KR20180085083A - 로터리 밸브 - Google Patents

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KR20180085083A
KR20180085083A KR1020170007006A KR20170007006A KR20180085083A KR 20180085083 A KR20180085083 A KR 20180085083A KR 1020170007006 A KR1020170007006 A KR 1020170007006A KR 20170007006 A KR20170007006 A KR 20170007006A KR 20180085083 A KR20180085083 A KR 20180085083A
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조정산
박상덕
박병윤
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 로터리 밸브에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 공급 압력이 불균일한 경우에도 로터 밸브체와 로터리 밸브 수용부 사이의 기밀을 유지할 수 있게 하는 로터리 밸브를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위해 유체를 공급하는 공급 포트, 유체를 리턴하기 위한 리턴 포트, 상기 공급 포트 및 리턴 포트 중 어느 하나에 연통되는 제1포트 및 다른 하나에 연통되는 제2포트를 포함하는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 내부에 형성된 로터 밸브체 수용부와, 상기 로터 밸브체 수용부 내부에서 회전가능하게 설치되는 로터 밸브체로 이루어지며, 상기 로터 밸브 수용체에는 상기 공급 포트와 연통하는 공급 포트홀, 상기 리턴 포트와 연통하는 리턴 포트홀, 상기 제1포트와 연통하는 제1포트홀 및 상기 제2포트와 연통하는 제2포트홀이 형성되며, 상기 로터 밸브체에는 상기 로터 밸브체의 회전시에 상기 공급 포트홀과 제1포트홀이 연통되고 상기 리턴 포트홀과 제2포트홀이 연통되도록 밸브홈이 형성되고, 상기 로터 밸브체의 둘레에는 상기 로터 밸브체 수용부와 밀봉되게 하는 로터 씰이 형성되며, 상기 로터 밸브체의 밸브홈에는 상방으로 연장되어 상기 로터 밸브체 수용부로 연통하는 압력공급라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

로터리 밸브{ROTARY VALVE}
본 발명은 로터리 밸브에 대한 것으로서, 구체적으로는 로터 밸브체의 저면부에 형성된 밸브홈을 통해 밸브의 개폐작용을 하는 로터리 밸브에 대한 것이다.
유압 또는 공압으로 구동되는 액추에이터는 유체 또는 공기의 공급 또는 차단하기 위한 밸브를 이용하여 동작을 제어한다.
액추에이터 구동을 위한 밸브로서 로터리 밸브방식이 일본특허공개 제2009-150533호에 개시되어 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 공지된 구성의 로터리 밸브(1)는, 로터리 밸브(1)에 형성된 공급포트(10P)에 연결되는 펌프(P)와, 로터리 밸브(10)에 형성된 리턴포트(10T)에 연결되는 탱크(T)와, 로터리 밸브(1)의 제1포트(10A)에 연결되는 제1챔버(21) 및 제2포트(10B)에 연결되는 제2챔버(22)를 포함하는 실린더(20)와 연결되도록 구성된다.
로터리 밸브(1)의 구성은 도 2a 에 도시된 바와 같이, 복수의 포트가 형성된 밸브 하우징(10)와, 상기 밸브 하우징(10)에 형성된 로터 밸브체 수용부(11)와, 상기 로터 밸브체 수용부(11)에 수용되는 로터 밸브체(12)와, 상기 로터 밸브체(12)와 상기 로터 밸브체 수용부(11)의 상부 사이에 삽입되는 탄성체(13)로 이루어진다.
로터 밸브체(12)는 도 2b 에 도시된 바와 같이 회전부(12A)와 밸브부(12B)로 이루어지며, 밸브부(12B)의 저면에는 2개의 환형 형상의 밸브홈(12C)이 형성되어 있다.
이러한 구성의 로터리 밸브(1)에서 로터 밸브체(12)는 구동부(30)에 의해 회전하게 된다.
로터 밸브체(12)가 도 3a 에서와 같은 위치에 있는 경우, 공급포트(10P)가 로터 밸브체(12)에 의해 폐쇄되어 있으므로 실린더(20)의 제1챔버(21) 및 제2챔버(22)로 유압이 전혀 공급되지 않는다.
로터 밸브체(12)가 회전하여 도 3b 에서와 같은 위치에 있는 경우, 펌프(P)로부터 공급된 유압이 공급 포트(10P)를 통과하여 밸브홈(12C)을 통해 유동하여 제1포트(10A)로 공급되어 실린더(20)의 제1챔버(21)로 유압이 공급되게 된다.
이때, 실린더(20)의 제2챔버(22)로 연결된 제2포트(10B)로는 리턴 포트(10T)와 연통되므로 제2챔버(22)의 유압은 탱크(T)로 회수되므로, 피스톤(23)은 도 1 에서 우측방향으로 이동하게 된다.
로터 밸브체(12)가 회전하여 도 3c 에서와 같은 위치에 있는 경우, 도 3b 경우와 반대로 작용한다. 즉, 펌프(P)로부터 공급된 유압이 공급 포트(10P)를 통과하여 밸브홈(12C)을 통해 유동하여 제2포트(10B)로 공급되어 실린더(20)의 제2챔버(22)로 유압이 공급되게 된다.
이때, 실린더(20)의 제1챔버(21)로 연결된 제1포트(10A)를 통해 유압이 리턴 포트(10T)로 연결되므로, 제1챔버(21)의 유압은 탱크(T)로 회수되므로 피스톤(23)은 도 1 에서 좌측방향으로 이동하게 된다.
