KR20200055097A - 릴리프 밸브 - Google Patents

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KR20200055097A
KR20200055097A KR1020207011776A KR20207011776A KR20200055097A KR 20200055097 A KR20200055097 A KR 20200055097A KR 1020207011776 A KR1020207011776 A KR 1020207011776A KR 20207011776 A KR20207011776 A KR 20207011776A KR 20200055097 A KR20200055097 A KR 20200055097A
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passage
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pressure passage
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pilot
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KR1020207011776A
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마사히로 에가와
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케이와이비 가부시키가이샤
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Abstract

릴리프 밸브(100)는, 밸브 개방 상태에서 저압 통로(4L)로부터 고압 통로(4H)로의 작동 유체의 흐름을 허용하는 석션 포핏(3)과, 고압 통로(4H)와 석션 포핏(3) 내의 배압실(8)을 연통하는 파일럿 통로(60)와, 배압실(8)과 가이드 플러그(7) 내에 마련된 드레인실(12)을 연통하는 통로(21)를 개폐하는 파일럿 포핏(9)을 구비하고, 석션 포핏(3)은, 기기 본체(1)의 제1 시트부(1a)에 착좌되는 제1 착좌부(3a)를 갖고, 메인 포핏(5)은, 고압 통로(4H)를 향해 돌출되는 돌출부(53a)를 갖고, 제1 착좌부(3a)로부터 고압 통로(4H)에 면하는 파일럿 통로(60)의 선단측 개구부(61a)까지의 길이 L이, 돌출부(53a)의 외경 D0 이상의 길이로 설정된다.

Description

릴리프 밸브
본 발명은, 릴리프 밸브에 관한 것이다.
JP2001-343082A에는, 체크 밸브(cv)가 개방됨으로써 포핏(10)이 개방되어, 고압 통로(3)로부터 저압 통로(4)로 작동 유체를 흐르게 함으로써 고압 통로(3) 측의 압력을 소정의 압력으로 유지하는 릴리프 밸브가 개시되어 있다.
JP2001-343082A에 기재된 릴리프 밸브는, 고압 통로(3) 측의 압력이 부압이 된 경우, 즉, 고압 통로(3) 측의 압력이, 저압 통로(4)측의 압력보다 낮아진 경우에, 포핏(7)이 스프링(S1)에 저항하여 이동하여 시트부(12)가 개방된다. 이에 의해, 저압 통로(4)측의 작동 유체가 고압 통로(3) 측으로 공급되므로, 캐비테이션의 발생이 방지된다.
JP2001-343082A에 기재된 릴리프 밸브에서는, 포핏(7)의 외측에 작용하는 압력과 포핏(7)의 내측에 작용하는 압력의 차가 클수록, 포핏(7)의 개방도가 커져, 흡입 성능이 향상된다. 포핏(7)의 내측의 파일럿실(11)은, 제어 피스톤(P)의 연통 구멍(14)을 통해 고압 통로(3)에 연통된다.
그러나 포핏(7)이 개방되어, 저압 통로(4)로부터 고압 통로(3)로 작동 유체가 흐르기 시작하였을 때, 고압 통로(3)에 있어서의 저압 통로(4)에 가까운 영역에서는, 먼 영역에 비해 압력이 높아진다. 이 때문에, 고압 통로(3)에 있어서의 저압 통로(4)에 가까운 영역에 연통 구멍(14)의 개구부가 위치해 버리면, 포핏(7)의 외측에 작용하는 압력과 포핏(7)의 내측에 작용하는 압력의 차가 작아져, 포핏(7)의 개방도가 충분히 커지지 않아, 충분한 흡입 성능을 확보할 수 없게 될 우려가 있다.
본 발명은, 릴리프 밸브의 흡입 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 릴리프 밸브이며, 고압 통로와 저압 통로가 마련되는 기기 본체에 설치되는 밸브 케이스와, 상기 밸브 케이스 내에 마련되고, 상기 기기 본체에 마련되는 제1 시트부로부터 이격된 밸브 개방 상태에서 상기 저압 통로로부터 상기 고압 통로로의 작동 유체의 흐름을 허용하고, 상기 제1 시트부에 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서 상기 고압 통로와 상기 저압 통로의 연통을 차단하는 석션 포핏과, 상기 석션 포핏 내에 마련되고, 상기 석션 포핏에 마련되는 제2 시트부로부터 이격된 밸브 개방 상태에서 상기 고압 통로로부터 상기 저압 통로로의 작동 유체의 흐름을 허용하고, 상기 제2 시트부에 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서 상기 고압 통로와 상기 저압 통로의 연통을 차단하는 메인 포핏과, 상기 석션 포핏 내에 있어서, 상기 메인 포핏과의 사이에서 배압실을 구획 형성하는 가이드 플러그와, 상기 메인 포핏에 마련되고, 상기 고압 통로와 상기 배압실을 연통하는 파일럿 통로와, 상기 배압실과 상기 가이드 플러그 내에 마련된 드레인실을 연통하는 통로를 개폐하는 파일럿 포핏을 구비하고, 상기 고압 통로의 압력이 설정압에 도달하면, 상기 파일럿 포핏이 개방됨으로써, 상기 메인 포핏이 개방되어 상기 고압 통로로부터 상기 저압 통로로 작동 유체가 유도되고, 상기 고압 통로의 압력이 상기 저압 통로의 압력보다 낮아지면, 상기 석션 포핏이 개방되어 상기 저압 통로로부터 상기 고압 통로로 작동 유체가 유도되고, 상기 석션 포핏은, 상기 제1 시트부에 착좌되는 제1 착좌부를 갖고, 상기 메인 포핏은, 상기 제2 시트부에 착좌되는 제2 착좌부와, 상기 제2 착좌부로부터 상기 고압 통로를 향해 돌출되는 돌출부를 갖고, 상기 돌출부에는, 상기 고압 통로에 면하는 상기 파일럿 통로의 선단측 개구부가 마련되고, 상기 제1 착좌부로부터 상기 선단측 개구부까지의 길이가, 상기 돌출부의 외경 이상의 길이로 설정된다.
