KR20050100117A - 누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개 이상의 작업장치의 어느 하나를 선택하여 효율적으로 제어할 수 있으면서도 누유로 인하여 발생된 압력을 제거하는 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브에 관한 것으로, 제1 작업장치에 연결되는 제1 출력포트 및 입력포트와 제2 작업장치를 구동하는 파일럿 오픈식 체크밸브에 연결되는 제2 출력포트 및 입력포트와 외부의 유압원에 연결되는 제3 출력포트 및 입력포트와 파일럿신호압이 입력되는 파일럿포트가 형성되는 밸브하우징과, 밸브하우징 내에 이동 가능하게 설치되어 중립위치에서는 제1 출력포트 및 입력포트를 개방하며 제2 출력포트 및 입력포트를 폐쇄하고, 파일럿포트에 파일럿신호압이 입력되면 일측으로 절환되어 제1 출력포트 및 입력포트를 폐쇄하며 제2 출력포트 및 입력포트를 개방하는 셀렉트 스풀과, 셀렉트 스풀 내부에 길이방향으로 관통 형성되어 밸브하우징과 셀렉트 스풀 사이의 틈새를 통해 발생되는 누유를 밸브하우징 외부로 배출하는 누유회수유로를 포함한다.

Description

누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브 {Spool type selector valve preventing oil leakage}

본 발명은 유압제어밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 개 이상의 작업장치의 어느 하나를 선택하여 효율적으로 제어할 수 있으면서도 누유로 인하여 발생된 압력을 제거하는 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브에 관한 것이다.

굴삭기와 같은 중장비에는 붐, 아암, 버켓, 스윙장치와 같은 여러 가지 작업장치를 구동하기 위한 유압시스템이 사용되는데, 유압시스템에는 엔진에 의해 작동되어 시스템에 압유를 공급하는 유압펌프와, 유압펌프의 압유를 각각의 작업장치로 공급하는 유압제어밸브 등이 포함된다.

일반적으로 각각의 작업장치에는 별도의 제어밸브가 연결되어 구동되기도 하지만, 효율적인 공간의 활용과 작업장치 제어를 위해 하나의 제어밸브로 두 개 이상의 작업장치를 구동할 수 있는 셀렉트 밸브가 사용되고 있다.

도 1은 종래의 파일럿 오픈식 체크밸브를 구비한 셀렉트 밸브의 개략도, 도 2는 도 1의 셀렉트 밸브의 누유현상에 의한 오작동 현상을 나타낸다.

도시되는 셀렉트 밸브는 유압실린더와 유압모터 두 개의 작업장치의 어느 하나를 선택하여 구동할 수 있도록 이루어진다. 셀렉트 밸브에는 파일럿 오픈식 체크밸브가 설치되어 유압실린더를 구동하는 기능을 하므로, 셀렉트 밸브는 유압모터와 유압실린더의 어느 하나를 선택하여 구동할 수 있다.

도 1은 셀렉트 밸브에 의해 유압모터가 구동되는 작동상태를 도시한다. 유압펌프(4)로부터의 압유는 셀렉트 밸브(100)의 제1 포트(101)에서 출력되어 유압모터(3)로 입력되어 유압모터(3)가 구동되고, 유압모터(3)를 통과한 압유는 셀렉트 밸브(100)의 제4 포트(104)로 입력되어 유압탱크(4)로 배출된다. 이 때 파일럿 오픈식 체크밸브(110)와 연결되는 제2 포트(102) 및 제3 포트(103)로는 압유가 공급되지 않으므로 체크밸브(110)의 플런저(111)가 중립위치를 유지하고 있어서 유압실린더(2)는 작동되지 않는다.

그러나 제1 포트(101) 방향의 압유가 셀렉트 스풀(105)과 밸브하우징(106) 사이의 유격을 통과하여 제2 포트(102) 방향으로 전달되는 누유(107)가 지속적으로 발생되면 유압실린더(2)에 비정상적인 변위가 발생된다. 즉 유격을 통과한 압유가 제2 포트(102)를 통해 체크밸브(110)에 공급되어 플런저실(112)의 압력이 점차로 증대되면 제1 체크포펫(113)이 소정 간격 이동되어 유압실린더(2)의 라지챔버(2a)에 압유가 입력된다. 동시에 체크밸브(110)의 플런저(111)가 좌측으로 이동되어 제2 체크포펫(114)을 가압하므로 유압실린더(2) 스몰챔버(2b)의 압유가 귀환되어 셀렉트 밸브(100)의 제3 포트(103)를 통과하여 유압탱크(4)로 배출된다.

