KR200457197Y1 - 스풀밸브용 패킹 및 이를 장착한 스풀밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스풀밸브용 패킹에 관한 것으로서, 구체적으로는 링 형상의 패킹의 측면에 다수의 밸런싱 홈을 형성함으로써 밸브 내부를 흐르는 유체의 원활한 흐름을 보장함과 동시에 패킹과 밸브 내측면과의 마찰로 인한 패킹의 파손이나 편압을 제거할 수 있도록 고안된 스풀밸브용 패킹에 관한 것이다.

본 고안에서는 스풀밸브의 내부에서 왕복운동하는 스풀에 장착하는 것으로서, 스풀밸브의 내부에서 왕복운동하는 스풀에 장착하는 것으로서, 전체적으로 링 형상을 가지는 몸체의 외주면에서 중심부의 내주며에 이르기까지 관통하도록 다수의 밸런싱 홈을 형성하되, 상기 각 밸런싱 홈은 상기 몸체의 외주면을 따라 상하로 서로 엇갈리게 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 스풀밸브용 패킹 및 이를 장착한 스풀밸브가 제공된다.

스풀밸브, 밸브 본체, 스풀, 씰 랜드, 보어 내주면, 링 형상, 스풀 장착구멍, 몸체, 외주면, 내주면, 상부 밸런싱 홈, 하부 밸런싱 홈, 편압, 마찰

Description

스풀밸브용 패킹 및 이를 장착한 스풀밸브{packing for a spool valve and a spool valve with the same}

본 고안은 유공압용 밸브에 사용하는 패킹에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스풀밸브의 스풀에 장착되는 패킹에 관한 것으로서 그 형상에 변화를 주어 스풀의 왕복운동에 따라 패킹에 걸리는 편압 및 압력 불균형 현상을 방지함으로써 밸브 내를 흐르는 유체나 기체의 누설을 예방하고 패킹의 수명을 연장할 수 있도록 고안된 스풀밸브용 패킹에 관한 것이다.

유공압 밸브는 그 용도에 따라 압력제어밸브, 방향제어밸브 등으로 나뉘며 그 중 방향 제어밸브는 유로의 방향을 전환하기 위한 밸브를 말한다. 유공압회로에서 실린더에 공급되는 압축공기의 흐름에 대한 방향전환, 역류방지 등의 유동방향을 제어하는 밸브를 총칭하여 방향제어밸브라 하며, 방향제어밸브의 종류로는 방향전환밸브, 체크밸브, 셔틀밸브, 급속배기밸브 등이 있다. 위의 방향제어밸브를 밸브 본체의 구조에 따라 크게 나누면 스풀형, 포펫형 및 슬라이드형으로 구분된다.

스풀밸브는 슬리브(또는 하우징) 속을 스풀 형상의 축이 왕복 이동하면서 압축공기의 흐름을 절환하는 밸브로서 압력이 축방향으로 작용하고 있기 때문에 비교 적 높은 공기압에서도 작은 힘으로 밸브를 절환할 수 있고, 구조가 비교적 간단하며 대량생산에 적합하다는 장점이 있어 현재 산업계에서 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 일반적인 스풀밸브의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도시한 바와 같이, 슬라이드 스풀을 사용하는 스풀밸브는 원통형의 미끄럼면을 제공하는 보어가 형성된 밸브 몸체(1)에 스풀(4)을 축방향으로 이동시킴에 따라 압축공기나 작동유의 유로방향을 전환하는 기능을 한다. 상기 스풀(4)에는 고무 등의 탄성체로 형성되는 패킹(6)이 게재되는데, 상기 패킹(6)이 보어면(2)과 밸브씰(3) 사이를 이동하면서 유로를 개방 또는 차단하게 되는 것이다.

도 2는 종래의 일반적인 스풀밸브용 패킹의 외관 사시도이다. 도시한 것처럼, 스풀밸브에 일반적으로 적용되는 패킹(10)은 중심부에 스풀 밸브 장착용 구멍이 형성된 링 형상을 가진다. 이러한 스풀밸브에서 스풀이 밸브 몸체 내에서 움직이려면 스풀과 밸브 몸체의 내주면 간에 공차틈이 있어야 하며, 이 틈새는 보통 마이크론 단위로 표시되는데 약 5~10㎛ 정도이다. 이러한 공차틈 사이를 밸브스풀에 장착되는 패킹재가 밀봉하면서 유로의 개폐작용을 하게 되는 것이다. 그런데, 이때 상기 패킹(10)에는 스풀의 직선이동에 따라 횡방향으로 심한 마찰저항이 가해진다. 즉, 상기 스풀에 장착되는 패킹(10)의 외주면은 상기 밸브 몸체 내부의 보어 내주면과 밀착하여 설치되므로 스풀의 이동시마다 상기 패킹에는 심한 마찰압이 작용하는 것이다. 따라서, 스풀의 잦은 이동으로 인하여 상기 패킹에는 지속적으로 심한 마찰압이 걸리게 되고 상기 패킹의 변형이나 손상을 가져올 우려가 있게 된다. 또한, 이러한 종래의 패킹을 스풀밸브에 사용하는 경우 패킹이 부착된 씰 랜 드의 바닥면쪽으로 침투하는 유체압에 의하여 패킹이 씰 랜드의 패킹 부착구멍에서 이탈하여 스풀의 축방향 이동시 마찰 저항으로 작용하게 되고 그로 인하여 패킹이 부착구멍에서 벗겨지는 현상이 자주 발생한다는 문제가 있다. 이러한 현상은 스풀에 의한 유로전환시에 패킹이 밸브 몸체의 내주면과의 마찰에 의하여 미끄럼 저항을 받게 되고 또한 패킹에 작용하는 유체압 등에 의하여 패킹의 형상이 변형되어 바깥 방향으로 잡아 당겨져서 그 패킹과 패킹 부착구멍과의 사이에 간격이 생겨서 그 간격으로 유입된 고압의 압축공기가 패킹을 밀어 올리기 때문에 주로 발생하는 현상이다.