이와 같이 로터리 밸브가 밸브로서의 기능을 발휘하기 위해서는 로터리 밸브(1)에서 로터 밸브체(12)의 저면이 로터 밸브체 수용부(11)의 상면과 기밀이 유지되어야 한다.
그런데, 로터 밸브체(10의 밸브홈(12c)이 펌프(P)와 연결되는 경우 유체의 압력에 의해 로터 밸브체(12)가 상방으로 들어 올려지게 되는 바, 로터 밸브체(12)를 하방으로 가압하는 가압력이 요구된다.
종래기술의 로터리 밸브(1)에서는 이러한 가압력을 확보하기 위해 로터 밸브체(12)의 밸브부(12B)의 상면과 로터 밸브체 수용부(11)의 상부 하면 사이에 O-링이나 스프링 등과 같은 탄성체(13)를 설치하여 탄성력을 가압력으로 활용하게 된다.
그런데, 탄성체(13)에 의한 탄성력은 일정한 반면에 펌프(P)로부터 공급되는 유압은 항상 일정하지 않고 경우에 따라 변동되는 경우가 발생하게 된다.
따라서, 공급되는 유압이 탄성체(13)에 의한 탄성력보다 큰 경우에는 로터 밸브체(12)의 저면과 로터 밸브체 수용부(11)의 상면 사이의 기밀이 유지되지 않아 각 실린더 챔버로 공급되는 유량이 불균일하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 이러한 문제점을 방지하기 위해 탄성체(13)의 탄성력을 크게 하면 로터 밸브체(12)와 로터 밸브체 수용부(11)의 상면 사이의 마찰력이 증가하여 로터 밸브체(12)를 구동하기 위한 모터의 용량이 커져야 하는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 로터리 밸브에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 공급 압력이 불균일한 경우에도 로터 밸브체와 로터리 밸브 수용부 사이의 기밀을 유지할 수 있게 하는 로터리 밸브를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 과제를 달성하기 위해 본 발명의 로터리 밸브는, 본 유체를 공급하는 공급 포트, 유체를 리턴하기 위한 리턴 포트, 상기 공급 포트 및 리턴 포트 중 어느 하나에 연통되는 제1포트 및 다른 하나에 연통되는 제2포트를 포함하는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 내부에 형성된 로터 밸브체 수용부와, 상기 로터 밸브체 수용부 내부에서 회전가능하게 설치되는 로터 밸브체와, 상기 로터 밸브체 수용부를 덮으면서 상기 로터 밸브체를 회전가능하게 수용하는 커버로 이루어지며, 상기 로터 밸브 수용체에는 상기 공급 포트와 연통하는 공급 포트홀, 상기 리턴 포트와 연통하는 리턴 포트홀, 상기 제1포트와 연통하는 제1포트홀 및 상기 제2포트와 연통하는 제2포트홀이 형성되며, 상기 로터 밸브체에는 상기 로터 밸브체의 회전시에 상기 공급 포트홀과 제1포트홀이 연통되고 상기 리턴 포트홀과 제2포트홀이 연통되도록 밸브홈이 형성되고, 상기 로터 밸브체의 둘레에는 상기 로터 밸브체 수용부와 밀봉되게 하는 로터 씰이 형성되며, 상기 로터 밸브체의 밸브홈에는 상방으로 연장되어 상기 로터 밸브체 수용부로 연통하는 압력공급라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 로터 밸브체는, 상기 커버에 회전가능하게 수용되는 회전부와, 상기 회전부보다 큰 폭을 가지도록 형성되며 상기 밸브 하우징에 형성된 로터 밸브체 수용부에 수용되는 밸브부로 이루어지며, 상기 밸브부의 둘레에 형성된 환형홈에는 상기 로터 밸브체와 로터 밸브체 수용홈 사이을 씰링하기 위한 로터 씰이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 밸브부와 상기 커버 사이에는 제1간극이 형성되어 있는 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 밸브 하우징 상면에서 상기 로터 밸브체 수용부 둘레에는 환형 홈이 형성되고, 상기 환형홈에는 상기 밸브 하우징 상면과 상기 커버사이을 씰링하기 위한 O-링이 설치되어 있는 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 커버는 상기 로터 밸브체 수용부를 덮는 플랜지부와, 상기 플랜지부의 상방에 형성되며 상기 로터 밸브체의 회전부를 수용하는 관통홈이 형성된 보스부로 이루어지고, 상기 보스부의 길이방향 중간에 형성된 환형 형상의 홈에는 씰링부재가 수용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 유체를 공급하는 공급 포트, 유체를 리턴하기 위한 리턴 포트, 상기 공급 포트 및 리턴 포트 중 어느 하나에 연통되는 제1포트 및 다른 하나에 연통되는 제2포트를 포함하는 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 내부에 형성된 로터 밸브체 수용부와, 상기 로터 밸브체 수용부 내부에서 회전가능하게 설치되는 로터 밸브체와, 상기 로터 밸브체 수용부를 덮으면서 상기 로터 밸브체를 회전가능하게 수용하는 커버로 이루어지며, 상기 로터 밸브 수용체에는 상기 공급 포트와 연통하는 공급 포트홀, 상기 리턴 포트와 연통하는 리턴 포트홀, 상기 제1포트와 연통하는 제1포트홀 및 상기 제2포트와 연통하는 제2포트홀이 형성되며, 상기 로터 밸브체에는 상기 로터 밸브체의 회전시에 상기 공급 포트홀과 제1포트홀이 연통되고 상기 리턴 포트홀과 제2포트홀이 연통되도록 