도 1은 릴리프 밸브의 단면도다.
도 2a는 도 3a의 Ⅱa 방향으로부터 본 파일럿 피스톤의 정면도다.
도 2b는 도 2a의 Ⅱb-Ⅱb선을 따르는 단면도다.
도 3a는 도 2a의 Ⅲa 방향으로부터 본 파일럿 피스톤의 평면도다.
도 3b는 메인 포핏의 단면도이며, 도 3a의 Ⅲb-Ⅲb선을 따르는 파일럿 피스톤의 단면을 나타낸다.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 릴리프 밸브(100)에 대해 설명한다.
릴리프 밸브(100)는, 고압 통로(4H) 내의 작동유의 압력이 설정압에 도달하면 밸브 개방되어, 고압 통로(4H)로부터 저압 통로(4L)로 작동유를 내보냄으로써, 고압 통로(4H) 내의 작동유의 압력이 비정상적으로 고압이 되는 것을 방지한다. 또한, 릴리프 밸브(100)는, 안티 보이드 기능을 갖고 있어, 고압 통로(4H)가 부압이 되었을 때에 밸브 개방되어, 저압 통로(4L)로부터 고압 통로(4H)로 작동유를 공급함으로써, 캐비테이션의 발생을 방지한다. 본 실시 형태에서는, 작동 유체로서 작동유가 사용되지만, 작동수나 압축 공기 등의 다른 유체를 사용해도 된다.
릴리프 밸브(100)는, 기기 본체(1)에 나사 체결에 의해 설치된다. 기기 본체(1)는 유압 실린더, 유압 펌프, 유압 모터, 복수의 밸브를 갖는 밸브 블록 등의 유압 기기의 본체이다. 기기 본체(1)에는, 릴리프 밸브(100)를 경계로 하여 고압 통로(4H)와 저압 통로(4L)가 마련된다. 기기 본체(1)에는, 고압 통로(4H)와 저압 통로(4L) 사이에 있어서, 후술하는 릴리프 밸브(100)의 석션 포핏(3)이 착좌되는 제1 시트부(1a)가 마련된다. 또한, 기기 본체(1)는, 유압 기기의 본체에 한정되지 않고, 각 유압 기기 사이에 설치되는 블록체도 포함한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 릴리프 밸브(100)는, 기기 본체(1)에 도시 좌단측이 설치되는 원통 형상의 밸브 케이스(2)와, 밸브 케이스(2) 내에 마련되는 원통 형상의 석션 포핏(3)과, 석션 포핏(3) 내에 마련되는 메인 포핏(5)과, 석션 포핏(3) 내에 있어서, 메인 포핏(5)과의 사이에서 배압실(8)을 구획 형성하는 가이드 플러그(7)와, 배압실(8)과 가이드 플러그(7) 내에 마련된 드레인실(12)을 연통하는 통로(21)를 개폐하는 파일럿 포핏(9)과, 밸브 케이스(2)의 도시 우단측의 개구를 폐색하는 케이스 플러그(13)를 구비한다. 케이스 플러그(13)는, 밸브 케이스(2)에 나사 체결되는 베이스부(14)와, 베이스부(14)에 나사 체결되는 스프링 베어링부(15)를 갖는다.
석션 포핏(3)은, 밸브 케이스(2) 내에 있어서 축 방향으로 이동 가능하게 마련되고, 그 일부가 밸브 케이스(2)의 도시 좌단측의 개구로부터 돌출되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 단순히 축 방향이라고 기재하는 경우는, 릴리프 밸브(100)의 중심축 방향, 즉, 릴리프 밸브(100)의 각 구성의 동작 방향을 의미한다.
석션 포핏(3)은, 원통부와 저부를 갖는 바닥이 있는 원통 형상의 부재이다. 석션 포핏(3)은, 메인 포핏(5)이 수용되는 수용 구멍(30)을 갖는다. 석션 포핏(3)은, 저부에 고압 통로(4H)에 연통되는 고압 포트(3H)가 마련되고, 원통부에 저압 통로(4L)에 연통되는 저압 포트(3L)가 마련된다.
석션 포핏(3)의 선단부는, 축 방향 선단을 향해 외경 및 내경이 작아지는 끝이 가느다란 테이퍼 형상으로 형성된다. 석션 포핏(3)의 테이퍼 형상의 선단부는, 외주측이 기기 본체(1)의 제1 시트부(1a)에 착좌되는 제1 착좌부(3a)가 되고, 내주측이 후술하는 메인 포핏(5)이 착좌되는 제2 시트부(3b)가 된다.
