와, 플러그의 외측면에 회전가능하게 결합되고, 상기 파일럿 포트와 연통되는 통로가 형성되는 연결구를 포함한다. 댐핑을 방지하고, 스틱 현상을 없애기 위한 유로는 단면 형상이 V자형 홈 형태로서, 상기 단면 형상이 V자형 홈 형태의 원주 방향으로 매 90°또는 180°방향마다, 상기 단면 형상이 V자형 홈 형태의 길이 방향으로 요홈이 형성되는 것이 바람직하다.
피스톤 내부의 압유가 스토퍼 접촉면 사이의 틈새로 원활하게 흐를 수 있도록 함으로써, 릴리프 밸브의 압력 설정 시간을 줄일 수 있고, 정확한 압력 제어를 가능하게 함으로써, 양질의 제품을 생산할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 압력제어밸브의 단면도.
도 2는 파일럿 압력 대 압력을 나타낸 그래프.
도 3는 본 발명에 의한 압력제어밸브의 단면도.
도 4는 본 발명의 주요 부분의 확대 단면도.
도 5는 과부하 작동시에 파일럿 압력통로가 닫힌 경우를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 압력 설정치가 변화할 경우 파일럿 압력통로가 열린 경우를 설명하기 위한 단면도.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 2는 본 발명에 의한 압력제어밸브의 구성이 단면도로 도시되어 있다. 도 3은 본 발명에 주요 발명 부위를 확대한 확대 단면도를 도시한 것이다. 도 4는 스토퍼(120)의 도면 우측 단부를 가공 처리한 것을 보여준다. 이와 같이 가공 처리된 스토퍼(120)는 메인 피스톤(100)의 스트로크를 제어하는 역할과 메인 피스톤(100) 내부에 있는 압유를 메인 피스톤(100)과 스토퍼(120) 틈새로 흐르게 하여 드레인으로 연결하는 기능을 수행한다. 이 경우 메인 피스톤(100)과 스토퍼(120)는 도 2에서 보듯이 X만큼 떨어져 있는 것이 아니고 서로 밀착되어져 면과 면이 씰링(Sealing)된 효과를 나타낸다. 이와 같은 경우에는 피스톤 내부에 있는 압유는 드레인으로 흐르지 못하고 메인 피스톤(100)을 좌측 방향으로 미는 힘을 가지게 된다. 좌측 방향으로 증가한 힘으로 인하여 피스톤을 오른쪽으로 움직이고자 하는 파일럿 압력이 증가하여 초기 압력 이상의 주요 원인이 된다. 그리고 이러한 상태로 피스톤이 X만큼 움직일 때 피스톤과 스토퍼에서 틈새로 원활하게 드레인 되지 않게되면, 스트로크(Stroke) 끝단 부분에서 댐핑(Damping) 현상이 발생하게 된다. 도 3은 댐핑(Damping) 현상이 발생하여, 순간적으로 제어 압력이 떨어지는 압력 이상(a)의 경우와, 스틱 현상이 없는 경우의 정상 압력(b)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 이와 같은 댐핑(Damping) 현상을 방지하기 위하여 스토퍼(120)의 도면 우측 단부를 가공 처리한 것을 보여준다. 도 4를 참조하면, 스토퍼(120)의 단부 처리된 가공면이 메인 피스톤(100) 내부의 압유가 원활하게 드레인 될 수 있도록, 메인 피스톤(100) 내부 유로에 인접하는 접촉부에 단면 형상이 V자형 홈 형태로 유로를 형성하고 있음을 볼 수 있다. 메인 피스톤(100) 내부의 압유가 보다 원활하게 드레인이 될 수 있도록, 유로는 상기 단면 형상이 V자형 홈 형태의 원주 방향으로 매 90°또는 180°방향마다, 상기 단면 형상이 V자형 홈 형태의 길이 방향으로 요홈이 형성될 수 있다.
