KR19990063951A - 플레이트형 구조로 된 흡기밸브의 제조방법 및 장치 - Google Patents

플레이트형 구조로 된 흡기밸브의 제조방법 및 장치 Download PDF

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KR19990063951A
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게오르크 잠란트
크리스티안 켈러
Original Assignee
후버 페.
마쉬넨파브릭 술저-불크할트 악티엔게젤샤프트
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Abstract

플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1)의 흡기를 무단조절하는 방법으로서, 밸브캐처(6)에 배열된 전자석(9)에 의하여 작동되는 밸브플레이트(3)로 이루어지고, 제1 제어단계(11a)에서 전자석(9)이 제어되어 밸브플레이트(3)가 밸브캐처(6), 또는 밸브캐처(6)와 밸브플레이트(3) 사이에 배열된 댐퍼플레이트(4)에 견고하게 접촉 및 폐쇄되고, 제2 제어단계(11b)에서 전자석(9)이 감쇠교류로 제어되어 밸브플레이트(3)가 탈자화되어 밸브플레이트(3)를 풀어준다.

Description

플레이트형 구조로 된 흡기밸브의 제조방법 및 장치
전자기적(電磁氣的)으로 제어되는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브는 독일특허 DE-679 714에 공지되어 있다. 거기에는, 밸브플레이트가 전자석(電磁石)의 접극자로서 기능하고, 이로써 밸브플레이트의 위치는 마그넷코일의 제어에 의하여 결정될 수 있다. 공지된 이 흡기밸브는, 밸브플레이트가 전자석의 자기요크에 들러붙는 경향이 있어서 흡기밸브의 임의의 확실한, 특히 신속한 조작을 허용하지 않는다는 단점을 가지고 있다. 또한, 자기차단재를 밸브시트에 대하여 배열하여, 접극자로서 기능하는 밸브플레이트가 밸브시트에 들러붙는 것을 방지하는 것이 필요하다. 이 자기차단재를 사용하게 되면 비용이 많이 들고, 밸브플레이트에 의하여 일어나는 바람이 자기차단재를 상당하게 마모시키게 되어 흡기밸브의 서비스기간이 크게 단축된다는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 청구항 1의 특징에 따른 플레이트형 구조로 된 흡기밸브를 조작하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 청구항 6의 특징에 따른 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 플레이트형 구조로 된 흡기밸브의 확대도이고,
도 2는 전자제어장치를 나타낸 도면이고,
도 3 (A)는 밸브캐처의 링보디의 단면도이고,
도 3 (B)는 댐퍼플레이트 및 밸브플레이트를 가지는 밸브캐처의 링보디의 다른 단면도이고,
도 3 (C)는 댐퍼플레이트 및 밸브플레이트를 가지는 밸브캐처의 링보디의 또 다른 단면도이고,
도 3 (D)는 밸브캐처의 링보디의 다른 실시예의 단면도이고,
도 4는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브의 제어선도(線圖)이고,
도 5는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브를 제어하는 다른 방법의 제어선도이고,
도 6은 복수의 링형상의 밸브플레이트부로 이루어지는 밸브플레이트를 가지는 흡기밸브의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적은 제어가 더욱 잘 될 수 있는 보다 경제적인 흡기밸브를 창안하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징에 따른 방법에 의하여 달성되고, 종속항 2 내지 5는 더욱 바람직하게 개선된 방법에 관한 것이다. 또한, 이 목적은 청구항 6의 특징에 따른 장치에 의하여 달성되고, 종속항 7 내지 14는 본 발명의 더욱 바람직하게 개선된 장치에 관한 것이다.
이 목적은 특히, 밸브플레이트는 캐처(catcher)에 배열된 전자석에 의하여 지지되고, 전자석은 밸브플레이트 릴리스용 감쇠교류로 제어되어 이 밸브플레이트를 최소한 부분적으로 탈자화(脫磁化)하고, 이로써 밸브플레이트가 밸브캐처로부터 확실하게 릴리스되어 밸브시트에 들러붙지 않게되는 방법으로 달성된다. 본 발명의 장치는 마그넷코일, 및 이 마그넷코일을 제어하는, 특히 여기에 감쇠교류를 공급하는 제어장치를 또한 가지는 밸브캐처를 가진다.
