KR102204541B1 - 방폭형 유압 비례밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 단자부에 입력되는 입력 전류에 대하여 비례적으로 압력과 유량을 제어하는 것으로, 전기적 설정을 통해 유압 회로 내의 압력과 유량을 변경할 수 있으며, 방폭구조로 폭발 위험이 있는 환경에서도 사용할 수 있는 방폭형 유압 비례밸브를 제안한다.

Description

방폭형 유압 비례밸브{Explosion Proof Type Hydraulic Proportional Valve}

본 발명은 방폭형 유압 비례밸브에 관한 것으로, 전기적 설정을 통해 유압 회로 내의 압력과 유량을 변경할 수 있으며, 방폭구조로 폭발 위험이 있는 환경에서도 사용할 수 있는 방폭형 유압 비례밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 유체이송관의 포트의 개폐를 자동으로 제어하기 위하여 유체이송관의 적소에 여러가지 타입의 개폐밸브가 설치되어 사용된다.

이러한 개폐밸브는 전기-공압식 밸브 액츄에이터의 작동에 의해 개폐작동을 한다.

그리고 밸브 액츄에이터는 솔레노이드밸브에서 선택적으로 제공되는 공압 파이롯 신호에 의해 작동하면서 개폐밸브를 개폐 작동시킨다.

그런데, 상기 밸브 액츄에이터와 솔레노이드 밸브는 전기적으로 작동하게 되므로, 작동중에 전기부품에서 스파크(spark)가 발생하는 경우가 있다.

이러한 밸브 액츄에이터와 솔레노이드밸브가 인화성 또는 발화성 유체를 취급하는 설비에 설치되어 사용되는 경우, 이들 부품들에서 발생하는 스파크에 의해 인화성 유체가 점화되어 폭발할 위험이 있다.

이러한 폭발위험을 방지하기 위하여, 상기 밸브 액츄에이터와 솔레노이드밸브에는 방폭(폭발방지) 구조를 갖추고 있다.

예를 들면, 밸브 액츄에이터의 경우, 전기부품선과 배선이 내장된 액츄에이터의 본체 케이스는 상부 케이스의 하부 끝단을 하부 케이스의 내측벽에 밀착하게 결하여 내부 공간을 밀폐한다. 이와 같은 밀폐구조에 의해 본체 케이스의 내부에 설치된 전기부품에서 스파크가 발생하더라도 본체 케이스 외부로 전파되지 않도록 차단하여 폭발을 방지한다.

또한 솔레노이드 밸브의 경우, 통상 인디케이터와는 별도로 구비되어 인디케이터의 몸체 외측에 결합되므로, 인디케이터의 방폭구조와는 별도로 자체의 방폭구조를 마련한다.

그런데, 종래의 방폭형 솔레노이드 밸브 구조는 개폐유닛의 양 방향 개폐 동작(개방 및 폐쇄)을 제어해야 하므로, 전원 소모량이 많고, 개폐유닛의 개방 및 폐쇄 동작을 개별적으로 제어하는데 어려움이 있었다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 등록실용 제20-0204737호 (2000.09.18.)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 방폭 밸브가 개시되어 있다.

대한민국 등록실용 제20-0204737호(2000.09.18.)

이에 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 전기적 설정을 통해 유압 회로 내의 압력과 유량을 입력 전류에 대하여 비례적으로 제어할 수 있으며, 방폭 코일은 에폭시 함침을 통하여 형성될 수 있다.