도 5는 과부하 작동시에 파일럿 압력통로가 닫힌 경우를 설명하기 위한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 정상 설정치가 사용될 경우에는 펌프에서 토출된 압유는 포펫(20)에 있는 오리피스를 거쳐서 룸(Room) D로 유입된다. 이 경우 면적 차이에 의하여 포펫(20)은 슬리브(10) 내부 밸브시트(50)면에 밀착된다. 오일 압력이 파일럿 포펫 스프링(80)에 의한 압력 설정치에 도달하면, 파일럿 포펫(40)이 열리고, 오일은 룸(Room) D에서 포펫(20)을 거쳐 라인(line) 1을 경유하여 탱크로 흐르게 된다. 이와 동시에 슬리브(10) 입구측에 있던 압유는 파일럿 포펫(40)이 열리면서 순간적으로 압력이 떨어져서 포펫(20)이 도면상 우측으로 이동하면서 압유가 탱크로 흐르게 된다. 이 때의 설정압력은 가이드(90)의 조정에 의하여 파일럿 포펫 스프링(80)의 힘을 변하게 함으로써 설정압력을 좌우하게 된다.
도 6은 압력 설정치가 변화할 경우 파일럿 압력통로가 열린 경우를 설명하기 위한 단면도이다. 도 6을 참조하면, 파일럿 라인의 압유가 가압되면 조정 플러그(130) 내부에 생성된 라인(line) 2를 통하여 압유가 메인 피스톤(100)에 도달하게 되면 메인 피스톤(100)이 도면상 우측으로 이동하게 되며, 이 경우 메인 피스톤 스프링(120)을 압축시킴과 동시에 파일럿 포펫 스프링(80)의 힘을 작게하는 방향으로 움직이면서 펌프에 걸리는 압력 설정치가 감소하면서 압력 설정 조건이 변하게 된다. 플레이트(150)는 360도 회전이 가능하게 메인플러그(1)의 외측면에 구성이 되어 원하는 배관 포트에 연결이 가능하고 드레인 포트가 별도로 설치되어 있고, 펌프에서 토출된 압유는 포펫(20) 내부의 오리피스를 통과하여 파일럿 피스톤(60)을 통과하여 룸(Room) D에 대기하고 있다. 이 때, 이 압유는 백업링(160), 오링(170)의 작용으로 탱크 측으로 흐르지 않게 된다. 초기 압력 설정 후, 파일럿 압력을 조절함과 동시에 메인 피스톤(120)이 도면상 우측으로 이동하면 파일럿 포펫 스프링(80)의 설정압력이 감소하게 되는 구조이다.

Claims (2)

  1. 유압펌프로부터 작동유가 유입되는 유입구와, 유압탱크와 연통되는 탱크유로가 형성되는 슬리브;
    슬리브 내부에 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 유입구와 탱크유로사이의 유로를 개폐하는 포펫;
    상기 포펫을 가압하여 유입구와 탱크유로사이의 유로를 닫힌상태로 탄성지지하는 포펫 스프링;
    상기 슬리브 내의 압력실에 설정압력이 형성되도록 포펫과 대향되게 설치되는 밸브시트;
    상기 압력실 내에 설정압력을 초과하는 고압 발생시 밸브시트의 유로를 개방시켜 압력실 내의 작동유를 유압탱크로 드레인시키는 파일럿 포펫;
    상기 파일럿 포펫을 가압하여 밸브시트의 유로를 닫힌상태로 탄성지지하는 파일럿 포펫스프링;
    상기 슬리브에 결합되고 외부로부터 파일럿 신호압이 공급되는 파일럿 신호압에 따라 상기 압력실 내의 설정압력을 가변 조정하는 메인 피스톤;
    상기 메인 피스톤 내부의 압유가 원활하게 드레인 될 수 있도록, 상기 메인 피스톤 내부유로에 인접하는 접촉부에 댐핑을 방지하고, 스틱현상을 없애기 위한 유로를 구비한 스토퍼;
    가이드에 결합되고, 상기 메인 피스톤을 지지하는 스프링의 설정압력을 조정하는 조정플러그; 및
    메인플러그의 외측면에 회전가능하게 결합되도록 연결구로 구성되는 플레이트를 포함하되,
    상기 댐핑을 방지하고, 스틱현상을 없애기 위한 상기 스토퍼의 유로는, 단면 형상이 V자형 형태로서 길이방향으로 형성되는 요홈으로 구성되며, 원주 방향으로 90°또는 180°방향마다 요홈으로 형성되고,
    그에 따라서 상기 메인 피스톤 내부에 형성되는 압유를 상기 메인 피스톤과 상기 스토퍼 사이의 틈새로 흐르게 하여 상기 조정플러그의 드레인으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 압력제어밸브.
  2. 삭제
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