KR102189613B1 - 밸브 유닛 및 밸브 유닛을 포함하는 유체 작업 기계 - Google Patents

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Abstract

유체 작업 기계의 작업 챔버와 제1 작업 유체 라인 및 제2 작업 유체 라인 모두의 사이에서 작업 유체의 유동을 조정하기 위한 밸브 유닛으로서: 제1 밸브 부재 및 하나 이상의 협력하는 제1 밸브 시트를 포함하는 제1 밸브, 제2 밸브 부재 및 하나 이상의 협력하는 제2 밸브 시트를 포함하는 제2 밸브, 제1 및 제2 밸브 부재 모두에 커플링된 액추에이터로서, 그러한 커플링을 통해서 제1 밸브 부재를 개방 또는 폐쇄하도록 압압하기 위한 그리고 제2 밸브 부재를 개방 또는 폐쇄하도록 압압하기 위한 힘이 인가될 수 있는, 액추에이터, 액추에이터와 제1 밸브 부재 사이의 커플링을 포함하고, 액추에이터와 제1 밸브 부재 사이의 커플링은 제2 밸브 부재를 통해서 적어도 부분적으로 연장하는 연결부를 포함한다.

Description

밸브 유닛 및 밸브 유닛을 포함하는 유체 작업 기계{VALVE UNIT A FLUID WORKING MACHINE COMPRISING A VALVE UNIT}
본 발명은 제1 및 제2 밸브 부재를 포함하는 밸브 유닛에 관한 것으로서, 제2 밸브 부재가 전형적으로 환형 밸브이다. 밸브 유닛은 제1 밸브 부재를 개방 또는 폐쇄로 압압(urge)하기 위한 그리고 제2 밸브 부재를 개방 또는 폐쇄로 압압하기 위한 힘을 인가하도록 작동가능한 액추에이터를 가진다.
교번적인 동작 모드로 펌프 또는 모터로서 동작가능한 펌프, 모터 및 기계와 같은 유체 작업 기계가 저압 유체 라인 및 고압 유체 라인 그리고 (피스톤 실린더와 같은) 주기적으로 변화되는 부피의 작업 챔버를 포함한다. 펌프는 저압 유체 라인으로부터 작업 유체를 수용하고, 작업 유체를 가압하기 위한 일을 하고 작업 유체를 고압 유체 라인으로 전달하며; 모터는 고압 라인으로부터 가압된 작업 유체를 수용하고, 그러한 작업 유체를 이용하여 일을 하고, 감압된 유체를 저압 라인으로 전달한다. 저압 및 고압 유체 라인과 작업 챔버 사이의 작업 유체의 유동을 조정하기 위해서 이용되는 밸브를 본원에서 저압 밸브 및 고압 밸브로 각각 지칭한다.
본 발명은 작동되는 밸브에 관한 것으로서, 액추에이터가 저압 및 고압 밸브를 적절히 개방 또는 폐쇄로 압압한다. 그러한 밸브는 EP 0361927 및 EP 0494236에 개시된 것과 같은 유체 작업 기계에서 유용하고, 그러한 유체 작업 기계는, 전자적으로 제어되는 밸브들이 작업 챔버 부피의 각각의 사이클 중에 각각의 작업 챔버에 의한 작업 유체의 순(net) 변위를 결정하기 위해서 제어기에 의해서 작업 챔버 부피의 사이클에 대한 위상화된 관계로(in phased relation) 능동적으로 제어되는 기계이다.
WO2013018146 A1(Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.)는 단일 솔레노이드 코일에 의해서 영향을 받는 밸브 부재의 쌍을 개시한다. 본원 발명이 또한 밸브 부재의 쌍에 영향을 미치기 위해서 단일 액추에이터를 이용하나, 발명의 양태는 보다 콤팩트한(compact) 밸브를 위한 내부 구성요소의 물리적 배열체(arrangement)에 관한 것이다.
이러한 유형의 기계는, 기계가 콤팩트하고 저비용인 것이 중요한, 산업, 자동차, 재생가능 발전 또는 차량과 같은 적용예에서 유용하다. 저압 및 고압 밸브 모두를 포함하는 밸브 유닛을 제공하는 것이 유리하다.
또한, 저압 및 고압 밸브 모두가 동일한 액추에이터(예를 들어, 단일 솔레노이드)에 의해서 작동되는 밸브 유닛을 제공하는 것이 유리하다. 이러한 것이 유리한데, 이는 밸브 유닛의 복잡성 및 그 크기를 줄이고, 신뢰성을 높일 수 있기 때문이다. 이전의 디자인 보다 전기자(armature)를 솔레노이드에 더 근접하여 배치하는 것에 의해서, 본 발명은 자기 경로의 길이를 줄이고, 그에 따라 손실을 줄이고 효율을 높인다.
본 발명은 그러한 밸브 유닛의 구조에 대한 개선에 관한 것으로서, 제조의 단순화, 신뢰성 증가, 주어진 유동 용량에 대해서 밸브 유닛을 보다 콤팩트하게 만드는 것, 결과적인 기계의 전체 사공간(dead space)(즉, 양 밸브가 폐쇄될 때 그리고 작업 챔버가 그 최소 부피에 있을 때, 작업 챔버와 밸브 사이의 작업 유체의 부피)의 감소, 및 자기 손실의 감소(및 그에 따른 에너지 효율의 개선) 중 하나 이상을 포함하는 장점을 가진다.
발명의 제1 양태에 따라서, 유체 작업 기계의 작업 챔버와 제1 작업 유체 라인 및 제2 작업 유체 라인 모두의 사이에서 작업 유체의 유동을 조정하기 위한 밸브 유닛이 제공되고, 그러한 밸브 유닛은:
제1 밸브 부재 및 하나 이상의 협력하는 제1 밸브 시트(seat)를 포함하는 제1 밸브,
제2 밸브 부재 및 하나 이상의 협력하는 제2 밸브 시트를 포함하는 제2 밸브,
제1 밸브 부재를 하나 이상의 제1 밸브 시트로부터 멀리 또는 하나 이상의 제1 밸브 시트를 향해서(즉, 개방 위치 또는 폐쇄 위치 각각으로) 압압하기 위한 힘 그리고 제2 밸브 부재를 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀리 또는 하나 이상의 제2 밸브 시트를 향해서(즉, 개방 위치 또는 폐쇄 위치 각각으로) 압압하기 위한 힘을 인가하도록 작동가능한 액추에이터,
액추에이터와 제1 밸브 부재 사이의 커플링을 포함하고,
그러한 커플링은 제2 밸브 부재를 통해서 적어도 부분적으로(전형적으로 제2 밸브 부재를 통해서) 연장하는 연결부를 포함한다.
액추에이터로부터 제2 밸브 부재를 통해서 연장하는 제1 밸브 부재까지 커플링을 제공하는 것에 의해서, 밸브가 보다 콤팩트해질 수 있다. 특히, 밸브 유닛이 사용중에 연결되는 작업 챔버와 하나 이상의 제1 및 제2 밸브 시트 사이의 밸브 유닛에 의해서 형성되는 부피(다시 말해서, 양 밸브가 폐쇄될 때 밸브 시트와 작업 챔버 사이에 존재하는 작업 유체의 사부피(dead volume))가 감소될 수 있는데, 이는 제1 밸브 부재를 위한 액추에이터가 제2 밸브 부재와 작업 챔버 사이에 수용될 필요가 없기 때문이다. 전형적으로 액추에이터가 제2 밸브 부재에 커플링된다. 액추에이터가 자기 회로를 통해서 제2 밸브 부재에 커플링될 수 있을 것이다.
밸브 유닛이 밸브 유닛 내의 개구부를 더 포함할 수 있을 것이고, 그러한 개구부를 통해서 제1 밸브 및 제2 밸브가 작업 챔버와 연통할 수 있고, 제1 밸브 부재는 개구를 포함하고, 제1 밸브 부재가 하나 이상의 제1 밸브 시트와 밀봉 접촉할 때, 그러한 개구를 통해서 제2 밸브가 개구부와(그리고 그에 의해서 작업 챔버와) 연통할 수 있다.
연결부는 전형적으로 연결 막대(connecting rod)와 같은 기계적인 연결부이다. 전기자(제1 전기자)가 연결부와 일체형일 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 연결부가 (제1) 전기자 및 제1 밸브 부재 모두를 통해서 연장하여 압력을 평형화시키는 도관을 포함한다.
일부 실시예에서, 연결부가 수압식(hydraulic) 연결부를 포함할 수 있을 것이다. 수압식 연결부는, 예를 들어, 제1 및 제2 활주가능 부재 및 챔버를 포함할 수 있을 것이고, 그러한 챔버는, 제1 및 제2 활주가능 부재가 상응하여 이동하도록 그 사이에서 연장하는 수압 유체의 본체를 포함한다. 제1 활주가능 부재가 (제1) 전기자 또는 (제1) 전기자에 연결되고 함께 활주하는 부분일 수 있을 것이다. 제2 활주가능 부재가 제1 밸브 부재 또는 제1 밸브 부재에 연결되고 함께 활주하는 부분일 수 있을 것이다. 챔버가 폐쇄된 부피일 수 있을 것이나, 하나 이상의 개구가 또한 존재할 수 있을 것이고, 그러한 개구를 통해서 수압 유체의 챔버 내외로의 누출이 있을 수 있을 것이다. 그에 따라, 전기자 힘이 이러한 수압 유체의 본체를 통해서 제1 밸브 부재로 전달될 수 있을 것이다. 제1 밸브 부재는, 전형적으로, 저압 밸브(즉, 작업 챔버와 저압 유체 라인 사이의 수압 유체의 유동을 조정하는 밸브)이다. 제1 작업 유체 라인이 전형적으로 저압 유체 라인이다. 비록 누출이 일어날 수 있지만, 부피가 저압 밸브 개방 및 폐쇄를 위해서 적절하게 셋팅되도록, 각각의 부재 상의 스프링이 전형적으로 균형을 이루게 된다(balanced). 챔버가 기존 구성요소를 통한/그 주위의 누출에 의해서, 또는 별도의 유체 통로에 의해서 공급될 수 있을 것이다. 그러한 수압식 연결부의 장점은, 연결부에서 특정의 탄성이 존재하여, 피로 파괴로 인한 연결 막대 절단의 위험이 제거 또는 감소된다는 것이다.
밸브 유닛의 개구부가 동작 중에 작업 챔버에 커플링된다. 개구부는, 예를 들어, 단순한(plain) 개구, 나사산형 개구 등일 수 있을 것이다.
