KR101739303B1 - 공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터 - Google Patents

공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기와 유압유를 선택적으로 배출시키는 공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공기배출용 밸브 조립체는 유압유가 인출입 되는 인출입유로 및 인출입유로로 인입된 유압유와 공기를 외부로 배출시키는 배출유로가 형성된 밸브몸체, 밸브몸체의 내부에 배치되며 밸브몸체에 대해 인출입 되는 유압유에 따라 공기와 유압유를 선택적으로 배출시키도록 왕복 이동되는 구체의 밸브스풀 및 밸브몸체와 구체의 밸브스풀 사이에 틈새를 갖도록 형성되어 틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 교축 작용부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에, 실린더의 가압영역으로 유압유가 공급될 때 구체의 밸브스풀이 이동되고 교축 작용부를 이용하여 공기와 유압유를 지속적으로 배출시킬 수 있으므로, 공기의 압축 폭발에 따른 실링부재 등과 같은 실링 구성요소들의 파손 방지에 따라 실링 구성요소들의 수명 연장과 함께 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터{VALVE ASSEMBLY FOR DISCHARGING AIR AND HYDRAULIC ACTUATOR FOR POWER PLANT}
본 발명은 공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기와 유압유를 배출시키는 공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터에 관한 것이다.
유압 액추에이터는 기본적으로 실린더와 피스톤으로 구성되어 있으며, 실린더에 대한 유압유의 인입 및 인출에 따라 피스톤에 구동력을 제공 및 제공 해제하는 장치이다. 일반적인 유압 액추에이터는 유압유의 유압력에 따라 피스톤을 선형으로 왕복 이동시키는 리니어 방식이 주로 사용된다.
여기서, 유압 액추에이터는 피스톤에 연결된 밸브 등과 같은 구성에 구동력을 제공하기 위해 사용되거나, 피스톤에 연결된 대상물에 운동력을 제공하는 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 유압 액추에이터는 건설 기계 분야 및 발전소 분야 등과 같은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 유압 액추에이터는 상술한 바와 같이, 피스톤에 대해 실린더로 인입 및 실린더로부터 인출되는 유압유의 유압력의 제공 및 제공 해제에 따라 피스톤을 왕복 이동시킨다. 한편, 실린더로 공급되는 유압유는 공기를 포함하고 있을 뿐만 아니라 실린더 내부에도 공기가 존재할 수 있다. 유압유에 포함된 공기와 실린더 내부에 존재할 수 있는 공기는 압축성 유체이기 때문에 실린더 내부의 가압영역에서 압축될 수 있다.
그런데, 종래의 유압 액추에이터는 실린더 내부에 유압유가 공급될 때 유압유에 포함된 공기와 실린더에 존재되었던 공기가 압축되어 폭발되면 피스톤의 실링부재 등의 파손이 발생될 수 있다. 그러면 피스톤의 실링부재 등의 파손에 따라 유압유의 누유가 발생될 수 있고, 이에 따라 유압 액추에이터의 작동 신뢰성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
특히, 발전소에서 사용되는 발전소용 유압 액추에이터는 실린더 내부에서 공기의 압축 폭발에 따른 실링부재 등의 파손에 따라 작동 신뢰성이 저하될 경우, 터빈 작동 신뢰성에 영향을 미침에 따라 발전소에 큰 손실을 초래할 수 있는 문제점도 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0941373호; 발전 설비용 유압식 액츄에이터 및 그 정비방법
본 발명의 목적은 유압유가 공급될 때 유압유에 포함된 공기와 실린더 내부에 존재할 수 있는 공기를 피스톤의 가압영역으로부터 부압영역으로 배출시킬 수 있도록 구조가 개선된 공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 유압유가 인출입 되는 인출입유로 및 상기 인출입유로로 인입된 유압유와 공기를 외부로 배출시키는 배출유로가 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내부에 배치되며 상기 밸브몸체에 대해 인출입 되는 유압유에 따라 공기와 유압유를 선택적으로 배출시키도록 왕복 이동되는 구체의 밸브스풀과, 상기 밸브몸체와 구체의 상기 밸브스풀 사이에 틈새를 갖도록 형성되어 상기 틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 교축 작용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 배출유로는 상기 인출입유로에 대향 형성되어 상기 밸브몸체에 인입된 유압유와 공기를 상기 밸브몸체의 외부로 배출시키는 제 1배출유로와, 상기 인출입유로와 상기 제 1배출유로 사이에 형성되어 상기 인출입유로로 인입된 유압유와 공기를 상기 제 1배출유로로 안내하는 제 2배출유로를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 교축 작용부는 유압유와 공기가 배출되는 상기 제 1배출유로의 상류 측의 상기 밸브몸체 영역에 노치 가공에 의해 상기 틈새로 형성되어, 상기 제 1배출유로로 배출되는 유압유를 교축 작용할 수 있다.
