KR20160115030A - 밸브 플레이트 및 이를 포함하는 양경전 사판식 피스톤 펌프 - Google Patents

밸브 플레이트 및 이를 포함하는 양경전 사판식 피스톤 펌프 Download PDF

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KR20160115030A
KR20160115030A KR1020150041670A KR20150041670A KR20160115030A KR 20160115030 A KR20160115030 A KR 20160115030A KR 1020150041670 A KR1020150041670 A KR 1020150041670A KR 20150041670 A KR20150041670 A KR 20150041670A KR 20160115030 A KR20160115030 A KR 20160115030A
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김성훈
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주식회사 두산
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Abstract

본 발명은, 유체가 유입되거나 토출되기 위한 유로를 형성하는 제1 포트; 유체가 토출되거나 유입되기 위한 유로를 형성하는 제2 포트; 상기 제1 포트의 일 단부에 형성되어 상기 제1 포트와 연통하는 제1 노치; 상기 제2 포트의 일 단부에 형성되어 상기 제2 포트와 연통하는 제2 노치; 상기 제1 노치와 상기 제2 포트 사이에 형성되는 제1 오리피스; 상기 제2 노치와 상기 제1 포트 사이에 형성되는 제2 오리피스; 상기 제1 오리피스를 상기 제1 포트와 연통시키거나 차단하는 제1 셔틀밸브; 및 상기 제2 오리피스를 상기 제2 포트와 연통시키거나 차단하는 제2 셔틀밸브;를 포함하는 밸브 플레이트를 제공할 수 있다.

Description

밸브 플레이트 및 이를 포함하는 양경전 사판식 피스톤 펌프{VALVE PLATE AND BI-DIRECTIONAL SWASH PLATE PISTON PUMP HAVING THE SAME}
본 발명은 맥동 및 소음을 줄이고 효율을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 밸브 플레이트 및 이를 포함하는 양경전 사판식 피스톤 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 피스톤 펌프(piston pump)는 다수 개의 피스톤이 실린더의 피스톤 챔버 내에 삽입된 상태에서 구동축의 회전에 의해 실린더 블록이 고속으로 회전하고, 이에 의해 상기 실린더에 삽입된 피스톤이 피스톤 챔버 안을 왕복 운동하면서 작동유체를 각 포트를 통해 흡입 및 토출하도록 구성된 펌프이다.
이러한 피스톤 펌프 중, 사판식 피스톤 펌프는 실린더 블록 전면에 경사진 사판(swash plate)이 배치되며, 그 출력밀도가 우수하여 건설기계 등에 널리 사용되고 있다.
양경전 펌프에서 '양경전' 이란 용어의 의미는, 펌프의 회전 방향이 양쪽방향으로 변경된다는 의미가 아니라, 사판의 경전각이 양쪽 방향으로 변경되는 것을 말한다.
여기서, 상기 피스톤 챔버들은 회전하면서 상기 피스톤의 진퇴 운동에 의해 밸브 플레이트에 형성되는 유입포트와 토출포트를 지나면서 각각 유체를 유입 또는 토출하게 된다.
도 5는 종래의 밸브 플레이트를 도시한 도면이며, 도 6은 도 5의 선 A-A의 절단면도, 도 7은 도 5의 선 B-B의 절단면도이다.
예를 들어, 펌프가 도 5에 도시된 방향(CCW)으로 회전하는 상태에서 사판의 경전각이 양(+)인 경우에는, 제1 포트를 통해 유체를 흡입하고 제2 포트를 통해 유체를 토출한다. 이와 반대로, 사판의 경전각이 음(-)이 되는 경우에는, 제1 포트를 통해 유체를 토출하고 제2 포트를 통해 유체를 흡입한다.
이러한 유체의 유입 또는 토출에 의해 제1 포트, 제2 포트 및 실린더 내의 압력이 가변하게 되고, 이러한 급진적인 압력 변화에 의해 문제가 발생하게 된다.
구체적으로, 실린더 내의 압력이 저압에서 고압으로 바뀔 때(다시 말해서, 흡입 공정에서 토출 공정으로 전환할 때) 실린더 내의 압력이 충분히 상승하지 못한 상태에서 고압 포트와 만나면, 고압 포트에서 실린더로 백플로우(back flow)가 발생하게 되어, 상기 백플로우가 실린더 내벽과 충돌함에 따라 실린더 내벽 침식 현상(cavitation erosion)이 발생하게 된다.
