KR20160046992A - 밸브플레이트 및 이를 포함하는 건설기계의 펌프 - Google Patents

밸브플레이트 및 이를 포함하는 건설기계의 펌프 Download PDF

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문병춘
이상용
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 밸브플레이트에 관한 것으로서, 유체가 인입 또는 토출되는 흡입 개구; 유체가 인입 또는 토출되는 토출 개구; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제1 노치; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 토출 유도홀; 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제2 노치; 및 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 적어도 2개 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 흡입 유도홀을 포함하고, 상기 흡입 유도홀은, 적어도 하나가 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 밸브플레이트를 포함하는 건설기계의 펌프에 관한 것으로서, 회전축; 및 상기 회전축과 연결되어 회전되는 밸브 플레이트를 포함하고, 상기 밸브 플레이트는, 유체가 인입 또는 토출되는 흡입 개구; 유체가 인입 또는 토출되는 토출 개구; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제1 노치; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 토출 유도홀; 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제2 노치; 및 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 적어도 2개 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 흡입 유도홀을 포함하고, 상기 흡입 유도홀은, 적어도 하나가 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 밸브플레이트 및 이를 포함하는 건설기계의 펌프는, 밸브 플레이트의 토출개구 또는 흡입개구에 노치 또는 유도홀을 적절하게 형성시킴으로써, 펌프의 구동시 맥동이 저감되는 효과가 있으며, 나아가 소음이 저감되고, 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Description

밸브플레이트 및 이를 포함하는 건설기계의 펌프{A Valve Plate And Pump of Construction Equipment having same}
본 발명은 밸브플레이트 및 이를 포함하는 건설기계의 펌프에 관한 것이다.
건설 장비란 일반적으로 건설 토목용 기계를 의미하며, 도로, 하천, 항만, 철도, 플랜트 등과 같은 공사별로 각각 그 특성에 적합한 기계구조 및 성능을 보유하게 된다. 즉 건설 장비는 산업 현장에서 이루어지는 작업의 다양성으로 인해, 굴삭장비, 적재장비, 운반장비, 하역장비, 다짐장비, 기초공사장비 등으로 구분될 수 있으며, 구체적으로는 불도저, 굴삭기, 로더, 덤프트럭, 롤러 등과 같이 상당히 많은 종류의 장비를 포함하는 개념이다.
산업 현장에서 가장 기본적으로 수행되는 작업은 굴삭이다. 산업 공사 시에는 지면을 일정 깊이로 굴착하여 각종 구조물을 설치하거나, 또는 지면에 파이프 등을 매설하는 작업이 주로 수행되는데, 이때 굴삭기가 가장 많이 활용된다.
굴삭기는 토목, 건축, 건설 현장에서 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정지작업 등의 작업을 행하는 건설기계로서, 장비의 이동역할을 하는 주행체와 주행체에 탑재되어 360도 회전하는 상부 선회체 및 작업장치로 구성되어 있다.
굴사기는 주행체의 주행방식에 따라 무한궤도식 크롤라 굴삭기와 타이어식 휠 굴삭기로 구분된다. 크롤라 굴삭기는 휠 굴삭기에 비해 작업이 안정적이며 작업생산성이 높기 때문에 장비 중량 1톤부터 100톤 이상의 초대형에 이르기까지 각 작업현장에 폭 넓게 사용되며, 휠 굴삭기는 크롤라 굴삭기에 비해 타이어 지지방식으로 인해 작업시 안정성은 떨어지나, 도로 주행이 가능하여 운반 트레일러 없이 작업장 이동이 가능하고 작업과 이동을 빈번하게 요구하는 작업 현장에 주로 사용된다.
또한, 굴삭기는 토사와 암석의 상태, 작업의 종류 및 용도에 따라 적절한 작업 장치를 장착하여 사용할 수 있다. 일반 굴삭 및 토사 운반을 위한 버켓(Bucket), 단단한 지면, 암석 등의 파쇄를 위한 브레이커, 건물의 해체 및 파쇄에 사용하는 크라샤 등이 굴삭기에 주로 사용되는 작업 장치이다.
이러한 건설기계에는 굴삭기 외에도 본체의 전방에 붐과 버켓을 포함하는 프론트 장치를 구비하여 파쇄된 암반, 토사 등과 같은 골재를 적재하거나 근거리 운반에 쓰이는 휠로더, 고중량의 하물을 들어올리거나 운반하는데 사용되는 지게차가 있을 수 있다.