본 고안은 전술한 종래의 스풀밸브용 패킹의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 종래의 일반적인 스풀밸브용 패킹의 형상을 개선하여 잦은 스풀의 작동에도 패킹에 걸리는 편압에 의한 압력 불균형이나 마찰저항을 최소화하고 패킹의 이탈을 방지함으로써 밸브장치의 내구성과 신뢰성을 향상시키도록 하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 상기와 같은 개선된 형상을 가지는 패킹을 장착한 스풀밸브를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제의 해결을 위하여 본 고안에서는, 스풀밸브의 내부에서 왕복운동하는 스풀에 장착하는 것으로서,
전체적으로 링 형상을 가지는 몸체의 외주면에서 중심부의 내주며에 이르기까지 관통하도록 다수의 밸런싱 홈을 형성하되, 상기 각 밸런싱 홈은 상기 몸체의 외주면을 따라 상하로 서로 엇갈리게 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 스풀밸브용 패킹을 제공한다.

여기서, 상기 각 밸런싱 홈의 양 측선의 연장선이 패킹의 중심(C)에서 만나도록 외주면의 개구부가 내주면의 개구부에 비하여 그 폭이 넓은 전광후협의 형상을 가지도록 하는 것이 바람직하다.

본 고안의 다른 일 측면에 의하면, 다수의 유체 입출구가 마련되는 밸브 본체와 상기 밸브 본체 내부에서 왕복운동하는 스풀을 포함하여 구성하되, 상기 스풀 상에 마련되는 씰 랜드에는 전술한 스풀밸브용 패킹이 장착되는 것을 특징으로 하 는 스풀밸브가 역시 제공된다.

본 고안에 의하면 링 형상의 패킹의 외주면에 상하로 서로 엇갈리도록 그 원주방향을 따라 배치된 밸런싱 홈이 스풀의 잦은 이동시에도 상기 패킹에 걸리는 마찰저항이나 편압에 의한 압력 불균형을 제거할 수 있으므로 패킹의 형상 변화나 파손이 예방된다는 장점이 있다.

또한, 밸브의 작동 중에 상기 씰 랜드의 바닥면으로 유입되는 유체압에 의한 패킹의 상승이나 이탈이 방지되어 스풀의 안정적인 작동이 가능하다는 잇점이 있다.

아울러, 패킹의 파손으로 인한 잦은 교체를 예방할 수 있으므로 밸브 장치의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있게 될 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 기술적 사상에 관하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 의한 스풀밸브용 패킹의 외관 사시도이고, 도 4는 도 3의 절단선 IV-IV에 따른 단면도이며, 도 5는 본 고안의 스풀밸브용 패킹을 장착한 스풀밸브의 종단면도이다.

본 고안의 스풀밸브용 패킹(100)은 전체적으로 중심부에 관통공을 가지는 링 형상을 가진다. 중심부에 형성되는 관통공(100a)은 스풀 밸브(200)의 스풀(202)을 삽입하기 위한 것이다. 링 형상을 가지는 상기 패킹(100)의 몸체(110)의 외주면(112)에는 다수의 밸런싱 홈(114,115)이 형성된다. 상기 밸런싱 홈(114,115)은 상기 몸체(110)의 외주면(112) 상에 상하 2열로 형성할 수 있는데 상부에 형성되는 것을 상부 밸런싱 홈(114)이라 정의하고, 하부에 형성되는 것을 하부 밸런싱 홈(115)이라 정의한다. 상기 상하부 밸런싱 홈(114,115)은 외주면상에서 상기 몸체(110)의 내측으로 오목하게 형성하는데, 상기 몸체(110)의 내주면까지 관통하도록 형성할 수 있다. 상기 상하부 밸런싱 홈(114,115)은 도 3에 점선으로 표시한 것처럼 그 양측선을 연장하는 선이 패킹의 중심(C)에서 만나도록 형성할 수 있는데, 이 경우 외주면의 개구부가 내주면의 개구부에 비하여 그 폭이 넓은 전광후협의 형상을 가지게 된다.