또한, 방폭 코일의 자기력 형성시 스풀이 직선 방향으로 이동되어 개방 또는 폐쇄 위치에 걸림 위치되고, 방폭 코일의 자기력 소멸시 스풀이 탄성부재의 복귀 탄성력에 의해 직선 방향으로 이동되어 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킴으로써, 스풀이 개방 또는 폐쇄 위치에 정확하게 위치되므로 개폐의 정확성을 확보할 수 있고, 탄성부재의 복귀 탄성력에 의해 스풀을 포트 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있어 제어가 용이한 방폭형 유압 비례밸브를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브는, 내부에 작동실이 각각 형성되며, 전후측에 대응되게 배치되는 한 쌍의 하우징; 상기 하우징의 일측에 결합된 상태로 내부의 통로가 상기 작동실의 일측과 연통되며, 상기 통로와 연통되도록 복수의 포트가 형성되는 밸브 블록; 상기 작동실들의 내부에 각각 설치된 상태로 대응되게 연동되어 상기 포트를 개폐시키는 한 쌍의 개폐유닛; 상기 작동실들의 내부에 각각 설치되며, 외부에서 전달되는 전원에 의해 자기력을 형성시켜 상기 개폐유닛들의 개폐 상태를 전환시키는 한 쌍의 방폭코일; 및 상기 방폭 코일과 각각 전기적으로 연결되어, 전원의 공급 여부를 제어하는 전원부를 내부에 구비한 한쌍의 단자부를 포함하며; 상기 개폐유닛들은, 상기 작동실들의 내부에서 전후 방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되며, 전단에 형성된 스풀이 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동되는 로드; 상기 방폭 코일들의 자기력 형성 및 소멸에 의해 상기 포트의 개방 또는 폐쇄위치로 이동되는 플런저; 상기 플런저의 위치를 가이드 하는 플런저 가이드; 및 상기 작동실에 설치되며, 상기 방폭 코일의 자기력 소멸시 상기 로드를 상기 포트를 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 탄성부재를 포함하며; 상기 플런저 가이드 일측이 전방으로 갈수록 직경이 점진적으로 커지는 테이퍼 형상이며; 상기 단자부에 입력되는 입력 전류에 대하여 비례적으로 압력과 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 플런저는, 상기 방폭 코일의 자기력 형성시 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동되며, 상기 탄성부재는, 상기 방폭 코일의 자기력 소멸시 상기 로드에 탄성력을 작용시켜, 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 탄성부재는, 일단이 상기 제2공간부의 후면에 지지 또는 결합되고, 반대되는 타단이 상기 로드에 결합되어 압축 또는 인장 탄성력을 작용시키는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제2공간부와 상기 통로의 사이에는, 방폭 와셔가 더 결합되며, 상기 방폭 와셔는, 상기 로드가 관통 결합되도록 중공 전후로 관통 형성되며, 상기 중공의 내주면이 상기 로드의 외주면과 대응되는 형상으로 밀착되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 개폐유닛들의 스풀은, 상기 로드의 전단에 각각 형성되며, 마주보는 일단이 상호 연결된 상태에서 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 동시에 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 단자부는, 상기 전원부에 전원이 일정시간 이상 들어오는 경우, 이를 감지하여, 자동으로 전류가 반으로 줄어들 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전기적 설정을 통해 유압 회로 내의 압력과 유량을 입력 전류에 대하여 비례적으로 제어할 수 있으며, 방폭 코일을 에폭시 함침을 통하여 형성될 수 있다.

방폭 코일의 자기력 형성시 스풀이 직선 방향으로 이동되어 개방 또는 폐쇄 위치에 걸림 위치되고, 방폭 코일의 자기력 소멸시 스풀이 탄성부재의 복귀 탄성력에 의해 직선 방향으로 이동되어 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킴으로써, 스풀이 개방 또는 폐쇄 위치에 정확하게 위치되므로 개폐의 정확성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 일 방향의 개폐 상태만을 제어할 수 있어 제어시 필요한 전력 소모를 줄일 수 있고, 탄성부재의 복귀 탄성력에 의해 스풀을 포트 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있어 제어가 용이한 효과를 갖는다.

또한, 여러 기기(전자밸브, 감압밸브 등)를 조합하여 배관 접속하여 수도 또는 시퀀스 제어로 전자밸브를 변환해서 다단계의 압력을 제어하는 것이 아닌, 한 개의 비례밸브로 장치를 콤팩트 하게 할 수 있으며, 압력 손실도 작아지고, 폭발 위험이 있는 환경에서 사용할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 단자부의 전원부에 전원이 일정시간 이상 들어오는 경우, 이를 감지하여, 자동으로 전류가 반으로 줄어들 수 있도록 제어하여 발열을 억제할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 개폐유닛이 개방 위치로 이동된 상태를 보여주기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 개폐유닛이 폐쇄 위치로 이동된 상태를 보여주기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 하우징과 개폐유닛 및 방폭 코일을 밸브 블록의 양측에 한 쌍으로 적용한 상태를 보여주기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 개폐유닛이 개방 또는 폐쇄 위치로 이동된 상태를 보여주기 위한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 개폐유닛이 개방 위치로 이동된 상태를 보여주기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 개폐유닛이 폐쇄 위치로 이동된 상태를 보여주기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 하우징과 개폐유닛 및 방폭 코일을 밸브 블록의 양측에 한 쌍으로 적용한 상태를 보여주기 위한 단면도이고, 도 4는 도 3에 따른 방폭형 유압 비례밸브의 개폐유닛이 개방 또는 폐쇄 위치로 이동된 상태를 보여주기 위한 단면도이다.

본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브는, 전기적 설정을 통해 유압 회로 내의 압력과 유량을 변경할 수 있으며, 유압 회로에서 작동 유체의 흐름 방향을 전환하여, 액츄에이터(미도시)의 시동, 정지 및 운동 방향의 변환 등을 제어하기 위해 사용되는 장치이다.

