KR20090086792A - 서보밸브 시스템 - Google Patents

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KR20090086792A
KR20090086792A KR1020080012257A KR20080012257A KR20090086792A KR 20090086792 A KR20090086792 A KR 20090086792A KR 1020080012257 A KR1020080012257 A KR 1020080012257A KR 20080012257 A KR20080012257 A KR 20080012257A KR 20090086792 A KR20090086792 A KR 20090086792A
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김경호
구영모
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Abstract

본 발명은 서보밸브 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 서보밸브 시스템의 유압작동유에 포함되는 오염물질을 제거하기 위한 필터와 엑추에이터를 동작시키기 위한 서보밸브를 서보밸브 시스템의 운전정지 없이 교환할 수 있는 서보밸브 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 서보밸브용 오염물질 차단 장치는 유압탱크로부터 유압작동유를 유입하여 서보밸브로 토출하는 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 유입된 유압작동유를 이용하여 엑추에이터를 동작시키기 위한 서보밸브를 포함하는 서보밸브 시스템에 있어서, 상기 유압펌프와 상기 서보밸브간 유압작동유의 유로인 배관과 상기 서보밸브의 일측 사이에 구비되며, 상기 배관을 통해 상기 서보밸브로 유입되는 유압작동유의 일부를 상기 서보밸브의 일측으로 유도하는 복수의 오염물질차단배관; 상기 복수의 오염물질차단배관들 간의 유로변경을 제어하기 위한 필터절환밸브; 상기 복수의 오염물질차단배관 각각에 구비되어 유압작동유에 포함된 오염물질을 제거하기 위한 교환필터; 및 상기 서보밸브에서 상기 교환필터로의 유압작동유 역류를 방지하기 위한 체크밸브를 포함한다.
서보밸브, 유압시스템, 필터, 체크밸브, 차단밸브

