KR20240047918A - 유체 흐름을 제어하기 위한 밸브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유체 흐름을 제어하기 위한 밸브(2)에 관한 것으로, 내부에 밸브 리세스(24)가 형성된 밸브 하우징(10) 및 각각 공통 이동축(11)을 따라 선형 이동 가능하게 밸브 리세스(24)에 수용되며 제 1 밸브 부재(7)와 제 2 밸브 부재(8)로 구성된 그룹에서 선택되는 2개의 밸브 부재(7, 8)를 가지며, 상기 밸브 리세스로부터 유체 채널(31, 32, 33, 34, 35)이 각각 밸브 하우징(10)의 외부 표면(26)까지 연장되고, 상기 제 1 밸브 부재(7)는 이동축(11)을 따라 선형으로 슬라이딩 이동 가능하게 제 2 밸브 부재(8)에 장착되고 및/또는 제 2 밸브 부재(8)에는 축방향 밀봉링(80)이 할당되고, 상기 밀봉링은 제 2 밸브 부재(8)의 해제 위치에서 인접하게 배치된 유체 채널들(31, 32, 33, 34) 사이의 유체 연통 방식의 연결을 해제하고, 차단 위치에서 제 2 밸브 부재(8)의 적어도 하나의 축방향 단부면(81) 및 인접하게 배치된 유체 채널들(31, 32, 33, 34) 사이에 배치된 밸브 리세스(24)의 축방향 단부면(83)에 밀봉 접촉한다.
Description
본 발명은 내부에 밸브 리세스가 형성된 밸브 하우징 및 각각 공통 이동축을 따라 선형 이동 가능하게 밸브 리세스에 수용되고 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재로 구성된 그룹에서 선택되는 2개의 밸브 부재를 가지며, 상기 밸브 리세스로부터 유체 채널이 각각 밸브 하우징의 외부 표면까지 연장되고, 상기 밸브 부재들에 2개의 제 1 방사방향 밀봉 부재가 할당되고, 상기 밀봉 부재들은 밸브 부재에 방사방향 내측으로 밀봉 접촉하고 밸브 리세스의 내부 표면에 방사방향 외측으로 밀봉 접촉하고, 상기 밸브 부재 각각은 인접하게 배치된 유체 채널들 사이의 적어도 하나의 연결을 선택적으로 개방 및 차단하도록 설계되고, 각각 다른 밸브 부재로부터 떨어져 있는 각 밸브 부재의 단부 영역에 제 1 선형 드라이브와 제 2 선형 드라이브의 그룹에서 선택된 하나의 선형 드라이브가 배치되고, 상기 선형 드라이브는 각각의 밸브 부재로 이동을 도입하도록 설계된, 유체 흐름을 제어하기 위한 밸브에 관한 것이다.
DE 10 2006 062 432 A1호는 유닛 밸브 하우징에 배치된 적어도 5개의 외부 포트 P, A, B, R, S를 갖는 모듈형 공압 슬라이드 밸브를 개시하며, 상기 접속부의 압축 공기 연결부는 적어도 하나의 단부측 제어 압력 피스톤을 통해 축방향으로 이동 가능한 내부 밸브 슬라이드 어셈블리를 전환하고, 이 경우 상이한 밸브 기능을 구현하기 위해 밸브 슬라이드 어셈블리는, 결합되지 않은 작동 상태에서 서로 2 x 3/2 밸브 기능 및 5/3 밸브 기능을 구현할 수 있고 2개의 밸브 슬라이드 부분이 강성 연결 부재에 의해 서로 연결된 결합된 작동 상태에서 5/2 밸브 기능을 구현할 수 있는 2개의 개별 밸브 슬라이드 부분으로 구성된다.
본 발명의 과제는 콤팩트한 디자인을 갖는 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제는 제 1 밸브 부재가 이동축을 따라 선형으로 슬라이딩 이동 가능하게 제 2 밸브 부재에 장착되고 및/또는 제 2 밸브 부재에 축방향 밀봉링이 할당되고, 상기 밀봉링은 제 2 밸브 부재의 해제 위치에서 인접하게 배치된 유체 채널들 사이의 유체 연통 방식의 연결을 해제하고, 차단 위치에서 제 2 밸브 부재의 적어도 하나의 축방향 단부면 및 인접하게 배치된 유체 채널들 사이에 배치된 밸브 리세스의 축방향 단부면에 밀봉 접촉함으로써 해결된다.
제 1 밸브 부재를 제 2 밸브 부재에 슬라이딩 이동 가능하게 장착함으로써 2개의 밸브 부재가 기능적으로 서로 결합될 필요 없이, 2개의 밸브 부재의 기계적 결합이 달성된다. 이로써 예를 들어, 기계적 충격 또는 압력 서지(pressure surge)의 경우 발생하는 것과 같이 밸브 부재에 작용하는 힘은 상호 기계적 지지부를 통해 바람직하게 흡수될 수 있는데, 이는 이러한 힘은 항상 적어도 비례적으로 2개의 밸브 부재 각각을 통해 밸브 하우징으로 유도될 수 있기 때문이다. 이로써 밸브 부재와 밸브 하우징을 위한 슬림하고 콤팩트한 디자인이 가능해진다.