일반적으로 굴삭기에는 각종 장비의 구동을 위한 동력을 제공하는 유압 시스템이 구비되어 있으며, 유압 시스템은 작동유를 토출하는 유압 펌프와 작동유의 유동방향 및 유량을 제어하는 유압제어밸브 및 기계적인 일을 하는 각종 액추에이터 등을 갖추고 있다.
이와 같이 굴삭기에는 장비의 구동을 효과적으로 하기 위해 펌프의 구동 상황이 매우 중요한 것을 알 수 있다. 따라서, 최근에는 펌프의 구동이 유연하고 효율적으로 이루어질 수 있도록 수많은 연구 및 개발이 진행되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 노치 및 유도홀이 형성된 밸브플레이트를 구비하여 펌프 구동시 발생하는 맥동을 저감하기 위한 밸브플레이트 및 이를 포함하는 건설기계의 펌프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 밸브플레이트는, 유체가 인입 또는 토출되는 흡입 개구; 유체가 인입 또는 토출되는 토출 개구; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제1 노치; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 토출 유도홀; 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제2 노치; 및 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 적어도 2개 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 흡입 유도홀을 포함하고, 상기 흡입 유도홀은, 적어도 하나가 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 토출 유도홀은, 적어도 하나 구비되며, 상기 제1 노치는, 2단 이상으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 흡입 유도홀은, 모두가, 유체가 드레인(drain)되는 드레인 유로로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 흡입 유도홀은, 상기 흡입 개구와 연결되는 메인 유도홀; 및 유체가 드레인되는 드레인 유로로 연결되는 보조 유도홀을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 토출 유도홀은, 상기 토출 개구와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 밸브플레이트를 포함하는 건설기계의 펌프는, 회전축; 및 상기 회전축과 연결되어 회전되는 밸브 플레이트를 포함하고, 상기 밸브 플레이트는, 유체가 인입 또는 토출되는 흡입 개구; 유체가 인입 또는 토출되는 토출 개구; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제1 노치; 상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 토출 유도홀; 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제2 노치; 및 상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 적어도 2개 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 흡입 유도홀을 포함하고, 상기 흡입 유도홀은, 적어도 하나가 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 회전축에 결합되는 복수의 피스톤이 형성되는 실린더를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 토출 유도홀은, 적어도 하나 구비되며, 상기 제1 노치는, 2단 이상으로 구성되고, 상기 흡입 유도홀은, 상기 흡입 개구로 연결되는 메인 유도홀; 및 유체가 드레인되는 드레인 유로로 연결되는 보조 유도홀을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 토출 유도홀은, 적어도 하나 구비되며, 상기 제1 노치는, 2단 이상으로 구성되고, 상기 흡입 유도홀은, 모두가, 유체가 드레인되는 드레인 유로로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 토출 유도홀은, 상기 토출 개구와 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 밸브플레이트 및 이를 포함하는 건설기계의 펌프는, 밸브 플레이트의 토출개구 또는 흡입개구에 노치 또는 유도홀을 적절하게 형성시킴으로써, 펌프의 구동시 맥동이 저감되는 효과가 있으며, 나아가 소음이 저감되고, 내구성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 밸브플레이트를 장착한 건설기계의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트를 포함하는 건설기계의 펌프의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브플레이트의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브플레이트의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브플레이트의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트의 성능 실험결과도이다.
도 7(a)는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 밸브플레이트의 제1 노치의 단면도이고, 도 7(b)는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 밸브플레이트의 제2 노치의 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 밸브플레이트를 장착한 건설기계의 측면도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트(26)를 구비하는 건설기계(1)를 우선 설명하도록 한다. 여기서 도 1에 도시된 건설기계(1)는 굴삭기(1)일 수 있으며, 본 발명의 밸브플레이트를 포함하는 펌프를 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 굴삭기(1)는, 크롤러식 하부주행체(1a), 상부 선회체(1b), 프론트 어태치먼트(1c), 붐(1d), 암(1e), 버킷(1f), 붐 실린더(1g) 를 포함한다.
본 발명에 따른 굴삭기(1)는 크롤러식 하부주행체(1a), 크롤러식 하부주행체(1a)에 선회 자재로 지지를 받는 상부 선회체(1b), 상부 선회체(1b)에 장착되는 프론트 어태치먼트(1c)로 구성되어 있으며, 프론트 어태치먼트(1c)는 상부 선회체(1b)에 상하 이동 자재로 지지를 받는 붐(1d), 붐(1d)의 단부에 전후 이동 자재로 지지를 받는 암(1e), 암(1e)의 단부에 전후 이동 자재로 설치되는 버킷(1f), 브레이커(도시하지 않음), 크렘쉘(도시하지 않음), 붐(1d)을 구동하기 위해 압유를 이용하여 구동되는 붐 실린더(1g) 등의 각 부재를 이용하여 구성될 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 건설기계(1)를 구동하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트(26)를 설명하기에 앞서 펌프(20)에 대해서 기술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트를 포함하는 건설기계의 펌프의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 밸브 플레이트(26)를 포함하는 건설기계(1)의 펌프(20)는, 회전축(21), 실린더 블록(22), 피스톤 블록(23), 사판(24), 하우징(25) 및 밸브 플레이트(26)를 포함한다.