이와 같이 유압실린더(2)를 구동하기 위한 셀렉트 밸브(100)의 작동이 없었음에도 불구하고 누유로 인해 발생되는 유압실린더(2)의 변위 변동은 운전자가 수시로 작업장치를 원 위치시키는 조작을 해야하는 불편을 가져올 뿐만 아니라 안전사고가 발생될 위험이 항상 존재하는 문제가 있다.

종래에는 상술한 셀렉트 밸브의 누유로 인해 발생되는 문제점을 해결하고자 셀렉트 스풀과 밸브하우징 사이에 가스켓을 설치하거나 실링구조를 개선하는 등 많은 시도가 이루어지고 있지만 근본적인 해결책이 되지 못하여, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 기술이 절실하게 요청되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 두 개 이상의 작업장치의 어느 하나를 선택하여 효율적으로 제어할 수 있으면서도, 누유로 인하여 발생된 압력을 제거하는 기능을 구비하여 누유로 인한 작업장치의 변위 변동이 발생되지 않는 스풀식 셀렉트 밸브를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 셀렉트 스풀 내부에 누유회수유로를 설치하여 누유로 인해 체크밸브에 작용하는 내압이 형성되지 않도록 한 누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브를 제공한다.

본 발명에 따른 누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브는 제1 작업장치에 연결되는 제1 출력포트 및 입력포트와 제2 작업장치를 구동하는 파일럿 오픈식 체크밸브에 연결되는 제2 출력포트 및 입력포트와 외부의 유압원에 연결되는 제3 출력포트 및 입력포트와 파일럿신호압이 입력되는 파일럿포트가 형성되는 밸브하우징과, 밸브하우징 내에 이동 가능하게 설치되어 중립위치에서는 제1 출력포트 및 입력포트를 개방하며 제2 출력포트 및 입력포트를 폐쇄하고 파일럿포트에 파일럿신호압이 입력되면 일측으로 절환되어 제1 출력포트 및 입력포트를 폐쇄하며 제2 출력포트 및 입력포트를 개방하는 셀렉트 스풀과, 셀렉트 스풀 내부에 길이방향으로 관통 형성되어 밸브하우징과 셀렉트 스풀 사이의 틈새를 통해 발생되는 누유를 밸브하우징 외부로 배출하는 누유회수유로를 포함한다.

또한 셀렉트 스풀에는 누유회수유로와 제2 출력포트 및 입력포트를 연통시키는 드레인 홀이 적어도 하나 이상 설치되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예 들을 통하여, 본 발명에 따른 누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스풀식 셀렉트 밸브가 유압모터를 우측 방향으로 구동하는 상태를 도시하는 개략도, 도 4는 도 3의 셀렉트 밸브가 유압모터를 좌측 방향으로 구동하는 상태를 도시하는 개략도를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스풀식 셀렉트 밸브는 제1 작업장치에 해당되는 유압실린더(2)와 제2 작업장치에 해당되는 유압모터(3)의 두 개 작업장치 중 어느 하나를 선택하여 구동하는 기능을 한다.

구체적으로 셀렉트 밸브는 유압제어밸브(10)로부터 유압펌프(1)의 압유를 공급받아 유압모터(3) 또는 유압실린더(2)의 어느 하나를 선택하여 구동한다. 셀렉트 밸브는 밸브하우징(20)과, 밸브하우징(20) 내에 이동 가능하게 설치되는 셀렉트 스풀(30)과, 셀렉트 스풀(30) 내에 형성되는 누유회수유로(40)를 포함하여 이루어진다.

밸브하우징(20)에는 제1 출력포트(21) 및 입력포트(22)와, 제2 출력포트(23) 및 입력포트(24)와, 제3 출력포트(26) 및 입력포트(25)와, 파일럿포트(27)가 형성된다.