보완적으로 또는 대안으로서, 원칙적으로 방사방향으로 밀봉하는 방사방향 밀봉 부재를 갖는 슬라이드 밸브로서 설계된 본 발명에 따른 밸브는 하나의 밸브 기능과 관련해서 적어도 시트 밸브로서 설계되는 것이 제공될 수 있다. 시트 밸브는 슬라이드 밸브와 달리 가능한 오염 영향과 관련하여 덜 민감하며, 이는 특히 부압을 위한 제어 밸브로서 시트 밸브의 사용 시 특히 중요한데, 그 이유는 부압 적용예의 유형에 따라 오염되지 않은 공기만 흡입되는 것이 확실하게 보장될 수 없기 때문이다. 또한, 슬라이딩 밸브와 달리 시트 밸브에 의해 동일한 조립 공간에서 더 큰 밸브 단면이 구현될 수 있으며, 이는 부압 적용예에서도 중요하다.
바람직하게는, 축방향 밀봉링의 방사방향 내측의 원통형 내부 표면은 제 2 밸브 부재의 외주면에 접촉하고 및/또는 축방향 밀봉링의 방사방향으로 정렬된 원형 링 형상의 단부면은 제 2 밸브 부재의 대응하는 축방향 단부면에 접촉하는 것이 제공된다. 이 경우, 축방향 밀봉링의 원통형 내부 표면은 제 2 밸브 부재에 대한 밀봉 기능을 보장하기 위해 이용되고 및/또는 축방향 밀봉링의 단부면 또는 축방향 밀봉링의 2개의 서로 반대되는 단부면은 제 2 밸브 부재에 밀봉 접촉을 위해 이용되는 것이 제공될 수 있다.
축방향 밀봉링의 방사방향 외주 영역은 밸브 리세스의 축방향 단부면에 축방향 밀봉 접촉을 위해 제 2 밸브 부재의 차단 위치에 제공된다. 이 축방향 단부면은 예를 들어, 인접하게 배치된 유체 채널들을 서로 연결하는 밸브 리세스의 연결 채널 섹션의 개구의 가장자리 영역으로서 구현될 수 있다. 밸브 리세스의 축방향 단부면에 대해 제 2 밸브 부재의 축방향 밀봉링의 해제 위치를 유발하기 위해, 축방향 단부면에서 축방향 밀봉링이 제거되고 인접하게 배치된 바람직하게는 링형으로 형성된 유체 채널 사이의 유체 흐름을 가능하게 하는 갭 개구가 개방되도록, 이동축을 따라 제 2 밸브 부재의 축방향 변위가 수행되어야 한다.
본 발명의 바람직한 개선예는 종속 청구항의 대상이다.
제 1 밸브 부재에는 제 1 방사방향 밀봉링에 추가하여 제 2 방사방향 밀봉링이 할당되고 및/또는 제 2 밸브 부재에는 제 1 방사방향 밀봉링에 추가하여 제 2 방사방향 밀봉링이 할당되면 바람직하다. 각각의 방사방향 밀봉링은 각각의 밸브 부재의 이동 위치와 무관한 각각의 밸브 부재와 밸브 리세스 사이의 영구적인 밀봉 기능을 위해 제공될 수 있다. 또는, 방사방향 밀봉링 중 적어도 하나는 밸브 리세스 및 각각의 밸브 부재에 의해 결정되는 유체 채널 섹션을 위한 해제 위치와 차단 위치 사이에서 각각의 밸브 부재의 이동 위치에 따라 밸브 리세스의 상응하게 설계된 섹션과 함께 사용될 수 있다.
바람직하게, 제 1 밸브 부재 상의 제 1 방사방향 밀봉링은 제 1 선형 드라이브의 작동 피스톤이 배치된 밸브 하우징 내의 제 1 작동 챔버에 대해 밸브 챔버를 밀봉하도록 설계되고 및/또는 제 2 밸브 부재 상의 제 1 방사방향 밀봉링은 제 2 선형 드라이브의 작동 피스톤이 배치된 밸브 하우징 내의 제 2 작동 챔버에 대해 밸브 챔버를 밀봉하도록 설계되는 것이 제공된다. 제 1 밸브 부재 및/또는 제 2 밸브 부재의 각 제 1 방사방향 밀봉링을 이와 같이 사용하는 경우, 관련된 제 1 작동 공간 또는 제 2 작동 공간과 밸브 리세스 사이의 압력차가 이동 경로를 따른 각각의 밸브 부재의 이동에 필요하다는 것이 전제된다. 각각의 작동 공간과 밸브 리세스 사이의 상호 영향을 방지하기 위해, 각각의 작동 공간과 밸브 리세스 사이의 밀봉 기능은 각각의 제 1 방사방향 밀봉링에 의해 보장된다.
본 발명의 개선예에서, 제 2 밸브 부재의 제 2 방사방향 밀봉링은 인접하게 배치된 유체 채널들 사이의 위치와 무관한 밀봉을 위해 설계되는 것이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 사이의 선형 상대 이동, 특히 선형 간격 이동을 제한하기 위한 선형 스토퍼가 제 1 밸브 부재 및 제 2 밸브 부재에 각각 할당되는 것이 제공된다. 이러한 선형 스토퍼는 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 사이의 기계적 결합의 구성부이며, 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 사이의 선형 상대 이동을 제한한다. 예를 들어, 제 1 밸브 부재에는 이동축을 따라 연장되고 제 2 밸브 부재의 대응하는 가이드 보어에 슬라이딩 이동 가능하게 수용되는 가이드 핀이 장착되고, 가이드 핀에는 방사방향으로 돌출하는 러그가 형성되고, 상기 러그는 가이드 보어에 형성된 언더컷과 함께 선형 스토퍼를 형성하는 것이 제공될 수 있다. 이 경우 예를 들어, 가이드 보어에는 일부 영역에 홈이 제공되며, 상기 홈을 통해 러그가 제공된 가이드 핀의 조립 과정이 가능해지는 것이 제공될 수 있다.