또한, 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브는 내압방폭(Ex d IIC, IP66등급이상)구조의 요구사항에 적합하게 설계된 것으로, 압력 제어 시 전자 밸브, 감압 밸브(또는 릴리프 밸브)등 여러 기기를 조합하여 배관 접속하여 수도 또는 시퀀스 제어로 전자밸브를 변환해서 다단계의 압력 제어를 진행하지 않고 한 개의 비례밸브를 통하여 장치를 콤팩트 하게 할 수 있어 압력 손실도 작아질 수 있으며, 압력을 설정하여 설정값의 이상이 되면 설정한 압력 이외에는 더 이상 압력이 상승 못하게 제어 하는 기능을 갖는다.

또한, 스풀 형식 밸브로 스풀 축방향의 정적 추력평형이 얻어지며, 스풀 원주둘레에 가느다란 홈을 구비하여, 측압 평형이 가능하도록 한다.

도 1과 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브는 하우징(100)과, 밸브 블럭(200)과, 개폐유닛(300) 및, 방폭 코일(400)을 포함한다.

먼저, 하우징(100)의 내부에는 작동실(110)이 일정 넓이로 형성되며, 하우징(100)의 일측에는 단자부(120)가 형성될 수 있다.

작동실(110)은, 후술 될 개폐유닛(300)과 방폭 코일(400)들을 설치하기 위한 공간으로, 작동실(110)은 하우징(100)의 전후 방향을 따라 일정 길이로 형성될 수 있다.

여기서, 작동실(110)의 길이 방향측 일단은 하우징(100)의 일측으로 개방되어 후술 될 밸브 블럭(200)의 통로(210)와 동일 선상으로 연통될 수 있다.

단자부(120)는, 내부에 일정 공간이 형성되며, 단자부(120)의 내부 공간에는 후술 될 개폐유닛(300)의 구동을 제어하기 위한 제어 회로(미도시)등이 설치될 수 있다.

그리고, 단자부(120)의 내부를 통해 외부의 전원이 전원부(125)에 전기적으로 연결 될 수 있고, 전원부(125)는 후술 될 방폭 코일(400)과 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 단자부(120)에는 앰프(Amp)가 내장될 수 있으며, 전원부(125)는 내장형 앰프(126)와 연결되어, 방폭형 유압 비례밸브를 직류 전압신호에 따라 구동할 수 있다.

따라서, 전기 제어 신호에 따라 유체 흐름 방향, 압력 제어가 가능하며, 밸브 하우징과 스풀 사이의 갭 크기를 제어하여 포트를 개방 또는 폐쇄할 수 있으며, 개방 또는 폐쇄되는 포트(220)의 크기를 제어할 수 있다.

즉, 여자 전류에 따라서 압유의 공급압을 제어할 수 있는 방폭형 유압 비례밸브로서, 밸브 블럭 내에 슬라이드 가능하게 배치된 스풀(311)과, 전자 구동식 플런저(320)가 조합되어 있다. 여자 전류의 인가에 따라서 플런저(320)가 스풀(311)을 압박하고, 밸브 블럭(200)에 대한 스풀(311)의 위치가 조정되어, 밸브 블럭(200)에 형성된 각 포트(220)에 대한 압유의 공급 및 배출이 제어된다.

더 상세히 설명하면, 작동실(110)은 내부에 후술 될 플런저(320)가 전후로 이동 가능하게 위치되는 제1공간부(111) 및, 제1공간부(111)의 전방에 이격된 상태로 형성되며, 내부에 후술 될 탄성부재(330)가 설치되는 제2공간부(112)가 형성될 수 있다.

밸브 블럭(200)은, 하우징(100)의 일측에 결합되는 것으로, 밸브 블럭(200)의 내부에는 작동실(110)의 길이 방향측 일단과 연통되도록 통로(210)가 전후 방향을 따라 형성된다.

그리고, 밸브 블럭(200)에는 일정 압력의 유체가 이동될 수 있도록 적어도 하나 이상의 포트(220)가 형성되며, 포트(220)는 통로(210)와 연통된 상태로 형성될 수 있다.

통로(210)는, 작동실(110)과 동일 선상으로 연결될 수 있으며, 통로(210)의 내부에는 후술 될 스풀(311)이 포트(220)의 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동 가능하게 배치된다.

포트(220)는, 일정 압력의 유체를 공급하기 위한 압력 공급용 제1 포트(221)와, 일정 압력의 유체를 외부로 이동시키기 위한 배출용 제2 포트(222) 등이 형성될 수 있다.

