KR20110058538A - 굴삭기의 유량 제어밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부로부터의 파일럿 신호압에 의해 스풀을 절환시켜 유로의 단면적(area)을 변경함에 따라 포펫을 비례적으로 작동시켜 합류되는 유량을 제어하는 유량제어밸브에 있어서, 유량 제어밸브 구조를 일체형 카트리지 타입으로 형성하여 조립 및 분해하는 작업성 및 정비성을 향상시키고, 밸브바디에 대해 포펫의 슬라이딩 이동으로 인한 이물질 유입으로 포펫과 스풀의 작동불량 발생을 방지할 수 있도록 한 것으로,
본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브는,
제1유압펌프 유로 및 제2유압펌프 유로가 형성되는 밸브바디와,
밸브바디에 메탈접촉되는 슬리브와,
슬리브 내부에 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 제1유압펌프 유로에서 제2유압펌프 유로로 작동유 흐름을 제어하는 메인 포펫과,
메인 포펫을 탄성지지하는 메인 포펫 스프링과,
슬리브 내부에 결합되고, 메인 포펫의 슬라이딩 이동을 가이드하며 메인 포펫의 이동량을 제어하는 가이드와,
가이드 내부에 형성되는 유로를 개폐하도록 탄설되고, 설정된 압력을 초과하는 고압 발생시 유로를 개방시키는 파일럿 포펫과,
파일럿 포펫과 대향되게 가이드에 메탈접촉되는 스토퍼와,
스토퍼, 가이드 및 슬리브에 메탈접속되고 밸브바디에 결합되는 플러그와,
플러그 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 제1유압펌프 유로에서 제2유압펌프 유로로 작동유 흐름을 제어하며 압력손실을 발생시켜 메인 포펫의 이동을 제어하는 스풀과,
외부로부터의 파일럿 신호압에 의해 스풀을 가압하며, 스프링에 의해 탄설되는 피스톤을 포함한다.
굴삭기, 유량 제어밸브, 카트리지 구조, 스풀, 포펫

Description

굴삭기의 유량 제어밸브{flow control valve of excavator}
본 발명은 외부로부터의 파일럿 신호압에 의해 스풀을 절환시켜 유로의 단면적(area)을 변경함에 따라 포펫을 비례적으로 작동시켜 합류되는 유량을 제어할 수 있도록 한 굴삭기의 유량 제어밸브에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 유량 제어밸브 구조를 일체형 카트리지 타입으로 형성하여 조립 및 분해하는 작업성 및 정비성을 향상시키고, 밸브바디에 대해 포펫의 슬라이딩 이동으로 인한 이물질 유입으로 포펫과 스풀의 작동불량 발생을 방지할 수 있도록 한 굴삭기의 유량 제어밸브에 관한 것이다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브는,
밸브바디(1)와,
밸브바디(1) 내부에 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, PL(일 예로서 제1유압펌프를 말함)측 유로에서 PR(일 예로서 제2유압펌프를 말함)측 유로로 작동유 흐름을 제어하는 메인 포펫(2)과,
메인 포펫(2)을 탄성지지하는 메인 포펫 스프링(3)과,
메인 포펫(2)의 슬라이딩 이동을 가이드하며 메인 포펫(2)의 이동량을 제어하는 슬리브(4)와,
슬리브(4) 내부에 형성되는 유로(5)를 개폐하도록 탄설되고, 설정된 압력을 초과하는 고압 발생시 개방되는 파일럿 포펫(6)과,
슬리브(4)에 메탈접촉되는 스토퍼(7)와,
스토퍼(7) 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고, PL측 유로에서 PR측 유로로 작동유 흐름을 제어하며, 압력손실을 발생시켜 메인 포펫(2)의 이동을 제어하는 스풀(8)과,
외부로부터의 파일럿 신호압(Pb)에 의해 스풀(8)을 가압하여 스토퍼(7)를 가압하는 피스톤(9)과,
밸브바디(1)에 결합되고 피스톤(9)을 슬라이딩 이동가능하게 지지하는 플러그(10)를 포함한다.
