KR102201777B1 - 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브 - Google Patents

공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브에 관한 것으로, 중앙으로 수평한 직선유로 형태로 로드공(110)이 관통형성되고, 상기 로드공(110) 축선상에 직교되게 서로 다른 수직축선상으로 엇갈리게 상하로 유입구(102)와 배출구(104)가 상기 로드공(110)과 관통형성되는 밸브바디(100)와; 상기 밸브바디(100)의 로드공(110)에 직교되게 형성되는 유입구(102)와 배출구(104)측으로 상기 로드공(110)과 유입구(102) 사이 및 로드공(110)과 배출구(104) 사이에 고압 유체의 안정적 공급 및 제어단속이 가능하도록 로드공의 직경보다 크게 형성하여 압력차가 발생되는 유입확장부(120); 및 배출확장부(140)와; 상기 밸브바디(100)에 형성된 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)측 로드공 (110) 축선상 좌우측 내주연을 따라 요입형성되는 실링홈(160)이 형성되고, 상기 실링홈(160)에 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)를 통해 유입배출되는 고압유체가 관통된 로드공(110) 좌우측으로 유입되는 것을 차단하도록 밀폐를 위해 결합되는 실링부재(200)와; 상기 로드공(110)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 좌우 슬라이딩 이동되도록 상기 로드공(110)의 좌우측으로 압축공기의 유출입에 따른 압력실(300)이 형성되도록 마련되고, 상기 유입구(102)로부터 유입된 고압의 유체를 압력분산하여 배출구(104)측으로 공급 제어하도록 단속하는 슬라이드로드(400)와; 상기 밸브바디(100) 좌우단에 상기 로드공(110)이 밀폐되도록 플랜지결합되고, 중앙에 압력제어부재가 결합되는 압력제어공(602)이 형성되어 압력제어부재에 의해 압축공기의 유출입을 제어하며, 압축공기의 유출입에 따라 로드공(110)의 좌우에 형성되는 압력실(300)에 의해 상기 슬라이드로드(400)가 로드공(110)의 축선상에서 좌우 슬라이딩 이동하도록 마련된 커버부재(600) 형성된 것을 특징으로 하는 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

Description

공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브{Solenoid valve for high pressure fluid control of pneumatic system}
본 발명은 공압시스템의 고압유체 제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브로 공급되는 고압의 유체 압력에 의한 밸브 작동의 어려움을 해결하고, 밸브 유량계수(CV) 값을 높여 보다 안정적인 고압 유체의 공급 및 제어가 가능하도록 마련된 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
솔레노이드 밸브는 유압 회로에 사용되는 유압 솔레노이드 밸브와 공압 회로에 사용되는 에어 솔레노이드 밸브, 그리고 단순히 전자력을 이용한 솔레노이드 밸브로 나누기도 한다.
일반적으로 솔레노이드 밸브는 전자 밸브로서, 전기가 통하면 플랜지가 올라가 밸브가 열리고 전기가 차단되면 플랜지 무게에 의하여 자동적으로 밸브가 닫힌도록 이루어진 것으로, 이와 같은 솔레노이드 밸브는 앞서도 상술한 바와 같이, 전자 코일의 전자력을 사용해 자동적으로 밸브를 개폐시키는 것으로서 증기용, 물용, 냉매용 등이 있으며 용도에 따라서 구조가 다르다. 또 밸브의 동작에 따라 자동식과 파일럿식이 있는데, 파일럿식은 니들밸브 외에 유체압을 이용하여 서보 피스톤을 작동시키게 한 것으로서, 유량이 큰 경우에 사용된다.
이와 같은 솔레노이드 밸브는 다양한 분야에 적용되어 사용되기도 하는 데 일반적으로 통상의 압력을 가진 단속제어용으로 사용되고 있어 고압의 유체에는 별도의 고압유체 제어용 밸브를 적용하고, 이에 보조적인 수단으로 사용되고 있다.
최근에는 고압용 솔레노이드 밸브가 별도로 생산되어 사용되고 있으나 고압의 유체 특성으로 인해 내구성이 떨어지고, 이로 인한 사용수명이 짧아 경제적 부담이 가중되고 있다.
이에, 고압유체의 적용에도 무리없이 단속제어가 가능하고, 고압유체에 의한 작동간에 적은 힘으로도 용이하게 작동가능하며, 밸브 유량계수(CV) 값을 높여 보다 안정적인 고압 유체의 공급 및 제어가 가능하도록 마련된 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브가 요구되고 있는 실정이다.