제1 밸브 부재 내에 개구를 제공하는 것은, 제1 밸브가 폐쇄되었을 때(즉, 제1 밸브 부재가 하나 이상의 제1 밸브 시트와 밀봉접촉할 때)에도, 제2 밸브로의 또는 제2 밸브로부터의 유동을 위한 작업 유체용 경로를 제공한다. 이는, 콤팩트한 밸브의 제공을 추가적으로 가능하게 한다. 제2 밸브 부재는, 전형적으로, 고압 밸브(즉, 작업 챔버와 고압 유체 라인 사이의 수압 유체의 유동을 조정하는 밸브. 제2 작업 유체 라인이 전형적으로 고압 유체 라인이다. 고압 및 저압은 상대적인 압력을 지칭한다.)이다.
사용 중에, 하나 이상의 제1 밸브 시트가 전형적으로 (전형적으로, 밸브 유닛 주위로 연장하는 고랑(gallery)을 통해서) 제1 작업 유체 라인으로 커플링되고, 하나 이상의 제2 밸브 시트가 전형적으로 (전형적으로, 밸브 유닛 주위로 연장하는 고랑을 통해서) 제2 작업 유체 라인으로 커플링된다.
제1 밸브 부재를 통해서, 작업 챔버를 제2 작업 유체 라인으로 유체적으로 커플링시키는 것에 의해서, 제1 작업 유체 라인이 작업 챔버 및 크랭크게이스에 가장 근접하여 위치될 수 있을 것이다. 이러한 근접성은 작업 유체 라인의 길이를 줄이는데 도움이 되고, 작업 유체 라인이 주위로 다른 방식으로 배열되는 경우에, 이러한 배열로부터 초래되는 복잡하게 얽히는(interwoven) 천공 경로를 방지한다. 또한, 제1 및 제2 작업 유체 라인으로부터의 제1 및 제2 밸브 시트에 대한 유체 연결이 축방향으로 이격될 수 있고, 이는 제조를 단순화한다.
전형적으로, 제1 작업 유체 라인이 저압 유체 라인이고, 제2 작업 유체 라인이 고압 유체 라인이다. 특정 실시예에서, 저압 라인이 크랭크케이스로 직접적으로 연결될 수 있도록(이는 전용 저압 저장용기와 유체 연통하는 저압 라인에 대한 대안적인 배열체이다), 저압 라인이 바람직하게 크랭크케이스에 인접하여 위치될 수 있을 것이다. 이어서, 크랭크케이스가 밸브 유닛 및 유체 작업 기계에 대한 작업 유체의 주요 저압 저장용기가 된다. 만약, 그 대신에, 고압 라인이 저압 라인 보다 작업 챔버에 더 근접한다면, '크랭크케이스 통기(breathing)'를 허용하기 위해서, 저압 라인을 크랭크케이스에 연결하는 것이 어렵거나 불가능하다.
전형적으로, 제1 밸브 부재가 제2 밸브 부재와 개구부 중간에 위치된다.
제2 밸브 부재가 제1 밸브 부재와 액추에이터의 중간에 위치될 수 있을 것이다.
액추에이터가 솔레노이드 액추에이터일 수 있을 것이다. 솔레노이드 액추에이터는 전형적으로 전기자(전형적으로, 제1 전기자 그리고, 일부 실시예에서, 또한 제2 전기자) 상으로 작용한다. 바람직하게, (제1) 전기자가, 제2 밸브 부재를 통해서 연장하는 연결부에 의해서 제1 밸브 부재에 (전형적으로 고정적으로) 연결된다. 연결부는 전형적으로 제2 밸브 시트와 동축적이다.
그러나, 액추에이터가 다른 유형의 액추에이터, 예를 들어 압전형, 수압식 또는 공압식 액추에이터일 수 있을 것이다.
솔레노이드 액추에이터가 (제1) 전기자 상으로 작용할 수 있을 것이고, (제1) 전기자가 제2 밸브 부재를 통해서 연장하는 연결부에 의해서 제1 밸브 부재에 연결되고, 전류가 솔레노이드 액추에이터를 통과할 때, 솔레노이드 액추에이터로부터의 자속(magnetic flux)이 (제1) 전기자를 통과하도록 그리고 그에 의해서 개방력 또는 폐쇄력이 연결부를 통해서 제1 밸브 부재로 가해지도록, (제1) 전기자가 솔레노이드 액추에이터로 자기적으로 커플링된다.
그러한 힘은 전형적으로, (제1) 전기자를 압압하고 그에 따라 제1 밸브 부재를 하나 이상의 제1 밸브 시트를 향해서 압압하는 폐쇄력이다. 그러나, 그러한 힘이 제1 밸브 부재를 하나 이상의 제1 밸브 시트로부터 멀리 압압하는 개방력일 수 있을 것이다.
솔레노이드 액추에이터에 의해서 제1 밸브 부재 상으로 가해지는 힘은, 전형적으로, 액추에이터를 통해서 전달되고, 제1 밸브 부재 상으로 직접적으로 작용하는 자기력에 의하지 않는다.
제1 밸브 부재가 비-자성 재료로 전체적으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 밸브 부재가 전기자(제2 전기자)를 형성하는 자성 재료를 포함하고 솔레노이드 액추에이터로 자기적으로 커플링될 수 있고, 그에 따라 전류가 솔레노이드 액추에이터를 통과할 때, 솔레노이드 액추에이터로부터의 자속이 (제2) 전기자를 통과하고 그에 의해서 (전형적으로, 다른 (제1) 전기자(제1 밸브 부재에 연결된다)로 가해지는 힘과 동시적으로) 개방력 또는 폐쇄력이 제2 밸브 부재로 가해진다.
(제2) 전기자와 만나고 (제2) 전기자를 통해서 축방향으로 통과하는 자속의 경로가 특히 흥미롭다. 축방향 플럭스(flux)는 축방향 힘을 생성하기 위한 퍼텐셜(potential)을 가지고, 그러한 힘은 제2 밸브 부재를 축방향으로 이동시킨다. 플럭스 경로는 디자인에 의해서 직접적으로 영향을 받으며, 플럭스를 안내하는 자기 회로가 자성/비-자성 구성요소/유체 갭의 근접도, 그들의 각각의 형상, 및 인접한 부분들의 중첩에 의해서 결정된다. 솔레노이드 코일의 에너지 공급(energisation)은, (제2) 전기자가 솔레노이드 코어(9)로부터 멀어지는 방향으로 또는 솔레노이드 코어(9)(도 2에 도시됨)을 향하는 방향으로 환형 밀봉 피스(34)(도 1에 도시됨)를 향해서 끌어 당겨지도록 유도한다. 도 2는 (제2) 전기자 부재가 2개의 자성 부분들 사이의 유체 공극 내로 당겨지는 실시예를 도시한다. 이러한 배열체는 큰 '파지(grab)' 힘을 제공하고, 그러한 파지 힘은 (제2) 전기자를 당기는 원격의(distant) 인력이다.
그러한 힘은 전형적으로, (제2) 전기자를 압압하고 그에 따라 제2 밸브 부재를 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀리 압압하는 개방력이다. 그러나, 그러한 힘이 (제2) 전기자를 압압하고 그에 따라 제2 밸브 부재를 하나 이상의 제2 밸브 시트를 향해서 압압하는 폐쇄력일 수 있을 것이다.
솔레노이드 액추에이터가 (제1) 전기자 상으로 작용할 수 있을 것이고, (제1) 전기자가 수압 동작형 커플링을 통해서 수압식으로 작동되는 부재로 커플링되고, 그러한 수압식으로 작동되는 부재는 연결부에 의해서 제1 밸브 부재로 커플링된다(전형적으로 연결된다).
수압 동작형 커플링은, 전기자의 이동이 수압 유체의 본체의 압력을 변화시키고 이어서 그러한 압력 변화가 수압식으로 작동되는 부재의 이동을 유도하는 커플링을 지칭한다. 이는, (제1) 전기자와 수압식으로 작동되는 부재가 상응하는 이동을 이루어 수압 유체의 본체의 부피를 유지하도록 (제1) 전기자와 수압식으로 작동되는 부재 사이의 실질적으로 폐쇄된 수압 유체의 본체가 존재할 수 있는 가능성을 포함하고, 그리고 또한 (제1) 전기자의 이동이 메커니즘을 작동시킬 수 있는, 예를 들어, 수압 유체의 본체의 압력을 변화시키고 그에 의해서 수압식으로 작동되는 부재를 이동시키는 효과를 가지는, 수압 유체의 본체를 수압 유체의 공급원 또는 싱크(sink)로 연결하는 밸브를 개방할 수 있는 가능성을 포함한다.
그에 따라, 밸브 유닛이 수압 유체를 포함하는 부피를 형성하는 챔버, 수압 유체의 싱크 또는 공급원, 및 챔버의 수압 유체의 싱크 또는 공급원으로의 연결을 조정하는 밸브를 포함할 수 있을 것이고, 액추에이터가 밸브를 개방하고 그에 의해서 제1 밸브 부재를 하나 이상의 제1 밸브 시트로부터 멀리 또는 그를 향하여 압압하는 힘 및 제2 밸브 부재를 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀리 또는 그를 향하여 압압하는 힘을 인가할 수 있다. 액추에이터가, 솔레노이드 액추에이터에 활주식으로 장착되는 (제1) 전기자 상으로 작용하여 밸브를 개방하는 솔레노이드 액추에이터일 수 있을 것이다.
수압 유체의 싱크 또는 공급원이 제1 또는 제2 작업 유체 라인으로 연결될 수 있을 것이다(적절한 경우에, 즉, 제1 및 제2 작업 유체 라인이 각각 저압 및 고압 유체 라인인 경우에, 적용 가능할 때, 제1 작업 유체 라인으로의 연결이 수압 유체의 싱크가 될 수 있고, 제2 작업 유체 라인으로의 연결이 수압 유체의 공급원이 될 수 있을 것이다).
일부 실시예에서, 수압 유체의 싱크 또는 공급원이, 연결부 및 제1 밸브 부재를 통해서 개구부까지의(그에 따라, 사용 중에 작업 챔버까지의) 도관이다. 그에 따라, 수압 유체의 싱크 또는 공급원에 대한 챔버의 연결을 조정하는 밸브가 파일롯(pilot) 밸브일 수 있을 것이고, (전형적으로, 전기자에 작용하고 챔버를 도관에 연결하는 밸브를 개방하는 솔레노이드 액추에이터로 인한) 그러한 밸브의 개방은 챔버 내의 압력이 개구부에서의 압력(그리고, 그에 따라, 사용 중에 작업 챔버 압력)과 평형 상태가 되도록 유도한다. 파일롯 밸브가 편향 폐쇄형일 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 파일롯 밸브가, 체크 볼 밸브와 같은 체크 밸브이다. 일부 실시예에서, 도관이 또한 (제1) 전기자를 통해서 연장한다.
