KR102100949B1 - 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치 - Google Patents

다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치 Download PDF

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이재균
김동식
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디와이파워 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치는, 내부에 메인 유로가 형성된 밸브 바디; 상기 메인 유로를 개폐하도록 상기 밸브 바디에 설치된 포핏 밸브; 및 파일럿 압유에 의해 슬라이딩 이동되는 메인 스풀 밸브를 포함한 홀딩 밸브 장치로서, 상기 메인 유로의 정방향 유체의 유입 통로인 제1유체 통로; 상기 메인 유로의 정방향 유체의 유출 통로로서 상기 포핏 밸브에 의해 상기 제1유체 통로와 구분되는 제2유체 통로; 및 상기 밸브 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되며 파일럿 유로와 연결된 파일럿 스풀 밸브;를 구비하며, 상기 메인 스풀 밸브는 상기 파일럿 스풀 밸브에 의해 종속적으로 상기 밸브 바디에 슬라이딩 되어 상기 포핏 밸브의 배압을 제거하여 상기 포핏 밸브를 개방시키도록 설치되며, 상기 메인 스풀 밸브와 평행하게 배치되며 상기 메인 스풀 밸브와 이격된 위치에 설치되며 상기 파일럿 유로와 연결된 미니 스풀 밸브; 상기 제1유체 통로와 상기 미니 스풀 밸브를 연결하는 제1제어 유로; 및 상기 제2유체 통로와 상기 미니 스풀 밸브를 연결하는 제2제어 유로;를 구비하며, 상기 제1제어 유로와 상기 제2제어 유로는 상기 미니 스풀 밸브를 통해 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치{Holding valve device provided with multi-stage pressure actuated spool valve structure}
본 발명은 홀딩 밸브 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 유압 장치의 예기치 않은 유압 라인 파손시 장치를 보호하도록 유압을 유지시키는 밸브 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유압 장치는 오일과 같은 유체를 매개로 큰 힘을 발생시키는 장치다. 유압 장치는 예컨대 굴삭기, 로더, 불도저 등 건설기계에 널리 채용되는 붐, 암, 버킷 등을 구동하는 데 채용되고 있다. 이와 같은 유압 장치의 유압 라인이 예기치 않게 파손될 경우 중량물의 급격한 낙하나 파손 등을 방지하기 위해 정상적인 유압 라인이 파손되어 역방향으로 유체가 흐르게 될 경우 이 유체의 역방향 흐름을 차단하여 유압 장치 내의 유압을 일정하게 유지하는 장치가 홀딩 밸브 장치다. 홀딩 밸브 장치는 정상적인 방향으로 유압이 흐르는 경우 포핏 밸브(poppet valve)가 유압에 의해 개방된 상태로 유지되나, 역방향으로 유압이 흐르는 경우 포핏 밸브가 폐쇄된 상태로 유지되어 유압 장치 내의 유압을 일정하게 유지하는 작용을 한다.
이러한 홀딩 밸브 장치의 일 예가 대한민국 공개특허 제2013-0132499호에 개시되어 있다. 홀딩 밸브 장치는 여러 가지 구조가 존재하나 본질적으로 유압의 정방향 흐름 시 포핏 밸브가 개방된 상태를 유지하고, 역방향 흐름 시 포핏 밸브가 폐쇄된 상태를 유지하며, 폐쇄된 포핏 밸브를 개방하기 위해 파일럿 유로를 통해 외부 탱크에서 유압을 가해서 복수의 홈부를 구비한 로드 형상의 스풀(spool)이 이동하여 상기 포핏 밸브를 개방함으로써 유압을 낮출 수 있도록 구성된다.
