KR960000667B1 - 복귀 스프링을 사용하지 않은 유압해머에 있는 유체의 주입구와 출구포트를 피스톤 마모와 무관하게 밀봉시키는 슬리브형 방향 제어밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

복귀 스프링을 사용하지 않는 유압해머에 있는 유체의 주입구와 출구포트를 피스톤 마모와 무관하게 밀봉시키는 슬리브형 방향 제어밸브

제1도는 압력변화 하에서 유체에 의해 직접 작동되는 피스톤을 가진 유압해머에 적용된 장치를 도시한 도면.

제2도는 압력하의 유체의 공급포트를 닫기 위한 제어밸브의 작동을 보여주는 도면.

제3도는 피스톤이 재충전행정에 즉, 슬리브밸브부재가 배출포트를 여는 행정에 있을때의 장치를 보여주는 도면.

제4도는 제어밸브의 슬리브 밸브부재를 밀봉하여 유압유체의 공급포트를 열게하는 피스톤을 갖춘 장치를 보여준 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 챔버 1a : 환형그루브

1b : 1a의 면 2A : 챔버

B : 헤드 3 : 환형 그루브

4 : 어깨 5 : 슬리브형 제어밸브

5a, 5b, 7a, 13 : 림(rim) 5d : 환형변부

6 : 플랜지 7 : 피스톤

7c : 원형변부 7d : 피스톤의 단면

8 : 고압유로 9 : 저압유로

10 : 저압유로 11a : 어큐뮬레이터

12 : 유로 16 : 저압덕트

17 : 제어밸브 17a : 스프링

17b : 작은 피스톤 17c : 밸브출구

18 : 다이아프램

본 발명은 방향 밸브(directional valve)에 관한 것이다. 즉, 예로, 유압해머의 실린더로부터 비압축성 유체를 공급하거나 귀환시키도록 슬리브 밸브를 사용하는 장치에 관한 것인데, 이 장치내에서 공구를 장전하여 발사하도록 작동하는 피스톤은 왕복운동하여야 한다.

그안에서 피스톤이 움직이는 이러한 실린더에 동축인 실린더형 제어밸브(즉, 슬리브)를 사용하는 유압장치용 방향 제어밸브(directional control valves)는 수없이 많다.

이는 유압유체를 위한 공급(supply) 및 귀환(return) 포트를 열고 닫아 유체가 피스톤의 아래 또는 윗면에 교대로 힘을 가할 수 있게하여 괴스톤을 발사시키거나 뒤로 편향시킨다(재충전시킨다).

연속적이고 강한 응력을 받는 이와 같은 제어밸브는 오일방출을 위한 복잡한 회로, 작은 작동공차 그리고 반복되는 충격에 의한 비정상적인 마모로 인해 고장날 수도 있는 전방 유체 밀봉조인트를 필요로 한다.

어떤 방향 제어밸브에서는, 분배기 혹은 활동밸브의 귀환 운동이 피스톤에 의해 기계적으로 명확히 제어된다. 즉, 밸브는 어깨역할을 하는 피스톤에 의해 실제적으로 강타 당하고 복귀 스프링으로 작용하는 탄성장치에 의해 전방으로 이동하게 된다.

이런 상황하에서, 장치의 효율과 성능의 명백한 손상이 발생한다. 실제,

1. 파괴되기 쉬운 복귀 스프링의 존재는 분배기가 충분한 고속을 얻는데 방해가 되고 장치자체의 운동속도를 제한하며,

2. 작동하는 공구에 의한 응력은 피스톤을 통하여 밸브에 전달되어 먀모라 심하게 되고,

3. 저압유로의 출구포트의 유체밀봉 시일은 피스톤 마모에 따라 좌우된다.

US-A-4022108호에는 유압식으로 작동되는 충격장치의 방향 제어밸브가 공지되어 있는데, 피스톤의 운동에 반응하는 슬리브-형밸브부재가 압력챔버에 내장되어 있어서 이 압력챔버로 그리고 이 압력챔버로부터 유압유체를 안내하는 고압과 저압 블랜치를 포함하는 유로시스템(Challnel System)에 챔버를 교대로 연결시킨다.

여기서 청구되는 본 발명은 이들 결점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 방향 제어밸브는 왕복 운동을 하게되는 기구의 작동에 의한 응력이 피스톤을 통하여 밸브로 전달되지 않고 그리고 복귀스프링을 사용하지 않고, 유압으로 가동되는 충격장치를 위한 이중작용 방향 제어밸브의 왕복운동을 가능하게 하여 분배밸브 요소에 대한 손상을 피할 수 있게 하는 것이다.

본 발명은 또 유체입구와 출구포트의 유체밀폐 시일이 피스톤 마모에 영향을 받지 않도록 한다.

본 발명은 본 발명을 실시하기 위핸 설계된 유압해머를 도시한 도면을 참고하여 하기에서 상세히 설명될 것이다.