석션 포핏(3)은, 후술하는 바와 같이, 고압 통로(4H)가 부압이 된 경우에 개방 방향으로 작동하는 밸브체이다. 석션 포핏(3)은, 기기 본체(1)에 마련되는 제1 시트부(1a)로부터 제1 착좌부(3a)가 이격된 밸브 개방 상태에서는, 저압 통로(4L)로부터 고압 통로(4H)로의 작동유의 흐름을 허용한다. 석션 포핏(3)은, 기기 본체(1)의 제1 시트부(1a)에 제1 착좌부(3a)가 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서는, 고압 통로(4H)와 저압 통로(4L)의 연통을 차단한다.
석션 포핏(3)의 수용 구멍(30)의 도시 우단측의 개구는, 가이드 플러그(7)에 의해 폐색된다. 가이드 플러그(7)는, 석션 포핏(3)의 수용 구멍(30) 내에 수용되는 선단부(7a)와, 베이스부(14)의 선단부와 밸브 케이스(2) 내에 형성된 단차부 사이에서 끼움 지지되는 기단부(7b)를 갖는다. 가이드 플러그(7)는, 기단부(7b)가 베이스부(14)와 밸브 케이스(2)에 의해 끼움 지지됨으로써, 밸브 케이스(2) 내에 고정된다.
석션 포핏(3)은, 가이드 플러그(7)의 선단부(7a)의 외주면을 미끄럼 이동한다. 가이드 플러그(7)의 선단부(7a)의 외주면과 석션 포핏(3)의 내주면 사이에는, 가이드 플러그(7)와 석션 포핏(3) 사이의 간극을 시일하는 시일 부재가 마련된다.
석션 포핏(3)의 수용 구멍(30) 내에는, 메인 포핏(5)이 축 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 마련된다. 메인 포핏(5)은, 축 방향으로 관통하는 미끄럼 이동 구멍(50a)이 마련된 본체부(50)와, 미끄럼 이동 구멍(50a) 내에 미끄럼 이동 가능하게 마련되는 파일럿 피스톤(51)을 갖는다. 메인 포핏(5)에는, 고압 통로(4H)와 배압실(8)을 연통하는 파일럿 통로(60)가 마련된다. 파일럿 통로(60)의 상세한 구조에 대해서는, 후술한다.
메인 포핏(5)은, 석션 포핏(3)의 수용 구멍(30)의 내주면을 미끄럼 이동한다. 본체부(50)의 외주면과 석션 포핏(3)의 내주면 사이에는, 본체부(50)와 석션 포핏(3) 사이의 간극을 시일하는 시일 부재가 마련된다. 본체부(50)는, 그 선단측의 외주연이, 석션 포핏(3)의 제2 시트부(3b)에 착좌되는 제2 착좌부(5b)가 된다.
배압실(8)은, 석션 포핏(3)의 내주면과, 메인 포핏(5)의 배면과, 가이드 플러그(7)의 선단면에 의해 구획 형성되는 공간이다. 배압실(8)은, 파일럿 통로(60)를 통해 고압 통로(4H)에 연통된다.
파일럿 피스톤(51)은, 본체부(50)의 배압실(8)에 면하는 면에 형성된 오목부(55)에 배치되는 플랜지부(52)와, 플랜지부(52)로부터 축 방향으로 연장되는 원기둥 형상의 축부(53)를 갖는다. 파일럿 피스톤(51)의 선단부, 즉 축부(53)의 선단부는, 고압 통로(4H)에 면하는 본체부(50)의 선단면으로부터 돌출되는 돌출부(53a)가 된다. 즉, 메인 포핏(5)은, 제2 착좌부(5b)로부터 고압 통로(4H)를 향해 돌출되는 돌출부(53a)를 갖는다.
메인 포핏(5)의 본체부(50)와 가이드 플러그(7) 사이에는 스프링(81)이 마련되고, 파일럿 피스톤(51)의 플랜지부(52)와 가이드 플러그(7) 사이에는 스프링(82)이 마련된다. 스프링(81)은, 본체부(50)를 압박함으로써, 메인 포핏(5)의 제2 착좌부(5b)를 제2 시트부(3b)에 착좌시키는 방향으로 가압하는 가압 부재이다. 스프링(82)은, 플랜지부(52)를 압박함으로써, 플랜지부(52)를 본체부(50)의 오목부(55)의 저면에 맞닿게 하는 방향으로 가압하는 가압 부재이다.
메인 포핏(5)은, 고압 통로(4H)가 설정압에 도달한 경우에 개방 방향으로 작동하는 밸브체이다. 메인 포핏(5)은, 석션 포핏(3)에 마련되는 제2 시트부(3b)로부터 제2 착좌부(5b)가 이격된 밸브 개방 상태에서 고압 통로(4H)로부터 저압 통로(4L)로의 작동유의 흐름을 허용한다. 메인 포핏(5)은, 석션 포핏(3)의 제2 시트부(3b)에 제2 착좌부(5b)가 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서 고압 통로(4H)와 저압 통로(4L)의 연통을 차단한다.
가이드 플러그(7)에는, 파일럿 포핏(9)이 내장된다. 가이드 플러그(7)에는, 석션 포핏(3)의 외주면과 밸브 케이스(2)의 내주면 사이의 간극(2a)을 통해 저압 통로(4L)에 연통되는 드레인실(12)이 형성된다. 드레인실(12)은, 가이드 플러그(7) 내에 마련된 통로(21)를 통해 배압실(8)에 연통된다. 통로(21)에는, 파일럿 포핏(9)의 착좌부(9a)가 착좌되는 시트부(21s)가 마련된다. 통로(21)에 있어서의 시트부(21s)와 배압실(8)에 면하는 개구면 사이에는, 통과하는 작동유의 흐름에 저항을 부여하는 스로틀(21a)이 마련된다.