또한, 제1 포트(221) 및 제2 포트(222)는 공급 또는 배출을 선택적으로 진행할 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 포트(221)는 공급 또는 배출이 가능하며, 제2 포트(222)도 역시 공급 또는 배출이 가능하도록 형성될 수 있다.

이와 같은 포트(220)는, 복수로 형성될 수 있으며, 후술 될 스풀(311)의 위치 변경에 의해 선택으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다.

한편, 제2공간부(112)와 통로(210)의 사이에는 링 형상의 방폭 와셔(500)가 더 결합될 수 있으며, 방폭 와셔(500)는 로드(310)가 관통 결합되도록 중공 전후로 관통 형성된다.

여기서, 방폭 와셔(500)의 중공은 로드(310)의 외주면과 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 중공의 내주면이 로드(310)의 외주면과 대응되는 형상으로 밀착될 수 있다.

개폐유닛(300)은, 작동실(110)의 내부에서 포트(220)를 개폐시키기 위한 구성으로, 개폐유닛(300)은 로드(310)와, 플런저(320), 탄성부재(330) 및 플런저 가이드(340)로 구비될 수 있다.

로드(310)는, 작동실(110)의 내부에서 전후 방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되는 것으로, 로드(310)는 작동실(110)의 길이 방향을 따라 일정 길이를 갖는다.

여기서, 로드(310)의 전단은 밸브 블럭(200)의 통로(210)에 삽입된 상태로 배치되고, 로드(310)의 전단에는 스풀(311)이 결합된다.

스풀(311)은, 통로(210)의 내부에서 포트(220)의 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동 가능하게 배치되는 것으로, 스풀(311)의 위치 변경에 의해 포트(220)가 개폐된다. 예를 들어, 스풀(311)이 통로(210)의 포트(220) 개방 위치로 이동시 스풀(311)의 외주면과 통로(210)의 내주면이 이격 위치될 수 있고, 반대로 스풀(311)이 통로(210)의 포트(220) 폐쇄 위치로 이동시 스풀(311)의 외주면과 통로

(210)의 내주면이 접촉될 수 있다.

플런저(320)는, 방폭 코일(400)의 자기력 형성 및 소멸에 의해 포트(220)의 개방 또는 폐쇄위치로 이동되는 구성으로, 플런저(320)는 자기력에 형성에 의해 이동될 수 있도록 코어 소재를 이용해 제작할 수 있다.

여기서, 플런저(320)는 로드(310)의 일부분에 결합되는 것으로, 반경 방향이 원통 형상을 가질 수 있고, 로드(310)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.

그리고, 플런저(320)의 외주면은 제1공간부(111)의 내주면에 밀착된 상태에서 전후로 이동될 수 있고, 제1공간부(111)는 플런저(320)가 이동될 수 있는 길이를 갖는다.

또한, 플런저(320)의 전단은 로드(310)가 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동하는 경우, 제1공간부(111)의 전면으로부터 후방으로 이격 위치될 수 있다.

반면, 플런저(320)는 로드(310)가 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시 후진하여 제1공간부(111)의 후면에 대응되는 형상으로 밀착될 수 있다.

아울러, 플런저 가이드(340)의 일측이 테이퍼 형상을 가질 수 있다.

또한, 개폐유닛(300)의 로드(310)의 일측에는 적어도 하나의 오리피스(350)을 구비하며, 오리피스(350)를 통해 유체의 흐름을 방폭 코일에 전류를 통할 때 또는 전류가 통하지 않을 때 플런저(320)의 움직임에 의해 닫히거나 열리면서 제어될 수 있다.

따라서, 본 발명의 방폭형 유압 비례밸브는, 유압 회로에서 작동유의 흐름 방향을 전환하여, 액츄에이터의 시동, 정지 및 운동 방향의 변환 등을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

또한, 방폭 코일(400)은 방폭을 위해 에폭시 함침을 통하여 형성될 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 로드(310)가 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동되는 경우, 플런저(320)의 전단은 제1공간부(111)의 전면과 대응되는 형상으로 밀착되어 걸림 위치될 수 있다.

이때, 플런저(320)는 제1공간부(111)의 전면과 밀착되는 위치에 걸림 위치되므로, 스풀(311)이 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치에 정확하게 위치될 수 있다.

탄성부재(330)는, 제2공간부(112)에 설치된 상태에서 방폭 코일(400)의 자기력 소멸시 로드(310)를 포트가 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시키기 위한 구성이다.

여기서, 탄성부재(330)는 코일 스프링 형태를 사용할 수 있는데, 이 경우 탄성부재(330)의 일단은 제2공간부(112)의 후면에 지지 또는 결합되고, 반대되는 타단이 로드(310)에 결합되어 압축 또는 인장 탄성력을 작용시킬 수 있다.

