KR980009921A - 액시얼 피스톤 펌프의 밸브플레이트구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조에 관한 것으로, 다수개의 피스톤을 호형으로 수용하는 실린더블럭의 일측면과 접하는 밸브플레이트에 상기 실린더블럭 회전시 실린더블럭의 개구와 교대로 연결되는 저압구와 고압구가 원호형으로 형성되며, 상기 저압구 및 고압구측에 오리피스 기능을 갖는 노치부가 형성되는 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조에 있어서, 상기 밸브플레이트에 이의 고압구와 상기 실린더블럭의 개구와 연통되게 형성된 관통공에 안착되며, 상기 개구부의 압력에 따라 오리피스공을 통해 고압구측으로부터 고압유의 유입됨을 단속하는 슬리이브와, 상기 개구부의 압력이 저압시 관통공을 폐쇄시킨 슬리이브의 초기상태를 탄성바이어스하는 탄성부재를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조를 제공한다.

Description

액시얼 피스톤 펌프의 밸브플레이트구조

본 발명은 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액시얼(Axial) 피스톤펌프의 실린더블럭의 실린더가 실린더블럭과 접하는 밸브플레이트의 저압구 측에서 고압구 측으로 절환될때 실린더블럭 보어 내부에 급격한 압력 상승됨을 억제하며, 밸브플레이트의 노치(NOTCH)부에 의한 캐비테이션 침식됨을 방지할 수 있도록 한 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조에 관한 것이다.

제1도에 개략적으로 도시된 바와같이, 일반적인 액시얼 피스톤펌프구조는, 케이싱(10)(20) 내부에 회전축(1)과 스플라인 결합되는 실린더블럭(15)(25)이 회전가능하게 수용되며, 실린더블럭(15)(25) 내부에는 복수개의 실린더(8)(9)가 원상으로 배열형성되며, 각 실린더(8)(9) 내부에 피스톤(13)(23)이 실린더블럭(15)(25)이 회전함에 따라 복동가능하도록 설치된다.

피스톤(13)(23)의 작동로드 단부와 저면이 접속되는 사판(11)(21)이 회전축(1)에 대해 소정각도로 경사지게 설치되며, 이 사판(11)(21)은 일반적으로 운전자의 조작에 의해 각도(경전각) 변환이 가능하도록 설치된다. 사판(11)(21) 타측에는 오일의 흡입과 배출을 교호적으로 담당하는 포트(16A)(16B),(26A)(26B)와, 전술한 실린더(8)(9) 내부를 실린더블럭(15)(25)이 회전되는 상태에서도 지속적으로 연통시키는 밸브플레이트(17)(27)가 설치된다.

위와같이 구성된 액시얼 피스톤펌프의 작동을 설명하면, 포트(16A)(26A)를 통해 오일이 공급되고, 포트(16B)(26B)를 통해 오일이 배출되는 것으로 가정하면,유로(3)와 포트(16A)(26A)를 통해 공급된 오일은, 밸브플레이트(17)(27)를 통해 실린더블럭(15)(25)내에 공급됨에 따라 피스톤(13)(23)이 팽창행정을 하려하게 된다. 이때, 피스톤(13)(23)이 팽창행정을 하기 위해서는, 즉 실린더블럭(15)(25)내의 내부체적이 증가하기 위해서는, 사판(11)(21)과의 관계상 피스톤(13)(23)의 작동로드 단부가 사판(11)(21) 저면과 섭동하여야 하고, 결국 실린더블럭(15)(25) 전체가 정방향으로 회전하게 된다. 그리고, 실린더블럭(15)(25)내의 오일은 피스톤(13)(23)이 사판(11)(21) 저면과 섭동하면서 압축행정을 하게 되기 때문에, 포트(16B)(26B)와 유로(4)(5)를 통해 배출되게 된다.

