KR102034339B1

KR102034339B1 - 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브

Info

Publication number: KR102034339B1
Application number: KR1020160174609A
Authority: KR
Inventors: 이호승
Original assignee: 현대코어모션 주식회사
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2019-10-18
Also published as: KR20180071693A

Abstract

본 발명은 굴삭기상부체의 반전현상을 방지하기 위해 장착되는 반전방지밸브의 구조 타입을 개선하여 좌선회와 우선회의 최대압력을 각각 제어하고자 장착되는 좌선회 및 우선회용 릴리프 밸브를 하나의 릴리프 밸브로 공용화할 수 있도록 한 것으로, 본 발명에서는 밸브 장착부와 밸브몸체 사이에 좌선회용 포트와 소통하는 제1 챔버, 우선회용 포트와 소통하는 제2 챔버, 상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 형성되는 센터챔버, 상기 센터챔버와 연결되는 공용 릴리프 밸브를 포함하고; 상기 밸브몸체에 형성되는 형태로 센터챔버와 연결되는 제1 유로 및 상기 제1 챔버 연결되는 제1 통공; 상기 센터챔버와 연결되는 제2 유로 및 상기 제2 챔버와 연결되는 제2 통공; 상기 제1 스풀의 이동 위치에 따라 제1 통공과 제1 유로 간 소통을 차단하거나 서로 소통할 수 있도록 상기 제1 스풀에 형성되는 제1 오리피스부; 상기 제2 스풀의 이동 위치에 따라 제2 통공과 제2 유로 간 소통을 차단하거나 소통할 수 있도록 제2 스풀에 형성되는 제2 오리피스부;를 포함하여 형성되는 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브가 제공된다.

Description

릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브{reversing prevention Valve for construction vehicle possible common of relief valve}

본 발명은 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴삭기상부체의 반전현상을 방지하기 위해 장착되는 반전방지밸브의 구조 타입을 개선함으로써 좌선회와 우선회의 최대압력을 각각 제어하고자 장착되는 좌선회용 릴리프 밸브 및 우선회용 릴리프 밸브를 하나의 릴리프 밸브로 공용화할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 굴삭기 및 크레인 등의 건설기계는 유압으로 구동되는 굴삭기상부체를 구비하고 있다. 이러한 굴삭기상부체는 운전자의 조작에 의해 좌선회 또는 우선회 그리고 선회정지를 하도록 이루어져 있다.

통상적으로, 상기 굴삭기상부체의 선회는 유압 선회모터의 구동에 의해 선회가 이루어지게 되며, 이러한 유압 선회모터는 유압펌프로부터 압유의 제공을 통한 선회 및 압유의 차단에 의해 정지가 행하여 진다.

한편, 굴삭기상부체의 선회 정지에 대한 제어시, 좌선회용 포트 또는 우선회용 포트를 통해 작동유의 공급이 차단되고, 이와 연결되는 유압 선회모터의 좌선회용 연결포트와 우선회용 연결포트에 작동유 공급이 차단된 상태에서 굴삭기상부체는 관성력에 의해 계속 선회하게 된다. 그로 인해 유압 선회모터의 내부에는 굴삭기상부체의 관성에 따른 계속된 선회에 의해 한쪽의 연결포트에 반대 방향으로 저항하는 제동 압력이 쌓이게 되면서 최종적으로는 굴삭기상부체의 선회가 멈추게 된다.

위와 같이 굴삭기상부체의 선회가 멈춘 시점에서 위와 같이 쌓이는 한쪽 연결포트의 제동 압력은 이와 연결되는 해당 좌선회용 릴리프 밸브 또는 우선회용 릴리프 밸브를 통해 제한되고 작동유는 해당하는 좌선회용 릴리프 밸브 또는 우선회용 릴리프 밸브를 통해 탱크로 나가지만 여전히 유압 선회모터 내에 쌓여있는 한쪽의 제동 압력으로 인해 굴삭기상부체가 선회 반대방향으로 반전을 하게 된다.

이때, 상기 유압 선회모터의 내부에 형성되는 압력은 릴리프 압력보다 낮아 작동유가 빠져나가지 못하며, 이로 인해 제동 역할을 하던 한쪽의 고압은 압력이 하강하고, 저압이었던 반대쪽은 압력이 상승하게 되면서 또다시 쌓이는 고압으로 인해 반전현상이 다시 일어나게 된다.