밸브홈이 형성되고, 상기 로터 밸브체의 둘레에는 상기 로터 밸브체 수용부와 밀봉되게 하는 로터 씰이 형성되며, 상기 공급포트에는 별도의 압력공급라인이 상기 로터 밸브체 수용부에서 상기 로터 밸브체 상방으로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 로터 밸브체는, 상기 커버에 회전가능하게 수용되는 회전부와, 상기 회전부보다 큰 폭을 가지도록 형성되며 상기 밸브 하우징에 형성된 로터 밸브체 수용부에 수용되는 밸브부로 이루어지며, 상기 밸브부의 둘레에 형성된 환형홈에는 상기 로터 밸브체와 로터 밸브체 수용홈 사이을 씰링하기 위한 로터 씰이 형성되어 있는 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 밸브부와 상기 커버 사이에는 제1간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 밸브 하우징 상면에서 상기 로터 밸브체 수용부 둘레에는 환형 홈이 형성되고, 상기 환형홈에는 상기 밸브 하우징 상면과 상기 커버사이을 씰링하기 위한 O-링이 설치되어 있는 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 커버는 상기 로터 밸브체 수용부를 덮는 플랜지부와, 상기 플랜지부의 상방에 형성되며 상기 로터 밸브체의 회전부를 수용하는 관통홈이 형성된 보스부로 이루어지고, 상기 보스부의 길이방향 중간에 형성된 환형 형상의 홈에는 씰링부재가 수용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 로터 밸브체는, 상기 커버에 회전가능하게 수용되는 회전부와, 상기 회전부보다 큰 폭을 가지도록 형성되며 상기 밸브 하우징에 형성된 로터 밸브체 수용부에 수용되는 밸브부로 이루어지며, 상기 압력공급라인은 상기 밸브부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 회전부와 상기 밸브부 사이에는 단차부가 형성되며, 상기 단차부는 상기 회전부보다는 폭이 크고 상기 밸브부보다 폭이 작게 형성되고, 상기 커버의 저면부에는 상기 단차부를 수용하기 위한 단차 수용홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 밸브홈은 한 쌍으로 이루어지며, 상기 한 쌍의 밸브홈 중 어느 일방에는 상기 압력공급라인이 형성되며, 다른 일방에는 상기 상방으로 연장되어 상기 단차부를 지나 상기 로터 밸브체 수용부로 연통하는 드레인 라인이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 단차부와 상기 단차 수용홈 사이에는 제2간극이 형성되는 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 로터 밸브 수용체에 형성된 제1포트홀 및 제2포트홀을 상기 공급 포트홀 및 리턴 포트홀보다 더 넓은 단면형상을 가지도록 형성되는 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 로터 밸브 수용체에 형성된 공급 포트홀, 리턴 포트홀, 제1포트홀 및 제2포트홀을 폭이 연장된 단면형상을 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서, 상기 로터 밸브 수용체에 형성된 제1포트홀 및 제2포트홀의 어느 일방이 타방보다 더 넓은 단면형상을 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브 장치는 로터리 밸브와, 상기 로터리 밸브의 공급 포트에 연결되는 펌프와, 상기 로터리 밸브의 리턴 포트에 연결되는 탱크와, 상기 로터리 밸브의 제1포트에 연결되는 제1챔버 및 제2포트에 연결되는 제2챔버로 이루어지는 실린더와, 상기 로터리 밸브의 로터 밸브체를 구동하기 위한 구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로터리 밸브에서는 인가되는 공급 압력의 크기에 따라 자연적으로 연동되어 로터 밸브체를 가압하는 압력의 크기가 결정되므로, 공급압력의 크기에 관계없이 로터 밸브체와 로터 밸브체 수용부 사이의 기밀 유지가 가능하게 된다.
이로 인해, 밸브 내부에서 유체의 누설을 방지할 수 있게 되어 로터리 밸브 작동 신뢰성이 확보되는 장점을 가지게 된다.
또한, 종래의 로터리 밸브가 다른 종류의 밸브(스풀, 직선이동)에 비해 비교적 낮은 압력에서 사용되어 왔으나 본 발명의 로터비 밸브는 높은 압력에서도 사용이 가능한 장점을 가지게 된다
게다가, 종래기술에서와 같이 공급압력의 변동성이 큰 경우에도 로터 밸브체의 회전을 위한 용량이 큰 모터를 사용할 필요없이 일반적인 모터만을 사용하는 것이 가능하게 되어 제품 원가절감에도 유리하게 된다.
또한, 압력공급라인을 통해서 로터 밸브체에 가해지는 압력이 과도하게 커지게 된 경우, 이를 탱크쪽으로 배출하는 드레인 라인이 형성됨으로써 로터 밸브체에 과도한 압력이 발생하는 것을 방지하여 누설을 감소시키는 효과를 가지게 된다.
도 1 은 종래기술의 로터리 밸브가 설치된 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2 는 종래기술의 로터리 밸브를 도시하는 도면이다.
도 3 은 종래기술의 로터리 밸브의 작동을 도시하는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 분해사시도이다.