펌프(20)는, 회전축(21)과, 회전축(21)에 일체로 결합되고, 둘레방향으로 간격을 두어 복수 개의 피스톤 블록(23)이 형성되는 실린더 블록(22)과, 각 피스톤 블록(23)에 실린더 블록(22)의 회전에 따라 신장 행정(전진 행정) 및 압축 행정(후퇴 행정)을 가지며 왕복 변위하는 복수 개의 피스톤(231)과, 압축 행정의 피스톤(231)이 끼워 맞춤(Fit)되는 피스톤 블록(23)에 접속되는 토출 개구(262) 및 신장 행정의 피스톤(231)이 끼워 맞춤되는 피스톤 블록(23)에 접속되는 흡입 개구(263)가 형성된다.
구체적으로, 펌프(20)는, 회전축(21)의 축선 주위에 회전방향으로 회전 가능하게 설치되는 실린더 블록(22)을 구비할 수 있으며 겉면에는 하우징(25)으로 둘러싸여 펌프(20)의 각 부품들을 보호한다.
실린더 블록(22)에는 복수 개의 피스톤 블록(23)이 형성되고, 각 피스톤 블록(23)에 연통하는 실린더 포트(Cylinder port;부호 도시하지 않음)가 각각 형성되어 있으며, 각 피스톤 블록(23)에는 피스톤(231)이 끼워 맞춤되어 있다.
각각의 피스톤(231)의 일단부에는 슈우(Shoe; 부호 도시하지 않음)가 설치되고, 각 슈우는 회전축(21)의 축선에 수직한 가상 평면(도시하지 않음)에 대하여 기울어진 사판(24)을 향하여 가압된다.
따라서, 각각의 피스톤(231)은 실린더 블록(22)의 회전과 동기화(Synchronization)하여 신장 행정 및 압축 행정을 가지며 왕복 변위할 수 있다.
이하에서부터는 도 3 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 밸브 플레이트(26)를 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브플레이트의 정면도, 도 7(a)는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 밸브플레이트의 제1 노치의 단면도이고, 도 7(b)는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 밸브플레이트의 제2 노치의 단면도이다.
도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브플레이트(26a)는, 밸브 플레이트 최외각부(261), 토출 개구(262), 흡입 개구(263), 중공부(264), 노치(2651a,2652a), 유도홀(2661a, 2662a, 2663a)을 포함한다.
밸브 플레이트 최외각부(261)는, 밸브 플레이트(26a)의 형태를 결정지을 수 있다. 밸브 플레이트 최외각부(261)는 실린더 블록(22)에 미끄럼 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
밸브 플레이트 최외각부(261)는, 밸브 플레이트(26a)가 원형의 형상을 가지도록 원의 형태로 구성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 실린더 블록(22)의 형태에 맞춰 결정될 수 있다.
토출 개구(262)는, 유체를 인입 또는 토출시킨다. 토출 개구(262)는 액츄에이터(도시하지 않음)에 연통할 수 있으며, 압축 행정에 있는 피스톤(231)이 끼워맞춤된 피스톤 블럭(23)에 실린더 포트를 통하여 접속되도록 형성될 수 있다.
토출 개구(262)는, 펌프(20)가 구동원(도시하지 않음)에 의해 실린더 블록(22)이 회전 구동되는 것에 의해 각 피스톤(231)이 왕복 변위하고, 액츄에이터에 작동유를 공급하여 액츄에이터를 구동시킬 수 있다.
흡입 개구(263)는, 유체를 인입 또는 토출시킨다. 흡입 개구(263)는, 유체 공급원(바람직하게는 오일)에 연통할 수 있으며, 신장 행정에 있는 피스톤(231)이 끼워맞춤된 피스톤 블럭(23)에 실린더 포트를 통하여 접속되도록 형성될 수 있다.
흡입 개구(263)는, 펌프(20)가 구동원에 의해 실린더 블록(22)이 회전 구동되는 것에 의해 각 피스톤(231)이 왕복 변위하고, 유체 공급원으로부터 작동유를 흡입 및 토출할 수 있다.
