KR200496618Y1 - 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파일럿 유량이 유입되는 제1포트가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 장착되고 상기 제1포트와 연통되는 유로가 형성되며, 단부에 작동유가 유입되는 제2포트가 형성되고, 외주면에 작동유가 배출되는 제3포트가 형성되는 슬리브; 상기 슬리브에 설치되어 상기 파일럿 유량의 압력에 의해 축방향 이동되고, 단부는 상기 제2포트와 연통되고 외주면은 상기 제3포트와 연통되는 유로가 형성되는 스풀: 상기 스풀에 장착되어 축방향 이동에 의해 제2포트에 유입된 작동유 유로를 개폐하는 포핏;이 포함되고, 상기 스풀과 상기 포핏이 접촉되는 부분은 밀착되도록 대응되게 형성되어 개구 또는 폐쇄되되, 상기 스풀의 접촉 단부는 작동유의 유입을 가이드 하도록 단부에서 함몰된 형태로 형성되는 경사부와, 상기 경사부에서 수직방향으로 연장되어 내측면과 단차지게 형성되는 수직부로 구성되어 상기 스풀과 포핏의 이격에 의한 개구시 상기 경사부로 유입된 작동유가 수직부에서 부하압력이 발생되어 개구면적을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

Description

카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조{Structure of securing load area of counter balance valve and increasing flow rate discharge}

본 발명은 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조에 관한 것으로, 배압을 유지하여 낙하를 방지하게 하는 밸브이며, 내부 구조를 개선하여 파일럿 압력 및 릴리프 동작시 부하 압력 대비 개구 면적 증대하여 작동유의 배출유량 증대 및 빠른 압력 감소를 할 수 있는 기술이다.

카운터 밸런스 밸브는 중력에 의한 낙하를 방지하기 위하여 배압을 유지하는 압력 제어 밸브를 말한다.

이러한 카운터 밸런스 밸브는 유압 장치를 제어하기 위한 밸브로 사용되고 있으며, 실린더 또는 로터리 액츄에이터에 적용되어 고소 작업 차량 및 굴삭기 등과 같이 유압으로 제어하는 산업 또는 설비에서 널리 사용되고 있다.

카운터 밸런스 밸브의 구성은 밸브몸체(본 발명에서는 "하우징")의 내부에 스프링에 의해 장력을 유지하는 스풀이 작동유의 유입에 따라 이동하여 유체의 흐름을 제어하게 된다.

본 발명과 관련된 카운터 밸런스 밸브는 파일럿(pilot) 압력을 통한 유량 조절 및 릴리프 기능을 가지는 밸브이다. 파일럿 압력에 의해 스풀을 후진시켜 스풀과 포핏을 이격시킴으로 해서 작동유가 배출되도록 유로를 개방하며, 작동유에 과다 압력이 걸리는 경우 스풀이 후진되어 배출되도록 한 것이다.

이렇듯, 스풀의 후진 시 배출 유량을 증대하여 빠른 내압력을 감소시켜 빠른 응답을 제공하는 것이 필요하다.

KR 10-1594074 B1

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 파일럿 압력 및 릴리프 동작시 부하 면적 구조 형상 개선으로 부하 압력 대비 개구 면적 증대하여 배출 유량 증대 및 빠른 압력 감소 구조를 가진 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 파일럿 유량이 유입되는 제1포트가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 장착되고 상기 제1포트와 연통되는 유로가 형성되며, 단부에 작동유가 유입되는 제2포트가 형성되고, 외주면에 작동유가 배출되는 제3포트가 형성되는 슬리브; 상기 슬리브에 설치되어 상기 파일럿 유량의 압력에 의해 축방향 이동되고, 단부는 상기 제2포트와 연통되고 외주면은 상기 제3포트와 연통되는 유로가 형성되는 스풀: 상기 스풀에 장착되어 축방향 이동에 의해 제2포트에 유입된 작동유 유로를 개폐하는 포핏;이 포함되고, 상기 스풀과 상기 포핏이 접촉되는 부분은 밀착되도록 대응되게 형성되어 개구 또는 폐쇄되되, 상기 스풀의 접촉 단부는 작동유의 유입을 가이드 하도록 단부에서 함몰된 형태로 형성되는 경사부와, 상기 경사부에서 수직방향으로 연장되어 내측면과 단차지게 형성되는 수직부로 구성되어 상기 스풀과 포핏의 이격에 의한 개구시 상기 경사부로 유입된 작동유가 수직부에서 부하압력이 발생되어 개구면적을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

상기 스풀의 접촉 단부는 상기 경사부에서 상기 스풀의 외측면과 이어지도록 곡률져 상기 포핏과 유입틈새를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 포핏은, 상기 스풀과 접촉되는 부분은 스풀의 머리부에서 경사부와 수직부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징과 상기 슬리브 사이에는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 상기 하우징과 상기 슬리브를 고정하는 고정심이 구비되고, 상기 하우징에는 내외로 관통하는 홀이 상기 홈과 연통되어 상기 고정심을 외부에서 내부로 삽입 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 하우징에는, 내부에 상기 스풀을 탄성지지하는 스프링이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기의 해결 수단에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