그런데 종래의 홀딩 밸브 장치는 폐쇄된 포핏 밸브를 개방하는 과정에서 파일럿 압유에 의해 스풀이 갑작스럽게 포핏 밸브의 배압을 제거하여 그 포핏 밸브가 유압에 의해 개방되는 경우 홀딩 밸브 장치에 큰 충격과 진동이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 파일럿 압유의 공급에 의해 포핏 밸브가 급격하게 개방되는 것이 방지되도록 홀딩 밸브 장치의 내부 구조를 개선하여 진동과 소음이 감소된 홀딩 밸브 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치는, 내부에 메인 유로가 형성된 밸브 바디;
상기 메인 유로를 개폐하도록 상기 밸브 바디에 설치된 포핏 밸브; 및
파일럿 압유에 의해 슬라이딩 이동되는 메인 스풀 밸브를 포함한 홀딩 밸브 장치로서,
상기 메인 유로의 정방향 유체의 유입 통로인 제1유체 통로;
상기 메인 유로의 정방향 유체의 유출 통로로서 상기 포핏 밸브에 의해 상기 제1유체 통로와 구분되는 제2유체 통로; 및
상기 밸브 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되며 파일럿 유로와 연결된 파일럿 스풀 밸브;를 구비하며,
상기 메인 스풀 밸브는 상기 파일럿 스풀 밸브에 의해 종속적으로 상기 밸브 바디에 슬라이딩 되어 상기 포핏 밸브의 배압을 제거하여 상기 포핏 밸브를 개방시키도록 설치되며,
상기 메인 스풀 밸브와 평행하게 배치되며 상기 메인 스풀 밸브와 이격된 위치에 설치되며 상기 파일럿 유로와 연결된 미니 스풀 밸브;
상기 제1유체 통로와 상기 미니 스풀 밸브를 연결하는 제1제어 유로; 및
상기 제2유체 통로와 상기 미니 스풀 밸브를 연결하는 제2제어 유로;를 구비하며,
상기 제1제어 유로와 상기 제2제어 유로는 상기 미니 스풀 밸브를 통해 연결된 점에 특징이 있다.
상기 미니 스풀 밸브는 상기 파일럿 유로의 압력이 4 bar 내지 18 bar 범위에서 상기 제1제어 유로와 상기 제2제어 유로가 연결되도록 개방되며,
상기 메인 스풀 밸브는 상기 파일럿 유로의 압력이 14 bar 내지 20 bar 범위에서 상기 포핏 밸브를 개방시키도록 구성된 것이 바람직하다.
상기 메인 스풀 밸브와 상기 포핏 밸브 후단부는 배압 제거 유로로 연결되며,
상기 밸브 바디는 외부로부터 상기 메인 스풀 밸브를 통해 상기 배압 제거 유로와 연통되는 탱크 연결용 유로를 구비한 것이 바람직하다.
상기 제1제어 유로는 상기 밸브 바디의 외부와 연결되도록 구성되며,
상기 제2제어 유로는 상기 밸브 바디의 외부와 연결되도록 구성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치는, 역방향으로 유체가 흐를 경우 포핏 밸브가 폐쇄되어 제2유체 통로 내에 유체가 일정한 압력을 유지하며, 유지된 압력을 제거하는 과정에서 파일럿 유로를 통해 공급된 유체의 압력이 낮을 경우 미니 스풀 밸브가 작동하여 소량의 유체가 제2유체 통로로부터 제2제어 유로와 제1제어 유로를 연결하여 제1유체 통로로 서서히 배출되도록 함으로써 급격한 압력변화를 제한하여 충격이나 소음이 발생하지 않도록 하는 효과를 제공한다. 또한, 파일럿 유로로 공급된 유체의 압력이 높을 경우 메인 스풀 밸브가 포핏 밸브를 개방함으로써 제2유체 통로로부터 제1유체 통로로 신속하게 유체를 이동시킬 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 미니 스풀 밸브와 메인 스풀 밸브가 단계적으로 작동하여 급격한 압력 변화로 인한 충격과 진동 및 소음을 방지하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀딩 밸브 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 홀딩 밸브 장치를 다른 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ - Ⅲ 선의 절단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선의 절단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선의 절단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선의 절단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 Ⅶ - Ⅶ 선의 절단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 홀딩 밸브 장치의 정상적인 유체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 홀딩 밸브 장치의 역방향 유체의 유동시 미니 스풀 밸브가 개방된 상태에서 유체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 홀딩 밸브 장치의 역방향 유체의 유동시 메인 스풀 밸브에 의해 포핏 밸브의 배압 유체가 제거되는 경로를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀딩 밸브 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 홀딩 밸브 장치를 다른 방향에서 본 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ - Ⅲ 선의 절단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선의 절단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선의 절단면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선의 절단면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 Ⅶ - Ⅶ 선의 절단면도이다. 도 8은 본 발명에 따른 홀딩 밸브 장치의 정상적인 유체의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 홀딩 밸브 장치의 역방향 유체의 유동시 미니 스풀 밸브가 개방된 상태에서 유체의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 10은 본 발명에 따른 홀딩 밸브 장치의 역방향 유체의 유동시 메인 스풀 밸브에 의해 포핏 밸브의 배압 유체가 제거되는 경로를 보여주는 도면이다. 도 8 내지 도 10에서 화살표는 유체의 경로를 표시한 것이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치(10, 이하 "홀딩 밸브 장치"라 함)는 밸브 바디(20)와, 메인 유로와, 포핏 밸브(40)와, 메인 스풀 밸브(50)와, 제1유체 통로(32)와, 제2유체 통로(34)와, 파일럿 스풀 밸브(60)와, 파일럿 유로(70)와, 미니 스풀 밸브(80)와, 제1제어 유로(82)와, 제2제어 유로(84)와, 배압 제거 유로(90)와, 탱크 연결용 유로(95)를 포함한다.