도면에서, 제어밸브는 안에서 피스톤이 움직이는 실린더챔버(1) 내에 위치한 실린더 모양의 슬리브-형 분배 밸브부재(5)로 구성된다.

한 변부를 따라서, D5의 내부직경을 갖는 슬리브형 요소(5)들은 실린더형 챔버(1)의 벽에 환형챔버를 형성하여 슬리브요소(5)의 스트로크를 한정짓는 환형그루부 (1a)의 면(1b)을 가격하는 환형림(5a)을 형성하는 바깥쪽을 향한 플랜지 수단(6)을 가지고 있다.

직경 D1을 갖는 실린더형챔버(1)는 다른 방향으로 슬리브형 요소(5)의 스트로크를 한정짓는 제2의 원형 어깨(4)를 형성하여 슬리브형 요소(5)의 맞은쪽 림(5b)의 영역보다 더 넓은 영역을 갖는 림(5a)을 더 큰 추력에 종속시키도록 상부 그루브(1a)의 직경(D2) 보다 작고 D1 보다 큰 직경(D3)을 갖는 환형그루브(3)를 통해서, D1 보다 작은 직경(D4)을 갖는 실린더형 챔버(2A)에 동축으로 연결된다.

슬리브-형 요소(5)는 고압챔버(1)에 들어가는 D7

D5=D4의 직경을 갖는 피스톤(7)의 헤드(B)를 둘러싸는데; 충격 스트로크일때(제1도), 고압유로(8)의 입구포트가 열리는 반면 저압유로(9)의 출구포트는 슬리브-형 요소(5)에 의해 닫힌다. 비록 유로(12)를 통한 고압유체가 피스톤의 림(7a)에 동시에 작용하더라도 피스톤은 아래로 움직인다; 실제로, 림(7a)의 면적 (A1)은 피스톤의 면적(7b) 보다 작다. 제2도를 참조하면, 피스톤(7)이 아래로 움직이는 동안, 피스톤의 헤드(B1)는 환형그루브(3)로 고압유체가 흐르도록 허용하여 유체가 슬리브의 원형림(5a)에 압력을 가하는데, 이때 원형림(5a)는 원형림(5b) 보다 크기 때문에 그결과로 인한 추력이 슬리브요소(5)를 밀어올려 마침내 고압유로(8)의 포트가 닫히고 저압유로(9)의 출구포트는 개방된다.

피스톤의 림(7a)에 대한 단지 유체의 추력때문에 피스톤(7)의 상향이동이 일어난다(제3도 참조).

제4도를 참조하면, 피스톤(7)의 원형변부(7c)가 슬리브의 환형변부(56)와 접촉하여 유체밀봉시일을 형성할때, 피스톤(7)은 챔버(1)에 남아있는 유체를 압축하여 슬리브의 원형표면에 압력을 가하게 되는데, 슬리브는 배압(back pressure)에 의해서 저지되지 않는다. 슬리브(5)는 다시 아래로 움직여 고압유로(8)의 입구포트를 열어 새로운 싸이클이 반복된다.

슬리브(5)가 아래로 움직여 유체의 입구포트를 개방함에 따라, 슬리브는 원형림(5a) 아래에 형성된 환형 공간내에 있는 유체를 작은 덕트(15)속으로 밀어넣고 이어서 피스톤(7)의 단면(76)에 의해 형성된 환형요홈을 통하여 저압덕트(16)에 밀어 넣는다.

충격속도를 증가시키기 위해, 즉, 피스톤(7)의 운동에너지를 증가시키기 위해 또 유압펌프의 용량을 더 잘 이용하기 위해, 본 장치는 다이아프램(18)이 있는 공기식 질소 어큐뮬레이터(11a)와 순서 및 속도 제어밸브(17)를 갖추고 있는데, 어큐뮬레이터 (11a)의 재충전에 필요한 유체흐름으로 인해 가장 높은 출발위치로 피스톤이 상향이동하는 초기에 발생하는 압력감소를 이용하는 전술한 밸브는 피스톤의 상향이동속도를 감소시키도록 저압유로(10)의 출구포트를 처음에는 닫고 그 이후에 절기시킨다.

어큐뮬레이터가 재충전된 후, 유체압력이 최대치에 도달할때, 스프링(17a)의 작용은 작은 피스톤(17b)에 의해 주어진 추력에 대항하기에 불충분하고 따라서, 밸브의 출구(17c)가 열린다.

상사점에서, 피스톤 충격은 실린더형 챔버(2A)내에 함유된 유체에 의해 또 실린더형 챔버(2A)내에 형성된 림(13)에 의해, 그리고 피스톤의 B부분보다 직경이 큰 A부분이 어깨역할을 함으로써, 또 챔버(1)의 상부부분에 있는 압축된 유체에 의해 완충된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같이, 슬리브-형 요소(5)의 유체-밀봉표면은 매우 크다.