파일럿 압력 및 릴리프 동작시 스풀의 부하 면적 구조 형상 개선으로 작동유의 부하압력 대비 개구 면적 증대하여 배출 유량 증대 및 빠른 압력 감소 구조를 가지는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카운터 밸런스 밸브의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카운터 밸런스 밸브의 구성을 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카운터 밸런스 밸브의 유체 흐름을 나타낸 도이다.
도 4는 도 3-5의 A 부분 확대도이다.
도 5는 일반적인 스풀과 포핏의 형상에 따른 유체 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카운터 밸런스 밸브의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카운터 밸런스 밸브의 외형의 구성은 하우징(100), 슬리브(200), 그리고 슬리브(200) 내부에 위치한 스풀(300)로 이루어지며, 상세한 구성을 알기 위해 도 2를 참조하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카운터 밸런스 밸브의 구성을 보인 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명인 카운터 밸런스 밸브는 크게 하우징(100), 슬리브(200), 스풀(300), 포핏(400)이 포함되어 이루어진다.

상기 하우징(100)은 통형상으로 형성되어 일측이 개구되고, 타측은 폐쇄된 형상으로 이루어지며, 개구된 부분으로 상기의 슬리브(200)가 삽입되어 장착된다. 그리고, 상기 하우징(100)에는 외주면에 파일럿 유량이 유입되는 제1포트(3)가 형성된다.

상기 슬리브(200)는 관형상으로 형성되며 상기 하우징(100)의 내부로 삽입되어 장착되어 일부는 상기 하우징(100)의 외부로 노출되게 된다.

상기 슬리브(200)는 상기 제1포트(3)와 연통되는 유로(220)가 형성되어 파일럿 유량이 상기 슬리브(200)의 내부로 유입 가능하며 파일럿 압력을 형성시킬 수 있다. 그리고 상기 슬리브(200)는 단부에 작동유가 유입되는 제2포트(1)가 형성되고, 외주면에 작동유가 배출되는 제3포트(2)가 형성된다.

상기 스풀(300)은 상기 슬리브(200)에 설치되어 상기 슬리브(200)를 통과한 상기 파일럿 유량의 압력에 의해 축방향으로 당겨지듯이 후진하여 상기 하우징(100)의 내부로 더 깊게 이동된다. 그리고 상기 스풀(300)의 단부는 상기 제2포트(1)와 연통되고 외주면은 상기 제3포트(2)와 연통되는 유로(320)가 형성된다.

그리고 상기 하우징(100)에는 내부에 상기 스풀(300)을 탄성지지하는 스프링(S1)이 구비되는 것을 특징으로 하여 외력이 제거되면 상기 스풀(300)을 원위치로 복귀시킬 수 있다.

상기 포핏(400)은 상기 스풀(300)에 장착되어 축방향 이동에 의해 제2포트(1)에 유입된 작동유 유로를 개폐하게 된다.

상기의 포핏(400)은 상기 스풀(300)의 단부에 밀착 이격되는 머리부(420)와 상기 스풀(300)의 내부에 위치하는 바(440)로 구성된다.

일단 상기의 카운터 밸런스 밸브의 유체 흐름에 관하여 간단히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카운터 밸런스 밸브의 유체 흐름을 나타낸 도이다.

도 3-1은 유체가 흐르지 않는 중립 상태를 나타낸 도면이다.

도 3-2는 작동유의 제2포트(1)로 작동유가 유입되게 되면 스풀(300)과 포핏(400)에 의해 체크밸브 역할을 하게 되어 일정 부하인 경우 흐름을 차단하게 된다.

도 3-3에서는 파일럿 유량이 하우징(100)의 제1포트(3)로 유입되고 슬리브(200)의 유로를 통과하여 파일럿 압력에 의해 스풀(300)이 후진 이동하게 되면 스풀(300)과 포핏(400) 사이의 간격이 벌어져 작동유가 제2포트(1)에서 스풀(300) 내부로 유입되어 스풀(300)의 내부의 유로를 통해 슬리브(200)의 제3포트(2)로 작동유가 배출되게 된다.

도 3-4에서는 작동유에 부하가 발생되지 않는 경우 자유 흐름(free flow)에 의해 작동유는 스풀(300)에서 포핏(400)을 통해 이동하게 된다.

도 3-5에서는 작동유에 세팅 압력을 넘어서는 경우 부하 과다(릴리프)가 걸려 작동유 압력에 의해 스풀(300)을 이동시켜 스풀(300)과 포핏(400) 사이의 간격을 넓혀 작동유가 제2포트(1)에서 제3포트(2)로 배출되게 된다.

