KR20120030052A - 비례식 스로틀 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 오리피스의 기능을 갖고, 유체 입구(4) 및 유체 출구(5)를 갖는 밸브 하우징(3) 내로 종방향으로 변위 가능하게 안내되는 밸브 피스톤(2)을 포함하는 비례식 스로틀 밸브에 관한 것이다. 밸브 피스톤(2)의 선단 에지(6)는 유체 입구(4)와 유체 출구(5)의 유체 연결을 위해 유동 조절기(8)의 제어 피스톤(7)에 의해 형성되기 때문에, 유동 제어 밸브와 비례식 스로틀 밸브는 기능적으로 하나의 밸브 유닛으로 합체된다.

Description

비례식 스로틀 밸브{PROPORTIONAL THROTTLE VALVE}

본 발명은 오리피스 기능이 가능하고, 종방향으로 유체 입구와 유체 출구를 갖는 밸브 하우징 내에서 이동식으로 안내되는 밸브 피스톤을 포함하고, 밸브 피스톤은 유체 입구와 유체 출구 사이에서 유체 연결을 활성화하는 계측 에지를 갖는, 비례식 스로틀 밸브에 관한 것이다.

비례식 스로틀 밸브는 밸브 피스톤을 작동시키는 코일의 자류(magnetic current)의 존재에 따라 이들 밸브를 통과하는 유체 유동의 수준이 연속적으로 변화하는 경우에 종종 사용된다. 밸브 피스톤의 밸브 시트의 개구 단면적은 밸브 피스톤의 위치에 따른다. 코일에 직류 전류가 공급되면, 밸브 피스톤이 개방 위치로 이동됨에 따라 자류에 비례하는 자력이 형성된다. 여기서, 일반적으로 밸브 피스톤의 이면에 위치된 스프링이 장력을 받고, 이러한 스프링력은 자력에 대항한다. 자력과 스프링력 사이에 평형이 성립되면, 밸브 피스톤은 그 위치에서 유지된다.

밸브 피스톤이 압력 평형을 이루기 때문에, 즉 양단부면에 균일하게 고압이 작용하기 때문에, 비례식 스로틀 밸브는 제어되는 압력 수준에 대체로 독립적이다.

예를 들어, 산업용 트럭과 같은 승강 응용예에서 비례식 스로틀 밸브가 사용된다. 이들 응용예에서 부하를 하강시키기 위해, 2/2웨이 방향 밸브(directional valve)가 기본 승강 운동을 나타내기 위해 사용된다. 동시에, 비례식 스로틀 밸브가 체적 유동을 제어하기 위해 사용된다.

그러나, 비례식 스로틀 밸브에서는, 체적 유동이 유체 입구와 유체 출구 사이의 압력차에 종속된다는 문제점이 있어서, 예를 들어, 산업용 트럭 또는 다른 승강 수단에서, 하강 속도는 이동되는 부하에 종속된다. 승강 수단 또는 승강 프로세스에서 운송되는 부하에 손상을 주는 경계값이 초과될 수 있다. 따라서 종래 기술에서는 비조절식 최대 체적 유동 조절기가 비례식 스로틀 밸브의 상류에 직렬로 연결되었다. 최대 용적 유동 조절기는 패시브식으로 설계되고, 따라서 최대 하강 비율이 초과될 때에만 결합한다. 종래 기술에 따라 이에 대해 셋업되는 유압 회로는 복잡하고, 복수의 컴포넌트들 때문에 대응하는 큰 치수의 설치 공간을 필요로 한다.

이러한 종래 기술에 관해, 본 발명의 목적은 나타낸 기능들이 통합된 비례식 스로틀 밸브를 창안하는 것이다.

이러한 목적은 그 전체가 청구항 제1항의 특징부를 갖는 비례식 스로틀 밸브에 의해 달성된다.

즉, 청구항 제1항의 특징부에서 한정된 바와 같이, 유체 입구와 유체 출구 사이의 유체 연결을 규제하는 밸브 피스톤의 계측 에지가 유동 조절기의 제어 피스톤에 의해 형성되고, 유동 제어 밸브의 기능과 비례식 스로틀 밸브의 기능이 하나의 밸브 유닛에 합체된다.

바람직한 실시예는 종속항으로부터 명백하게 된다.

설치 공간을 절약하는 하나의 특히 바람직한 실시예에서, 유동 조절기의 제어 피스톤은 밸브 피스톤 자신과 동일한 밸브 하우징의 보어 내에서 안내된다. 이러한 연결에서, 유동 조절기의 제어 피스톤은 밸브 피스톤의 축방향 보어에서 캐스캐이드 방식으로 안내되고, 적절한 요구된 제어 스프링이 제어 피스톤의 축방향 보어에서, 또한 밸브 피스톤의 축방향 보어에서 모두 방사상으로 안내된다.