중공부(264)는, 밸브 플레이트(26a)가 회전하기 위해 회전축(21)이 결합되는 밸브 플레이트(26a)의 관통된 면적일 수 있다. 즉, 중공부(264)는 밸브 플레이트(26a)의 중심에서 동심원을 이루며 개구의 형태를 취할 수 있으며, 그 직경은 회전축(21)의 직경과 유사할 수 있다.
중공부(264)는 회전축(21)의 회전력이 밸브 플레이트(26a)로 전달되도록 할 수 있다.
노치(2651a,2652a)는, 제1 노치(2651a) 및 제2 노치(2652a)로 구성되며, 제1 노치(2651a)는 토출 개구(262)의 회전방향기준 유입부에 구비되고, 제2 노치(2652a)는 흡입 개구(263)의 회전방향기준 유입부에 구비된다.
제1 노치(2651a)는, 2단 이상으로(바람직하게는 2단) 구성될 수 있으며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 노치(2651a)의 형태는 도 7(a)를 참조하여 설명할 수 있다.
도 7(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브플레이트의 제1 노치의 단면도로 도면에서 좌측방향에서 우측방향으로 유체가 제1 노치(2651a)로 유입된다.
제1 노치(2651a)는, 도 7(a)에서 보는 바와 같이 좌측에서 우측으로 갈수록 밸브 플레이트(26a)의 깊이 방향으로 파이며 임의의 한 지점에서 더욱 깊이 파인 후 토출개구(262)와 연결될 수 있다.
즉, 제1 노치(2651a)는, 밸브 플레이트(26a)의 깊이 방향으로 파이는 경사도가 좌측방향에서 우측방향으로 갈수록 하방으로 완만해지다가 임의의 한 지점에서 하방으로 급격히 증가 한 후, 토출개구(262)와 연결될 수 있다.
또한, 제1 노치(2651a)는, 밸브 플레이트(26a)의 깊이 방향으로 파이는 경사도가 좌측방향에서 우측방향으로 갈수록 하방으로 급격히 증가하다가 임의의 한 지점에서 하방으로 완반하게 증가한 후, 토출 개구(262)와 연결될 수도 있다.
제2 노치(2652b)는 1단 이상으로(바람직하게는 1단) 구성될 수 있으며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 노치(2652a)의 형태는 도 7(b)를 참조하여 설명할 수 있다.
도 7(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브플레이트의 제2 노치의 단면도로 도면에서 우측방향에서 좌측방향으로 유체가 제2 노치(2652a)로 유입된다.
제2 노치(2652a)는, 도 7(b)에서 보는 바와 같이 우측에서 좌측으로 갈수록 밸브 플레이트(26a)의 깊이 방향으로 파인 후 흡입개구(263)와 연결될 수 있다.
즉, 제2 노치(2652a)는, 밸브 플레이트(26a)의 깊이 방향으로 파이는 경사도가 우측방향에서 좌측방향으로 갈수록 하방으로 완만해진 후, 흡입개구(263)와 연결될 수 있다.
제2 노치(2652a)는, 밸브 플레이트(26a)의 깊이 방향으로 파이는 경사도가 우측방향에서 좌측방향으로 갈수록 제1 노치(2651a)의 경사도보다는 완만하게 하방으로 기울어지거나 또는 제1 노치(2651a)의 경사도보다 급격하게 하방으로 기울어진 후, 흡입개구(263)와 연결될 수 있다.
실린더 포트의 접속장소가 토출 개구(262)로부터 흡입 개구(263)로 전환될 때에, 실린더 포트가 흡입 개구(263) 및 토출 개구(262)의 양쪽 모두에 접속되는 상태에서는 유체의 역류가 발생할 수 있다.
이 상태에서 흡입 개구(263)의 개구 면적이 큰 경우에는, 토출 개구(262)로부터 흡입 개구(263)로 역류하는 유량이 많기 때문에 펌프(20)의 효율이 저하되고 피스톤 블럭(23)의 압력변동 속도가 커지게 되어 진동이 증가되게 된다.
또한, 흡입 개구(263)의 개구 면적이 작은 경우에는 작은 개구 면적에 대하여 실린더 포트와 흡입 개구(263)의 압력차가 큰 경우에 역류하는 유체의 유속이 커져 제트류(Jet stream)가 되어 큰 소음을 발생시키고, 또한, 밸브 플레이트(26a) 및 실린더 포트의 내구성 약화를 일으키게된다.