Description

서보밸브 시스템{Servo valve system}
본 발명은 서보밸브 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 서보밸브 시스템의 유압작동유에 포함되는 오염물질을 제거하기 위한 필터와 엑추에이터를 동작시키기 위한 서보밸브를 서보밸브 시스템의 운전정지 없이 교환할 수 있는 서보밸브 시스템에 관한 것이다.
유압서보밸브는 작은 전기신호를 입력받아 높은 압력 혹은 유량을 출력하는 밸브로 유압서보밸브 시스템의 핵심부품이다.
도 1은 종래의 서보밸브 시스템을 나타내는 회로도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 서보밸브 시스템은 유압탱크(110), 유압펌프(120), 서보밸브(140), 엑추에이터(150), 배관들을 포함한다.
유압펌프(120)에 전원이 인가되면 유압탱크(110)에 있는 유압작동유가 제1배관(161)을 통해 유압펌프(120)로 유입된 후, 제2배관(162)을 통해 토출된다. 토출된 유압작동유는 서보밸브(140)로 유입되고, 서보밸브(140)는 입력신호의 크기 및 극성에 따라 제3배관(163) 또는 제4배관(164)으로 유출한다. 이때, 서보밸브(140)에 인가되는 입력신호가 +극성일 경우, 제3배관(163)을 통해 엑추에이터(150)로 유압작동유가 유입되어 엑추에이터(150)의 피스톤이 일방향으로 이동하게 된다. 엑추에이터(150) 내부에 들어있던 유압작동유는 제4배관(164)을 통해 서보밸브(140)로 유입된 후 제5배관(165)을 통해 유압탱크(110)로 귀환하게 된다.
이러한 종래의 서보밸브 시스템에 있어서, 유압펌프(120)에서 토출된 유압작동유는 제2배관(162)을 거치면서 열화 또는 산화를 일으켜 화학적 오염물질을 생성한다. 생성된 오염물질은 서보밸브(140) 고장의 원인이 되고 있으며, 서보밸브(140)의 유량 또한 소량으로 정체되어 있기 때문에 기존의 서보밸브 시스템은 서보밸브(140)로 유입된 오염물질이 누적될 수밖에 없는 구조를 갖는다.
이렇듯 종래의 서보밸브 시스템은 오염에 취약하기 때문에 유압탱크(110)에 필터를 설치하여 유압작동유의 오염을 방지 및 관리하여야 한다. 특히 산업현장에서는 유압탱크(110) 내의 유압작동유 오염등급 관리를 위해 많은 인력을 투입하고 있으며, 그럼에도 불구하고 서보밸브(140)의 고장이 빈번히 일어나고 있는 실정이다.
서보밸브(140)의 오염으로 고장이 발생하면 생산설비 자체의 중단을 초래하여 막대한 경제적 손실을 초래하게 된다.
또한, 종래의 서보밸브 시스템은 배관에 고압의 유압작동유가 유입되어 있기 때문에 운전 중에는 서보밸브(140)를 분리할 수 없는 구조이다. 이에 서보밸브(140)에 고장이 발생하게 되면, 서보밸브 시스템 전체의 운전을 중지하지 않고서 는 고장난 서보밸브(140)의 교체가 불가능하다.
즉, 다수의 서보밸브(140)가 구비된 서보밸브 시스템의 경우, 고장난 서보밸브(140)만의 교체가 불가능하기 때문에 서보밸브 시스템 전체를 가동 중지하고 고장난 서보밸브(140)를 교체해야 한다. 이러한 서보밸브(140) 교체 과정에서 막대한 경제적 손실이 발생하고 있다.
본 발명은 서보밸브 시스템의 운전정지 없이 서보밸브로의 오염물질 유입을 차단할 수 있는 서보밸브 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서보밸브 시스템의 운전정지 없이 서보밸브를 교환할 수 있는 서보밸브 시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 유압탱크로부터 유압작동유를 유입하여 서보밸브로 토출하는 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 유입된 유압작동유를 이용하여 엑추에이터를 동작시키기 위한 서보밸브를 포함하는 서보밸브 시스템에 있어서, 상기 유압펌프와 상기 서보밸브간 유압작동유의 유로인 배관과 상기 서보밸브의 일측 사이에 구비되며, 상기 배관을 통해 상기 서보밸브로 유입되는 유압작동유의 일부를 상기 서보밸브의 일측으로 유도하는 복수의 오염물질차단배관; 상기 복수의 오염물질차단배관들 간의 유로변경을 제어하기 위한 필터절환밸브; 상기 복수의 오염물질차단배관 각각에 구비되어 유압작동유에 포함된 오염물질을 제거하기 위한 교환필터; 및 상기 서보밸브에서 상기 교환필터로의 유압작동유 역류를 방지하기 위한 체크밸브를 포함하는 서보밸브용 오염물질 차단 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 목적은 유압탱크로부터 유압작동유를 유입하여 서보밸브로 토출하는 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 유입된 유압작동유를 이용하여 엑추에 이터를 동작시키기 위한 서보밸브를 포함하는 서보밸브 시스템에 있어서, 상기 유압펌프와 상기 서보밸브간 유압작동유의 유로인 제2배관에 구비되어 상기 유압펌프에서 토출된 유압작동유의 상기 서보밸브로의 유입을 차단하기 위한 제1차단밸브; 및 상기 서보밸브와 상기 엑추에이터간 유압작동유의 유로인 제3배관에 구비되어 상기 제3배관을 통한 유압작동유의 상기 서보밸브로의 유압작동유 유입을 차단하기 위한 제2차단밸브를 포함하는 서보밸브 교환 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 서보밸브 시스템에 복수의 오염물질차단배관을 구비시킴으로써 서보밸브로의 오염물질 유입을 서보밸브 시스템의 운전정지 없이 지속적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 서보밸브 시스템에 유압작동유 차단밸브를 구비시킴으로써 서보밸브 시스템의 운전정지 없이 서보밸브의 교환이 가능하다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 서보밸브 시스템의 일실시예를 나타내는 회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 서보밸브 시스템은 유압작동유를 저장하는 유압탱크(110), 유압탱크(110)의 유압작동유를 서보밸브(140)로 제공하기 위한 유압펌프(120), 유압펌프(120)로부터 확보한 유압작동유를 이용하여 엑추에이터(150)를 동작시키기 위한 서보밸브(140)를 포함한다.
유압펌프(120)는 제1배관(161)을 통해 유압탱크(110)로부터 유압작동유를 유입하고, 유입한 유압작동유를 제2배관(162)을 통해 서보밸브(140)로 토출한다.
서보밸브(140)는 유압펌프(120)로부터 유입된 유압작동유를 제3배관(163)을 통해 엑추에이터(150)로 유출하고, 제4배관(164)을 통해 엑추에이터(150)로부터 유압작동유를 유입받으면서 엑추에이터(150)를 동작시킨다.