도 5 은 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 단면을 도시하는 도면이다.
도 6 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 밸브 하우징을 도시하는 도면이다.
도 7 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 밸브 하우징에서 연통홀의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 밸브 하우징에서 연통홀의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 밸브 하우징에서 단로드형 실린더에 연결되는 경우의 연통홀의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 로터 밸브체를 도시하는 도면이다.
도 11 는 본 발명의 로터리 밸브의 제2실시예를 도시하는 도면이다.
도 12 는 본 발명의 로터리 밸브의 제3실시예를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 4 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 분해사시도이다. 도 5 은 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 단면을 도시하는 도면이다. 도 6 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 밸브 하우징을 도시하는 도면이다.
[제1실시예]
본 발명의 로터리 밸브(1000)는, 밸브 하우징(100)와, 상기 밸브 하우징(100)에 수용되는 로터 밸브체(200)와, 상기 로터 밸브체(200)를 고정하기 위한 커버(300)로 이루어진다.
본 발명의 로터리 밸브(1000)는 밸브 자체의 구성만 상이하며 다른 펌프(P), 탱크(T), 실린더(20)와 포트를 통해 연결되는 구성은 종래기술의 경우(도1 참조)와 동일하므로 로터리 밸브(1000)를 제외한 다른 구성에 대해서는 도 1에서 사용된 도면부호를 공통으로 사용하기로 한다.
밸브 하우징(100)은 형상의 제한은 없으나 일반적으로 정육면체 내지 직육면체로 형성되며 복수의 포트(110)를 포함하도록 형성된다.
밸브 하우징(100)에 형성된 복수의 포트(110)는 펌프(P)에 연결되어 유압을 공급하기 위한 공급 포트(110P)와, 탱크(T)로 연결되어 유압을 회수하기 위한 리턴 포트(110T)와, 실린더(20)의 제1챔버(21)에 연결되는 제1포트(110A), 실린더(20)의 제2챔버(22)에 연결되는 제2포트(110B)로 이루어진다.
본 실시예에서는 1개의 공급 포트, 1개의 리턴 포트, 2개의 제1,2포트에 대한 것이나 이러한 개수에 한정되는 것은 아니며 적용되는 장치의 필요에 따라 각각의 포트의 개수를 달리하여 형성하는 것도 가능하다.
밸브 하우징(100)의 중앙에는 로터 밸브체(200)를 수용하기 위한 로터 밸브체 수용부(120)가 형성된다.
로터 밸브체 수용부(120)의 저면의 중앙에는 로터 밸브체(200)를 회전지지하게 하기 위한 지지홈(121)이 형성되어 있다.
지지홈(121)의 둘레에는 상기 복수의 포트와 각각 연통하는 연통홀(122)이 형성되어 있다.
즉, 공급 포트(110P)와 연통하는 공급홀(122P), 리턴 포트(110T)와 연통하는 리턴홀(122T), 실린더(20)의 제1챔버(21)에 연결되는 제1포트(110A)와 연통하는 제1포트홀(122A), 실린더(20)의 제2챔버(22)에 연결되는 제2포트(110B)와 연통하는 제2포트홀(122B)가 형성된다.
본 실시예에서 연통홀(122)의 형상은 단면이 원형인 경우에 대한 것이나 이에 한정되는 것은 아니며 단면형상을 달리 하는 것도 가능하다.
도 7 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 밸브 하우징에서 연통홀의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 7a 에 도시된 바와 같이 본 발명의 연통홀의 다른 실시예에서는 제1포트홀(122A) 및 제2포트홀(122B)의 직경을 더 크게 하고 폭도 크게 하여 단면이 커진 타원형상으로 형성할 수도 있다.
이와 같이 형성하는 경우 로터 밸브체(200)의 작은 회전에도 밸브홈(220C)에 있어서 제1포트홀(122A)이나 제2포트홀(122B)이 공급홀(122P)이나 리턴홀(122T)과 겹치는 면적이 넓어지게 된다.
이로 인해 로터 밸브체(200)를 동일한 각도로 회전시킨 경우 도 6 경우와 같이 포트홀(122)을 동일한 크기로 형성한 경우에 비해 유량을 증가시키는데 유리한 작용을 할 수 있게 된다.
이와는 반대로, 도 7b 에 도시된 바와 같이 제1포트홀(122A), 제2포트홀(122B), 공급홀(122P), 리턴홀(122T)의 직경을 감소시키고 폭은 증가시켜 형성할 수도 있다.
이와 같이 형성한 경우에는 로터 밸브체(200)의 회전에 따라 제1포트홀(122A)이나 제2포트홀(122B)이 공급홀(122P)이나 리턴홀(122T)과 겹치는 면적의미세한 제어가 가능하게 된다.
이로 인해 로터 밸브체(200)를 동일한 각도로 회전시킨 경우 도 6 경우와 같이 포트홀(122)을 동일한 크기로 형성한 경우에 비해 유량 분해능을 높일 수 있는 작용을 하게 된다.
도 8 은 본 발명의 로터리 밸브의 밸브 하우징에서 연통홀의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
본 발명의 연통홀의 또 다른 실시예에서는 도 8a 에 도시된 바와 같이 리턴 포트홀(122T)의 크기만을 나머지 다른 포트홀들의 크기보다 크게 형성할 수 있다.
