KR20000068064A - 액체 제어용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브의 작동을 위해 액체충전된 막 작동기(25)와 협동작용하는 액체 제어용 밸브에 관한 것이다. 막 작동기(25)에 배치된 결합 영역(26)은 분리벽으로서 작용하는 두 개의 막(28, 29)에 의해 밀폐되어있다. 압력작용에 의해 막 작동기(25) 상에 발생하는 액체손실을 보상하기 위해, 두 막(28 및 29)중의 하나의 영역에 배치된 충전밸브(34)가 제공되어있다. 제어밸브(21)의 폐쇄기간 동안 충전밸브(34)를 통하여 막 작동기가 재충전된다. 이런 충전에 의해 압전 작동기(24), 밸브 또는 밸브 케이싱의 길이변화가 보상될 수 있다. 상기 밸브는 차량의 내연기관용 연료주입밸브로 사용되기에 적합하다.

Description

액체 제어용 밸브{VALVE FOR CONTROLLING LIQUIDS}

유럽특허 제 0 477 400호로부터 상기한 바와 같은 밸브가 공지되어 있다. 상기 특허에서는 밸브요소의 작동 피스톤은 단차 구멍의 소경부 내에 밀접 이동 가능하게 배치되어 있고, 압전 작동기와 함께 이동되는 대경 피스톤은 단차 구멍의 대경부 내에 배치되어 있다. 그 두 피스톤 사이에는 대경 피스톤이 작동기에 의해 일정 거리범위 만큼 이동될때 밸브요소의 작동 피스톤이 단차 구멍 직경의 변환비 만큼 확대된 거리만큼 이동되도록 유압실이 밀착 설치되어 있다. 밸브요소, 작동 피스톤, 대경 피스톤 및 압전 작동기는 공통의 축상에 차례로 배치되어있다.

상기한 바와 같은 밸브에 있어서는 유압식 결합실(하기에는 압력실로 지칭됨)에 의해 압전 작동기, 밸브 또는 밸브케이스의 길이변화를 보정하는 문제가 존재한다. 압전 작동기는 밸브를 개방하기 위해 압력실에 압력을 발생시키기 때문에, 이 압력으로 인해 압력실 유체의 손실이 야기될 수도 있다. 압력실이 비어있는 상태로 펌핑되는 것을 방지하기 위해서는 재충전이 필요하다. 이런 문제점을 해결하는 장치는 사실상 이미 공지되었지만(유럽 특허공개 제 0 477 400 A1 호), 재충전의 감시를 위한 밸브도 설치되어 있지 않고 예비물의 재공급이 보증되지도 않는다.

본 발명은 청구범위 제 1 항의 대개념에 따른 액체 제어용 밸브에 관한 것이다.

도 1은 연료주입밸브의 단면도.

도 2는 액체 재보급 밸브를 가진 압력 전달부의 제 1 실시예를 도시하는 도면.

도 3은 재보급 밸브를 가진 압력 전달부의 제 2 실시예를 도시하는 도면.

도 4는 재보급 밸브를 가진 압력 전달부의 제 3 실시예를 도시하는 도면.

상기한 특허에 반하여, 청구범위 제 1 항의 특징부의 특징을 가진 본 발명에 의한 밸브는 압력실에 액체손실이 발생하지 않는다는 이점을 갖는다. 그리하여, 압전 작동기, 밸브 또는 케이싱이 개별적으로 예로서, 발열로 인해 그 길이가 변하더라도 전체장치의 길이변화가 방지될 수 있다. 더욱이, 이 장치는 구조가 간단하며, 확실하고 신뢰성 있게 밀폐되어 있다.

도면에 도시되어 있는 본 발명의 몇몇 실시예를 하기에 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 밸브는 도 1에 단면도로 도시되어 있는 연료주입밸브에 사용된다. 이 주입밸브는 밸브 케이싱(1)을 갖고 있고, 내부의 종방향 구멍(2)에는 밸브봉(3)이 안내 이동되고 있다. 밸브봉의 단부에는 원추형 밀폐면(4)이 있고, 이 밀폐면은 연소실 내로 연장되는 밸브 케이싱의 선단(5)에서 시이트와 공동 작용하며, 상기 시이트로부터는 주입개구들이 연장되어 있고, 상기 주입개구들은 주입밸브의 내부, 여기서는 밸브봉(3)을 둘러싸고 주입압력하에 있는 연료로 충전된 환형 공간(7)을 연소실과 연결시켜, 밸브봉이 시이트로부터 상승될 때 주입이 수행되게 한다. 환형공간(7)은 추가의 압력실(8)과 연결되어있고, 이 압력실은 항상 압력관(10)과 연결되어있으며, 이 압력관을 통해 도시되지 않은 연료고압보급기로부터 연료가 주입압력하에 연료주입밸브에 공급된다. 이 높은 연료압력은 압력실(8) 내에도 작용하고, 거기서 압력 견부(11)에 작용하고, 상기 견부를 통해 공지된 방법으로 소정 조건하에서 밸브봉은 그 밸브 시이트로부터 상승될 수 있다.