상기 다수의 상부 밸런싱 홈(114)들과 하부 밸런싱 홈(115)들은 서로 이격하여 엇갈리게 배치되는 것이 바람직하다. 이것은 상기 상하부 밸런싱 홈(114,115)을 패킹 외주면(112)의 원주방향을 따라 서로 엇갈리게 배치함으로써 스풀(202)이 이동시 패킹(100)에 마찰압이나 유체압에 의한 편압이 걸리지 않도록 하기 위한 것이다. 즉, 본 고안의 패킹(100)을 스풀(202)의 씰 랜드(203)에 장착하여 사용하는 경우 스풀(202)이 이동함에 따라 상기 패킹(100)이 밸브 본체(201)의 보어 내주면(201a)과 마찰하게 됨으로써 받게 되는 마찰력이나 편압을 상쇄하게 위한 것이다. 상기 스풀(202)이 밸브 본체(201) 내에서 직선 이동하는 경우 상기 패킹(100)은 보어의 내주면(201a)과 밀착하여 미끄럼 이동하므로 마찰력에 의한 저항을 받게 된다. 이때 상기 패킹(100)이 찌그러지면서 한 쪽으로 치우치려는 힘을 받게 되고 그에 따라 스풀이 이동하는 방향의 패킹면에 심한 편압이 걸리게 된다. 상기 상하부 밸런싱 홈(114,115)는 이러한 패킹(100)에 가해지는 편압을 적절히 완화하여 압력 편차를 적절하게 배분하기 위한 것이다. 즉, 압력이나 마찰저항이 패킹(100)의 한 쪽으로 치우치는 현상을 상기 밸런싱 홈(114,115)의 완충작용으로 상당부분 완화할 수 있게 되는 것이다. 이런 점에서 상기 상하부 밸런싱 홈(114,115)은 편압을 흡수하는 완충장치와 같은 역할을 하게 되는 것이다. 특히, 상기 패킹(100)이 장착되는 스풀밸브(200) 내부는 공기나 유체 등이 충만한 상태에서 작동하므로 상기 밸런싱 홈(114,115)에는 공기나 유체가 유입되는데 이러한 유입 유체는 일종의 완충 쿠션의 역할도 하게 되는 것이다.

또한, 스풀(202)의 씰 랜드(203)에 장착되는 상기 패킹(100)의 내주면(113)과 상기 스풀(202)의 외주면 접촉부위에는 공기나 유체가 유입될 수 있는데 유입된 공기나 유체가 상기 패킹(100)재를 밀어 올려 이탈시키려 하는 힘이 작용하게 된다. 이때 본 고안에서는 상기 외주면(112)과 내주면(113)을 관통하는 상하부 밸런싱 홈(114,115)을 통하여 유입된 공기나 유체의 압력이 빠져나갈 수 있게 되므로 패킹(100)이 씰 랜드(203)에서 이탈하는 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도면에서 미설명부호 204는 밀봉부재를 나타내고, IP는 공기 공급포트, EP1 및 EP2는 공기 배출포트를 나타내며, OP1 및 OP2는 공기 출력포트를 나타낸다.

도 1은 종래의 일반적인 스풀밸브의 구성을 나타내는 종단면도.

도 2는 종래의 일반적인 스풀밸브용 패킹의 외관 사시도.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 의한 스풀밸브용 패킹의 외관 사시도.

도 4는 도 3의 절단선 IV-IV에 따른 단면도.

도 5는 본 고안의 스풀밸브용 패킹을 장착한 스풀밸브의 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 스풀밸브용 패킹 110: 몸체

111: 상면 112: 외주면

113: 내주면 114: 상부 밸런싱 홈

115: 하부 밸런싱 홈 200: 스풀밸브

201: 밸브 본체 201a: 보어 내주면

202: 스풀 203: 씰 랜드

204: 밀봉부재

Claims (3)

1. 스풀밸브의 내부에서 왕복운동하는 스풀에 장착하는 것으로서,

   전체적으로 링 형상을 가지는 몸체의 외주면에서 중심부의 내주며에 이르기까지 관통하도록 다수의 밸런싱 홈을 형성하되, 상기 각 밸런싱 홈은 상기 몸체의 외주면을 따라 상하로 서로 엇갈리게 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 스풀밸브용 패킹.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 밸런싱 홈의 양 측선의 연장선이 패킹의 중심(C)에서 만나도록 외주면의 개구부가 내주면의 개구부에 비하여 그 폭이 넓은 전광후협의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 스풀밸브용 패킹.
3. 다수의 유체 입출구가 마련되는 밸브 본체와 상기 밸브 본체 내부에서 왕복운동하는 스풀을 포함하여 구성하되, 상기 스풀 상에 마련되는 씰 랜드에는 제 1항 또는 제 2항의 스풀밸브용 패킹이 장착되는 것을 특징으로 하는 스풀밸브.

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