리턴포트홀(122T)의 크기가 다른 포트홀의 크기와 동일한 경우 로터리 밸브(1000)가 작동되지 않는 통상적인 상태에서는 도 8b 에 도시된 바와 같이, 로터 밸브체(200)는 공급홀(122P), 리턴홀(122T)는 폐쇄시키고 제1포트홀(122A), 제2포트홀(122B)만 개방된 상태를 유지하게 되는 바, 이 로터리 밸브(1000)와 연결되는 실린더(20)의 로드(23)는 고정된 상태를 유지하게 된다.
이러한 구성은 실린더(20)의 로드(23)가 로봇의 다리 등에 사용되어 지면보행을 위한 충격흡수가 요구되는 경우에 유리하지 못한 작용을 하게 된다.
그러나, 리턴 포트홀(122T)을 도 8a 와 같이 형성하면 로터리 밸브(1000)가 작동되지 않는 상태에서도 도 8c 에 도시된 바와 같이 리턴 포트홀(122T)을 통해 제1포트홀(122A) 및 제2포트홀(122B)과 연통되면서 유체가 유동하게 된다.
이로 인해 실린더(20)의 로드(23)가 유체의 유동되는 작용상태를 유지하므로 로드(23)가 탄력적인 상태로 존재하는 바, 실린더(20)가 로봇 다리 등에 적용되어 지면보행에서 발생하는 충격을 흡수하는 작용을 하게 되어 유리한 효과를 가지게 된다.
도 9 는 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 밸브 하우징에서 단로드형 실린더에 연결되는 경우의 연통홀의 실시예를 도시하는 도면이다.
연통홀의 다른 실시예에서는 도 9a 에 도시된 바와 같이 제1포트홀(122A)의 크기보다 제2포트홀(122B)의 크기를 작게 하여 형성하는 것도 가능하다. 이러한 경우 제2포트홀(122B) 뿐만 아니라 제2포트홀(122B)에 작용하는 밸브홈(220B)의 폭도 작게 형성된다.
도 9b 에 도시된 바와 같이 실린더에는 단로드형 실린더(좌측) 및 복로드형 실린더(우측) 방식이 존재한다.
단로드형 실린더에 있어서는 피스톤(20)이 제1챔버(21)에서만 가압되어 일방향으로만 힘을 발휘하게 되는 바, 힘을 발휘하지 않는 제2챔버(22)에 대해서는 많은 유랑이 필요하지 않으므로 제2포트홀(122B)의 크기를 작게 형성하는 것이 바람직 하게 된다.
밸브 하우징(100)의 상면에서 로터 밸브체 수용부(120)의 둘레에는 O-링(150)을 수용하기 위해 이에 대응하는 형상을 가지는 O-링 수용홈(130)이 형성되어 있다.
밸브 하우징(100)에서 O-링 수용홈(130의 둘레에는 커버(300)를 수용하기 위한 커버 수용홈(140)이 형성되어 있다.
커버 수용홈(140)의 내부에는 볼트(B)와의 체결을 위한 체결홈(141)이 형성되어 있다.
도 10 은 본 발명의 로터리 밸브의 제1실시예의 로터 밸브체를 도시하는 도면이다.
로터 밸브체(200)는 회전부(210)와 상기 회전부(210)보다 더 큰 직경을 가지는 밸브부(220)로 이루어진다.
밸브부(220)의 높이는 로터 밸브체 수용부(120)의 깊이보다 약간 작게 형성됨으로써 밸브부(220)를 로터 밸브체 수용부(120)에 조립한 경우 밸브부(220)의 상부와 커버(300)의 저면부 사이에 제1간극(a)이 발생하도록 형성된다.
밸브부(220)의 외부 둘레에는 로터 씰(230)을 수용하기 위한 환형 형상의 로터 씰 수용홈(220A)이 형성된다.
밸브부(220)의 저면 중앙에는 로터 밸브체(200)의 회전을 위한 회전 돌출부(220B)가 형성되어 있으며, 회전 돌출부(222)의 둘레에는 원호 형상의 환형 밸브홈(220C)이 형성되어 있다.
밸브홈(220C)은 2개의 동일한 형상인 한 쌍으로 이루어지며, 각 밸브홈(220C)은 폭은 연통홀(122)의 폭과 동일하게 형성된다.
밸브홈(220C)의 길이는 로터 밸브체(200)가 작동되어 회전하는 경우 하나의 밸브홈(220C)이 제1포트홀(122A) 및 제2포트홀(122B)의 어느 일방과 공급 포트홀(122P) 및 리턴 포트홀(122T)의 어느 일방이 포함되도록 형성된다.
나머지 다른 밸브홈(220C)의 길이는 로터 밸브체(200)가 작동되어 회전하는 경우 제1포트홀(122A) 및 제2포트홀(122B)의 다른 일방과 공급 포트홀(122P) 및 리턴 포트홀(122T)의 다른 일방이 포함되도록 결정된다.
밸브부(220)에는 밸브부(220)의 저면에서 상면으로 관통하며 밸브홈(220C)의 구간내에 형성되는 압력공급라인(220D)이 형성된다.
커버(300)는 보스부(310)와, 상기 보스부(310)의 하부에 형성되는 플랜지부(320)로 이루어진다.
보스부(310)의 내부에는 로터 밸브체(200)의 회전부(210)가 삽입되기 위한 관통홈(311)이 상하방향으로 형성되며, 관통홈(311)의 중간에는 환형 형상의 홈(312)이 형성되어 U-패킹 형상의 실링부재(330)를 수용하는 작용을 한다.