밸브 유닛이 수압 유체를 포함하는 부피를 형성하는 챔버를 포함할 수 있을 것이고, 챔버는 수압식으로 작동되는 부재의 표면에 의해서 부분적으로 형성되고, 수압식으로 작동되는 부재는 활주식으로 장착되고, 그에 의해서 솔레노이드에 의한 작동에 응답하는 (제1) 전기자의 이동이 챔버 내의 수압의 감소(또는 증가) 및 수압식으로 작동되는 부재의 결과적인 이동을 유도한다.
수압식으로 작동되는 부재가 챔버 내의 수압의 감소에 응답하여 챔버 내로(또는 그러한 수압의 증가에 응답하여 챔버로부터 외측으로) 활주할 수 있을 것이다. 수압의 감소(또는 증가)는, 전형적으로, 수압식으로 작동되는 부재에 걸친 압력차로 인해서 챔버 내로의(또는, 각각 챔버 외로의) 방향을 따른 순 수압력을 유도한다. 그러나, 수압식으로 작동되는 부재가, 예를 들어, 스프링과 같은 탄성 부재에 의해서 챔버를 향해서(또는 각각, 챔버로부터 멀리) 편향될 수 있을 것이고, 그에 따라 챔버 내의 수압의 감소로 인해서 순 수압력이 감소(각각, 증가)됨에도 불구하고, 수압식으로 작동되는 부재 상의 순 수압력이 챔버로부터 멀어지는(각각, 챔버를 향하는) 방향으로 유지되나 수압식으로 작동되는 부재가 챔버 내로(각각, 챔버 외로) 결국 이동하는 실시예가 있을 수 있을 것이다.
챔버가 밸브를 통해서 수압 유체(또는 수압 유체의 공급원)를 위한 싱크와 연통될 수 있고, 그리고 (제1) 전기자가 솔레노이드에 의한 작동에 응답하여 활주되어 밸브를 개방할 수 있고, 그에 의해서 수압 유체가 챔버를 빠져나가도록(또는 각각 챔버로 진입하도록) 유도할 수 있고 수압식으로 작동되는 부재에 걸친 압력차가 생성될 수 있게 유도할 수 있다.
그러한 밸브가, 예를 들어, 스풀 밸브, 또는 포핏 밸브일 수 있을 것이다. 그러한 밸브가 밀봉 단부 및 비-밀봉 단부를 가질 수 있을 것이고, 그러한 밀봉 단부는 챔버와 수압 유체의 싱크(또는 공급원) 사이에 밀봉을 형성하도록 동작할 수 있고, 비-밀봉 단부는 챔버 내의 수압 액체와 접촉하고, 밀봉 단부의 밀봉 영역의 횡단면적이 수압 액체와 접촉하는 비-밀봉 단부의 횡단면적과 동일하다(그러한 횡단면적들은 밸브가 이동하는 방향에 수직인 평면 내의 횡단면적이다).
챔버가 수압식으로 작동되는 부재와 (제1) 전기자 사이에 형성될 수 있을 것이다. 챔버가 (제1) 전기자, 또는 가동(movable) 부재의 표면에 의해서 부분적으로 형성되고, 그러한 가동 부재의 이동이 (제1) 전기자의 이동에 커플링될 수 있다. 수압식으로 작동되는 부재가 (제1) 전기자에 의해서 초기에 점유되는 부피 내로 이동할 수 있을 것이다. 제2 밸브 부재가 수압식으로 작동되는 부재에 의해서 초기에 점유되는 부피 내로 이동할 수 있을 것이다.
솔레노이드 액추에이터가 전기자 (제1 전기자) 상에 작용할 수 있고, (제1) 전기자가 수압 동작형 커플링을 통해서 제2 밸브 부재에 커플링될 수 있을 것이다.
제2 밸브 부재가 활주식으로 장착되고 수압 유체를 포함하는 챔버와 연통하는 표면을 가질 수 있을 것이고, (제1) 전기자의 이동은 (예를 들어, 수압 유체의 싱크(또는 각각 수압 유체의 공급원)에 대한 밸브의 개방에 의해서) 챔버 내의 수압 유체의 압력의 감소(또는 증가)를 유도하고, 압력의 감소(또는 증가)는 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀어지게 또는 그를 향하여 제2 밸브 부재를 압압하는 것을 유도한다.
제2 밸브 부재가 활주식으로 장착되고 수압 유체를 포함하는 챔버와 유체 연통하는 표면을 가질 수 있을 것이고, 제1 밸브 부재 또는 연결부의 이동은 챔버 내의 수압 유체의 압력의 감소(또는 증가)를 유도하고, 이어서 압력의 감소(또는 증가)는 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀어지게 또는 그를 향하여 제2 밸브 부재를 압압한다.
제2 밸브 부재가 챔버 내의 수압의 감소에 응답하여 챔버 내로(또는 그러한 수압의 증가에 응답하여 챔버로부터 외측으로) 활주할 수 있을 것이다. 수압의 감소(또는, 각각 증가)는 전형적으로 챔버 내로의 방향을 따르는 순 수압력을 유도한다. 그러나, 제2 밸브 부재가, 예를 들어, 스프링과 같은 탄성 부재에 의해서 챔버를 향해서(또는, 각각 챔버로부터 멀리) 편향될 수 있을 것이고, 그에 따라 챔버 내의 수압의 감소(또는, 각각 증가)로 인해서 편향이 감소됨에도 불구하고, 제2 밸브 부재 상의 순 수압력이 챔버로부터 멀어지는(또는, 각각 챔버를 향하는) 방향으로 유지되지만 제2 밸브 부재가 챔버 내로(또는, 각각 챔버 외로) 결국 이동한다. 즉, 순(net) 힘이, 수압력 보다 중요하다.
챔버가 밸브를 통해서 수압 유체를 위한 싱크(또는 수압 유체의 공급원)와 연통될 수 있고, 그리고 (제1) 전기자가 솔레노이드에 의한 작동에 응답하여 활주되어 밸브를 개방할 수 있고, 그에 의해서 수압 유체가 챔버를 빠져나가도록(또는 각각 챔버로 진입하도록) 유도할 수 있고 제2 밸브 부재에 걸친 압력차가 생성될 수 있게 유도할 수 있다. 그러한 밸브가, 예를 들어, 스풀 밸브, 또는 포핏 밸브일 수 있을 것이다. 그러한 밸브가 밀봉 단부 및 비-밀봉 단부를 가질 수 있을 것이고, 그러한 밀봉 단부는 챔버와 수압 유체의 싱크(또는 공급원) 사이에 밀봉을 형성하도록 동작할 수 있고, 비-밀봉 단부는 챔버 내의 수압 유체와 접촉하고, 밸브가 이동하는 방향에 수직한, 밀봉 단부의 밀봉 영역의 횡단면적이 수압 유체와 접촉하는 비-밀봉 단부의 횡단면적과 동일하다.
챔버가 제2 밸브 부재와 (제1) 전기자 사이에 형성될 수 있을 것이다. 제2 밸브 부재가 (제1) 전기자에 의해서 초기에 점유되는 부피 내로 이동할 수 있을 것이다.
챔버와 제2 작업 유체 라인(전형적으로, 고압 유체 라인) 사이에 스로틀(즉, 좁아지는 유동 영역)을 통한 유체 연결이 있을 수 있을 것이다. 이는, 챔버 내의 수압 유체의 압력이 제2 작업 유체 라인 내의 압력 보다 낮아질 수 있게 하여, 제2 밸브 부재 및/또는 수압식으로 작동되는 부재의 이동이 있는 경우에, 제2 밸브 부재 및/또는 수압식으로 작동되는 부재의 이동을 도우면서, 또한 메커니즘을 리셋하기 위해서 시간에 걸쳐서 가압된 수압 유체가 챔버로 복귀될 수 있게 한다. 스로틀이 제2 밸브 부재와 그러한 제2 밸브 부재가 내부에서 활주하는 통로 사이의 갭, 또는 수압식으로 작동되는 부재가 존재하는 경우에, 수압식으로 작동되는 부재와 그러한 수압식으로 작동되는 부재가 내부에서 활주하는 통로 사이의 갭을 포함할 수 있을 것이다.
전형적으로, 밸브 유닛이, 밸브 유닛에 의해서 규정되는 축방향에 평행한 길이방향 축을 가진다.
하나 이상의 제1 및 하나 이상의 제2 밸브 시트가 동축적일 수 있을 것이다. 하나 이상의 제1 밸브 시트가 하나 이상의 제2 밸브 시트와 동심적일 수 있을 것이다.
제1 및/또는 제2 밸브 부재가, 2개의 시트들 사이에 놓이는 포트 또는 포트들을 밀봉하는 2개의 밸브 시트를 가질 수 있을 것이다. 전형적으로, 제2 밸브 부재가 반경방향 외측 영역에서, 그리고 반경방향으로 최내측 영역에서 제2 밸브 시트에 대해서 축방향으로 밀봉한다. 제2 밸브 부재가 안내부 주위로 또는 안내부 내에서 활주될 수 있을 것이다.
제1 및/또는 제2 밸브 부재가 환형 밸브 부재일 수 있을 것이다. 환형 밸브의 특성은, 전형적으로, 연속적인 밀봉 라인이 반경방향 내측 영역(밀봉 라인의 반경방향 내측)을 외측 영역(밀봉 라인의 반경방향 외측)으로부터 격리시킨다는 것이다. 2개의 연속적인 밀봉 라인의 경우에, 전형적으로 반경방향 외측 영역(외측 밀봉 라인의 반경방향 외측)이 반경방향 내측 영역(내측 밀봉 라인의 반경 방향 내측)과 동일한 가압 영역으로 커플링되고, 중간 영역(2개의 밀봉 라인들 사이)으로부터 격리된다.환형 밸브의 단일 밀봉 라인 배열체를 가지는 실시예에서, 밸브 본체의 상응하는 부분이 밀봉 라인의 반경방향 내측 영역에서 종료되는 유체 통로를 포함한다.
2개의 밀봉 라인을 가지는 환형 밸브의 배열체를 가지는 실시예에서, 밸브 본체의 상응하는 부분이 밸브 부재 중간 영역에서 종료되는 유체 통로를 포함한다.