한편, 상기 교축 작용부는 유압유와 공기가 배출되는 상기 제 1배출유로의 상류 측의 상기 밸브몸체 영역에 노치 가공에 의해 제 1틈새로 형성되어 상기 제 1틈새로 유동되는 유압유와 공기를 교축 작용하는 제 1교축 작용부와, 상기 제 2배출유로에 구체의 상기 밸브스풀의 왕복 이동 방향을 따라 복수 개로 함몰된 제 2틈새로 형성되어 상기 제 2틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 제 2교축 작용부를 포함할 수 있다.
상기 교축 작용부는 상기 틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 압력을 강하시켜 공기와 유압유를 상기 제 1배출유로로 안내할 수 있다.
상기 제 2교축 작용부는 상기 제 2틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 순차적으로 압력을 강하시켜, 공기와 유압유를 제 1교축 작용부로 안내하고, 상기 제 1교축 작용부는 상기 제 2교축 작용부로부터 안내되어 상기 제 1틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 압력을 강하시켜 공기와 유압유를 상기 제 1배출유로로 안내할 수 있다.
상기 제 2교축 작용부는 상기 제 2틈새를 사이에 두고 배치된 상기 밸브몸체와 구체의 상기 밸브스풀의 사이에 동일한 압력을 제공하여 구체의 상기 밸브스풀의 편심 이동을 저지할 수 있다.
상기 제 2교축 작용부는 상기 제 1배출유로로 안내되는 유압유에 포함된 이물질을 수용하여 상기 밸브몸체와 구체의 상기 밸브스풀 사이의 윤활력 저하를 방지할 수 있다.
상기 밸브몸체는 유압유가 인출입 되는 상기 인출입유로가 형성되는 제 1밸브몸체와, 상기 제 1밸브몸체에 연결되며 상기 제 1배출유로 및 상기 제 2배출유로가 형성되고 구체의 상기 밸브스풀을 수용하는 수용부가 형성되는 제 2밸브몸체를 포함할 수 있다.
상기 수용부는 구체의 상기 밸브스풀의 단면 형상에 대응되는 형상을 가지며, 상기 제 2배출유로는 상기 수용부의 원주 방향으로 상기 제 2밸브몸체에 적어도 2개가 함몰 형성되어 구체의 상기 밸브스풀이 상기 인출입유로에 인접된 제 1위치와 상기 제 1배출유로에 인접된 제 2위치 사이에서 공기와 유압유를 상기 제 1배출유로로 안내시킬 수 있다.
상기 제 2배출유로는 구체의 상기 밸브스풀의 상기 제 1위치와 상기 제 2위치 사이에서의 왕복 이동 방향을 따라 상기 제 2밸브몸체에 함몰 형성될 수 있다.
또한, 상기 공기배출용 밸브 조립체는 상기 밸브몸체의 상기 제 1배출유로에 배치되어, 구체의 상기 밸브스풀에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
더불어, 상기 공기배출용 밸브 조립체는 구체의 상기 밸브스풀과 상기 탄성부재 사이에 배치되어, 구체의 상기 밸브스풀이 상기 인출입유로로 유입된 유압유에 의해 상기 제 1배출유로로 이동될 때 구체의 상기 밸브스풀에 제공된 유압력을 상기 탄성부재에 제공하고 상기 밸브몸체 내부로부터 상기 인출입유로로 유압유가 배출될 때 상기 탄성부재의 탄성력을 구체의 상기 밸브스풀에 제공하는 매개부재를 더 포함할 수 있다.
상기 매개부재는 구체의 상기 밸브스풀과 상기 탄성부재 대비 낮은 경도를 갖는 것이 바람직하다.
반면, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 피스톤과, 상기 피스톤을 수용하며 상기 피스톤을 왕복 이동시키는 유압유가 인출입 되는 유압유 수용공간이 형성되는 실린더와, 상기 피스톤의 왕복 이동 방향을 따라 상기 피스톤에 배치되어 상기 실린더에 인입되는 공기와 유압유를 배출시키는 상술한 구성들 중 어느 하나의 공기배출용 밸브 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 유압액추에이터에 의해서도 이루어진다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터의 효과들은 다음과 같다.
첫째, 실린더의 가압영역으로 유압유가 공급될 때 구체의 밸브스풀이 이동되고 교축 작용부를 이용하여 공기와 유압유를 지속적으로 배출시킬 수 있으므로, 공기의 압축 폭발에 따른 실링부재 등과 같은 실링 구성요소들의 파손 방지에 따라 실링 구성요소들의 수명 연장과 함께 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 구체의 밸브스풀과 탄성부재 사이에 구체의 밸브스풀과 탄성부재 대비 상대적으로 낮은 경도를 갖는 매개부재를 배치하여 구체의 밸브스풀이 밸브몸체 내부에서 왕복 이동될 때, 구체의 밸브스풀과 탄성부재의 손상을 방지할 수 있고, 이에 따라 제품의 유지보수 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 발전소용 유압액추에이터의 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 작동 단면도,
도 3은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 1작동 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선의 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 2작동 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선의 단면도,
도 7은 도 5에 도시된 A 영역에 대한 도 6에 도시된 Ⅶ-Ⅶ 선의 제 1확대 단면도,
도 8은 도 5에 도시된 A 영역에 대한 도 6에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선의 제 2확대 단면도,
도 9는 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 1작동 단면도,
도 10은 도 9에 도시된 Ⅹ-Ⅹ 선의 단면도,
도 11은 도 9에 도시된 B 영역의 확대 단면도,
도 12는 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 2작동 단면도,
도 13은 도 12에 도시된 D 영역의 확대 단면도,
도 14는 도 12에 도시된 ⅩⅣ-ⅩⅣ 선의 단면도,
도 15는 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 1작동 단면도,
도 16은 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 2작동 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 공기배출용 밸브 조립체 및 이를 갖는 발전소용 유압액추에이터에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예들에 따른 공기배출용 밸브 조립체는 이하에서 설명되는 발전소용 유압액추에이터 이외에도 기계 분야 등과 같은 다양한 유압 장치에 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
또한, 본 발명의 제 1 내지 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체는 동일한 명칭에 대해서는 동일한 도면부호로 기재하였음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 발전소용 유압액추에이터의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 발전소용 유압액추에이터(10)는 피스톤(100), 실린더(300) 및 공기배출용 밸브 조립체(500)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 발전소용 유압액추에이터(10)는 유압유 저장부(400)를 더 포함한다.
