KR20110005644A - 정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브 및 그 제조 방법 - Google Patents

정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브 및 그 제조 방법이 제공된다. 솔레노이드 밸브는 밸브 체 부품 및 솔레노이드 코일 부품을 포함한다. 이동할 수 있는 철심 부품, 고정된 철심 부품, 전송 부품 및 실 부재가 밸브 체 부품 내에 제공된다. 가이딩 부재는 이동할 수 있는 철심 부품의 반대편의 고정된 철심 부품의 면에 제공된다. 실 부재는 축 방향으로 이동할 수 있으며, 실 부재는 가이딩 부재 내에 위치하거나 혹은 부분적으로 위치한다. 본 발명은 냉동 제어 분야와 관련된다. 실 부재는 가이딩 부재의 사용으로 인하여 축 방향으로 이동될 때 더 나은 가이딩 성능을 갖는다. 더욱이, 밸브 체 부품의 내부 캐비티 내에 부재 및 부품을 조립할 때 압입 혹은 리벳팅이 필요하지 않아, 조립을 용이하게 한다.

Description

정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브 및 그 제조 방법{A NORMALLY OPEN SOLENOID VALVE AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 냉동 제어 분야에 관한 것으로서, 특히 냉동 장비 및 상업용 에어컨과 같은 냉동 시스템의 파이프라인의 제어에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 전류가 통할 때 폐쇄 상태로 남아 있는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
파이프라인을 개방/폐쇄하기 위한 솔레노이드 밸브는 냉동 시스템의 회로에 널리 사용된다. 그러나, 전류가 통할 때 폐쇄 상태로 남아 있는(아래에서는 또한 "정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브"로 언급됨) 솔레노이드 밸브가 몇몇 파이프라인에서 에너지를 더 절약하고 더욱 적절하게 되기 위하여 적용된다. 일반적으로 정상적으로 개방되는 두 가지 종류의 솔레노이드 밸브가 있는데, 정성적으로 개방되는 솔레노이드 밸브의 한 종류는 "교축(throtting) 및 전압 감소를 갖는 정상적으로 개방되는 직류 전자기 밸브(DC electromagnetic valve)"라는 명칭의 중국 실용신안 출원번호 03231177.X에 공개된 것과 같이, 직접적으로 개방/폐쇄 작동 모드를 사용하며; 반면에 상대적으로 높은 유량을 제공하는 정상적으로 개방되는 다른 종류의 솔레노이드 밸브는 "무음의 진동 댐퍼 전조(fore-runner) 정상적인 개방형 솔레노이드 밸브"라는 명칭의 중국 실용신안 출원번호 200420108493.2에 공개된 것과 같이, 파일럿 작동 모드(pilot-operated mode), 즉 간접적인 개방/폐쇄 작동 모드를 사용한다.
솔레노이드 밸브 모두 솔레노이드 코일 부품 및 밸브 체(valve body) 부품을 포함한다.밸브 체 부품은 그 안에 밸브 포트가 제공된다. 실 부품은 밸브 포트 반대편에 제공된다. 고정된 철심(iron core)은 실 부품(seal component) 면에 인접하여 제공되며, 이동할 수 있는 철심 부품은 밸브 체의 실 부품으로부터 멀리 떨어진 고정된 철심 부품의 단부 근처에 제공된다. 실 부품은 고정되어 이동할 수 있는 철심 부품에 연결된다. 철심 부품이 전류를 통하면, 이동할 수 있는 철심 부품은 실 부품이 밸브 포트를 향하여 이동하도록 구동하고 따라서 솔레노이드 밸브를 닫기 위하여 전자기력 하에서 고정된 철심 부품을 향하여 이동된다. 솔레노이드 코일 부품이 전류가 통하지 않게 되면, 이동할 수 있는 철심 부품은 실 부품이 밸브 포트로부터 이동하도록 구동하고 따라서 솔레노이드 밸브를 열기 위하여 스프링의 복귀력(return force) 하에서 고정된 철심 부품으로부터 이동된다.
상기 솔레노이드 밸브에서, 실 부품은 이동할 수 있는 철심 부품과 연결되는데, 이는 조립 상에서의 더 높은 요구사항 및 조립 과정에서 더욱 복잡해진다. 이동할 수 있는 철심은 실 부품이 작동하도록 직접적으로 구동하기 때문에, 실 부품은 낮은 가이딩 성능(guiding performance)을 가지며, 따라서 밸브 체 부품 내의 내부 캐비티에서 진동할 수 있다. 게다가, 실 부품은 압입(press-fitting) 혹은 리벳팅(riveting)에 의해 전송 부품에 고정된다. 따라서, 압입(press-fitting) 혹은 리벳팅(riveting)에 의한 변형은 실 부품의 균일성에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 목적은 상대적으로 간단한 조립과정을 갖는, 신규의 정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 즉, 조립 동안 부재 및 부품은 밸브 체 부품의 내부 캐비티 내부에 차례대로 설치되며, 밸브 체 부품의 내부 캐비티 내부에 부재 및 부품의 압입 혹은 리벳팅 없이 이러한 부재 및 부품의 구조와 함께 구동되고 고정된다. 그러므로, 솔레노이드 밸브는 축 방향으로 작동될 때 좋은 가이딩 성능을 갖는다.
이런 이유 때문에, 본 발명은 이동할 수 있는 철심 부품, 고정된 철심 부품, 전송 부품 및 실 부재가 제공되는 코일 부품 및 밸브 체 부품을 포함하는 정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브를 제공하며, 가이딩 부재(guiding member)는 이동할 수 있는 철심 반대편의 고정된 철심의 면에 제공되며, 실 부재는 전송 부품 혹은 작동하기 위한 가이딩 부재에 의해 구동되며, 실 부재는 축 방향으로 이동하며, 실 부재는 가이딩 부재 내에 배열되거나 혹은 부분적으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
대안으로, 가이딩 부재는 스텝 부(step portion), 즉 실 부재를 작동하기 위하여 제 3 스텝부가 제공되는데, 스텝 부는 압입 혹은 리벳팅에 의한 변형에 의해 형성되지 않고, 가공되거나 형성될 때 완전하게 형성된다.