1. 공개특허 제10-2002-0004533호, 공개일자 2002년01월16일.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 고압의 유체의 유입 및 배출방향과 직교되는 방향으로 슬라이드로드가 작동되어 고압유체의 압력 분산으로 인한 밸브개폐조작이 용이하여 고압의 유량제어가 우수하고, 고압 유체의 유량의 정밀조작이 가능함은 물론, 밸브의 개폐조작시 진동 및 소음이 저감되며, 수충격과 같은 유체압력충격으로 인한 밸브파손을 방지할 수 있는 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 밸브 유량계수(CV) 값을 높여 보다 안정적인 고압 유체의 공급 및 제어가 가능하며, 고압의 유체를 용이하게 제어가 가능함에 따라 소형 밸브제어장치로도 대형 밸브제어장치가 필요로하는 고압의 유량제어밸브에 적용이 가능하여 밸브의 소형화 및 소비전력의 절감, 생산비용 및 소비자 비용을 절감할 수 있어 경제적이고, 설치장소의 제약이 최소화되어 설치의 용이성이 향상될 수 있는 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브는 중앙으로 수평한 직선유로 형태로 로드공(110)이 관통형성되고, 상기 로드공(110) 축선상에 직교되게 서로 다른 수직축선상으로 엇갈리게 상하로 유입구(102)와 배출구(104)가 상기 로드공(110)과 관통형성되는 밸브바디(100)와; 상기 밸브바디(100)의 로드공(110)에 직교되게 형성되는 유입구(102)와 배출구(104)측으로 상기 로드공(110)과 유입구(102) 사이 및 로드공(110)과 배출구(104) 사이에 고압 유체의 안정적 공급 및 제어단속이 가능하도록 로드공의 직경보다 크게 형성하여 압력차가 발생되는 유입확장부(120); 및 배출확장부(140)와; 상기 밸브바디(100)에 형성된 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)측 로드공 (110) 축선상 좌우측 내주연을 따라 요입형성되는 실링홈(160)이 형성되고, 상기 실링홈(160)에 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)를 통해 유입배출되는 고압유체가 관통된 로드공(110) 좌우측으로 유입되는 것을 차단하도록 밀폐를 위해 결합되는 실링부재(200)와; 상기 로드공(110)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 좌우 슬라이딩 이동되도록 상기 로드공(110)의 좌우측으로 압축공기의 유출입에 따른 압력실(300)이 형성되도록 마련되고, 상기 유입구(102)로부터 유입된 고압의 유체를 압력분산하여 배출구(104)측으로 공급 제어하도록 단속하는 슬라이드로드(400)와; 상기 밸브바디(100) 좌우단에 상기 로드공(110)이 밀폐되도록 플랜지결합되고, 중앙에 압력제어부재가 결합되는 압력제어공(602)이 형성되어 압력제어부재에 의해 압축공기의 유출입을 제어하며, 압축공기의 유출입에 따라 로드공(110)의 좌우에 형성되는 압력실(300)에 의해 상기 슬라이드로드(400)가 로드공(110)의 축선상에서 좌우 슬라이딩 이동하도록 마련된 커버부재(600_ 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 슬라이드로드(400)는 원통형상으로 형성되어 로드공(110) 내에서 압력제어부재에 의한 압축공기에 로드공 내로의 유출입에 따라 좌우로 슬라이딩 이동하며 유입구(102) 및 배출구(104)측의 유체를 단속하도록 형성되되, 상기 유입확장부(120)와 연통되고, 유입구(102)와 직교되는 슬라이드로드(400)의 외주연 원주곡선을 통해 고압의 유체가 압력분산되어 유입되도록 외주연 둘레를 따라 적어도 하나 이상 형성되며, 로드공(110)에서 상기 슬라이드로드(400)의 좌우이동거리 내에서 상기 유입확장부(120)와 연통된 상태를 유지하는 유입공(410)과; 상기 유입공(410)과 연통형성되고, 상기 슬라이드로드(400) 축선상 내측 중앙에 유입공을 통해 유입된 유체가 수용 및 이동가능하도록 형성된 중공부(420)와; 상기 유입공(410) 일측으로 상기 중공부(420)와 연통되어 유입공을 통해 유입되는 유체가 배출되도록 상기 배출확장부(140)와 연통되며, 상기 유입공(410) 일측의 슬라이드로드 외주연 둘레를 따라 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 슬라이드로드(400)의 좌우이동간에 상기 배출확장부(140)와 연통되거나 차단되어 유입공을 통해 유입된 유체의 흐름이 단속되는 배출공(430);으로 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 슬라이드로드(400)의 좌우측 단부 중 어느 하나의 단부에 상기 압력제어부재에 의해 공급되는 압축공기에 의해 슬라이드로드가 유입되는 압축공기의 반대반향으로 이동하면서 로드공(110) 일측에 압력실(300)이 형성되고, 상기 로드공(110)의 반대편측은 슬라이드로드가 압축공기가 배출되면서 원위치되도록 탄성력을 인가하는 탄성부재(700)가 내장되는 스프링안치홈(440)이 요입형성된 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 슬라이드로드(400)의 외주연 둘레를 따라 형성되는 유입공(410)과 배출공(430)은 유입구(102)와 배출구(104) 면적과 동일한 동일면적을 가지도록 원형 또는 장방형으로 다수 형성되고, 중공부(420)의 직경은 유입구(102)와 배출구(104)의 면적과 동일하도록 형성하여 유량계수(CV) 값이 동일하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 압력제어부재는 솔레노이드 또는 액츄에이터 중 어느 하나인것이 바람직하다.