고압 포트와 저압 포트의 위치가 변화하지 않는 기존의 펌프에서는, 이러한 현상을 방지하기 위하여, 고압 포트와 연통되게 형성된 제1 오리피스를 노치부 전단에 구비함으로써, 고압 포트에서 실린더로의 백플로우가 실린더 내벽에 닿지 않도록 차단하는 차단막 역할을 수행하는 제2 백플로우를 생성한다.
반대로, 실린더 내의 압력이 고압에서 저압으로 바뀔 때(다시 말해서, 토출 공정에서 흡입 공정으로 전환할 때) 실린더 내의 압력이 충분히 감압되지 못한 상태에서 저압 포트와 만나면, 실린더에서 저압 포트로 고속의 유동이 발생되고, 고압 상태의 유체가 갑자기 저압 포트로 이동하여 저압 환경에 놓임에 따라 캐비테이션(cavitation)이 현상이 일어나게 된다.
그 결과, 소음 발생, 효율 저하 및 펌프 내구성 저하 등의 문제점이 발생한다. 고압 포트와 저압 포트의 위치가 변화하지 않는 기존의 펌프에서는, 이러한 현상을 방지하기 위하여, 제2 오리피스를 저압 포트와 연통되지 않고 드레인 유로와 연통되도록 구성함으로써, 실린더 내의 고압 유체가 제2 오리피스를 통해 저압 포트로 유입되지 않고 드레인 되도록 구성하고 있다. 이를 통해, 실린더 내의 고압 유체가 일차적으로 감압된 상태에서 저압 포트 또는 상기 저압 포트와 연통된 노치부와 만나도록 하여, 캐비테이션 발생을 방지하거나 저감한다.
따라서, 종래의 사판식 피스톤 펌프는 밸브 플레이트의 유입포트와 토출포트 사이인 예압구간에 노치, 또는 도관(오리피스 역할)을 형성하여 이러한 문제점을 방지하고자 한다.
그러나, 이러한 노력에도 불구하고, 제1 포트 또는 제2 포트가 사판의 경전 상태에 따라 고압으로 또는 저압으로 변화하는 양경전 사판식 피스톤 펌프에서는 경전 방향의 변화(양(+) 또는 음(-))에 따라 발생하는 맥동, 소음, 제트기류(Jet-flow), 캐비테이션, 또는 백플로우에 의한 궤식 현상을 효과적으로 방지할 수 없는 문제가 있다.
요컨대, 양경전 사판식 피스톤 펌프의 경우, 사판 각도가 양(+)인 경우 발생할 수 있는 압력 변화에 따른 문제를 대비하여 밸브 플레이트를 구성하는 경우에도, 사판의 경전각이 역전되는 경우에는 고압 포트가 저압 포트로 변화되고, 저압 포트가 고압 포트로 변화되기 때문에, 여전히 맥동, 소음, 제트기류(Jet-flow), 캐비테이션, 또는 백플로우에 의한 궤식 현상을 막을 수 없는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 양경전 사판식 피스톤 펌프의 맥동 및 소음을 저감하고, 내구성을 향상시킬 수 있는 밸브 플레이트 및 이를 포함하는 양경전 사판식 피스톤 펌프를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 유체가 유입되거나 토출되기 위한 유로를 형성하는 제1 포트; 유체가 토출되거나 유입되기 위한 유로를 형성하는 제2 포트; 상기 제1 포트의 일 단부에 형성되어 상기 제1 포트와 연통하는 제1 노치; 상기 제2 포트의 일 단부에 형성되어 상기 제2 포트와 연통하는 제2 노치; 상기 제1 노치와 상기 제2 포트 사이에 형성되는 제1 오리피스; 상기 제2 노치와 상기 제1 포트 사이에 형성되는 제2 오리피스; 상기 제1 오리피스를 제1 포트와 연통시키고 드레인포트와는 차단하거나, 또는 상기 제1 오리피스를 제1 포트와 차단시키고 드레인포트와는 연통시키는 제1 셔틀밸브; 및 상기 제2 오리피스를 제2 포트와 차단시키고 드레인포트와는 연통시키거나, 또는 상기 제2 오리피스를 제2 포트와 연통시키고 드레인포트와는 차단시키는 제2 셔틀밸브;를 포함하는 밸브 플레이트를 제공할 수 있다.
