KR102547260B1 - 유압 회로 제어를 위한 안전밸브 및 방법 - Google Patents

Abstract

제 1 압력 값에서 유압 유체를 압력 라인으로 공급하도록 설계된 펌프를 포함하는 유압 회로용 안전밸브가 본 명세서에서 설명되며; 안전 밸브는 압력 라인에 유동적으로 연결될 수 있고 압력 값 및 온도 값에서 유압 유체로 충전되는 챔버; 유압 회로의 저장소에 연결될 수 있는 개구를 갖춘 케이싱; 및 제 1 챔버를 구획하고, 제 1 개구를 폐쇄하는 제 1 위치와, 개구를 적어도 부분적으로 자유롭게 두는 제 2 위치 사이에서 변위될 수 있는 셔터를 포함하며; 밸브는 유압 유체의 온도의 결과로서, 유압 유체의 온도가 임계 값 미만일 때 취하는 제 1 구성과 유압 유체의 온도가 온도 임계 값을 초과할 때 취하고 제 1 챔버의 압력을 감소시키도록 제 1 셔터를 제 2 위치에 또는 제 2 위치 쪽으로 유지 또는 변위시키는 제 2 구성 사이에서 변위될 수 있는 열 팽창성 요소를 포함한다.

Description

유압 회로 제어를 위한 안전밸브 및 방법

본 출원은 2017년 7월 3일자로 출원된 유럽 특허 출원 번호 17179435.7호를 우선권으로 주장하며, 그 개시는 원용에 의해 본 출원에 포함된다.

본 발명은 특히, 가변 용량형 체적 펌프를 포함한 유압 회로용 안전밸브에 관한 것이다.

본 발명은 마찬가지로, 유압 회로를 제어하는 방법에 관한 것이다.

더 정확하게, 유압 회로는 항공기의 하나 이상의 작동기(actuator)를 이동시키도록 설계된다.

예를 들어, US-B-7,165,950호로 공지된 유압 회로는 기본적으로 다음을 포함한다:

- 입구 라인 및 압력 라인을 갖는 가변 용량형 체적 펌프;

- 유압 회로의 복귀 라인에 유동적으로 연결된 오일 저장소; 및

- 하나의 챔버가 펌프의 압력 라인에 다른 하나의 챔버가 복귀 라인에 유동적으로 연결되어 하나 이상의 작동 위치 사이에서 작동기의 이동 부재를 변위시키는 압력차를 발생시키기 위해 두 개의 챔버(chamber) 사이에서 이동하는 부재를 각각 갖는 하나 이상의 작동기.

특히, 상기 체적 펌프는 주어진 유량의 오일을 입구 라인으로부터 압력 라인으로 전달한다.

펌프는 유압 회로에 존재하는 압력에 따라서 펌프의 전달을 조절하는 제어기를 더 포함한다.

항공기의 상승/조종성에 필수적인 기능을 수행하는 작동기의 경우에, 유압 회로의 임의의 고장 가능성으로 인해 항공기 자체의 안전성을 위태롭게 하는 것을 방지하는 것이 기본적으로 중요하다.

유압 회로의 고장의 제 1 양상은 유압 회로 자체의 파이프가 견딜 수 있는 것보다 더 높은 온도까지 펌프의 독립적인 작동으로 인한 유압 회로 내에서 순환하는 오일의 과열에 인해 야기된다.

유압 회로의 고장의 추가 양상은 펌프의 출구 라인의 압력 값이, 작동기가 견딜 수 있는 임계 값을 초과하는 경우에 발생한다.

이러한 고장의 추가 양상은 예를 들어, 펌프의 보상기가 펌프 자체의 일정한 전달과 연관된 임의의 위치에서 막히게 될 때 발생하는데, 이는 위에서 식별된 임계 값에 의해 제한되어야 하는, 정상 작동 값보다 더 높은 유압 회로의 압력에 대응한다.

유압 회로 내에서 순환하는 오일의 압력 증가를 결정하는 것 이외에도, 압력 보상기의 고장은 또한, 오일 자체의 온도 상승의 추가 원인을 야기한다.

실제로, 펌프의 출력 압력의 증가는 필연적으로 오일에 수행되는 기계적 일(work)을 증가시킨다. 이러한 일은 필연적인 마찰을 증가시킴으로써, 유압 회로 자체의 무결성에 위험한 것으로 판명될 수 있는 온도까지 유압 회로 내에서 순환하는 오일의 과열을 초래한다.

작동기의 손상 위험을 완화하기 위해서, 예를 들어, US-B-7,165,950호에 설명된 공지 유형의 유압 회로는 펌프의 압력 라인과 복귀 라인 사이에 유동적으로 설치된 우회 라인(by-pass line)을 따라 설치되는 안전밸브를 포함한다.

위의 안전밸브는 실질적으로, 작동기가 견딜 수 있는 전술한 임계 값의 적절한 분율에 대응하는 미리 설정된 압력으로 교정되는 감압 밸브이다.

더 상세하게, 감압 밸브는 유압 회로 내의 압력이 임계 값을 초과하는 경우에 작동기의 우회 라인을 통해 펌프의 압력 라인을 복귀 라인에 유동적으로 연결한다. 그렇지 않으면, 감압 밸브는 유압 회로의 압력이 임계 값보다 더 낮은 경우에 우회 라인을 폐쇄 상태로 유지하고 펌프의 압력 라인과 작동기를 유동적으로 연결한다.

전술한 오일의 가열을 억제하기 위해서, 공지된 유형의 유압 회로는 오일을 냉각시킬 수 있고 일반적으로 우회 라인을 따라 설치되는 열 교환기를 더 포함한다.

위의 열 교환기의 사용은 필연적으로 제조 및 유지보수 측면에서 부담이 되고 유압 회로 자체의 전체 중량을 증가시키는데, 이는 항공기 및 헬리콥터 분야에서 특별히 느껴지는 명백한 단점이다.

또한, 열 교환기의 사용은 특히 심각한 고장의 경우에 미리 설정된 기간에만 오일의 온도를 온도 임계 값 미만으로 유지할 수 있다.

상기 미리 설정된 기간의 말기에 작동기의 정확한 기능을 보장하기 위해서, 공지된 유형의 항공기는 동일한 작동기에 모두 연결된 복수의 유압 회로를 포함한다.

환언하면, 고장의 경우에 고장 동안 유압 회로의 작동이 중단되며 추가 유압 회로는 작동기의 적절한 작동을 보장한다.

이 분야에서, 기간의 제한 없이 신뢰성 있는, 실질적으로 자동 방식으로 그리고 유압 회로 중량의 과도한 증가 없이, 유압 회로가 견딜 수 있는 값을 초과하는 오일의 과열의 경우에도 유압 회로에 대한 어느 정도의 남은 기능성을 보장할 필요성이 느껴진다.

또한, 이 분야에서 유압 회로에 보장된 어느 정도의 남은 기능성을 펌프 고장의 실제 심각성과 연관시킬 필요성이 느껴진다.

마지막으로, 이 분야에서 열 교환기의 부피를 감소시키거나 심지어 열 교환기 자체를 완전히 제거함으로써 오일의 과열을 억제할 필요성이 느껴진다.

GB-A-22 02613호, US-A-2740586호 및 US-A-2810527호는 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 유압 회로용 안전밸브를 개시한다.

US-B-7165950호는 청구범위 제 13 항의 전제부에 따른 유압 회로의 제어 방법을 개시한다.

본 발명의 목적은 전술한 필요성 중 적어도 하나를 간단하고 경제적으로 유리한 방식으로 만족시킬 수 있는 유압 회로용 안전밸브를 제공하는 것이다.

전술한 목적은 청구범위 제 1 항에 정의된 것에 따른 유압 회로용 안전밸브에 관한 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명은 마찬가지로 청구범위 제 13 항에 정의된 것에 따른 유압 회로의 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해서, 바람직한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 비-제한적인 예로서만 다음과 같이 설명된다.
- 도 1은 제 1 작동 조건에서 본 발명의 교시에 따라 제공된 유압 회로용 안전밸브를 예시한다.
- 도 2는 제 2 작동 조건에서 도 1의 안전밸브를 예시한다.
- 도 3은 제 3 작동 조건에서 도 1 및 도 2의 안전밸브를 예시한다.
- 도 4는 제 4 작동 조건에서 도 1의 안전밸브를 예시한다.
- 도 5는 도 1 및 도 4의 안전밸브의 몇몇 세부사항을 특히 확대된 척도로 예시한다.
- 도 6은 도 1 내지 도 5의 밸브를 포함한 항공기의 작동기용 유압 회로를 예시한다.
- 도 7은 도 1 내지 도 4의 밸브가 설치된 항공기, 특히 헬리콥터를 예시한다.