바람직하게는, 솔레노이드 밸브는 상부 밸브 시트(seat)를 더 포함하는데, 상부 밸브 시트는 스텝 부 및 가이딩 홀(hole)이 제공되며, 가이딩 부재는 밸브 체 부품의 내부 캐비티에 관여되는 제 1 가이딩 부 및 상부 밸브 시트의 가이딩 홀에 관여되는 제 2 가이딩 부를 포함한다.
바람직하게는, 가이딩 부재의 제 1 가이딩 부는 제 2 스텝 부를 형성하기 위하여 가이딩 부재의 중간 부보다 크며, 가이딩 부재의 제 2 스텝 부 및 상부 밸브 시트의 스텝 부 사이에 리턴 스프링(return spring)이 제공된다.
바람직하게는, 가이딩 부재의 제 2 가이딩 부는 솔레노이드 밸브가 전류를 통하지 않을 때 상부 밸브 시트의 가이딩 홀 내에 위치하거나 혹은 부분적으로 위치한다.
바람직하게는, 실링 및 버퍼링을 위한 탄성 요소(elastic element)가 전송 부품 및 실 부재 사이에 제공된다.
바람직하게는, 탄성 요소는 나선형(spiral) 스프링이다.
대안으로, 전송 부품은 전송 로드(rod) 및 전송 시트를 포함한다; 전송 로드 일 단은 이동할 수 있는 철심 부품과 접촉하며 전송 부품의 타 단은 고정된 철심 부품의 중심 내의 관통 홀(through hole)을 거쳐 전송 시트의 상부 평면 표면과 접촉한다.
게다가, 본 발명은 이동할 수 있는 철심 부품, 고정된 철심 부품, 전송 부품, 실 부재, 가이딩 부재 및 리턴 스프링을 포함하는 코일 부품 및 밸브 체 부품을 포함하는 솔레노이드 밸브를 위한 제조 방법을 더 제공하는데, 밸브 체 부품을 조립하는 동안, 관련 가공된 부재 및 부품은 세정되며 그리고 나서 이동할 수 있는 철심 부품, 고정된 철심 부품, 전송 부품, 실 부재, 가이딩 부재 및 리턴 스프링을 조립할 때 압입 과정 혹은 리벳팅 과정 없이 차례대로 설치되는 것을 특징으로 한다.
대안으로, 조립 동안에,
ⅰ. 처음에 밸브 체 부품의 외부 케이싱(casing)을 형성하는 슬리브(sleeve) 및 상부 밸브 시트가 함께 용접되며,
ⅱ. 이전 단계 전, 후 혹은 이전 단계와 동시에, 고정된 철심 부품의 일 단이 이동할 수 있는 철심 부품을 향하여 위치하도록 아래쪽으로 향하며, 전송 부품 혹은 전송 부품의 전송 시트, 실 부재, 가이딩 부재 및 리턴 스프링이 고정된 철심 어셈블리를 형성하기 위하여 차례대로 설치되며;
ⅲ. 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성되는 어셈블리가 고정된 철심 어셈블리에 설치되며; 고정된 철심 어셈블리 및 슬리브와 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성되는 어셈블리가 적절하게 위치된 후에, 고정된 철심 부품 및 슬리브는 롤링(rolling) 및 그 후의 용접, 혹은 직접적인 롤 용접에 의해 함께 고정되며;
ⅳ. 그리고 나서 이동할 수 있는 철심 및 다른 부재와 부품이 설치된다.
단계 ⅰ 및 ⅱ는 동시에 실행될 수 있거나 혹은 단계 2는 이전 혹은 나중에 실행될 수 있다.
대안으로, 다음의 단계가 조립 동안 사용될 수 있다,
ⅰ. 처음에 밸브 체 부품의 슬리브 및 상부 밸브 시트를 함께 용접하는 단계,
ⅱ. 순차적으로 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성되는 어셈블리의 내부 캐비티 내로 리턴 스프링, 가이딩 부재, 실 부재, 전송 부품 혹은 전송 부품의 전송 시트 및 고정된 철심 부품을 설치하는 단계;
ⅲ. 고정된 철심 어셈블리 및 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성되는 어셈블리가 적절하게 위치된 후에, 고정된 철심 부품 및 슬리브를 롤링 및 그 후의 용접, 혹은 직접적인 롤 용접에 의해 함께 고정하는 단계;
ⅳ. 그리고 나서 이동할 수 있는 철심 및 다른 부재와 부품을 설치하는 단계.
본 발명에 따른 솔레노이드 밸브와 함께, 실 부재는 가이딩 부재의 사용 때문에 축 방향으로 이동할 때 더 나은 가이딩 성능을 갖는다. 더욱이, 밸브 체 부품의 내부 캐비티 내의 부재 및 부품을 조립하기 위한 압입 혹은 리벳팅이 필요하지 않은데, 이는 조립을 용이하게 한다. 조립 동안 압입 혹은 리벳팅이 생략되기 때문에, 솔레노이드 밸브의 일관성이 향상되며, 압입 및 리벳팅에 의한 변형의 가능성 혹은 부스러기의 발생이 제거된다.