상기 밸브 바디(20)는 상기 홀딩 밸브 장치(10)의 몸체를 구성한다. 상기 밸브 바디(20) 내부에는 메인 유로를 포함하여, 각종 구성 부품이 설치되는 구멍과 내부 공간이 형성된다.
상기 포핏 밸브(40)는 상기 밸브 바디(20)에 설치된다. 상기 포핏 밸브(40)는 상기 메인 유로의 경로 상 중간부에 설치된다. 상기 포핏 밸브(40)는 스프링에 의해 가압됨으로써 메인 유로를 폐쇄하도록 설치되며, 유체가 포핏 밸브(40)를 가압하여 스프링의 탄성 복원력을 극복한 경우 상기 포핏 밸브(40)가 개방되도록 설치된다. 상기 포핏 밸브(40)는 공지된 홀딩 밸브 장치에 설치된 포핏 밸브와 대동소이하게 구성할 수 있다.
상기 메인 스풀 밸브(50)는 상기 밸브 바디(20) 내에서 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 메인 스풀 밸브(50)는 상기 홀딩 밸브 장치(10) 외부에서 가해지는 파일럿 압유에 의해 슬라이딩 이동될 수 있다. 상기 메인 스풀 밸브(50)는 외경의 서로 다르게 구성된 막대 형상의 구조물이다. 상기 메인 스풀 밸브(50)는 상기 밸브 바디(20) 내에 구비된 슬라이딩 공간 내에서 후술하는 파일럿 스풀 밸브(60)에 의해 종속적으로 움직인다. 상기 메인 스풀 밸브(50)는 상기 메인 유로를 유동하는 유체가 정방향 기준으로 역방향으로 유동하는 경우 상기 포핏 밸브(40)의 폐쇄에 의해 압력을 일정하게 유지한 상태에서, 홀딩 된 압력을 제거하도록 상기 포핏 밸브(40)를 개방하는 기능을 수행한다. 상기 메인 스풀 밸브(50)는 스프링에 의해 파일럿 스풀 밸브(60) 쪽으로 가압 된다.
상기 제1유체 통로(32)는 상기 메인 유로의 일부를 구성한다. 상기 제1유체 통로는 상기 포핏 밸브(40)를 기준으로 유체가 정방향으로 유동할 때 입력측 유로를 구성한다. 즉, 상기 제1유체 통로(32)는 상기 메인 유로의 정방향 유체의 유입 통로를 구성한다. 상기 제1유체 통로(32)로 유입된 유체는 상기 포핏 밸브(40)의 머리부를 가압하여 상기 포핏 밸브(40)를 개방하여 제2유체 통로(34)로 자연스럽게 이동할 수 있다. 즉, 정방향 유체의 흐름 시 상기 포핏 밸브(40)는 자연스럽게 개방된 상태를 유지한다.
상기 제2유체 통로(34)는 상기 메인 유로의 정방향 유체의 유출 통로를 구성한다. 상기 제2유체 통로(34)는 상기 메인 유로 중 상기 포핏 밸브(40)를 기준으로 상기 제1유체 통로(32)와 구분되는 유로이다. 유체가 상기 제1유체 통로(32)로 유입되면 상기 포핏 밸브(40)가 유압에 의해 개방되어 상기 제2유체 통로(34)를 통해 상기 홀딩 밸브 장치(10) 외부로 배출된다. 반대로 상기 제2유체 통로(34)로 유체가 유입된 경우 상기 포핏 밸브(40)가 스프링의 탄성 복원력에 의해 폐쇄되어, 상기 제2유체 통로(34)의 압력이 일정하게 홀딩된다.