본 발명은 고압의 유체의 유입 및 배출방향과 직교되는 방향으로 슬라이드로드가 작동되어 고압유체의 압력 분산으로 인한 밸브개폐조작이 용이하여 고압의 유량제어가 우수하고, 고압 유체의 유량의 정밀조작이 가능함은 물론, 밸브의 개폐조작시 진동 및 소음이 저감되며, 수충격과 같은 유체압력충격으로 인한 밸브파손을 방지할 수 있는 효과가 있고, 밸브 유량계수(CV) 값을 높여 보다 안정적인 고압 유체의 공급 및 제어가 가능하며, 고압의 유체를 용이하게 제어가 가능함에 따라 소형 밸브제어장치로도 대형 밸브제어장치가 필요로하는 고압의 유량제어밸브에 적용이 가능하여 밸브의 소형화 및 소비전력의 절감, 생산비용 및 소비자 비용을 절감할 수 있어 경제적이고, 설치장소의 제약이 최소화되어 설치의 용이성이 향상될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 개방상태의 측면 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 폐쇄상태의 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 도 3의 A-A선상의 고압 유체에 의한 압력 분산을 도시한 요부 절개 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 도 3의 B-B선상의 고압 유체에 의한 압력 분산을 도시한 요부 절개 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 다른 실시예를 도시한 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 다른 실시예의 사용상태 측면 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다수의 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고압 솔레노이드 밸즈의 실시예에 따른 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 개방상태의 측면 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 폐쇄상태의 측면 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 도 3의 A-A선상의 고압 유체에 의한 압력 분산을 도시한 요부 절개 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 도 3의 B-B선상의 고압 유체에 의한 압력 분산을 도시한 요부 절개 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 다른 실시예를 도시한 절개 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브의 다른 실시예의 사용상태 측면 단면도이다.
본 발명은 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브는 고압의 유체의 유입 및 배출방향과 직교되는 방향으로 슬라이드로드가 작동되어 고압유체의 압력 분산으로 인한 밸브개폐조작이 용이하여 고압의 유량제어 및 유량의 정밀조작이 가능하고, 유입구의 면적에 대응되도록 슬라이드로드에 유입공과 배출공을 다수 형성함에 따라 밸브 유량계수(CV) 값을 높여 보다 안정적인 고압 유체의 공급 및 제어가 가능하며, 고압의 유체를 용이하게 제어가 가능함에 따라 소형 밸브제어장치로도 대형 밸브제어장치가 필요로하는 고압의 유량제어밸브에 적용이 가능하여 밸브의 소형화가 가능한 것으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브바디(100), 유입확장부(120), 배출확장부(140), 실링부재(200), 슬라이드로드(400), 커버부재(600)로 구성된다.
상기 밸브바디(100)는 중앙으로 수평한 직선유로 형태로 로드공(110)이 관통형성되고, 상기 로드공(110) 축선상에 직교되게 서로 다른 수직축선상으로 엇갈리게 상하로 유입구(102)와 배출구(104)가 상기 로드공(110)과 관통형성된다.
상기 유입확장부(120)와 배출확장부(140)는 상기 밸브바디(100)의 로드공(110)에 직교되게 형성되는 유입구(102)와 배출구(104)측으로 상기 로드공(110)과 유입구(102) 사이 및 로드공(110)과 배출구(104) 사이에 고압 유체의 안정적 공급 및 제어단속이 가능하도록 로드공의 직경보다 크게 형성하여 압력차가 발생되도록 형성된다.
여기서, 유입확장부(120)는 후술되는 슬라이드로드(400)가 로드공(110)의 축선상에서 슬라이딩되어 좌우로 이동하여 유체의 단속제어작동간의 이격거리에 대응되도록 길게 로드공(110) 내주연을 따라 외측으로 요입형성되어 구성된다. 여기서, 상기 유입확장부(120)는 슬라이드로드의 유체의 차단시와 배출구로의 배출을 위해 연통되도록 유체제어를 위한 위치로의 슬라이드 이동간에 후술되는 유입공과는 완전연통된 상태를 유지하기 위한 길이로 형성되는 것으로, 상기 유입구의 직경의 폭보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 상기 유입확장부(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 고압의 유체가 유입구(102)를 통해 유입되면 유입구(102)의 직경 폭보다 확장된 유입확장부(120)에 의해 최초 유입구를 통해 유입된 고압보다 압력이 저하되면서 슬라이드로드의 외주연의 원호상의 곡선면에 접하면서 압력이 분산되어 높은 압력으로 인한 슬라이드로드의 로드공 축선상 이동제한을 최소화할 수 있어 슬라이드로드의 로드공 축선상 이동을 용이하게 작동할 수 있다.
한편, 상기 배출확장부(140)는 후술되는 슬라이드로드(400)가 유체의 단속제어를 위해 이동되어 유입구를 통해 유입된 유체가 배출구로 연통되어 배출되도록 하기 위한 최적 위치 즉, 후술되는 배출공과 연통이 시작되는 위치로부터 배출구의 직경의 폭에 해당되는 위치까지 로드공(110) 내주연을 따라 외측으로 요입형성된다. 여기서, 상기 배출확장부(140)에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 배출구의 직경의 폭과 동일한 폭으로 형성함에 따라 후술되는 배출공을 통해 분산되어 배출되는 유체를 다시 최초 유입구를 통해 유입된 고압상태로 유지하여 배출되도록 하기 위한 것이다.