또한, 흡입 개구(263) 및 토출 개구(262)가 실린더 포트에 의하여 접속되지 않는 구성의 경우에는, 토출 개구(262)와 실린더 포트가 차단된 후에 피스톤 블럭(23)의 유체가 피스톤(231)에 의해 압축되고, 유체의 압력이 높아진 상태에서 흡입 개구(263)에 접속되기 때문에 더욱 큰 소음을 발생시키며, 밸브 플레이트(26a) 및 실린더 포트의 내구성 약화를 더욱 심하게 유발한다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에서는, 노치를 흡입 개구(263) 및 토출 개구(262)에 모두 구성하여 밸브 플레이트(26a) 및 실린더 포트의 내구성 약화를 방지하고, 소음발생을 줄이는 효과가 있다.
유도홀(2661a,2662a,2663a)은, 제1 유도홀(2661a), 제2 유도홀(2662a) 및 제3 유도홀(2663a)을 포함하며, 토출 유도홀(2661a) 및 흡입 유도홀(2662a,2663a)을 가질 수 있다.
토출 유도홀(2661a)은, 적어도 하나 이상(바람직하게는 1개) 구비될 수 있으며, 제1 유도홀(2661a)을 포함할 수 있다.
제1 유도홀(2661a)은, 토출 개구(262)의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키며 토출 개구(262)와 연통되도록 형성될 수 있다.
흡입 유도홀(2662a,2663a)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비될 수 있으며, 제2 유도홀(2662a) 및 제3 유도홀(2663a)을 포함할 수 있다.
제2 유도홀(2662a) 및 제3 유도홀(2663a)은, 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부에 구비되며 유체의 압력을 배출시킨다. 구체적으로, 제2 유도홀(2662a) 및 제3 유도홀(2663a) 중 하나는 흡입 개구(263)에 연통되고, 나머지는 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로(부호 도시하지 않음)로 연결될 수 있다.
유도홀(2661a, 2662a, 2663a)은 상기와 같이 토출 개구(262) 측에 구비되는 토출 유도홀(2661a)을 1개 이상(바람직하게는 1개) 구비하고, 흡입 개구(263) 측에 구비되는 흡입 유도홀(2662a,2663a)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비하도록 하여, 유체의 압력을 낮출 수 있어, 소음 저감 및 내구성 향상의 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에서는 토출 유도홀(2661a)을 적어도 하나 이상(바람직하게는 1개) 구비하고, 흡입 유도홀(2662a,2663a)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비함으로써, 피스톤 블럭(23)이 흡입 개구(263)에 직접 접속되기 전에 피스톤 블럭(23)의 유체를 토출 유도홀(2661b)을 통하여 충분히 토출시킬 수 있고, 이를 통해 유체가 제트류가 발생하지 않도록 압력을 저하시킬 수 있어 제트류의 발생을 방지할 수 있고, 소음 또한 저감되는 효과가 있다.
게다가, 만약 제트류가 발생하더라도, 흡입 유도홀(2662a,2663a) 중 하나는 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로(부호 도시하지 않음)로 연결되어 제트류가 흡입 개구(263)로 유입되는 것을 방지할 수 있어, 소음 및 진동을 저감하는 효과가 있다.
상기와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 플레이트(26a)를 펌프(20)에 구비한 후 구동을 시킨 결과, 그 효과에 대해서 도 6을 참고하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트의 성능 실험결과도이다.
본 실험은 펌프(20)의 압력맥동 시험 결과로 압력센서 방식 계측기 (펌프(20)의 밸브 블록 하단부 토출 개구(262) 압력 게이지)을 이용하였다.
도면의 최좌측 블럭은 종래의 기술에 대한 맥동측정 실험결과이고, 도면의 최좌측에서 2번째 블럭은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 플레이트(26a)를 포함하는 펌프(20)에 대한 맥동측정 실험결과이다.
종래의 기술과 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 플레이트(26a)의 실험결과를 비교해보면, 종래의 기술의 맥동폭에 비해 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 플레이트(26a)의 맥동폭이 더 작게 이루어지고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예는 종래의 기술보다 맥동의 발생을 저감할 수 있으며, 이를 통해 소음 및 진동을 효율적으로 저감할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브플레이트(26a)는, 밸브 플레이트(26a)의 토출개구(262) 또는 흡입개구(263)에 노치(2651a,2652a) 또는 유도홀(2661a, 2662a, 2663a)을 적절하게 형성시킴으로써, 펌프(20)의 구동시 맥동이 저감되는 효과가 있으며, 나아가 소음이 저감되고, 내구성이 향상되는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브플레이트의 정면도, 도 7(a)는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 밸브플레이트의 제1 노치의 단면도이고, 도 7(b)는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 밸브플레이트의 제2 노치의 단면도이다.