가) 파일럿 신호압(Pb)이 공급되지않아 스풀이 중립을 유지하는 경우를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 메인 포펫(2)에 의해 PL측 유로와 PR측 유로는 차단된 상태이다. 즉 PL 〉PR인 경우 또는 PR 〉PL인 경우에, 메인 포펫(2)의 수압면적 구조에 의해 메인 포펫(2)이 도면상, 우측방향으로 이동하여 PL측 유로와 PR측 유로를 연결하지 못하게 된다.
이때 PL 〉PR인 경우, PL측 작동유는 슬리브(4)의 유로(5)를 경유하여 메인 포펫(6)을 개방한 후, 압력실(a)과 유로(b)를 차례로 경유하여 오리피스(c)를 통하여 PR측 유로에 합류된다. 이와 같이 PR측 유로에 합류되는 유량은 아주 적게 설계되어 있고, 이로 인해 메인 포펫(2)이 도면상, 우측방향으로 이동되어 PL측 유로와 PR측 유로가 합류가 이루어지지 않는다.
나) 파일럿 신호압(Pb)이 공급되어 제1유압펌의 유로와 제2유압펌프의 유로가 합류되는 경우를 설명한다.
도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 파일럿 신호압(Pb)에 의해 피스톤(9)을 가압할 경우, 피스톤(9)에 밀착된 스풀(8)을 도면상, 좌측방향으로 이동시킨다. 이때 스프링(11)은 압축되며, 스풀(8)은 스토퍼(7)에 의해 이동량이 제어된다.
스풀(8)이 도면상, 좌측방향으로 이동될 경우, PL측 유로의 작동유가 슬리브(4)의 유로(5)를 통과하여 파일럿 포펫(6)을 도면상, 우측방향으로 이동시킨 후, 압력실(a)과 유로(b)를 차례로 경유하게 된다. 이때 유로(b)측 단면적(area)(실제로 스풀(8)이 도면상, 좌측방향으로 이동되면서 단면적이 차츰 줄어들게 된다.)은 메인 포펫(2)에 형성된 오리피스(c)의 단면적(area가 불변임)보다 크게 설계된다. 이로 인해 오리피스(c)측으로 빠져 나가는 작동유보다 유로(b)로 인해 공급되는 작동유 양이 많게 되므로, 메인 포펫(2)이 닫히도록 하는 힘이 강하여 PL측 유로에서 PR측 유로로 통유되지 않는다.
한편, 스풀(8)이 도면상, 좌측방향으로 이동되면서, 유로(b)중 흐르는 통로 를 차츰 막음으로 인하여 유로(b)측 단면적(area)이 오리피스(c)의 단면적보다 비례적으로 줄게 된다. 이로 인해 오리피스(c)측으로 빠져 나가는 작동유보다 유로(b)로 인하여 공급되는 작동유가 적게 되는 시점이 발생될 경우, 메인 포펫(2)이 닫히도록 작용하는 힘이 약하여 PL측 유로에서 PR측 유로로 통유가 시작된다. 즉 PL측 유로의 작동유가 PR측 유로로 흐르게 된다.
전술한 바와 같은 종래 기술의 유량 제어밸브는, 밸브바디(1) 내부에 설계된 치수의 오차범위내로 결합공을 가공하고, 결합공에 대응되게 메인 포펫(2) 및 플러그(10) 등을 오차범위내로 기계가공하게 된다. 이때 밸브바디(1) 등의 가공 불량(가공치수 또는 조도 불량을 말함)이 발생될 경우 밸브바디(1)에 결합되는 메인 포펫(2)의 작동 불량이 빈번하게 발생되는 문제점을 갖는다.