스프링, 특히 나선형 스프링이 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 사이에 배치되고, 상기 스프링은 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재로 서로 반대되는 힘 성분을 제공하도록 설계되면 바람직하다. 이러한 스프링의 역할은, 밸브가 의도된 사용 범위에서 사용될 때 변경될 수 있는 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 사이의 간격을 사전 설정하여, 서로 다른 밸브 기능을 실현할 수 있도록 하는 것이다. 특히 바람직하게, 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 모두에 각각 선형 드라이브가 할당되고, 상기 선형 드라이브에 의해 스프링의 압축 및 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 사이의 간격 감소가 야기될 수 있는 것이 제공된다.
바람직하게는, 인접하게 배치된 유체 채널들 사이에서 연장되는 연결 채널을 영역별로 제한하도록 각각 설계된 제 1 밸브 부재 상의 서로 반대되는 공압 작용 단부면 및/또는 제 2 밸브 부재 상의 서로 반대되는 공압 작용 단부면은 각각 동일한 크기로 설계된다. 이로 인해, 제 1 밸브 부재 및 제 2 밸브 부재의 작동 상태에 따라, 인접하게 배치된 유체 채널들 사이의 연결 채널을 통한 유체 흐름 중에 바람직하지 않은 반력이 발생하지 않는 것이 보장될 수 있다. 바람직하게는 이로 인해, 제 1 밸브 부재 및 제 2 밸브 부재로 형성된 밸브 부재 어셈블리의 자체 유지가 이루어질 수 있으며, 이러한 자체 유지 시 제어력의 적용 없이 밸브 부재 어셈블리가 소정의 기능 위치에서 유지된다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 2개의 제 2 방사방향 밀봉 부재 중 하나는 제 1 밸브 부재에 선형 이동 결합되도록 설계되고, 제 2 밸브 부재에 방사방향 내측으로 밀봉하도록 및 선형으로 슬라이딩 이동 가능하게 수용되고, 제 3 밸브 부재를 형성하는 것이 제공된다. 제 1 밸브 부재와 제 2 밸브 부재 모두에 대해 상대 이동 가능하게 배치된 이러한 제 1 방사방향 밀봉 부재는 이로써 제 3 밸브 부재로써 이용되고, 상기 제 3 밸브 부재의 기능 위치는 미리 정해질 수 있는 기능 범위에서 제 1 밸브 부재 및 제 2 밸브 부재의 기능 위치와 무관하며, 따라서 밸브를 위한 기능적 확장이 가능해진다.
본 발명의 바람직한 실시예가 도면에 도시된다.
도 1은 할당된 유체 파일럿 밸브를 가진 본 발명에 따른 밸브를 포함하는 밸브 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 제 1 기능 위치에서 밸브를 단순히 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 제 2 기능 위치에서 밸브를 단순히 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 제 3 기능 위치에서 밸브를 단순히 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 제 1 기능 위치에서 밸브를 단순히 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 제 2 기능 위치에서 밸브를 단순히 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 제 3 기능 위치에서 밸브를 단순히 개략적으로 도시한 단면도.
도 1에 단순히 개략적으로 도시된 밸브 어셈블리(1)는 도시되지 않은 밸브 터미널과 함께 사용하도록 의도된 기능 모듈로서 설계되며, 상기 밸브 터미널에 다수의 이러한 밸브 어셈블리(1)가 선형으로 연결되어 수용될 수 있다. 도시되지 않은 밸브 터미널은 바람직하게, 밸브 어셈블리(1)에 유체 및 전기 공급 모두 제공하도록 설계된다. 도시되지 않은 밸브 터미널에 밸브 어셈블리(1)의 결합을 위해, 밸브 어셈블리(1)는 터미널 인터페이스(5)를 갖고, 상기 인터페이스에 의해 도시되지 않은 밸브 터미널에 밸브 어셈블리(1)의 유체 및 전기적 결합이 모두 보장된다. 예를 들어, 가압된 작동 유체, 특히 압축 공기뿐만 아니라 일반적으로 진공이라고도 하는 부압 및 전기 제어 신호가 도시되지 않은 밸브 터미널에 의해 제공되고, 터미널 인터페이스(5)로 및 따라서 밸브 어셈블리(1)로 전송될 수 있는 것이 제공된다.
밸브 어셈블리(1)는 단순히 예시적으로 아래에서 더 상세히 설명되는 밸브(2), 제 1 파일럿 밸브(3) 및 제 2 파일럿 밸브(4)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 파일럿 밸브(3) 및 제 2 파일럿 밸브(4)는 각각 솔레노이드 밸브로서 설계되고, 가압된 작동 유체, 특히 압축 공기를 밸브(2)에 선택적으로 제공하도록 설계된다. 가압된 작동 유체를 제 1 파일럿 밸브(3) 및 제 2 파일럿 밸브(4)에 의해 선택적으로 제공함으로써, 밸브(2)는 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 서로 다른 기능 위치로 전환될 수 있다.
도 2 내지 도 4의 도면에서, 밸브(2)가 각각 동일한 단면 평면에 도시되어 있으므로, 도 2 내지 도 4의 도면은 제 1 밸브 부재(7), 제 2 밸브 부재(8) 및 제 3 밸브 부재(9)를 포함하는 밸브 부재 어셈블리(6)의 서로 다른 기능 위치에 의해서만 구별된다. 단순히 예시적으로, 도 2는 밸브(2)의 기본 위치를 도시한다. 도 3은 밸브(2)의 제 1 기능 위치를 도시하고, 도 4는 밸브(2)의 제 2 기능 위치를 도시한다.