도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브플레이트(26b)는, 밸브 플레이트 최외각부(261), 토출 개구(262), 흡입 개구(263), 중공부(264), 노치(2651b,2652b), 유도홀(2661b,2662b,2663b)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 플레이트(26b)는, 노치(2651b, 2652b), 유도홀(2661b,2662b,2663b)외에 도 3에서 설명하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 플레이트(26a)의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
노치(2651b,2652b)는, 제1 노치(2651b) 및 제2 노치(2652b)로 구성되며, 제1 노치(2651b)는 토출 개구(262)의 회전방향기준 유입부에 구비되고, 제2 노치(2652b)는 흡입 개구(263)의 회전방향기준 유입부에 구비된다.
제1 노치(2651b)는, 2단 이상으로(바람직하게는 2단) 구성될 수 있으며, 제2 노치(2652b)는 1단 이상으로(바람직하게는 1단) 구성될 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 노치(2651b) 및 제2 노치(2652b)의 형태는 도 7(a) 및 도 7(b)를 참조하여 설명할 수 있다.
다만, 도 7(a)의 제1 노치(2651b) 및 도 7(b)의 제2 노치(2652b)의 형태는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 노치(2651a) 및 제2 노치(2652a)의 형태와 동일 또는 유사할 수 있으므로, 이에 갈음하도록 한다.
유도홀(2661b,2662b,2663b)은, 제1 유도홀(2661b), 제2 유도홀(2662b) 및 제3 유도홀(2663b)을 포함하며, 토출 유도홀(2661b) 및 흡입 유도홀(2662b,2663b)을 가질 수 있다.
토출 유도홀(2661b)은, 적어도 하나 이상(바람직하게는 1개) 구비될 수 있으며, 제1 유도홀(2661b)을 포함할 수 있다.
제1 유도홀(2661b)은, 토출 개구(262)의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키며 토출 개구(262)와 연통되도록 형성될 수 있다.
흡입 유도홀(2662b,2663b)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비될 수 있으며, 제2 유도홀(2662b) 및 제3 유도홀(2663b)을 포함할 수 있다.
제2 유도홀(2662b) 및 제3 유도홀(2663b)은, 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부에 구비되며 유체의 압력을 배출시킨다. 구체적으로, 제2 유도홀(2662b) 및 제3 유도홀(2663b)은 모두 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로(부호 도시하지 않음)로 연결될 수 있다.
또한, 흡입 유도홀(2662b,2663b)은 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부 하류측에 구성되는 유도홀의 면적이 상류측에 구성되는 유도홀 면적보다 클 수 있다.
예를 들어 제2 유도홀(2662b)이 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부 하류측에 형성되고, 제3 유도홀(2663b)이 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부 상류측에 형성되는 경우, 제2 유도홀(2662b)의 면적이 제3 유도홀(2663b)의 면적보다 클 수 있다.
유도홀(2661b, 2662b, 2663b)은 상기와 같이 토출 개구(262) 측에 구비되는 토출 유도홀(2661b)을 1개 이상(바람직하게는 1개) 구비하고, 흡입 개구(263) 측에 구비되는 흡입 유도홀(2662b,2663b)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비하도록 하여, 유체의 압력을 낮출 수 있어, 소음 저감 및 내구성 향상의 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에서는 토출 유도홀(2661b)을 적어도 하나 이상(바람직하게는 1개) 구비하고, 흡입 유도홀(2662b,2663b)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비함으로써, 피스톤 블럭(23)이 흡입 개구(263)에 직접 접속되기 전에 피스톤 블럭(23)의 유체를 토출 유도홀(2661c)을 통하여 충분히 토출시킬 수 있고, 이를 통해 유체가 제트류가 발생하지 않도록 압력을 저하시킬 수 있어 제트류의 발생을 방지할 수 있고, 소음 또한 저감되는 효과가 있다.
게다가, 만약 제트류가 발생하더라도, 흡입 유도홀(2662b,2663b)은 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로(부호 도시하지 않음)로 연결되어 제트류가 흡입 개구(263)로 유입되는 것을 방지할 수 있어, 소음 및 진동을 저감하는 효과가 있다.
상기와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 플레이트(26b)를 펌프(20)에 구비한 후 구동을 시킨 결과, 그 효과에 대해서 도 6을 참고하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트의 성능 실험결과도이다.
본 실험은 펌프(20)의 압력맥동 시험 결과로 압력센서 방식 계측기 (펌프(20)의 밸브 블록 하단부 토출 개구(262) 압력 게이지)을 이용하였다.