커버(300)는 플랜지부(320)에 형성된 체결홈(322)으로 볼트(B)가 삽입되어 밸브 하우징(100)의 체결홈(141)에 체결됨으로써 고정된다.
다음으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 로터리 밸브의 작용에 대해 설명한다.
펌프(P)로부터 유체가 공급포트(110P)를 통해서 로터리 밸브(1000)로 공급되면 공급홀(122P)을 통해 밸브홈(220B)으로 안내된 다음 로터 밸브체(200)의 회전위치에 따라 개방된 제1포트홀(122A)이나 제2포트홀(122B)로 공급되는 작용을 한다는 점은 공지기술의 로터리 밸브 경우(도3 참조)와 동일하다.
구동부(30)의 작동에 의해 로터리 밸브(1000)가 작동하여 로터 밸브체(200)가 도 3b 와 같이 위치된 경우 펌프(P)에서 공급된 유체가 공급포트홀(122P)을 지나 밸브홈(220B)을 통과하면서 제1포트홀(122A)로 유입(도 5 참조)된다.
이때, 펌프(P)로부터 공급되는 유체의 압력이 과도하게 큰 경우에는 공급포트(110P)로 공급된 유체의 일부는 밸브홈(220C)으로 유입되어 로터 밸브체(200)에 형성된 압력 공급 라인(220D)을 통해 로터 밸브체(200)의 상부의 제1간극(a)으로 유입된다.
이때, 로터 밸브체(200)의 둘레에는 로터 씰(230)이 고정되도록 형성되어 있으므로 압력공급라인(220D)을 통해 로터 밸브체(200)의 상부의 제1간극(a)으로 유입된 유체는 로터 밸브체(200)를 하방으로 가압하는 작용을 하게 된다.
이러한 하방가압력으로 인해 로터 밸브체(200)의 저면과 로터 밸브체 수용부(120)의 상면과의 기밀이 확보됨으로써 실린더(20)의 각 제1,2챔버(21,22)로 공급되는 유량이 균일하게 유지되는 작용을 하게 된다.
본 발명에서는 공급압력의 변동을 수용하기 위해 별도의 구성을 설치하는 것이 아니라 단순히 로터 밸브체(220)에 유체가 유동하기 위한 관통홈만을 형성하면 되므로 간단한 구성만으로 공급압력을 변동을 수용하는 것이 가능하게 된다.
또한, 압력공급라인(220D)을 통해 로터 밸브체(200)를 가압하는 작용력은 공급되는 압력의 변동성에 따라 함께 연동하여 변동되므로 가압력이 큰 경우 종래기술에서와 같이 로터 밸브체를 구동하기 위한 모터의 용량이 커져야 하는 문제점이 근본적으로 해결되는 작용을 하게 된다.
[제2실시예]
도 11 는 본 발명의 로터리 밸브의 제2실시예를 도시하는 도면이다.
본 발명의 로터리 밸브의 제2실시예는 제1실시예와 비교하여 볼 때 로터 밸브체의 구성 및 커버의 구성만이 상이하므로 이하 상이한 구성에 대해서만명하기로 한다.
로터리 밸브의 제2실시예에서 로터 밸브체(200)에는 회전부(210)와 밸브부(220)의 사이에 단차부(240)가 추가로 더 형성된다.
단차부(240)의 직경은 회전부(210)의 직경 및 밸브부(220)의 직경 사이의 크기로 형성된다.
압력 공급 라인(220D)이 로터 밸브체(200)에서 밸브부(220)를 관통하여 형성되는 점은 제1실시예의 경우와 동일하다.
그러나, 로터리 밸브의 제2실시예에서는 로터 밸브체(200)에 드레인 라인(220E)이 추가되어 형성된다는 점이 상이하다.
드레인 라인(220E)은 밸브부(220)를 지나 단차부(240)를 관통하도록 형성되며 한 쌍의 밸브홈(220C)에서 압력공급라인(220D)이 형성되지 않은 다른 밸브홈(220C)에 형성된다.
한편, 커버(300)에서 플랜지부(320)의 저면에는 단차부(240)를 수용하기 위한 단차 수용홈(321)이 추가로 더 형성된다.
단차 수용홈(321)의 높이는 단차부(240)의 높이보다 약간 크게 형성됨으로써 로터 밸브체(200)가 조립된 경우 단차부(240)의 상면과 커버(300)의 단차 수용홈(321)의 저면 사이에 제2간극(b)이 존재하도록 형성된다.
다음으로 로터리 밸브의 제2실시예의 작용에 대해 설명한다.
펌프(P)를 통해 공급되는 압력이 큰 경우 압력공급라인(220D)를 통해 제1간극(a)에서 로터 밸브체(200)에 가압력을 발생시키게 하는 작용은 제1실시예의 경우와 동일하다.
그런데, 압력공급라인(220D)을 통해 가해지는 압력이 대기압보다 과도하게 높은 경우 로터 밸브체(200)의 로터 씰(230)도 가해지는 압력도 과도하게 커지게 되어 누유 발생가능성이 높아지게 된다.