밸브(2)의 구성에 대한 설명은 도 2에 기초하며, 이러한 설명은 도 3 및 도 4에도 동일한 방식으로 적용된다.
밸브(2)는 단순히 예시적으로, 적어도 실질적으로 직육면체로 설계된 밸브 하우징(10)을 포함하며, 상기 밸브 하우징은 예를 들어, 밀봉되어 서로 연결되는 제 1 하우징 부분(14), 제 2 하우징 부분(15) 및 제 3 하우징 부분(16)으로 구성된다.
이 경우, 블라인드 홀로서 설계된 원통형 제 1 보어(18)가 제 1 하우징 부분(4) 내에 제공되며, 상기 제 1 보어는 이동축(11)을 따라 연장되고 제 1 작동 피스톤(19)을 수용하도록 설계된다. 제 1 작동 피스톤(19)은 이동축(11)을 따라 선형 이동 가능하게 밀봉 방식으로 제 1 보어(18) 내에 수용되며, 제 1 보어(18)와 함께 제 1 작동 챔버(20)를 제한한다. 제 1 작동 챔버(20)는 상세히 도시되지 않은 방식으로 제 1 파일럿 밸브(3)에 유체적으로 연결되며, 바람직하게는 3/2 방향 밸브, 특히 솔레노이드 밸브일 수 있는 제 1 파일럿 밸브(3)의 적절한 전기적 제어에 의해 선택적으로 압축 공기를 공급받거나 배기될 수 있고, 이로 인해 제 1 작동 피스톤(19)의 선형 이동에 영향을 미칠 수 있다.
블라인드 홀로서 설계된 원통형 제 2 보어(21)가 제 2 하우징 부분(15) 내에 제공되며, 상기 제 2 보어는 이동축(11)을 따라 및 동시에 제 1 하우징 부분(14) 내의 제 1 보어(18)에 대해 동축으로 연장되고, 제 2 작동 피스톤(22)을 수용하도록 설계된다. 제 2 작동 피스톤(22)은 이동축(11)을 따라 선형 이동 가능하게 밀봉 방식으로 제 2 보어(21) 내에 수용되며, 제 2 보어(21)와 함께 제 2 작동 챔버(23)를 제한한다. 제 2 작동 챔버(23)는 상세히 도시되지 않은 방식으로 제 2 파일럿 밸브(4)에 유체적으로 연결되며, 바람직하게는 3/2 방향 밸브, 특히 솔레노이드 밸브일 수 있는 제 2 파일럿 밸브(4)의 적절한 전기 제어에 의해 선택적으로 압축 공기를 공급받거나 배기될 수 있으며, 이로 인해 제 2 작동 피스톤(22)의 선형 이동에 영향을 미칠 수 있다.
이동축(11)을 따라 연장되어 제 1 보어(18) 및 제 2 보어(21)에 대해 동축으로 정렬되며 밸브 리세스라고도 하는 원통형으로 설계된 제 3 보어(24)가 제 3 하우징 부분(16) 내에 도입된다. 제 3 보어(24)의 내부 표면(25)은 이 경우 밸브 부재(7, 8 및 9)에 할당된 아래에서 더 자세히 설명되는 방사방향 밀봉부를 위한 밀봉 접촉면으로서 이용된다.
또한, 총 5개의 유체 채널(31, 32, 33, 34 및 35)이 제 3 하우징 부분(16) 내에 제공되며, 상기 유체 채널들은 단순히 예시적으로 제 3 하우징 부분(16)의 외부 표면(26)으로부터 시작하는 원통형 보어로서 설계되고 각각 이동축(11)에 대해 횡방향으로 정렬된다. 단순히 예시적으로, 유체 채널(31 내지 35)은 각각 블라인드 홀로서 형성되고, 상기 블라인드 홀은 제 3 보어(24)를 통과하고 각각 개구(36, 37, 38, 39 및 40)에 의해 제 3 보어(24) 내로 통한다.
제 1 밸브 부재(7)는 이동축(11)에 대해 단순히 예시적으로 회전 대칭으로 설계된 제 1 밸브 바디(51)를 가지며, 상기 제 1 밸브 바디의 제 1 단부 영역(52)은, 예를 들어 제 1 밸브 바디(51)와 제 1 작동 피스톤(19) 사이의 나사 연결에 의해 제 1 작동 피스톤(19)에 연결된다. 제 1 단부 영역(52)에 인접하여, 제 1 밸브 바디(51)는 외경이 적어도 실질적으로 제 3 보어(24)의 내경에 상응하는 제 1 가이드 섹션(53)을 가지므로, 제 1 밸브 바디(51)는 제 3 보어(24)와 함께 제 1 밸브 부재(7)를 위한 선형 슬라이딩 베어링을 형성한다. 제 1 가이드 섹션(53)에 인접하여, 제 1 밸브 바디(51)는 외경이 제 3 보어의 내경보다 작게 선택된 제 1 밸브 섹션(54)을 가지므로, 제 1 밸브 섹션(54)과 제 3 보어(24) 사이에 원형 단면을 갖는 제 1 연결 채널(55)이 형성되고, 상기 제 1 연결 채널은 제 1 밸브 바디(51)와 제 3 보어(24)의 내부 표면(25) 사이에서 이동축(11)을 따른 유체 흐름을 가능하게 한다.