다음에, 본 발명을 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 밸브시트 플레이트라고도 칭하는 밸브시트(2), 밸브플레이트(3), 댐퍼플레이트(4) 및 캐처(6)로 이루어지는 흡기밸브(1)의 확대도이다. 이 부분들은 공통의 중앙스크류(7)에 의하여 함께 지지된다. 댐퍼플레이트(4)에는 캐처(6)와 밸브플레이트 사이에서 작용하도록 배열된 스프링(5)의 통로용 개구(4d)를 가진다. 흡기밸브(1)는 댐퍼플레이트(4)의 유무와 상관없이 또한 작용할 수 있다. 밸브캐처(6)는 모두 함께 연결된 복수의 링보디(6a)를 가진다. 각각의 링보디(6a)는 원주방향으로 연장되는 그루브(6b)를 가지고, 전기도선이 링그루브(6b)내에 배열되어 마그넷코일(9)을 형성한다.
도 3 (A)는 링그루브(6b)를 가진 링보디(6a)의 단면도이고, 따라서 링보디(6a)는 링보디 마그넷의 요크(6c)형상이다. 마그넷코일(9)이 링그루브에 배열되어 전자석이 형성된다. 도 3 (A)의 실시예에 따른 링보디(6a)는, 마그넷코일에 의하여 점유된 내측공간을 외측에 대하여 기밀적으로 밀봉하는 커버층(9a)을 밸브플레이트를 대면하는 쪽에 가지고, 마그넷코일(9)을 오염 또는 유독가스로부터 보호한다. 마그넷코일(9)은 제어장치(8)에 의하여 제어되고, 이로써 자계가 형성되어 이 자계가 밸브플레이트(3)를 끌어당긴다. 밸브플레이트(3)가 전자석의 접극자를 형성한다.
도 2는 조절장치(8a)를 가진 제어장치(8)을 나타내는 것으로서, 이 제어장치는 전기선(8b)을 통하여 회전센서의 앵글에 연결되고, 또 다른 전기선(8b)을 통하여 마그넷코일 즉 마그넷코일(9)들에 연결된다.
도 4는 제어장치(8)에 의하여 프로세스된 측정신호 및 발생된 제어신호의 개략적인 코스를 나타낸다. 시간 t 또는 피스톤 컴프레서의 회전각 ω을 수평축상에 나타낸다. 최상단 선도는 개방 및 폐쇄의 2가지 작동상태에서의 밸브의 위치를 나타내고, 중간 선도에는 회전센서의 앵글로부터의 회전신호 앵글을 나타내고, 하단 선도에는 제어장치(8)에 의하여 마그넷코일에 전달된 마그넷전류 I를 나타낸다. 회전트랜스듀서(10) 앵글의 신호에 반응하는 자화(磁化)전류가 코일(9)에 가해져서 밸브캐처(6)가 밸브플레이트(3)를 끌어당기고, 이로써 밸브가 개방된다. 이러는 동안, 제어장치(8)는 제1 제어단계를 실행하여 밸브캐처(6)에 자화를 일으킨다. 흡기밸브(1)는 원하는 대로 선택가능한 기간에 걸쳐 개방상태를 유지할 수 있다. 회전센서(10) 앵글의 신호는 흡기밸브(1)의 폐쇄에 사용하는 것이 또한 바람직하고, 이 신호 후에 제어장치(8)는 전자석(9)의 제2 제어단계(11b)를 도입하여 마그넷코일(9)에 공급된 감쇠교류가 조절정치(8a)수단에 의하여 생성되어, 밸브플레이트(3) 및/또는 밸브캐처(6)를 탈자화한다. 탈자화를 통하여 밸브플레이트(3)와 밸브캐처(6) 사이에 임의의 형태의 지지력이 방지된다. 특히, 2개의 부분이 잔류된 자력으로 인하여 함께 달라붙는 것이 방지된다. 흡기밸브(1)의 폐쇄 시, 밸브플레이트(3)가 밸브시트(2)에 대하여 압착된다. 이 때, 밸브플레이트(3)가 밸브시트(2)와 직접 접하고, 이로써 2개의 금속으로 형성된 구성품 사이가 직접 접하게 된다. 밸브플레이트(3)는 사전에 탈자화되어 있으므로, 밸브플레이트(3)가 밸브시트(2)에 들러붙을 위험은 없다. 밸브시트(2), 밸브플레이트(3), 및 밸브캐처(6)는 일반적으로 자화하기 어려운 자성 특징을 가진 스테인리스강으로 이루어진다. 밸브시트(2), 밸브플레이트(3), 및 밸브캐처(6) 사이에는 자력을 절연하는 물질이 배열되지 않으므로, 이로써 밸브플레이트(3) 및 밸브캐처(6)가 탈자화되어 흡기밸브(1)의 하자없는 동작을 확보하는 것이 바람직하다. 특히, 조절장치(8a)를 가진 마그넷코일(9)을 탈자화하는 본 발명에 따른 제어방법은, 매우 짧은 시간에 탈자화가 실행가능하다는 이점을 가지고, 이것은 흡기밸브(1)의 매우 신속한 스위칭 타임을 가능하게 한다. 흡기밸브(1)는, 예를 들어 컴프레서의 소정수의 회전동안, 밸브(1)가 개방상태를 유지하고, 자동 개방 및 폐쇄작동 모드로 또 다른 임의의 선택가능한 수의 회전동안 밸브(1)가 동작할 수 있도록 특히 제어가능하다. 따라서, 흡기밸브(1)의 흡기량의 무단조절(無段調節)이 가능하다.