도 1은 본 발명에 다른 솔레노이드 밸브의 제 1 실시 예의 개략도이다;
도 1a는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브의 실 부재 가이딩 부재의 부분을 도시한 개략도이다;
도 1b는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브의 가이딩 부재의 개략도이다;
도 2는 본 발명에 다른 솔레노이드 밸브의 제 2 실시 예의 개략도이다;
도 3은 본 발명에 다른 솔레노이드 밸브의 제 3 실시 예의 개략도이다;
도 4는 본 발명에 다른 솔레노이드 밸브의 제 4 실시 예의 개략도이다;
도 5는 솔레노이드 밸브의 조립 과정의 개략적인 플로차트이다.
본 발명은 전류를 통할 때 직접적으로 폐쇄되는 솔레노이드 밸브, 혹은 전류를 통할 때 파일럿 작동 수단에 의해 간접적으로 폐쇄되는 솔레노이드 밸브와 같이, 정상적으로 개방되는 솔레노이드 밸브에 적용될 수 있다. 직접적으로 개방/폐쇄되는 구성은 주로 솔레노이드 밸브의 요구되는 유량이 상대적으로 작은 상태에서 사용되며, 반면에 간접적인 파일럿 작동 개방/폐쇄 구성은 솔레노이드 밸브의 요구되는 유량이 상대적으로 큰 상태에서 사용된다. 두 가지 구성에서, 간접적인 파일럿 작동 개방/폐쇄 구성이 더 복잡하나, 두 구성의 작동 원리는 같다. 그러므로, 간접적인 파일럿 작동 개방/폐쇄 솔레노이드 밸브를 위하여 다음을 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 제 1 실시 예의 개략도이며, 도 1a는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브의 실 부재 및 가이딩 부재의 부를 도시하는 부분 개략도이며, 도 1b는 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브의 가이딩 부재의 개략도이다.
도 1, 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브는 밸브 체 부품(2), 하부 밸브 체(3) 및 솔레노이드 코일 부품(1)을 포함한다. 밸브 체 부품(2)은 슬리브(24) 및 플러그(plug, 21)를 포함한다. 슬리브(24)는 용접에 의해 상부 밸브 시트(20)에 밀폐되어 고정되는데, 내부 캐비티를 형성한다. 슬리브(24)의 일 단은 플러그(21)와 차단된다. 용접을 통하여 상부 밸브 시트(20)에 밀폐되어 고정되는 슬리브(24)에 의해 형성되는 내부 캐비티에서, 전자기력 하에서 축 방향으로 이동할 수 있는 이동할 수 있는 철심 부품(22)이 플러그(21)에 인접한 슬리브(24)의 일 단에 배열된다. 고정된 철심 부품(25)은 플러그(21)로부터 멀리 떨어진 이동할 수 있는 철심 부품(22)의 단부에서의 슬리브(24) 내에 배열된다. 고정된 철심 부품(25) 및 슬리브(24)는 압입 과정 혹은 도팅(doting) 고정 과정 및 그리고 나서의 용접에 의해 직접적으로 밀폐되어 고정될 수 있으며, 혹은 용접에 의해 직접적으로 밀폐되어 고정될 수 있으며, 혹은 롤링 및 그리고 나서의 용접에 의한 밀폐에 의해 고정될 수 있다. 하부 밸브 체(3)는 플러그(21) 반대편의 밸브 체 부품(2)의 단부에 배열된다. 하부 밸브 체(3)는 밸브 체 부품(2)과 밀폐되어 연결된다. 이 실시 예에서, 밀봉은 실 개스킷(seal gasket, 4)에 의해 달성된다. 실을 개방/폐쇄하기 위한 밸브 포트가 하부 밸브 체(3)에 제공된다. 이 실시 예에서, 밀봉은 다이어프램 부품(diaphragm component, 5)의 다이어프램 및 밸브 포트 사이의 연결을 통하여 달성된다. 다이어프램 부품(5)은 파일럿 밸브 스풀(pilot valve spool, 51) 및 스톱 플레이트(stop plate, 52)가 더 제공된다. 파일럿 밸브 스풀(51)은 실 부재(29)와 밀폐되어 접촉하는 파일럿 밸브 포트(511)가 제공된다. 본 발명이 주로 밸브 체 부품과 관련이 있으며 하부 밸브 체의 구성은 본 발명과 밀접하게 관련되지 않기 때문에, 하부 밸브 체의 상세한 설명은 생략된다.
고정된 철심 부품(25)은 고정된 철심(251)을 포함하며, 교류 전원 공급기에 의해 솔레노이드 밸브가 공급될 때 선택적으로 쉐이딩 코일(shading coil)이 제공된다. 고정된 철심(251)은 전송을 위하여 전송 부품이 통과하는 관통 홀이 제공된다. 이 실시 예에서, 전송 부품은 전송 로드(231) 및 전송 시트(232)를 포함한다. 전송 로드(231) 부는 고정된 철심(251)의 관통 홀 내에 위치한다. 전송 시트(232)는 이동할 수 있는 철심 부품(22)의 반대편의 고정된 철심(251)의 면, 즉, 상부 밸브 시트(20)에 인접한 고정된 철심(251)의 면에 위치한다. 전송 로드(231)의 일 단은 이동할 수 있는 철심 부품(22)에 인접하며, 그것의 타 단은 고정된 철심(251)의 관통 홀을 거쳐 전송 시트(232)의 상부 평면 표면에 인접한다. 전송 로드(231)의 일 단에 인접하기 위한 이동할 수 있는 철심 부품(22)의 평면 표면은 완전히 평평한 표현일 수 있다. 대안으로, 이동할 수 있는 철심 부품(22)의 표면은 위치의 정확성을 확보하기 위하여 리세스(recess)가 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전송 로드(231)의 일 단은 리세스의 기부 표면과 인접한다. 리세스는 작동될 때 이동할 수 있는 철심 부품(22)의 이동 거리와 실제로 같거나 혹은 약간 큰 깊이를 가질 수 있다.