도 7을 참조하면, 동체(2), 동체(2)의 상부에 설치되고 축(A)을 중심으로 회전 가능한 메인 로터(main rotor)(3), 및 동체(2)의 단부에 설치되고 축(A)에 횡단 방향인 그 자체 축을 중심으로 회전 가능한 테일 로터(tail rotor)(4)를 기본적으로 포함하는, 고정-점 비행(fixed-point flight)이 가능한 항공기, 특히 헬리콥터가 도면 부호 1로 지정된다.

더 상세하게, 로터(3)는 축(A)의 허브(hub)(5)를 포함하며, 이는 중공형이고 축(A)에 대해 반경 방향으로 연장되는 복수의 블레이드(blade)(9)를 외팔보 형태(cantilever fashion)로 지지한다.

로터(3)는 축(A)을 중심으로 회전 가능하고 허브(5)에 대해 각지게 고정되고 예시되지 않은 방식으로 엔진 부재, 예를 들어 헬리콥터(1)에 의해 장착되는 터빈에 결합된 제어 샤프트(6)를 더 포함한다.

특히, 도 6을 참조하면, 헬리콥터(1)는:

- 그 중 하나만이 예시된 복수의 유압 회로(10); 및

- 헬리콥터(1)의 각각의 구동력을 이동시키도록 설계되고 유압 회로(10)에 의해 취급되는, 일부만이 예시된 복수의 작동기(11)를 포함한다.

도 6에 예시된 바와 같이, 각각의 유압 회로(10)는 복수의, 예시된 적절한 경우에 3 개의 작동기(11)를 취급한다.

헬리콥터(1)는 각각의 작동기(11)에 대해서, 작동기(11)에 일시적으로 연결된 2 개 이상의 유압 회로(10)를 포함한다는 것이 강조되어야 한다.

이러한 방식으로, 하나의 유압 회로(10)가 고장 나는 경우에도, 유압 회로는 작동기(11)로부터 격리될 수 있으며, 나머지 유압 회로(10)는 작동기(11)의 기능을 유지한다.

이후의 본 설명에서, 간결함을 위해서 단지 하나의 유압 회로(10) 및 단지 하나의 작동기(11)만을 참조할 것이며, 모든 유압 회로(10) 및 작동기(11)는 실질적으로 서로 동일하다.

예시된 적절한 경우에, 각각의 작동기(11)는 기본적으로 다음을 포함한다:

- 이동 부재(13)를 수용하는 케이싱(12); 및

- 케이싱(12)과 이동 부재(13) 사이에 구획된 한 쌍의 챔버(14, 15).

유압 회로(10)는 다음을 기본적으로 포함한다:

- 적절한 경우에 오일인 유압 유체를 함유하는 저장소(16);

- 저장소(16)에 유동적으로 연결된 오일용 입구 라인(18) 및 작동기(11)의 챔버(14)(또는 15)에 선택적인 방식으로 유동적으로 연결된 오일용 압력 라인(19)을 갖는 펌프(17);

- 작동기(11)의 챔버(15)(또는 14) 및 저장소(16)에 선택적인 방식으로 유동적으로 연결된 복귀 라인(20); 및

- 압력 라인(19)과 복귀 라인(20)을 선택적인 방식으로 유동적으로 연결하는 우회 라인(21).

특히, 펌프(17)는 가변 용량형 체적 펌프이다. 상기 펌프(17)는 조절 가능한 유량의 오일을 입구 라인(18)으로부터 압력 라인(19)으로 전달한다. 실시예에서, 펌프(17)는 US-B-7,165,950호의 도 1에 예시된 바와 같이 축 방향 피스톤을 갖는 체적 유형의 펌프이다. 복귀 라인(20), 따라서 그에 연결된 챔버(14)(또는 15) 내의 압력은 펌프(17)에 의해 전달된 유량 및 우회 라인(21)을 통과하는 유량의 함수이다. 더 정확하게, 우회 라인(21)을 따라 통과하는 유량이 많을수록(적을수록 그리고 하한에서는 0), 작동기(11)에 작용하는 차압은 더 낮아진다.

유압 회로(10)는 다음을 더 포함한다:

- 챔버(14, 15 또는 15, 14)를 압력 라인(19) 및 복귀 라인(20)에 각각 유동적으로 연결하는 제 1 위치 또는 제 2 위치에서 서로 연결되는 구성 없이 설치될 수 있는 제어 서보 밸브(27)(EHV, 즉 전자 유압 밸브로서 공지됨); 및

우회 라인(21)을 따라 설치되는 안전밸브(22).

기계적으로 작동기(11)가 손상될 위험을 방지하기 위해서 초과하지 않아야 하는 챔버(14, 15) 사이의 압력차의 임계 값을 작동기(11)가 갖는다는 것이 강조되어야 한다. 이러한 압력 임계 값은 펌프(17)로부터 압력 라인(19)으로 흐르는 오일의 압력 임계 값(pth)과 유일하게 관련된다. 적절한 경우에, 이러한 압력 임계 값(pth)은 3650 psi이다.

또한, 유압 회로(10)는 유압 회로(10) 자체에 대한 손상 위험을 없도록 하기 위해서 초과해서는 안되는 오일의 온도 임계 값(Tth)을 가진다. 적절한 경우에, 이러한 온도 임계 값(Tth)은 120 ℃이다.

밸브(22)는 유압 회로(10)의 고장의 경우에, 특히 유압 회로(10) 내에서 순환하는 오일의 과열의 경우에 작동기(11)의 기능성을 적어도 일부 유지하도록 설계된다.

위의 과열은 예로서, 다음에 의해 야기될 수 있다:

- 유압 회로(10)에 작용하는 열원, 예를 들어 화재; 및/ 또는

- 압력 임계 값(pth)보다 더 높은 압력 라인(19)의 압력에 상응하는 펌프(17)에 대한 일정한 압력 작동 지점을 설정하는 위치에서 차단된 상태를 유지하는 펌프(17)의 보상기의 고장; 이러한 고장은 필연적으로 오일 온도(Tth)의 증가를 초래하며; 실제로, 압력 라인(19)의 압력이 증가함에 따라서, 유압 회로(10) 내에서 흐르는 오일에 대해 펌프(17)에 의해 가해지는 기계적 일이 증가하며; 이러한 기계적 일의 증가는 유압 회로(10) 내의 오일에 가해지는 필연적인 마찰과 함께, 온도 임계 값(Tth)을 초과하는 오일 온도의 증가를 초래한다.

밸브(22)는 또한 감압 밸브(pressure-relief valve)의 기능을 수행한다.

더 상세하게, 다음의 설명으로부터 나타나는 바와 같이, 밸브(22)는 선택적으로:

- 우회 라인(21)을 통해 압력 라인(19)과 저장소(16)를 유동적으로 연결하여, 압력 라인(19) 내의 오일의 압력이 압력 임계 값(pth)보다 더 높은 경우에 작동기(11)를 차단하고, 우회 라인(21)을 따라서 유량의 일부를 편향시키고, 따라서 압력 라인(19) 내의 오일의 압력을 압력 임계 값(pth)으로 제한하며;

- 압력 라인(19) 내의 오일의 압력이 압력 임계 값(pth)보다 더 낮은 경우에 우회 라인(21)을 따라 압력 라인(19)과 저장소(16) 사이의 유체 연결을 방지한다.

밸브(22)는 압력 라인 내의 오일의 압력이 예를 들어, 펌프(17)의 해머링(hammering)으로 인해 또는 영구적인 고장으로 인해 제한된 기간 동안 압력 임계 값(pth)에 도달하는 경우에 전술한 기능을 수행한다.

더 상세하게(도 1 내지 도 4), 밸브(22)는 다음을 한정하는 케이싱(23)을 포함한다:

- 펌프(17)의 압력 라인(19)에 유동적으로 연결되는 챔버(24);

- 축(X)을 따라 케이싱(23) 내에서 이동하고 챔버(24)를 축 방향으로 구획하는 셔터(25); 및

- 축(X)에 대해 반경 방향으로 연장되는 다이어프램(diaphragm)(26).