상기 파일럿 스풀 밸브(60)는 상기 밸브 바디(20) 내에서 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 파일럿 스풀 밸브(60)는 상기 메인 스풀 밸브(50)와 동축상에 설치된다. 상기 파일럿 스풀 밸브(60)는 상기 메인 스풀 밸브(50)에 압력을 가하기 위한 트리거 역할을 수행한다. 상기 파일럿 스풀 밸브(60)는 상기 밸브 바디(20) 외부와 연통된 파일럿 유로(70)로 공급되는 파일럿 압유에 의해 상기 메인 스풀 밸브(50)를 가압한다. 상기 파일럿 스풀 밸브(60)는 상기 파일럿 유로(70)와 연결되도록 배치된다.
상기 메인 스풀 밸브(50)는 상기 파일럿 스풀 밸브(60)에 의해 종속적으로 상기 밸브 바디(20)에 슬라이딩 된다. 상기 메인 스풀 밸브(50)는 상기 파일럿 유로(70)의 압력이 14 bar 내지 20 bar 범위에서 상기 포핏 밸브(40)를 개방시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 메인 스풀 밸브(50)의 작동 압력은 후술하는 미니 스풀 밸브(80)의 최초 작동 압력보다 크게 구성된다.
상기 미니 스풀 밸브(80)는 상기 메인 스풀 밸브(50)와 평행하게 배치된다. 상기 미니 스풀 밸브(80)는 상기 메인 스풀 밸브(50)와 이격된 위치에 설치된다. 상기 미니 스풀 밸브(80)는 상기 파일럿 유로(70)와 연결된다. 따라서 상기 미니 스풀 밸브(80)는 상기 파일럿 유로(70)로 공급되는 유체에 의해 작동한다. 상기 미니 스풀 밸브(80)는 상기 메인 스풀 밸브(50) 보다 작은 압력에서 작동할 수 있도록 구성된다. 상기 미니 스풀 밸브(80)는 상기 파일럿 유로(70)의 압력이 4 bar 내지 18 bar 범위에서 후술하는 제1제어 유로(82)와 제2제어 유로(84)가 연결되도록 개방된다. 상기 미니 스풀 밸브(80)가 개방된다는 의미는 상기 미니 스풀 밸브(80)가 상기 파일럿 유로(70)로 공급된 유체에 의해 직선 이동하여 상기 미니 스풀 밸브(80)의 홈부가 제1제어 유로(82)에 연결된다. 동시에 상기 미니 스풀 밸브(80)의 다른 홈부가 제2제어 유로(84)에 연결된다. 또한, 상기 미니 스풀 밸브(80)는 개방된 상태에서 상기 제1제어 유로(82)와 상기 제2제어 유로(84)를 연결하도록 중공부를 구비한 것이 바람직하다.
상기 제1제어 유로(82)는 상기 제1유체 통로(32)와 상기 미니 스풀 밸브(80)를 연결하는 유로이다. 상기 제1제어 유로(82)는 상기 미니 스풀 밸브(80)의 작동에 따라 중공부를 통해 제2제어 유로(84)와 연통 된다. 상기 제1제어 유로(82)는 상기 밸브 바디(20) 외부와 연결되도록 구성된다. 상기 제1제어 유로(82)의 상기 밸브 바디(20) 외부로 연결된 부위는 플러그 등으로 폐쇄될 수 있다. 상기 제1제어 유로(82)를 상기 밸브 바디(20) 외부로 연결한 것은 필요에 따라 상기 제1제어 유로(82)의 유지 및 보수 용도로 사용하기 위한 것이다.
상기 제2제어 유로(84)는 상기 제2유체 통로(34)와 상기 미니 스풀 밸브(80)를 연결하는 유로이다. 상기 제2제어 유로(84)는 상기 미니 스풀 밸브(80)의 작동에 따라 중공부를 통해 제1제어 유로(82)와 연통 된다. 상기 제2제어 유로(84)는 상기 밸브 바디(20) 외부와 연결되도록 구성된다. 상기 제2제어 유로(84)의 상기 밸브 바디(20) 외부로 연결된 부위는 플러그 등으로 폐쇄될 수 있다. 상기 제2제어 유로(84)를 상기 밸브 바디(20) 외부로 연결한 것은 필요에 따라 상기 제2제어 유로(84)의 유지 및 보수 용도로 사용하기 위한 것이다.