상부 밸브 시트(20)는 상부 밸브 시트(20)가 슬리브(24)를 향하는 부에서 리턴 스프링(28)과 접촉하는 스텝 부(202)가 제공되며, 가이딩을 위한 가이딩 홀(201)을 더 갖는다. 가이딩 부재(26)는 고정된 철심(251) 및 상부 밸브 시트(20) 사이에 제공된다. 가이딩 부재(26)는 각각 고정된 철심 부품에 인접한 그것의 면에 제 1 가이딩 부(267) 및 상부 밸브 시트(20)에 인접한 그것의 면에 제 2 가이딩 부(263)를 갖는다. 중간부는 제 1 가이딩 부(267) 및 제 2 가이딩 부(263) 사이에 위치한다. 가이딩 부재는 공기 흐름/유압의 균형을 이루기 위한 가이딩 밸런스 홀(guiding balance hole)이 더 제공될 수 있다. 이 실시 예에서, 가이딩 밸런스 홀은 중간부 내에서 제공되는 밸런스 홀(261)일 수 있다. 대안으로, 압력의 균형은 부품들 사이에서 자연적으로 형성되는 클리어런스(clearance)에 달성될 수 있다. 제 1 가이딩 부(267)는 제 2 스텝 부를 형성하기 위하여, 중간부보다 큰 외부 직경을 갖는다. 리턴 스프링(28)은 상부 밸브 시트(20)의 제 2 스텝 부(264) 및 스텝 부(202) 사이에 제공되는데, 즉, 리턴 스프링(28)의 일 단은 상부 밸브 시트(20)의 스텝 부(202)와 인접하며, 그것의 타 단은 가이딩 부재(26)의 제 2 스텝 부(264)와 인접한다. 더욱이, 가이딩 부재(26)의 제 2 가이딩 부(263)는 상부 밸브 시트(20)에 인접하여 위치하며, 특정 슬로프(slope) 혹은 모따기 코너(chamfer corner)를 갖는 가이딩 부일 수 있다. 솔레노이드 밸브의 전류가 끊어질 때, 가이딩 부재(26)의 제 2 가이딩 부(263)는 상부 밸브 시트(20)의 가이딩 홀(201) 내에 위치하거나, 혹은 가이딩 부재(26)의 제 2 가이딩 부(263)의 리딩 엔드(leading end)는 상부 밸브 시트(20)의 가이딩 홀(201) 내에 위치한다(즉, 가이딩 부재(26)의 제 2 가이딩 부(263)는 상부 밸브 시트(20)의 가이딩 홀(201) 내에 부분적으로 위치한다). 내부 홀의 상부는 전송 시트(232)에 인접한 제 1 스텝 부(262)를 형성하기 위하여, 중간부의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 제 2 가이딩 부(263) 면에 인접한 내부 홀의 하부는 실 부재 및 실 부재(29)의 실 표면을 드러낼 수 있는 개구부를 위치시키기 위한 제 3 스텝 부(265)를 갖는다. 이러한 방법으로, 실 부재(29)의 스텝 부(293)는 가이딩 부재의 제 3 스텝 부(265)와 접촉하며, 실 부재(29)의 실 표면(291)은 밀봉을 달성하기 위하여 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)와 접촉할 수 있다. 게다가, 이 실시 예에서는 버퍼 스프링(buffer spring, 27)인 탄성 요소가, 가이딩 부재의 내부 홀 내의 실 부재(29) 및 전송 시트(232) 사이에 제공된다. 솔레노이드 밸브가 폐쇄되려고 전류를 통할 때, 버퍼 스프링(27)의 스프링력은 이때의 리턴 스프링의 그것보다 더 작다. 더 바람직하게는, 버퍼 스프링(27)의 스프링력은 이때의 리턴 스프링의 약 1/3에서 1/10 정도이다. 더욱이, 실 부재(29)는 부분적으로 가이딩 부재 밖으로 돌출될 수 있다.
더욱이, 압력 균형을 확보하기 위하여, 상부 밸브 시트(20)의 가이딩 홀(201)은 가이딩 부재의 직경보다 약간 큰 내부 직경을 가질 수 있는데, 따라서 압력의 균형을 잡는 것이 가능하다. 대안으로, 축 방향 그루브(groove)는 그루브가 상부 밸브 시트(20)의 가이딩 홀의 양 면을 균형잡기 위하여 압력 균형 통로로서의 역할을 하는 것과 같이 상부 밸브 시트(20)의 가이딩 홀(201)의 내벽 내에 제공될 수 있다. 유사하게, 압력 균형 통로가 또한 전송 로드 및 고정된 철심의 관통 홀 사이에 제공될 수 있으며, 전송 로드의 외부 직경보다 큰 고정된 철심 부품의 관통 홀의 내부 직경을 만들거나, 혹은 고정된 철심의 관통 홀의 내벽에 축 방향 그루브를 제공하거나, 혹은 전송 로드 내의 축 방향 그루브를 제공함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 밸브 내부의 압력 균형을 유지하기 위하여 상부 밸브 시트 및 이동할 수 있는 철심 부품(22) 사이에 관련된 균형 통로가 존재한다.
기본적으로, 이제부터 솔레노이드 밸브의 작동 원리 및 작동 상태가 설명될 것이다.
솔레노이드 코일 부품(1)에 전류가 통하지 않을 때, 이동할 수 있는 철심 부품 및 고정된 철심 부품 사이에는 전자기력이 존재하지 않으며, 따라서 가이딩 부재(26)는 리턴 스프링(28)의 스프링력 하에서 고정된 철심을 향하여(즉, 도에서는 위쪽 방향) 이동하며, 리턴 스프링의 탄성력 하에서 플러그를 폐쇄하기 위하여 이동할 수 있는 철심 부품(22)을 고정된 철심(251)으로부터 떨어져 위쪽으로 이동시키기 위하여, 순서대로 전송 시트(232), 실 부재, 전송 로드(231) 및 이동할 수 있는 철심 부품(22)을 구동시키며, 따라서 이동할 수 있는 철심 부품(22) 및 고정된 철심(251)은 별도의 상태에서 분리된다.