유동 조절기의 특정한 계측 오리피스는 바람직하게는 유체 입구에 인접한 제어 피스톤의 축방향 단부에 위치되고, 제어 피스톤의 저부에 시일을 형성하고, 제어 스프링의 스프링 챔버 내로의 유체 연결을 형성한다. 제어 피스톤은 비례식 스로틀 밸브의 휴지 상태에서 밸브 피스톤용 축방향 보어를 완전히 커버하고, 코일이 밸브 피스톤을 이동시키도록 에너지가 가해질 때에만 유체 출구를 형성하는 밸브 하우징의 방사상 보어를 부분적으로 또는 완전히 커버하는 방사상 유체 출구를 갖는다. 비례식 스로틀 밸브는 직접 제어되거나 또는 조종되도록 설계될 수 있다.

본 발명에 따른 해결책은 도면을 이용하여 이하에서 상세히 설명한다. 도면은 개략적이고 비율을 맞추지 않았다.

도 1은 본 발명에 따른 비례식 스로틀 밸브를 관통한 종방향 단면도.
도 2는 도 1의 II로서 지시된 부분의 상세도.

도 1은 직접 제어되는 비례식 스로틀 밸브(1)의 종방향 단면도를 도시한다. 자석 시스템 하우징에서, 상세하지는 않지만 DC 코일(15)에 의해 작동 가능한 아마추어(16)를 갖는 자석 시스템(14)이 있다. 자석 시스템(14)은 바람직하게는 가압 변위 제어 비례식 자석 시스템으로서 제조되고, DC 코일에 에너지가 가해진 상태에서 아마추어(16)와, 이에 동적으로 연결된 작동 부재(17)는 유체 입구(4)의 방향으로 하향으로 이동 가능하다.

작동 부재(17)는 "오리피스 피스톤"으로서 제조된 밸브 피스톤(2)에 동적으로 연결된다. DC 코일(15)에 에너지가 가해지지 않은 상태에서, 아마추어(16), 작동 요소(17) 및 밸브 피스톤(2)은 상승 스톱(19)에 대해 스프링(18)에 의해 이동된다. 이는 비례식 스로틀 밸브(1)의 폐쇄 상태에 대응되고, 유체 입구(4)와 유체 출구(5) 사이의 유체 통로는 차단된다.

자석 시스템 하우징은 밸브 하우징(3) 내로 돌출하도록 원통형 가이드(20)를 갖고 제조되고, 따라서 밀봉된다. 마찬가지로 원통형 작동 요소(17)는 원통형 가이드(20) 내로 돌출되고, 밸브 피스톤(2)의 연장부(21)에 탈착식으로 그리고 포지티브식으로 연결되고, 연장부가 영구적으로 접촉하여 맨드릴(mandrel)과 같은 스프링(18)을 안내한다. 상승 스톱(19)을 한정하는 저부(23)를 갖는 원통형 스페이서(22)를 통과한 후에 연장부(21)는 오리피스 피스톤으로서 형성된 밸브 피스톤(2)으로 천이된다. 상승 스톱(19)은 주 제어 섹션(25)으로부터 밸브 피스톤(2)의 이면(24)을 분리시킨다.

주 제어 섹션(25)은 그의 거의 축방향 중간부를 유동 조절기(8)의 제어 피스톤(7)으로 분할한다. 제어 피스톤(7)은 밸브 피스톤(2)과 동일한 보어(9)에서 안내되고, 주 제어 섹션(25)의 일부로서 작동 요소(17)를 통해 밸브 하우징 내로 이동 가능하게 지지된다. 제어 피스톤(7)은 또한 전술한 밸브 피스톤(2)의 축방향 보어(10)에서 축방향으로 이동 가능하게 안내된다. 압축 스프링으로 제조되는 제어 스프링(11)은 대략 그 길이의 절반에서 축방향 보어(10)에서 안내된다.