이와 같이 상기 제1제어 유로(82)와 상기 제2제어 유로(84)는 상기 미니 스풀 밸브(80)를 통해 연결된다.
상기 배압 제거 유로(90)는 상기 메인 스풀 밸브(50)와 상기 포핏 밸브(40) 후단부를 연결하는 유로이다. 상기 배압 제거 유로(90)는 상기 메인 스풀 밸브(50)의 작동에 의해 상기 포핏 밸브(40) 후단부의 유압을 제거하여 상기 포핏 밸브(40)를 개방시킨다. 상기 포핏 밸브(40) 후단부에 존재하는 유체는 상기 배압 제거 유로(90)를 통해 상기 메인 스풀 밸브(50)에 구비된 중공부를 통해 후술하는 탱크 연결용 유로(95)를 통해 외부로 배출된다.
상기 탱크 연결용 유로(95)는 상기 밸브 바디(20)에 구비된다. 상기 탱크 연결용 유로(95)는 상기 메인 스풀 밸브(50)가 설치된 부우의 공간으로부터 상기 밸브 바디(20) 외부로 연통된 유로이다. 상기 탱크 연결용 유로(95)는 상기 밸브 바디의 외부로부터 상기 메인 스풀 밸브(50)를 통해 상기 배압 제거 유로(90)와 연통 되는 유로이다. 상기 메인 스풀 밸브(50)가 작동하여 이동된 경우, 상기 탱크 연결용 유로(95)와 상기 메인 스풀 밸브(50) 후단부의 공간이 연통된다.
상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 홀딩 밸브 장치(10)의 작용 효과를 유체가 메인 유로를 통해 정방향으로 흐르는 경우와 역방향으로 흐르는 경우를 구분하여 상세하게 서술하기로 한다. 이하에서 상기 밸브 바디(20)의 외부로 연통된 상기 제1제어 유로(82)와 상기 제2제어 유로(84)의 말단은 플러그에 의해 폐쇄된 상태인 것으로 전제한다.
먼저, 상기 제1유체 통로(32)로 유체가 유입되는 경우를 설명한다. 상기 제1유체 통로(32)로 유입된 유체는 상기 포핏 밸브(40)의 머리부에 압력을 가한다. 상기 포핏 밸브(40)는 유압에 의해 스프링의 탄성 복원력을 극복하고 개방된 상태가 된다. 이에 따라 유체는 상기 포핏 밸브(40)를 통과하여 상기 제2유체 통로(34)로 자연스럽게 이동한다. 그 결과 상기 제1유체 통로(32)로 유입된 유체는 상기 포핏 밸브(40)를 개방하고 상기 제2유체 통로(34)를 통해 상기 홀딩 밸브 장치(10)의 외부로 배출된다. 이와 같이 상기 제1유체 통로(32)로부터 상기 제2유체 통로(34)로 유체가 이동하는 것은 정방향으로 유체가 흐르는 경우에 해당한다.
한편, 상기 제1유체 통로(32)와 연결된 유체 공급 라인이 훼손되거나 고장이 난 경우에 상기 제1유체 통로(32)로 유체가 정상적으로 공급되지 않는 경우에 상기 홀딩 밸브 장치(10)가 어떻게 압력을 유지하는지 설명한다.
상기 제1유체 통로(32)에 정상적으로 유체가 공급되지 않는 경우 유체가 정방향과 반대방향으로 흐르게 된다. 즉, 상기 제2유체 통로(34)로부터 상기 제1유체 통로(32)로 유체가 이동하려고 한다. 상기 포핏 밸브(40)는 상기 제1유체 통로(32)에서 상기 제2유체 통로(34) 쪽으로 유체가 흐를 경우에만 개방된다. 따라서 유체가 상기 제2유체 통로(34)로부터 상기 제1유체 통로(32)로 이동할 경우 상기 포핏 밸브(40)는 스프링의 탄성 복원력에 의해 즉시 폐쇄된다. 이에 따라 상기 포핏 밸브(40)를 통해 상기 제2유체 통로(34)로부터 상기 제1유체 통로(32)로 이동할 수 없다. 이에 따라 상기 제2유체 통로(34) 내의 유압이 일정하게 유지된다. 즉, 압력 홀딩 효과가 구현된다.