그리고, 제2도에 도시된 바와같이, 전술한 밸브플레이트(17)는 실린더블럭(15)과 접하는 면에 원호상의 저압구(Pl)와 고압구(Ph)가 형성되며, 피스톤실에 연결되는 개구(19)는 저압구(Pl)와 고압구(Ph)의 피치원상에 위치하며, 실린더블럭(15)(25)이 회전하면서 저압구(Pl)와 고압구(Ph)에 교대로 연결되며, 피스톤실 내의 압력은 피스톤(13)(23)이 흡입행정인 경우에는 저압구(Pl)측의 압력과 일치하며, 토출행정인 경우에는 고압구(Ph)측의 압력과 일치한다.

피스톤(13)(23)이 흡입행정에서 토출행정으로 옮겨갈때는 즉, 개구(19)가 저압구(Pl)에서 고압구(Ph)로 위치변경되는 초기 상태에서는, 개구(19)는 저압구(Pl)와 고압구(Ph)의 어느쪽과도 차단되거나 거의 차단된 상태이며, 피스톤실의 압력이 저압구(Pl)의 압력으로부터 거의 고압구(Ph)의 압력으로 승압되는 것이다.

이와 반대로, 피스톤(13)(23)이 토출행정으로부터 흡입행정으로 옮겨갈때 개구(19)의 압력은 강압상태인 것이다.

전술한 바와같이, 피스톤실의 압력이 승압되는 행정에서는 개구(19)가 고압구(Ph)와 통하는 순간에 피톤실 내의 압력이 급격하게 상승하며, 이와 반대로 강압행정에서는 개구(19)가 저압구(Pl)와 통하는 순간에 피스톤실의 압력이 급격하게 저하된다.

이와같은 승압, 강압 행정시 발생되는 순간적인 압력변화는 펌프 내부의 실린더블럭(15)(25)의 회전에 동조하여 주기적으로 충격이 가해지며, 이로인해 피스톤펌프에 소음 및 진동이 발생되는 것이다.

위와같은 문제점을 감안하여, 저압구(Pl)와 고압구(Ph)측의 압력차를 변화시간으로 나눈값인 압력변화율이 작도록, 저압구(Pl)와 고압구(Ph)에 통하는 위치의 밸브플레이트(17)(27)에 노치(28)를 각각 형성하여, 승압행정시 노치(28)의 오리피스 작용에 의하여 고압구(Ph)의 유체가 서서히 개구(19)를 통해 피스톤실 내부에 유입되도록 함에 따라, 압력상승의 변화율을 적게하며, 이로인해 소음 및 진동 발생의 원인인 충격력을 완화시키도록 하였다.

그러나, 승압행정시 제3도에 도시된 바와같이, 피스톤실의 개구(19)가 노치(28)와 통하는 순간은 피스톤실과 고압구(Ph)와 압력차가 크기 때문에, 노치(28)로부터의 유체가 화살표시방향으로 분사되듯이 개구(19)로 유입된다. 실험에 의하면, 압력차가 200㎏f/㎡일때에 분사되는 유속은 평균적으로 200 ㎧이며, 이와같이 고속의 유체가 개구(19)나 피스톤실의 벽면에 충돌하는 경우 금속표면에 캐비테이션 침식이 발생된다.

이때 캐비테이션 강도 및 금속표면의 침식정도는, 오리피스 전후에서의 압력차, 유체의 점도와 비중, 유체중의 공기 혼합율, 개구(19)의 저압구측 벽면과 오리피스와의 거리 및 저압구(Pl)측 차체의 압력에 따라 변하며, 특히 압력차의 영향을 강하게 받아서 압력차의 증대에 대한 침식의 정도는 기하급수적으로 증대한다.

한편, 승압행정시 개구(19)와 노치(28)가 통할때 유체의 유동방향은 섭동면과 거의 평행하게 되어, 개구(19)의 저압구측 각부(19A) 또는 밸브플레이트(17)의 저압구측 각부(17A)에 현저한 침식현상을 초래한다.