밸브봉의 다른 단부는 원통형 구멍(12) 내에서 이동되고, 거기에서 그 정면(14)으로 제어압력실(15)에 이어지고, 상기 제어압력실은 드로틀 연결부(16)를 통해 항상 환형공간(17)에 연결되어있는데, 상기 환형공간은 압력실(8)에서와 마찬가지로 항상 연료고압보급기와 연결되어있다. 드로틀 구멍(19)이 제어압력실(15)로부터 축방향으로 본 발명에 따른 형태를 가진 제어밸브(21)의 밸브시이트(20)에 이르고 있다. 제어밸브의 밸브부재(22)는 밸브시이트와 협동작용하는데, 그 밸브부재는 상승된 상태의 경우 제어압력실(15)과 스프링실(18) 사이의 연결부를 형성하며, 상기 스프링실은 다시 방출실과 항상 연결되어있다. 이 스프링실 내에는 밸브부재(22)를 폐쇄방향으로 미는 압축스프링(23)이 배치되어있고, 따라서, 상기 압축스프링은 밸브부재를 밸브시이트에 대해 가압하며, 제어밸브의 정상위치에서는 제어압력실(15)의 이 연결부가 폐쇄되어있다. 제어압력실의 영역에 있어 밸브봉의 정면측 면적이 압력 견부(11)의 면적보다 크기 때문에, 압력실(8)의 압력과 동일한 압력이 제어압력실에 유지되고, 이 때 밸브봉(3)은 폐쇄위치에 있게 된다. 그러나, 밸브부재(22)가 상승되면, 드로틀 연결부(16)를 통해 연통된 제어압력실(15)에서의 압력은 방압된다. 이제 폐쇄력이 없어져 밸브봉(3)은 신속히 개방되고 밸브부재(22)가 다시 폐쇄위치에 놓이는 즉시 밸브봉은 다른 쪽에서 폐쇄위치에 놓여진다. 이 시점으로부터 드로틀(16)을 통해 제어압력실(15)에는 다시 원래의 높은 연료압이 신속히 복귀 성장한다.

도 2로부터 보다 잘 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 의한 밸브는 작동기로서 압전 작동기(24)를 갖고 있고, 이 압전 작동기는 막 작동기(25)를 통해 유압식 결합실(26)에서 밸브부재(22)의 축(27)과 맞물려있다.

막 작동기(25)는 본 발명에 따라 여러 가지로 형성될 수 있다. 도 2에서 막 작동기는 분리벽으로서 각각 환형 오목부를 가진 두 개의 막(28,29)을 갖고 있고, 그들 중 밸브부재(22)의 축(27)쪽의 막(29)에는 중앙에 통공(30)이 형성되어있다. 통공(30)의 영역에서는 막(29)이 링 디스크(31)와 밀접히 견고하게 연결되어있고 그 디스크의 구멍가장자리는 충전밸브(33)의 폐쇄부재(33)를 위한 밸브시이트(32)로서의 역할을 한다. 폐쇄부재(33)는 축(27)의 상단에 위치해있다. 축(27) 상에는 환상체(35)가 밀착배치되어 있고, 상기 환상체는 압축스프링에 대한 접촉부로서의 역할을 하고 케이싱 고정 정지견부(36)에 정지함으로써 밸브부재의 밸브행정을 결정한다.

막 작동기(25)의 압전 작동기(24)쪽 막(28)에는 압전 작동기(24)에 고정된 작동기피스톤(38)의 구형단부(37)가 밀접 연결되어있다. 두 막(28 및 29) 사이에 외측으로 위치한 밀착벽(39)에는 통공(40)이 있고, 그 통공의 내벽은 둥글게 되어있어 막들(28 및 29)이 그 벽을 따라 원활히 구르는 것이 보장된다.

이제 작동방법에 대해 설명한다. 압전 작동기를 이용한 가운데 밸브가 작동할 경우에는, 압전 작동기(24), 밸브자체 또는 밸브 케이싱(1)의 길이변화를 보정할 필요가 있다. 이 목적에는 동시에 압전 작동기(24)의 행정운동도 전달되게 하는 유압식 결합 영역(26)이 사용된다. 따라서 결합 영역(26)은 동시에 압력부재로서 및 길이 교정기로서 역할을 한다.