피스톤(100)은 터빈으로 공급되는 증기량을 조절하도록 미도시된 터빈밸브에 연결된다. 피스톤(100)은 실린더(300) 내부에 배치되며 실린더(300)에 대해 인출입 되는 유압유(F; 도 5, 도 6, 도 12 내지 도 14 및 도 16 참조)에 따라 왕복 이동된다. 피스톤(100)은 실린더(300) 내부를 유압유(F)에 의해 유압력에 제공되는 가압영역과 유압력이 제공되지 않는, 즉 피스톤(100)을 기준으로 가압영역에 대향된 부압영역으로 구획한다. 본 발명의 실시 예들에서는 단동식 발전소용 유압액추에이터(10)로 설명되어 피스톤(100)에 의해 가압영역과 부압영역이 영구적으로 구분되나, 이와 달리 복동식 발전소용 유압액추에이터에서는 피스톤(100)을 기준으로 가압영역과 부압영역이 교호적으로 치환될 수 있다.
실린더(300)는 피스톤(100)을 수용하는 피스톤(100)의 수용 공간을 형성한다. 실린더(300)의 내부는 상술한 바와 같이, 피스톤(100)을 기준으로 유압력이 제공되는 가압영역과 유압력이 제공되지 않는 부압영역으로 구획된다. 실린더(300) 내부의 가압영역에는 피스톤(100)에 유압력을 제공하기 위해 유압유(F)가 인출입 된다.
유압유 저장부(400)는 실린더(300)에 대해 인출입 되는 유압유(F)를 순환시키기 위해, 즉 실린더(300)로 인입 및 실린더(300)로부터 인출되는 유압유(F)를 저장하기 위해 배치된다.
공기배출용 밸브 조립체(500)는 피스톤(100)에 배치된다. 공기배출용 밸브 조립체(500)는 피스톤(100)의 왕복 이동 방향에 대응하여 피스톤(100)의 내부에 배치된다. 공기배출용 밸브 조립체(500)는 후술할 본 발명의 제 1 내지 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)에서 상세히 설명한다.
<제 1 및 제 2실시 예>
도 2는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 작동 단면도, 도 3은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 1작동 단면도, 도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선의 단면도, 도 5는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 2작동 단면도, 도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선의 단면도, 도 7은 도 5에 도시된 A 영역에 대한 도 6에 도시된 Ⅶ-Ⅶ 선의 제 1확대 단면도, 그리고 도 8은 도 5에 도시된 A 영역에 대한 도 6에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선의 제 2확대 단면도이다.
본 발명의 제 1 및 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)는 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 밸브몸체(510), 인출입유로(520), 배출유로(530), 밸브스풀(550) 및 교축 작용부(580)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)는 탄성부재(560)를 더 포함한다.
밸브몸체(510)는 피스톤(100)에 배치된다. 상세하게 밸브몸체(510)는 피스톤(100)의 왕복 이동 방향을 따라 동일한 방향으로 배치된다. 밸브몸체(510)에는 유압유(F)가 인출입 되는 인출입유로(520) 및 인출입유로(520)에 인입된 유압유(F), 유압유(F)에 포함된 공기 및 실린더(300)에 존재된 공기를 밸브몸체(510)의 외부로 배출시키는 배출유로(530)가 형성된다. 여기서, 밸브몸체(510)는 인출입유로(520)가 실린더(300)의 가압영역에 연통하고, 배출유로(530)가 실린더(300)의 부압영역에 연통하도록 피스톤(100)에 배치된다.
밸브몸체(510)는 본 발명의 일 실시 예로서, 제 1밸브몸체(512), 제 2밸브몸체(514) 및 수용부(516)를 포함한다. 제 1밸브몸체(512)에는 유압유(F)가 인출입 되는 인출입유로(520)가 형성된다. 반면, 제 2밸브몸체(514)에는 인출입유로(520)로 유입된 유압유(F), 유압유(F)에 포함된 공기 및 실린더(300)에 존재된 공기를 밸브몸체(510)로 배출시키는 배출유로(530)가 형성된다. 수용부(516)는 제 2밸브몸체(514)의 내부에 형성되어 구체의 밸브스풀(550)을 수용한다. 상세하게 수용부(516)는 구체의 밸브스풀(550)이 인출입유로(520)에 인접된 제 1위치와 후술할 제 1배출유로(532)에 인접된 제 2위치 사이에서 왕복 이동되는 공간을 형성한다.