제어 피스톤(7)은 또한 제어 스프링(11)의 가이드로서 사용되는 추가의 축방향 보어(12)를 갖는다. 유체 입구(4)와 대면하는 그의 축방향 단부에서, 계측 오리피스(13)가 제어 피스톤(7) 내로 삽입되고, 특히 나사 결합된다. 제어 피스톤(7)은 도 2에 도시된 비례식 스로틀 밸브(1)의 휴지 상태에서 방사상으로 대향된 방사상 개구(26)를 갖고, 밀봉 위치에서 보어(9)의 벽을 완전히 커버한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1에 따른 그의 상세 II에서, 유체 출구(5)는 보어(9)의 벽에 방사상으로 삽입된 적어도 두 개의 개구(27)에 의해 형성된다. 계측 에지(6)는 제어 피스톤(7)의 외측 직경에 위치되고, 따라서 DC 코일(15)에 에너지가 가해질 때 유체 입구(4)와 유체 출구(5) 사이의 전체 체적 유동을 규제하기 위해 사용된다.

비례식 스로틀 밸브(1)의 동작에서, 그의 프리텐셔닝에 의해 제어 스프링(11)은 최대에서 밸브 피스톤(2)의 상부와 제어 오리피스(13) 사이의 거리를 유지한다. 이러한 상태는 가능한 최대 체적 유동이 도달하고 밸브가 단독으로 비례식 스로틀 밸브로서 작동할 때까지 계속된다. 계측 오리피스(13)는 체적 유동의 값에 따라, 유동이 발생할 때 압력 손실을 야기한다. 이러한 압력 밸브는 차례로, 제어 스프링(11)을 단축시킴으로써 주 제어 섹션(25)이 유사하게 단축될 때까지, 제어 스프링(11)에 대한 방향으로 위치 설정력을 야기한다. 계측 에지(6)는 유체 출구(5)에서 작은 유동 단면의 방향으로 밀어내고; 그렇게 함으로써, 계측 오리피스(13)의 압력 손실은 차례로, 체적 유동을 위해 평형 상태가 성립될 때까지 어느 정도 강하한다. 밸브 피스톤(2)은 보상기 기능과 비례식 스로틀 기능을 하는 것으로 가정한다.

따라서 본 발명에 따른 해결책으로, 외부 유동 조절기의 유동 규제 기능은 비례식 스로틀 밸브에서 직접적으로 수용할 수 있어서, 이러한 방식으로 유압 회로 내에서 완전한 추가 밸브가 생략될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는 비례식 스로틀 밸브의 제어 피스톤 내에 수납된 일정 유동 조절기용으로 필요한 제어 스프링과 계측 오리피스에 의해 달성된다. 여기서 유동 조절기용으로 필요한 보상기 기능은 비례식 스로틀 밸브 자체의 제어 피스톤에 의한 것으로 가정한다. 따라서 피스톤의 전술한 계측 에지는 동시에 비례식 스로틀 기능과 또한 유동 조절기의 보상기 기능을 갖는 것으로 가정한다.

Claims (7)

1. 오리피스 기능이 가능하고, 종방향으로 유체 입구(4)와 유체 출구(5)를 갖는 밸브 하우징(3) 내에서 이동 가능하게 안내되는 밸브 피스톤(2)을 포함하는 비례식 스로틀 밸브에 있어서,
   상기 밸브 피스톤(2)의 계측 에지(6)는 상기 유체 출구(5)에 대한 상기 유체 입구(4)의 유체 연결을 위한 유동 조절기(8)의 제어 피스톤(7)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 비례식 스로틀 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동 조절기(8)의 제어 피스톤(7)은 상기 밸브 피스톤(2)과 동일한 상기 밸브 하우징(3)의 보어(9)에서 이동 가능하게 안내되는 것을 특징으로 하는 비례식 스로틀 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유동 조절기(8)의 제어 피스톤(7)은 상기 밸브 피스톤(2)의 축방향 보어(10)에서 안내되고, 제어 스프링(11)이 축방향 보어(10)와 또한 상기 제어 피스톤(7)의 다른 축방향 보어(12)에서 방사상으로 지지되는 것을 특징으로 하는 비례식 스로틀 밸브.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 피스톤(7) 내에 상기 유동 조절기(8)의 계측 오리피스(13)가 있는 것을 특징으로 하는 비례식 스로틀 밸브.
5. 제4항에 있어서, 상기 계측 오리피스(13)는 상기 유체 입구(4)와 대면하는 상기 제어 피스톤(7)의 단부 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 비례식 스로틀 밸브.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향의 유체 입구(4)는 상기 밸브 하우징(3) 내로 배출되고, 상기 방사상 직각 방향에 위치된 유체 출구(5)는 상기 밸브 하우징(3)을 통해 연장하는 것을 특징으로 하는 비례식 스로틀 밸브.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비례식 스로틀 밸브(1)는 직접 제어되는 것을 특징으로 하는 비례식 스로틀 밸브.

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