파일럿 포핏(9)과 스프링 베어링부(15) 사이에는, 스프링(83)이 마련된다. 스프링(83)은, 착좌부(9a)가 시트부(21s)에 착좌되는 방향으로 파일럿 포핏(9)을 가압하는 가압 부재이다.
고압 통로(4H) 내의 작동유를 배압실(8)로 유도하는 파일럿 통로(60)에 대해 설명한다. 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 파일럿 통로(60)는, 파일럿 피스톤(51)에 마련되고, 고압 통로(4H)에 면하는 선단측 개구부(61a)를 갖는 선단측 통로(61)와, 파일럿 피스톤(51)에 마련되고, 배압실(8)에 면하는 기단측 개구부(62a)를 갖는 기단측 통로(62)와, 파일럿 피스톤(51)의 외주면과 본체부(50)의 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면 사이에 마련되고, 선단측 통로(61)와 기단측 통로(62)를 연통하는 연통로(67)와, 선단측 통로(61)와 연통로(67)를 연통하는 관통 구멍(63)과, 본체부(50)에 대해 파일럿 피스톤(51)이 미끄럼 이동함으로써, 개구 면적이 변화되는 가변 스로틀(66)을 갖는다.
본 실시 형태에서는, 파일럿 통로(60)에, 본체부(50)에 대해 파일럿 피스톤(51)이 미끄럼 이동함으로써, 개구 면적이 변화되는 가변 스로틀(66)이 마련되어 있으므로, 릴리프 밸브(100)의 밸브 개방 특성을 조정할 수 있다.
가변 스로틀(66)은, 파일럿 피스톤(51)에 마련되는 제1 스로틀 홀(64) 및 제2 스로틀 홀(65)을 갖는다. 제1 스로틀 홀(64) 및 제2 스로틀 홀(65)은, 기단측 통로(62)와 연통로(67) 사이에 마련되고, 통과하는 작동유의 흐름에 저항을 부여한다. 제2 스로틀 홀(65)은, 제1 스로틀 홀(64)보다 개구 면적이 작다. 제2 스로틀 홀(65)은, 제1 스로틀 홀(64)보다 기단측 개구부(62a)에 가까운 위치에 마련된다.
파일럿 피스톤(51)은, 고압 통로(4H)의 압력이 상승하면, 스프링(82)의 가압력에 저항하여 축 방향으로 이동한다. 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 미만일 때에는, 파일럿 피스톤(51)은, 스프링(82)의 가압력에 의해 플랜지부(52)가 본체부(50)의 오목부(55)에 압박된 상태가 된다. 이때, 파일럿 피스톤(51)의 돌출부(53a)의 돌출량은, 최대로 되어 있으므로, 최대 돌출 상태라고도 칭한다. 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상이 되면, 파일럿 피스톤(51)은 가이드 플러그(7)에 근접하도록 미끄럼 이동 구멍(50a) 내를 미끄럼 이동한다.
제1 스로틀 홀(64)은, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 미만일 때에 연통로(67)에 연통되고, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상이 되면 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면에 의해 그 개구가 폐색되어, 연통로(67)와의 연통이 차단된다.
파일럿 피스톤(51)의 축부(53)의 외주면에는, 환상의 홈(53c)이 형성되고, 이 홈(53c)에 상기 관통 구멍(63)이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 관통 구멍(63)의 수와 제1 스로틀 홀(64)의 수는 동일하고, 관통 구멍(63)의 내경은, 제1 스로틀 홀(64)의 내경 이상의 치수로 설정된다. 즉, 관통 구멍(63)의 총 개구 면적은, 제1 스로틀 홀(64)의 총 개구 면적 이상으로 설정된다.
도 2a 및 도 2b에 도시하는 바와 같이, 파일럿 피스톤(51)의 축부(53)의 외주면에는, 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면과의 사이에서 공간을 구획 형성하는 평면부(53b)가 형성되고, 이 평면부(53b)에 상기 제2 스로틀 홀(65)이 형성된다. 도 1 내지 도 3b에 도시하는 바와 같이, 제2 스로틀 홀(65)은, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 미만일 때에는, 연통로(67)에 연통된다. 또한, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상일 때, 즉 제1 스로틀 홀(64)과 연통로(67)의 연통이 차단된 상태에 있어서도 연통로(67)에 연통된다.
고압 통로(4H)에 면하는 파일럿 통로(60)의 선단측 개구부(61a)는, 돌출부(53a)의 선단면에 마련된다. 선단측 개구부(61a)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 석션 포핏(3)이 밸브 폐쇄 상태이고, 돌출부(53a)가 최대 돌출 상태일 때, 석션 포핏(3)의 축 방향 외측에 위치한다. 후술하는 바와 같이, 파일럿 포핏(9)이 밸브 개방되면, 고압 통로(4H)의 작동유는, 선단측 개구부(61a)로부터 파일럿 통로(60) 내로 도입되고, 가변 스로틀(66)을 통과하여 배압실(8)로 유도된다. 배압실(8)로 유도된 작동유는, 스로틀(21a)을 통과하여 드레인실(12)로 유도되고, 간극(2a)을 통해 저압 통로(4L)로 유도된다. 또한, 저압 통로(4L)는, 작동유가 저류되는 도시하지 않은 탱크에 접속된다.