도 2에 따른 제 1 연결 채널(55)의 위치 설정 및 제 1 연결 채널(55)의 길이 연장은 순전히 예시적으로, 도 2에 도시된 기본 위치에서 연결 채널(55)이 제 4 유체 채널(34)과 유체 채널(35) 사이의 유체 연통 방식의 연결을 차단하도록 선택된다. 이동축(11)을 따라 제 1 밸브 부재(7)의 적절한 축방향 변위 시, 제 4 유체 채널(34)과 유체 채널(35) 사이의 유체 연통 방식의 연결이 해제된다.
제 1 밸브 바디(51)의 제 1 가이드 섹션(53)은 제 1 단부 영역(52)의 바로 근처에 제 1 환형 홈(56)을 갖고, 상기 홈에 방사방향 밀봉링(57)이 수용되고, 상기 밀봉링은 제 1 밸브 바디(51)와 제 3 보어(24)의 내부 표면(25) 사이의 밀봉 접촉을 위해 설계된다. 방사방향 밀봉링(57)에 의해 제 1 작동 피스톤(19)과 제 5 유체 채널(35) 사이의 유체 분리가 보장된다.
도 2 내지 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 환형 홈(56)과 그 안에 수용된 방사방향 밀봉링(57)의 축방향 위치 설정은, 이동축(11)을 따라 제 1 밸브 부재(7)의 전체 조정 경로에 걸쳐 제 1 작동 피스톤(19)과 제 5 유체 채널(35) 사이의 밀봉 작용이 항상 보장되는 방식으로 제 3 하우징 부분(16) 및 제 5 유체 채널(35)에 맞게 조정된다.
제 1 단부 영역(52)으로부터 떨어져 있는 제 1 밸브 바디(51)의 제 2 단부 영역(58)에는 이동축(11)에 대해 모두 동축으로 정렬된 제 1 보어 섹션(61), 제 2 보어 섹션(62) 및 제 3 보어 섹션(63)을 갖는 블라인드 홀로서 설계된 내부 보어(60)가 제공된다. 내부 보어(60)로 인해, 제 2 단부 영역(58)의 단부면(59)은 원형 링 형상으로 설계되며, 아래에서 상세히 설명되는 제 3 밸브 부재(9)의 접촉에 이용된다.
순전히 예시적으로, 내부 보어(60)의 단부 영역이기도 한 제 1 보어 섹션(61)은 여기에 이어지는 제 2 및 제 3 보어 섹션(62, 63)보다 작은 내경을 갖는 것이 제공된다. 또한 순전히 예시적으로, 제 2 보어 섹션(62)의 내경과 제 3 보어 섹션(63)의 내경이 동일한 것이 제공된다. 제 2 보어 섹션(62)과 제 3 보어 섹션(63) 사이에는 다수의 원형 링 형상의, 바람직하게는 이동축(11)을 중심으로 동일한 각도 피치로 배치되고 방사방향 내측으로 돌출하는 방사방향 돌출부(64)가 형성된다. 방사방향 돌출부(64)는 각각 제 3 보어 섹션(63)에 대한 제 2 보어 섹션(62)의 언더컷을 형성한다. 방사방향 돌출부(64)의 기능은 광폭 밸브 바디(81)와 관련하여 아래에서 상세히 설명한다.
제 2 밸브 바디(71)는 순전히 예시적으로 이동축(11)에 대해 회전 대칭으로 설계되고, 제 1 단부 영역(72)을 포함하며, 상기 단부 영역은 단부측이 제 2 작동 피스톤(22)에 접촉하고, 따라서 제 2 파일럿 밸브(4)에 의해 제 2 작동 챔버(23)의 가압이 이루어지는 경우, 제 2 작동 피스톤(22)으로부터 제 1 작동 피스톤(19)의 방향으로 변위될 수 있다. 예시적으로, 제 1 단부 영역(72)의 외경은 제 3 보어(24)의 내경보다 작게 선택된다.
제 2 밸브 바디(71)의 제 2 단부 영역(72)에 이동축(11)을 따라 제 1 가이드 섹션(73)이 이어지고, 상기 가이드 섹션은 제 3 보어(24)의 내경에 적어도 실질적으로 상응하는 외경을 갖는다. 제 2 밸브 바디(72)의 전체 길이에 비해 상대적으로 짧은 제 1 가이드 섹션(73)에는 제 1 환형 홈(74)이 제공되며, 상기 홈에 제 1 방사방향 밀봉링(75)이 배치되고, 상기 밀봉링은 제 2 밸브 바디(71)와 제 3 보어(24)의 내부 표면(25) 사이의 방사방향 밀봉 작용을 위해 제공된다. 제 1 방사방향 밀봉링(75)의 역할은, 제 2 작동 피스톤(22)과 제 1 유체 채널(31) 사이의 밀봉을 보장하는 것이다. 이때 제 1 방사방향 밀봉링(75)의 축방향 위치 설정은, 제 2 밸브(2)의 의도된 사용 동안 밀봉 작용이 제 2 밸브 바디(71)의 축방향 위치 설정과 무관하게 유지되도록 선택된다.