이러한 반전현상을 방지하기 위하여 한쪽의 고압이 하강하고 반대쪽의 저압이 상승할 때 반전방지밸브의 좌선회용 포트와 우선회용 포트를 서로 연통시켜 작동유가 흐르도록 서로 소통시켜 압력이 재차 쌓이는 것을 방지하여 굴삭기상부체 의 재반전현상을 방지하고 있다.

일반적으로 상기 릴리프 밸브는 좌, 우선회에 대한 최대압력을 각각 제어하기 위하여 좌선회용 릴리프 밸브와 우선회용 릴리프 밸브가 반전방지밸브와 각각 연결되는 상태로 구비되어 있다. 그에 따라 릴리프 밸브의 각각 채용에 따른 비용 상승은 물론, 상기 릴리프 밸브의 하나 연결시 그와 함께 유량 제어를 위한 추가적인 라인 설치 및 각종 밸브(예를 들면, 셔틀밸브, 체크밸브) 및 연결 부품들이 부수적으로 채용되어야 함으로써 제작 비용이 상승하게 되는 원인이 되고, 아울러 작업 공수가 늘어 생산성을 높일 수 없는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0015630호 대한민국 공개특허 제10-2008-0045314호 대한민국 공개실용신안 실1998-031865호

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 굴삭기상부체의 반전현상을 방지하기 위해 장착되는 반전방지밸브의 구조 타입을 개선함으로써 좌선회와 우선회의 최대압력을 각각 제어하고자 장착되는 좌선회용 릴리프 밸브 및 우선회용 릴리프 밸브를 하나의 릴리프 밸브로 공용화할 수 있도록 한 릴리프 밸브의 공용화가 추가적인 라인 설치 및 각종 밸브(예를 들면, 셔틀밸브, 체크밸브) 및 부속 연결 부품 없이 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결 수단은, 밸브 장착부 내에 고정되는 밸브몸체와, 상기 밸브몸체 내에 수용되는 상태로 서로 연동하도록 배치되는 제1 및 제2 스풀을 포함하여 구성되는 반전방지밸브에 있어서, 상기 밸브 장착부와 밸브몸체 사이에 좌선회용 포트와 소통하는 제1 챔버, 우선회용 포트와 소통하는 제2 챔버, 상기 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 형성되는 센터챔버, 상기 센터챔버와 연결되는 공용 릴리프 밸브를 포함하고; 상기 밸브몸체에 형성되는 형태로 센터챔버와 연결되는 제1 유로 및 상기 제1 챔버 연결되는 제1 통공; 상기 센터챔버와 연결되는 제2 유로 및 상기 제2 챔버와 연결되는 제2 통공; 상기 제1 스풀의 이동 위치에 따라 제1 통공과 제1 유로 간 소통을 차단하거나 서로 소통할 수 있도록 상기 제1 스풀에 형성되는 제1 오리피스부; 상기 제2 스풀의 이동 위치에 따라 제2 통공과 제2 유로 간 소통을 차단하거나 소통할 수 있도록 제2 스풀에 형성되는 제2 오리피스부; 를 포함하여 형성되는 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 통해 목적을 달성할 수 있다.

또한, 밸브몸체에 밀착 고정되는 형태로 제1 챔버, 제2 챔버, 센터챔버를 각각 구획할 수 있도록 밸브 장착부에 형성되는 제1 및 제2 격벽; 상기 제1 격벽을 사이에 두고 밸브몸체에 형성되는 상태로 센터챔버와 연결되는 제1 유로 및 상기 제1 챔버 연결되는 제1 통공; 상기 제2 격벽을 사이에 두고 밸브몸체에 형성되는 상태로 센터챔버와 연결되는 제2 유로 및 상기 제2 챔버와 연결되는 제2 통공;을 포함하여 형성되는 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 통해 목적을 달성할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 오리피스부는 제1 및 제2 오리피스공으로 형성되는 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 통해 목적을 달성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 적용시, 좌선회의 최대압력 제어와 우선회의 최대압력 제어가 하나의 릴리프 밸브로 가능하여 릴리프 밸브의 채용 수량을 줄임에 따른 비용 절감은 물론, 상기 릴리프 밸브의 하나 연결시 그와 함께 유량 제어를 위한 추가적인 라인 설치 및 각종 밸브(예를 들면, 셔틀밸브, 체크밸브) 및 연결 부품들의 부수적 채용도 삭제되어 제작 비용을 더 낮출 수 있게 되고, 아울러 작업 공수도 함께 줄어들게 되어 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 보여주는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 나타낸 것으로, 도 2a는 굴삭기상부체의 선회 작동 중 일 때의 동작 상태를 보여주는 것이다. 도 2b는 굴삭기상부체의 관성 회전 중 일 때의 동작 상태를 보여주는 것이다. 도 2c는 굴삭기상부체의 반전 회전시 유압브레이크 역할을 하던 고압은 압력이 하강하고 저압을 형성하는 압력은 상승할 때의 동작 상태를 보여주는 것이다. 도 2d는 반전방지밸브의 좌선회용 포트와 우선회용 포트가 서로 연통 상태 일 때의 동작 상태를 보여주는 것이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 반전방지밸브(10)는 중공 구조로 형성되는 밸브 장착부(12)와, 상기 밸브 장착부(12)의 내부에 수용되는 형태로 고정 결합 되는 밸브몸체(14)와, 상기 밸브몸체(14) 내에 이동 가능하게 수용되며 서로 맞대어지는 대칭 구조로 양편에 각각 배치되는 제1 및 제2 스풀(16, 18)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 밸브 장착부(12)에는 제1 격벽(20)과 제2 격벽(22)이 밸브 장착부(12)의 길이 방향을 따라 간격을 가지고 각각 위치하며 밸브몸체(14)의 외면에 밀착 고정되는 형태로 내주면을 따라 형성되어 있다.