그리고, 탄성부재(330)는 코일 스프링 형태뿐 아닌 다양한 형태로도 적용이 가능하며, 탄성부재(330)를 코일 스프링 형태로 적용하는 경우, 탄성부재(330)의 내부 공간에 로드(310)가 관통된 상태로 결합될 수 있다.

이와 같은 탄성부재(330)는, 후술 될 방폭 코일(400)의 자기력 소멸시 로드(310)에 복귀 탄성력을 작용시켜 스풀(311)을 포트(220)의 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있다.

방폭 코일(400)은, 작동실(110)의 내부에 설치되며, 외부에서 전달되는 전원에 의해 자기력을 형성시켜 개폐유닛(300)의 개폐 상태를 전환시키기 위한 구성이다.

여기서, 방폭 코일(400)은 플런저(320)의 반경 방향을 외부에서 감싸는 형태로 설치될 수 있고, 방폭 코일(400)에는 단자부(120)를 통해 외부의 전원이 전원부(125)에 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 플런저(320)는 방폭 코일(400)에 전원이 인가되는 경우, 자기력 형성에 의해 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동된다.

그리고, 탄성부재(330)는 방폭 코일(400)의 자기력 소멸시 로드(310)에 탄성력을 작용시켜, 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있다.

즉, 방폭 코일(400)에 의한 자기력 형성시 탄성부재(330)가 로드(310)의 이동에 의해 압축 또는 이완되면서 스풀(311)이 포트(220)의 개방 위치로 이동될 수 있다.

반면, 방폭 코일(400)의 자기력 소멸시 탄성부재(330)가 이완 또는 압축되면서 로드(310)를 이동시키고, 스풀(311)이 포트(220)의 폐쇄 위치로 이동될 수 있다.

이와 다르게, 탄성부재(330)의 압축 또는 인장 탄성력에 의해 스풀(311)이 포트(220)의 개방 위치에 대기할 수 있다.

반면, 방폭 코일(400)에 의한 자기력 형성시 탄성부재(330)가 로드(310)의 이동에 의해 압축되면서 스풀(311)이 포트(220)의 폐쇄 위치로 이동될 수 있다.

또한, 단자부(120) 내에는 제어부(미도시)를 구비하며, 제어부(미도시)가 전원부(125)에 전원이 일정시간 이상 들어오는 경우, 이를 감지하여, 자동으로 전류가 반으로 줄어들 수 있도록 제어하여 발열을 억제할 수 있으며 과열되는 것을 방지할 수 있는 것을 나타낸다.

이하, 본 발명의 다른 형태에 따른 방폭형 유압 비례밸브는, 도 3과 4에서처럼 한 쌍의 하우징(100)과, 밸브 블럭(200)과, 한 쌍의 개폐유닛(300) 및, 한 쌍의 방폭 코일(400)을 포함한다.

한 쌍의 하우징(100)은, 전후 방향에 대응되게 배치되는 것으로, 하우징(100)들의 내부에는 작동실(110)이 일정 넓이로 형성되고, 하우징(100)의 일측에는 단자부(120)가 형성될 수 있다.

작동실(110)은, 후술 될 개폐유닛(300)과 방폭 코일(400)들을 설치하기 위한 공간으로, 작동실(110)은 하우징(100)의 전후 방향을 따라 일정 길이로 형성될 수 있다.

여기서, 작동실(110)의 길이 방향측 일단은 하우징(100)의 일측으로 개방되어 후술 될 밸브 블럭(200)의 통로(210)와 동일 선상으로 연통될 수 있다.

단자부(120)는, 내부에 일정 공간이 형성되며, 단자부(120)의 내부 공간에는 후술 될 개폐유닛(300)의 구동을 제어하기 위한 제어 회로(미도시)등이 설치될 수 있다.

그리고, 단자부(120)의 내부를 통해 외부의 전원이 전원부(125)에 전기적으로 연결 될 수 있고, 전원부(125)는 후술 될 방폭 코일(400)과 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 단자부(120)에는 앰프(Amp)가 내장될 수 있으며, 전원부(125)는 내장형 앰프(126)와 연결되어, 방폭형 유압 비례밸브를 직류 전압신호에 따라 구동할 수 있다.

내장형 앰프(126)는 방폭형 유압 비례밸브를 직류 전압신호에 따라 구동하기 위한 것으로 정확한 스풀, 낮은 누유, 긴시간에 구체적인 유량조절이 가능하다.

내장형 앰프에 연결되는 라인(Line)으는 +극과 -극과 연결되어 전원을 공급하는 제1,2 선과, 앰프에서 약 10[V]의 출력값이 출력되는 제3 선과, 가변저항에서 출력되는 값을 입력 받아 제어값이 입력되는 제4 선과, 스위치 등과 같은 장치와 함께 사용되며, 비상 상황에서 전기가 연결되면 앰프 작동을 중단시키는 역할을 하는 제5 선으로 구성될 수 있다.