상기 실링부재(200)는 후술되는 슬라이드로드에 의한 유체의 단속제어시, 유체의 흐름을 차단하고, 누수를 방지하기 위한 구성으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밸브바디(100)에 형성된 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)측 로드공 (110) 축선상 좌우측 내주연을 따라 요입형성되는 실링홈(160)이 형성되고, 상기 실링홈(160)에 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)를 통해 유입배출되는 고압유체가 관통된 로드공(110) 좌우측으로 유입되는 것을 차단하도록 밀폐를 위해 결합된다.
여기서, 상기 실링부재(200)는 앞서 상술한 바와 같이, 유체의 유통 및 단속을 위해 로드공 축선상에서 슬라이딩 이동하는 슬라이드 로드의 유입공이 연통된 상태에서 슬라이딩 이동하는 구간의 유입확장부의 좌우측으로 형성되어 유입확장부로 유입된 유체가 로드공 내측 좌우측 선단측으로 누수되는 것을 방지하며, 유체의 유통 및 차단이 명확히 이루어지도록 수밀력을 발휘하도록 설치된다. 한편, 상기 실링부재는 유입확장부의 배출구측에 형성된 실링부재와 함께 슬라이드로드의 배출공과 연통되는 배출확장부로부터 유체의 누수가 방지되도록 슬라이드로드가 이동하여 유체가 유통되는 위치의 로드공 내측으로 형성되어 배출확장부의 수밀을 유지하도록 설치된다.
상기 슬라이드로드(400)는 전술한 밸브바디의 로드공 내에서 로드공의 축선상을 따라 좌우 이동하여 유체의 이동을 단속제어하도록 형성된 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 로드공(100) 내에서 축선상 좌우로 수평이동하도록 원기둥 형상으로 형성된다. 여기서, 상기 슬라이드로드(400)는 앞서 언급한 바와 같이, 상기 로드공(110)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 좌우 슬라이딩 이동되도록 상기 로드공(110)의 좌우측으로 압축공기의 유출입에 따른 압력실(300)이 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 형성되도록 마련되고, 상기 유입구(102)로부터 유입된 고압의 유체를 압력분산하여 배출구(104)측으로 공급 제어하도록 단속한다.
여기서, 상기 슬라이드로드(400)는 원통형상으로 형성되어 로드공(110) 내에서 압축공기의 유출입을 통해 슬라이드로드의 로드공 내에서 로드공의 축선상의 좌우로 슬라이딩 이동하도록 제어하기 위한 압력제어부재(도시 없음)를 통해 압축공기를 로드공 내로 유입과 배출을 제어함에 따라 좌우로 슬라이딩 이동하며 유입구(102) 및 배출구(104)측의 유체를 단속하도록 형성되되, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형상의 슬라이드로드(400)에 유입공(410), 중공부(420), 배출공(430)이 형성된다.
상기 유입공(410)은 전술한 상기 유입확장부(120)와 연통되고, 유입구(102)와 직교되는 슬라이드로드(400)의 외주연 원주곡선을 통해 고압의 유체가 압력분산되어 유입되도록 외주연 둘레를 따라 적어도 하나 이상 형성되며, 로드공(110)에서 상기 슬라이드로드(400)의 좌우이동거리 내에서 상기 유입확장부(120)와 연통된 상태를 유지한다. 여기서, 상기 유입공(410)은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 압력분산과 밸브 유량계수(CV) 값을 높여 보다 안정적인 고압 유체의 공급 및 제어가 가능하도록 슬라이드로드의 유입공(410)이 유입확장부(120)와 연통되는 위치의 외주연 둘레를 따라 다수 형성되는 것이 바람직하며, 도면에는 6개의 유입공(410)이 형성됨에 따라 슬라이드로드(400)의 외주연을 따라 분산된 유체를 안정적으로 수용가능하다.
상기 중공부(420)는 전술한 유입공(410)과 연통되면서 유입공을 통해 압력이 분산되어 유입된 유체의 압력이 복귀되도록 하여 다시 후술되는 배출공(430)으로 배출되도록 하기 위한 것으로, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 유입공(410)과 연통형성되고, 상기 슬라이드로드(400) 축선상 내측 중앙에 유입공을 통해 유입된 유체가 수용 및 이동가능하도록 형성된다. 여기서, 상기 중공부(420)는 유입구(102)의 직경과 동일한 직경으로 다수의 유입공(410)을 통해 유입되는 유체를 수용하도록 형성된다. 즉, 상기 중공부(420)의 직경이 유입구(102)와 동일하게 형성함에 따라 유입구(102)를 통해 유입된 고압의 유체가 압력이 분산된 상태로 유입공을 통해 유입된 후, 다시 고압을 가진 상태에서 후술되는 배출공으로 배출되도록 직경이 동일하게 형성된다.