도 3-5의 세팅 압력 부하 과다에 대하여 도 4는 도 3-5의 A 부분 확대도이다.

도 4를 보면, 상기 스풀(300)과 상기 포핏(400)이 접촉되는 부분은 밀착되도록 대응되게 형성되어 개구 또는 폐쇄되되, 상기 스풀(300)의 접촉 단부는 작동유의 유입을 가이드 하도록 단부에서 함몰된 형태로 형성되는 경사부(340)와, 상기 경사부에서 수직방향으로 연장되어 내측면과 단차지게 형성되는 수직부(360)로 구성되어 상기 스풀(300)과 포핏(400)의 이격에 의한 개구시 상기 경사부(340)로 유입된 작동유가 수직부(360)에서 부하압력이 발생되어 개구면적을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 스풀(300)의 부하면적이 상기 경사부(340)에서는 부하를 많이 받고, 수직부(360)에서 유로 흐름이 꺾여 부하가 발생되어 스풀(300)을 측방향으로 더 이동시되게 한다. 스풀(300)를 축방향 이동은 상기 스풀(300)과 포핏(400) 사이 간격을 넓혀 개구면적을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 포핏(400)은 상기 스풀(300)과 접촉되는 부분은 스풀의 머리부(420)에서 경사부(422)와 수직부(424)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스풀(300)의 접촉 단부는 상기 경사부(340)에서 상기 스풀의 외측면과 이어지도록 곡률진 곡률부가 형성되어 상기 포핏과 유입틈새를 형성하는 것을 특징으로 하여 초기 압력을 형성시킬 수 있다.

도 5는 일반적인 스풀과 포핏의 형상에 따른 유체 흐름도이다.

일반적인 스풀(300)과 포핏(400)은 경사부만 형성되어 있어서, 초입부분만 고압이 형성되고 작동유 흐름이 금방 저압으로 변화되어 스풀(300)의 이동이 상대적으로 작아지게 되어 작동유 배출 유량이 작아지게 된다.

따라서, 본원발명의 카운터 밸런스 밸브는 스풀(300)의 형상을 통해 부하 유효 면적 범위를 크게하여 개구면적을 넓게 함으로써 유량 배출이 증가시킬 수 있게 된다.

한편, 도 1에서 보면 상기 하우징(100)과 상기 슬리브(200) 사이에는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 상기 하우징과 상기 슬리브를 고정하는 고정심(500)이 구비되고, 상기 하우징(100)에는 내외로 관통하는 홀(120)이 상기 홈과 연통되어 상기 고정심(500)을 외부에서 내부로 삽입 가능한 것을 특징으로 하여 하우징(100)과 슬리브(200) 결합을 용이하게 하고 정위치에 고정심(500)을 쉽게 설치할 수 있는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명은 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조의 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 하우징
200: 슬리브
300: 스풀
400: 포핏
500: 고정심

Claims (5)

1. 파일럿 유량이 유입되는 제1포트가 형성되는 하우징;
   상기 하우징에 장착되고 상기 제1포트와 연통되는 유로가 형성되며, 단부에 작동유가 유입되는 제2포트가 형성되고, 외주면에 작동유가 배출되는 제3포트가 형성되는 슬리브;
   상기 슬리브에 설치되어 상기 파일럿 유량의 압력에 의해 축방향 이동되고, 단부는 상기 제2포트와 연통되고 외주면은 상기 제3포트와 연통되는 유로가 형성되는 스풀:
   상기 스풀에 장착되어 상기 축방향 이동에 의해 제2포트에 유입된 작동유 유로를 개폐하는 포핏;이 포함되고,
   상기 스풀과 상기 포핏이 접촉되는 부분은 밀착되도록 대응되게 형성되어 개구 또는 폐쇄되되,
   상기 스풀의 접촉 단부는 작동유의 유입을 가이드 하도록 단부에서 함몰된 형태로 형성되는 경사부와, 상기 경사부에서 수직방향으로 연장되어 내측면과 단차지게 형성되는 수직부로 구성되어 상기 스풀과 포핏의 이격에 의한 개구시 상기 경사부로 유입된 작동유가 수직부에서 부하압력이 발생되어 개구면적을 증대시키는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스풀의 접촉 단부는
   상기 경사부에서 상기 스풀의 외측면과 이어지도록 곡률진 곡률부가 형성되어 상기 포핏과 유입틈새를 형성하는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 포핏은,
   상기 스풀과 접촉되는 부분은 스풀의 머리부에서 경사부와 수직부가 형성되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하우징과 상기 슬리브 사이에는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 상기 하우징과 상기 슬리브를 고정하는 고정심이 구비되고,
   상기 하우징에는 내외로 관통하는 홀이 상기 홈과 연통되어 상기 고정심을 외부에서 내부로 삽입 가능한 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하우징에는,
   내부에 상기 스풀을 탄성지지하는 스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스 밸브의 부하 면적 확보 및 유량 배출 증대 구조.

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