또한, 밸브바디(1)에 대해 메인 포펫(2) 등이 슬라이딩하면서 스케일 등의 이물질이 포함되는 경우, 메인 포펫(2)의 슬라이딩부위와 스풀(8)에 이물질이 유입되어 밸브의 작동이 원활하지 못해 신뢰성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
또한, 부품들의 구성이 키트(kit)화 되지 않아, 이들을 분해시 부품들이 바닥면에 떨어져 분실되거나 오염되는 등 문제점이 발생되고, 이들을 조립 또는 분해하는 작업시간이 증가되어 작업성 및 정비성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
또한, 밸브바디(1)와 플러그(10)의 상호 요철결합 부위(도 1에서 "d"를 말함)가 변형되는 경우, 밸브바디(1)로부터 슬리브(4) 등을 분리하지 못해 정비성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
본 발명의 실시예는, 유량 제어밸브 구조를 일체형 카트리지 타입으로 형성하여 밸브를 가공하는 가공성이 뛰어나 이들을 조립 또는 분해하는 작업성 및 정비성을 향상시키고, 작업시간을 단축할 수 있도록 한 굴삭기의 유량 제어밸브와 관련된다.
본 발명의 실시예는, 밸브바디에 대해 포펫의 슬라이딩으로 인한 이물질 유입으로 포펫과 스풀의 작동불량 발생을 방지하여 수리비용을 절감할 수 있도록 한 굴삭기의 유량 제어밸브와 관련된다.
본 발명의 실시예는, 밸브의 가공성이 향상되므로 가공시간을 단축하고 툴링(tooling)비용을 절감할 수 있도록 한 굴삭기의 유량 제어밸브와 관련된다.
본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브는,
제1유압펌프 유로 및 제2유압펌프 유로가 형성되는 밸브바디와,
밸브바디에 메탈접촉되는 슬리브와,
슬리브 내부에 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 제1유압펌프 유로에서 제2유압펌프 유로로 작동유 흐름을 제어하는 메인 포펫과,
메인 포펫을 탄성지지하는 메인 포펫 스프링과,
슬리브 내부에 결합되고, 메인 포펫의 슬라이딩 이동을 가이드하며 메인 포 펫의 이동량을 제어하는 가이드와,
가이드 내부에 형성되는 유로를 개폐하도록 탄설되고, 설정된 압력을 초과하는 고압 발생시 유로를 개방시키는 파일럿 포펫과,
파일럿 포펫과 대향되게 가이드에 메탈접촉되는 스토퍼와,
스토퍼, 가이드 및 슬리브에 메탈접속되고 밸브바디에 결합되는 플러그와,
플러그 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 제1유압펌프 유로에서 제2유압펌프 유로로 작동유 흐름을 제어하며 압력손실을 발생시켜 메인 포펫의 이동을 제어하는 스풀과,
외부로부터의 파일럿 신호압에 의해 스풀을 가압하며, 스프링에 의해 탄설되는 피스톤을 포함한다.
바람직한 실시예에 의하면, 전술한 스토퍼에 형성되고, 제1유압펌프 유로의 작동유를 제2유압펌프 유로에 공급하여 합류시키는 고정형 오리피스를 포함한다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브는 아래와 같은 이점을 갖는다.
일체형 카트리지타입의 유량 제어밸브를 가공하는 가공성이 뛰어나 이들을 조립 또는 분해하는 작업시간 단축으로 인해 작업성 및 정비성을 향상시킬 수 있다.
또한, 밸브바디에 대해 포펫의 슬라이딩으로 인한 이물질 유입으로 포펫과 스풀의 작동불량 발생을 방지하여 신뢰성을 갖는다.