이동축(11)을 따라 축방향으로 제 1 가이드 섹션(73)에 제 1 밸브 섹션(76)이 이어지고, 상기 제 1 밸브 섹션의 외경은 제 3 보어(24)의 내경보다 훨씬 작다. 이에 따라 제 1 밸브 섹션(76)과 제 3 보어(24)는 이동축을 따라 연장되는 원형 링 형상의 단면을 갖는 제 2 연결 채널(77)을 형성한다. 제 2 연결 채널(77)은 제 2 밸브 바디(71)에 형성되어 방사방향으로 외부로 돌출하는 지지 링(78)에 의해 축방향으로 제한되며, 상기 지지 링에 제 2 환형 홈(79)이 이어진다. 제 2 환형 홈(79)에는 원형 링 형상으로 설계된 축방향 밀봉링(80)이 수용되며, 상기 밀봉링은 지지 링(78)의 제 1 축 방향 단부면(81)과 제 2 환형 홈(79)의 대향하는 제 2 축 방향 단부면(82)에 축방향으로 지지된다. 축방향 밀봉링(80)은 축방향 단부면을 형성하는 제 3 보어(24)의 원형 링 형상으로 설계된 밀봉면(83)에 밀봉 접촉을 위해 방사방향 외측 영역에 제공되며, 도 2에 따른 기본 위치에서 제 1 유체 채널(31)과 제 2 유체 채널(32) 사이의 유체 연통 방식의 연결을 폐쇄한다.
제 2 환형 홈(79)에 인접해서, 이동축(11)을 따라 제 2 가이드 섹션(84)이 제공되며, 상기 가이드 섹션의 외경은 적어도 실질적으로 제 3 보어(24)의 내경에 상응한다. 제 2 가이드 섹션(84)에는 제 2 방사방향 밀봉링(86)이 배치되는 제 3 환형 홈(85)이 제공되며, 상기 밀봉링은 도 2에 따른 기본 위치에서 제 2 유체 채널(32)과 제 3 유체 채널(33) 사이의 밀봉 작용을 위해 설계된다.
제 2 가이드 섹션(84)에 이동축(11)을 따라 제 2 밸브 바디(71)의 제 2 단부 영역(87)이 이어지고, 상기 밸브 바디는 실질적으로 볼트 형상으로 구현되고 제 1 밸브 바디(51)의 내부 보어(60) 내에까지 연장된다. 제 2 밸브 바디(71)의 제 2 단부 영역(87)은 방사방향으로 외부로 돌출하는, 원형 링 세그먼트 형상으로 설계된 방사방향 돌출부(88)를 갖고, 상기 방사방향 돌출부는 내부 보어(60) 내의 방사방향 돌출부(64)에 맞게 기하학적으로 조정된다. 이로써, 제 1 밸브 바디(51)의 내부 보어(60) 내로 제 2 밸브 바디(71)의 제 2 단부 영역(87)의 플러그 인 조립이 가능해지고, 조립 과정의 수행 후에 이동축(11)을 중심으로 제 2 밸브 바디(71)의 회전 운동을 수행하여, 방사방향 돌출부(88)가 축방향으로 방사방향 돌출부(64)에 접촉하고, 도 2에 따른 기본 위치에서 제 2 밸브 바디(71)로부터 제 1 밸브 바디(51)의 선형 간격 이동이 방지된다.
제 3 밸브 부재(9)의 제 3 밸브 바디(91)는 제 2 단부 영역(87)의 원통형으로 설계된 제 1 가이드 면(89)에 선형 이동 가능하게 수용된다. 이러한 제 3 밸브 바디(91)는 원형 링 형상으로 설계된다. 제 3 밸브 바디(91)와 제 1 밸브 바디(51)의 단부면(59) 사이에 방사방향 밀봉링(92)이 수용되며, 상기 밀봉링은 제 1 가이드 면(89)과 제 3 보어(24)의 내부 표면(25)에 밀봉 접촉을 위해 설계되고, 도 2에 따른 기본 위치에서 제 3 유체 채널(33)과 제 4 유체 채널(34) 사이의 유체 연통 방식의 연결을 차단한다.
제 2 밸브 바디(71)의 제 2 단부 영역(87)의 단부측에 제 2 가이드 면(90)이 형성되고, 상기 가이드 면의 외경은 내부 보어(60)의 제 1 보어 섹션(61)의 내경에 맞게 조정되어, 제 1 밸브 바디(51)와 제 2 밸브 바디(71) 사이의 선형 접근 이동 시 제 1 보어 섹션(61) 내로 제 2 단부 영역(87)의 삽입이 가능해진다.
이하 기능 설명을 위해 먼저, 도 2 및 도 3에 따른 밸브의 다른 기능 위치에도 동일한 방식으로 존재하는 것으로 가정되는 진공 소스(95), 유체 소비 장치(96), 제 1 유체 호스(97), 압축 공기 소스(98) 및 제 2 유체 호스(99)와 같은, 설명에만 이용되는 추가 구성 요소들이 도시된 도 4가 참조된다.
진공 소스(95)는 제 1 유체 채널(31)에 연결된다. 순전히 예시적으로 도시되지 않은 대상을 분리하기 위한 흡입 컵으로서 설계된 유체 소비 장치(96)는 제 1 유체 호스(97)를 통해 제 1 작동 포트라고도 할 수 있는 제 2 유체 포트(32)에 연결된다. 압축 공기 소스(98)는 제 3 유체 채널(33)에 연결된다. 제 2 유체 호스(99)는 제 4 유체 채널(34)에 연결되며 제 2 작동 포트라고도 할 수 있다.
도 2에 따른 기본 위치에서 밸브 부재 어셈블리(6)는 제 1 작동 챔버(20)의 체적이 최대이고 제 2 작동 챔버(23)의 체적은 최소인 기본 위치에 있다. 이를 통해, 제 1 유체 채널(31)과 제 2 유체 채널(32) 사이의 유체 연통 방식의 연결은 밀봉면(83)에 밀봉 접촉하는 축방향 밀봉링(80)에 의해 차단되어, 진공 소스(95)에 의해 제공되는 부압이 제 2 유체 채널(32)에 제공되지 않고 따라서 유체 소비 장치(96)에 제공되지 않는다.