본 실시 형태에 관한 릴리프 밸브(100)의 주된 동작에 대해 설명한다.
-릴리프 작동 시-
고압 통로(4H) 내의 압력이, 스프링(83)에 의해 설정되는 파일럿 포핏(9)의 설정압(파일럿 포핏(9)의 크래킹압)에 도달하면, 파일럿 포핏(9)이 개방된다. 파일럿 포핏(9)이 개방됨으로써, 배압실(8) 내의 작동유는, 통로(21)를 통해 드레인실(12)로 흘러, 저압 통로(4L)로 배출된다. 또한, 배압실(8)로부터 드레인실(12)로 흐르는 작동유는, 통로(21)에 형성되는 스로틀(21a)에 의해 저항이 부여된다. 이 때문에, 배압실(8)의 압력은, 저압 통로(4L)의 압력보다 높은 소정의 압력 범위 내에서 유지된다.
고압 통로(4H)의 작동유는, 파일럿 통로(60)의 가변 스로틀(66)을 통해 배압실(8)로 유도된다. 즉, 배압실(8)의 압력은, 상류측의 스로틀인 가변 스로틀(66)의 개구 면적과, 하류측의 스로틀(21a)의 개구 면적의 밸런스에 의해 결정된다.
고압 통로(4H)의 압력이 메인 포핏(5)의 크래킹압에 도달하기 전의 상태에서는, 고압 통로(4H)의 작동유는, 파일럿 통로(60)의 제1 스로틀 홀(64)을 통해 배압실(8)로 유입되고, 배압실(8)과 고압 통로(4H) 사이에서 제1 스로틀 홀(64)에 따른 차압이 발생한다. 고압 통로(4H)와 배압실(8)의 압력차가 커지면, 파일럿 피스톤(51)이 스프링(82)의 가압력에 저항하여 이동한다. 고압 통로(4H)의 압력이 상승하고, 파일럿 피스톤(51)의 이동에 의해, 제1 스로틀 홀(64)과 연통로(67)의 연통이 차단되면, 선단측 통로(61) 내의 작동유는, 평면부(53b)와 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면 사이의 공간 및 제2 스로틀 홀(65)을 통해 기단측 통로(62)로 흘러, 배압실(8)로 유도된다.
제2 스로틀 홀(65)은, 제1 스로틀 홀(64)보다 개구 면적이 작으므로, 고압 통로(4H)와 배압실(8)의 압력차가 커진다. 이에 의해, 본체부(50)의 제2 착좌부(5b)가 석션 포핏(3)의 제2 시트부(3b)로부터 이격되어, 메인 포핏(5)이 밸브 개방 상태가 된다. 메인 포핏(5)이 개방됨으로써, 고압 통로(4H)로부터 저압 통로(4L)로 작동유가 유도되어, 고압 통로(4H)의 압력이 비정상적으로 고압이 되는 것이 방지된다.
이와 같이, 파일럿 포핏(9)의 밸브 개방 직후, 즉 고압 통로(4H)의 압력이 파일럿 포핏(9)의 크래킹압 이상이며 메인 포핏(5)의 크래킹압 미만인 상태에서는, 제2 스로틀 홀(65)보다 개구 면적이 큰 제1 스로틀 홀(64)을 통해 고압 통로(4H)로부터 배압실(8)로 작동유가 흐른다. 이 때문에, 메인 포핏(5)의 크래킹압에 도달하기 전에 메인 포핏(5)이 약간 개방되어 고압 통로(4H)로부터 저압 통로(4L)로 흐르는, 사전 누설 현상을 억제할 수 있다.
또한, 고압 통로(4H)의 압력의 상승에 수반하여, 제1 스로틀 홀(64)이 폐쇄되고, 제2 스로틀 홀(65)을 통해 고압 통로(4H)로부터 배압실(8)로 작동유가 흐르면, 배압실(8)의 압력이 크게 저하되고, 고압 통로(4H)의 압력 상승에 따라서, 메인 포핏(5)이 응답성 좋게 개방된다. 즉, 고압 통로(4H)의 압력이 메인 포핏(5)의 크래킹압 이상인 상태에서는, 제1 스로틀 홀(64)보다 개구 면적이 작은 제2 스로틀 홀(65)을 통해 배압실(8)로 작동유를 유도함으로써, 릴리프 밸브(100)의 오버라이드 특성을 향상시킬 수 있다.
-석션 작동 시-
한편, 고압 통로(4H)가 부압이 되면, 즉 고압 통로(4H)의 압력이 저압 통로(4L)의 압력보다 낮아지면, 석션 포핏(3)이 개방되어 저압 통로(4L)로부터 고압 통로(4H)로 작동유가 유도된다. 석션 작동 시에, 석션 포핏(3)에 작용하는 힘 Fs는, 이하의 식 (1)에 의해 표시된다.
(수학식 1)
Figure pct00001
여기서, PL은 저압 통로(4L)의 압력, PH는 고압 통로(4H)의 압력, D2는 가이드 플러그(7)의 외주면에 미끄럼 접촉하는 석션 포핏(3)의 내주면의 내경, D1은 제1 시트부(1a)에 착좌되는 제1 착좌부(3a)의 외경이다.
석션 포핏(3)에 작용하는 힘 Fs는, 저압 통로(4L)의 압력 PL과 고압 통로(4H)의 압력 PH의 차가 클수록 커지고, 석션 포핏(3)의 개방량이 커진다. 석션 포핏(3)의 개방량은, 클수록 흡입 성능이 향상된다.