또한, 제1 포트의 압력이 제2 포트의 압력에 비해 높은 경우에는, 제1 셔틀밸브가 제1 오리피스와 제1 포트를 연통시키고, 제2 셔틀밸브가 제2 오리피스와 제2 포트를 차단하며, 제2 포트의 압력이 제1 포트의 압력에 비해 높은 경우에는, 제2 셔틀밸브가 제2 오리피스와 제2 포트를 연통시키고, 제1 셔틀밸브가 제1 오리피스와 제1 포트를 차단할 수 있다.
또한, 제1 오리피스와 제2 오리피스는 축 중심(O)에 대해 회전 대칭적(rotational symmetry)으로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은, 동력원과 연결되어 회전하는 구동축; 상기 구동축과 연결되어 회전하며, 실린더가 형성되는 실린더 블록; 상기 실린더에 내에 배치되어 상기 실린더 블록의 회전에 따라 왕복 이동 가능한 피스톤; 경전각을 양쪽 방향으로 변화 가능한 사판; 및 상기 실린더 블록과 마주하도록 배치되는, 제1항 내지 제3항 중 한 항에 따른 밸브 플레이트;를 포함하며, 상기 사판이 일 방향으로 경전되어 상기 사판과 제1 포트의 제1 노치와의 거리가 상기 사판과 제2 포트의 제2 노치와의 거리에 비해 가까운 경우에는, 상기 실린더 내의 유체가 상기 제2 포트를 통해 토출되며, 제2 셔틀밸브는 제2 오리피스와 제2 포트를 연통하고, 제1 셔틀밸브는 제1 오리피스와 드레인포트를 연통할 수 있다.
또한, 상기 제1 셔틀밸브는, 상기 밸브 플레이트 내에 배치되고, 제1 오리피스, 제1 포트 및 드레인포트와 연통되는 하우징; 상기 하우징 내에서 이동 가능하게 배치되어, 상기 제1 포트를 선택적으로 차단하는 차단볼; 및 상기 차단볼에 제1 포트 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링;을 포함할 수 있다.
본 발명은 밸브 플레이트의 유입포트와 토출포트 사이에 적어도 한 개 이상의 셔틀밸브를 포함하여, 양 방향 타입의 사판식 피스톤 펌프에서 우수한 백플로우 또는 궤식 방지 효과를 도모할 수 있으며, 이에 따라 소음 저감 또는 내구성 향상의 효과를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사판식 피스톤 펌프의 개략적인 측단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셔틀밸브가 포함된 밸브 플레이트의 구조도.
도 3은 도 2를 구체화한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셔틀밸브의 측단면도.
도 5는 종래의 밸브 플레이트를 도시한 도면.
도 6은 도 5의 선 A-A의 절단면도.
도 7은 도 5의 선 B-B의 절단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사판식 피스톤 펌프의 개략적인 측단면도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셔틀밸브가 포함된 밸브 플레이트의 구조도, 도 3은 도 2를 구체화한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셔틀밸브의 측단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 사판식 피스톤 펌프(100)는 구동축(110), 실린더 블록(120), 피스톤(130), 슈(140), 사판(150), 밸브 플레이트(160) 및 셔틀밸브(170)를 포함할 수 있으며, 엔드 캡(180), 케이스(190) 또는 사판 구동부(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 실린더 블록(120)은 상기 구동축(110)과 연결되어 회전하며, 다수 개의 실린더(121)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 실린더 블록(120)은 상기 구동축(110)과 스플라인 결합되어 함께 회전할 수 있다. 또한, 상기 실린더(121)는 상기 실린더 블록(120)의 내부에 상기 구동축(110)을 중심으로 방사상으로 등간격 배열될 수 있다.
상기 피스톤(130)은 상기 실린더(121)에 각각 배치되어 이동되며, 실린더(121)의 갯수에 대응되도록 다수 개가 배치되어 상기 실린더 블록(120)의 회전에 따라 왕복 이동 가능할 수 있다.
구체적으로, 상기 피스톤(130)의 일단은 상기 실린더 블록(120)의 일단에 배치되어 피스톤(130)의 이동을 도모하는 슈(140)에 의해 후술할 사판(150)과 슬라이딩 가능하게 접촉하며, 상기 실린더 블록(120)이 상기 구동축(110)과 함께 회전하면 상기 피스톤(130)의 일단은 상기 사판(150)의 경사면을 따라 슬라이딩되면서 왕복 운동하게 된다.