또한, 밸브의 가공성이 향상되므로 가공시간을 단축하고 툴링비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브는,
제1유압펌프 유로(PL) 및 제2유압펌프 유로(PR)가 형성되는 밸브바디(50)와,
밸브바디(50)에 메탈접촉되는 슬리브(51)와,
슬리브(51) 내부에 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 제1유압펌프 유로(PL)에서 제2유압펌프 유로(PR)로 작동유 흐름을 제어하는 메인 포펫(52)과,
메인 포펫(52)을 탄성지지하는 메인 포펫 스프링(53)과,
슬리브(51) 내부에 결합되고, 메인 포펫(52)의 슬라이딩 이동을 가이드하며 메인 포펫(52)의 이동량을 제어하는 가이드(54)와,
가이드(54) 내부에 형성되는 유로(54a)를 개폐하도록 탄설되고, 설정된 압력 을 초과하는 고압 발생시 유로(54a)를 개방시키는 파일럿 포펫(55)과,
파일럿 포펫(55)과 대향되게 가이드(54)에 메탈접촉되는 스토퍼(56)와,
스토퍼(56), 가이드(54) 및 슬리브(51)에 메탈접속되고 밸브바디(50)에 결합되는 플러그(57)와,
플러그(57) 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 제1유압펌프 유로(PL)에서 제2유압펌프 유로(PR)로 작동유 흐름을 제어하며 압력손실을 발생시켜 메인 포펫(51)의 이동을 제어하는 스풀(58)과,
외부로부터의 파일럿 신호압(Pb)에 의해 스풀(58)을 가압하며, 스프링(60)에 의해 탄설되는 피스톤(59)을 포함한다.
전술한 스토퍼(56)에 형성되고, 제1유압펌프 유로(PL)의 작동유를 제2유압펌프 유로(PR)에 공급하여 합류시키는 고정형 오리피스(61)를 포함한다.
이하에서, 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
가) 파일럿 신호압(Pb)이 공급되지않아 스풀이 중립을 유지하는 경우를 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 메인 포펫(52)에 의해 PL(제1유압펌프측)측 유로와 PR(제2유압펌프측)측 유로는 차단된 상태이다. 즉 PL 〉PR인 경우 또는 PR 〉PL인 경우에, 메인 포펫(52)의 수압면적 구조에 의해 메인 포펫(52)이 도면 상, 우측방향으로 이동하여 PL측 유로와 PR측 유로를 연결하지 못하게 된다.
이때 PL 〉PR인 경우, PL측 유로의 작동유는 가이드(54)의 유로(54a)를 경유하여 파일럿 포펫(55을 개방한 후, 스토퍼(56)의 오리피스(61)와 유로(b)를 차례로 경유한다. 유로(b)를 통과한 작동유는 통로(e)와, 슬리브(51)에 형성된 통로(f)와, 슬리브(51)와 밸브바디(50)사이의 통로(g)를 차례로 경유하여 PR측 유로에 합류된다. 이와 같이 PL측 유로에서 PR측 유로에 합류되는 유량은 아주 적게 설계되어 있고, 이로 인해 메인 포펫(52)이 도면상, 우측방향으로 이동되어 PL측 유로와 PR측 유로의 합류는 이루어지지 않는다.
나) 파일럿 신호압(Pb)이 공급되어 제1유압펌프 유로와 제2유압펌프 유로가 합류되는 경우를 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 파일럿 신호압(Pb)에 의해 피스톤(59)을 도면상, 좌측방향으로 가압할 경우, 피스톤(59)에 밀착된 스풀(58)을 도면상, 좌측방향으로 이동시킨다(이때 스프링(60)은 압축됨). 이때 스풀(58)은 스토퍼(56)에 의해 이동량이 제어된다.
스풀(58)이 도면상, 좌측방향으로 이동될 경우, PL측 유로의 작동유가 가이드(54)의 유로(54a)를 통과하여 파일럿 포펫(55)을 도면상, 우측방향으로 이동시킨 후, 스토퍼(56)의 오리피스(61)와 유로(b)를 차례로 경유하게 된다. 이때 유로(b)측 단면적(area)(실제로 스풀(58)이 도면상, 좌측방향으로 이동되면서 단면적이 차츰 줄어들게 된다.)은 슬리브(51)에 형성된 통로(f)의 단면적(area가 불변임)보다 크게 설계된다.