내장형 앰프를 스위치 밸브로 사용하여 사전 설정 값을 스위치와 연결하여 사용할 경우 솔밸브와 같이 ON/OFF 밸브로 사용할 수 있으며, 최대값과 최소값을 출력할 수 있다.

또한, PLC(Programmable Logic Controller) 제어를 통해 PLC가 있는 외부 전원 릴리스 블록과 연결하여 사용할 경우, PLC에서 0 내지 10 VDC 출력하여 제어할 수 있으며, 디지털 출력(Digital Output)에서 비상 스위치(Emergency Switch)처럼 사용할 수 있다.

또한, mA 제어를 통해 외부 전류원과 연결하여 사용시, 외부로부터 0 내지 20 mA의 전류를 받아 제어하는 방식과, 저항을 사용하여 전류값을 전압으로 전환할 수 있다. 상술된 내장형 앰프의 실시예는 예시적인 것으로 이에 제한되는 것은 아니다.

더 상세히 설명하면, 작동실(110)은 내부에 후술 될 플런저(320)가 전후로 이동 가능하게 위치되는 제1공간부(111) 및, 제1공간부(111)의 전방에 이격된 상태로 형성되며, 내부에 후술 될 탄성부재(330)가 설치되는 제2공간부(112)가 형성될 수 있다.

밸브 블럭(200)은, 하우징(100)들의 대응면에 전후측 양단이 각각 결합되는 것으로, 밸브 블럭(200)을 기준으로 양 방향에 하우징(100)들이 대응되게 결합될 수 있다.

여기서, 밸브 블록(200)의 내부에는 통로(210)가 전후 방향을 따라 형성되며, 밸브 블록(200)의 통로(210)는 양측의 작동실(210)들에 각각 연통될 수 있다.

그리고, 밸브 블록(200)에는 일정 압력의 유체가 이동될 수 있도록 적어도 하나 이상의 포트(220)가 형성되며, 포트(220)는 통로(210)와 연통된 상태로 형성될 수 있다.

통로(210)는, 작동실(110)과 동일 선상으로 연결될 수 있으며, 통로(210)의 내부에는 후술 될 스풀(311)이 포트(220)의 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동 가능하게 배치된다.

포트(220)는, 일정 압력의 유체를 공급하기 위한 압력 공급용 제1 포트(221)와, 일정 압력의 유체를 외부로 이동시키기 위한 배출용 제2 포트(222) 등이 형성될 수 있다.

이와 같은 포트(220)는, 복수로 형성될 수 있으며, 후술 될 스풀(311)의 위치 변경에 의해 선택으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다.

한편, 제2공간부(112)들과 통로(210)의 사이에는 링 형상의 방폭 와셔(500)가 각각 결합될 수 있으며, 방폭 와셔(500)는 로드(310)가 관통 결합되도록 중공 전후로 관통 형성된다.

여기서, 방폭 와셔(500)의 중공은 로드(310)의 외주면과 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 중공의 내주면이 로드(310)의 외주면과 대응되는 형상으로 밀착될 수 있다.

한 쌍의 개폐유닛(300)은, 하우징(100)들의 내부에 각각 설치되는 것으로, 개폐유닛(300)들은 작동실(110)들의 내부에서 포트(220)를 개폐시키기 위한 구성이다.

여기서, 개폐유닛(300)들은 하우징(100)들의 내부에 각각 설치된 상태에서 후술 될 방폭 코일(400)들에 의해 상호 연동되는 것으로, 개폐유닛(300)들은 로드(310)와, 플런저(320), 탄성부재(330) 및 플런저 가이드(340)로 구비될 수 있다.

로드(310)는, 작동실(110)의 내부에서 전후 방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되는 것으로, 로드(310)는 작동실(110)의 길이 방향을 따라 일정길이를 갖는다.

여기서, 로드(310)의 전단은 밸브 블록(200)의 양측을 통해 통로(210)에 각각 삽입된 상태로 배치되고, 로드(310)들의 전단에는 스풀(311)이 각각 결합될 수 있다.

스풀(311)은, 통로(210)의 내부에서 포트(220)의 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동 가능하게 배치되는 것으로, 스풀(311)의 위치 변경에 의해 포트(220)가 개폐된다.

예를 들어, 스풀(311)이 통로(210)의 포트(220) 개방 위치로 이동시 스풀(311)의 외주면과 통로(210)의 내주면이 이격 위치될 수 있고, 반대로 스풀(311)이 통로(210)의 포트(220) 폐쇄 위치로 이동시 스풀(311)의 외주면과 통로(210)의 내주면이 접촉될 수 있다.