상기 배출공(430)은 도 6에 도시된 바와 같이, 전술한 중공부(420)를 통해 유입구를 통해 유입된 고압의 유체가 압력분산되어 유입된 상태에서 다시 압력에 대하여 보상된 상태의 유체로 공급받아 배출공(430)에서 다시 압력분산되어 배출되도록 마련된 것으로, 상기 유입공(410) 일측으로 상기 중공부(420)와 연통되어 유입공을 통해 유입되는 유체가 배출되도록 상기 배출확장부(140)와 연통되며, 상기 유입공(410) 일측의 슬라이드로드 외주연 둘레를 따라 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 슬라이드로드(400)의 좌우이동간에 상기 배출확장부(140)와 연통되거나 차단되어 유입공을 통해 유입된 유체의 흐름이 단속되도록 형성된다.
즉, 상기 중공부(420)에서 분산된 유체압력이 보상된 후, 다시 배출공(430)에서 압력이 분산되어 배출확장부로 배출되고, 배출확장부에서 다시 배출구(104)로 유체가 배출시, 다시 압력이 보상되어 유입구를 통해 공급되는 고압의 유체가 배출구(104)를 통해 배출시, 고압을 유지하여 배출될 수 있게 되어 압력손실의 최소화되어 유체를 단속하게 된다. 또한, 유입확장부를 통한 유입공으로의 유체의 유입과정과 중공부에서 배출공을 통해 배출확장부로 유체를 공급하는 과정에서 고압의 유체 압력이 최초 유입구를 통해 공급되는 고압을 분산하여 이동되고, 밸브유량계수의 증가에 따른 원할한 유체공급이 가능하도록 구성함에 따라 슬라이드로드(400)가 작은 힘으로도 쉽게 슬라이딩 이동제어가 가능하고, 슬라이딩 이동과정을 압축공기의 유입량에 따라 정밀하게 제어가 가능함에 따라 저압에서 고압에 이르는 구간에서 압력차이에 따른 각각의 밸브를 별도 구성할 필요없이 하나의 밸브로 사용 및 제어가 가능하며, 밸브의 부피가 축소됨에 따른 장소의 제약이 최소화될 수 있다.
한편, 이와 같은 상기 슬라이드로드(400)는 좌우측으로 슬라이딩됨에 따라 밸브바디(100)의 로드공의 좌우측으로 압력실(300)이 형성되되, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 좌측부분으로 압축공기가 유입됨에 따라 슬라이드로드(400)는 좌측에서 우측으로 이동하여 압축공기가 충진되는 좌측의 압력실(300)이 형성되고, 상기와 같이 압축공기의 유입에 따라 압력실이 형성되면 슬라이드로드(400)는 우측으로 슬라이딩되어 유입구와 유입확장부가 슬라이드로드의 유입공과 연통되며, 연통된 유입구는 배출공과 배출확장부 및 배출구와 연통되어 유입구를 통해 유입되는 유체가 배출구로 배출되게 됨으로서 밸브를 개방한 것과 같다.
이와 반대로 우측에서 압축공기를 공급하고, 압축공기에 의해 슬라이드로드가 밸브개방상태에서 좌측으로 슬라이딩이동하면 압축공기가 충진되면서 로드공의 우측으로 압력실(300)이 형성되면서 슬라이드로드(400)는 좌측으로 이동한다. 이때, 좌측에 형성된 압력실(300)의 압축공기는 다시 흡입 또는 배출하여 슬라이드로드의 슬라이딩 이동제한을 방지한다. 이후, 슬라이드로드(400)의 유입공은 유입확장부와 유입구와 연통된 상태를 유지하지만 배출공은 로드공의 실링부재(200)가 형성된 위치로 이동함에 따라 유체의 흐름이 단속되어 밸브가 폐쇄되는 것과 같다.
한편, 상기와 같은 슬라이드로드(400)의 밸브개방과 폐쇄상태를 위한 슬라이딩 이동은 밸브바디(100)의 좌우측에 압축공기를 공급배출하여 제어하도록 구성하여도 바람직하지만 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 어느 한 측으로 압축공기의 공급배출 작동하도록 하고, 반대편측으로는 탄성스프링에 의해 슬라이드로드의 슬라이딩 이동을 제어하도록 구성하여도 바람직하다. 즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이드로드(400)의 좌우측 단부 중 어느 하나의 단부에 상기 압력제어부재에 의해 공급되는 압축공기에 의해 슬라이드로드가 유입되는 압축공기의 반대반향으로 이동하면서 로드공(110) 일측에 압력실(300)이 형성되도록 구성하고, 상기 로드공(110)의 반대편측은 슬라이드로드가 압축공기가 배출되면서 원위치되도록 탄성력을 인가하는 탄성부재(700)로서 탄성스프링이 내장되는 스프링안치홈(440)을 형성하여 압축공기의 유출입에 따라 탄성스프링이 가압복귀되도록 구성하여 좌우 양측으로 압력제어부재를 구성한 것과 동일한 작동관계를 가지도록 하여도 바람직하다,
여기서, 상기 압력제어부재는 솔레노이드 또는 액츄에이터로 구성하여 전자적 제어를 통해 유체의 유량을 정밀제어하도록 구성한다.