이를 방지하기 위해서는 로터 씰(230)이 높은 마찰력을 가져야 하며 제품 가격도 상대적으로 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
로터리 밸브의 제2실시예에서는 제1실시예와 같이 압력공급라인(220D)과 연결되는 의해 제1간극(a)을 두고, 이보다 상방으로 탱크 라인(122T)과 연결되는 제2간극(b)을 구성함으로써 압력 공급라인의 높은 압력과 대기압 사이의 압력차이를 줄여주며, 높은 압력에 의해 누설되는 유체를 탱크 라인으로 회귀시킬 수 있다.
이러한 압력 감소 작용으로 인해 로터 밸브체(200)에 형성된 로터 씰(230)에 과도한 압력이 작용하는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.
나머지 다른 작용은 제1실시예의 경우와 동일하다.
[제3실시예]
도 12 는 본 발명의 로터리 밸브의 제3실시예를 도시하는 도면이다.
로터리 밸브의 제3실시예는 제1,2실시예에서의 압력공급라인이 형성되는 구성만이 상이하며 나머지 구성은 동일하다.
로터리 밸브의 제1,2실시예에서는 압력공급라인(220D)이 로터 밸브체(200)에 형성되는 반면 제3실시예에서는 밸브 하우징(100)에 형성된다.
즉, 로터리 밸브의 제3실시예에서는 압력공급라인(160)은 밸브 하우징(100)의 공급포트(110P)에 일단이 연통되고 타단이 로터 밸브체 수용부(120)에서 로터 밸브체(200)의 상단에 연통되도록 형성된다.
로터리 밸브의 제3실시예에서는 로터 밸브체(200)에 압력공급라인을 형성하기 곤란한 경우 밸브 하우징(100)에 형성한다는 점만이 상이하다.
펌프(P)를 통해 공급되는 압력이 큰 경우 압력공급라인(160)를 통해 로터 밸브체 수용부(120)에 형성된 제1간극(a)으로 유입되어 로터 밸브체(200)에 하방으로 가압력을 발생시키게 하는 작용은 제1실시예의 경우와 동일하다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위해 예시적으로 기재된 것인 바, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다
100:밸브 하우징 200:로터 밸브체
300:커버 1000:로터리 밸브

Claims (18)

  1. 유체를 공급하는 공급 포트, 유체를 리턴하기 위한 리턴 포트, 상기 공급 포트 및 리턴 포트 중 어느 하나에 연통되는 제1포트 및 다른 하나에 연통되는 제2포트를 포함하는 밸브 하우징과,
    상기 밸브 하우징의 내부에 형성된 로터 밸브체 수용부와,
    상기 로터 밸브체 수용부 내부에서 회전가능하게 설치되는 로터 밸브체와,
    상기 로터 밸브체 수용부를 덮으면서 상기 로터 밸브체를 회전가능하게 수용하는 커버로 이루어지며,
    상기 로터 밸브 수용체에는 상기 공급 포트와 연통하는 공급 포트홀, 상기 리턴 포트와 연통하는 리턴 포트홀, 상기 제1포트와 연통하는 제1포트홀 및 상기 제2포트와 연통하는 제2포트홀이 형성되며,
    상기 로터 밸브체에는 상기 로터 밸브체의 회전시에 상기 공급 포트홀과 제1포트홀이 연통되고 상기 리턴 포트홀과 제2포트홀이 연통되도록 밸브홈이 형성되고,
    상기 로터 밸브체의 둘레에는 상기 로터 밸브체 수용부와 밀봉되게 하는 로터 씰이 형성되며,
    상기 로터 밸브체의 밸브홈에는 상방으로 연장되어 상기 로터 밸브체 수용부로 연통하는 압력공급라인이 형성되는 로터리 밸브.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 로터 밸브체는,
    상기 커버에 회전가능하게 수용되는 회전부와,
    상기 회전부보다 큰 폭을 가지도록 형성되며 상기 밸브 하우징에 형성된 로터 밸브체 수용부에 수용되는 밸브부로 이루어지며,
    상기 밸브부의 둘레에 형성된 환형홈에는 상기 로터 밸브체와 로터 밸브체 수용홈 사이을 씰링하기 위한 로터 씰이 형성되어 있는 로터리 밸브.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 밸브부와 상기 커버 사이에는 제1간극이 형성되어 있는 로터리 밸브.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 밸브 하우징 상면에서 상기 로터 밸브체 수용부 둘레에는 환형 홈이 형성되고,
    상기 환형홈에는 상기 밸브 하우징 상면과 상기 커버사이을 씰링하기 위한 O-링이 설치되어 있는 로터리 밸브.
  5. 청구항 4 에 있어서,
    상기 커버는 상기 로터 밸브체 수용부를 덮는 플랜지부와,
    상기 플랜지부의 상방에 형성되며 상기 로터 밸브체의 회전부를 수용하는 관통홈이 형성된 보스부로 이루어지고,
    상기 보스부의 길이방향 중간에 형성된 환형 형상의 홈에는 씰링부재가 수용되는 로터리 밸브.