케이싱(23)은, 복귀 라인(20)에 유동적으로 연결되고 축(X)에 대해 방사상인 복수의 개구(30, 31)를 더 포함한다.

예시된 적절한 경우에서, 케이싱(23)은 축(X)에 대해 관형(tubular)이다.

첨부 도면에서, 단지 하나의 개구(30)와 단지 하나의 개구(31)만이 예시된다.

각각의 개구(30)는 각각의 개구(31)에 의해 제공된 유압 저항보다 더 높은 오일의 통과에 대한 유압 저항을 제공한다.

더 정확하게, 개구(30, 31)는 축(X)에 직교하는 각각의 축에 대해 원통형이다.

각각의 개구(30)의 직경은 각각의 개구(31)의 직경보다 더 작다.

각각의 개구(31)는 대응하는 개구(30)와 다이어프램(26) 사이에서 축(X)에 평행한 방향으로 설치된다.

다이어프램(26), 셔터(25) 및 이들 사이에서 연장되는 케이싱(23)의 부분은 챔버(28)를 한정한다.

챔버(28)는 셔터(25)에 대해 챔버(24)의 축 방향 반대 측에 설치된다.

셔터(25)는 차례로 다음을 포함한다:

- 챔버(24)의 내측을 향하는 축 방향 단부 표면(33); 및

- 표면(33)에 대해 축 방향으로 대향하고 챔버(28)의 내측을 향하는 표면(34).

밸브(22)는 다이어프램(26)과 셔터(25)의 표면(34) 사이에 설치된 축(X)을 공유하도록 장착된 탄성 요소(29) 및 나선형 스프링을 더 포함한다.

셔터(25)는 챔버(24, 28)에 존재하고 표면(33, 34)에 가해지는 압력에 기인한 힘, 및 탄성 요소(29)에 의해 가해지는 탄성력의 작용 하에서 축(X)을 따라 이동한다.

더 상세하게, 셔터(25)는:

- 개구(30, 31)를 폐쇄하여 챔버(24) - 따라서 압력 라인(19) - 와 복귀 라인(20) 사이의 유체 연결을 방지하는 폐쇄 위치(도 1)와;

- 개구(30, 31) 모두가 자유로워져 챔버(24) - 따라서 압력 라인(19) - 와 복귀 라인(20) 사이의 유체 연결을 가능하게 하는 완전히 개방 위치(도 4) 사이에서 이동한다.

탄성 요소(29)는 압력 라인(19) 내의 압력(p1)이 압력 임계 값(pth)보다 더 낮을 때, 즉 적절한 경우에 3650 psi보다 더 낮을 때, 셔터(25)를 폐쇄 위치(도 1)에 유지하는 예압(pre-loading)을 가진다.

셔터(25)는 폐쇄 위치와 전체 개방 위치 사이의 중간인 부분 개방된 복수의 위치(도 2 및 3) 사이에서 축(X)을 따라 이동한다.

더 상세하게, 셔터(25)는 다음의 위치에 설치될 수 있다:

- 개구(30)를 덮지 않고 개구(31)를 폐쇄하여, 단지 개구(30)를 통해 챔버(24) - 따라서 압력 라인(19) - 와 복귀 라인(20) 사이에서 유체 연결을 가능하게 하는 제 1 부분 개방 위치(도 2); 및

- 개구(30) 및 개구(31)의 일부를 덮지 않아, 챔버(24) - 따라서 압력 라인(19) - 와 복귀 라인(20) 사이에서 개구(30) 및 셔터(25) 자체에 의해 덮이지 않은 채로 남는 있는 개구(31)의 일부분을 통해 유체 연결을 가능하게 하는 제 2 부분 개방 위치(도 3).

예시된 적절한 경우에, 셔터(25)의 제 2 부분 개방 위치(도 3)는 제 1 부분 개방 위치(도 2)와 완전 개방 위치(도 4) 사이에서 설정된다.

셔터(25)는 케이싱(23) 및 개구(30, 31)와 밀봉식으로 협동하고 표면(33, 34) 사이에서 축 방향으로 설치되는 반경 방향 외측 관형 표면(40)을 더 포함한다.

관형 표면(40)은 차례로, 다음을 포함한다:

- 한 쌍의 축 방향 단부 스트레치(stretch)(41, 42); 및

- 스트레치(41, 42) 사이에 축 방향으로 설치되고 케이싱(23) 및 개구(30, 31)와 밀봉식으로 협동하고 표면(33, 34) 사이에 설치되는 메인 스트레치(43).

스트레치(43)는 스트레치(41, 42)보다 더 큰 길이를 가진다. 적절한 경우에, 스트레치(41)는 축(X)에 대해 적어도 부분적으로 45°만큼 경사진다.

스트레치(41)는 챔버(24)의 측면에 설치되고 스트레치(43)의 직경보다 더 작은 직경을 가진다. 또한, 스트레치(41)는 셔터(25)가 완전 폐쇄 위치(도 1)에 있을 때 케이싱(23)의 견부(38)에 지지되록 설계된다. 이러한 조건에서, 견부(41), 스트레치(41) 및 스트레치(41)에 인접한 스트레치(43)의 단부는 그들 사이에 개구(30)와 유체 연통하고 챔버(24)로부터 유동적으로 격리된 폐쇄 챔버(37)(도 1)를 한정한다.

그렇지 않으면, 셔터(25)가 제 1 및 제 2 부분 개방 위치에 그리고 완전 개방 위치(도 2, 도 3 및 도 4)에 위치될 때, 스트레치(41)는 축(X)을 따라 점진적으로 더 먼 거리에 설치되고 견부(39) 자체에 대해 다이어프램(26)의 반대 측에 설치된다.

스트레치(42)는 챔버(28)와 동일한 측에 설치되고 스트레치(43)의 직경보다 더 큰 직경을 가진다. 또한, 스트레치(42)는 셔터(25)가 완전 폐쇄 위치(도 1)에 있을 때, 케이싱(23)의 견부(39)로부터 축(X)을 따라 거리를 두고 축 방향으로 설치되고 견부(39)에 대해 다이어프램(26)과 동일한 측에 설정된다.

또한, 스트레치(42)는 셔터(25)가 제 1 및 제 2 부분 개방 위치에 그리고 완전 개방 위치(도 2, 도 3 및 도 4)에 설치될 때, 견부(39) 자체로부터 축(X)을 따라 점진적으로 더 먼 거리에 설치된다. 견부(39)는 축(X)을 따라 견부(38)와 다이어프램(26) 사이에서 축 방향으로 설치된다.

표면(33, 34)은 축(X)에 대해 반경 방향으로 연장된다.

견부(39, 38)는 케이싱(23)의 반경 방향 내측 표면(37)에 의해 한정된다. 표면(37)은 챔버(24, 28, 54, 55)를 구획하고 개구(30, 31, 52 및 53)에 의해 횡단된다.

유리하게, 밸브(22)는 열 팽창성 요소(49)를 포함하며, 이는 유압 유체의 온도의 결과로서 다음 구성 사이에서 변위될 수 있다:

- 오일의 온도가 온도 임계 값(Tth) 미만일 때 취하는 제 1 구성(도 1 내지 도 3); 및

- 오일의 온도가 온도 임계 값(Tth)을 초과할 때 취하고 셔터(25)를 완전 개방 위치에 유지시키거나 셔터를 그 위치로 변위시켜 챔버(24) 내의 압력을 감소시키는 제 2 구성(도 4).

더 상세하게, 밸브(22)의 케이싱(23)은:

- 챔버(24)에 대해 다이어프램(26)의 축 방향 반대 측에 설치되고 다이어프램(26)에 평행하게 그리고 축(X)에 대해 반경 방향으로 연장되는 다이어프램(50);

- 다이어프램(26)에 대해 다이어프램(50)의 축 방향 반대 측에 설치되고 다이어프램(26, 50)에 평행하고 축(X)에 대해 반경 방향으로 연장되는 단부 벽(51);

- 다이어프램(26, 50) 사이의 축(X)을 따라 축 방향으로 설치되는 복수의 개구(52)(이들 중 하나만이 첨부 도면에 예시됨); 및

- 다이어프램(50)과 단부 벽(51) 사이의 축(X)을 따라 축 방향으로 설치되는 복수의 개구(53)(이들 중 하나만이 첨부 도면에 예시됨)를 포함한다.