이때에, 공기/액체가 솔레노이드 밸브의 입구(inlet)로부터 들어오면, 입구에서의 압력은 출구(outlet)에서의 압력보다 높은데, 즉, 출구와 통해 있는 다이어프램 부품(5) 상부의 캐비티 내의 압력보다 높다. 따라서, 압력 차이는 다이어프램 부품(5)의 상부 및 하부 면 사이에서 형성된다. 이러한 압력 차이 하에서, 다이어프램 부품(5)은 위쪽으로 이동하며 스톱 플레이트(52) 및 상부 밸브 시트(20)에 의해 정지된다. 따라서, 실 부재(29)는 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)로부터 분리되며, 밸브 포트는 개방 상태에 있게 된다. 다이어프램이 개방되고 폐쇄될 때 발생되는 충격력을 감소시키고 다이어프램의 수명을 보장하기 위하여, 다이어프램은 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)의 직경보다 작은 직경을 갖는 다이어프램 밸런스 홀(53a)이 제공된다.
솔레노이드 코일 부품(1)에 전류가 통할 때, 전자기력은 리턴 스프링(28)의 스프링력보다 크다. 전자기력 하에서, 이동할 수 있는 철심 부품(22)은 고정된 철심(251)을 향하여 이동하며 실 부품이 함께 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)를 향하여 이동하는 것과 같이 실 부재(29)가 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)와 접촉할 때까지, 순서대로 전송 부품인 전송 로드(231), 전송 시트(232), 가이딩 부재(26) 및 실 부재(29)를 구동시킨다. 그리고 나서, 이동할 수 있는 철심 부품(22)은 계속해서 고정된 철심(251)을 향하여 이동하며, 반면에 실 부재(29)는 더 이상 이동하지 않으며, 따라서 버퍼 스프링(27)이 압축된다. 이때에, 다이어프램 부품(53) 내에 제공되는 다이어프램 밸런스 홀(53a)에 의해, 다이어프램 부품(53)의 상부 및 하부 면에서의 압력은 균형을 잡기가 쉽다. 다이어프램 부품(53)은 이동할 수 있는 철심 부품(22) 및 고정된 철심(251)의 전자기력 하에서 밸브 포트를 닫기 위하여 아래쪽으로 이동된다. 처음에는, 실 부재의 변위(displacement)는 실 부재의 실 표면이 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)와 접촉할 때까지 이동할 수 있는 철심 부품(22)의 그것과 같다. 그리고 나서 이동할 수 있는 철심 부품(22)은 특정 거리, 예를 들면, 0.1에서 1㎜를 계속해서 이동하며, 반면에 실 부재(29)는 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)에 인접함으로써 정지된다. 따라서 버퍼 스프링(27)은 압축되며, 그것의 스프링력은 밸브 포트를 밀봉을 달성하기 위하여 실 부재 및 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511) 사이의 접촉을 유지시킨다. 이 순간에, 실 부재(29)의 기부 표면 및 가이딩 부재(26)의 제 3 스텝 부(265) 사이에 갭이 존재한다. 즉, 실 부재(29)는 가이딩 부재(26) 내부를 축 방향으로 이동될 수 있도록 배열된다.
솔레노이드 밸브가 전류를 통하는 것으로부터 전류가 끊기는 것으로 전환되면, 이동할 수 있는 철심 부품(22) 및 고정된 철심 부품(25) 사이의 전자기력은 사라지며, 이동할 수 있는 철심 부품(22)은 리턴 스프링(28)의 스프링력 하에서 고정된 철심 부품으로부터 떨어져 이동된다. 처음에, 실 부재(29)는 이동할 수 있는 철심 부품(22)이 특정 거리를 이동한 후에 실 부재(29)의 기부 표면이 가이딩 부재(26)의 제 3 스텝 부(265)와 접촉할 때까지 이동하지 않는다. 그리고 나서, 가이딩 부재(26)는 실 부재를 위쪽으로 이동하도록 구동시킨다. 이때에, 리턴 스프링(28)의 스프링력은 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)에서의 압력 차이에 의해 발생되는 힘을 압도하며, 그 때문에 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)를 개방시킨다. 이러한 방법으로, 다이어프램 부품(5)의 상부 면에서의 압력은 감소되며, 따라서 다이어프램 부품(5)의 상부 및 하부 면 사이에 압력 차이가 형성된다. 압력 차이 하에서, 다이어프램 부품(5)은 위쪽으로 이동하며, 그것에 의해 하부 밸브 체(3)의 밸브 포트를 개방시킨다. 만약 솔레노이드 밸브의 두 단부 사이에 압력 차이가 없거나 혹은 압력 차이가 0.005MPa보다 작으면, 다이어프램 부품은 자체 중량 하에서 밸브 포트와 접촉하며, 따라서 솔레노이드 밸브는 폐쇄 상태가 된다. 만약 공기/액체가 솔레노이드 밸브의 입구로부터 들어오면, 입구에서의 압력은 출구에서의 압력보다 높은데, 즉, 출구와 통해 있는 다이어프램 부품(5) 상부의 캐비티 내의 압력보다 높으며, 따라서 압력 차이는 다이어프램 부품(5)의 상부 및 하부 면 사이에서 형성된다. 이러한 압력 차이에 의해 발생되는 힘이 다이어프램의 자체 중량과 같거나 혹은 클 때, 다이어프램 부품(5)은 위쪽으로 이동하며 스톱 플레이드(52) 및 하부 밸브 시트(20)에 의해 정지된다. 이때에, 실 부재(29)는 파일럿 밸브 스풀(51)의 파일럿 밸브 포트(511)로부터 분리되며, 주 밸브 포트는 개방 상태가 된다. 따라서 솔레노이드 밸브는 전류를 통할 때 정상적으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 이러한 밸브 체 부품을 조립하는 동안에, 관련 부재 및 부품이 가공되며 이러한 가공된 부재 및 부품들이 세정되며, 그러한 부재 및 부품들은 밸브 체 부품의 내부 캐비티 내에 설치되며 그들의 구성에 의해 전송 작동이 달성된다. 즉, 조립할 때, 이동할 수 있는 철심 부품, 고정된 철심 부품, 전송 부품, 실 부재, 가이딩 부재, 리턴 스프링 및 버퍼 스프링과 같은 부재 및 부품들이 압입 과정 혹은 리벳팅 과정 없이 밸브 체 부품의 내부 캐비티 내에 조립된다.