이제, 상술한 바와 같이 압력이 유지된 제2유체 통로(34)의 압력을 서서히 제거하는 과정을 설명한다.
상기 파일럿 유로(70)에 작동용 유체를 공급한다. 상기 파일럿 유로(70)로 공급된 유체는 상기 파일럿 스풀 밸브(60) 및 상기 미니 스풀 밸브(80)를 가압한다. 그런데 상기 파일럿 스풀 밸브(60)가 작동하는 압력은 상기 미니 스풀 밸브(80)의 작동 압력보다 크게 설정되어 있다. 따라서, 상기 파일럿 유로(70)로 공급되는 유체의 압력이 예컨대 4 bar 내지 14 bar 정도일 경우에는 상기 파일럿 스풀 밸브(60)가 작동하지 않고 상기 미니 스풀 밸브(80) 만 작동한다. 이에 따라 상기 미니 스풀 밸브(80)가 상기 파일럿 유로(70)로 유입된 유체에 의해 이동한다. 그 결과 상기 제2제어 유로(84)가 상기 미니 스풀 밸브(80)와 연통된다. 이와 동시에 상기 제1제어 유로(82)가 상기 미니 스풀 밸브(80)와 연통된다. 이에 따라 상기 제2유체 통로(34)의 유체가 상기 제2제어 유로(84)를 통해 상기 미니 스풀 밸브(80)로 유입되고 상기 미니 스풀 밸브(80)의 중공부를 통과하여 상기 제1제어 유로(82)로 유입된 후 상기 제1유체 통로(32)로 흐르게 된다. 그 결과 상기 제2유체 통로(34)의 유압이 서서히 감소한다.
이후에 상기 파일럿 유로(70)로 공급되는 유체의 압력이 14 bar를 초과하는 경우에는 상기 미니 스풀 밸브(80)가 개방된 상태가 유지되고, 동시에 상기 파일럿 스풀 밸브(60)가 유체에 의해 작동한다. 파일럿 스풀 밸브(60)는 상기 메인 스풀 밸브(50)를 가압하여 이동시킨다. 도 10을 참조하면, 상기 메인 스풀 밸브(50)가 이동되면 상기 배압 제거 유로(90)가 상기 포핏 밸브(40)의 후단부와 상기 메인 스풀 밸브(50)를 연결한다. 그 결과 상기 포핏 밸브(40) 후단부의 유체는 상기 배압 제거 유로(90)를 통해 상기 메인 스풀 밸브(50)로 유입된다. 상기 메인 스풀 밸브(50)로 유입된 유체는 상기 메인 스풀 밸브(50)의 홈부와 중공부를 통해 상기 탱크 연결용 유로(95)로 흐른다. 상기 탱크 연결용 유로(95)를 통해 제거된 유체는 외부의 탱크로 회수된다. 이에 따라 상기 포핏 밸브(40)의 후단부에 존재하는 유체가 제거되며, 동시에 상기 제2유체 통로(34)의 유체가 상기 포핏 밸브(40)에 압력을 가하여 상기 포핏 밸브(40)가 개방된다. 이에 따라 제2유체 통로(34)의 유체가 제1유체 통로(32)로 이동할 수 있다.