제3 출력포트(26) 및 입력포트(25)는 외부의 유압원인 유압제어밸브(10)에 연결되어 외부로부터의 압유가 밸브하우징(20) 내부로 유입되는 입구 또는 밸브하우징(20) 내부의 압유가 외부로 출력되는 출구의 기능을 한다.

제1, 제2 및 제3 출력포트 및 입력포트는 각각 그 명칭과는 무관하게 제어밸브의 절환상태에 따라 입구 및 출구의 양 기능을 모두 수행할 수 있으며, 본 명세서에서는 편의상 도 3에 도시된 상태에서 밸브하우징(20)을 기준으로 입구로 작용하는 포트를 입력포트, 출구로 작용하는 포트를 출력포트라고 부르기로 한다.

제1 출력포트(21) 및 입력포트(22)는 유압모터(3)에 연결되어 상술한 제3 출력포트(26) 및 입력포트(25)로부터 입력되는 압유를 유압모터(3)에 공급하고, 유압모터(3)로부터의 압유를 회수하는 통로의 기능을 한다.

밸브하우징(20)에는 파일럿 오픈식 체크밸브(50)가 장착되며, 제2 출력포트(23) 및 입력포트(24)가 체크밸브(50)에 연결되어 압유를 공급한다. 체크밸브(50)는 유압실린더(2)와 연결되어 밸브하우징(20)으로부터의 압유를 유압실린더(2)에 공급하여 구동하는 기능을 한다.

밸브하우징(20) 내에는 셀렉트 스풀(30)이 이동 가능하게 설치되며 중립위치에서는 상기 제1 출력포트(21) 및 입력포트(22)를 개방하며 상기 제2 출력포트(23) 및 입력포트(24)를 폐쇄한다. 따라서 셀렉트 스풀(30)이 중립위치에 있을 때에는 제3 입력포트(25)로 입력되는 압유는 제1 출력포트(21)를 통과하여 유압모터(3)에 공급되고, 제1 입력포트(22)에는 유압모터(3)로부터의 압유가 입력되어 유압탱크(4)로 배출된다.

밸브하우징(20)의 파일럿포트(27)에 파일럿신호압(Pi)이 입력되면 셀렉트 스풀(30)은 도면 상 우측으로 절환되어 제1 출력포트(21) 및 입력포트(22)를 폐쇄하고, 제2 출력포트(23) 및 입력포트(24)를 개방한다. 따라서 제3 입력포트(25)로 입력되는 압유는 제2 출력포트(23)를 통과하여 체크밸브(50)에 공급되고 체크밸브(50)로부터의 압유는 제2 입력포트(24)를 통하여 유압탱크(4)로 배출된다.

셀렉트 스풀(30) 내부에는 그 길이방향으로 누유회수유로(40)가 형성되어 밸브하우징(20)과 셀렉트 스풀(30) 사이의 틈새를 통해 발생되는 누유를 밸브하우징(20) 외부로 배출한다. 또한 셀렉트 스풀(30)에는 제2 출력포트(23)와 누유회수유로(40)를 연통시키는 제1 드레인 홀(41)과, 제2 입력포트(24)와 누유회수유로(40)를 연통시키는 제2 드레인 홀(42)이 형성된다. 따라서 밸브하우징(20)과 셀렉트 스풀(30) 사이의 틈새를 통해 발생되는 누유는 제1 드레인 홀(41) 및 제2 드레인 홀(42)을 경유하여 누유회수유로(40)에 유입되어 밸브하우징(20) 외부로 배출된다.