도 5는 제어방법, 및 또한 밸브(1) 위치의 다른 개략 코스를 나타낸다. 경과시간 t, 또는 이 시간에 상당하는 피스톤 컴프레서의 회전각 ω을 수평축상에 나타낸다. 회전신호의 앵글은 회전센서(10)의 앵글로 측정한다. 피스톤 컴프레서에 결합된 흡기밸브(1)의 동작은 잘 알려져 있다. 특히, 회전신호의 앵글에 대하여 회전각도 △를 일정하게 한 후에, 밸브는 완전히 개방되고 밸브플레이트(3)가 밸브캐처(6)와 접촉하게 된다는 것은 공지되어 있다. 그리고 마그넷코일(9)은 제1의 제어단계(11a)의 제어장치(8)에 의하여 자석전류 I로 먼저 작동되고, 이 때 밸브(1)는 완전히 개방되고 밸브플레이트(3)가 밸브캐처(6)와 접촉한다. 이렇게 함으로써, 밸브플레이트(3)는 비교적 낮은 자력으로 매우 확실하게 지지될 수 있다. 피스톤 컴프레서의 자동운전중에, 회전앵글이 예를 들어 120도인 동안에는 밸브플레이트(3)가 밸브캐처(6)와 접촉한다. 회전신호의 앵글후에, 감쇠 교류전류가 제2의 제어단계(11b)의 제어장치(8)에 의하여 마그넷코일(9)에 공급되고, 여기에서 자동운전중에 밸브플레이트(3)가 밸브캐처(6)와 접촉하는 전체적인 제2의 제어단계(11b)가 회전앵글의 범위에서 발생함이 확실하게 된다. 이렇게 함으로써, 밸브플레이트(3)는 제2의 제어단계(11b)중에 마그넷코일(9)의 영향의 범위로부터 조기에 분리되지 않고, 밸브플레이트(3)는 완전하게 탈자화가능하다.
도 1의 흡기밸브(1)에는 댐퍼플레이트(4)가 구비되거나 또는 구비되지 않을 수 있다. 도 5에 나타낸 제어방법은 댐퍼플레이트(4)를 구비하지 않은 흡기밸브(1)에 대한 것이다. 그러나, 흡기밸브(1)가 또한 댐퍼플레이트(4)를 가진다면, 도 5에 나타낸 제어방법에 있어서 댐퍼플레이트(4)는 밸브플레이트(3)와 밸브캐처(6) 사이에 배열되고, 이로써 밸브(1)는 완전히 개방상태에서, 댐퍼플레이트(4)는 밸브캐처(6)와 접촉하고, 밸브플레이트(3)는 댐퍼플레이트(4)와 접촉한다. 그 외에는 제어방법에 있어서 변화가 없다.
도 3 (B)는 링보디 마그넷의 요크(6c)로서 형성된 링보디(6a)의 다른 단면도이다. 이 예시된 실시예에 있어서, 흡기밸브는 도 1에 나타낸 바와 같이 함께 연결된 복수의 링보디(4)로 이루어지는 댐퍼플레이트(4)를 가진다. 링보디(4a)는 링보디 마그넷의 요크(6c)를 면하는 쪽이 U자 형상이 되도록 실시예(3b)에 따라서 디자인된다. 이러한 디자인으로 자속의 흐름이 밸브플레이트(3)를 통하여 증가하게 되고, 따라서 마그넷코일(9)이 밸브플레이트(3)를 보다 잘 끌어당길 수 있다.