플런저(320)는, 방폭 코일(400)의 자기력 형성 및 소멸에 의해 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동되는 구성으로, 플런저(320)는 자기력에 형성에 의해 이동될 수 있도록 코어 소재를 이용해 제작할 수 있다.

여기서, 플런저(320)는 로드(310)의 일부분에 결합되는 것으로, 반경 방향이 원통 형상을 가질 수 있고, 로드(310)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.

그리고, 플런저(320)의 외주면은 제1공간부(111)의 내주면에 밀착된 상태에서 전후로 이동될 수 있고, 제1공간부(111)는 플런저(320)가 이동될 수 있는 길이를 갖는다.

또한, 플런저(320)의 전단은 로드(310)가 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동하는 경우, 제1공간부(111)의 전면으로부터 후방으로 이격 위치될 수 있다.

반면, 플런저(320)는 로드(310)가 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시 전진하여 제1공간부(111)의 전면에 대응되는 형상으로 밀착될 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 개폐유닛(300)들의 로드(310)가 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동되는 경우, 플런저(320)의 전단은 제1공간부(111)의 전면과 대응되는 형상으로 밀착되어 걸림 위치될 수 있다.

이때, 플런저(320)는 제1공간부(111)의 전면과 밀착되는 위치에 걸림 위치되므로, 스풀(311)이 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치에 정확하게 위치될 수 있다.

탄성부재(330)는, 제2공간부(112)에 설치된 상태에서 방폭 코일(400)의 자기력 소멸시 로드(310)를 포트를 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시키기 위한 구성이다.

여기서, 탄성부재(330)는 코일 스프링 형태를 사용할 수 있는데, 이 경우 탄성부재(330)의 일단은 제2공간부(112)의 후면에 지지 또는 결합되고, 반대되는 타단이 로드(310)에 결합되어 압축 또는 인장 탄성력을 작용시킬 수 있다.

그리고, 탄성부재(330)는 코일 스프링 형태뿐 아닌 다양한 형태로도 적용이 가능하며, 탄성부재(330)를 코일 스프링 형태로 적용하는 경우, 탄성부재(330)의 내부 공간에 로드(310)가 관통된 상태로 결합될 수 있다.

한 쌍의 방폭 코일(400)은, 작동실(110)의 내부에 설치되며, 외부에서 전달되는 전원에 의해 자기력을 형성시켜 개폐유닛(300)의 개폐 상태를 전환시키기 위한 구성이다.

여기서, 방폭 코일(400)들은 플런저(320)의 반경 방향을 외부에서 감싸는 형태로 설치될 수 있고, 방폭 코일(400)들에는 단자부(120)를 통해 외부의 전원이 전원부(125)에 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 플런저(320)는 방폭 코일(400)에 전원이 인가되는 경우, 자기력 형성에 의해 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동된다.

그리고, 탄성부재(330)는 방폭 코일(400)들의 자기력 소멸시 로드(310)에 탄성력을 작용시켜, 포트(220)의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있다.

즉, 방폭 코일(400)들에 의해 자기력 형성시 탄성부재(330)가 로드(310)의 이동에 의해 압축 또는 이완되면서 스풀(311)이 포트(220)의 개방 위치로 이동될 수 있다.

반면, 방폭 코일(400)들에 의해 자기력 소멸시 탄성부재(330)가 이완 또는 압축되면서 로드(310)를 이동시키고, 스풀(311)이 포트(220)의 폐쇄 위치로 이동될 수 있다.

이와 다르게, 탄성부재(330)의 압축 또는 인장 탄성력에 의해 스풀(311)이 포트(220)의 개방 위치에 대기할 수 있다.

반면, 방폭 코일(400)들에 의해 자기력 형성시 탄성부재(330)가 로드(310)의 이동에 의해 압축되면서 스풀(311)이 포트(220)의 폐쇄 위치로 이동될 수 있다.

또한, 제어부(미도시)는 전원부(125)에 전원이 일정시간 이상 들어오는 경우, 이를 감지하여, 자동으로 전류가 반으로 줄어들 수 있도록 제어할 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 방폭 코일(400)의 자기력 형성시 스풀(311)이 직선 방향으로 이동되어 개방 또는 폐쇄 위치에 걸림 위치되고, 방폭 코일(400)의 자기력 소멸시 스풀(311)이 탄성부재(330)의 복귀 탄성력에 의해 직선 방향으로 이동되어 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킴으로써, 스풀(311)이 개방 또는 폐쇄 위치에 정확하게 위치되므로 개폐의 정확성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 일 방향의 개폐 상태(개방 또는 폐쇄)만을 제어할 수 있어 제어시 필요한 전력 소모를 줄일 수 있고, 탄성부재(330)의 복귀 탄성력에 의해 스풀(311)을 포트 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시킬 수 있어 제어가 용이하다.