인출입유로(520)는 상술한 바와 같이, 제 1밸브몸체(512)에 형성된다. 인출입유로(520)는 실린더(300) 내부의 가압영역에 연통되어, 가압영역으로 인출입 되는 유압유(F)를 인출입 시킨다. 인출입유로(520)를 통해 유입되는 유압유(F)는 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치에서 제 2위치로 이동되도록 구체의 밸브스풀(550)에 유압력을 제공한다. 한편, 인출입유로(520)는 제 2실시 예와 같이, 제 1인출입유로(522) 및 제 2인출입유로(524)를 포함한다.
제 1인출입유로(522)는 제 1밸브몸체(512)에 형성되며 유압유(F)가 인입될 때 구체의 밸브스풀(550)에 유압력을 제공한다. 제 2인출입유로(524)는 제 1인출입유로(522)의 원주 방향으로 제 1밸브몸체(512)에 함몰 형성되며, 구체의 밸브스풀(550)과 접촉되는 접촉 영역은 노치(notch) 가공된다. 제 2인출입유로(524)와 구체의 밸브스풀(550)의 접촉 영역은 노치 가공되어 유압유(F)가 인입될 때 수용부(516)로 유압유(F)를 안내한다. 이렇게 제 2인출입유로(524)는 제 1인출입유로(522) 대비 제 2배출유로(534)로 보다 빠르게 유압유(F)를 안내시킨다.
배출유로(530)는 인출입유로(520)로 유입되는 유압유(F), 유압유(F)에 포함된 공기 및 실린더(300)에 존재된 공기를 밸브몸체(510)의 외부로 배출시킨다. 여기서, 배출유로(530)로 배출되는 유압유(F)는 피스톤(100)의 작동 신뢰성에 영향을 미치지 않는 극소 미량이다. 본 발명의 일 실시 예로서, 배출유로(530)는 제 1배출유로(532) 및 제 2배출유로(534)를 포함한다.
제 1배출유로(532)는 인출입유로(520)에 대향 형성되어, 유압유(F)와 공기를 밸브몸체(510)의 외부로 배출시킨다. 제 1배출유로(532)는 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치에서 제 2위치로 이동될 때 배출시킬 뿐만 아니라, 구체의 밸브스풀(550)이 제 2위치에 위치될 때도 교축 작용부(580)를 통해 극소 미량의 유압유(F)와 공기를 배출시킨다.
제 2배출유로(534)는 인출입유로(520)와 제 1배출유로(532) 사이에 형성되어, 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치와 제 2위치 사이에서 왕복 이동될 때 인출입유로(520)로부터 인입된 유압유(F)와 공기를 제 1배출유로(532)로 안내한다. 본 발명의 제 2배출유로(534)는 구체의 밸브스풀(550)의 제 1위치와 제 2위치 사이에서의 왕복 이동 방향을 따라 제 2밸브몸체(514)에 함몰 형성된다.
상세하게 설명하면, 제 2배출유로(534)는 수용부(516)가 형성된 제 2밸브몸체(514)의 내면의 원주 방향을 따라 함몰 형성된다. 즉, 제 2배출유로(534)는 제 2밸브몸체(514)의 내벽면과 구체의 밸브스풀(550)의 접촉면에 대해서 함몰 형성되어 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치로부터 제 2위치로 이동될 때 공기와 유압유(F)를 제 1배출유로(532)로 안내한다. 본 발명의 제 1실시 예로서 제 2배출유로(534)는 90도 간격을 두고 4개가 배치되나, 등간격을 이루고 적어도 2개가 형성될 수 있다. 예를 들어 제 2배출유로(534)는 180도 간격을 두고 2개, 120도 간격을 두고 3개 또는 75도 간격을 두고 5개가 형성되는 것과 같이 설계 변경될 수 있다.
다음으로 밸브스풀(550)은 밸브몸체(510)의 내부에 배치되며, 인출입유로(520)로 인출입 되는 유압유(F)에 따라 인출입유로(520)에 인접된 제 1위치와 제 1배출유로(532)에 인접된 제 2위치 사이에서 왕복 이동된다. 본 발명에 따른 밸브스풀(550)은 구체의 형상을 갖는다. 구체의 밸브스풀(550)은 제 2밸브몸체(514)에 형성된 수용부(516)에 수용된다. 구체의 밸브스풀(550)의 외표면은 제 2밸브몸체(514)의 내벽면에 접촉되고, 제 2밸브몸체(514)의 내벽면에 함몰 형성된 제 2배출유로(534) 사이에 간격을 형성한다. 구체의 밸브스풀(550)은 인출입유로(520)로 인입되는 유압유(F)의 유압력에 의해 제 1위치에서 제 2위치로 이동되고, 이때 유압유(F)와 공기는 제 2배출유로(534)로 유동된다.