도 3 (C)는 댐퍼플레이트(4)를 가진 흡기밸브의 다른 실시예를 나타낸다. 링보디 마그넷의 요크(6c)와 밸브플레이트(3) 사이의 자속을 향상시키기 위하여, 댐퍼플레이트(4)의 링보디(4a)는 갭(4c)을 가지는 한 편 도 1에 나타낸 바와 같이 2개의 링보디부(4b)를 형성한다. 갭(4c)은 중앙스크류(7)와 동심으로 연장되는 것이 바람직하다.
도 3 (D)는 V자 형상으로 디자인된 링보디 마그넷의 요크(6c)를 가진 링보디(6a)의 또 다른 단면도를 나타내고, 이로써 마그넷코일(9) 전체가 절연 커버층(9a)내에 매입된다.
흡기밸브의 동작을 위하여, 최소한 하나의 마그넷코일(9)을 밸브캐처(6)내에 배열하는 것이 필요하다. 링보디(6a)에 동심으로 연장되어 배열된 복수의 마그넷코일(9)은 밸브플레이트(3)상에 보다 큰 힘을 일으키는 데 사용하는 것이 바람직하다. 이들 마그넷코일(9)은 제어장치(8)에 의하여 제어가능하여, 모든 마그넷코일이 동일 극성의 자계를 발생하거나, 또는 인접하여 배설된 마그넷코일이 반대 극성의 자계를 발생한다. 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1)의 밸브플레이트(3)를 구동하는 본 발명의 장치는 최소한 하나의 밸브캐처(6), 및 또한 전자제어장치(8)를 포함한다. 이 장치는 밸브시트(2), 밸브플레이트(3) 및 또한 스프링부재(5)를 흡기밸브(1)로 함께 조립가능하다. 이러한 점에서, 본 발명의 장치는 이미 현존하는 흡기밸브용으로 또한 적합하여, 이들을 제어가능한 흡기밸브(1)로 전환할 수 있다. 이러한 점에서, 현존하는 밸브캐처(6)는 도 1에 나타낸 바와 같은 마그넷코일(9)을 가진 밸브캐처(6)로 대체되고, 마그넷코일은 제어장치(8)에 연결된다. 따라서, 현존하는 흡기밸브(1)는 간단하고 저비용으로 변형가능하다. 본 발명의 장치 및 흡기밸브(1)는, 특히 피스톤 컴프레서에 사용된다. 본 발명의 장치는 피스톤 컴프레서의 각각의 별개의 컴프레서 스페이스에 다른 압축스페이스와는 무관하게 배출량의 무단 변경 및 조절이 가능하다.
도 6은 밸브시트(2), 복수의 별개로 동심으로 배설된 링형상의 밸브플레이트 부(3a, 3b)로 구성되는 밸브플레이트(3), 및 캐처(6)로 이루어지고, 이 캐처(6)의 링보디(6a)에는 마그넷코일(9)이 배열된 흡기밸브(1)의 다른 실시예를 나타낸다. 밸브플레이트부(3a, 3b)를 정지위치의 밸브시트(2)에 대하여 압착하는 스프링(5)은 도시되어 있지않다. 마그넷코일(9)을 구동할 시, 코일(9)의 아래에 각각 배설된 밸브플레이트부(3a, 3b, 3c)는 그 위에 배설된 U자 형상의 링보디(6a)에 의하여 끌리게 된다. 마그넷코일(9)은 공동으로 제어가능하고(에너지화가능하고), 이로써 모든 밸브플레이트부(3a, 3b, 3c)는 동일하게 반작용가능하다. 또한, 마그넷코일(9)은 하나의 밸브플레이트부(3a, 3b, 3c), 예를 들면 밸브플레이트부(3a, 3b)는 마그넷코일(9)의 작용에 의하여 밸브캐처(6)에 지지되는 한 편, 밸브플레이트부(3c)는 이 밸브플레이트부(3c)의 위에 배열된 마그넷코일(9)이 작용하지 않기 때문에, 정상 이동으로 개폐되도록 제어가능하다.
밸브플레이트부(3a, 3b, 3c)는 철과 같은 강자성재료, 또는 강자성 플라스틱, 또는 강자성 메탈을 함유한 플라스틱으로 제조된다.