한편, 앞서 전술한 바와 같이, 상기 슬라이드로드(400)의 외주연 둘레를 따라 형성되는 유입공(410)과 배출공(430)은 유입구(102)와 배출구(104) 면적과 동일한 동일면적을 가지도록 원형 또는 장방형으로 다수 형성되고, 중공부(420)의 직경은 유입구(102)와 배출구(104)의 면적과 동일하도록 형성하여 유량계수(CV) 값이 동일하도록 형성된다.
상기와 같이 유량계수값을 높이기 위해 유입구와 배출구의 직경에 대응되도록 유입공과 배출공의 갯수를 설정하고, 유입공과 배출공의 갯수에 대하여 중공부가 대응될 수 있도록 유입구와 배출구의 직경과 중공부의 직경이 대응되도록 구성함에 따라 유입구를 통해 유입된 유량과 배출구를 통해 배출되는 유량의 계수가 완전 동일할 수는 없지만 최소 근사치에 도달되도록 구성함으로써, 원하는 시간에 원하는 유량의 공급 및 제어가 보다 용이하게 이루어질 수 있고, 이를 전기적으로 보다 정밀하게 제어하여 유량의 정량 공급을 보다 명확하게 할 수 있다.
한편, 상기와 같은 구성을 통해 앞서도 언급한 바와 같이, 슬라이드로드의 이동방향과 동일축선방향으로 유량의 공급 및 배출이 이루어지게 되면 통상 유체압력에 의해 개방 또는 폐쇄 중 어느 한 방향은 슬라이드로드의 이동이 원할하게 이루어지고, 그 반대방향으로의 이동 제어는 유체의 압력을 고려한 힘이 발휘되어야만 가능하지만 본 발명은 슬라이드로드의 로드공 축선상에서의 좌우이동과 직교되는 방향에서 유체의 유입 및 배출이 이루어져 슬라이드로드에 유체압력에 의한 작동제약이 최소화될 수 있고, 더욱이, 고압의 유체가 슬라이드로드의 유입공에서 압력이 분산유입되고, 중공부에서 압력이 보전되었다가 다시 배출공에서 분산배출되도록 구성함으로써, 슬라이드로드의 유체단속을 위한 좌우 슬라이딩 이동 제한이 최소화될 수 있다. 더욱이, 최종적으로 유입구의 유체압력이 유입공과 배출공에서 분산되더라도 배출구에서 최종 압력이 보전됨에 따라 고압 유체의 압력저하가 최소한으로 이루어져 배출되어 원할한 유체의 공급이 가능하다.
상기 커버부재(600)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밸브바디(100) 좌우단에 상기 로드공(110)이 밀폐되도록 플랜지결합되고, 중앙에 압축공기의 유입배출을 제어하기 위한 압력제어부재가 결합되는 압력제어공(602)이 형성되어 압력제어부재에 의해 압축공기의 유출입을 제어하며, 압축공기의 유출입에 따라 로드공(110)의 좌우에 형성되는 압력실(300)에 의해 상기 슬라이드로드(400)가 로드공(110)의 축선상에서 좌우 슬라이딩 이동하도록 마련된다. 상기와 같이 커버부재(600)를 플랜지형태로 결합함에 따라 고압의 유체제어에 따른 슬라이드로드(400)의 부분 파손이나 작동불량에 빠르게 대처하여 유지보수가 간편하게 이루어질 수 있다.
이와 같은 구성에 따른 본 발명의 고압 솔레노이드밸브는 우선 밸브가 개방된 상태에 위치되도록 솔레노이드 또는 액츄에이터 중 어느 하나로 형성된 압력제어부재를 통해 압축공기를 로드공(110)의 좌측에 형성된 압력제어공(602)을 통해 공급한다. 압축공기의 공급에 따라 슬라이드로드(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 로드공(110)의 축선을 따라 우측으로 슬라이딩되며 이동하게 된다. 이때, 좌측의 커버부재(600)의 압력제어공(602)을 통해 압축공기가 공급되면 반대편측의 커버부재(600)의 압력제어공(602)을 통해서는 로드공 내부 공기가 배출되거나 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 탄성부재(700)인 탄성스프링이 안착되는 스프링안치홈(440)으로 구성되어 있을 경우에는 탄성스프링이 가압되어 압축된다.
이와 같은 압축공기의 공급에 따라 로드공(110)의 좌측에는 압력실(300)이 형성되고, 압력실(300)에 압축공기가 수용된 상태에서 계속해서 슬라이드로드(400)를 우측으로 밀고 있는 상태를 유지하게 된다.
상기와 같은 과정에 의해 슬라이드로드(400)가 우측으로 이동함에 따라 유입구-유입확장부-유입공-중공부-배출공-배출확장부-배출구 순으로 연통되어 밸브가 개방된 상태가 된다.