압전 작동기가 스위칭 온 되면 언제나 결합 영역(26)에는 압력상승이 일어난다. 이 압력은 하향력이 밸브부재(22)의 축(27)에 작용되게 하여 밸브부재가 열리게 한다. 그러나, 또한 접속부에서의 압력으로 결합 영역으로부터 밀폐간극을 통해 액체가 손실된다. 결합 영역(26)이 비어있는 상태로 펌핑되는 것을 방지하기 위해서는 결합 영역은 재충전되어야한다. 이 재충전은 압전 작동기(24)가 스위칭 오프 될 때에 일어난다. 그 때에는 밸브부재(22)는 그 시이트에 의해 포착되고 축(27)의 다른 쪽에서 밸브시이트(32)가 폐쇄부재(33)로부터 상승된다. 막의 인장력이 개방압력을 결정하는 것으로, 그 압력 이하에서 막(29)은 폐쇄부재(33)로부터 상승된다. 이 인장력은 대단히 작아야 하고, 예로서 개구압력차가 1 바아일 때 3 N정도이어야 하고, 막(39)의 탄성강성도 작아야 한다. 이것은 행정이동에 작은 반대력이 나타나도록 하는 데에도 필요하다.

개방된 충전밸브(34)를 통해 액체는 액체 충전된 스프링공간(18)으로부터 유압식 결합 영역(26) 내로 유입하여 발생된 액체손실을 재 보상하고 그리하여 압력균형화가 달성된다. 하부 막(39)은 결합 영역(26)에 존재하는 압력을 직접 밸브부재(22)에 전달해야 하기 때문에, 이 막은 그 중앙부에 링 디스크(31)에 의해 보강되어있다.

폐쇄부재(33)는 도 2에 의한 실시예에서는 원추형으로 형성되어있다. 도 3으로부터 알 수 있는 것처럼, 충전밸브(41)의 폐쇄부재(42)는 구 부분의 형태로 된 두부(43)에 의해 구형으로 형성될 수도 있다. 밸브시이트(44)를 형성하는 링 디스크(45)는 원추형 또는 오목형 구멍을 가질 수 있다.

도 4는 충전밸브(46)의 추가의 실시예를 보여준다. 그러나 링 디스크(47)는 막(29)과 용접되어있고 축의 정면측을 위한 평판 시이트를 형성한다. 링 디스크와 막에는 다시 통공(30')이 형성되어있고 이 통공은 축(48)의 정면측에 의해 폐쇄될 수 있고, 따라서 그 축은 밸브부재의 기능 내에서 링 디스크와 평판 시이트밸브를 구성하는데, 이 시이트밸브는 도 2 및 3의 밸브형상과 유사한 기능을 갖는다.

Claims (6)

1. 막 작동기(25)를 통해 작동가능한 밸브부재(22)를 구비하고, 상기 밸브부재는 압축스프링(23)에 의해 밸브시이트(20)에 대하여 폐쇄방향으로 가압되고, 상기 막 작동기(25)는 결합 영역(26)의 가동벽을 형성하고, 상기 결합 영역은 그 반대편에서 압전 작동기(24)의 작동기 피스톤(38)에 의해 접경되어있고, 그 작동기 피스톤의 이동에 의해 결합 영역(26)에서 압력상승이 발생될 수 있으며, 이 압력상승에 의해 밸브부재(22)가 압축스프링(23)의 힘에 맞서 개방방향으로 변위 될 수 있는 액체 제어용 밸브에 있어서,

   상기 결합 영역(26)에는 막 장착된 충전밸브(34, 41, 46)가 배치되어있고, 상기 충전밸브를 통하여 결합 영역(26)에서의 누출손실이 보상되는 것을 특징으로 하는 액체 제어용 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 영역(26)은 밸브부재(22) 쪽에서 막(29)에 의해 접경되어있으며, 상기 막(29)에는 통공(30)이 배치되어있고, 상기 통공(30)은 밸브부재(22)와 연결된 폐쇄부재(33, 42)에 의해 폐쇄 및 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는 액체 제어용 밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 막(29)에는 환형 오목부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 제어용 밸브.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 폐쇄부재(33, 42)는 밸브부재(22)의 축(27, 48)의 일부로서 형성되어 있으며, 상기 막(29)을 지지하기 위해 이 막에 직접 접촉하는 링 디스크(31, 45, 47)가 배치되어있는 것을 특징으로 하는 액체 제어용 밸브.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브부재(22)의 개방행정은 그 축(27, 46) 상에 수축 배치되어 있으면서 케이싱에 고정된 정지견부와 협동작용하는 환형체(35)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 액체 제어용 밸브.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막 작동기(25)는 압전 작동기(24)의 작동기 피스톤(38)에 대해 역시 막(28)에 의해 경계가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 제어용 밸브.