따라서, 제4도에 도시된 바와같이, 위와같은 제반 문제점을 해소하기 위해 고안된 종래기술에 의한 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트는, 밸브플레이트(17)의 노치(28)부 이전에 고압구(Ph)측과 연통되는 오리피스공(31)을 형성하며, 이에따라 노치(28)부를 통과하는 유체의 유동방향을 오리피스공(31)을 통과하여 분사되는 일 부 고압의 유체에 의해 각도 변환시키며, 이와 동시에 고압구(Ph)측에서의 작동유가 피스톤실에 유입되기 직전에 오리피스공(31)을 통과하는 일부 작동유에 의해 피스톤실에 예압을 형성함에 따라, 승압행정시 피스톤실 내부에 압력이 급격하게 상승됨을 방지할 수 있도록 하였다. 그러나, 이와같은 오리피스공(31)에 의한 밸브플레이트(17) 및 이와 접하는 실린더블럭(15)에 발생되는 침식 및 소음을 완전하게 차단할 수는 없었다.

따라서 본 발명의 목적은, 액시얼 피스톤펌프의 실린더블럭의 실린더가 밸브플레이트에 형성된 저압구에서 고압구측으로 절환될때 급격한 압력 상승으로 인한 실린더블럭 내부의 캐비테이션 침식됨을 방지하며, 저압구와 고압구측의 순간적인 압력변화로 인해 발생되는 소음, 진동 및 이에따른 섭동부위에서의 결함요소를 제거하며, 저압행정시 누유됨을 방지하여 펌프의 용적효율을 향상시킬 수 있도록 한 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트 구조를 제공하는 것이다.

제1도는 일반적인 액시얼 피스톤펌프의 개략적인 내부구조도.

제2도는 종래기술에 의한 밸브플레이트의 저압구와 고압구에 노치부가 형성됨을 도시한 개략도.

제3도는 종래기술의 밸브플레이트와 피스톤실의 개구부위의 개략도.

제4도는 종래기술에 의한 밸브플레이트의 개략적인 단면도.

제5도는 본 발명에 의한 밸브플레이트의 개략도 종래의 기술에 따른 밀폐형 회전식 압축기의 구성을 보인 종단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100：관통공 101：슬리이브

101A：오리피스공 102：탄성부재

Pl：저압구 Ph：고압구

전술한 본 발명의 목적은, 다수개의 피스톤을 호형으로 수용하는 실린더블럭의 일측면과 접하는 밸브플레이트에 상기 실린더블럭 회전시 실린더블럭의 개구와 교대로 연결되는 저압구와 고압구가 원호형으로 형성되며, 상기 저압구 및 고압구측에 오리피스 기능을 갖는 노치부가 형성되는 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조에 있어서, 상기 밸브플레이트에 이의 고압구와 상기 실린더블럭의 개구와 연통되게 형성된 관통공에 안착되며, 상기 개구부의 압력에 따라 오리피스공을 통해 고압구측으로부터 고압유의 유입됨을 단속하는 슬리이브와, 상기 개구부의 압력이 저압시 관통공을 폐쇄시킨 슬리이브의 초기상태를 탄성바이어스하는 탄성부재를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액시얼 피스톤펌프의 밸브 플레이트구조를 제공함에 의해 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