유체 통로, 또는 적어도 유체 통로로의 입구가 단일의 연속적인 환형 공극(void), 강화 연장 부재(strengthening spanning member)를 가지는 동일한 공극, 유동 변경 연장 부재를 가지는 동일한 공극, 중간 연장 부재에 의해서 형성되는 많은 수의 '신장 형상의(kidney shaped)' 공극, 또는 중간 연장 부재를 가지는 일련의 포트 또는 천공부(drilling)의 다른 배열체에 의해서 구현될 수 있을 것이다.
대안적으로, 밀봉 라인이, 밸브 본체의 경계에서의 유체 통로의 종료에 의해서 형성되는 형상과 정확히 일치하는, 또는 그 대신에 단일의 또는 복수의 유체 통로와 느슨하게 합치되는(loosely match), 유체 통로의 구성에 맞춰질 수 있을 것이다. 현재, 밀봉 라인(들)을 형성하기 위한 가장 저렴하고 신속하게 제조되는 융기부(ridge) 형상은 단일의 원, 또는 원 및 동심적인 융기부의 쌍이다. 비록 전형적으로 밀봉이 편평한 시트 및 융기부 유사 구조물에 의해서 이루어지나, 수 많은 대안적인 밀봉 메커니즘 및 구성이 존재한다는 것이 당업자에게 명확할 것이다.
제1 및 제2 밸브 부재가 밸브 유닛 내에 위치될 수 있을 것이다.
이는, 제1 또는 제2 밸브 부재가 밸브 유닛의 외부에 위치되는 배열체와 대비된다.
제1 밸브 부재가 하나 이상의 제1 밸브 시트와 밸브 유닛 내의 개구부(이를 통해서, 밸브 유닛이 사용 중에 유체-작업 기계 내의 작업 챔버로 연결된다) 중간에 위치될 수 있을 것이다. 이는, 예를 들어, 도 2의 실시예에서 확인될 수 있다. 그에 따라, 제1 밸브 부재가 일부 실시예에서 개구부(4)로부터 멀리(사용 중에 작업 챔버로부터 멀리), 액추에이터를 향해서 이동하여 밀봉할 수 있을 것이다.
이러한 특징과, 액추에이터 연결부가 제2 밸브 부재를 통해서 연장하는 특징의 조합은, 하나 이상의 제1 밸브 시트가, 개구부를 통해서 접근될 수 있음에 따라, 보다 용이하게 제조될 수 있다는 것을 의미한다.
전형적으로, 하나 이상의 제2 밸브 시트가 제2 밸브 부재와 개구부 중간에 위치된다. 그에 따라, 제2 밸브 부재가 전형적으로 개구부를 향해서(작업 챔버를 향해서), 그리고 액추에이터로부터 멀리 이동하여 밀봉한다.
밸브 유닛이, 하나 이상의 제1 밸브 시트를 수압 라인으로 커플링하기 위한 하나 이상의 반경방향 외측 연장 유동 통로 및/또는 하나 이상의 제2 밸브 시트를 수압 라인으로 커플링하기 위한 하나 이상의 반경방향 외측 연장 유동 통로를 포함할 수 있을 것이다.
반경방향 외측 연장 통로는 제1 및 제2 밸브 시트를 수압 라인(전형적으로, 각각 저압 라인 및 고압 라인)으로 연결하기 위한 콤팩트한 구성을 제공한다. 전형적으로, 반경방향 외측 연장 유동 통로는, 전형적으로 밸브 유닛 주위로 연장하는 고랑에 의해서, 하나 이상의 제1 밸브 시트 및/또는 하나 이상의 제2 밸브 시트를 수압 라인에 커플링시킨다.
제1 밸브 부재가 환형 밸브일 수 있고, 하나 이상의 제1 밸브 시트가 환형 밸브 시트이고, 환형 제1 밸브 부재가 환형 밸브 시트와 밀봉 결합할 때, 환형 제1 밸브 부재와 환형 밸브 시트의 둘레 주위로 연장하는 내측 및 외측 밀봉 라인을 함께 형성하도록 환형 제1 밸브 부재 및 환형 밸브 시트가 구성된다.
예를 들어, 환형 제1 밸브 부재와 환형 밸브 시트 중 하나가 내측 밀봉 융기부를 포함할 수 있을 것이다. 제1 환형 밸브 부재와 제1 환형 밸브 시트 중 하나가 외측 밀봉 융기부를 포함할 수 있을 것이다. 제1 환형 밸브 부재가 제1 환형 밸브 시트와 밀봉 결합할 때, 내측 및 외측 밀봉 융기부가 각각 내측 및 외측 밀봉 라인을 형성할 수 있을 것이다.
액추에이터와 제1 밸브 부재 사이의 커플링이 자기적 커플링을 포함할 수 있을 것이다. 액추에이터와 제2 밸브 부재 사이의 커플링이 자기적 커플링을 포함할 수 있을 것이다.
액추에이터의 작동이 제1 밸브의 개방 또는 폐쇄를 유도하도록 그리고 후속하여 제2 밸브의 개방 또는 폐쇄를 유도하도록, 밸브 유닛이 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 밸브의 이동이 다른 밸브에 작용하는 자기 회로를 변화시킬 수 있을 것이고, 그에 따라 후속하여 그러한 다른 밸브가 자기적으로 압압되도록(이동되도록) 유도할 수 있을 것이다.
제1 밸브(하나 이상의 제1 밸브 시트와 밀봉 접촉부를 형성하는 제1 밸브 부재)의 개방 또는 폐쇄가, 액추에이터에 의해서 제2 밸브 부재 상으로 가해지는 힘을, 직접적으로 또는 간접적으로, 증가되게 유도하도록 그리고 그에 의해서 제2 밸브의 후속 개방 또는 폐쇄를 용이하게 하도록, 밸브 유닛이 구성될 수 있을 것이다.
본 발명은 유체 작업 기계에 대한 제2 양태로 확장되고, 그러한 유체 작업 기계는, 임의의 선행하는 청구항에 따른, 저압 라인, 고압 라인, 작업 챔버, 및 밸브 유닛을 포함하고, 제1 및 제2 밸브가 작업 챔버와 유체 연통하고, 제1 및 제2 밸브 시트가 각각 저압 및 고압 라인으로 커플링되고, 그에 의해서 작업 챔버와 저압 및 고압 라인 사이의 작업 유체의 유동을 조정한다.
밸브 유닛이 밸브 유닛 내의 개구부를 더 포함할 수 있을 것이고, 그러한 개구부를 통해서 제1 밸브 및 제2 밸브가 작업 챔버와 연통할 수 있고, 제1 밸브 부재는 개구를 포함하고, 제1 밸브 부재가 하나 이상의 제1 밸브 시트와 밀봉 접촉할 때에도, 그러한 개구를 통해서 제2 밸브가 작업 챔버와 연통할 수 있다(즉, 제1 밸브 부재가 개구를 포함하고, 그러한 개구를 통해서, 제1 밸브 부재가 개방될 때, 제2 밸브가 작업 챔버와 연통할 수 있다.) 그럼에도 불구하고, 일부 유동이 제1 밸브 부재의 둘레 주위로 부가적으로 통과할 수 있다(개구를 우회).
작업 챔버가, 예를 들어, 피스톤, 및 그러한 피스톤이 활주 가능하게 내부에 장착되는 실린더에 의해서 형성될 수 있을 것이다.
저압 라인이 (예를 들어, 밸브 본체 주위로 연장하는 저압 유체 고랑을 통해서) 하나 이상의 제1 밸브 시트와 유체 연통될 수 있을 것이다. 고압 라인이 (예를 들어, 밸브 본체 주위로 연장하는 고압 유체 고랑을 통해서) 하나 이상의 제2 밸브 시트와 유체 연통될 수 있을 것이다.
유체 작업 기계가 제어기를 포함할 수 있을 것이고, 그러한 제어기는, 예를 들어 EP0361927 및 EP0494236의 방법에 의해서, 작업 챔버 부피의 사이클에 대한 위상 관계로 액추에이터를 능동적으로 제어하고 그에 의해서 작업 챔버 부피의 각각의 사이클에서 작업 챔버에 의한 작업 유체의 순 변위를 결정한다. 작업 챔버 부피의 사이클이 회전 가능한 샤프트의 회전에 커플링될 수 있을 것이고, 유체 작업 기계가 샤프트 위치 센서를 포함할 수 있을 것이고 작업 챔버 부피의 사이클에 대한 위상 관계로 액추에이터를 제어하기 위해서 샤프트 위치 센서로부터의 신호를 고려할 수 있을 것이다. 유체 작업 기계는, 전형적으로, 펌프, 모터, 및/또는 교번적인 동작 모드로 펌프 또는 모터로서 동작 가능한 기계이다.
저압 및 고압 밸브 부재가 바람직하게 포핏 밸브이다.
본 발명의 제2 양태의 추가적인 선택적 특징은 발명의 제1 양태와 관련하여 전술한 특징에 상응한다.
이제, 이하의 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 유닛의 제1 예를 통한 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 유닛의 제2 예를 통한 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 밸브 유닛의 제3 예를 통한 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 밸브 유닛의 제4 예를 통한 횡단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른, 파일롯 유동이 없는 상태의, 밸브 유닛의 다른 예시적인 실시예를 도시한다.
도 7 내지 도 16은 본 발명에 따른, 파일롯 유동(수압식 작동)이 있는 상태의, 밸브 유닛의 다른 예시적인 실시예를 도시한다.
도 1은 밸브 유닛(1)의 제1 예를 통한 횡단면도이다. 밸브 유닛은 자성 재료(예를 들어, 철)로 형성된 세장형 본체(2)를 가지고 길이방향 축(3)을 가진다. 밸브 본체가 개구부(4)까지 연장하고, 그러한 개구부를 통해서 밸브 본체가, 작업 챔버로서 기능하는 실린더(6)로 부착될 수 있다. 저압 밸브 부재(8)(제1 밸브 부재로서 기능한다)가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 동작 가능하고, 그러한 개방 위치에서 작업 유체가 반경방향 연장 저압 유체 도관(10)을 통해서 저압 매니폴드(제1 작업 유체 라인)로 유동할 수 있고, 폐쇄 위치에서는 환형 밸브 부재가 내측 및 외측 저압 밸브 시트(12A, 12B)에 대해서 밀봉하여, 내측 및 외측 원형 밀봉부를 형성한다.