그에 따라 상기 밸브 장착부(12)과 밸브몸체(14) 사이에는 밸브 장착부(12)의 좌선회용 포트(A)와 소통하는 제1 챔버(24)와, 밸브 장착부(12)의 우선회용 포트(B)와 소통하는 제2 챔버(26) 및 상기 제1 챔버(24)와 제2 챔버(26) 사이에 형성되는 센터챔버(28)가 각각 구획 형성되어 있으며, 상기 센터챔버(28)는 공용 릴리프 밸브(30)와 라인(32)을 통해 소통하도록 연결되어 있다.

상기 밸브몸체(14)에는 제1 격벽(20)을 사이에 두고 센터챔버(28)와 연결되는 제1 유로(34) 및 상기 제1 챔버(24)와 연결되는 제1 통공(36)이 각각 형성되어 있고, 상기 제1 유로(34)와 제1 통공(36)은 밸브몸체(14) 내에 형성되는 제1 공간부(38)를 통해 서로 소통할 수 있는 구조를 취하고 있다.

상기 제1 공간부(38)는 밸브몸체(14)의 내에 수용된 제1 스풀(16)의 이동 위치에 따라 제1 공간부(38)가 형성되거나 또는 제1 공간부(38)가 소멸될 수 있도록 제1 스풀(16)에 밸브몸체(14)의 제1 단턱(P1)과 치합 될 수 있는 제1 단턱부(P2)가 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브몸체(14)에는 제2 격벽(22)을 사이에 두고 센터챔버(28)와 연결되는 제2 유로(40) 및 상기 제2 챔버(26)와 연결되는 제2 통공(42)이 형성되어 있다. 상기 제2 유로(40)와 제2 통공(42)은 밸브몸체(14)에 내에 형성되는 제2 공간부(44)를 통해 서로 소통하도록 연결되어 있다.

상기 제2 공간부(44)는 밸브몸체(14)의 내에 결합된 제2 스풀(18)의 이동 위치에 따라 제2 공간부(44)가 형성되어나 또는 제2 공간부(44)가 소멸될 수 있도록 제2 스풀(18)에 밸브몸체(14)의 제2 단턱(P3)과 치합 될 수 있는 제2단턱부(P4)가 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브몸체(14)의 내부에는 앞서 설명된 바와 같이 제1 및 제2 스풀(16, 18)이 이동 가능하게 수용 배치되어 있다. 이때 상기 제1 및 제2 스풀(16, 18)의 제1 및 제2 단턱부(P1, P2)에는 제1 및 제2 오리피스부(46, 48)가 형성되어 있다.

아울러, 상기 제1 오리피스부(46)에는 제1스풀(16)의 위치에 따라 제1 통공, 제1 공간부(38), 제1 유로(34)가 서로 소통할 수 있도록 제1 오리피스공(50)으로 이루어져 있고, 상기 제2 오리피스부(48)에는 제2스풀(18)의 위치에 따라 제2 통공 제2 공간부(44), 제2 유로(40)가 서로 소통할 수 있도록 제2 오리피스공(52)으로 이루어져 있다.

하기에서는 본 발명에 따른 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브(10)에 대한 동작을 개략적으로 설명한다.