개구(52, 53)는 축(X)에 대해 방사상인 각각의 축에 대해 원통형이다.

바람직하게, 개구(52, 53)의 직경은 서로 동일하고 개구(30)의 직경과 동일하다.

밸브(22)는:

- 다이어프램(26 및 50) 사이에서 축 방향으로 설치되고 요소(49)를 수용하는 챔버(54); 및

- 다이어프램(50)과 단부 벽(51) 사이에서 축 방향으로 구획되는 챔버(55)를 더 포함한다.

개구(52, 53)는 챔버(54, 55)의 내측을 향해 개방된다.

요소(49)는 다이어프램(50)에 고정되고 다이어프램(50)과 축 방향으로 반대 측의 챔버(54) 내에서 자유로운 축 방향 변형을 겪는다.

예시된 적절한 경우에, 요소(49)는 관형이다.

밸브(22)는 다이어프램(50)과 동일한 측에서 요소(49)에 고정되고 다이어프램(50)의 반대 측에서 자유로운 추가 요소(48)를 더 포함한다.

요소(49)가 제 1 구성으로 설정될 때, 요소(48)는 축(X)을 따라 개구(52)로부터 거리를 유지한다(도 1, 도 2 및 도 3). 이러한 방식으로, 요소(49)가 제 1 구성으로 설정될 때, 개구(52)는 챔버(54)의 내측을 향해 개방된 채로 유지된다.

예시된 경우에, 요소(49, 49)는 관형이다.

대신에, 요소(49)가 제 2 구성으로 설정될 때, 요소가 길어지면 개구(52)를 폐쇄하는 위치에 요소(48)를 설치하는 것과 같다. 이러한 방식으로, 요소(49)가 제 2 구성으로 설정될 때, 개구(52)는 챔버(54)로부터 유동적으로 격리된 채로 유지된다.

밸브(22)는:

- 축(X)을 따라 연장되고 케이싱(23) 내에서 축(X)을 따라 미끄럼 가능한 추가 셔터(60); 및

- 다이어프램(50)과 셔터(60) 자체 사이에서 축 방향으로 설치되고 예시된 경우에 축(X)을 공유하는 헬리컬 스프링인 탄성 요소(59)를 더 포함한다.

더 상세하게, 셔터(60)는 셔터(25) 내에 만들어진 관통 구멍(61) 내에서 셔터(25)에 대해 동축으로 미끄러질 수 있다.

셔터(60)는 마찬가지로, 다이어프램(26)에 의해 한정된 축(X)을 공유하는 구멍(62), 및 축(X)을 공유하고 구멍(62)에 동축이며 다이어프램(50)에 의해 한정되는 구멍(63) 내에서 미끄러질 수 있다.

셔터(60)는 특히:

- 스템(stem)(65);

- 챔버(24) 내에 수용되고 결과적으로 챔버(24) 내에 존재하는 압력을 받는 단부(66); 및

- 단부(66)와 대향하고 스템(65)으로부터 반경 방향으로 돌출하는 단부(67)를 포함한다.

셔터(60)는 예시된 경우에 절두 원추형이고 단부(66, 67) 사이에서 축 방향으로 설치되고 챔버(54)에 수용되는 돌기(69)를 더 포함한다.

돌기(69) 및 스템(65)은 또한, 요소(49, 48)를 통과하고 축(X)에 대해 그로부터 거리를 두고 반경 방향으로 설치된다.

탄성 요소(59)는 돌기(69)에 고정된다.

셔터(60)는 제 1 위치(도 1)와 제 2 위치(도 4) 사이에서 미끄러질 수 있다.

제 1 위치(도 1 및 도 2)로부터 제 2 위치(도 4)로의 셔터(60)의 변위는 축(X)을 따라 그리고 챔버(24)로부터 단부 벽(51)을 향하는 셔터(60) 자체의 병진 운동에 대응한다.

셔터(60)가 제 1 위치(도 1)에 위치될 때, 돌기(69)는 구멍(62)에 지지되고, 단부(67)는 구멍(63)을 막는다.

이러한 제 1 위치에서, 무시할만한 양의 오일(도 1에 예시되지 않음)은 수반된 필연적인 기계적 유격으로 인해, 구멍(62)을 통해 챔버(28)로부터 챔버(54)로 침출될 수 있다.

이러한 방식으로, 셔터(60)가 제 1 위치에 위치될 때, 챔버(54, 55)는 서로 유동적으로 격리되며 챔버(28, 54)는 무시할만한 양의 오일 침출을 제외하면 서로 유동적으로 격리된다.

결과적으로, 셔터(25)는 완전 폐쇄 위치에 유지되며, 펌프(17)에 의해 공급된 오일의 전체 유량은 작동기(11)에서 챔버(14)(또는 15)에 도달한다.

대신에, 셔터(60)가 제 2 위치(도 4)에 위치될 때, 돌기(69)는 구멍(62)으로부터 축(X)을 따라 거리를 두고 축 방향으로 위치되며, 단부(67)는 구멍(63)으로부터 축(X)을 따라 거리를 두고 축 방향으로 위치된다.

셔터(60)가 제 2 구성에서 설정된 요소(49)에 의해 제 2 위치에 위치되거나 유지된다는 사실 때문에, 개구(52)는 폐쇄되며 챔버(28, 54 및 54, 55)는 서로 유동적으로 연결된다.

결과적으로, 요소(49)가 제 2 구성으로 설정되고 셔터(60)가 제 2 위치에 위치될 때, 침출 유량보다 더 많은 오일의 유량은 챔버(28)로부터 챔버(54)를 통해 챔버(55)로 통과하여 개구(53)를 통해 복귀 라인(20)에 도달한다.

이러한 상태에서, 챔버(28)로부터의 오일의 배출은 챔버(28) 내의 오일 압력 감소를 초래한다. 결과적으로, 오일이 챔버(24)로부터 개구(30, 31)를 통해 복귀 라인(20)으로 배출되는 완전히 개방 위치에 셔터가 도달할 때까지 셔터(25)는 다이어프램(26) 및 단부 벽(51)을 향해 이동한다.

스템(65)은 셔터(60)가 제 2 위치에 있을 때 셔터(25) 내에 완전히 수용되고 셔터(60)가 제 1 위치에 있을 때 셔터(60) 내에 부분적으로 수용되는 스트레치(70)를 더 포함한다.

스트레치(70)는 재료가 제거된 표면(71)을 포함하는데, 그 표면은 셔터(25)로부터 먼저 감소하고 나서 증가하는 반경 방향으로 연장하여 축(X)에 평행한 셔터(60)를 따라서 단부(66)로부터 단부(67)를 향해 진행한다.

스템(65)의 스트레치(70) 및 셔터(25)는 챔버(24, 28) 사이의 오일을 위한 교정 통로(73)를 한정한다.

셔터(60)는 또한, 셔터(60) 자체의 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 축(X)을 따라 축 방향으로 위치되는 제 3 위치(도 3)에 위치될 수 있다.

셔터(60)가 제 3 위치(도 2)에 위치될 때, 돌기(69)는 구멍(62)으로부터 거리를 두고 축 방향으로 설치되어, 챔버(28, 54) 사이에서 일정한 유량의 오일을 통과시킬 수 있으며, 단부(67)는 구멍(63) 내에 여전히 밀봉되게 수용되어 챔버(54, 55)를 서로 유동적으로 격리시킨다.

이러한 방식으로, 챔버(28, 54)는 서로 유동적으로 연결된다.

셔터(60)가 단부(66)에 작용하는 오일의 압력에 의해 제 3 위치에 위치되고 오일이 온도 임계 값(Tth)보다 더 낮은 온도에 있는 경우에(도 3에서와 같이), 요소(49)는 개구(52)를 덮지 않은 상태로 둔다. 결과적으로, 오일은 구멍(62)을 통해 챔버(28)로부터 챔버(54)로 그리고 개구(52)를 통해 챔버(54)로부터 복귀 라인(20)으로 흐른다.

또한, 이러한 경우에, 챔버(28)로부터 챔버(54)로의 오일의 유량은 챔버(28) 내측의 오일 자체의 압력을 감소시켜, 폐쇄 위치(도 1)로부터 제 1 부분 개방 위치(도 2)로 그리고 제 2 부분 개방 위치(도 3)로 셔터(25)의 변위를 야기한다. 이들 위치에서, 오일은 각각, 단지 개구(30)(도 2)를 통해 그리고 개구(30)와 셔터(25)에 의해 덮이지 않은 개구(31)(도 3)의 일부분을 통해 챔버(28)로부터 복귀 라인(20)으로 각각 이동하여, 챔버(24) 및 압력 라인(19) 내의 압력을 압력 임계 값(pth) 미만으로 감소시킨다.