저압 밸브 부재가 개구(14)를 더 포함하고, 그러한 개구를 통해서 작업 유체가 작업 챔버와 고압 밸브 사이에서 유동할 수 있고, 고압 밸브는 고압 밸브 부재(16)(제2 밸브 부재로서 기능한다) 및 원형 고압 밸브 시트(18)를 포함한다. 고압 밸브 부재는 개방 위치와 밀봉 위치 사이에서 동작할 수 있고, 그러한 개방 위치에서 작업 유체가 반경방향 연장 고압 유체 도관(20) 내로 또는 그 외부로 고압 매니폴드(제2 작업 유체 라인)로 유동할 수 있고, 밀봉 위치에서는 고압 밸브 부재가 고압 밸브 시트에 대해서 밀봉되어, 고압 매니폴드로의 또는 그로부터의 유체 유동을 차단한다. 유체 통로(22)가 실린더로부터 고압 밸브 시트로 연장하고, 고압 밸브는, 저압 밸브가 폐쇄되었을 때에도, 유체 통로(22) 및 개구(14)를 통해서 실린더와 연통한다. 고압 밸브 및 그 시트 모두가 저압 밸브 부재의 개구(14)를 통해서 작업 챔버와 유체적으로 연통할 수 있다. 개구를 통한 이러한 유체 연통은 저압 밸브의 개방 또는 폐쇄 상태와 관계없다. 저압 밸브가 개방 상태에 있을 때, 일부 유동이 저압 밸브 부재의 둘레 주위로 부가적으로 통과할 수 있다(개구(14)를 우회).
고압 밸브 부재가 스프링(24)에 의해서 폐쇄 위치로 편향된다. 저압 밸브가, 고압 밸브 부재를 통해서 연장하는 연결 막대(26)(연결부로서 기능한다)에 의해서 전기자(28)((제1) 전기자로서 기능한다)로 연결된다. 비록, 디자인 및 제조의 용이함을 위해서, 그것이 밸브 부재의 중심을 통과하지만 이는 필수적인 것이 아니고, 중심을 벗어나서 고압 밸브 부재를 통과할 수 있을 것이다. 스프링(30)은 전기자를 작업 챔버를 향해서 편향시켜, 저압 밸브를 개방 위치로 편향시킨다. 솔레노이드(32)가 액추에이터로서 기능하여, 스프링(30)에 의해서 제공되는 스프링력에 반대되는 힘을 전기자로 선택적으로 제공한다.
솔레노이드는, 이하에서 더 설명되는 자기 회로에 의해서 고압 밸브에, 그리고 자기 회로에 의해서 그리고 전기자(28) 및 연결 막대(26)를 통해서, 저압 밸브로 커플링된다.
고압 밸브 부재가 철과 같은 자성 재료로 제조된다. 저압 밸브 부재가 자성을 가지지 않는다. 환형 밀봉 피스(34)가 외측 안내 부분(36)을 가지고, 그러한 외측 안내 부분을 따라서 고압 밸브 부재가 동작 중에 활주한다. 밀봉 피스(34)가 연결부를 위한 및/또는 제1 밸브 부재를 위한 안내부로서 부가적으로 기능할 수 있을 것이다. 밀봉 피스(34)가 전형적으로 자성 재료로 제조되고 고압 밸브를 통해서 연장하고, 연결부(26)가 밀봉 부재를 통해서 연장하고, 그에 의해서 고압 밸브를 통해서 연장한다. 환형 가교 피스(38)가 비-자성 재료로 형성되고, 동작 중에 자속이 외측 둘레 주위로 그리고 이러한 환형 가교 피스(38)의 내측 둘레를 통해서 연장한다. 자속이 또한 가교 피스(38)를 통해서 연장하나, 그러한 가교 피스(38)는 비-자성적이고, 자속을 채널링(channel)하거나 안내하지 않고, 단순히 자기 저항(reluctance) 제어 갭으로서 작용한다.
전류가 솔레노이드로 공급되지 않을 때, 저압 밸브가 스프링(30)에 의해서 개방 위치로 편향되고, 고압 밸브가 스프링(24)에 의해서 폐쇄 위치로 편향된다. 밸브 유닛 및 작업 챔버를 포함하는 유체 작업 기계의 동작 중에, 솔레노이드는 작업 챔버 부피의 사이클 중에 적절한 지점에서 작동된다(그에 따라, 고압 밸브 상으로 개방력, 그리고 저압 밸브 상으로 폐쇄력을 제공한다). 펌핑 사이클 중에, 솔레노이드의 에너지 공급은 전형적으로 하사점(bottom dead centre)(최대 작업 챔버 부피의 지점) 주위에서 전형적으로 이루어진다. 모터 작용(motoring) 사이클 중에, 이는 전형적으로 상사점(최소 작업 챔버 부피의 지점) 바로 전이고, 그에 따라 저압 밸브가 폐쇄되게 유도한다. 피스톤이 상사점으로 계속됨에 따라, 부분적인 부피 펌핑 사이클이 실행되고, 다시 말해서, 저압 및 고압 밸브 모두가 밀봉된 상태에서 피스톤이 상사점에 접근함에 따라 작업 챔버 내의 압력이 높아지고, 그러한 압력은 고압 밸브의 다른 측부(side) 상의 압력과 평형이 되고, 그에 따라 고압 밸브가 개방 이동되고, 수압에 의해서 더 이상 폐쇄 상태로 유지되지 않는다. (이는, 펌핑 사이클에서 변위될 수 있는 작업 유체의 최대량의 일부(이러한 경우에 작은 부분) 만이 변위됨에 따라, 부분적 부피 펌핑 사이클로서 지칭된다.) 자속이 밸브 본체 및 전기자(28)를 통과하여 솔레노이드를 향해서 작용하는 전기자 상의 힘을 생성하여, 저압 밸브를 폐쇄 위치로 압압한다. 저압 밸브가 폐쇄될 때, 전기자가 또한 솔레노이드에 더 근접하도록 이동된다.
저압 밸브 부재가 저압 유동 통로를 밀봉하도록 일단 이동되면, 전기자(28)와 밸브 본체 사이의 갭이 작아진다. 전기자(28)의 이동은 전기자와 밸브 본체 사이의 반경방향 갭뿐만 아니라, 축방향 갭도 감소시킬 수 있을 것이다. 전기자의 외측 둘레부(40)와 가교 부분(38) 사이의 갭이 변화되지 않고 유지되고, 가교 부재(12), 전기자 및 밸브 본체가 단일 금속 피스인 것과 같이 자속이 2개의 갭 모두를 가로질러 점프한다. 이는, 밸브 본체 및 전기자를 통한 전체 자기 회로의 자기 저항을 감소시키는 효과를 가진다. 이는, 전기자 자체를 통한 자속을 위한 경로를 촉진하는 효과를 가진다. 이는, 고압 밸브 부재를, 작업 챔버로부터 멀리 그리고 각각의 도면에서 위쪽으로, 완전 개방 위치를 향해서 압압하는 고압 밸브 부재 상의 힘을 증가시킨다.
따라서, 저압 밸브 및 고압 밸브 모두가 단일 액추에이터에 의해서 작동된다. 실제로, 저압의 폐쇄와 고압 밸브의 개방 사이에 지연이 존재할 것이고, 작업 챔버 내의 압력의 시간에 따른 변동은, 밸브가 이동하는 정확한 순간을 지시(dictate)할 것이다.
이러한 배열체는 몇 가지 장점을 가진다. 첫 번째로, 전체적인 구성이 콤팩트해지고, 저압 및 고압 밸브들의 밀접한 근접성으로 인해서 사부피가 최소가 된다. 전기자(28)가 솔레노이드에 근접하여, 자기 손실을 최소화한다. 저압 연결이 작업 챔버에 더 근접하고, 그에 따라 기계 크랭크케이스(미도시)에 더 근접한다.
도 2는 제1 예에 대체로 상응하는 제2 예시적 실시예를 통한 횡단면도이다. 상응하는 특징부에는 그에 따라 라벨을 부여하였다. 이러한 경우에, 저압 밸브가 다시 개방 편향되나, 이번에는, 작업 챔버를 향해서, 액추에이터로부터 멀어지는 이동에 의해서 밀봉을 한다. 전류가 솔레노이드를 통과할 때, 저압 밸브가 폐쇄 압압된다.
전기자(28)에 작용하는 스프링(30)이 솔레노이드 코어(9)에 연결되는 대신에, 스프링은, 그 대신에, 전기자의 다른 측부(전기자로부터 먼쪽의 측부)와 환형 밀봉 피스(34) 사이에 연결된다. 저압 밸브는 밸브를 '폐쇄하기 위한 에너지 공급(energise to close)'을 유지하는데, 이는 저압 밸브 부재가 작업 챔버를 향해서 반대 방향으로 안착(seat)되도록 구성되기 때문이다. 그 대신에, 스프링(30)이 정지적인 부분(밸브 본체, 또는 밸브 본체에 연결된 어떤 부분)에 연결된 임의 개소(elsewhere)에 위치되어, 전기자에 연결된 어떠한 부분(예를 들어, 어떻게든 환형 밸브 부재에 연결된, 밸브 부재의 중앙 하부면)에 작용할 수 있을 것이다.
환형 밀봉 피스(34)와 전기자(28) 사이의 축방향 중첩이 증가됨에 따라, 자기 저항이 감소된다. 이는 제1 실시예에 대한 것과 같은 방식으로 기능하고, 그에 따라 저압 전기자를 통한 자속을 위한 경로가 촉진되고, 그리고 이는 고압 밸브 부재의 전기자(29)(제2 전기자로서 기능한다) 상에 작용하는 힘의 증가를 촉진하여, 고압 밸브 부재의 후속 이동을 유발한다.
비록 구분된 전기자 및 고압 밸브 부재로서 설명되었지만, 당업자는, 양 부분을 구성하는 단일 피스 구성요소 또는 함께 결합된 2개의 구분된 구성요소가 있을 수 있다는 것을 명확하게 이해할 것이다.