즉, 상기 피스톤(130)은 상기 사판(150)의 기울기에 의해 왕복 운동하게 된다.
그리고, 상기 피스톤(130)의 타단은 피스톤(130)이 왕복 운동함에 따라 후술할 밸브 플레이트(160)의 제1 포트(P1)를 통해 작동 유체가 흡입되거나, 후술할 제2 포트(P2)를 통해 작동 유체를 토출하기 위한 키드니(125)(kidney)가 각각 형성될 수 있다.
상기 사판(150)은 상기 슈(140)의 회전을 도모하며, 경전각을 양쪽 방향으로 변화 가능하게 한다. 구체적으로, 이러한 사판(150) 각도에 의해 피스톤(130) 펌프의 토출 유량이 결정되며, 이러한 사판(150)의 경사각을 변경하기 위해 사판 구동부(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 사판 구동부(200)는 솔레노이드 밸브(210)가 배치된 레귤레이터(220)로써 조절 피스톤(230)에 유압 공급을 조절하고, 조절된 유압량에 따라 상기 사판(150)과 연결되어 있는조절 피스톤(230)이 신장 또는 단축되어 사판(150)각을 조정하는 것이다.
상기 밸브 플레이트(160)는 상기 실린더 블록(120)과 상기 실린더 블록과 마주하도록 배치되며, 슬라이딩 가능하도록 상기 실린더 블록(120)의 타단에 배치되어 접촉될 수 있다. 즉, 상기 밸브 플레이트(160)는 상기 실린더 블록(120)에서 사판(150)과 대향하는 일측에 반대되는 타측과 접촉될 수 있다.
또한, 상기 밸브 플레이트(160)는 상기 실린더(121)에 유체가 유입되거나 토출되기 위한 유로를 형성하는 제1 포트(P1)와, 상기 실린더(121)에 유체가 토출되거나 유입되기 위한 유로를 형성하는 제2 포트(P2)와, 상기 제2 포트(P2)로 유입된 유체를 외부로 배출하는 드레인포트(D)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 밸브 플레이트(160)는 상기 실린더 블록(120)에 접촉하는 일측면에 상기 피스톤(130)과 연통 가능한 제2 포트(P2) 및 제1 포트(P1)를 포함할 수 있으며, 타측면에 후술할 엔드 캡(180)에 형성된 배출유로(미도시)와 연통되는 드레인포트(D)가 형성될 수 있다.
상기 실린더 블록(120)이 구동축(110)과 일체로 회전하면, 상기 실린더 블록(120)이 상기 밸브 플레이트(160)에 슬라이딩되면서 복수의 피스톤(130)이 밸브 플레이트(160)의 제1 포트(P1)와 연통되었다가 이어서 제2 포트(P2)와 연통되기를 반복하게 된다.
이때, 도 2를 깆누으로 설명하면, 상기 피스톤(130)은 상기 사판(150)에 의해 상기 제1 포트(P1)와 연통될 때 하사점으로 이동하면서 작동 유체를 흡입시키고, 상기 제2 포트(P2)와 연통될 때 상사점으로 이동하면서 작동 유체를 토출시킨다.
상기 케이스(190)는 전술한 구동축(110), 사판(150), 실린더 블록(120), 피스톤(130), 조절 피스톤(230) 및 밸브 플레이트(160) 등을 둘러싸거나 지지할 수 있으며, 상기 엔드 캡(180)은 상기 밸브 플레이트(160)와 접촉하며 상기 케이스(190)의 일측면에 결합될 수 있다.
여기서, 상기 엔드 캡(180)은 상기 제1 포트(P1)와 연통되는 흡입유로(미도시)와, 상기 제2 포트(P2)와 연통되는 토출유로(미도시)를 포함할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 사판식 피스톤 펌프(100)는 상기 엔드 캡(180)의 흡입유로 및 토출유로를 통해 외부로부터 작동 유체를 공급받거나 공급하게 된다.