하나의 조립 방법은 다음과 같다:
ⅰ. 처음에 각각의 부재 및 부품을 가공하고 세정하는 단계;
ⅱ. 밸브 체 부품의 슬리브 및 상부 밸브 시트를 함께 용접하는 단계;
ⅲ. 밸브 체 부품의 슬리브 및 상부 밸브 시트를 함께 용접하는 단계 전, 후 혹은 이 단계와 동시에, 고정된 철심 부품의 일 단이 아래쪽으로 향하도록 하기 위하여 이동할 수 있는 철심 부품을 향하여 위치하도록 위치시키며, 그리고 나서 고정된 철심 어셈블리를 형성하기 위하여 전송 부품의 전송 시트, 버퍼 스프링, 실 부재, 가이딩 부재 및 리턴 스프링과 같은 부재 및 부품이 차례대로 설치되는 단계. 즉, 위에 설명한 단계 ⅲ 및 단계 ⅱ는 동시에 실행될 수 있거나, 혹은 단계 ⅲ이 이전 혹은 나중에 실행될 수 있다;
ⅳ. 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성된 어셈블리를 고정된 철심 어셈블리에 설치하거나, 혹은 조립된 고정된 철심 어셈블리를 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성된 어셈블리에 설치하는 단계;
ⅴ. 고정된 철심 어셈블리 및 슬리브와 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성되는 어셈블리가 적절하게 위치된 후에, 고정된 철심 부품 및 슬리브를 롤링 및 그 후의 용접, 혹은 직접적인 롤 용접에 의해 함께 고정하는 단계;
ⅵ. 전송 로드 및 이동할 수 있는 철심 부품을 슬리브 내에 설치하는 단계; 및 그리고 나서 용접에 의해 플러그(21)를 설치, 위치고정 및 고정하는 단계.
다른 조립 방법은 다음과 같다:
ⅰ. 처음에 각각의 부재 및 부품을 가공하고 세정하는 단계;
ⅱ. 밸브 체 부품의 슬리브 및 상부 밸브 시트를 함께 용접하는 단계;
ⅲ. 밸브 체 부품의 슬리브 및 상부 밸브 시트가 함께 용접된 후에, 리턴 스프링, 가이딩 부재, 실 부재, 버퍼 스프링, 전송 시트, 고정된 철심 부품과 같은 부재 및 부품을 슬리브 및 상부 밸브 시트를 용접함으로써 형성된 어셈블리의 내부 캐비티 내로 차례대로 설치하는 단계;
ⅳ. 고정된 철심 어셈블리 및 슬리브와 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성되는 어셈블리가 적절하게 위치된 후에, 고정된 철심 부품 및 슬리브를 롤링 및 그 후의 용접, 혹은 직접적인 롤 용접에 의해 함께 고정하는 단계;
ⅴ. 전송 로드 및 이동할 수 있는 철심 부품을 슬리브 내에 설치하는 단계; 및 그리고 나서 용접에 의해 플러그(21)를 설치, 위치고정 및 고정하는 단계.
아래에 또 다른 실시 예가 설명될 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 제 2 실시 예의 개략도이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 이 실시 예는 제 1 실시 예를 기초로 한 개량이다. 버퍼 스프링의 위치결정을 더 확실하게 하기 위하여, 전송 시트를 마주하는 실 부재 면 상에 돌기(protrusion, 292)가 제공된다. 더욱이, 가이딩 부재의 기계가공의 일관성을 향상시키고 기계가공 과정을 감소하기 위하여, 가이딩 부재는 펀칭(punching) 과정에 의해 형성된다. 이러한 방법으로, 가이딩 부재(26')는 상부 상에 평면 표면을 갖는다. 전송 시트(232)는 가이딩 부재(26')의 상부 평면 표면과 접촉한다. 제 1 실시 예에서의 제 1 스텝 부는 생략된다. 제 1 실시 예의 가이딩 부재와 비교하여, 가이딩 부재를 위한 원료 소비량 및 기계가공 과정은 감소될 수 있으며, 가이딩 부재의 일관성이 펀칭 과정으로 인하여 더 나아질 것이다. 상세한 조립 방법, 작동 원리 및 작동 모드는 제 1 실시 예의 그것과 동일하여 여기서는 설명되지 않을 것이다.
아래에 두 가지의 부가적인 실시 예가 설명될 것이다. 도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 제 3 실시 예의 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 제 4 실시 예의 개략도이다. 이러한 두 실시 예는 다른 가이딩 부재가 사용된다는 점에서 서로 다르다. 도 3에서의 가이딩 부재(26')는 펀칭 과정에 의해 형성되며, 반면에 도 4에서의 가이딩 부재(26)는 기계가공 과정에 의해 형성되며, 물론 펀칭 과정에 의해서도 형성될 수 있다.