입구와 출구포트의 유체밀봉은 실제로는 슬리브의 측방 외측표면(5e)과 이 슬리브의 플랜지(6)의 표면(6b)에 의해 이루어진다.

피스톤이 그의 상사점에 도달하기 전에, 슬리브요소(5)는 피스톤(7)에 대해 실린더로 작용하여 피스톤에 동축으로 반대방향으로 이동함으로써, 피스톤(7)에 대한 정면충돌 그리고 결과적으로 슬리브 요소에서의 응력발생을 피하게 한다.

Claims (4)

1. 복귀스프링을 사용하지 않는 유압해머내에 있는 유체의 입구 및 출구포트를 피스톤 마모와 무관하게 밀봉시키는 슬리브형 방향 제어밸브로서, 유압해머가 고압의 비압축성 유체, 즉, 오일에 의해서 직접 발사되는 피스톤(7), 그리고 실린더형 챔버(1)내에서 왕복운동하여 유체의 고압 또는 저압 유로포트를 열거나 닫는 실린더 모양의 슬리브형 밸브(5)로 구성되는 제어장치를 갖추고 있는 슬리브형 방향제어밸브에 있어서, 실린더형 챔버(1)의 환형그루브(1a)내에 밸브의 동축운동을 제한시키도록 슬리브형 배브가 D6의 외부직경을 갖는 플랜지(6)와 D5의 내부직경을 갖추고 있는데, 고압유로의 포트(8)가 실린더형 챔버(1)내에 위치하고 슬리브형 밸브(5)는 유체의 고압이 작용하는 피스톤의 B부분의 측표면을 둘러싸며, 피스톤의 이부분은 내부직경(D5)을 갖는 슬리브형 밸브(5)와 맞추어져 유체를 밀폐시키기에 충분한 D7의 직경을 가지며, 피스톤 및 실린더형 챔버와 동축인 밸브의 운동의 역전, 즉 고압유로의 입구포트(8)을 닫고 저압 유로의 출구포트(9)를 열거나, 또는 역으로, 고압유로의 입구포트를 열고 저압유로의 출구포트를 닫는 것이 발생할 때마다, 피스톤의 헤드표면(7b)의 유로원형변부(7c)는 슬리브형 밸브(5)의 안쪽 하부 원형변부(56)와 맞추어져 유체를 밀폐시키는데, 피스톤과 배브(5)의 동축운동은 서로 대립되며, 슬리브형 밸브는 피스톤의 B부분이 들어가는 시린더형 챔버(1)의 라이너 역할을 하는 것을 특징으로 하는 “복귀스프링을 사용하지 않는 유압해머에 있는 유체의 주입구 및 출구포트를 피스톤 마모와 무관하게 밀봉시키는 슬리브형 방향 제어밸브”.
2. 제1항에 있어서, 고압유로의 입구포트와 저압 유로의 출구포트를 닫아 유체를 밀폐시키는 작용이 유체가 밀폐되게 실린더형 챔버(1)의 표면과 맞추어진 슬리브형 밸브(5)의 외측표면에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하며, 슬리브형 밸브(5)와 피스톤이 반대방향으로 미끄러지는데, 피스톤은 슬리브형 밸브 안쪽에서 미끄러지며, 이러한 밸브의 미끄러짐은 챔버(1)내에서 작용하는 비압축성 추진유체의 압력에 기인하는 것을 특징으로 하는 슬리브형 방향 제어밸브.
3. 제1항 또는 2항에 있어서 동축환형그루브(1a)를 포함하는 실린더형 챔버(1) 및 각각 고압과 저압유로의 입구 및 출구포트들이 챔버(1)의 직경(D1)보다 더 큰 외부직경(D3)을 갖는 환형그루부(3)와 인접하여 슬리브형밸브(5)의 맞은쪽 표면(5b)보다 면적이 넓은 하부환형표면(5a)에 유압을 직접 가하는데 슬리브형 밸브(5)의 맞은쪽 표면(5b)에 가해진 압력에 의해 발생된 추력과 비교하여 비압축성 유체의 압력에 의해 발생된 추력이 더 커서 밸브(5)가 위로 미끄러져 올라가는 것을 특징으로 하는 슬리브형 방향 제어밸브.
4. 제1항에 있어서. 슬리브형 밸브(5)가 아래로 이동하여 유체의 입구포트(8)을 열때, 슬리브형 밸브(5)의 표면아래에 형성된 환형공간내에 있는 유체가 작은 덕트(15)내로 밀어넣어지고 그다음 피스톤(7)의 부분(7d)에 의하여 형성된 환형요홈(2a)을 경유하여 저압덕트(16)내로 밀어넣어져 방출되는 것을 특징으로 하는 슬리브형 방향 제어밸브.

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