탄성 요소(59)는 챔버(24, 28)의 압력이 압력 임계 값(pth)보다 더 낮을 때 셔터를 제 1 위치에 유지하는 예압을 셔터(60)에 가한다. 대신에, 챔버(24)의 압력이 압력 임계 값(pth)을 초과할 때, 그로 인한 힘은 탄성 요소(59)에 의해 가해지는 탄성력을 초과하여, 제 1 위치로부터 제 2 위치로 셔터(60)의 병진운동을 야기한다.

특히, 도 5를 참조하면, 축(X)에 평행한 방향으로 챔버(54)로부터 챔버(55)로 진행하는 구멍(63)은:

- 챔버(54)와 동일한 측에 설치된 스트레치(95); 및

- 챔버(55)와 동일한 측에 설치되고 스트레치(95)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 스트레치(96)를 포함한다.

단부(67)는 스템(65)보다 더 큰 직경을 갖고 스트레치(96)와 실질적으로 동일한 직경을 가진다.

단부(67)는 스템(65)과 인접한 챔버(54)와 동일한 측에 설치되고 고리(annulus:97)를 한정하는 단부 표면(75)을 가진다. 특히, 고리(97)의 외경과 내경은 각각, 돌기(69)와 스템(65)의 외경보다 더 크다.

스템(65)은 구멍(63)의 스트레치(95)의 직경보다 더 작은 직경을 가진다. 스템(65)과 스트레치(95)는 그들 사이에 관형 통로(98)를 한정한다.

셔터(60)가 제 1 및 제 3 위치(각각, 도 1 및 3)에 위치될 때, 돌기(69)는 스트레치(96)와 맞물리며, 돌기(69)에 인접한 스템(65)의 일부분은 스트레치(95)를 점유한다.

이들 제 1 및 제 3 위치(도 5)에서, 환형 부분(97)은 통로(98)를 통해 챔버(54)에 유동적으로 연결된다. 따라서 오일은 챔버(54)에 존재하는 압력을 통로(98)에 가한다.

유압 회로(10)의 작동은 단일 작동기(11) 및 단일 제어 밸브(27)를 참조하여 설명된다.

펌프(17)는 저장소(16)에 연결된 입구 라인(18)으로부터 압력 라인(19)으로 조절 가능한 유량의 오일을 전달한다.

제어 서보 밸브(27)의 위치에 따라서, 오일은 압력 라인(19)으로부터 그에 유동적으로 연결된 작동기(11)의 챔버(14)(또는 15))로 흐르는 반면에, 작동기(11)의 챔버(15)(또는 14)는 복귀 라인(20)을 통해 저장소(16)에 유동적으로 연결된다. 챔버(14, 15) 사이의 압력 차는 작동기(11)의 구동력을 발생시킨다.

압력 라인(19) 내의, 따라서 작동기(11)의 챔버(14)(또는 15) 내측의 오일의 압력은 우회 라인(21)을 통과하는 유량에 따라 변한다.

유압 회로(10)의 작동은 펌프(17)가 고장 상태에 있지 않고 유압 회로(10) 내의 오일의 온도가 작동기(11)의 작동과 호환되는 도 1의 구성으로부터 시작하는 다음에서 설명된다.

이러한 구성에서, 펌프(17)의 압력 라인(19)을 따르는 오일의 압력(p1)은 압력 임계 값(pth)보다 더 낮고, 오일의 온도는 온도 임계 값(Tth)보다 더 낮다. 예로서, 압력 라인(19)을 따르는 오일의 압력(p1)은 펌프(17)의 유량에 의해 3000 psi로 일정하게 유지되며, 온도는 120 ℃보다 더 낮다.

챔버(24)가 압력 라인(19)에 유동적으로 연결되고 챔버(28)가 셔터(25, 60) 사이의 교정 통로(73)를 통해 챔버(24)에 유동적으로 연결되는 한, 챔버(24, 28) 내의 압력은 p1과 동일하다. 이러한 조건에서, 압력 구배에 의해 결정된 통로(73)를 통한 연속 유량이 아니라, 단순히 압력(p1)에서의 오일이 두 챔버(24, 28) 모두를 점유한다는 것이 강조되어야 한다.

셔터(25)는 개구(30, 31)를 폐쇄하는 대응 폐쇄 위치에 탄성 요소(29)에 의해 유지된다. 결과적으로, 밸브(22)는 압력 라인(19)과 복귀 라인(20) 사이의 우회 라인(21)에서 오일의 유량을 차단한다.

탄성 요소(59)는 돌기(69)가 구멍(62)에 지지되고 단부(67)가 구멍(63)과 밀봉되게 맞물리는 각각의 제 1 위치에 셔터(60)를 유지한다. 이러한 방식으로, 오일의 유량이 챔버(28, 54) 사이에서 침출되는 반면에, 챔버(54, 55)는 서로 유동적으로 격리된다.

오일의 온도가 온도 임계 값(Tth)보다 더 낮기 때문에, 요소(49)는 요소(48)가 개구(52)를 덮지 않은 채로 남겨 두는 대응하는 제 1 구성으로 유지한다. 특히, 챔버(54)로부터 챔버(55)로 침출되는 최소 유량의 오일은 개구(52)로부터 우회 라인(21)을 향해 빠져나간다.

도 4를 참조하면, 오일 온도가 온도 임계 값(Tth)을 초과하는 경우에, 예로서 오일 온도가 120 ℃의 값을 초과하는 경우에 밸브(22)의 구성이 예시된다.

이러한 온도 증가는 예를 들어, 유압 회로(10)의 국소 열원에 의해 그렇지 않으면 펌프(17)의 고장으로 인한 압력 라인(19)의 압력 증가에 의해 야기될 수 있다. 실제로, 이러한 압력 증가는 필연적으로 오일에 수행되는 일 증가를 초래한다. 이러한 일은 필연적인 마찰과 함께, 오일 자체의 과열을 야기한다.

이를 발생시키는 원인에 관계없이, 온도의 상승은 요소(49)의 과열을 초래한다. 이러한 과열은 과열된 오일이 챔버(54)에 존재한다는 사실에 의해 더 잘 이루어진다.

그 자체의 과열에 따라서, 요소(49)는 열 팽창의 결과로서 대응하는 제 1 구성(도 1에 예시됨)으로부터 대응하는 제 2 구성(도 4에 도시됨)으로 변위된다.

대응하는 제 2 구성 쪽으로의 변위 동안, 요소(48)가 개구(52)를 폐쇄하는 위치까지 요소(49)는 다이어프램(50) 및 단부 벽(51) 쪽으로 요소(48)를 변위시킨다.

챔버(54)에 존재하는 오일은 요소(48)에 의해 폐쇄되는 개구(52)를 통해 더 이상 흐를 수 없고 스템(65)의 단부(67)의 환형 부분(97)에 압력을 가한다. 이러한 압력은 셔터를 각각의 제 2 위치로 변위시키는데 충분한 셔터(60) 상의 축 방향 힘을 결정하며, 제 2 위치에서 돌기(69)는 구멍(62)으로부터 거리를 두고 축 방향으로 설치되고 단부(67)는 구멍(63)을 자유롭게 한다.

결과적으로, 오일은 챔버(54)로부터 챔버(55)로 흘러 챔버(54) 자체 내의 압력을 감소시키고 대응하는 완전 개방 위치로 셔터(25)의 변위를 야기한다. 또한, 오일은 개구(53)를 통해 챔버(55)로부터 빠져나간다.

이러한 완전 개방 위치에서, 셔터(25)는 개구(30, 31)를 덮지 않고 오일이 우회 라인(21)을 따라서 챔버(24)로부터 복귀 라인(20)으로 흐를 수 있게 한다.

결과적으로, 챔버(24) 내의 압력은 p1보다 더 낮은 값(p2)으로 떨어진다. 이러한 값(p2)은 적절한 경우에 2000 psi이다.

챔버(14)(또는 15)가 펌프(17)의 압력 라인(19)에 유동적으로 연결되면, 작동기(11)는 압력(p2)으로 오일에 의해 점유된다. 따라서, 성능이 저하되더라도 작동기(11)는 계속 기능을 할 수 있다.