그런데, 석션 포핏(3)의 제1 착좌부(3a)가 제1 시트부(1a)로부터 이격되어, 저압 통로(4L)로부터 고압 통로(4H)로 작동유가 흐르기 시작하였을 때, 고압 통로(4H)에 있어서의 저압 통로(4L)에 가까운 영역 A1에서는, 먼 영역 A2에 비해 압력이 높아진다. 이 때문에, 가령, 고압 통로(4H)에 있어서의 저압 통로(4L)에 가까운 영역 A1에 선단측 개구부(61a)가 위치해 버리면, 석션 포핏(3)의 외측에 작용하는 압력과 석션 포핏(3)의 내측에 작용하는 압력의 차가 작아져, 석션 포핏(3)의 개방도가 충분히 커지지 않아, 충분한 흡입 성능을 확보할 수 없게 될 우려가 있다.
이에 비해, 본 실시 형태에서는, 고압 통로(4H)에 있어서의 저압 통로(4L)로부터 먼 영역 A2에 선단측 개구부(61a)가 위치하고 있다. 실험 등에 의해, 석션 포핏(3)이 밸브 폐쇄 상태일 때, 제1 착좌부(3a)로부터 선단측 개구부(61a)까지의 길이 L이, 돌출부(53a)에 있어서의 미끄럼 이동 구멍(50a) 내를 미끄럼 이동하는 부위의 외경 D0 이상의 길이이면, 충분한 흡입 성능이 얻어지는 것이 확인되었다. 이 때문에, 석션 포핏(3)이 밸브 폐쇄 상태일 때, 제1 착좌부(3a)로부터 선단측 개구부(61a)까지의 길이 L은, 돌출부(53a)의 외경 D0 이상의 길이로 설정된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 선단측 개구부(61a)를 고압 통로(4H)에 있어서의 저압 통로(4L)로부터 먼 영역 A2에 위치시킴으로써, 석션 포핏(3)의 내외에 작용하는 압력차를 크게 함으로써, 릴리프 밸브(100)의 흡입 성능을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시 형태에 따르면, 다음의 작용 효과를 발휘한다.
제1 착좌부(3a)로부터 선단측 개구부(61a)까지의 길이 L이, 돌출부(53a)의 외경 D0 이상의 길이로 설정된다. 이에 의해, 배압실(8) 내의 압력이, 고압 통로(4H)에 있어서의 저압 통로(4L)로부터 먼 영역 A2의 압력이 되므로, 석션 포핏(3)의 외측에 작용하는 압력과 석션 포핏(3)의 내측에 작용하는 압력의 차가 커진다. 이에 의해, 석션 작동 시에 있어서의 석션 포핏(3)의 개방량이 커져, 릴리프 밸브(100)의 흡입 성능을 향상시킬 수 있다.
다음과 같은 변형예도 본 발명의 범위 내이며, 변형예에 나타내는 구성과 상술한 실시 형태에서 설명한 구성을 조합하거나, 이하의 다른 변형예에서 설명하는 구성끼리를 조합하거나 하는 것도 가능하다.
<변형예 1>
상기 실시 형태에서는, 돌출부(53a)의 선단면에 선단측 개구부(61a)가 형성되는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 돌출부(53a)의 외주면에 선단측 개구부(61a)를 형성해도 된다. 이 경우, 선단측 개구부(61a)와 제1 착좌부(3a)까지의 축 방향의 최소 거리가, 돌출부(53a)의 외경 D0 이상의 길이로 설정된다.
<변형예 2>
상기 실시 형태에서는, 메인 포핏(5)이 본체부(50)와 파일럿 피스톤(51)에 의해 구성되는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 메인 포핏(5)은, 예를 들어 상기 실시 형태에서 설명한 본체부(50)와 파일럿 피스톤(51)을 일체로 형성한 밸브체로서 형성해도 된다. 이 경우, 파일럿 피스톤(51)에 상당하는 부위가 본체부(50)에 대해 이동하는 일은 없다. 이러한 경우라도, 메인 포핏으로부터 돌출되는 돌출부에 마련되는 선단측 개구부로부터 제1 착좌부까지의 길이를, 돌출부의 외경 이상의 길이로 설정함으로써, 릴리프 밸브의 흡입 성능을 향상시킬 수 있다.
<변형예 3>
상기 실시 형태에서는, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상일 때, 제2 스로틀 홀(65)이 연통로(67)에 연통되는 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 제2 스로틀 홀(65) 대신에, 축부(53)의 외주면과 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면 사이에, 통과하는 작동유에 저항을 부여하는 스로틀로서의 환상 간극을 마련해도 된다. 이 경우, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상이 되면, 상기 환상 간극이 연통로(67)에 연통된다. 즉, 고압 통로(4H)의 작동유는, 선단측 통로(61)→관통 구멍(63)→연통로(67)→평면부(53b)와 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면 사이→축부(53)의 외주면과 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면 사이의 상기 환상 간극을 통해 배압실(8)로 유도된다. 또한, 파일럿 피스톤(51)에 제2 스로틀 홀(65) 및 상기 환상 간극의 양쪽을 마련하여, 통과하는 작동유의 흐름에 부여되는 저항을 조정하도록 해도 된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 형태의 구성, 작용 및 효과를 정리하여 설명한다.