이로 인해 통로(f)측으로 빠져 나가는 작동유보다 유로(b)로 인해 공급되는 작동유 양이 많게 되므로, 메인 포펫(52)이 닫히도록 하는 힘이 강하여 PL측 유로에서 PR측 유로로 통유되지 않는다.
한편, 스풀(58)이 도면상, 좌측방향으로 이동되면서, 유로(b)의 흐르는 통로를 차츰 막음으로 인하여 유로(b)측 단면적(area)이 통로(f)의 단면적보다 비례적으로 줄게 된다. 이로 인해 통로(f)측으로 빠져 나가는 작동유보다 유로(b)로 인하여 공급되는 작동유가 적게 되는 시점이 발생될 경우, 메인 포펫(52)이 닫히도록 작용하는 힘이 약하여 PL측 유로에서 PR측 유로로 통유가 시작된다.
즉 도 3에 화살표로 표시된 바와 같이, 파일럿 신호압(Pb)에 의해 스풀(58)을 이동시켜 유로(b)측 단면적을 변경함에 따라, 이와 대응되게 메인 포펫(52)을 비례적으로 이동시켜 PL측 유로의 작동유를 PR측 유로로 합류시킬 수 있게 된다(도 5에 도시된 파일럿 신호압(Px→Py)에 의한 스풀(58)의 이동으로 유로(b)의 단면적을 변경함에 따라, 이와 대응되게 메인 포펫(52)을 비례적으로 제어하여 합류되는 유량(Q)을 제어할 수 있음.).
도 1은 종래 기술에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브의 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브의 중립상태를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브의 합류상태를 나타내는 단면도,
도 4는 도 2에 도시된 "b"부위의 요부발췌확대도,
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브의 작동을 설명하기위한 그래프,
도 6은 종래 기술에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브의 작동을 설명하기 위한 유압회로도,
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 굴삭기의 유량 제어밸브의 작동을 설명하기위한 유압회로도이다.
*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명
50; 밸브바디
51; 슬리브
52; 메인 포펫
53; 포펫 스프링
54; 가이드
55; 파일럿 포펫
56; 스토퍼
57; 플러그
58; 스풀
59; 피스톤
60; 스프링

Claims (2)

  1. 제1유압펌프 유로 및 제2유압펌프 유로가 형성되는 밸브바디;
    상기 밸브바디에 메탈접촉되는 슬리브;
    상기 슬리브 내부에 슬라이딩 이동가능하게 결합되고, 상기 제1유압펌프 유로에서 상기 제2유압펌프 유로로 작동유 흐름을 제어하는 메인 포펫;
    상기 메인 포펫을 탄성지지하는 메인 포펫 스프링;
    상기 슬리브 내부에 결합되고, 상기 메인 포펫의 슬라이딩 이동을 가이드하며 상기 메인 포펫의 이동량을 제어하는 가이드;
    상기 가이드 내부에 형성되는 유로를 개폐하도록 탄설되고, 설정된 압력을 초과하는 고압 발생시 상기 유로를 개방시키는 파일럿 포펫;
    상기 파일럿 포펫과 대향되게 상기 가이드에 메탈접촉되는 스토퍼;
    상기 스토퍼, 가이드 및 슬리브에 메탈접속되고 상기 밸브바디에 결합되는 플러그;
    상기 플러그 내부에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상기 제1유압펌프 유로에서 상기 제2유압펌프 유로로 작동유 흐름을 제어하며 압력손실을 발생시켜 상기 메인 포펫의 이동을 제어하는 스풀; 및
    외부로부터의 파일럿 신호압에 의해 상기 스풀을 가압하며, 스프링에 의해 탄설되는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유량 제어밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼에 형성되고, 상기 제1유압펌프 유로의 작동유를 상기 제2유압펌프 유로에 공급하여 합류시키는 고정형 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴삭기의 유량 제어밸브.
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