상기와 같이 밸브가 개방된 상태에서 고압유체는 밸브바디(100)로 공급되어 로드공(110)으로 연통된 유입구(102)를 통해 고압유체가 유입된다. 이후, 고압유체는 유입구(102)와 연통되고, 유입구(102) 직경의 폭보다 길게 형성되되, 유입구의 직경 폭에 대하여 도 5에 도시된 바와 같이, 좌측으로 확장되어 로드공(110)의 직경보다 크도록 로드공(110) 둘레를 따라 형성된 유입확장부(120)로 유입되면서 고압유체 압력이 저하되고, 슬라이드로드(400)의 원주 곡선면에 대응되면서 압력이 분산되어 유체가 다수의 유입공(410)을 통해 유입된다. 상기와 같이 다수의 유입공(410)을 형성함에 따라 유입구(102)의 유량계수와 다수의 유입공(410) 전체의 유량계수가 대응되어 유량계수 차이에 따른 유체의 공급저하를 방지할 수 있다.
즉, 유량계수는 유속계수와 수축계수를 곱하여 얻어지는 값으로 유입구의 유속계수와 수축계수를 곱한 값은 앞서 상술한 바와 같이, 유입확장부(120)를 통해 유입되는 고압의 유체 압력저하에 따른 유속의 변화와 슬라이드로드(400)의 외주연 곡선면에 유체가 접하면서 압력분산에 따른 유속변화에 따른 유속계수 및 각각의 유입공(410)을 통해 중공부(420)로 배출(공급)시 수축계수를 곱하여 더한 값이 유입구측의 유량계수와 대응되는 것이다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 유입공(102)을 통해 압력분산되어 유체가 유입되면 중공부(420)에 모이게되고, 도 6에 도시된 바와 같이, 중공부(420)의 직경이 유입구(102)이 직경과 대응되는 직경을 가지고 있어, 최초 유입구(102)를 통해 유입된 유체의 고압상태를 다시 보전하여 배출공(430)으로 배출한다. 배출공(430)은 다수 형성됨에 따라 중공부(420)에서 압력이 보전되어 배출되는 유체의 압력이 다시 재분산되면서 배출확장부(140)로 공급되어 배출구(104)를 통해 다시 압력이 보전되면서 유입구(102)를 통해 유입된 고압의 유체의 압력이 보전된 상태로 배출구(104)를 통해 배출된다.
여기서, 상기 배출확장부(140)는 전술한 유입확장부(120)보다는 작게 형성하는 것이 바람직한데 이는 배출공(430)을 통해 공급되어 모이는 면적이 유입확장부(120)의 압력저하를 위한 크기보다는 작게 형성됨에 따라 배출확장부(140)에서 유체가 집중되어 배출구로 배출시 압력저하가 최소화될 수 있도록 한다.
따라서, 유입구(102)를 통해 유입되는 고압의 유체가 밸브바디나 슬라이드로드에 압력에 따른 수충격 등으로 인한 작동의 어려움과 상관없이 제어가 가능하고, 최종 배출구를 통해 배출되는 유체역시 고압상태를 유지함에 따라 밸브에 의한 압력저하없이 유체의 공급이 가능하다.
한편, 전술한 바와 같이, 유체가 유입구를 통해 배출구로 배출되도록 슬라이드로드(400)가 밸브개방에 위치된 상태에서 고압의 유체를 단속제어하기 위해서는 앞서 상술한 바와 같이 슬라이드로드(400)가 개방된 위치로 이동하는 과정의 역방향으로 실시하여 슬라이드로드(400)가 밸브바디(100)의 로드공(110)의 축선상의 좌측으로 이동하도록 한다.
여기서, 슬라이드로드(400)의 축선상의 좌측으로 이동하여 유체가 단속되도록 하는 부분에 있어서는 압력제어부재가 좌우 양측으로 결합하여 압축공기를 좌우 양쪽에서 개방 및 폐쇄시 서로 반대방향으로 작용하도록 구성하기도 하지만 슬라이드로드(400)의 우측단으로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 탄성부재(700)가 안치결합될 수 있도록 스프링안치홈(440)을 형성하여 탄성스프링이 안치결합되고, 이에 따라 압력제어부재는 좌측으로 구성되어 압축공기의 유입 배출만을 제어함에 따라 슬라이드로드는 탄성스프링에 의해 압축공기의 압력이 해제되면 유체흐름이 단속되는 위치로 복귀되도록 구성하여도 바람직하다.
상기와 같이 슬라이드로드(400)가 유체단속되는 위치로 이동하게 되면 슬라이드로드의 유입공(410)은 유입확장부(120)의 좌측 끝단측으로 이동하지만 여전히 유입공(410)은 유입확장부(120)와 연통된 상태를 유지하기 때문에 유체는 항상 유입공과 중공부, 배출공에 가득 차 있게된다.
이와 같이 슬라이드로드(400)가 유체단속지점으로 이동하게 되면 배출공(430)은 유입확장부와 배출확장부 사이에 수밀단속하기 위한 실링부재(200)측으로 위치되어 배출구와 연통되는 배출확장부와는 연통이 차단되어 유체의 흐름 단속이 제어되는 것이다.
즉, 슬라이드로드(400)의 배출공(430)의 단속제어를 통해 유체의 흐름이 실질적으로 제어되는 것이고, 슬라이드로드(400)이 밸브개방상태로 위치이동시, 유입구(102)와 유입확장부(120), 유입공(410)이 항상 연통된 상태를 유지하고 있어 실질적으로 슬라이드로드(400)가 수평이동하는 과정에서의 압력은 제로에 가깝게 구성됨에 따라 슬라이드로드의 작동이 작은 힘으로도 용이하게 이동가능하여 유체의 정밀단속, 유체의 정량공급이 가능한 것이다.