릴리프 밸브(100)는, 고압 통로(4H)와 저압 통로(4L)가 마련되는 기기 본체(1)에 설치되는 밸브 케이스(2)와, 밸브 케이스(2) 내에 마련되고, 기기 본체(1)에 마련되는 제1 시트부(1a)로부터 이격된 밸브 개방 상태에서 저압 통로(4L)로부터 고압 통로(4H)로의 작동 유체의 흐름을 허용하고, 제1 시트부(1a)에 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서 고압 통로(4H)와 저압 통로(4L)의 연통을 차단하는 석션 포핏(3)과, 석션 포핏(3) 내에 마련되고, 석션 포핏(3)에 마련되는 제2 시트부(3b)로부터 이격된 밸브 개방 상태에서 고압 통로(4H)로부터 저압 통로(4L)로의 작동 유체의 흐름을 허용하고, 제2 시트부(3b)에 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서 고압 통로(4H)와 저압 통로(4L)의 연통을 차단하는 메인 포핏(5)과, 석션 포핏(3) 내에 있어서, 메인 포핏(5)과의 사이에서 배압실(8)을 구획 형성하는 가이드 플러그(7)와, 메인 포핏(5)에 마련되고, 고압 통로(4H)와 배압실(8)을 연통하는 파일럿 통로(60)와, 배압실(8)과 가이드 플러그(7) 내에 마련된 드레인실(12)을 연통하는 통로(21)를 개폐하는 파일럿 포핏(9)을 구비하고, 고압 통로(4H)의 압력이 설정압에 도달하면, 파일럿 포핏(9)이 개방됨으로써, 메인 포핏(5)이 개방되어 고압 통로(4H)로부터 저압 통로(4L)로 작동 유체가 유도되고, 고압 통로(4H)의 압력이 저압 통로(4L)의 압력보다 낮아지면, 석션 포핏(3)이 개방되어 저압 통로(4L)로부터 고압 통로(4H)로 작동 유체가 유도되고, 석션 포핏(3)은 제1 시트부(1a)에 착좌되는 제1 착좌부(3a)를 갖고, 메인 포핏(5)은, 제2 시트부(3b)에 착좌되는 제2 착좌부(5b)와, 제2 착좌부(5b)로부터 고압 통로(4H)를 향해 돌출되는 돌출부(53a)를 갖고, 돌출부(53a)에는, 고압 통로(4H)에 면하는 파일럿 통로(60)의 선단측 개구부(61a)가 마련되고, 제1 착좌부(3a)로부터 선단측 개구부(61a)까지의 길이 L이, 돌출부(53a)의 외경 D0 이상의 길이로 설정된다.
이 구성에서는, 제1 착좌부(3a)로부터 선단측 개구부(61a)까지의 길이 L이, 돌출부(53a)의 외경 D0 이상의 길이로 설정되므로, 석션 포핏(3)의 외측에 작용하는 압력과 석션 포핏(3)의 내측에 작용하는 압력의 차가 커진다. 그 결과, 릴리프 밸브(100)의 흡입 성능을 향상시킬 수 있다.
릴리프 밸브(100)는, 메인 포핏(5)이 제2 착좌부(5b)를 갖는 본체부(50)와, 본체부(50)에 마련되는 미끄럼 이동 구멍(50a) 내에 미끄럼 이동 가능하게 마련되는 파일럿 피스톤(51)을 갖고, 파일럿 통로(60)가, 본체부(50)에 대해 파일럿 피스톤(51)이 미끄럼 이동함으로써, 개구 면적이 변화되는 가변 스로틀(66)을 갖고, 돌출부(53a)가 고압 통로(4H)에 면하는 본체부(50)의 선단면으로부터 돌출되는 파일럿 피스톤(51)의 선단부이며, 제1 착좌부(3a)로부터 선단측 개구부(61a)까지의 길이 L이, 파일럿 피스톤(51)에 있어서의 미끄럼 이동 구멍(50a) 내를 미끄럼 이동하는 부위의 외경 D0 이상의 길이로 설정된다.
이 구성에서는, 파일럿 통로(60)가, 본체부(50)에 대해 파일럿 피스톤(51)이 미끄럼 이동함으로써, 개구 면적이 변화되는 가변 스로틀(66)을 갖고 있으므로, 릴리프 밸브(100)의 밸브 개방 특성을 조정할 수 있다.
릴리프 밸브(100)는, 파일럿 통로(60)가, 파일럿 피스톤(51)에 마련되고, 고압 통로(4H)에 면하는 선단측 개구부(61a)를 갖는 선단측 통로(61)와, 파일럿 피스톤(51)에 마련되고, 배압실(8)에 면하는 기단측 개구부(62a)를 갖는 기단측 통로(62)와, 파일럿 피스톤(51)의 외주면과 본체부(50)의 미끄럼 이동 구멍(50a)의 내주면 사이에 마련되고, 선단측 통로(61)와 기단측 통로(62)를 연통하는 연통로(67)를 갖고, 가변 스로틀(66)이, 기단측 통로(62)와 연통로(67) 사이에 마련되고, 통과하는 작동 유체의 흐름에 저항을 부여하는 제1 스로틀 홀(64) 및 제2 스로틀 홀(65)을 갖고, 제1 스로틀 홀(64)은, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 미만일 때에 연통로(67)에 연통되고, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상일 때에 연통로(67)와의 연통이 차단되고, 제2 스로틀 홀(65)은, 제1 스로틀 홀(64)보다 개구 면적이 작고, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상일 때에 연통로(67)에 연통된다.