또한, 압력(p2)에서 그에 수행된 일에 의해 그리고 필연적인 마찰에 의해 오일에 전달된 에너지는 유압 회로(10)를 따라 소산될 수 있는 값으로 떨어져서, 오일의 온도가 온도 임계 값(Tth) 아래로 유지된다.

개구(53)를 통해 흐르는 낮은 유량의 오일은 축(X)을 따르는 셔터(60)의 변위를 제어하기 위한 제어 유량인 반면에, 개구(30, 31)을 통해 흐르는 높은 유량의 오일은 챔버(24) 내의 압력을 압력 값(p2)으로 낮추기 위한 것임이 강조되어야 한다.

도 2를 참조하면, 펌프(17)가 고장 상태에 있지 않지만, 압력 라인(19)을 따라 흐르는 오일의 압력이 예를 들어, 해머링 때문에 제한된 기간 동안 압력 임계 값(pth)보다 높은 값(p3)으로 순간적으로 이동되는 경우에 밸브(22)의 작동이 이후에 설명된다.

이러한 상황에서, 챔버(24, 28) 내의 오일은 값(p3)으로 이동되고 탄성 요소(29)의 탄성 작용을 극복하는데 충분한 힘을 셔터(25)에 야기한다. 결과적으로, 셔터(25)는 개구(30)를 덮지 않고 개구(31)를 덮는 제 1 부분 개방 위치로 이동된다.

따라서, 우회 라인(21)을 통해 챔버(24)로부터 복귀 라인(20)으로 오일의 유량이 발생되며, 그 결과로서 압력 라인(19) 및 작동기(11)의 챔버(14)(또는 15)에서 압력 임계 값(pth) 미만으로 압력이 떨어진다.

챔버(24)의 압력 증가는 셔터(60)를 변위시키는데 충분하지 않으며, 결과적으로 침출을 제외한, 챔버(28, 54) 및 챔버(54, 55)를 서로 유동적으로 격리시키는 대응하는 제 1 위치에 유지된다.

압력 라인(19)을 따라서 흐르는 오일의 압력 값이 압력 임계 값(pth)보다 낮은 값으로 복귀할 때, 챔버(24, 28) 내의 오일의 압력은 셔터(25)가 완전 폐쇄 위치로 되돌아갈 때까지 떨어진다.

도 3을 참조하면, 펌프(17)가 압력 라인(19)을 따라 흐르는 오일의 압력을 압력 임계 값(pth)과 같거나 그 보다 더 높은 값(p3)으로 유도하는 것과 같은 영구적으로 고장되는 경우에 밸브(22)의 작동이 이후에 설명된다.

이러한 상황에서, 챔버(24, 28) 내의 오일은 값(p3)으로 이동되고 탄성 요소(29)의 탄성 작용을 극복하는데 충분한 셔터(25) 상의 힘을 결정한다. 결과적으로, 셔터(25)는 제 2 부분 개방 위치에 도달할 때까지 단부 벽(51) 쪽으로 축 방향으로 이동하며, 제 2 부분 개방 위치에서는 개구(30) 및 개구(31)의 일부를 덮지 않는다.

또한, 챔버(24) 내의 압력(p3)은 이러한 힘이 탄성 요소(59)의 탄성 작용을 초과할 때까지 단부(66)에서 힘을 증가시킨다. 따라서, 셔터(60)는 돌기(69)가 구멍(62)을 덮지 않는 반면에, 단부(67)가 구멍(63) 내에 밀봉되게 수용된 상태를 유지하는 제 3 위치에 도달한다. 결과적으로, 오일의 유량이 발생되고, 이는 구멍(62)을 통해 챔버(28)로부터 챔버(54)로 그리고 개구(52)를 통해 챔버(54)로부터 우회 라인(21)으로 통과한다. 챔버(54, 55)는 서로 유동적으로 격리된 상태로 유지된다.

구멍(62) 및 개구(52)를 통한 오일의 유량은 챔버(28) 내의 압력을 감소시켜 개구(30, 31)를 챔버(24)에 유동적으로 연결하는 제 2 부분 개방 위치로 셔터(25)를 변위시킨다. 따라서, 압력 라인(19)과 복귀 라인(20) 사이의 우회 라인(21)을 따라 오일의 유량이 발생된다. 이러한 오일의 유량은 압력 라인(19) 및 챔버(14)(또는 15)에서 압력 임계 값(pth) 미만으로의 압력 강하를 야기한다.

이러한 방식으로, 펌프(17)의 고장에도 불구하고, 작동기(11)에는 압력 임계 값(pth)과 동일한 압력 값으로 오일이 계속 공급되고 계속 적절하게 기능을 한다.

또한, 도 3의 조건을 참조하면, 개구(52)를 통과하는 저 유량의 오일은 축(X)을 따르는 셔터(25, 60)의 변위를 제어하기 위한 제어 유량인 반면에, 개구(30, 31)를 통과하는 고 유량의 오일은 챔버(24) 내의 압력을 감소시키기 위한 것임이 강조되어야 한다.

위의 설명으로부터, 본 발명에 따른 밸브(22) 및 제어 방법의 장점이 명확하게 나타난다.

특히, 요소(49)는 오일의 온도가 온도 임계 값(Tth) 미만일 때 제 1 구성(도 1 내지 도 3)을 그리고 오일의 온도가 온도 임계 값(Tth)을 초과할 때 제 2 구성을 취한다. 요소(49)가 제 2 구성을 취할 때(도 4), 셔터(60)가 챔버(28, 54 및 54, 55)를 유동적으로 연결하는 제 2 위치로의 셔터의 변위를 일으키고 또한 제 2 위치에서 셔터를 유지하도록 한다. 이는 챔버(28) 내의 압력의 감소, 완전 개방 위치로의 셔터(25)의 변위, 개구(30, 31) 및 우회 라인(21)을 통한 유량의 통과, 그리고 압력 임계 값(pth)보다 더 낮은 값(p2)으로 압력 라인(19)의 결과적인 압력 강하를 초래한다.

이러한 방식으로, 오일의 온도가 온도 임계 값(Tth)을 초과할 때, 출력 라인(19)의 압력은 값(p2)으로 자동으로 떨어짐으로써, 유압 회로(10)는 펌프(17)에 의해 그리고 필연적인 마찰에 의해 수행된 일에 의해 그에 전달된 열 에너지를 소산시킬 수 있다.

요소(49)는 오일의 온도 증가가 펌프(17)의 고장에 의해 야기 될 때 그리고 펌프(17)와 무관한 원인, 예를 들어 유압 회로(10)의 몇몇 구성 요소에 근접한 화재, 그 결과로서 오일의 과열에 인한 것일 때 모두 제 2 구성을 취한다는 것이 강조되어야 한다.

이로 인해, 밸브(22)는 추가 중량의 도입 없이 그리고 불확정한 기간 동안 신뢰할 수 있는 빠른 방식으로, 오일에 발생된 원인에 관계없이 오일 과열 문제를 관리할 수 있다.

따라서 하나의 동일한 작동기(11)에 연결된 과잉의 중복 유압 회로(10)를 사용할 필요성이 예방된다. 또한, 유압 회로(10)는 오일을 냉각시키기 위한 열 교환기를 요구하지 않으며, 따라서 특히 가볍고, 제조 및 유지보수가 간단하며, 이는 항공기 또는 헬리콥터 분야에서 명백한 장점이다.

또한, 밸브(22)는 압력 라인(19) 내의 압력이 값(p1)보다 더 낮은 값(p2)을 유지하도록 보장하지만, 어떠한 경우에도 작동기(11)의 특정 기능을 보장하는데 충분하다.

셔터(60)의 표면(71)은 셔터(25)에 대해 반경 방향으로 가변 거리를 두고 연장된다. 이로 인해, 요소(49)가 제 2 구성을 취할 때 챔버(24, 28 및 28, 55) 사이를 통과하는 오일의 유량은 셔터(25, 60) 사이의 상대 위치의 함수로서 변화할 수 있다. 결과적으로, 오일의 온도가 높을수록 챔버(24, 28 및 28, 55) 사이를 통과하는 오일의 유량이 많아지고 챔버(24) 및 압력 라인(19)의 압력이 낮아진다.