여기서, 상기 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2)는 상기 밸브 플레이트(160)에서 상호 이격된 원호 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2)는 상기 밸브 플레이트의 축 중심으로부터 제1 오리피스(163)까지 거리를 반경으로 하는 원주 상에서 상호 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 압력 맥동을 최소화하기 위해, 상기 제1 포트(P1)의 일 단부에 형성되어 상기 제1 포트(P1)와 연통하는 제1 노치(161)와, 상기 제2 포트(P2)의 일 단부에 형성되어 상기 제2 포트(P2)와 연통하는 제2 노치(162)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 포트(P1)의 일단에는 대향하는 상기 제2 포트(P2)의 일단으로 갈수록 좁아지게 형성되는 제1 노치(161)가 형성되고, 상기 제2 포트(P2)의 타단에는 대향하는 상기 제1 포트(P1)의 타단으로 갈수록 좁아지게 형성되는 제2 노치(162)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 노치(161)와 상기 제2 포트(P2)의 일단 사이에는 상기 드레인포트(D)와 연통되는 제1 오리피스(163)가 형성되고, 상기 제2 노치(162)와 상기 제1 포트(P1)의 타단 사이에는 상기 드레인포트(D)와 연통되는 제2 오리피스(164)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 오리피스(163)와 제2 오리피스(164)는 축 중심(O)에 대해 대칭적으로 배치될 수 있다.
따라서, 상사점에서 하사점, 또는 하사점에서 상사점으로 이동되는 동안 급격하게 변화되는 압력 변동을 최소화 할 수 있는 것이다. 한편, 노치(161, 162)와 드레인포트(D)는 공지된 사항인 바 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명은 경전각 역전 시 맥동, 소음, 제트기류(Jet-flow), 캐비테이션, 또는 백플로우에 의한 궤식 현상을 저감하기 위해 셔틀밸브(170)를 포함할 수 있다.
상기 셔틀밸브(170)는 제1 오리피스(163) 아래에 배치되며, 상기 제1 오리피스(163)를 제1 포트(P1)와는 연통되고 드레인포트(D)와는 차단되도록 하거나, 제1 오리피스(163)를 제1 포트(P1)와는 차단되고 드레인포트(D)와는 연통되도록 선택적으로 개폐할 수 있다.
마찬가지로, 상기 셔틀밸브(170)는 제2 오리피스(164) 아래에 배치되며, 상기 제2 오리피스(164)를 제2 포트(P2)와는 차단되고 드레인포트(D)와는 연통되도록 하거나, 제2 오리피스(164)를 제2 포트(P2)와는 연통되고 드레인포트(D)와는 차단되도록 선택적으로 개폐할 수 있다.
즉, 제1 포트(P1)의 일단에 배치된 셔틀밸브(170)는 제1 포트(P1)와 드레인포트(D)를 선택적으로 개폐할 수 있으며, 제2 포트(P2) 타단에 배치된 셔틀밸브(170)는 제2 포트(P2)와 드레인포트(D)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
즉, 제1 포트(P1)의 압력이 제2 포트(P2)의 압력에 비해 높은 경우에는, 제1 셔틀밸브(170a)가 제1 오리피스(163)와 제1 포트(P1)를 연통시키고, 제2 셔틀밸브(170b)가 제2 오리피스(164)와 제2 포트(P2)를 차단한다. 또한, 제2 포트(P2)의 압력이 제1 포트(P1)의 압력에 비해 높은 경우에는, 제2 셔틀밸브(170b)가 제2 오리피스와 제2 포트(P2)를 연통시키고, 제1 셔틀밸브(170a)가 제1 오리피스(163)와 제1 포트(P1)를 차단한다.
또한, 상기 사판(150)이 일 방향으로 경전되어 상기 사판(150)과 제1 포트(P1)의 제1 노치(161)와의 거리가 상기 사판(150)과 제2 포트(P2)의 제2 노치(162)와의 거리에 비해 가까운 경우에는, 상기 실린더 내의 유체가 상기 제2 포트(P2)를 통해 토출되며, 제2 셔틀밸브(170b)는 제2 오리피스(164)와 제2 포트(P2)를 연통하고 제1 셔틀밸브(170a)는 제1 오리피스(163)와 드레인포트(D)를 연통할 수 있다.