도면에 도시된 바와같이, 액시얼 피스톤펌프의 실린더블럭(15)의 일측면과 접하는 밸브플레이트(17)에 실린더블럭(15) 회전시 실린더블럭(15)의 개구(19)와 교대로 연결되는 저압구(Pl) 및 고압구(Ph)가 형성되며, 저압구(Pl)와 고압구(Ph)에 통하는 밸브플레이트(17)에 저압구(Pl)와 고압구(Ph)의 압력차를 줄이는 노치(28)부가 형성되며, 실린더블럭(15)의 개구(19)와 밸브플레이트(17)의 고압구(Ph)를 연통시켜 실린더블럭(15)내에 예압을 형성하는 관통공(100)에 대한 구성은, 제4도에 도시된 종래의 구성과 동일하므로, 이에대한 상세한 설명은 생략하며, 인용부호를 동일하게 표기하였다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하며, 전술한 관통공(100)에 피스톤펌프의 토출압력에 따라 밸브플레이트(17)의 고압구(Ph)측의 고압유가 실린더블럭(15)의 개구(19)부에 유입됨을 단속하는 오리피스공(101A)이 형성된 슬리이브(101)를 안착시키되, 슬리이브(101)는 관톤공(100)의 바닥면과 슬리이브(100) 사이에 장착되는 탄성부재(102)에 의해 개구(19)부의 압력이 저압일때 관통공(100)을 폐쇄시킨 초기상태로서 탄성바이어스 된다.

이와같이 구성된 본 발명의 작동을 설명하면, 실린더블럭(15)의 회전으로 인한 개구(19)내의 압력이 저압인 경우에는 가 됨에 따라, (여기에서, d1는 밸브블럭(2)과 착탈되는 슬리이브(101)의 소직경부이며, do는 관통공(100)에 삽입되는 슬리이브(101)의 대직경부이며, P_S는 개구(19)내의 압력이며, Ph는 밸브플레이트(17)의 고압구측 압력을 나타냄.) 밸브플레이트(17)의 관통공(100)를 개폐시키는 슬리이브(101)에 형성된 오리피스공(101A)이 탄성부재(102)에 의해 밸브블럭(2)면에 접촉된 상태를 유지하게 되며, 이로인해 슬리이브(101)에 의해 관통공(100)을 폐쇄하게 되므로 고압구(Ph)측의 고압유가 관통공(100)을 통해 개구(19)내에 유입됨이 차단되는 것이다.

한편, 실린더블럭(15)의 회전으로 인한 개구(19)내의 압력이 고압인 경우에는가 됨에 따라, 고압구(Ph)측의 고압유에 의해 슬리이브(101)를 도면상에서 상방향으로 위치이동시키며, (이때, 탄성부재(102)는 압축상태임) 이로인해 슬리이브(101)의 오리피스공(101A)을 통과하는 고압구(Ph)측의 일부 고압유에 의해 개구(19)내에 예압을 형성하게 된다. 따라서, 밸브플레이트(17)의 노치부(28)를 통해 고압유가 개구(19)내에 유입되는 경우 발생되는 급격한 압력차이로 인한 캐비테이션 침식됨을 방지할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조는, 액시얼 피스톤펌프의 토출압력이 저압시 밸브플레이트로부터 고압유가 실린더블럭의 개구부에 유입됨이 차단되므로 누유방지로 피스톤펌프의 용적효율을 높이는 이점과, 이와 반대로 고압시 실린더블럭 개구부 내에 급격한 압력상승됨을 방지하여 캐비테이션 침식됨을 방지하는 이점과, 저압구와 고압구측의 급격한 압력차이로 인한 소음 및 진동을 줄이며 이로인해 섭동부위에서의 결함발생됨을 제거할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 다수개의 피스톤을 호형으로 수용하는 실린더블럭의 일측면과 접하는 밸브플레이트에 상기 실린더블럭 회전시 실린더블럭의 개구와 교대로 연결되는 저압구와 고압구가 원호형으로 형성되며, 상기 저압구 및 고압구측에 오리피스 기능을 갖는 노치부가 형성되는 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트구조에 있어서, 상기 밸브플레이트에 이의 고압구와 상기 실린더블럭의 개구와 연통되게 형성된 관통공에 안착되며, 상기 개구부의 압력에 따라 오리피스공을 통해 고압구측으로부터 고압유의 유입됨을 단속하는 슬리이브와, 상기 개구부의 압력이 저압시 관통공을 폐쇄시킨 슬리이브의 초기상태를 탄성바이어스하는 탄성부재를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액시얼 피스톤펌프의 밸브플레이트 구조.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.