따라서, pth와 p2 사이의 중간 값으로 챔버(24)의 압력 감소를 분획화함으로써(fractioning), 압력 라인(19) 내의 압력을 점진적으로 조절할 수 있으며, 따라서 펌프(17)의 보상기의 고장에 대한 유효 심각도의 함수로서 작동기(11)의 기능성 정도에 대한 효과적인 열화가 가능하다. 환언하면, 보상기의 부분 고장의 경우에, 챔버(24)의 압력은 2000 psi보다 높은 값으로 감소되며, 이는 작동기(11)의 기능성에 대한 명백한 개선이다.

밸브(22)는 위에서 명시된 기능 이외에도 단일 통합 부품으로 다음을 가능하게 한다:

- 예를 들어 해머링으로 인해 압력 라인(19)에서 발생할 수 있는 압력 피크의 경우에, 압력 임계 값(pth) 미만으로 압력 라인(19) 내의 압력의 급격히 감소(도 2); 및

- 예를 들어, 최대 유량의 위치에서 보상기의 재밍(jamming)으로 인한 펌프(17)의 고장의 경우에, 임계 값(pth) 미만으로 압력 라인(19) 내의 압력의 영구적인 감소.

마지막으로, 셔터(25)의 스트레치(41)는 케이싱(23)의 표면(37)으로부터 거리를 두고 반경 방향으로 설치되고, 셔터(25)가 제 1 위치(도 1)에 위치될 때 견부(39)에 지지된다.

또한, 스트레치(41)는 개구(30)로부터 거리를 두고 반경 방향으로 설치된다.

이러한 방식으로, 급격한 압력 피크가 발생하자마자(도 2), 다이어프램(26) 쪽으로 셔터(25)의 변위는 챔버(24)와 개구(30) 사이의 유체 연결을 결정하고 압력 임계 값(pth) 미만으로 압력 라인(19) 및 챔버(24) 내의 결과적인 압력 강하를 결정한다.

마지막으로, 본 명세서에 설명되고 예시됨으로써 첨부된 청구범위에 의해 정의된 보호 범위를 벗어남이 없는 밸브(22) 및 그 제어 방법에 관한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.

특히, 항공기(aircraft)는 헬리콥터(1) 대신에 전환식 비행기(convertiplane) 또는 비행기(aeroplane)일 수 있다.

Claims (13)