지금까지 본 발명에 따른 방폭형 유압 비례밸브에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 하우징 110: 작동실
111: 제1공간부 112: 제2공간부
120: 단자부 125: 전원부
126: 내장형 앰프(Amp) 130: 베어링
140: 매뉴얼 핀 150: 캡
200: 밸브 블록 210: 통로
221: 제1 포트 222: 제2 포트
300: 개폐유닛 310: 로드
311: 스풀 320: 플런저
330: 탄성부재 340: 플런저 가이드
350: 오리피스 400: 방폭 코일
450: 보빈 500: 방폭 와셔

Claims (7)

1. 내부에 작동실이 각각 형성되며, 전후측에 대응되게 배치되는 한 쌍의 하우징;
   상기 하우징의 일측에 결합된 상태로 내부의 통로가 상기 작동실의 일측과 연통되며, 상기 통로와 연통되도록 복수의 포트가 형성되는 밸브 블록;
   상기 작동실들의 내부에 각각 설치된 상태로 대응되게 연동되어 상기 포트를 개폐시키는 한 쌍의 개폐유닛;
   상기 작동실들의 내부에 각각 설치되며, 외부에서 전달되는 전원에 의해 자기력을 형성시켜 상기 개폐유닛들의 개폐 상태를 전환시키는 한 쌍의 방폭코일; 및
   상기 방폭 코일과 각각 전기적으로 연결되어, 전원의 공급 여부를 제어하는 전원부를 내부에 구비한 한쌍의 단자부를 포함하며;
   상기 단자부에는 앰프(amp)가 내장되고, 상기 전원부는 내장형 앰프와 연결되어 직류 전압신호에 따라 구동하며, 상기 단자부에 입력되는 입력 전류에 대하여 비례적으로 압력과 유량을 제어하며;
   상기 개폐유닛들은, 상기 작동실들의 내부에서 전후 방향을 따라 왕복이동 가능하게 설치되며, 전단에 형성된 스풀이 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동되는 로드;
   상기 방폭 코일들의 자기력 형성 및 소멸에 의해 상기 포트의 개방 또는 폐쇄위치로 이동되는 플런저;
   상기 플런저의 위치를 가이드 하는 플런저 가이드; 및
   상기 작동실에 설치되며, 상기 방폭 코일의 자기력 소멸시 상기 로드를 상기 포트를 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 탄성부재를 포함하며;
   상기 플런저 가이드 일측이 전방으로 갈수록 직경이 점진적으로 커지는 테이퍼 형상이며;
   상기 작동실은, 내부에 상기 플런저가 전후로 이동 가능하게 위치되는 제1공간부 및, 상기 제1공간부의 전방에 이격된 상태로 형성되며, 내부에 상기 탄성부재가 설치되는 제2공간부가 형성되며;
   상기 플런저의 전단은, 상기 로드가 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시 후퇴하여 상기 제1공간부의 후면에 대응되는 형상으로 밀착되며, 상기 로드가 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시 전진하여 상기 제1공간부의 전면으로부터 밀착 위치되며;
   상기 제2공간부와 상기 통로의 사이에는 방폭 와셔가 결합되며, 상기 방폭 와셔는, 상기 로드가 관통 결합되도록 중공 전후로 관통 형성되며, 상기 중공의 내주면이 상기 로드의 외주면과 대응되는 형상으로 밀착되는 것을 특징으로 하는 방폭형 유압 비례밸브.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 플런저는,
   상기 방폭 코일의 자기력 형성시 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동되며,
   상기 탄성부재는,
   상기 방폭 코일의 자기력 소멸시 상기 로드에 탄성력을 작용시켜, 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 방폭형 유압 비례밸브.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성부재는,
   일단이 상기 제2공간부의 후면에 지지 또는 결합되고, 반대되는 타단이 상기 로드에 결합되어 압축 또는 인장 탄성력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 방폭형 유압 비례밸브.
   
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 개폐유닛들의 스풀은,
   상기 로드의 전단에 각각 형성되며, 마주보는 일단이 상호 연결된 상태에서 상기 포트의 개방 또는 폐쇄 위치로 동시에 이동되는 것을 특징으로 하는 방폭형 유압 비례밸브.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 단자부는,
   상기 전원부에 전원이 일정시간 이상 들어오는 경우, 이를 감지하여, 자동으로 전류가 반으로 줄어들 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방폭형 유압 비례밸브.

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