도 3 및 4에 도시된 것과 같이, 이러한 두 가지 실시 예는 물론 제 1 실시 예를 기초로 한 개량이다. 이러한 실시 예에서, 가이딩 부재의 차이 이외에, 이전 실시 예에서의 전송 로드 및 전송 시트가 단일 피스(single piece), 특히 전송 부품(23)으로 가공된다. 따라서, 부재 및 부품의 수가 감소된다. 이러한 실시 예의 다른 구성은 위에 설명한 것과 동일하다.
도 5에 도시된 것과 같이, 다음의 조립 방법이 사용된다.
ⅰ. 처음에 각각의 부재 및 부품을 가공하고 세정하는 단계;
ⅱ. 밸브 체 부품의 슬리브(24) 및 상부 밸브 시트(20)를 함께 용접하는 단계;
ⅲ. 밸브 체 부품의 슬리브(24) 및 상부 밸브 시트(20)를 함께 용접하는 단계 전, 후 혹은 이 단계와 동시에, 고정된 철심 부품(25)의 일 단이 아래쪽으로 향하도록 하기 위하여 이동할 수 있는 철심 부품(22)을 향하여 위치하도록 위치시키며, 그리고 나서 고정된 철심 어셈블리를 형성하기 위하여 전송 부품(23), 버퍼 스프링(27), 실 부재(29), 가이딩 부재(26'), 리턴 스프링(28)과 같은 부재 및 부품이 차례대로 설치되는 단계. 즉, 위에 설명한 단계 ⅲ 및 단계 ⅱ는 동시에 실행될 수 있거나, 혹은 단계 ⅲ이 이전 혹은 나중에 실행될 수 있다;
ⅳ. 그리고 나서 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성된 어셈블리를 고정된 철심 어셈블리에 설치하거나, 혹은 조립된 고정된 철심 어셈블리를 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성된 어셈블리에 설치하는 단계;
ⅴ. 고정된 철심 어셈블리 및 슬리브와 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성되는 어셈블리가 적절하게 위치된 후에, 고정된 철심 부품 및 슬리브를 롤링 및 그 후의 용접, 혹은 직접적인 롤 용접 혹은 다른 위치결정 및 고정 수단에 의해 함께 고정하는 단계;
ⅵ. 이동할 수 있는 철심 부품(22)을 슬리브 내에 설치하는 단계; 및 그리고 나서 작동될 때 이동할 수 있는 철심 부품의 이동 거리를 확보하기 위하여 플러그(21)를 설치 및 위치결정시키며 용접에 의해 고정하는 단계.
또 다른 조립 방법은 다음과 같다:
ⅰ. 처음에 각각의 부재 및 부품을 가공하고 세정하는 단계;
ⅱ. 밸브 체 부품의 슬리브(24) 및 상부 밸브 시트(20)를 함께 용접하는 단계;
ⅲ. 밸브 체 부품의 슬리브(24) 및 상부 밸브 시트(20)가 함께 용접된 후에, 리턴 스프링(28), 가이딩 부재(26'), 실 부재(29), 버퍼 스프링(27), 전송 부품, 고정된 철심 부품과 같은 부재 및 부품을 슬리브(24) 및 상부 밸브 시트(20)를 용접함으로써 형성된 어셈블리의 내부 캐비티 내로 차례대로 설치하는 단계;
ⅳ. 고정된 철심 어셈블리(25) 및 슬리브(24)와 상부 밸브 시트(20)의 용접에 의해 형성된 어셈블리가 적절하게 위치된 후에, 고정된 철심 부품 및 슬리브를 롤링 및 그 후의 용접, 혹은 직접적인 롤 용접 혹은 다른 고정 수단에 의해 함께 고정하는 단계;
ⅴ. 이동할 수 있는 철심 부품(22)을 슬리브 내에 설치하는 단계; 및 그리고 나서 작동될 때 이동할 수 있는 철심 부품(22)의 이동 거리를 확보하기 위하여 플러그(21)를 설치 및 위치결정시키며, 용접에 의해 플러그(21)를 고정하는 단계.
다른 구성, 작동 원리 및 작동 모드는 위에서 설명한 제 1 실시 예의 그것과 동일하며 여기서는 설명되지 않을 것이다.
위에서 설명한 실시 예에서, 솔레노이드 밸브는 파일럿 밸브이다. 그러나, 본 발명은 여기에 한정하지 않는다. 솔레노이드 밸브를 위하여 요구되는 유량이 상대적으로 적은 경우에 있어서, 파일럿 솔레노이드 밸브를 적용하는 것은 불필요하며 직접적으로 개방/폐쇄되는 솔레노이드 밸브는 솔레노이드 밸브의 실 부재가 솔레노이드 밸브의 주 밸브 포트를 직접적으로 개방/폐쇄하기 위해 작동되는 곳에 적용될 수 있다. 직접적으로 개방/폐쇄되는 솔레노이드 밸브의 상응하는 작동 원리 및 작동 모드는 더 단순하며 따라서 여기서는 다시 설명하지 않을 것이다. 더욱이, 위에서 설명한 "위로(up)", "위쪽으로(upwardly)", "상부(upper)" 및 "아래(down)", "아래쪽으로(downwardly), "하부(lower)" 라는 용어는 단지 도면 혹은 조립 순서를 참조한 설명을 위한 것이며 본 발명에 한정하지는 않는다.
위에서는 단지 본 발명의 바람직한 실시 예만을 설명하였다. 많은 개량 및 변경이 본 발명의 원리에서 출발하지 않고 통상의 지식을 가진 자들에 의해 만들어질 수 있다는 것에 유의하여야만 한다. 이러한 개량 및 변경은 본 발명의 보호 범위 내에 있는 것으로 간주되어야만 한다.