  6. 유체를 공급하는 공급 포트, 유체를 리턴하기 위한 리턴 포트, 상기 공급 포트 및 리턴 포트 중 어느 하나에 연통되는 제1포트 및 다른 하나에 연통되는 제2포트를 포함하는 밸브 하우징과,
    상기 밸브 하우징의 내부에 형성된 로터 밸브체 수용부와,
    상기 로터 밸브체 수용부 내부에서 회전가능하게 설치되는 로터 밸브체와,
    상기 로터 밸브체 수용부를 덮으면서 상기 로터 밸브체를 회전가능하게 수용하는 커버로 이루어지며,
    상기 로터 밸브 수용체에는 상기 공급 포트와 연통하는 공급 포트홀, 상기 리턴 포트와 연통하는 리턴 포트홀, 상기 제1포트와 연통하는 제1포트홀 및 상기 제2포트와 연통하는 제2포트홀이 형성되며,
    상기 로터 밸브체에는 상기 로터 밸브체의 회전시에 상기 공급 포트홀과 제1포트홀이 연통되고 상기 리턴 포트홀과 제2포트홀이 연통되도록 밸브홈이 형성되고,
    상기 로터 밸브체의 둘레에는 상기 로터 밸브체 수용부와 밀봉되게 하는 로터 씰이 형성되며,
    상기 공급포트에는 별도의 압력공급라인이 상기 로터 밸브체 수용부에서 상기 로터 밸브체 상방으로 연통되도록 형성되는 로터리 밸브.
  7. 청구항 6 에 있어서,
    상기 로터 밸브체는,
    상기 커버에 회전가능하게 수용되는 회전부와,
    상기 회전부보다 큰 폭을 가지도록 형성되며 상기 밸브 하우징에 형성된 로터 밸브체 수용부에 수용되는 밸브부로 이루어지며,
    상기 밸브부의 둘레에 형성된 환형홈에는 상기 로터 밸브체와 로터 밸브체 수용홈 사이을 씰링하기 위한 로터 씰이 형성되어 있는 로터리 밸브.
  8. 청구항 7 에 있어서,
    상기 밸브부와 상기 커버 사이에는 제1간극이 형성되어 있는 로터리 밸브.
  9. 청구항 8 에 있어서,
    상기 밸브 하우징 상면에서 상기 로터 밸브체 수용부 둘레에는 환형 홈이 형성되고,
    상기 환형홈에는 상기 밸브 하우징 상면과 상기 커버사이을 씰링하기 위한 O-링이 설치되어 있는 로터리 밸브.
  10. 청구항 9 에 있어서,
    상기 커버는 상기 로터 밸브체 수용부를 덮는 플랜지부와,
    상기 플랜지부의 상방에 형성되며 상기 로터 밸브체의 회전부를 수용하는 관통홈이 형성된 보스부로 이루어지고,
    상기 보스부의 길이방향 중간에 형성된 환형 형상의 홈에는 씰링부재가 수용되는 로터리 밸브.
  11. 청구항 10 에 있어서,
    상기 로터 밸브체는,
    상기 커버에 회전가능하게 수용되는 회전부와,
    상기 회전부보다 큰 폭을 가지도록 형성되며 상기 밸브 하우징에 형성된 로터 밸브체 수용부에 수용되는 밸브부로 이루어지며,
    상기 압력공급라인은 상기 밸브부에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 밸브.
  12. 청구항 11 에 있어서,
    상기 회전부와 상기 밸브부 사이에는 단차부가 형성되며,
    상기 단차부는 상기 회전부보다는 폭이 크고 상기 밸브부보다 폭이 작게 형성되고,
    상기 커버의 저면부에는 상기 단차부를 수용하기 위한 단차 수용홈이 형성되어 있는 로터리 밸브.
  13. 청구항 12 에 있어서,
    상기 밸브홈은 한 쌍으로 이루어지며,
    상기 한 쌍의 밸브홈 중 어느 일방에는 상기 압력공급라인이 형성되며,
    다른 일방에는 상기 상방으로 연장되어 상기 단차부를 지나 상기 로터 밸브체 수용부로 연통하는 드레인 라인이 형성되는 로터리 밸브.
  14. 청구항 13 에 있어서,
    상기 단차부와 상기 단차 수용홈 사이에는 제2간극이 형성되는 로터리 밸브.
  15. 청구항 1 또는 청구항 6 에 있어서,
    상기 로터 밸브 수용체에 형성된 제1포트홀 및 제2포트홀을 상기 공급 포트홀 및 리턴 포트홀보다 더 넓은 단면형상을 가지도록 형성되는 로터리 밸브.
  16. 청구항 1 또는 청구항 6 에 있어서,
    상기 로터 밸브 수용체에 형성된 공급 포트홀, 리턴 포트홀, 제1포트홀 및 제2포트홀을 폭이 연장된 단면형상을 가지도록 형성되는 로터리 밸브.
  17. 청구항 1 또는 청구항 6 에 있어서,
    상기 로터 밸브 수용체에 형성된 제1포트홀 및 제2포트홀의 어느 일방이 타방보다 더 넓은 단면형상을 가지도록 형성되는 로터리 밸브.
  18. 청구항 1 또는 청구항 6 에 기재된 로터리 밸브와,
    상기 로터리 밸브의 공급 포트에 연결되는 펌프와,
    상기 로터리 밸브의 리턴 포트에 연결되는 탱크와,
    상기 로터리 밸브의 제1포트에 연결되는 제1챔버 및 제2포트에 연결되는 제2챔버로 이루어지는 실린더와,
    상기 로터리 밸브의 로터 밸브체를 구동하기 위한 구동부를 포함하여 이루어지는 로터리 밸브 장치.
KR1020170007006A 2017-01-16 2017-01-16 로터리 밸브 KR101923057B1 (ko)

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