유압펌프(120)에서 토출된 유압작동유는 유압펌프(120)와 서보밸브(140)간 유압작동유의 유로인 제2배관(162)을 통해 서보밸브(140)로 유입된다. 여기서, 제2배관(162)으로 토출된 유압작동유의 일부는 제2배관(162)의 소정부분과 서보밸브(140)를 동작시키기 위한 서보밸브(140)의 파일럿 홀(pilot hole)간에 구비된 제6배관을 통해 서보밸브(140)의 파일럿 홀로 유입되고, 나머지 유압작동유는 제2배 관(162)을 통해 엑추에이터(150)의 구동을 위한 유압작동유의 유입을 위한 서보밸브(140)의 메인 홀(main hole)로 유입된다.
서보밸브측의 제6배관에는 내장필터(130)가 구비되고, 내장필터(130)는 제6배관을 통해 서보밸브(140)로 유입되는 유압작동유에 포함된 오염물질을 차단한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 서보밸브 시스템은 서보밸브 시스템의 운전 중에도 내장필터(130)의 교환이 가능하도록 하기 위해 제2배관(162)의 소정부분과 서보밸브(140)의 파일럿 홀간에 복수의 오염물질차단배관을 포함하는 오염물질차단장치를 구비한다.
오염물질차단장치는 필터절환밸브(210), 복수의 교환필터, 복수의 체크밸브를 포함한다.
필터절환밸브(210)는 오염물질차단배관간 유로 변경을 제어하기 위한 밸브로서, 서보밸브 시스템이 복수의 오염물질차단배관 중 제1오염물질차단배관을 사용할 경우, 유압작동유를 제1오염물질차단배관으로 유도하고, 나머지 오염물질차단배관으로의 유압작동유 유도를 차단하여 제1오염물질차단배관만을 사용하도록 유로를 제어할 수 있다.
교환필터는 오염물질차단배관 각각에 구비되어 제2배관(162)에서 오염물질차단배관으로 유입되어 흐르는 유압작동유에 포함된 오염물질을 차단한다.
체크밸브는 교환필터와 서보밸브(140) 사이의 오염물질차단배관에 구비되어 서보밸브(140)에서 교환필터로의 유압작동유 역류를 방지한다.
이와 같이, 서보밸브 시스템은 필터절환밸브(210), 교환필터 및 체크밸브를 포함하는 오염물질차단장치를 통해 서보밸브 시스템의 운정정지 없이 교환필터의 교체가 가능하다.
교환필터의 교체방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
필터절환밸브(210)는 복수의 오염물질차단배관 중 하나인 제1오염물질차단배관의 유로를 확보하고, 제2배관(162)으로부터의 유압작동유를 제1오염물질차단배관으로 유입시킨다. 제1오염물질차단배관으로 유입된 유압작동유는 제1오염물질차단배관에 구비된 제1교환필터(221)를 거치면서 유압작동유에 포함된 오염물질이 걸러진다. 오염물질이 걸러진 유압작동유는 제1오염물질차단배관에 구비된 제1체크밸브(231)를 거쳐 서보밸브(140)로 유입된다.
이렇게 제1교환필터(221)를 통해 계속적으로 오염물질을 걸러내면 제1교환필터(221)에는 걸러진 오염물질로 인해 필터 눈막힘 현상이 발생하며, 이로 인해, 제1교환필터(221) 양단에는 서로 다른 압력이 발생하게 된다. 제1교환필터(221) 양단에 발생하는 압력차가 커질수록 제1교환필터(221)의 오염물질 차단기능은 저하되게 된다.
이에, 제1교환필터(221) 양단에 발생하는 압력차가 소정 기준을 초과하면, 제1교환필터(221)를 교체해 주어야 한다.
즉, 필터절환밸브(210)는 오염물질 차단 기능이 저하된 제1교환필터(221)의 교체를 위해 제1교환필터(221)가 구비된 제1오염물질차단배관의 유로를 차단하고, 복수의 오염물질차단배관 중 다른 하나인 제2오염물질차단배관의 유로를 확보하여, 유로가 확보된 제2오염물질차단배관을 통해 유압작동유의 흐름을 지원한다. 물론, 제2오염물질차단배관에는 제2교환필터(222)와 제2체크밸브(232)가 구비되며, 이들은 제1교환필터(221) 및 제1체크밸브(231)와 같은 기능을 수행한다.
이때, 서보밸브(140)로 유입된 유압작동유는 제1오염물질차단배관으로 역류할 수 있으며, 역류되는 유압작동유는 제1교환필터(221)의 교체를 방해할 수 있다. 이에, 제1체크밸브(231)는 서보밸브(140)와 제1교환필터(221) 사이의 제1오염물질차단배관에 구비되어 서보밸브(140)로부터의 유압작동유 역류를 차단하여 제1교환필터(221)의 교체를 지원한다.
한편, 오염물질차단장치는 교환필터 양단에 발생하는 압력차를 확보하기 위해 교환필터 양단에 필터지시계(250)를 구비할 수 있다.
필터지시계(250)는 교환필터 양단에 발생하는 압력차를 확보하고, 확보된 압력차가 소정 기준을 초과할 경우, 이를 필터 교체 시기로서 확보하여 외부 단말이나 사용자 등 시스템 외부로 필터 교체 시기를 알릴 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 서보밸브 시스템은 오염물질차단장치 외에 수명이 다하거나 고장난 서보밸브(140)의 교체를 위한 서보밸브 교환 장치를 포함한다.
서보밸브 교환 장치는 서보밸브(140)로의 유압작동유의 유입을 차단하기 위한 장치로서, 다수의 서보밸브(140)가 구비된 서보밸브 시스템에 있어, 수명이 다한 서보밸브(140)로의 유압작동유의 유입을 차단하고, 유압작동유의 유입이 차단된 서보밸브(140)의 교체를 지원함으로써 서보밸브 시스템의 운전정지 없이 서보밸브(140)의 교체가 가능하다.
이를 위해, 유압펌프(120)와 서보밸브(140)간 유압작동유의 유로인 제2배관(162)에 제1차단밸브(241)를 구비시켜 제2배관(162) 및 오염물질차단배관을 통해 유압작동유가 서보밸브(140)로 유입되는 것을 차단한다.
또한, 서보밸브(140)와 엑추에이터(150)간 유압작동유의 유로인 제3배관(163)에 제2차단밸브(242)를 구비시켜 제3배관(163)을 통해 유압작동유가 엑추에이터(150)에서 서보밸브(140)로 유입되는 것을 차단한다. 즉, 제2차단밸브(242)를 구비시킴으로써 제3배관(163)을 통해 엑추에이터(150) 내에 채워져 있던 유압작동유가 유출되지 않도록 한다.
이렇게 서보밸브(140)로의 유로가 차단된 상태에서 서보밸브(140)를 교환한 후, 제1차단밸브(241) 및 제2차단밸브(242)를 통해 제2배관(162) 및 제3배관(163)의 유로를 재확보하고, 교환된 서보밸브(140)를 통해 서보밸브 시스템의 운전이 가능하도록 한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 서보밸브 시스템을 나타내는 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 서보밸브 시스템의 일실시예를 나타내는 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 유압탱크 120: 유압펌프 130: 내장필터
140: 서보밸브 150: 엑추에이터 161: 제1배관
162: 제2배관 163: 제3배관 164: 제4배관
165: 제5배관 210: 필터절환밸브 221: 제1교환필터
222: 제2교환필터 231: 제1체크밸브 232: 제2체크밸브
241: 제1차단밸브 242: 제2차단밸브 250: 필터지시계