고압 밸브 부재가 축방향으로 밀봉하고, 반경방향으로 안내된다. 걸림(jamming)(큰 마찰로 인해서, 박히기 시작하는 것)이 없이, 시트의 축에 대해서 소정 범위까지 기울어질 수 있게 허용하도록, 안내체(guidance)가 위치될 수 있을 것이다. 안내체가 밸브 부재의 반경방향 내측 측부 또는 반경방향 외측 측부 상에 위치될 수 있을 것이다. 밸브가 각도를 이룰 때, 프로파일과 접촉 지지(abutting) 표면(내부 또는 외부) 사이의 간섭(interfering) 접촉부가 매끄럽게 또는 둥글게(rounded) 또는 매끄럽고 둥글게 되도록 그리고 날카로운 프로파일(보다 결합되기 쉽고 결과적으로 걸림을 촉진하는 큰 마찰의 계면을 초래할 수 있을 것이다)이 존재하지 않도록, 밸브 부재의 안내 측부가, 원호형, 구형, 조합 구형, 또는 부분적-구형 프로파일과 같은 특별한 프로파일로 성형될 수 있을 것이다. 고압 밸브 부재의 면의 편평한 표면이 작업 챔버로 연장되는 천공부(22)에 대해서 밀봉된다. 환형 형태의 비-자성 안내부가 도시되어 있고, 그 외부 표면(36)은 고압 밸브 부재로의 내측 안내부로서의 역할을 한다. 이는 비-자성적이고, 그에 따라 고압 밸브 부재/고압(제2) 전기자(29)의 축방향 면들로부터의 플럭스 유동을 촉진한다. 그 대신에, 고압 밸브 부재가 외부 안내부 내에서 활주할 수 있을 것이다. 안내부 및 안내체가 또한 각각의 밸브 부재를 중앙에 배치하려고 할 수 있을 것이다.
비록 환형 밀봉 피스(34)가 단일 구성요소로서 도시되어 있지만, 그 대신에 하나 초과의 부분(예를 들어, 반경방향 내측 질량체(mass) 및 반경방향 외측 질량체 사이의 분할)으로 형성될 수 있을 것이다.
도 3은 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이다. 도 3의 실시예에서, 밸브 본체의 외측 층을 형성하는 비-자성 재료(42)가 자성 재료의 삽입체(44)를 포함한다. 이러한 배열체는 비-자성 재료를 천공하고 자성 재료의 막대를 결과적인 보어 내로 압입하는 것에 의해서 제조된다. 고압 밸브와 대면하는 막대의 단부가 초기에 완성되지 않고 비-자성 재료 내에 배치된 후에만 최종적으로 가공된다. 이는, 고압 밸브 부재의 반경방향 대면 표면 또는 표면들(48)에 인접하여 테이퍼링 돌출부(46)를 형성하여 고압 밸브에 연결된 전기자(29)의 비례 자기 제어를 가능하게 할 수 있도록, 자성 삽입체의 밸브 대면 표면이 주의 깊게 성형될 수 있게 한다. 갭이 작도록, 그리고 하나의 삽입체 내의 자속이 외주방향으로 인접한 삽입체 내의 자속에 영향을 미치고 그와 상보적이 되도록, 자성 삽입체들이 서로 충분히 근접하여 위치될 수 있을 것이다.
도 4는 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이다. 도 4의 실시예에서, 자기 회로가 밸브 본체로부터 고압 밸브 시트(23) 및 고압 밸브 부재(16) 및 고압 전기자(29)(본 실시예에서, 고압 전기자(29)가 고압 밸브 부재의 외측 둘레에 위치되어, 제2 밸브 부재의 전기자로서의 기능을 한다)를 통해서 환형 밀봉 피스(34)로 연장된다. 밸브 본체가, 자기 재료로 전형적으로 제조되는 캡슐(13)을 가진다. 고압 밸브 부재(16)가, 연결부(26) 주위에 위치된 안내 부분(25) 상에 활주식으로 장착된다. 전기자를 통한 상기의 자기 경로가 주로 반경방향으로 통과하고, 고압 밸브를 상승시키기 위한 자기적 인력이 고압 전기자(29)와 환형 밀봉 피스(34) 사이에서 주로 축방향으로 작용한다. 저압 전기자(28)가 작업 챔버로부터 멀리 이동함에 따라, 자성 구성요소의 중첩이 증가되어, 회로 내의 자기 저항을 감소시킨다. 이는, 고압 전기자(29) 및 밸브 부재를 이동시키기 위해서 이용 가능한 자속을 증가시킨다.
도 5는 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이다. 도 5의 실시예는, 환형 밀봉 피스(34)가 없는 상태에서, 막대(26)를 이동시키는 전기자(157((제1) 전기자로서 기능한다), 플럭스 가교부(175), 및 전기자(제2 전기자)로서 기능하는 고압 밸브 부재의 자성 부분(180)을 포함하는 대안적인 자기 회로 구성을 가진다.
도 6은 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이다. 도 6의 실시예에서, 전류가 솔레노이드를 통과하고 힘이 결과적으로 전기자(157, 28)로 인가될 때, 저압 밸브가 먼저 위쪽으로(폐쇄 위치로) 이동한다. 솔레노이드의 에너지 공급은 고압 밸브 부재가 전기자에 대한 인력에 의해서 개방 상태로 당겨지도록 유도한다(축방향 힘이 플럭스 가교부(175)를 향하는 인력에 기인하는 도 5의 실시예와 대비된다). 잔류하는 유체 갭(156)은, 조합된 전기자/고압 밸브 부재에 걸쳐서 압력이 평형화된 후에 고압 밸브 부재가 종동할(follow) 것임을 의미한다. 저압(10) 및 고압(20) 천공 경로들이 서로 삽입되는 상태(interleaved)가 아니라는 것을 주목하여야 한다.
도 5 및 도 6의 실시예에서, 연결 막대(26)를 통한 파일롯 유동이 존재하지 않는다. 연결 막대는 위쪽에서 압력 영역이 형성되는 것을 피하기 위해서 중공형이고, 그에 따라 실린더 압력과 관계없이 막대의 제한없는 이동을 허용한다.
도 7은 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이고, 파일롯 스테이지를 가지는 디자인을 도시하고 파일롯 구성요소(157)를 포함한다. 저압 포핏/이동 기둥(pole)이 위쪽으로 이동할 때, 고압 포핏이 위쪽으로 이동하기 전에 연결 막대를 통해서 파일롯 스테이지가 개방된다. 막대가 파일롯 유동을 위한 반경방향 천공부(160)를 가지고, 고압 부재와 함께 스풀 밸브 배열체를 구현한다. 파일롯 유동 경로는 저압 밸브가 폐쇄될 때 개방되는 한편, 고압 밸브는 폐쇄되어 유지된다. 중간 영역(158)(챔버로서 기능한다) 내의 압력이 파일롯 유동을 통해서 서서히 평형화된다. 그에 따라, 초기에, 실린더 압력, 고압 도관(20) 압력, 및 중간 영역(158) 사이에 압력 불균형이 있을 것이다.
모터 작용 사이클의 종료부(가압된 수압 유체가 고압 라인으로부터 수용되고, 작업을 위해서 이용되고, 이어서 저압 라인으로 배출된다)에서: 저압 밸브가 압력 힘을 극복할 수 있을 정도로 충분한, 고압 유동이 파일롯 유동을 통해서 작업 챔버로 진입하는 동안, 피스톤 하향 행정(downstroke)이 작업 챔버 내의 압력을 감소시킬 수 있을 정도로 충분히 빨라야 한다.
도 8은 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이고, 추가적인 제어 가능 파일롯 스테이지를 가지는 실시예를 도시한다. 이전의 실시예와 대조적으로, 도면 내의 전기자(28)/파일롯 구성요소(157)는 연결 막대에 상대적으로 이동하지 못하게(rigidly) 연결되지 않고, 연결 막대 상에서 활주 가능하게 장착되고 제한된 축방향 이동이 허용된다. 이동은 막대의 외경의 변화에 의해서 하나의 범위에서, 그리고 막대로부터 돌출하는 단부 정지부에 의해서 다른 범위에서 제한된다. 대안적으로, 이중 직경 막대 대신에, 단순히 제2 단부 정지부 구성요소가 존재할 수 있다. 이동하는 기둥/활주하는 전기자(157/200)가 포핏 막대 상에서 활주할 수 있다. 저압 밸브가 폐쇄된 후에, 연결 막대를 통한 작은 유체 갭이 파일롯 유동 경로를 제공하여, 챔버(158)를, 연결 막대를 통해서 연장하는 도관(205)을 통해서 작업 챔버로 연결한다. 상부 이동 기둥((제1) 전기자)은 막대 상의 단차부로부터 위쪽으로 상승하여, 파일롯 스테이지를 개방한다. (파일롯 유동이 솔레노이드로의 전류의 차단에 의해서 추후에 정지될 수 있고, 그에 따라 전기자(157)의 하강을 유도하고 파일롯 유동 천공부를 가리도록 유도한다).
도 8의 실시예가, 예를 들어 바퀴 모터를 제어하기 위해서 이용될 때, 동작적 장점을 가질 수 있을 것이다. 만약, 예를 들어, 출력 토크 방향을 변화시키기 위해서, 가압된 실린더가 피스톤의 이동 없이 감압될 필요가 있다면, 전류가 턴 오프될 때, 파일롯 유동이 정지된다. 이는, 실린더 내의 압력이 저압 밸브를 폐쇄 위치에서 유지하고, 그에 따라 고압 밸브가 폐쇄된 경우에도, 챔버가 파일롯 스테이지를 통해서 고압 라인에 여전히 연결되고, 그에 따라 (피스톤이 충분히 신속하게 하향 이동하지 않는다면) 작업 챔버 내의 압력이 감소될 수 없는 도 7의 배열체와 대비된다. 도 8의 실시예에서, 솔레노이드가 오프로 절환될 때, 전기자(28/157/200)가 하향 이동하여, 파일롯 스테이지를 폐쇄하고, 그러한 폐쇄 후에 작업 챔버 내의 압력이 누출로 인해서 감소되기 시작할 것이고, 이는 저압 밸브의 개방을 허용한다.
도 9는 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이고, 고압 밸브 부재 이동을 보조하기 위해서 수압차를 이용하는 제1 디자인을 도시한다. 고압 밸브 위쪽의(즉, 작업 챔버로부터 먼쪽의, 솔레노이드 대면 측부 상의) 공간 내로의 수압 유체의 유동이 제한부(153)(반경방향 간극으로서 도시됨)에 의해서 제한되고, 그에 따라 파일롯이 개방될 때 고압 밸브 위쪽의 압력이 감소된다. 이는, 작업 챔버 내의 압력이 고압 라인 내의 압력 보다 낮을 때, 주(main) 고압 밸브가 개방될 수 있다는 것을 의미한다.
(본체/플럭스 가교부 내의) 고압 전기자 주위로 연장하는 반경방향 간극(도 9에서 링형 영역(153)에 의해서 식별됨)이 고압 유체 도관으로부터 중간 영역(158)까지 유체 임피던스(impedance)로서 작용한다. 그에 따라, 고압 부재 상에 압력 불균형이 존재하여 고압 밸브의 개방을 보조하는 상향 힘을 제공한다.