또한, 상기 셔틀밸브(170)는 상기 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2) 사이에 두 개가 대향되게 배치될 수 있으며, 상기 셔틀밸브(170)는 상기 제1 오리피스(163) 및 제2 오리피스(164)에 각각 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1 오리피스(163)를 상기 제1 포트(P1)와 연통시키거나 차단하는 제1 셔틀밸브(170a)와, 상기 제2 오리피스(164)를 상기 제2 포트(P2)와 연통시키거나 차단하는 제2 셔틀밸브(170b)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 셔틀밸브(170)는 상기 밸브 플레이트(160) 내에 배치된다. 또한, 상기 두 개의 셔틀밸브(170a, 170b)는 각각 상측 중앙부가 상기 제1 오리피스(163) 또는 제2 오리피스(164)에 연통되고, 하측 일단부가 상기 드레인포트(D)와 연통되고, 일측면이 상기 제1 포트(P1) 또는 제2 포트(P2)와 연통되는 하우징(171)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 셔틀밸브(170)는 상기 하우징(171) 내에서 이동되어 제1 포트(P1), 제2 포트(P2) 또는 드레인포트(D)를 차단하는 차단볼(172)과, 상기 하우징(171)과 차단볼(172)에 일단과 타단이 배치되어 상기 차단볼(172)에 복귀력을 제공하는 스프링(173)을 포함할 수 있다.
다시 말하자면, 상기 제1 셔틀밸브(170a)는, 상기 밸브 플레이트 내에 배치되고, 제1 오리피스(163), 제1 포트(P1) 및 드레인포트(D)와 연통되는 하우징(171)과, 상기 하우징(171) 내에서 이동 가능하게 배치되어, 상기 제1 포트(P1)를 선택적으로 차단하는 차단볼(172)과, 상기 차단볼(172)에 제1 포트(P1) 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링(173)을 포함할 수 있다.
상기 제2 셔틀밸브(170b)는, 상기 밸브 플레이트 내에 배치되고, 제2 오리피스(164), 제2 포트(P2) 및 드레인포트(D)와 연통되는 하우징(171)과, 상기 하우징(171) 내에서 이동 가능하게 배치되어, 상기 제2 포트(P2)를 선택적으로 차단하는 차단볼(172)과, 상기 차단볼(172)에 제2 포트(P2) 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링(173)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 셔틀밸브(170)는 상기 하우징(171)과 밸브 플레이트(160) 사이를 밀폐하기 위한 오링(174)을 더 포함할 수 있다.
이러한 셔틀밸브(170)의 메카니즘을 설명하자면 다음과 같다.
상기 구동축(110)이 회전하면, 상기 실린더 블록(120)이 동회전하며, 이와 동시에 상기 복수 개의 피스톤(130)은 해당 실린더(121) 내에서 상사점과 하사점 사이를 왕복 운동한다.
이때, 피스톤(130)이 상사점에서 하사점으로 이동하는 경우 상기 밸브 플레이트(160)의 제1 포트(P1) 및 실린더 블록(120)의 키드니(125)를 통해 유체를 흡수하고, 피스톤(130)이 하사점에서 상사점으로 이동하는 경우 상기 실린더 블록(120)의 키드니(125) 및 밸브 플레이트(160)의 제2 포트(P2)를 통해 유체를 토출한다.
이러한 펌프 작용이 수행되는 동안, 상기 키드니(125)가 하사점을 지나 제2 포트(P2)와 직, 간접적으로 연결되는 순간 고압 상태의 유체와 만나게 되므로 백플로우 현상이 발생할 수 있으며, 상기 키드니(125)가 토출과정을 마친 후 상사점을 통과하면서 제1 포트(P1)에 직, 간접적으로 연결되는 순간 고압 상태의 유체가 저압 상태의 제1 포트(P1)로 순간적으로 이동되어 캐비테이션 현상이 일어날 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 셔틀밸브(170)를 포함하며, 실린더(121) 내의 압력이 저압에서 고압으로 바뀔 때, 고압포트의 압력에 의해 차단볼(172)이 이동하여 드레인포트(D)와 연통된 하우징(171)의 하측 하단부가 막히고, 제1 오리피스(163) 또는 제2 오리피스(164)가 제1 포트(P1) 또는 제2 포트(P2)와 연결된다.
또한, 실린더(121) 내의 압력이 고압에서 저압으로 바뀔 때, 스프링(173)에 의해 차단볼(172)이 복귀하여 상기 제2 포트(P2) 또는 제1 포트(P1)와 연통된 하우징(171)의 일단부가 막히며 제1 오리피스(163) 또는 제2 오리피스(164)는 드레인포트(D)와 연통된다.