도면의 최좌측 블럭은 종래의 기술에 대한 맥동측정 실험결과이고, 도면의 최좌측에서 3번째 블럭은 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 플레이트(26b)를 포함하는 펌프(20)에 대한 맥동측정 실험결과이다.
종래의 기술과 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 플레이트(26b)의 실험결과를 비교해보면, 종래의 기술의 맥동폭에 비해 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 플레이트(26b)의 맥동폭이 더 작게 이루어지고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예는 종래의 기술보다 맥동의 발생을 저감할 수 있으며, 이를 통해 소음 및 진동을 효율적으로 저감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브플레이트의 정면도, 도 7(a)는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 밸브플레이트의 제1 노치의 단면도이고, 도 7(b)는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 밸브플레이트의 제2 노치의 단면도이다.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브플레이트(26c)는, 밸브 플레이트 최외각부(261), 토출 개구(262), 흡입 개구(263), 중공부(264), 노치(2651c), 유도홀(2661c,2662c,2663c)을 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 플레이트(26c)는, 노치(2651c), 유도홀(2661c,2662c,2663c)외에 도 3 및 도 4에서 설명하는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 밸브 플레이트(26a,26b)의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
노치(2651c)는, 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 달리 제1 노치(2651c)로만 구성되며, 제1 노치(2651c)는 토출 개구(262)의 회전방향기준 유입부에 구비된다.
제1 노치(2651c)는, 2단 이상으로(바람직하게는 2단) 구성될 수 있으며, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 노치(2651c)의 형태는 도 7(a)를 참조하여 설명할 수 있다.
다만, 도 7(a)의 제1 노치(2651c)의 형태는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 제1 노치(2651c)의 형태와 동일 또는 유사할 수 있으므로, 이에 갈음하도록 한다.
유도홀(2661c,2662c,2663c)은, 제1 유도홀(2661c), 제2 유도홀(2662c) 및 제3 유도홀(2663c)을 포함하며, 토출 유도홀(2661c) 및 흡입 유도홀(2662c,2663c)을 가질 수 있다.
토출 유도홀(2661c)은, 적어도 하나 이상(바람직하게는 1개) 구비될 수 있으며, 제1 유도홀(2661c)을 포함할 수 있다.
제1 유도홀(2661c)은, 토출 개구(262)의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키며 토출 개구(262)와 연통되도록 형성될 수 있다.
흡입 유도홀(2662c,2663c)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비될 수 있으며, 제2 유도홀(2662c) 및 제3 유도홀(2663c)을 포함할 수 있다.
제2 유도홀(2662c) 및 제3 유도홀(2663c)은, 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부에 구비되며 유체의 압력을 배출시킨다. 구체적으로, 제2 유도홀(2662c) 및 제3 유도홀(2663c)은 흡입 개구(263)로 연통되어 흡입 개구(263)와 연결될 수 있다.
흡입 유도홀(2662c,2663c)은 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부 하류측에 구성되는 유도홀의 면적이 상류측에 구성되는 유도홀 면적보다 클 수 있다.
예를 들어 제2 유도홀(2662c)이 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부 하류측에 형성되고, 제3 유도홀(2663c)이 흡입 개구(263)의 회전방향 기준 유입부 상류측에 형성되는 경우, 제2 유도홀(2662c)의 면적이 제3 유도홀(2663c)의 면적보다 클 수 있다.
유도홀(2661c, 2662c, 2663c)은 상기와 같이 토출 개구(262) 측에 구비되는 토출 유도홀(2661c)을 1개 이상(바람직하게는 1개) 구비하고, 흡입 개구(263) 측에 구비되는 흡입 유도홀(2662c,2663c)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비하도록 하여, 유체의 압력을 낮출 수 있어, 소음 저감 및 내구성 향상의 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에서는 토출 유도홀(2661c)을 적어도 하나 이상(바람직하게는 1개) 구비하고, 흡입 유도홀(2662c,2663c)은 적어도 2개 이상(바람직하게는 2개) 구비함으로써, 피스톤 블럭(23)이 흡입 개구(263)에 직접 접속되기 전에 피스톤 블럭(23)의 유체를 토출 유도홀(2661c)을 통하여 충분히 토출시킬 수 있고, 이를 통해 유체가 제트류가 발생하지 않도록 압력을 저하시킬 수 있어 제트류의 발생을 방지할 수 있고, 소음 또한 저감되는 효과가 있다.
상기와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 플레이트(26c)를 펌프(20)에 구비한 후 구동을 시킨 결과, 그 효과에 대해서 도 6을 참고하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸브플레이트의 성능 실험결과도이다.