또한, 제 3 밸브 부재(9)는, 압축 공기 소스(98)와 유체 소비 장치(96) 사이의 유체 연통 방식의 연결이 중단되도록 나선형 스프링(93)의 내부 예비 응력에 의해, 제 3 보어(24)의 제 3 유체 채널(33)과 제 4 유체 채널(34) 사이에 배치된다. 이에 따라 또한 유체 소비 장치(96)도 도시되지 않은 대상의 취급이 제공되지 않는 기본 위치에 있다.
예를 들어, 제 1 작동 챔버(20)의 가압 및 제 2 작동 챔버(23)의 배기에 의해 밸브 부재 어셈블리(6)의 도 2에 도시된 기본 위치가 야기되며, 이는 각각 2개의 파일럿 밸브(3 및 4)의 적절한 제어에 의해 영향을 받을 수 있다.
제 2 파일럿 밸브(4)의 적절한 제어에 의해 이루어질 수 있는 제 2 작동 챔버(23)의 가압 및 제 1 파일럿 밸브(3)의 적절한 제어에 의해 이루어질 수 있는 제 1 작동 챔버(20)의 배기 시 밸브 부재 어셈블리(6)의 선형 변위가 야기된다. 이 경우 제 1 작동 챔버(20)의 체적의 감소, 특히 최소화와 제 2 작동 챔버(23)의 체적의 증가, 특히 최대화가 이루어진다. 또한, 이로 인해 축방향 밀봉링(80)이 밀봉 면(83)으로부터 분리되어, 제 1 유체 채널(31)과 제 2 유체 채널(32) 사이의 유체 연통 방식의 연결이 제 3 보어(24)의 섹션에 의해 해제되고, 따라서 진공 소스(95)에 의한 유체 소비 장치(96)의 진공 공급이 이루어진다. 나선형 스프링(93)의 내부 예비 응력은, 제 1 밸브 부재(7)는 제 1 밸브 바디(51)와 그리고 제 3 밸브 부재(9)는 제 2 밸브 부재(8) 및 제 2 밸브 바디(71)와 동기적으로 제 1 작동 챔버(20)의 방향으로 변위되도록 설정된다. 이 경우, 제 3 유체 채널(33)과 제 4 유체 채널(34) 사이의 연결의 차단은 유지된다. 밸브 부재 어셈블리(6)의 구성 요소에 대한 도 3에 도시된 이러한 기능 위치는 작동 위치라고도 할 수 있는데, 이는 이 기능 위치에서 유체 소비 장치(96)의 부압 공급이 보장되기 때문이다. 예를 들어, 순전히 예시적으로 흡입 컵으로서 설계된 유체 소비 장치(96)는 대상을 분리하는 데 사용될 수 있다.
도 3에 따른 기능 위치로 밸브 부재 어셈블리(6)의 변위가 이루어지자마자, 제 2 작동 챔버(23)의 환기(가압)가 종료될 수 있고, 필요한 경우 작동 챔버(23)의 배기도 수행될 수 있다. 밸브 부재 어셈블리(6)는 도 3에 따른 기능 위치에서 유지되는데, 이는 밸브 부재 어셈블리(6)의 유체적으로 작용하는 표면, 특히 진공 소스(95)의 부압이 가해지는, 제 1 가이드 섹션(73)과 지지 링(78)의 서로 대향하는 단부면들이 동일한 크기이므로, 이들 면에 작용하는 부압력이 서로 상쇄되고 밸브 부재 어셈블리(6)는 이로 인해 이러한 기능 위치에서 자체 유지되도록 설계되기 때문이다.
배출 위치라고도 할 수 있는 도 4에 따른 기능 위치에서, 가압에 의해 제 1 작동 챔버(20)의 체적을 증가시키고 제 2 작동 챔버(23)의 방향으로 밸브 부재 어셈블리(6)의 위치 변화를 유발하기 위해, 제 1 작동 챔버(20)의 환기가 이루어진다. 이로 인해 축방향 밀봉링(89)이 다시 밀봉면(83)에 접촉하게 되어, 진공 소스(95)와 유체 소비 장치(96) 사이의 유체 연통 방식의 연결이 중단된다. 이로써 응용예에 따라 유체 소비 장치(96)에서 부압의 확실한 감소가 보장될 수 없기 때문에, 제 1 작동 챔버(20)의 추가 가압은 제 1 파일럿 밸브(3)의 적절한 제어에 의해 제공된다. 제 1 작동 챔버(20)의 이러한 추가 가압에 의해 나선형 스프링(93)의 압축이 야기되어, 제 1 밸브 바디(51)는 제 2 밸브 바디(71)에 대한 추가 접근 이동을 수행할 수 있다. 이 경우 제 3 밸브 부재(9)는, 제 3 유체 채널(33)과 제 4 유체 채널(34) 사이의 유체 연통 방식의 연결이 해제되어 유체 소비 장치(96)의 압축 공기 공급이 야기될 수 있도록 제 3 보어(24) 내에서 변위된다. 유체 소비 장치에 여전히 존재할 수 있는 부압은 이러한 압축 공기 공급에 의해 제거되고, 도시되지 않은 대상으로부터 흡입 컵으로서 설계된 유체 소비 장치(96)의 분리 과정이 지원된다.