Claims (15)

  1. 밸브캐처(6)에 배열된 전자석(9)에 의하여 작동되는 밸브플레이트(3)를 포함하며, 상기 전자석(9)을 제어하여 상기 밸브플레이트(3)가 밸브캐처(6), 또는 밸브캐처(6)와 밸브플레이트(3) 사이에 배열된 댐퍼플레이트(4)에 견고하게 접촉 및 폐쇄하는 제1 제어단계(11a)와, 상기 전자석(9)을 감쇠교류로 제어하여 상기 밸브플레이트(3)를 최소한 부분적으로 탈자화시켜 상기 밸브플레이트(3)를 풀어주는 제2 제어단계(11b)로 구성된 것을 특징으로 하는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1)의 흡기를 무단조절하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자석(9)은 상기 밸브플레이트(3)가 개방상태일 때 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전자석(9)은 상기 밸브플레이트(3)가 밸브캐처(6) 그 자체상에 또는 댐퍼플레이트(4)와 함께 접촉할 때에만 작동 또는 작동해제되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자석(9)은 상기 밸브플레이트(3)가 컴프레서의 소정수의 사이클동안 개방되도록 제어되고, 전자석(9)의 작용없이는 소정수의 사이클을 지나 프리러닝(free-running)으로 동작하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브플레이트(3)는 상기 전자석(9)에 의하여 개별적으로 또는 공동으로 제어되고, 서로 동심으로 배열된 복수의 밸브플레이트부(3a, 3b)를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 밸브캐처(6) 및 전자제어장치(8)로 이루어지고, 상기 밸브캐처(6)는 원주방향으로 연장되는 링그루브(6b)와 상기 링그루브(6b)내에 배열되는 마그넷코일(9)을 포함하는 링보디(6a)로 형성되어, 상기 링보디(6a)가 전자석의 링보디 마그넷 요크(6c)를 형성하고, 상기 마그넷코일(9)이 상기 전자제어장치(8)에 연결되어 전자석의 접극자를 형성하는 밸브플레이트(3)를 끌어당기는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1)의 밸브플레이트(3)를 작동하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전자제어장치(8)는 마그넷코일(9)에 가해질 수 있는 감쇠교류를 발생하는 최소한 하나의 조절장치(8a)를 가지고, 링보디 마그넷 요크(6C) 및/또는 접극자로서 기능하는 상기 밸브플레이트(3)를 탈자화하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 밸브캐처(6)는 마그넷코일(9)을 가진 복수의 동심으로 배열된 링보디(6a)를 가지고, 상기 마그넷코일(9)은 상기 제어장치(8)에 의하여 제어가능하여 동일 극성 또는 반대 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 밸브시트(2)와, 밸브스프링(5)을 가진 밸브플레이트(3), 및 제6항 내지 제8항중 어느 한 항에 따른 장치로 이루어지고, 상기 밸브플레이트(3) 및 상기 밸브시트(2)는 상호간의 상단 바로 위에 위치가능한 것을 특징으로 하는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1).
  10. 제9항에 있어서, 댐퍼플레이트(4)가 상기 밸브플레이트(3)와 상기 밸브캐처(6) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 댐퍼플레이트(4)는 모두 함께 연결되고, 상기 밸브캐처(6)를 면하는 쪽이 U자형상인 복수의 동심으로 연장되는 링보디(4a)를 가지는 것을 특징으로 하는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1).
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 댐퍼플레이트(4)는 서로 모두 연결된 복수의 동심으로 연장되는 링보디(4a)를 가지고, 최소한 하나의 링보디(4a)는 동심으로 연장되는 것이 바람직한 갭(4c)에 의하여 분리되는 2개의 링보디부(4b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1).
  13. 제9항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브시트(2), 상기 밸브플레이트(3), 및 상기 밸브캐처(6)는 스테인레스강, 특히 자성이 강한 특성을 가진 강재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1).
  14. 제9항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브플레이트(3)는 링형상인 복수의 개별적인 밸브플레이트부(3a, 3b)로 이루어지고, 서로 동심으로 연장되어 배열되는 것을 특징으로 하는 플레이트형 구조로 된 흡기밸브(1).
  15. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 따른 방법으로 동작하는 제6항 내지 제14항중 어느 한 항에 따른 장치를 가지는 피스톤 컴프레서.
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