탄성부재(560)는 밸브몸체(510)에 형성된 제 1배출유로(532)에 배치되어, 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치와 제 2위치 사이에서 왕복 이동되도록 탄성력을 제공한다. 상세하게 탄성부재(560)는 구체의 밸브스풀(550)이 제 1배출유로(532)에 인접된 제 2위치에서 인출입유로(520)에 인접되는 제 1위치로 이동되도록 탄성 바이어스 된다. 세부적으로 탄성부재(560)는 밸브몸체(510) 내부에 인입된 유압유(F)가 인출입유로(520)로 인출될 때 구체의 밸브스풀(550)이 제 2위치에서 제 1위치로 이동되도록 구체의 밸브스풀(550)에 탄성력을 제공한다.
교축 작용부(580)는 밸브몸체(510)와 구체의 밸브스풀(550) 사이에 틈새(C)를 갖도록 형성되어, 틈새(C)로 유동되는 유압유(F)를 교축 작용한다. 교축 작용부(580)는 상세하게, 유압유(F)와 공기가 배출되는 제 1배출유로(532)의 상류 측의 제 2밸브몸체(514) 영역에 노치 가공에 의해 틈새(C)로 형성된다. 즉, 교축 작용부(580)는 도 6에 도시된 바와 같이, 유압유(F)와 공기가 배출되는 제 1배출유로(532)의 상류 측에 형성되어 유압유(F)와 공기를 교축 작용한다. 교축 작용부(580)는 구체의 밸브스풀(550)의 제 2위치에서 제 2배출유로(534)로부터 유동되는 공기와 유압유(F)를 교축 작용시켜 제 1배출유로(532)로 안내한다. 이렇게 교축 작용부(580)는 지속적으로 공기와 극소 미량의 유압유(F)를 밸브몸체(510)의 외부로 배출시킨다.
그리고, 교축 작용부(580)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 각각 상이한 단면 형상을 갖는다. 도 7에 도시된 교축 작용부(580)의 형상은 사각형 단면 형상을 가짐에 따라 배출되는 유압유(F)의 유량은 일정하게 유지된다. 반면, 도 8에 도시된 교축 작용부(580)는 삼각형 형상을 가짐에 따라 제 2밸브몸체(514)의 바닥면, 즉 교축 작용부(580)가 형성된 제 2밸브몸체(514)의 면을 가공하면 삼각형의 크기가 축소되므로 유압유(F)의 유량을 조절할 수 있다. 여기서, 도 7 및 도 8에 도시된 교축 작용부(580)의 형상은 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예에 한정되지 않고 이하에서 설명되는 제 3 및 제 4실시 예에서도 적용 가능함을 알려둔다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 실린더(300) 내부의 가압영역에 유압유(F)를 공급하면 공기배출용 밸브 조립체(500)의 인출입유로(520)를 통해 밸브몸체(510) 내부로 유압유(F)가 인입된다. 밸브몸체(510)로 인입되는 유압유(F)는 제 1위치에 위치된 구체의 밸브스풀(550)에 유압력을 제공한다.
그러면, 구체의 밸브스풀(550)은 유압유(F)의 유압력에 의해 제 1위치에서 제 2위치로 이동되고, 이때 공기와 유압유(F)는 제 2배출유로(534)를 통해 제 1배출위치로 배출된다. 여기서, 공기와 유압유(F)가 유동되는 제 1배출유로(532)의 상류 측에 배치된 교축 작용부(580)는 공기와 유압유(F)를 교축 작용하여 제 1배출유로(532)로 안내한다. 상세하게 교축 작용부(580)는 구체의 밸브스풀(550)이 제 2위치에 위치될 때 공기와 극소 미량의 유압유(F)를 교축 작용시켜 지속적으로 제 1배출유로(532)로 안내한다. 그리고, 탄성부재(560)는 밸브몸체(510)의 내부에 인입된 유압유(F)가 인출입유로(520)로 인출되면 제 2위치에 위치된 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치로 이동하도록 구체의 밸브스풀(550)에 탄성력을 제공한다.
<제 3실시 예>
도 9는 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 1작동 단면도, 도 10은 도 9에 도시된 Ⅹ-Ⅹ 선의 단면도, 도 11은 도 9에 도시된 B 영역의 확대 단면도, 도 12는 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 2작동 단면도, 도 13은 도 12에 도시된 D 영역의 확대 단면도, 그리고 도 14는 도 12에 도시된 ⅩⅣ-ⅩⅣ 선의 단면도이다.
본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)는 도 9 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 밸브몸체(510), 인출입유로(520), 배출유로(530), 밸브스풀(550) 및 교축 작용부(580)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)는 탄성부재(560)를 더 포함한다.