이어서, 나선형 스프링(93)이 제 3 유체 채널(33)과 제 4 유체 채널(34) 사이의 유체 연통 방식의 연결이 중단되는 차단 위치로 제 3 밸브 부재(9)를 다시 가져가도록 제 1 작동 챔버(20)의 배기가 수행될 수 있다. 이에 따라서 밸브 부재 어셈블리(6)는 다시 도 2에 따른 기본 위치를 취한다.
Claims (9)
- 유체 흐름을 제어하기 위한 밸브(2)로서,
내부에 밸브 리세스(24)가 형성된 밸브 하우징(10) 및 각각 공통 이동축(11)을 따라 선형 이동 가능하게 상기 밸브 리세스(24)에 수용되며 제 1 밸브 부재(7)와 제 2 밸브 부재(8)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 2개의 밸브 부재(7, 8)를 가지며, 상기 밸브 리세스로부터 유체 채널(31, 32, 33, 34, 35)이 각각 상기 밸브 하우징(10)의 외부 표면(26)까지 연장되고, 상기 밸브 부재들에 각각 제 1 방사방향 밀봉 부재(57, 75)가 할당되고, 상기 밀봉 부재는 상기 밸브 부재(7, 8)에 방사방향 내측으로 밀봉 접촉하고 상기 밸브 리세스(24)의 내부 표면(25)에 방사방향 외측으로 밀봉 접촉하고, 상기 밸브 부재(7, 8) 각각은 인접하게 배치된 상기 유체 채널들(31, 32, 33, 34, 35) 사이의 적어도 하나의 연결을 선택적으로 해제 및 차단하도록 설계되고,
상기 제 1 밸브 부재(7)는 상기 이동축(11)을 따라 선형으로 슬라이딩 이동 가능하게 상기 제 2 밸브 부재(8)에 장착되고 및/또는 상기 제 2 밸브 부재(8)에 는 축방향 밀봉링(80)이 할당되고, 상기 밀봉링은 상기 제 2 밸브 부재(8)의 해제 위치에서 인접하게 배치된 유체 채널들(31, 32, 33, 34) 사이의 유체 연통 방식의 연결을 해제하고, 차단 위치에서 상기 제 2 밸브 부재(8)의 적어도 하나의 축방향 단부면(81) 및 인접하게 배치된 상기 유체 채널들(31, 32, 33, 34) 사이에 배치된 밸브 리세스(24)의 축방향 단부면(83)에 밀봉 접촉하는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 밸브 부재(7)에는 상기 제 1 방사방향 밀봉링(57)에 추가하여 제 2 방사방향 밀봉링이 할당되고 및/또는 상기 제 2 밸브 부재(8)에는 상기 제 1 방사방향 밀봉링(75)에 추가하여 제 2 방사방향 밀봉링(86)이 할당되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 2 항에 있어서,
각각 다른 밸브 부재(7, 8)로부터 떨어져 있는 각 밸브 부재(7, 8)의 단부 영역에 제 1 선형 드라이브, 제 2 선형 드라이브 그룹에서 선택된 하나의 선형 드라이브가 배치되고, 상기 선형 드라이브는 각각의 밸브 부재로 이동을 도입하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 밸브 부재(7) 상의 상기 제 1 방사방향 밀봉링(57)은 제 1 선형 드라이브의 작동 피스톤(19)이 배치된 상기 밸브 하우징(10) 내의 제 1 작동 챔버(20)에 대해 상기 밸브 챔버(24)를 밀봉하도록 설계되고 및/또는 상기 제 2 밸브 부재(8) 상의 상기 제 1 방사방향 밀봉링(75)은 제 2 선형 드라이브의 작동 피스톤(23)이 배치된 상기 밸브 하우징(11) 내의 제 2 작동 챔버(23)에 대해 상기 밸브 챔버(24)를 밀봉하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 부재(8)의 상기 제 2 방사방향 밀봉링(86)은 인접하게 배치된 상기 유체 채널들(31, 32, 33, 34) 사이의 위치와 무관한 밀봉을 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 밸브 부재(7)와 상기 제 2 밸브 부재(8) 사이의 선형 상대 이동, 특히 선형 간격 이동을 제한하기 위한 선형 스토퍼(64, 88)가 상기 제 1 밸브 부재(7) 및 상기 제 2 밸브 부재(8)에 각각 할당되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
스프링, 특히 나선형 스프링(93)이 상기 제 1 밸브 부재(7)와 상기 제 2 밸브 부재(8) 사이에 배치되고, 상기 스프링은 상기 제 1 밸브 부재(7)와 상기 제 2 밸브 부재(8)로 서로 반대되는 힘 성분을 제공하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
인접하게 배치된 상기 유체 채널들(31, 32, 33, 34) 사이에서 연장되는 연결 채널(55, 57)을 영역별로 제한하도록 각각 설계된 상기 제 1 밸브 부재(7) 상의 서로 반대되는 공압 작용 단부면 및/또는 상기 제 2 밸브 부재(8) 상의 서로 반대되는 공압 작용 단부면은 각각 동일한 크기로 설계되는 것을 특징으로 하는 밸브. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 제 2 방사방향 밀봉 부재(92) 중 하나는 상기 제 1 밸브 부재(7)에 선형 이동 결합되도록 설계되고, 상기 제 2 밸브 부재(8)에 방사방향 내측으로 밀봉하도록 및 선형으로 슬라이딩 이동 가능하게 수용되고, 제 3 밸브 부재(9)를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
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