상술한 구성으로 이루어지는 스풀식 셀렉트 밸브의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 셀렉트 밸브에 유압펌프(1)의 압유를 공급하는 유압제어밸브(10)가 우측으로 절환되면 제3 입력포트(25)에 압유가 입력된 후 제3 입력포트(25)와 연통된 상태에 있는 제1 출력포트(21)를 통해 유압모터(3)로 공급된다. 이 상태에서는 제3 입력포트(25)와 제1 출력포트(21)를 연결하는 우측 배압실(43)에 고압이 형성되므로, 밸브하우징(20)과 셀렉트 스풀(30) 사이의 틈새를 통해 제2 출력포트(23) 측으로 누유가 발생할 수 있다. 그러나 발생된 누유는 제1 드레인 홀(41)을 경유하여 누유회수유로(40)에 유입된 후 밸브하우징(20) 외부로 배출되어 유압탱크(4)로 귀환된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 유압제어밸브(10)가 좌측으로 절환되면 제3 출력포트(26)에 압유가 입력된 후 제1 입력포트(22)를 통해 유압모터(3)로 공급된다. 이 상태에서는 제3 출력포트(26)와 제1 입력포트(22)를 연결하는 좌측 배압실(44)에 고압이 형성되므로, 밸브하우징(20)과 셀렉트 스풀(30) 사이의 틈새를 통해 제2 입력포트(24) 측으로 누유가 발생될 수 있다. 그러나 이때에도 발생되는 누유는 제2 드레인 홀(42)을 경유하여 누유회수유로(40)에 유입된 후 밸브하우징(20) 외부로 배출되어 유압탱크(4)로 귀환된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스풀식 셀렉트 밸브의 셀렉트 스풀(30)의 누유회수유로(40) 및 드레인 홀(41,42)의 작용으로 인해, 셀렉트 스풀(30) 및 밸브하우징(20) 사이의 틈새에서 발생되는 누유가 셀렉트 밸브의 외부로 배출되기 때문에 유압실린더(2)를 구동하는 체크밸브(50)에 누유로 인한 내압이 형성되지 않는다.

상술한 바와 같은 본 발명의 누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브에 따르면, 셀렉트 스풀 내부에 누유회수유로를 설치하여 누유로 인해 체크밸브에 작용하는 내압이 형성되지 않도록 함으로써 두 개의 작업장치의 어느 하나를 선택하여 효율적으로 제어할 수 있으면서도 누유로 인한 작업장치의 변위가 변동되는 등의 오작동 현상이 발생되지 않는 효과가 있다.

도 1은 종래의 파일럿 오픈식 체크밸브를 구비한 셀렉트 밸브의 개략도.

도 2는 도 1의 셀렉트 밸브의 누유현상에 의한 오작동 현상을 나타내는 개략도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스풀식 셀렉트 밸브가 유압모터를 우측 방향으로 구동하는 상태를 도시하는 개략도.

도 4는 도 3의 셀렉트 밸브가 유압모터를 좌측 방향으로 구동하는 상태를 도시하는 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

Pi : 파일럿신호압 25 : 제3 입력포트

1 : 유압펌프 26 : 제3 출력포트

2 : 유압실린더 27 : 파일럿포트

3 : 유압모터 30 : 셀렉트 스풀

4 : 유압탱크 40 : 누유회수유로

10 : 유압제어밸브 41 : 제1 드레인 홀

20 : 밸브하우징 42 : 제2 드레인 홀

21 : 제1 출력포트 43 : 우측 배압실

22 : 제1 입력포트 44 : 좌측 배압실

23 : 제2 출력포트 50 : 파일럿 오픈식 체크밸브

24 : 제2 입력포트

Claims (2)

1. 제1 작업장치에 연결되는 제1 출력포트 및 입력포트와, 제2 작업장치를 구동하는 파일럿 오픈식 체크밸브에 연결되는 제2 출력포트 및 입력포트와, 외부의 유압원에 연결되는 제3 출력포트 및 입력포트와, 파일럿신호압이 입력되는 파일럿포트가 형성되는 밸브하우징;

   상기 밸브하우징 내에 이동 가능하게 설치되어 중립위치에서는 상기 제1 출력포트 및 입력포트를 개방하며 상기 제2 출력포트 및 입력포트를 폐쇄하고, 상기 파일럿포트에 파일럿신호압이 입력되면 일측으로 절환되어 상기 제1 출력포트 및 입력포트를 폐쇄하며 상기 제2 출력포트 및 입력포트를 개방하는 셀렉트 스풀; 및

   상기 셀렉트 스풀 내부에 길이방향으로 관통 형성되어 상기 밸브하우징과 상기 셀렉트 스풀 사이의 틈새를 통해 발생되는 누유를 상기 밸브하우징 외부로 배출하는 누유회수유로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 셀렉트 스풀에는

   상기 누유회수유로와 상기 제2 출력포트 및 입력포트를 연통시키는 드레인 홀이 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 누유 제거 기능을 구비한 스풀식 셀렉트 밸브.