본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)의 밸브몸체(510), 인출입유로(520), 배출유로(530), 밸브스풀(550) 및 탄성부재(560)는 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)에서 설명하였으므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명의 제 3실시 예의 배출유로(530) 중 제 2배출유로(534)는 제 1 및 제 2실시 예의 제 2배출유로(534)와 상이한 점이 있으므로 후술할 제 2교축 작용부(584)를 설명할 때 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)의 교축 작용부(580)는 제 1교축 작용부(582) 및 제 2교축 작용부(584)를 포함한다. 제 1교축 작용부(582)는 유압유(F)와 공기가 배출되는 제 1배출유로(532)의 상류 측의 제 2밸브몸체(514) 영역에 노치 가공에 의해 제 1틈새(C1)로 형성되어, 제 1틈새(C1)로 유동되는 유압유(F)와 공기를 교축 작용한다. 즉, 제 1교축 작용부(582)는 본 발명의 제 1실시 예의 교축 작용부(580)와 동일한 위치에 동일하게 마련된다.
한편, 제 2교축 작용부(584)는 제 2배출유로(534)에 구체의 밸브스풀(550)의 왕복 이동 방향을 따라 복수 개로 함몰된 제 2틈새(C2)로 형성되어, 제 2틈새(C2)로 유동되는 유압유(F)를 교축 작용한다. 상세하게 제 2교축 작용부(584)는 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예의 제 2배출유로(534)에 복수 개의 제 2틈새(C2)를 갖도록 형성된다. 이에 따라 제 2배출유로(534)는 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예와 상이한 형상을 갖는다. 여기서, 제 2배출유로(534)는 제 2교축 작용부(584)의 배치 개수에 대응하여 형성된다. 예를 들면, 제 2교축 작용부(584)가 등간격을 이루고 적어도 2개 이상 형성될 수도 있고 구체의 밸브스풀(550)과 접촉되는 제 2밸브몸체(514)의 내벽면을 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있으므로, 제 2배출유로(534)는 제 2교축 작용부(584)에 대응하여 형성된다.
제 2교축 작용부(584)는 제 2틈새(C2)를 사이에 두고 배치된 밸브몸체(510)와 구체의 밸브스풀(550) 사이에 동일한 압력을 제공하여, 제 2밸브몸체(514) 내부에서 왕복 이동되는 구체의 밸브스풀(550)의 편심 이동을 저지한다. 제 2교축 작용부(584)는 일정 간격을 두고 복수 개의 제 2틈새(C2)로 형성되어 유압유(F)의 유동 방향을 따라 순차적으로 압력을 강하시켜 제 1배출유로(532)로 공기와 유압유(F)를 안내한다.
한편, 제 2교축 작용부(584)는 제 1배출유로(532)로 안내되는 유압유(F)에 포함된 이물질을 수용하여, 제 2밸브몸체(514)와 구체의 밸브스풀(550) 사이의 윤활력 저하를 방지한다. 상세하게 제 2교축 작용부(584)로 유동된 유압유(F) 내의 이물질은 유동 방향을 따라 연속적으로 제 2틈새(C2)를 따라 유동하지 못 하고 제 2교축 작용부(584)에 수용된다. 그러면, 제 2밸브몸체(514)와 구체의 밸브스풀(550) 사이에 이물질이 유동되는 것을 방지할 수 있으므로, 제 2밸브몸체(514)와 구체의 밸브스풀(550) 사이에 윤활력 저하를 방지할 수 있다.
이러한 본 발명의 제 3실시 예의 제 1교축 작용부(582) 및 제 2교축 작용부(584)는 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예의 교축 작용부(580)와 달리, 인출입유로(520)로 인입된 공기와 유압유(F)를 1차적으로 제 2교축 작용부(584)에서 교축 작용하고 2차적으로 제 1교축 작용부(582)에서 교축 작용하여 제 1배출유로(532)로 공기와 유압유(F)를 배출시킨다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 실린더(300) 내부의 가압영역에 유압유(F)를 공급하면 공기배출용 밸브 조립체(500)의 인출입유로(520)를 통해 밸브몸체(510) 내부로 유압유(F)가 인입된다. 밸브몸체(510)로 인입되는 유압유(F)는 제 1위치에 위치된 구체의 밸브스풀(550)에 유압력을 제공한다.
그러면, 구체의 밸브스풀(550)은 유압유(F)의 유압력에 의해 제 1위치에서 제 2위치로 이동되고, 이때 공기와 유압유(F)는 제 2배출유로(534)에 형성된 제 2교축 작용부(584)에 의해 교축 작용되어 제 1배출유로(532)로 유동된다. 여기서, 공기와 유압유(F)가 유동되는 제 1배출유로(532)의 상류 측에 배치된 제 1교축 작용부(582)는 제 2교축 작용부(584)로부터 제공된 공기와 유압유(F)를 교축 작용하여 제 1배출유로(532)로 안내한다.
상세하게 교축 작용부(580)는 구체의 밸브스풀(550)이 제 2위치에 위치될 때 공기와 극소 미량의 유압유(F)를 교축 작용시켜 지속적으로 제 1배출유로(532)로 안내한다. 그리고, 탄성부재(560)는 밸브몸체(510)의 내부에 인입된 유압유(F)가 인출입유로(520)로 인출되면 제 2위치에 위치된 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치로 이동하도록 구체의 밸브스풀(550)에 탄성력을 제공한다.