도 10은 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이고, 수압식 작동을 가지는 제2 디자인을 도시한다. 자기 회로가 단일 전기자(200) 상으로만 작용하고, 그에 따라 용이하게 최적화될 수 있다. 전기자 및 저압 밸브가 위쪽으로(작업 챔버로부터 먼쪽으로, 솔레노이드를 향해서) 이동하여, 상부 챔버를 저압 라인으로 연결한다. 수압 컵 부재(162)가 상대적인 이동이 없도록 막대로, 그에 따라 저압 포핏으로 연결된다. 압력차는 저압 밸브를 폐쇄하도록 저압 연결 막대 및 저압 밸브 부재를 압압하고, 이어서 고압 포핏 밸브를 압압한다. 도시된 위치에서, 스풀 밸브가 개방될 때, 유체가 추가적인 저압 연결부(154)(이는 수압 유체를 위한 싱크로서 기능한다)에서 중간 영역의 외부로 유동하나, 제한부(153)에 의해서, 중간 영역 내의 압력이 HP 도관 내의 압력 보다 낮다. 이는, 자기력에 더하여, HP 밸브를 개방하기 위한 힘을 제공한다.
전기자가 위쪽으로 이동할 때, 파일롯 스테이지가 개방되고, 저압 포트(154)를 통해서 중간 영역 내의 압력을 배출한다. 중간 챔버(챔버로서 기능한다) 내의 압력이 고압 도관 내의 압력 보다 낮을 것이다. 이러한 압력차가 환형 영역(163) 상으로 작용하여, 저압 밸브가 폐쇄되도록 유도한다. 중간 영역 내의 압력이 실린더 압력 및 고압 도관 보다 낮고, 그에 따라 HP 밸브 부재 상에서 순 상향력을 유도한다.
도 11은 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이고, 수압식 작동을 가지는 제3 디자인을 도시한다. 포핏 피스톤이 감소된 직경을 가지고 그에 따라 포핏 피스톤이 보다 신속하게 이동된다. 동작 중에, 전기자(157, 200)가 막대를 따라서 위쪽으로 이동하고, 연결 막대 내의 천공부(160)가 개방되고, 이는 저압 포트(154)를 제어 챔버(152)로 연결한다. 챔버(챔버로서 기능한다) 내의 압력이 저압 포트에서의 압력과 평형화되고, 영역(168) 내의 고압은 저압 밸브가 폐쇄되게 한다(이는, 저압 밸브 상으로의 순 상향력이 위쪽으로 작용하기 때문이다).
이전의 도면들의 밸브에서와 같이, 고압 밸브의 개방 작용이 부분적인 부피의 펌핑 사이클에 의해서 보조되고, 그에 따라 고압 밸브 부재 상에서의 순 힘이 위쪽을 향한다.
도 12는 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이고, 수압식 작동을 가지는 제4 디자인을 도시한다. 제어 챔버(152)(챔버로서 기능한다)가 반경방향 천공-경로를 통해서 저압 라인으로 연결되고, 그에 따라 각각의 밸브 유닛을 위한 부가적인 저압 연결부는 요구되지 않는다. 이러한 밸브는 도 11에 도시된 것과 유사하나, 전기자(157)에 의해서 개방되는 유동 통로가 천공부(155)를 통해서 저압 도관으로 직접적으로 연결된다. 전술한 바와 같이 유체 경로에 의해서 대체되는, 막대의 중심을 통한 유체 경로(154)의 존재를 제외하고, 동작은 도 11에서와 같다.
도 11의 전기자가 막대 상에 놓이고, 그에 따라 스프링(30)이 하향 방향으로 양 구성요소를 미는 작용을 하는 반면, 도 12의 배열체에서는 분리된 스프링이 개별적인 밸브 구성요소 상으로 작용한다. 스프링(30)이 전기자 상으로 작용하고, 스프링(210)이 막대 상으로 작용하며, 그리고 스프링(24)은 고압 밸브 포핏 상으로 작용한다.
도 13은 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이다. 이러한 실시예는, 고압 포핏 밸브 내에 3개의 구성요소가 있는, 도 12의 실시예의 변경예이다. 슬리브 구성요소(185)가, 순 상향 유체 힘으로 인해서, 작업 챔버로부터 멀리 이동되어 막대(160) 내의 파일롯 스테이지 관통 홀을 개방한다.
저압 밸브 부재와 연관된 전기자(157)가, 저압 고랑으로 연결되는 천공부(155)에 대해서 수압식으로 밀봉한다는 것을 주목하여야 한다. 슬리브가 단부 정지부(159) 상에 놓여서, 막대 및 그에 따른 저압 밸브 부재가 폐쇄 위치로 상향 이동하게 한다. 슬리브가 막대에 대해서 상향 이동됨에 따라, 파일롯 유동 통로가 또한 개방된다. 다시, 고압 밸브 부재를 개방하기 위해서, 부분적 펌프가 이용될 수 있다.
도 14는 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이다. 작동 방향이 반대가 되고, 파일롯 구성요소가 핀틀(pintle)로 밀봉한다. 저압 밸브 부재와 연관된 전기자(157)가 어떠한 통로/천공부도 수압식으로 밀봉하지 않는다는 것을 주목하여야 한다. 핀틀을 개방하는 것은, 영역(154)과 막대 주위의 영역(스프링(24/30)이 여기에 있다) 사이에서 압력 평형화가 이루어질 수 있게 한다.
도 15는 밸브 유닛(1)의 추가적인 예시적 실시예를 통한 횡단면도이고, 내부 챔버가 내부 천공부(155)를 통해서 저압 라인으로 연결되고, 그리고 핀틀이 연결되는 저압 유체 공급원이 저압 도관(10)이라는 것을 제외하고 도 14의 밸브와 거의 유사한 디자인을 도시한다.
도 16은 파일롯 구성요소가 추가적인 유동을 위해서 균형잡힌 압력을 가지는, 상기한 것의 변경예를 도시한다. 이는 또한, 바퀴 모터 밸브를 포함한다(이는, 샤프트가 휴지(rest) 위치에 있을 때, 특별하게 높은 고압 도관 압력에서도, 실린더가 가압될 수 있게 하는 수단을 제공하는 밸브를 의미한다). 솔레노이드가 활성화되지 않을 때, 제어 챔버(152)가 액추에이터 포핏 밸브(150)에 의해서 밀봉된다. 액추에이터 포핏 밸브가 안내부(140) 상에서 활주하고, 압력차에 대항하여 포핏 밸브(150)를 이동시키기 위해서 작은 힘만이 요구되도록, 액추에이터 포핏 밸브의 원뿔형 표면의 밀봉 직경이 안내부(140)의 직경과 합치되도록 선택된다. 이는 전기자(157)가 반드시 가하여야 하는 힘을 감소시켜, 전기자의 크기가 감소될 수 있게 하고 절환 속도가 증가될 수 있게 한다. 이는 또한 액추에이터 포핏 밸브에 의해서 선택적으로 밀봉되는 포트의 직경이 상기의 핀틀 디자인에서의 직경 보다 커지게 할 수 있다.
다시, 제어 챔버가 디폴트로(default; 초기 설정으로) 밀봉되나, 저압 라인(수압 유체에 대한 싱크로서 기능한다)으로의 유체 연결부(154)와 유체 연통된다. 일련의 축방향 천공부(220)는 수압 유체가 안내부(140)를 통과할 수 있게 한다.
동작 중에, 솔레노이드의 작동은 전기자(157)를 아래로 밀고, 이는 이어서 액추에이터 포핏(150)을 아래로 밀고, 이는 스프링(145)을 압축한다. 이러한 동일한 스프링은, 솔레노이드로의 에너지 공급이 중단될 때(de-energised), 유체 경로를 폐쇄한다. 150의 하향 이동은 제어 챔버(152)를 배출시킨다. 후속하여, 연결 막대, 및 그에 따른 저압 밸브가 순 상향 유체 힘으로 상향 이동되어, 막대 주위의 환형 영역(163) 내의 고압 유체로부터 부분적으로 상승되고, 막대의 증가된 직경 영역 상에서 위쪽으로 지탱된다(bearing).
연결 막대가 그 단부 정지부에 도달할 때(즉, 저압 포핏이 밀봉할 때), 체크 볼이 위쪽의 낮은 압력(이는, 체크 볼 수용 영역(235)이 제어 챔버(152)를 통해서 저압 싱크로서 작용하는 저압 연결부(154)로 유체적으로 연결되기 때문이다) 및 아래쪽의 더 높은 압력(이곳에서 고압 도관과 유체 연통된다)을 받게 되고, 그에 따라 볼이 안착되지 않는다. 볼이 안착되지 않는 것은, 고압 도관으로부터의 유체가 막대 내의 축방향 천공을 따른 천공부(160)를 통해서 실린더 작업 챔버로 진입하도록 허용한다. 실린더 압력이 증가되었을 때, 주 고압 밸브 부재가 순 힘에 의해서 위쪽으로 이동되고, 그에 따라 고압 도관을 실린더에 연결한다.
폐쇄를 위해서, 솔레노이드로의 전류가 오프로 절환되고, 챔버(152) 내의 포핏 밸브(150)에서와 같이 그리고 제어 챔버 내의 압력이 증가함에 따라, 전기자(157)가 위쪽으로 이동한다. 스프링(24, 130 및 145)이 (고압 밸브가 폐쇄되고, 저압 밸브가 개방된 상태에서) 구성요소를 그들의 디폴트 위치로 다시 밀어낸다.
체크 볼(151)이 다른 체크 밸브 메커니즘에 의해서 대체될 수 있을 것이다.
이러한 디자인은 피스톤의 이동이 없이도 작업 챔버 내의 압력이 증가될 수 있게 한다. 이는, 예를 들어, 영의 샤프트 속력 및 그에 따른 정지적인 피스톤의 상태에서 정지적일 수 있는 차량에서 유용하다. 본질적으로, 재시동을 위한 보충적 메커니즘을 필요로 하지 않고, 샤프트가 정지 및 시동될 수 있을 것이다.
추가적인 변경예 및 변형예가 본원에서 개시된 발명의 범위 내에서 만들어질 수 있을 것이다.