1. 제 1 압력 값에서 유압 유체를 압력 라인(19)으로 공급하도록 설계된 펌프(17)를 포함하는 유압 회로(10)용 안전밸브(22)로서;
   - 상기 압력 라인(19)에 유동적(流動的)으로(fluidically) 연결될 수 있고 상기 제 1 압력 값 및 제 1 온도 값에서 상기 유압 유체로 충전되도록 설계되는 제 1 챔버(24);
   - 상기 유압 회로(10)의 저장소(16)에 유동적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 제 1 개구(30, 31)를 한정하는 케이싱(23); 및
   - 상기 제 1 챔버(24)를 구획하는 제 1 셔터(25)를 포함하며,
   상기 제 1 셔터(25)는,
   상기 제 1 개구(30, 31)를 폐쇄하고 사용시, 상기 제 1 챔버(24)와 상기 제 1 개구(30, 31) 사이의 유체 연결을 방지하는 제 1 위치와,
   상기 제 1 개구(30, 31)를 적어도 부분적으로 자유롭게 두고 사용시, 상기 제 1 챔버(24)와 상기 제 1 개구(30, 31)를 유동적으로 연결하는 제 2 위치 사이에서 변위될 수 있고;
   상기 안전밸브(22)는, 상기 유압 유체의 온도의 결과로서 변위될 수 있는 열팽창성 요소(49)를 더 포함하고, 상기 열 팽창성 요소(49)는,
   - 사용시, 상기 유압 유체가 온도 임계 값(Tth) 미만일 때 취하는 제 1 구성과;
   - 사용시, 상기 유압 유체가 상기 온도 임계 값(Tth)을 초과할 때 취하고
   상기 제 1 챔버(24)의 압력을 감소시키도록 상기 제 1 셔터(25)를 상기 제 2 위치에 또는 제 2 위치 쪽으로 유지 또는 변위시키는 제 2 구성 사이에서 변위될 수 있는, 유압 회로용 안전밸브에 있어서,
   상기 케이싱(24)은:
   - 상기 제 1 셔터(25)에 의해 그리고 상기 케이싱(23)에 의해 지지되는 다이어프램(26)에 의해 구획되는 제 2 챔버(28); 및
   - 상기 유압 유체로 충전될 수 있고, 상기 열 팽창성 요소(49)를 수용하고, 상기 저장소(16)에 유동적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 제 2 개구(52)를 한정하는 상기 다이어프램(26)의 구획된 제 3 챔버(54)를 포함하며;
   상기 열 팽창성 요소(49)는 상기 제 3 챔버(54)로부터 나오는 상기 유압 유체의 유량을 발생시키도록 상기 제 1 구성으로 설정될 때 상기 제 2 개구(52)를 사용시 직접 또는 간접적으로 자유롭게 두며;
   상기 열 팽창성 요소(49)는 상기 제 2 구성으로 설정될 때 상기 제 2 개구(52)를 사용시 직접 또는 간접적으로 폐쇄하며;
   상기 안전밸브(22)는 제 2 셔터(60)를 포함하고, 상기 제 2 셔터(60)는 상기 케이싱(23) 내에서 미끄러질 수 있고, 또한 상기 제 2 셔터(60)는
   - 사용시, 상기 유압 유체를 상기 제 3 챔버(55) 내로 전달하기 위해 상기 제 2 및 제 3 챔버(28, 54) 사이에서 상기 유압 유체의 침출만을 허용하는 대응 제 1 위치와;
   - 사용시, 상기 제 2 및 제 3 챔버(28, 54) 사이에서 상기 침출의 유량보다 더 높은 유량으로 상기 유압 유체의 흐름을 발생시키고 사용시 상기 제 2 챔버(28) 내의 압력을 감소시키기 위해 상기 제 2 및 제 3 챔버(28, 54) 사이의 유체 연결을 가능하게 하는 대응 제 2 위치 사이에서 변위될 수 있으며;
   상기 제 2 셔터(60)는 상기 제 2 셔터(60)가 사용시 상기 제 1 위치에 위치될 때, 사용시 상기 제 3 챔버(100)에 존재하는 상기 유압 유체의 압력에 노출되도록 상기 제 3 챔버(54)에 유동적으로 연결되는 스템(65) 및 제 1 돌기(67)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이싱(23)은 상기 저장소(16)에 유동적으로 연결될 수 있는 제 3 개구(53)를 한정하는 제 4 챔버(55)를 포함하며;
   상기 제 3 및 제 4 챔버(54, 55)는, 상기 제 2 셔터(60)가 상기 제 2 위치에 있을 때 제 1 통로(63)를 통해 유동적으로 서로 연결되고 상기 제 2 셔터(60)가 상기 제 1 위치에 있을 때 유동적으로 격리되는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 통로(63)는:
   - 상기 제 3 챔버(54)에 유동적으로 연결되고 내측에서 상기 스템(65)이 틈새(clearance)로 미끄러질 수 있는 제 1 스트레치(95); 및
   - 상기 제 1 스트레치(95)와 상기 제 4 챔버(55) 사이에 위치되고 상기 제 2 셔터(60)가 사용시 상기 제 1 위치에 위치될 때 상기 제 1 돌기(67) 내측에 수용되는 제 2 스트레치(96)를 포함하며;
   상기 제 1 돌기(67)는 상기 스템(65)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 셔터(60)는:
   - 상기 제 2 챔버(28)와 상기 제 3 챔버(54) 사이에 위치된 제 2 통로(62)에 지지되고 상기 제 2 셔터(60)가 제 1 위치에 있을 때 상기 침출을 허용하도록 설계되는 제 2 돌기(69); 및/또는
   - 상기 제 1 챔버(24) 내에 수용되는 단부(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 스템(65)은 상기 제 1 셔터(25) 내에 미끄러지게 수용되고, 또한 상기 스템(65)은, 상기 제 1 셔터(25) 내에 수용되어 재료가 부분적으로 제거된 부분(71)을 포함하며;
   상기 제 1 및 제 2 셔터(25, 60)는 그 사이에, 상기 제 1 챔버(24)와 상기 제 2 챔버(28) 사이의 상기 유압 유체를 위한 제 3 통로(73)를 한정하며;
   상기 제 3 통로(73)는 상기 재료가 제거된 부분(71)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 스템(65)의 재료가 제거된 상기 부분(71)은 상기 제 2 셔터(60)의 미끄럼 방향(X)으로 진행하는 상기 제 1 셔터(25)로부터의 가변 거리를 두는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이싱(23)과 상기 제 2 셔터(60) 사이에 위치되고 대응하는 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 셔터(60)를 탄성적으로 예압(pre-loading)하도록 구성되는 제 1 탄성 수단(59)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이싱(23)과 상기 제 1 셔터(25) 사이에 설치되고 대응하는 상기 제 1 위치에서 상기 제 1 셔터(25)를 탄성적으로 예압하도록 구성되는 제 2 탄성 수단(29)을 포함하며; 상기 제 1 압력 값이 압력 임계 값(pth)보다 더 낮을 때 상기 제 1 셔터(25)가 사용시 대응하는 상기 제 1 위치에 유지되고 상기 제 1 압력 값이 상기 압력 임계 값(pth)과 같거나 그보다 더 클 때 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 변위되는 방식으로, 상기 제 2 탄성 수단(29)의 예압이 상기 압력 임계 값(pth)과 연관되는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
9. 제 1 항에 있어서,
   서로 상이한 각각의 유체 역학적 저항을 갖는 2 개의 상기 제 1 개구(30, 31)를 포함하며;
   상기 제 1 셔터(25)는 사용시, 상기 제 1 위치에 위치될 때 상기 제 1 개구(30, 31) 모두를 폐쇄하며;
   상기 제 1 셔터(25)는 사용시, 상기 제 2 위치에 위치될 때 상기 제 1 개구(30, 31) 모두를 덮지 않으며;
   상기 제 1 셔터(25)는 또한, 상기 제 1 및 제 2 위치 사이의 중간에 있는 적어도 하나의 제 3 위치로 변위 가능하고, 상기 제 3 위치에서 상기 제 1 개구(30, 31)의 적어도 하나(31)를 적어도 부분적으로 덮지 않는 것을 특징으로 하는,
   유압 회로용 안전밸브.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 케이싱(23)은, 적어도 상기 제 1 챔버(24)를 구획하고 그를 통해 상기 제 1 개구(30, 31)가 개방되는 제 1 표면(37)을 포함하며; 상기 제 1 표면(37)은 상기 제 1 개구(30, 31)로부터 거리를 두고 축 방향으로 설치된 견부(39)를 더 포함하며;
    상기 제 1 셔터(25)는 상기 제 1 표면(37)을 향하는 제 2 표면(40)을 포함하고, 차례로:
    - 상기 제 1 표면(37)과 밀봉되게 협동하고 상기 제 1 개구(30, 31)와 동일한 레벨에 설치되는 제 1 스트레치(43); 및
    - 상기 제 1 스트레치(43)에 인접하고 상기 제 1 표면(37)으로부터 거리를 두고 반경 방향으로 설치되는 제 2 스트레치(41)를 포함하며;
    상기 제 1 스트레치(43)는 상기 제 1 개구(30, 31) 중 하나를 폐쇄하며, 상기 제 2 스트레치(41)는 상기 제 1 셔터(25)가 상기 제 1 위치에 위치될 때 상기 제 1 챔버(24)와 상기 제 1 개구(30, 31)를 유동적으로 격리시키도록 상기 제 1 표면(37)의 상기 견부(39)에 지지되게 위치되는 것을 특징으로 하는,
    유압 회로용 안전밸브.
11. 유압 회로(10)에 있어서,
    - 유압 유체를 함유하도록 설계되는 저장소(16);
    - 입구 라인(18) 및 압력 라인(19)을 가지며 상기 유압 유체의 조절 가능한 유량을 상기 압력 라인(19)으로 공급하도록 작동될 수 있는 펌프(17);
    - 상기 압력 라인(19)에 선택적인 방식으로 유동적으로 연결되는 제 1 챔버(14, 15; 15, 14), 및 상기 저장소(16)에 선택적인 방식으로 유동적으로 연결될 수 있는 제 2 챔버(15, 14; 14, 15)를 갖는 작동기(actuator: 11);
    - 상기 작동기(11)를 우회하여 상기 압력 라인(10)과 상기 저장소(16)를 유동적으로 연결하는 우회 라인(21); 및
    - 상기 우회 라인(21)을 따라 설치된 제 1 항에 따른 안전밸브(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유압 회로.
12. 상기 작동기(11)와, 상기 작동기(11)에 유동적으로 연결되는 제 11 항에 따른 복수의 상기 유압 회로(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    항공기.
13. 제 1 압력 값에서 유압 유체를 펌프(17) 자체의 압력 라인(19)으로 공급하도록 설계된 펌프(17)를 포함하는 유압 회로(10)의 제어 방법으로서,
    i) 상기 제 1 압력 값 및 제 1 온도 값에서 상기 유압 유체로 상기 제 1 챔버(24)를 충전하도록 안전밸브(22)의 제 1 챔버(24)를 상기 압력 라인(19)에 유동적으로 연결하는 단계;
    ii) 상기 안전밸브(22)의 케이싱(23)의 적어도 하나의 제 1 개구(30, 31)를 상기 유압 회로(10)의 저장소(16)에 유동적으로 연결하는 단계; 및
    iii) 상기 적어도 하나의 제 1 개구(30, 31)를 폐쇄하고 상기 제 1 챔버(24)와 상기 제 1 개구(30, 31) 사이의 유체 연결을 방지하는 제 1 위치와;
    상기 제 1 개구(30, 31)를 적어도 부분적으로 자유롭게 두고 상기 제 1 챔버(24)와 상기 제 1 개구(30, 31)를 유동적으로 연결하는 제 2 위치 사이에서 제 1 셔터(25)를 변위시키는 단계를 포함하는 유압 회로(10)의 제어 방법에 있어서,
    iv) 상기 유압 유체의 온도의 결과로서,
    - 상기 유압 유체가 상기 온도 임계 값(Tth) 미만일 때, 상기 제 1 위치에 상기 제 1 셔터(25)를 유지하는 제 1 구성과;
    - 상기 제 1 챔버(24) 내에서 상기 제 1 압력 값을 감소시키도록 상기 유압 유체가 상기 온도 임계 값(Tth)을 초과할 때 취하는, 상기 제 1 셔터(25)를 상기 제 2 위치에 또는 상기 제 2 위치 쪽으로 유지 또는 변위시키는 제 2 구성 사이에서 변위될 수 있는 열 팽창성 요소(49)를 변위시키는 단계로서, 상기 케이싱(23)이:
    - 상기 제 1 셔터(25)에 의해 그리고 다이어프램(26)에 의해 구획되는 제 2 챔버(28); 및
    - 상기 제 1 다이어프램(26)에 의해 구획되고, 상기 열 팽창성 요소(49)를 수용하고, 상기 저장소(16)에 유동적으로 연결될 수 있는 적어도 하나의 제 2 개구(52)를 한정하는 제 3 챔버(54)를 포함하는, 열 팽창성 요소(49)를 변위시키는 단계;
    v) 상기 제 3 챔버(54)로부터의 출력에서 상기 유압 유체의 흐름을 발생시키도록 상기 열 팽창성 요소(49)가 상기 제 1 구성으로 설정될 때 상기 제 2 개구(52)를 자유롭게 두는 단계;
    vi) 상기 열 팽창성 요소(49)가 상기 제 2 구성으로 설정될 때 상기 제 2 개구(52)를 폐쇄하는 단계;
    vii) 상기 유압 유체를 상기 제 3 챔버(54) 내로 전달하기 위해서 상기 제 2 및 제 3 챔버(28, 54) 사이에서 상기 유압 유체의 침출만을 가능하게 하는 대응하는 제 1 위치와;
    상기 제 2 및 제 3 챔버(28, 54) 사이의 상기 유압 유체의 유량이 상기 침출 유량보다 더 높게 생성되고 상기 제 2 챔버(24) 내의 압력을 감소시키도록 상기 제 2 및 제 3 챔버(28, 54) 사이의 유체 연결을 가능하게 하는 대응하는 제 2 위치 사이에서 제 2 셔터(60)를 변위시키는 단계; 및
    viii) 상기 제 2 셔터(60)가 상기 대응하는 제 2 위치에 위치될 때, 상기 제 2 셔터(60)의 돌기(67)를 상기 제 3 챔버(54) 내에 존재하는 압력에 노출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유압 회로의 제어 방법.
    

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