설명에 앞서 굴삭기 및 크레인 등의 건설기계는 유압으로 구동되는 굴삭기상부체의 선회 중에는 고압을 형성하는 작동유가 선회하고자 하는 방향의 해당 포트(예를 들면 좌선용 포트(A) 또는 우선회용 포트(B)로 공급된다.

예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이 우선회용 포트(B)를 통해 고압을 형성하는 작동유가 선회모터구동부(M)와 반전방지밸브(10)로 각각 공급된다.

여기서, 고압의 작동유(화살표)가 반전방지밸브(10)로 공급되면 고압의 작동유는 제2 챔버(26)를 채우게 된다.

상기 제2 챔버(26)로 공급된 작동유는 제2 통공(42)을 통해 센터챔버(28)로 흐르게 되며, 아울러 센터챔버(28)와 라인(32)를 통해 연결되는 공용 릴리프 밸브(30)로도 공급되어 설정 압력으로 압력을 조절하게 된다. 이때, 상기 제2 스풀(18)의 제2 오리피스부(48)는 제2 스풀(18)과 함께 전진하여 제2 챔버(26), 제2 통공(42), 제2 유로(40), 센터챔버(28)가 모두 소통하는 상태를 취하게 된다.

한편, 상기 제1 스풀(16)은 후진 이동을 하게 되어 제1 통공(36)과 제1 유로(34)를 막는 상태가 됨으로써 상기 센터챔버(28)에 존재하는 작동유는 제1 챔버(24)로 흐르지 못하는 상태가 된다.

위와 같은 상태에서 콘트롤밸브(도시되지 않음)의 선회 정지 신호에 따라 굴삭기상부체(도시되지 않음)의 선회 정지가 이루어지게 되면, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 반전방지밸브(10)는 물론, 선회모터구동부(M)로 공급되던 작동유가 모두 차단되는 상태가 되고, 그 상태에서 굴삭기상부체는 선회하는 관성에 의해 계속 선회를 하게 된다.

그로 인해 작동유가 차단된 선회모터구동부(M)의 내부에서는 굴삭기상부체의 관성 방향과 반대방향으로 작용하는 작동유에 대한 제동 압력이 점차 쌓이게 되고, 상기 공용 릴리프 밸브(30)의 설정된 압력 이상으로 좌선회용 포트(A)와 연결되는 제1 챔버(24)에 고압이 형성되면, 상기 제1 스풀(16)이 전진 이동하면서 제1 챔버(24)에 존재하는 작동유의 일부가 제1 통공(36)과 센터챔버(28) 및 공용 릴리프 밸브(30)를 통해 탱크로 빠져나가게 된다.

그에 따라 상기 제2 스풀(18)은 후진하여 제2 유로(40)과 제2 통공(42)을 막는 상태가 됨으로써 상기 센터챔버(28)에 존재하는 작동유가 제2 챔버(26)로 흐르지 못하는 상태가 된다.

물론, 상기 제1 스풀(16)이 전진하고 제2 스풀(18)은 후진하는 동안 제1 및 제2 오리피스공(50, 52)을 통해 제1 및 제2 통공(36, 42)과 각각 대응하는 제1 및 제2 유로(34, 40)가 잠시 소통하여 제1 챔버(24), 센터챔버(28), 제2 챔버(26)가 서로 연통하는 상태가 되나 고압의 작동유에 의해 제1 및 제2 스풀(16, 18)의 전환 이동이 매우 빠르게 이루어져 압력 해소를 위한 충분한 소통이 이루어지지 않는다.

이와 같이 상기 제1 챔버(24)에 쌓이는 제동 압력에 의해 관성력이 줄다가 굴삭기상부체의 선회가 정지하게 되나 여전히 쌓인 압력으로 인해 선회 반대 방향으로 반전을 시작하게 된다. 이때, 작동유의 압력은 공용 릴리프 밸브(30)의 설정 압력 이하로 낮아져 있는 상태이므로 작동유가 공용 릴리프 밸브(30)를 통해 빠져나가지 못하여 제동 역할을 하던 제1 챔버(24)의 작동유는 고압에서 압력이 점차 하강하게 되고, 저압을 형성하고 있던 제2 챔버(26)의 작동유는 압력이 점차 상승하게 된다.