이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 기술사상 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자라면 다수의 변형 및 수정이 가능함은 명백한 것이며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
100 : 밸브바디 102 : 유입구
104 : 배출구 110 : 로드공
120 : 유입확장부 140 : 배출확장부
200 : 실링부재 300 : 압력실
400 : 슬라이드로드 410 : 유입공
420 : 중공부 430 : 배출공
440 : 스프링안치홈 500 : 압력제어부재
600 : 커버부재 602 : 압력제어공
700 : 탄성부재

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  4. 중앙으로 수평한 직선유로 형태로 로드공(110)이 관통형성되고, 상기 로드공(110) 축선상에 직교되게 서로 다른 수직축선상으로 엇갈리게 상하로 유입구(102)와 배출구(104)가 상기 로드공(110)과 관통형성되는 밸브바디(100)와; 상기 밸브바디(100)의 로드공(110)에 직교되게 형성되는 유입구(102)와 배출구(104)측으로 상기 로드공(110)과 유입구(102) 사이 및 로드공(110)과 배출구(104) 사이에 고압 유체의 안정적 공급 및 제어단속이 가능하도록 로드공의 직경보다 크게 형성하여 압력차가 발생되는 유입확장부(120); 및 배출확장부(140)와; 상기 밸브바디(100)에 형성된 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)측 로드공 (110) 축선상 좌우측 내주연을 따라 요입형성되는 실링홈(160)이 형성되고, 상기 실링홈(160)에 유입확장부(120) 및 배출확장부(140)를 통해 유입배출되는 고압유체가 관통된 로드공(110) 좌우측으로 유입되는 것을 차단하도록 밀폐를 위해 결합되는 실링부재(200)와; 상기 로드공(110)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 좌우 슬라이딩 이동되도록 상기 로드공(110)의 좌우측으로 압축공기의 유출입에 따른 압력실(300)이 형성되도록 마련되고, 상기 유입구(102)로부터 유입된 고압의 유체를 압력분산하여 배출구(104)측으로 공급 제어하도록 단속하는 슬라이드로드(400)와; 상기 밸브바디(100) 좌우단에 상기 로드공(110)이 밀폐되도록 플랜지결합되고, 중앙에 압력제어부재가 결합되는 압력제어공(602)이 형성되어 압력제어부재에 의해 압축공기의 유출입을 제어하며, 압축공기의 유출입에 따라 로드공(110)의 좌우에 형성되는 압력실(300)에 의해 상기 슬라이드로드(400)가 로드공(110)의 축선상에서 좌우 슬라이딩 이동하도록 마련된 커버부재(600):가 형성된 것으로, 상기 슬라이드로드(400)는 원통형상으로 형성되어 로드공(110) 내에서 압력제어부재에 의한 압축공기에 로드공 내로의 유출입에 따라 좌우로 슬라이딩 이동하며 유입구(102) 및 배출구(104)측의 유체를 단속하도록 형성되되, 상기 유입확장부(120)와 연통되고, 유입구(102)와 직교되는 슬라이드로드(400)의 외주연 원주곡선을 통해 고압의 유체가 압력분산되어 유입되도록 외주연 둘레를 따라 적어도 하나 이상 형성되며, 로드공(110)에서 상기 슬라이드로드(400)의 좌우이동거리 내에서 상기 유입확장부(120)와 연통된 상태를 유지하는 유입공(410)과; 상기 유입공(410)과 연통형성되고, 상기 슬라이드로드(400) 축선상 내측 중앙에 유입공을 통해 유입된 유체가 수용 및 이동가능하도록 형성된 중공부(420)와; 상기 유입공(410) 일측으로 상기 중공부(420)와 연통되어 유입공을 통해 유입되는 유체가 배출되도록 상기 배출확장부(140)와 연통되며, 상기 유입공(410) 일측의 슬라이드로드 외주연 둘레를 따라 적어도 하나 이상 형성되고, 상기 슬라이드로드(400)의 좌우이동간에 상기 배출확장부(140)와 연통되거나 차단되어 유입공을 통해 유입된 유체의 흐름이 단속되는 배출공(430);으로 형성되고, 상기 슬라이드로드(400)의 좌우측 단부 중 어느 하나의 단부에 상기 압력제어부재에 의해 공급되는 압축공기에 의해 슬라이드로드가 유입되는 압축공기의 반대반향으로 이동하면서 로드공(110) 일측에 압력실(300)이 형성되되,
    상기 슬라이드로드(400)의 외주연 둘레를 따라 형성되는 유입공(410)과 배출공(430)은 유입구(102)와 배출구(104) 면적과 동일 면적을 가지도록 원형 또는 장방형으로 다수 형성되고, 중공부(420)의 직경은 유입구(102)와 배출구(104)의 면적과 동일하도록 형성하여 유량계수(CV) 값이 동일하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공압시스템의 고압유체제어용 솔레노이드 밸브.
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