본 실험은 펌프(20)의 압력맥동 시험 결과로 압력센서 방식 계측기(펌프(20)의 밸브 블록 하단부 토출 개구(262) 압력 게이지)을 이용하였다.
도면의 최좌측 블럭은 종래의 기술에 대한 맥동측정 실험결과이고, 도면의 최우측 블럭 즉, 최좌측에서 4번째 블럭은 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 플레이트(26c)를 포함하는 펌프(20)에 대한 맥동측정 실험결과이다.
종래의 기술과 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 플레이트(26c)의 실험결과를 비교해보면, 종래의 기술의 맥동폭에 비해 본 발명의 제3 실시예에 따른 밸브 플레이트(26c)의 맥동폭이 더 작게 이루어지고 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예는 종래의 기술보다 맥동의 발생을 저감할 수 있으며, 이를 통해 소음 및 진동을 효율적으로 저감할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 밸브플레이트(26b,26c)는, 밸브 플레이트(26b,26c)의 토출개구(262) 또는 흡입개구(263)에 노치(2651b,2652b,2651c) 또는 유도홀(2661b,2662b,2663b,2661c,2662c,2663c)을 적절하게 형성시킴으로써, 펌프(20)의 구동시 맥동이 저감되는 효과가 있으며, 나아가 소음이 저감되고, 내구성이 향상되는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 건설기계 1a: 크롤러식 하부주행체
1b: 상부 선회체 1c: 프론트 어태치먼트
1d: 붐 1e: 암
1f: 버킷 1g: 붐 실린더
20: 펌프 21: 회전축
22: 실린더 블록 23: 피스톤 블록
231: 피스톤 24: 사판
25: 하우징 26: 밸브 플레이트
261: 밸브 플레이트 최외각부 262: 토출 개구
263: 흡입 개구 264: 중공부
26a: 제1 실시예의 밸브 플레이트 2651a: 제1 노치
2652a: 제2 노치 2661a: 제1 유도홀
2662a: 제2 유도홀 2663a: 제3 유도홀
26b: 제2 실시예의 밸브 플레이트 2651b: 제1 노치
2652b: 제2 노치 2661b: 제1 유도홀
2662b: 제2 유도홀 2663b: 제3 유도홀
26c: 제3 실시예의 밸브 플레이트 2651c: 제1 노치
2661c: 제1 유도홀 2662c: 제2 유도홀
2663c: 제3 유도홀

Claims (10)

  1. 유체가 인입 또는 토출되는 흡입 개구;
    유체가 인입 또는 토출되는 토출 개구;
    상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제1 노치;
    상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 토출 유도홀;
    상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제2 노치; 및
    상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 적어도 2개 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 흡입 유도홀을 포함하고
    상기 흡입 유도홀은,
    적어도 하나가 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 토출 유도홀은, 적어도 하나 구비되며,
    상기 제1 노치는, 2단 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입 유도홀은,
    모두가, 유체가 드레인(drain)되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입 유도홀은,
    상기 흡입 개구와 연결되는 메인 유도홀; 및
    유체가 드레인되는 드레인 유로로 연결되는 보조 유도홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 토출 유도홀은,
    상기 토출 개구와 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
  6. 회전축; 및
    상기 회전축과 연결되어 회전되는 밸브 플레이트를 포함하고,
    상기 밸브 플레이트는,
    유체가 인입 또는 토출되는 흡입 개구;
    유체가 인입 또는 토출되는 토출 개구;
    상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제1 노치;
    상기 토출 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 토출 유도홀;
    상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 구비되는 제2 노치; 및
    상기 흡입 개구의 회전방향 기준 유입부에 적어도 2개 구비되며, 유체의 압력을 배출시키는 흡입 유도홀을 포함하고,
    상기 흡입 유도홀은,
    적어도 하나가 유체가 드레인(Drain)되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 펌프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전축에 결합되는 복수의 피스톤이 형성되는 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 펌프.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 토출 유도홀은, 적어도 하나 구비되며,
    상기 제1 노치는, 2단 이상으로 구성되고,
    상기 흡입 유도홀은,
    상기 흡입 개구로 연결되는 메인 유도홀; 및
    유체가 드레인되는 드레인 유로로 연결되는 보조 유도홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 펌프.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 토출 유도홀은, 적어도 하나 구비되며,
    상기 제1 노치는, 2단 이상으로 구성되고,
    상기 흡입 유도홀은, 모두가, 유체가 드레인되는 드레인 유로로 연결되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 펌프.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 토출 유도홀은,
    상기 토출 개구와 연결되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 펌프.
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