<제 4실시 예>
도 15는 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 1작동 단면도이고, 도 16은 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체의 제 2작동 단면도이다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)는 밸브몸체(510), 인출입유로(520), 배출유로(530), 밸브스풀(550) 및 교축 작용부(580)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)는 탄성부재(560)를 더 포함한다. 더불어, 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)는 제 1 내지 제 3실시 예와 달리 매개부재(590)를 더 포함한다.
여기서, 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)의 밸브몸체(510), 인출입유로(520), 배출유로(530), 밸브스풀(550), 탄성부재(560) 및 교축 작용부(580)는 본 발명의 제 3실시 예와 동일하므로 이하에서 생략하기로 한다. 물론, 매개부재(590)는 이하에서 본 발명의 제 3실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)에 적용되는 것으로 설명되나, 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
매개부재(590)는 구체의 밸브스풀(550)과 탄성부재(560) 사이에 배치된다. 매개부재(590)는 구체의 밸브스풀(550)이 인출입유로(520)에 인접된 제 1위치에서 제 1배출유로(532)에 인접되는 제 2위치로 이동될 때, 구체의 밸브스풀(550)에 제공된 유압력을 탄성부재(560)에 제공한다. 한편, 매개부재(590)는 구체의 밸브스풀(550)이 제 2위치에서 제 1위치로 이동될 때, 탄성부재(560)의 탄성력을 구체의 밸브스풀(550)에 제공한다.
매개부재(590)는 구체의 밸브스풀(550)과 탄성부재(560) 대비 낮은 경도를 갖는다. 즉, 매개부재(590)는 구체의 밸브스풀(550)과 탄성부재(560) 대비 무른 재질로 마련된다. 이렇게 매개부재(590)는 구체의 밸브스풀(550)과 탄성부재(560) 사이에 배치됨과 함께 상대적으로 무른 재질로 마련되어, 구체의 밸브스풀(550)과 탄성부재(560)의 파손을 방지할 수 있는 우수한 작용효과를 가진다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제 4실시 예에 따른 공기배출용 밸브 조립체(500)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 실린더(300) 내부의 가압영역에 유압유(F)를 공급하면 공기배출용 밸브 조립체(500)의 인출입유로(520)를 통해 밸브몸체(510) 내부로 유압유(F)가 인입된다. 밸브몸체(510)로 인입되는 유압유(F)는 제 1위치에 위치된 구체의 밸브스풀(550)에 유압력을 제공한다.
그러면, 구체의 밸브스풀(550)은 유압유(F)의 유압력에 의해 제 1위치에서 제 2위치로 이동되고, 공기와 유압유(F)는 제 2배출유로(534)에 형성된 제 2교축 작용부(584)에 의해 교축 작용되어 제 1배출유로(532)로 유동된다. 여기서, 공기와 유압유(F)가 유동되는 제 1배출유로(532)의 상류 측에 배치된 제 1교축 작용부(582)는 제 2교축 작용부(584)로부터 제공된 공기와 유압유(F)를 교축 작용하여 제 1배출유로(532)로 안내한다. 이때, 구체의 밸브스풀(550)에 제공되는 유압력은 매개부재(590)를 매개체로 하여 탄성부재(560)에 제공된다.
그리고, 탄성부재(560)는 밸브몸체(510)의 내부에 인입된 유압유(F)가 인출입유로(520)로 인출되면 제 2위치에 위치된 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치로 이동하도록 구체의 밸브스풀(550)에 탄성력을 제공하고, 이때 탄성부재(560)의 탄성력은 매개부재(590)를 매개체로 하여 구체의 밸브스풀(550)에 제공된다.
이러한 매개부재(590)는 구체의 밸브스풀(550)이 제 1위치와 제 2위치 사이에서 왕복 이동될 때 구체의 밸브스풀(550) 및 탄성부재(560) 대비 경도가 낮은 재질로 마련된 구체의 밸브스풀(550)과 탄성부재(560)가 직접적으로 접촉될 때 대비 구체의 밸브스풀(550)과 탄성부재(560)의 손상을 방지할 수 있다.
이에, 실린더의 가압영역으로 유압유가 공급될 때 구체의 밸브스풀이 이동되고 교축 작용부를 이용하여 공기와 유압유를 지속적으로 배출시킬 수 있으므로, 공기의 압축 폭발에 따른 실링부재 등과 같은 실링 구성요소들의 파손 방지에 따라 실링 구성요소들의 수명 연장과 함께 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 구체의 밸브스풀과 탄성부재 사이에 구체의 밸브스풀과 탄성부재 대비 상대적으로 낮은 경도를 갖는 매개부재를 배치하여 구체의 밸브스풀이 밸브몸체 내부에서 왕복 이동될 때, 구체의 밸브스풀과 탄성부재의 손상을 방지할 수 있고, 이에 따라 제품의 유지보수 효율을 향상시킬 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.
