WO2015099337A1 - 굴삭기용 압력피크 저감밸브 및 그것을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템 - Google Patents

굴삭기용 압력피크 저감밸브 및 그것을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템 Download PDF

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조용락
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    • F15B2211/528—Pressure control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to valves, and more particularly, to pressure peak reduction valves for excavators and pressure peak reduction systems for excavators including the same.
  • the hydraulic system of construction equipment uses an open center method and a closed center type hydraulic system.
  • the open center method includes a negative control system
  • the closed center method includes a positive control system and a load sensing system.
  • the swash plate angle of the hydraulic pump is reduced when a sudden stop in the hydraulic system of a closed center excavator using a pressure-controlled electrohydraulic pump or when the hydraulic cylinder reaches END stroke during operation.
  • Embodiment of the present invention provides a pressure peak reduction valve for excavators and a pressure peak reduction system for excavators including the same that can reduce the pressure peak generated in the hydraulic pump of the hydraulic system.
  • the pressure peak reduction valve for an excavator is a poppet seat having an inlet for inlet of hydraulic oil discharged from the oil pump is formed at the end, and at least one communication hole communicating with the hydraulic tank is formed on the outer peripheral surface;
  • a cone provided to be inserted into the opening and closing hole to be formed, an adjustment screw provided in the valve seat, and a piston sliding in the adjustment screw.
  • a piston spring inserted into the piston may further include a spring seat for supporting an end portion of the piston spring.
  • It may further include an adjustment nut provided on the outer peripheral surface of the adjustment screw.
  • An inlet port through which hydraulic oil flows from the hydraulic pump is formed at an end thereof, and a poppet sheet having at least one communication hole communicating with the hydraulic tank is formed on an outer circumferential surface thereof, a main poppet opening and closing the inlet port and the communication hole, and an inside of the poppet sheet.
  • the pressure in the pressure chamber is set by a cone for draining the hydraulic oil in the pressure chamber to the hydraulic tank, an adjustment screw in which a pilot pressure is input from the outside to an end portion, and a pilot pressure input in the adjustment screw. And a piston for adjusting the pressure to pressurize the cone.
  • It may further include a cone spring for returning the cone to its original position.
  • It may further include a piston spring for restoring the piston slid to the original state to press the cone.
  • It may further include an adjustment nut to prevent the rotation of the adjustment screw.
  • the pressure peak reduction system for excavators according to an embodiment of the present invention, the hydraulic pump of the excavator, the pressure sensing unit for detecting the pressure of the hydraulic pump, the operation pressure sensing unit for sensing the operation of the excavator, the operation And a pressure peak reducing valve for the excavator according to claim 5 and a control unit for controlling the discharge pressure of the hydraulic pump according to the pressure of the pressure sensing unit and the pressure sensing unit, wherein the pump input signal discharged from the control unit to the hydraulic pump is It may be a pilot pressure of the pressure peak reducing valve for the excavator.
  • the pressure peak reduction valve for excavators and the pressure peak reduction system for excavators including the same can effectively reduce the pressure peak of the hydraulic pump because the operating pressure of the valve increases in proportion to the pilot pressure.
  • the pressure peak reduction valve for excavators according to an embodiment of the present invention is simple in structure can effectively improve the assembly and maintainability.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an excavator pressure peak reduction valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the pressure peak reduction valve for an excavator according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are views showing the operation of the pressure peak reduction valve for excavators according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a graph showing the data tested using the pressure peak reduction valve for excavators according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the invention specifically illustrate ideal embodiments of the invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Thus, the embodiment is not limited to the specific form of the illustrated region, but includes, for example, modification of the form by manufacture.
  • the pressure peak reduction valve 101 of the excavator is a poppet seat 10, the main poppet 20, the valve seat 30, the cone 40 ), Adjustment screw 50, and piston 60.
  • Poppet sheet 10 is formed with an inlet 12 and the communication hole (14). Specifically, the inlet 12 is provided at the end of the poppet sheet 10, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 11 is introduced. At least one communication hole 14 is formed along the outer circumferential surface of the poppet sheet 10 and communicates with the hydraulic tank 13.
  • the main poppet 20 is provided inside the poppet sheet 10, and a through hole 21 is formed at one end thereof.
  • the main poppet 20 is slid left and right inside the poppet seat 10 to connect the inlet 12 and the communication hole 14 so that the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 11 can flow into the hydraulic tank 13. do.
  • the poppet spring 22 is provided inside the main poppet 20.
  • the poppet spring 22 maintains a closed state between the inlet 12 and the communication hole 14 by pressing the main poppet 20.
  • valve seat 30 is inserted into the main poppet 20 so that the valve seat 30 comes into contact with one end of the poppet spring 22.
  • the pressure in the pressure chamber 15 in which the valve seat 30 is formed inside the poppet seat 10 allows the set pressure to be formed.
  • the opening and closing hole 31 is provided at the end of the valve seat 30.
  • the cone 40 is inserted into the opening and closing hole 31.