이와 같이 상기 파일럿 유로(70)에 공급되는 유체의 압력이 낮을 경우에 상기 포핏 밸브(40)가 개방되지 않고 상기 미니 스풀 밸브(80)에 의해 상기 제2제어 유로(84) 및 상기 제2제어 유로(84)가 상기 제2유체 통로(34)의 유체를 소량씩 제1유체 통로(32)로 이동시키므로 급격한 압력 변동이 발생하지 않아 충격이나 진동이 현저하게 감소한다. 상기 파일럿 유로(70)로 공급되는 유체의 압력이 미리 설정된 값 이상으로 증가한 경우 상기 메인 스풀 밸브(50)가 작동하여 상기 포핏 밸브(40) 후단부의 유압을 제거하므로 상기 포핏 밸브(40)가 개방되어 제2유체 통로(34)의 유체가 제1유체 통로(32)로 이동할 수 있게 된다. 이와 같이 상기 미니 스풀 밸브(80)가 초기 제2유체 통로(34)의 압력을 서서히 감소시킨 후 상기 메인 스풀 밸브(50)가 상기 포핏 밸브(40)를 개방하므로 상기 포핏 밸브(40)의 급격한 개방에 따른 진동 및 소음을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 홀딩 밸브 장치는, 역방향으로 유체가 흐를 경우 포핏 밸브가 폐쇄되어 제2유체 통로 내에 유체가 일정한 압력을 유지하며, 유지된 압력을 제거하는 과정에서 파일럿 유로를 통해 공급된 유체의 압력이 낮을 경우 미니 스풀 밸브가 작동하여 소량의 유체가 제2유체 통로로부터 제2제어 유로와 제1제어 유로를 연결하여 제1유체 통로로 서서히 배출되도록 함으로써 급격한 압력변화를 제한하여 충격이나 소음이 발생하지 않도록 하는 효과를 제공한다. 또한, 파일럿 유로로 공급된 유체의 압력이 높을 경우 메인 스풀 밸브가 포핏 밸브를 개방함으로써 제2유체 통로로부터 제1유체 통로로 신속하게 유체를 이동시킬 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 미니 스풀 밸브와 메인 스풀 밸브가 단계적으로 작동하여 급격한 압력 변화로 인한 충격과 진동 및 소음을 방지하는 효과를 제공한다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
10 : 홀딩 밸브 장치
20 : 밸브 바디
32 : 제1유체 통로
34 : 제2유체 통로
40 : 포핏 밸브
50 : 메인 스풀 밸브
60 : 파일럿 스풀 밸브
70 : 파일럿 유로
80 : 미니 스풀 밸브
82 : 제1제어 유로
84 : 제2제어 유로
90 : 배압 제거 유로
95 : 탱크 연결용 유로

Claims (4)

  1. 내부에 메인 유로가 형성된 밸브 바디;
    상기 메인 유로를 개폐하도록 상기 밸브 바디에 설치된 포핏 밸브; 및
    파일럿 압유에 의해 슬라이딩 이동되는 메인 스풀 밸브를 포함한 홀딩 밸브 장치로서,
    상기 메인 유로의 정방향 유체의 유입 통로인 제1유체 통로;
    상기 메인 유로의 정방향 유체의 유출 통로로서 상기 포핏 밸브에 의해 상기 제1유체 통로와 구분되는 제2유체 통로; 및
    상기 밸브 바디에 슬라이딩 가능하게 설치되며 파일럿 유로와 연결된 파일럿 스풀 밸브;를 구비하며,
    상기 메인 스풀 밸브는 상기 파일럿 스풀 밸브에 의해 종속적으로 상기 밸브 바디에 슬라이딩 되어 상기 포핏 밸브의 배압을 제거하여 상기 포핏 밸브를 개방시키도록 설치되며,
    상기 메인 스풀 밸브와 평행하게 배치되며 상기 메인 스풀 밸브와 이격된 위치에 설치되며 상기 파일럿 유로와 연결된 미니 스풀 밸브;
    상기 제1유체 통로와 상기 미니 스풀 밸브를 연결하는 제1제어 유로; 및
    상기 제2유체 통로와 상기 미니 스풀 밸브를 연결하는 제2제어 유로;를 구비하며,
    상기 제1제어 유로와 상기 제2제어 유로는 상기 미니 스풀 밸브를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미니 스풀 밸브는 상기 파일럿 유로의 압력이 4 bar 내지 18 bar 범위에서 상기 제1제어 유로와 상기 제2제어 유로가 연결되도록 개방되며,
    상기 메인 스풀 밸브는 상기 파일럿 유로의 압력이 14 bar 내지 20 bar 범위에서 상기 포핏 밸브를 개방시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 스풀 밸브와 상기 포핏 밸브 후단부는 배압 제거 유로로 연결되며,
    상기 밸브 바디는 외부로부터 상기 메인 스풀 밸브를 통해 상기 배압 제거 유로와 연통되는 탱크 연결용 유로를 구비한 것을 특징으로 하는 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1제어 유로는 상기 밸브 바디의 외부와 연결되도록 구성되며,
    상기 제2제어 유로는 상기 밸브 바디의 외부와 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 다단 압력 작동식 스풀 밸브 구조를 구비한 홀딩 밸브 장치.
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