1 밸브 유닛
2 밸브 본체
3 길이방향 축
4 개구부
6 실린더(작업 챔버)
8 저압 밸브 부재(제1 밸브 부재)
9 솔레노이드 코어
10 저압 유체 도관
12A, 12B 내측 및 외측 저압 밸브 시트(제1 밸브 시트)
13 캡슐
14 개구
16 고압 밸브 부재(제2 밸브 부재)
18 고압 밸브 시트(제2 밸브 시트)
20 고압 유체 도관
21 비-자성 안내부
22 유체 통로/천공부
23 유체 통로(22)가 관통하는 밸브 본체의 부분
24 (고압 밸브 부재를 위한) 스프링
26 연결 막대
28 (저압 밸브를 위한, (제1) 전기자) 전기자
29 (고압 밸브를 위한, 제2 전기자) 전기자
30 (저압 밸브 부재를 위한/연결 막대를 위한) 스프링
32 솔레노이드(액추에이터)
34 환형 밀봉 피스
36 외측 안내 부분
38 환형 가교 피스
40 저압 전기자의 외측 둘레부
42 비-자성 재료
44 자성 재료의 삽입체
46 돌출부
48 반경방향 대면 표면
140 액추에이터 포핏을 위한 안내부(균형잡힌)
145 액추에이터 포핏을 위한 스프링(균형잡힌)
147 핀틀(파일롯 바늘(needle))
150 액추에이터 포핏(균형잡힌)
151 바퀴 모터 파일롯(볼)
152 제어 챔버
153 제한부
154 추가적인 저압 유체 연결부
155 천공 경로
156 유체 갭
157 파일롯 구성요소(파일롯 밸브와 연관된 (제1) 전기자)
158 중간 영역
159 막대 단부 정지부
160 파일롯 천공부
161 파일롯 유동
162 수압 컵 부재
163 환형 표면 영역
164 컵 천공부
168 막대 복귀 스프링
169 파일롯 스프링
170 체크 볼 스프링
175 플럭스 가교부
180 고압 밸브 부재의 전기자 부분
185 막대의 스프링 접촉 지지 부분
190 파일롯 유동 경로
195 연결 막대 안내부
200 활주 (제1) 전기자
205 도관
210 스프링
220 일련의 축방향 천공부
225 막대 내의 천공부
235 연결 막대의 체크 볼 수용 영역

Claims (24)

  1. 유체 작업 기계의 작업 챔버와 제1 작업 유체 라인 및 제2 작업 유체 라인 모두의 사이에서 작업 유체의 유동을 조정하기 위한 밸브 유닛으로서:
    제1 밸브 부재 및 하나 이상의 협력하는 제1 밸브 시트를 포함하는 제1 밸브,
    제2 밸브 부재 및 하나 이상의 협력하는 제2 밸브 시트를 포함하는 제2 밸브,
    상기 제1 밸브 부재를 하나 이상의 제1 밸브 시트로부터 멀리 또는 하나 이상의 제1 밸브 시트를 향해서 압압하기 위한 힘 그리고 상기 제2 밸브 부재를 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀리 또는 하나 이상의 제2 밸브 시트를 향해서 압압하기 위한 힘을 인가하도록 작동가능한 액추에이터,
    상기 액추에이터와 상기 제1 밸브 부재 사이의 커플링으로서, 상기 커플링은 상기 제2 밸브 부재를 통해서 적어도 부분적으로 연장하는 연결부를 포함하는, 커플링,
    상기 밸브 유닛 내의 개구부로서, 상기 개구부를 통해서 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브가 상기 작업 챔버와 연통할 수 있는, 개구부를 포함하는 밸브 유닛에 있어서,
    상기 제1 밸브 부재는 개구를 포함하고, 상기 제1 밸브 부재가 하나 이상의 제1 밸브 시트와 밀봉 접촉할 때, 상기 개구를 통해서 제2 밸브가 상기 개구부와 연통할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 밸브 부재가 상기 제1 밸브 부재와 상기 액추에이터의 중간에 위치되는, 밸브 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액추에이터가 솔레노이드 액추에이터인, 밸브 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 밸브 부재가 자성 재료를 포함하고 상기 솔레노이드 액추에이터로 자기적으로 커플링되고, 그에 따라 상기 솔레노이드 액추에이터를 통해서 전류가 통과할 때, 상기 솔레노이드 액추에이터로부터의 자속이 상기 제2 밸브 부재를 통과하고, 그에 의해서 개방력 또는 폐쇄력이 상기 제2 밸브 부재 상으로 가해지는, 밸브 유닛.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 솔레노이드 액추에이터가 전기자 상으로 작용하고, 상기 전기자가 상기 제2 밸브 부재를 통해서 연장하는 연결부에 의해서 상기 제1 밸브 부재에 연결되고, 전류가 상기 솔레노이드 액추에이터를 통과할 때, 상기 솔레노이드 액추에이터로부터의 자속이 상기 전기자를 통과하도록 그리고 그에 의해서 개방력 또는 폐쇄력이 상기 연결부를 통해서 상기 제1 밸브 부재로 가해지도록, 상기 전기자가 상기 솔레노이드 액추에이터로 자기적으로 커플링되는, 밸브 유닛.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 솔레노이드 액추에이터가 전기자 상으로 작용하고, 상기 전기자가 수압 동작형 커플링을 통해서 수압식으로 작동되는 부재로 커플링되고, 상기 수압식으로 작동되는 부재가 상기 연결부에 의해서 상기 제1 밸브 부재로 커플링되는, 밸브 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    수압 유체를 포함하는 부피를 형성하는 챔버를 포함하고, 상기 챔버는 상기 수압식으로 작동되는 부재의 표면에 의해서 부분적으로 형성되고, 상기 수압식으로 작동되는 부재는 활주식으로 장착되고, 그에 의해서 상기 솔레노이드에 의한 작동에 응답하는 전기자의 이동이 상기 챔버 내의 수압의 변화 및 상기 수압식으로 작동되는 부재의 결과적인 이동을 유도하는, 밸브 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 챔버가 밸브를 통해서 수압 유체를 위한 싱크 또는 공급원과 연통하고 상기 전기자가 상기 솔레노이드에 의한 작동에 응답하여 활주되어 상기 밸브를 개방하고, 그에 의해서 수압 유체가 상기 챔버로 진입하도록 또는 상기 챔버를 빠져나가도록 유도하고 상기 수압식으로 작동되는 부재에 걸친 압력차가 생성되게 유도하는, 밸브 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밸브가 파일롯 밸브이고, 상기 수압 유체를 위한 싱크 또는 공급원이 상기 연결부를 통해서 상기 밸브 유닛의 개구부로 연장하는 도관을 포함하는, 밸브 유닛.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 솔레노이드 액추에이터가 전기자 상으로 작용하고, 상기 전기자가 수압 동작형 커플링을 통해서 상기 제2 밸브 부재에 커플링되는, 밸브 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 밸브 부재가 활주식으로 장착되고 수압 유체를 포함하는 챔버와 연통하는 표면을 가지며, 상기 전기자의 이동은 상기 챔버 내의 수압 유체의 압력의 변화를 유도하고, 상기 압력 변화는 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀어지는 또는 그를 향하는 상기 제2 밸브 부재의 압압을 유도하는, 밸브 유닛.
  12. 제6항에 있어서, 상기 제2 밸브 부재가 활주식으로 장착되고 수압 유체를 포함하는 챔버와 유체 연통하는 표면을 가지며, 상기 제1 밸브 부재 또는 상기 연결부의 이동이 상기 챔버 내의 수압 유체의 압력의 변화를 유도하고, 이어서 상기 압력 변화는 하나 이상의 제2 밸브 시트로부터 멀어지도록 또는 그를 향하도록 상기 제2 밸브 부재를 압압하는, 밸브 유닛.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제1 및 하나 이상의 제2 밸브 시트가 동축적인, 밸브 유닛.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2 밸브 부재가, 2개의 시트들 사이에 놓이는 포트 또는 포트들을 밀봉하는 2개의 밸브 시트를 가지는, 밸브 유닛.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밸브 부재가 상기 밸브 유닛 내에 위치되는, 밸브 유닛.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 제1 밸브 시트를 수압 라인으로 커플링하기 위한, 적어도 부분적으로 외측 방향으로 연장하는 하나 이상의 유동 통로 및/또는 하나 이상의 제2 밸브 시트를 수압 라인으로 커플링하기 위한 하나 이상의 반경방향 외측 연장 유동 통로를 포함하는, 밸브 유닛.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 밸브 부재가 환형 밸브이고, 상기 하나 이상의 제1 밸브 시트가 환형 밸브 시트이며, 상기 환형 제1 밸브 부재가 상기 환형 밸브 시트와 밀봉 결합할 때, 상기 환형 제1 밸브 부재와 상기 환형 밸브 시트의 둘레부 주위로 연장하는 내측 및 외측 밀봉 라인을 함께 형성하도록 상기 환형 제1 밸브 부재 및 상기 환형 밸브 시트가 구성되는, 밸브 유닛.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액추에이터의 작동이 상기 제1 밸브의 개방 또는 폐쇄를 유도하도록 그리고 후속하여 상기 제2 밸브의 개방 또는 폐쇄를 유도하도록 구성되는, 밸브 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 밸브의 개방 또는 폐쇄가, 직접적으로 또는 간접적으로, 상기 액추에이터에 의해서 상기 제2 밸브 부재 상으로 가해지는 힘이 증가되게 하고, 그에 의해서 상기 제2 밸브의 후속하는 개방 또는 폐쇄를 용이하게 하는, 밸브 유닛.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결부가 상기 제2 밸브 부재를 통해서 연장하는, 밸브 유닛.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결부가 수압 연결부를 포함하는, 밸브 유닛.
  22. 제1항 또는 제2항에 따른, 제1 작업 유체 라인인 저압 라인, 제2 작업 유체 라인인 고압 라인, 작업 챔버, 및 밸브 유닛을 포함하는 유체 작업 기계로서, 상기 제1 및 제2 밸브가 상기 작업 챔버와 유체 연통하고, 상기 제1 및 제2 밸브 시트가 각각 저압 및 고압 라인으로 커플링되고, 그에 의해서 상기 작업 챔버와 상기 저압 및 고압 라인 사이의 작업 유체의 유동을 조정하는, 유체 작업 기계.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 밸브 유닛이 상기 밸브 유닛 내의 개구부를 더 포함하고, 상기 개구부를 통해서 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브가 상기 작업 챔버와 연통하고, 상기 제1 밸브 부재는 개구를 포함하고, 상기 제1 밸브 부재가 하나 이상의 제1 밸브 시트와 밀봉 접촉할 때, 상기 개구를 통해서 상기 제2 밸브가 상기 작업 챔버와 연통하는, 유체 작업 기계.
  24. 삭제
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