1 : 솔레노이드 코일 부품
2 : 밸브 체 부품
3 : 하부 밸브 체
4 : 실 개스킷
5 : 다이어프램 부품
20 : 상부 밸브 시트
21 : 플러그
22 : 철심 부품
23 : 전송 부품
24 : 슬라브
25 : 고정된 철심 부품
26, 26' : 가이딩 부재
27 : 버퍼 스프링
28 : 리턴 스프링
29 : 실 부재
51 : 파일럿 밸브 스풀
52 : 스톱 플레이트
53 : 다이어프램 부품
53a : 다이어프램 밸런스 홀
201 : 가이딩 홀
202 : 스텝 부
231 : 전송 로드
232 : 전송 시트
251 : 고정된 철심
261 : 밸런스 홀
262 : 제 1 스텝 부
263 : 제 2 가이딩 부
264 : 제 2 스텝 부
265 : 제 3 스텝 부
267: 제 1 가이딩 부
291 : 실 표면
293 : 스텝 부
511 : 파일럿 밸브 포트

Claims (11)

  1. 이동할 수 있는 철심 부품, 고정된 철심 부품, 전송 부품 및 실 부재가 제공되는 코일 부품 및 밸브 체 부품을 포함하는 정성적으로 개방되는 솔레노이드 밸브에 있어서,
    가이딩 부재는 이동할 수 있는 철심 부품의 반대편의 고정된 철심 부품의 면에 제공되며, 작동하기 위하여 실 부재가 전송 부품 혹은 가이딩 부재에 의해 구동되며, 실 부재는 축 방향으로 이동할 수 있으며, 및 실 부재는 가이딩 부재 내에 배열되거나 부분적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  2. 제 1항에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 가이딩 부재는 실 부재를 구동하기 위하여 스텝 부가 제공되며, 스텝 부는 압입 혹은 리벳팅의 변형에 의해 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  3. 제 2항에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는 상부 밸브 시트를 더 포함하며, 상기 밸브 시트는 스텝 부 및 가이딩 홀이 제공되며, 및 가이딩 부재는 밸브 체 부품의 내부 캐비티에 관여되는 제 1 가이딩 부 및 상부 밸브 시트의 가이딩 홀에 관여되는 제 2 가이딩 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  4. 제 3항에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 가이딩 부재의 제 1 가이딩 부는 제 2 스텝 부를 형성하기 위하여 가이딩 부재의 중간부보다 크며, 가이딩 부재의 제 2 스텝 부 및 상부 밸브 시트의 스텝 부 사이에 리턴 스프링이 제공되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  5. 제 1항에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 가이딩 부재의 제 2 가이딩 부는 솔레노이드 밸브가 전류를 통하지 않을 때 상부 밸브 시트의 가이딩 홀 내에 위치하거나 부분적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  6. 제 1 내지 5항 중 어느 한 항에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 전송 부품 및 실 부재 사이에 밀봉 및 버퍼링을 위한 상기 탄성 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  7. 제 6항에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 탄성 요소는 나선형의 스프링인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  8. 제 1 내지 5항 중 어느 한 항에 따른 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 전송 부품은 전송 로드 및 전송 시트를 포함하며; 전송 로드의 일 단은 이동할 수 있는 철심 부품과 접촉하며, 전송 로드의 타 단은 고정된 철심 부품의 중심에서 관통 홀을 거쳐 전송 시트의 상부 평면 표면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브.
  9. 이동할 수 있는 철심 부품, 고정된 철심 부품, 전송 부품, 실 부재, 가이딩 부재 및 리턴 스프링을 포함하는 코일 부품 및 밸브 체 부품을 포함하는 솔레노이드 밸브의 제조 방법에 있어서,
    밸브 체 부품을 조립하는 동안에, 관련 기계화된 부재 및 부품들이 세정되고 그리고 나서 이동할 수 있는 철심 부품을 조립할 때 압입 과정 혹은 리벳팅 과정의 사용 없이, 차례대로 고정화된 철심 부품, 전송 부품, 실 부재, 가이딩 부재 및 리턴 스프링을 설치하는 것을 특징으로 하는 제조 방법,
  10. 제 9항에 따른 솔레노이드 밸브의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은:
    처음에 밸브 체 부품의 슬리브 및 상부 밸브 시트를 함께 용접하는 단계;
    고정된 철심 부품의 일 단이 아래쪽으로 향하도록 하기 위하여 이동할 수 있는 철심 부품을 향하여 위치하도록 위치시키며, 그리고 나서 고정된 철심 어셈블리를 형성하기 위하여 전송 부품 혹은 전송 부품의 전송 시트, 실 부재, 가이딩 부재 및 리턴 스프링과 같은 부재 및 부품을 차례대로 설치하는 단계; 이 단계 및 이전 단계는 동시에 실행될 수 있거나, 혹은 단계 이 단계가 이전 단계보다 이전 혹은 나중에 실행될 수 있는 단계;
    그리고 나서 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성된 어셈블리를 고정된 철심 어셈블리에 설치하는 단계;
    마지막으로 이동할 수 있는 철심 부품 및 다른 부재와 부품을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  11. 제 9항에 따른 솔레노이드 밸브의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은:
    처음에 밸브 체 부품의 슬리브 및 상부 밸브 시트를 함께 용접함으로써 어셈블리를 형성하는 단계;
    리턴 스프링, 가이딩 부재, 실 부재, 전송 부품 혹은 전송 부품의 전송 시트 및 고정된 철심 부품과 같은 부재 및 부품을 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성된 어셈블리의 내부 캐비티 내로 차례대로 설치하는 단계;
    고정된 철심 어셈불리 및 슬리브 및 상부 밸브 시트의 용접에 의해 형성된 어셈블리가 적절하게 위치된 후에, 고정된 철심 부품 및 슬리브를 롤링 및 그 후의 용접, 혹은 직접적인 롤 용접에 의해 함께 고정하는 단계; 및
    마지막으로, 이동할 수 있는 철심 및 다른 부재와 부품을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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