이와 같이 상기 제1 챔버(24)의 작동유 압력과 제2 챔버(26)의 작동유 압력이 동일하거나 비슷하게 되면, 도 2d에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 오리피스공(50, 52)이 제1 및 제2 유로(34, 40)와 소통하도록 상기 제1 및 제2 오리피스부(46, 48)가 위치하게 됨으로써 제1 챔버(24), 제1 유로(34), 제1 오리피스공(50), 센터챔버(28), 제2 유로(40), 제2 오리피스공(50)이 서로 소통하는 상태가 되어 작동유의 원활한 소통 흐름이 계속 이루어지게 된다.

그에 따라 상기 제1 챔버(24) 또는 제2 챔버(26)에 압력이 쌓이는 것이 해소됨으로써 굴삭기상부체의 재반전현상이 방지된다.

따라서, 본 발명에 따른 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브를 적용하게 되면, 배경기술에서 제기된 문제와 같이 좌선회용 포트와 우선회용 포트에 각각 연결되던 좌선회용 릴리프 밸브와 우선회용 릴리프 밸브가 하나의 릴리프 밸브로 공용화될 수 있게 되어 릴리프 밸브의 하나 채용에 따른 비용 절감은 물론, 릴리프 밸브의 하나 채용 당 이와 함께 채용되는 추가적으로 라인, 각종 밸브(예를 들면, 셔틀밸브, 체크밸브) 및 연결 부품들의 채용을 줄일 수 있게 되어 제작 비용의 현저한 절감과 함께 작업 공수가 현저히 줄어들어 생산성을 높일 수 있게 된다. 도면 중 미설명부호 S는 스프링이다.

이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.

10 : 반전방지밸브
12 : 밸브 장착부
14 : 밸브몸체
16 : 제1 스풀
18 : 제2 스풀
20 : 제1 격벽
22 : 제2 격벽
24 : 제1 챔버
26 : 제2 챔버
28 : 센터챔버
30 : 공용 릴리프 밸브
32 : 라인
34 : 제1 유로
36 : 제1 통공
38 : 제1 공간부
40 : 제2 유로
42 : 제2 통공
44 : 제2 공간부
46 : 제1 오리피스부
48 : 제2 오리피스부
50 : 제1 오리피스공
52 : 제2 오리피스공

Claims

밸브 장착부(12) 내에 고정되는 밸브몸체(14)와, 상기 밸브몸체(14) 내에 수용되는 상태로 서로 연동하도록 배치되는 제1 및 제2 스풀(16, 18)을 포함하여 구성되는 반전방지밸브에 있어서,
상기 밸브 장착부(12)와 밸브몸체(14) 사이에 좌선회용 포트(A)와 소통하는 제1 챔버(24), 우선회용 포트(B)와 소통하는 제2 챔버(26), 상기 제1 챔버(24)와 제2 챔버(26) 사이에 형성되는 센터챔버(28), 상기 센터챔버(28)와 연결되는 공용 릴리프 밸브(30)를 포함하고;
상기 밸브몸체(14)에 형성되는 형태로 센터챔버(28)와 연결되는 제1 유로(34) 및 상기 제1 챔버(24) 연결되는 제1 통공(36);
상기 센터챔버(28)와 연결되는 제2 유로(40) 및 상기 제2 챔버(26)와 연결되는 제2 통공(42);
상기 제1 스풀(16)의 이동 위치에 따라 제1 통공(36)과 제1 유로(34) 간 소통을 차단하거나 서로 소통할 수 있도록 상기 제1 스풀(16)에 형성되는 제1 오리피스부(46);
상기 제2 스풀(18)의 이동 위치에 따라 제2 통공(42)과 제2 유로(40) 간 소통을 차단하거나 소통할 수 있도록 제2 스풀(18)에 형성되는 제2 오리피스부(48);
를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브.
청구항 1에 있어서,
밸브몸체(14)에 밀착 고정되는 형태로 제1 챔버(24), 제2 챔버(26), 센터챔버(28)를 각각 구획할 수 있도록 밸브 장착부(12)에 형성되는 제1 및 제2 격벽(20, 22);
상기 제1 격벽(20)을 사이에 두고 밸브몸체(14)에 형성되는 상태로 센터챔버(28)와 연결되는 제1 유로(34) 및 상기 제1 챔버(24) 연결되는 제1 통공(36);
상기 제2 격벽(22)을 사이에 두고 밸브몸체(14)에 형성되는 상태로 센터챔버(28)와 연결되는 제2 유로(40) 및 상기 제2 챔버(26)와 연결되는 제2 통공(42);
을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브.
청구항 2에 있어서,
제1 및 제2 오리피스부(46)는 제1 및 제2 오리피스공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브의 공용화가 가능한 건설장비용 반전방지밸브.