Claims (3)

  1. 유압탱크로부터 유압작동유를 유입하여 서보밸브로 토출하는 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 유입된 유압작동유를 이용하여 엑추에이터를 동작시키기 위한 서보밸브를 포함하는 서보밸브 시스템에 있어서,
    상기 유압펌프와 상기 서보밸브간 유압작동유의 유로인 배관과 상기 서보밸브의 일측 사이에 구비되며, 상기 배관을 통해 상기 서보밸브로 유입되는 유압작동유의 일부를 상기 서보밸브의 일측으로 유도하는 복수의 오염물질차단배관;
    상기 복수의 오염물질차단배관들 간의 유로변경을 제어하기 위한 필터절환밸브;
    상기 복수의 오염물질차단배관 각각에 구비되어 유압작동유에 포함된 오염물질을 제거하기 위한 교환필터; 및
    상기 서보밸브에서 상기 교환필터로의 유압작동유 역류를 방지하기 위한 체크밸브
    를 포함하는 서보밸브용 오염물질 차단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교환필터 양단의 압력차를 확보하고, 확보된 압력차를 통해 상기 교환필터의 교체시기를 확보하기 위한 필터지시계
    를 더 포함하는 서보밸브용 오염물질 차단 장치.
  3. 유압탱크로부터 유압작동유를 유입하여 서보밸브로 토출하는 유압펌프와, 상기 유압펌프로부터 유입된 유압작동유를 이용하여 엑추에이터를 동작시키기 위한 서보밸브를 포함하는 서보밸브 시스템에 있어서,
    상기 유압펌프와 상기 서보밸브간 유압작동유의 유로인 제2배관에 구비되어 상기 유압펌프에서 토출된 유압작동유의 상기 서보밸브로의 유입을 차단하기 위한 제1차단밸브; 및
    상기 서보밸브와 상기 엑추에이터간 유압작동유의 유로인 제3배관에 구비되어 상기 제3배관을 통한 유압작동유의 상기 서보밸브로의 유압작동유 유입을 차단하기 위한 제2차단밸브
    를 포함하는 서보밸브 교환 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101320443B1 (ko) * 2011-08-10 2013-10-23 한국남부발전 주식회사 서보밸브
KR20150101694A (ko) * 2014-02-27 2015-09-04 주식회사 에네스지 발전소 터빈 밸브용 유압 액츄에이터

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