이 구성에서는, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 미만일 때에는, 제1 스로틀 홀(64)을 통해 고압 통로(4H)의 압력이 배압실(8)로 유도되고, 고압 통로(4H)의 압력이 소정 압력 P1 이상일 때에는, 제1 스로틀 홀(64)보다 개구 면적이 작은 제2 스로틀 홀(65)을 통해 고압 통로(4H)의 압력이 배압실(8)로 유도된다. 이에 의해, 릴리프 밸브(100)로부터의 작동 유체의 사전 누설을 억제함과 함께, 릴리프 밸브(100)의 오버라이드 특성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
본원은 2018년 3월 16일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2018-049249호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (3)

  1. 릴리프 밸브이며,
    고압 통로와 저압 통로가 마련되는 기기 본체에 설치되는 밸브 케이스와,
    상기 밸브 케이스 내에 마련되고, 상기 기기 본체에 마련되는 제1 시트부로부터 이격된 밸브 개방 상태에서 상기 저압 통로로부터 상기 고압 통로로의 작동 유체의 흐름을 허용하고, 상기 제1 시트부에 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서 상기 고압 통로와 상기 저압 통로의 연통을 차단하는 석션 포핏과,
    상기 석션 포핏 내에 마련되고, 상기 석션 포핏에 마련되는 제2 시트부로부터 이격된 밸브 개방 상태에서 상기 고압 통로로부터 상기 저압 통로로의 작동 유체의 흐름을 허용하고, 상기 제2 시트부에 착좌된 밸브 폐쇄 상태에서 상기 고압 통로와 상기 저압 통로의 연통을 차단하는 메인 포핏과,
    상기 석션 포핏 내에 있어서, 상기 메인 포핏과의 사이에서 배압실을 구획 형성하는 가이드 플러그와,
    상기 메인 포핏에 마련되고, 상기 고압 통로와 상기 배압실을 연통하는 파일럿 통로와,
    상기 배압실과 상기 가이드 플러그 내에 마련된 드레인실을 연통하는 통로를 개폐하는 파일럿 포핏을 구비하고,
    상기 고압 통로의 압력이 설정압에 도달하면, 상기 파일럿 포핏이 개방됨으로써, 상기 메인 포핏이 개방되어 상기 고압 통로로부터 상기 저압 통로로 작동 유체가 유도되고,
    상기 고압 통로의 압력이 상기 저압 통로의 압력보다 낮아지면, 상기 석션 포핏이 개방되어 상기 저압 통로로부터 상기 고압 통로로 작동 유체가 유도되고,
    상기 석션 포핏은, 상기 제1 시트부에 착좌되는 제1 착좌부를 갖고,
    상기 메인 포핏은, 상기 제2 시트부에 착좌되는 제2 착좌부와, 상기 제2 착좌부로부터 상기 고압 통로를 향해 돌출되는 돌출부를 갖고,
    상기 돌출부에는, 상기 고압 통로에 면하는 상기 파일럿 통로의 선단측 개구부가 마련되고,
    상기 제1 착좌부로부터 상기 선단측 개구부까지의 길이가, 상기 돌출부의 외경 이상의 길이로 설정되는, 릴리프 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 포핏은,
    상기 제2 착좌부를 갖는 본체부와,
    상기 본체부에 마련되는 미끄럼 이동 구멍 내에 미끄럼 이동 가능하게 마련되는 파일럿 피스톤을 갖고,
    상기 파일럿 통로는, 상기 본체부에 대해 상기 파일럿 피스톤이 미끄럼 이동함으로써, 개구 면적이 변화되는 가변 스로틀을 갖고,
    상기 돌출부는, 상기 고압 통로에 면하는 상기 본체부의 선단면으로부터 돌출되는 상기 파일럿 피스톤의 선단부이고,
    상기 제1 착좌부로부터 상기 선단측 개구부까지의 길이가, 상기 파일럿 피스톤에 있어서의 상기 미끄럼 이동 구멍 내를 미끄럼 이동하는 부위의 외경 이상의 길이로 설정되는, 릴리프 밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파일럿 통로는,
    상기 파일럿 피스톤에 마련되고, 상기 고압 통로에 면하는 상기 선단측 개구부를 갖는 선단측 통로와,
    상기 파일럿 피스톤에 마련되고, 상기 배압실에 면하는 기단측 개구부를 갖는 기단측 통로와,
    상기 파일럿 피스톤의 외주면과 상기 본체부의 상기 미끄럼 이동 구멍의 내주면 사이에 마련되고, 상기 선단측 통로와 상기 기단측 통로를 연통하는 연통로를 갖고,
    상기 가변 스로틀은 상기 기단측 통로와 상기 연통로 사이에 마련되고, 통과하는 작동 유체의 흐름에 저항을 부여하는 제1 스로틀 홀 및 제2 스로틀 홀을 갖고,
    상기 제1 스로틀 홀은, 상기 고압 통로의 압력이 소정 압력 미만일 때에 상기 연통로에 연통되고, 상기 고압 통로의 압력이 상기 소정 압력 이상일 때에 상기 연통로와의 연통이 차단되고,
    상기 제2 스로틀 홀은, 상기 제1 스로틀 홀보다 개구 면적이 작고, 상기 고압 통로의 압력이 상기 소정 압력 이상일 때에 상기 연통로에 연통되는, 릴리프 밸브.
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