500: 공기배출용 체크밸브 510: 밸브몸체
512: 제 1밸브몸체 514: 제 2밸브몸체
516: 수용부 520: 인출입유로
530: 배출유로 532: 제 1배출유로
534: 제 2배출유로 550: 밸브스풀
560: 탄성부재 580: 교축 작용부
582: 제 1교축 작용부 584: 제 2교축 작용부
590: 매개부재

Claims (15)

  1. 유압유가 인출입 되는 인출입유로와, 상기 인출입유로에 대향 형성되어 인입된 유압유와 공기를 외부로 배출시키는 제 1배출유로 및 상기 인출입유로와 상기 제 1배출유로 사이에 형성되어 상기 인출입유로로 인입된 유압유와 공기를 상기 제 1배출유로로 안내하는 제 2배출유로를 갖는 배출유로가 형성된 밸브몸체와;
    상기 밸브몸체의 내부에 배치되며, 상기 밸브몸체에 대해 인출입 되는 유압유에 따라 공기와 유압유를 선택적으로 배출시키도록 왕복 이동되는 구체의 밸브스풀과;
    상기 밸브몸체와 구체의 상기 밸브스풀 사이에 틈새를 갖도록 형성되어, 상기 틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 교축 작용부를 포함하며,
    상기 교축 작용부는 유압유와 공기가 배출되는 상기 제 1배출유로의 상류 측의 상기 밸브몸체 영역에 상기 틈새가 노치 가공으로 형성되어, 상기 제 1배출유로로 배출되는 유압유를 교축 작용하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 교축 작용부는,
    유압유와 공기가 배출되는 상기 제 1배출유로의 상류 측의 상기 밸브몸체 영역에 노치 가공에 의해 제 1틈새로 형성되어, 상기 제 1틈새로 유동되는 유압유와 공기를 교축 작용하는 제 1교축 작용부와;
    상기 제 2배출유로에 구체의 상기 밸브스풀의 왕복 이동 방향을 따라 복수 개로 함몰된 제 2틈새로 형성되어, 상기 제 2틈새로 유동되는 유압유를 교축 작용하는 제 2교축 작용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 교축 작용부는 상기 틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 압력을 강하시켜, 공기와 유압유를 상기 제 1배출유로로 안내하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2교축 작용부는 상기 제 2틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 순차적으로 압력을 강하시켜, 공기와 유압유를 제 1교축 작용부로 안내하고,
    상기 제 1교축 작용부는 상기 제 2교축 작용부로부터 안내되어 상기 제 1틈새로 유동되는 유압유의 유동 방향을 따라 압력을 강하시켜, 공기와 유압유를 상기 제 1배출유로로 안내하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2교축 작용부는 상기 제 2틈새를 사이에 두고 배치된 상기 밸브몸체와 구체의 상기 밸브스풀의 사이에 동일한 압력을 제공하여, 구체의 상기 밸브스풀의 편심 이동을 저지하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2교축 작용부는 상기 제 1배출유로로 안내되는 유압유에 포함된 이물질을 수용하여, 상기 밸브몸체와 구체의 상기 밸브스풀 사이의 윤활력 저하를 방지하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브몸체는,
    유압유가 인출입 되는 상기 인출입유로가 형성되는 제 1밸브몸체와;
    상기 제 1밸브몸체에 연결되며, 상기 제 1배출유로 및 상기 제 2배출유로가 형성되고 구체의 상기 밸브스풀을 수용하는 수용부가 형성되는 제 2밸브몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수용부는 구체의 상기 밸브스풀의 원형 단면 형상에 대응되는 원형의 단면 형상을 가지며,
    상기 제 2배출유로는 상기 수용부의 원주 방향으로 상기 제 2밸브몸체에 적어도 2개가 함몰 형성되어, 구체의 상기 밸브스풀이 상기 인출입유로에 인접된 제 1위치와 상기 제 1배출유로에 인접된 제 2위치 사이에서 공기와 유압유를 상기 제 1배출유로로 안내시키는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2배출유로는 구체의 상기 밸브스풀의 상기 제 1위치와 상기 제 2위치 사이에서의 왕복 이동 방향을 따라 상기 제 2밸브몸체에 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 공기배출용 밸브 조립체는,
    상기 밸브몸체의 상기 제 1배출유로에 배치되어, 구체의 상기 밸브스풀에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 공기배출용 밸브 조립체는,
    구체의 상기 밸브스풀과 상기 탄성부재 사이에 배치되어, 구체의 상기 밸브스풀이 상기 인출입유로로 유입된 유압유에 의해 상기 제 1배출유로로 이동될 때 구체의 상기 밸브스풀에 제공된 유압력을 상기 탄성부재에 제공하고 상기 밸브몸체 내부로부터 상기 인출입유로로 유압유가 배출될 때 상기 탄성부재의 탄성력을 구체의 상기 밸브스풀에 제공하는 매개부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 매개부재는 구체의 상기 밸브스풀과 상기 탄성부재 대비 낮은 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 공기배출용 밸브 조립체.
  15. 피스톤과;
    상기 피스톤을 수용하며, 상기 피스톤을 왕복 이동시키는 유압유가 인출입 되는 유압유 수용공간이 형성되는 실린더와;
    상기 피스톤의 왕복 이동 방향을 따라 상기 피스톤에 배치되어, 상기 실린더에 인입되는 공기와 유압유를 배출시키는 제 1항 또는 제 4항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 공기배출용 밸브 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소용 유압액추에이터.
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