따라서, 상기 제2 포트(P2)와 제1 포트(P1)에 각각 배치된 두 개의 셔틀밸브(170)에 의해, 경전각이 양(+)인 경우뿐만 아니라, 경전각이 역전되어 음(-)으로 된 경우에도 압력 맥동을 저감함과 동시에 소음을 저감하고, 캐비테이션 현상 및 백플로우에 의한 궤식현상을 저감시킬 수 있는 사판식 피스톤 펌프(100)를 구현할 수 있는 이점이 있다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
100: 양경전사판식 피스톤 펌프 110: 구동축
120: 실린더 블록 121: 실린더
125: 키드니 130: 피스톤
140: 슈 150: 사판
160: 밸브 플레이트 P1: 제1 포트
P2: 제2 포트 D: 드레인포트
161: 제1 노치 162: 제2 노치
163: 제1 오리피스 164: 제2 오리피스
170: 셔틀밸브 171: 하우징
172: 차단볼 173: 스프링
174: 오링 180: 엔드 캡
190: 케이스 200: 사판 구동부
210: 솔레노이드 밸브 220: 레귤레이터
230: 조절 피스톤 T: 탱크

Claims (5)

  1. 유체가 유입되거나 토출되기 위한 유로를 형성하는 제1 포트;
    유체가 토출되거나 유입되기 위한 유로를 형성하는 제2 포트;
    상기 제1 포트의 일 단부에 형성되어 상기 제1 포트와 연통하는 제1 노치;
    상기 제2 포트의 일 단부에 형성되어 상기 제2 포트와 연통하는 제2 노치;
    상기 제1 노치와 상기 제2 포트 사이에 형성되는 제1 오리피스;
    상기 제2 노치와 상기 제1 포트 사이에 형성되는 제2 오리피스;
    상기 제1 오리피스를 제1 포트와 연통시키고 드레인포트와는 차단하거나, 또는 상기 제1 오리피스를 제1 포트와 차단시키고 드레인포트와는 연통시키는 제1 셔틀밸브; 및
    상기 제2 오리피스를 제2 포트와 차단시키고 드레인포트와는 연통시키거나, 또는 상기 제2 오리피스를 제2 포트와 연통시키고 드레인포트와는 차단시키는 제2 셔틀밸브;를 포함하는 밸브 플레이트.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 포트의 압력이 제2 포트의 압력에 비해 높은 경우에는,
    제1 셔틀밸브가 제1 오리피스와 제1 포트를 연통시키고, 제2 셔틀밸브가 제2 오리피스와 제2 포트를 차단하며,
    제2 포트의 압력이 제1 포트의 압력에 비해 높은 경우에는,
    제2 셔틀밸브가 제2 오리피스와 제2 포트를 연통시키고, 제1 셔틀밸브가 제1 오리피스와 제1 포트를 차단하는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 오리피스와 제2 오리피스는 축 중심(O)에 대해 회전 대칭적(rotational symmetry)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
  4. 동력원과 연결되어 회전하는 구동축;
    상기 구동축과 연결되어 회전하며, 실린더가 형성되는 실린더 블록;
    상기 실린더에 내에 배치되어 상기 실린더 블록의 회전에 따라 왕복 이동 가능한 피스톤;
    경전각을 양쪽 방향으로 변화 가능한 사판; 및
    상기 실린더 블록과 마주하도록 배치되는, 제1항 내지 제3항 중 한 항에 따른 밸브 플레이트;를 포함하며,
    상기 사판이 일 방향으로 경전되어 상기 사판과 제1 포트의 제1 노치와의 거리가 상기 사판과 제2 포트의 제2 노치와의 거리에 비해 가까운 경우에는,
    상기 실린더 내의 유체가 상기 제2 포트를 통해 토출되며, 제2 셔틀밸브는 제2 오리피스와 제2 포트를 연통하고, 제1 셔틀밸브는 제1 오리피스와 드레인포트를 연통하는 것을 특징으로 하는 양경전 사판식 피스톤 펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 셔틀밸브는,
    상기 밸브 플레이트 내에 배치되고, 제1 오리피스, 제1 포트 및 드레인포트와 연통되는 하우징;
    상기 하우징 내에서 이동 가능하게 배치되어, 상기 제1 포트를 선택적으로 차단하는 차단볼; 및
    상기 차단볼에 제1 포트 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링;을 포함하는 양경전 사판식 피스톤 펌프.
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