  • the cone 40 drains the hydraulic oil in the pressure chamber 15 to the hydraulic tank 13 when the pressure in the pressure chamber 15 becomes greater than the set pressure.
  • the cone spring 41 may further include a cone spring 41 capable of returning the cone 40 to its original position.
  • the size and shape of the cone spring 41 may vary depending on the person skilled in the art.
  • the adjusting screw 50 is coupled to the inside of the valve seat 30, and pilot pressure Pi from the outside is input to the end of the adjusting screw 50.
  • the adjusting nut 51 is provided on the outer circumferential surface of the adjusting screw 50 to prevent the adjusting screw 50 from rotating in the forward or reverse direction when the pilot pressure Pi is input to the adjusting screw 50.
  • the nut is used to prevent the forward and reverse rotation of the adjustment screw 50, the nut in the form of another fastening member that can prevent the rotation of the adjustment screw 50 It can be modified.
  • valve seat 30 and the adjusting nut 51 are not necessarily limited thereto, and may be friction between the two members because the valve seat 30 and the adjusting nut 51 are made of a metal material.
  • Washer 52 may be further included between the valve seat 30 and the adjusting nut 51.
  • Washer 52 according to an embodiment of the present invention is preferably formed of rubber, ceramics, etc., not a metal material, and may be modified according to a person skilled in the art.
  • the piston 60 is located inside the adjusting screw 50, and the piston 60 is slid by the pilot pressure Pi input to the adjusting screw 50, so that the inside of the pressure chamber 15 of the poppet seat 10 is located.
  • the set pressure is adjusted to press the cone 40.
  • a spring seat 63 is provided inside the adjustment screw, one end is in contact with the piston 60 and the other end is further contacted with a piston spring 61. It may include.
  • piston spring 61 is slid to restore the piston 60 pressurizing the cone 40 to its original position.
  • the diameter and shape of the piston spring 61 may vary according to a person skilled in the art, but is not limited thereto.
  • a spacer 62 may be further included between the piston 60 and the piston spring 61.
  • the spacer 62 may be a spacer known to those skilled in the art and maintains a constant distance between the piston 60 and the piston spring 61.
  • the product of the pump pressure PP and the effective area A1 acting on the pump pressure PP is the elastic modulus k1 of the cone spring 41, the displacement of the piston 60, and the cone spring 41. Is equal to the product of the three values of the tension (F1).
  • the pump pressure PP is obtained by multiplying three values of the elastic coefficient k1 of the cone spring 41, the displacement of the piston 60, and the tension F1 of the cone spring 41 by the pump pressure ( PP) is determined by dividing by the effective area A1 acting.
  • the pump pressure PP may vary depending on the force exerted by the piston 60, that is, the displacement of the piston 60.
  • the tension F1 of the cone spring 41 is equal to or greater than the value obtained by multiplying the pilot pressure Pi by the diameter A2 of the piston 60 and adding the tension F2 of the piston spring 61.
  • the displacement of the piston 60 becomes zero.
  • the displacement value of the piston 60 adds the tension F2 of the piston spring 61 to the cone spring 41 by multiplying the pilot pressure Pi by the diameter A2 of the piston 60.
  • the value obtained by subtracting the tension (F1) of) is divided by the sum of the elastic modulus k1 of the cone spring 41 and the elastic modulus k2 of the piston spring 61.
  • the main poppet 20 is also slid leftward by the poppet spring 22 and returned to its original position.
  • the pressure between the hydraulic pump 11 and the hydraulic tank 13 is in a closed state and the pressures on the left and right sides are equal to each other based on the through hole 21 of the main poppet 20.
  • 5 is a graph showing the operating pressure of the pressure peak reduction valve 101 for excavators operated as described above.
  • the horizontal axis of the graph represents the pilot pressure Pi and the vertical axis represents the pump pressure PP.
  • the comparative display of the rectangular display line represents the operating pressure of the commonly used relief valve, and the experimental display of the circle display line represents the operating pressure of the pressure peak reducing valve 101 according to the present invention.
  • the pressure peak reduction valve 101 according to an embodiment of the present invention in the high pressure region has a lower operating pressure value than a commercial relief valve.
  • the pressure peak reduction system includes a hydraulic pump 11, a pressure sensing unit (not shown), an operating pressure sensing unit, a control unit, and a pressure peak reduction valve 101.
  • the pressure detector detects the pressure of the hydraulic pump, and the operation pressure detector detects the operation of the excavator.
  • the controller controls the discharge pressure of the hydraulic pump according to the pressure of the rock pump detected by the pressure sensing unit and the pressure sensed by the operating pressure sensing unit.
  • the pump input signal discharged from the control unit to the hydraulic pump may be a pilot pressure of the pressure peak reduction valve 101 for an excavator according to an embodiment of the present invention.
  • the excavator pressure peak reduction valve and the excavator pressure peak reduction system including the same according to the embodiment of the present invention, since the operating pressure of the valve increases in proportion to the pilot pressure Pi, the hydraulic pump 11 Can effectively reduce the pressure peak generated.
  • the excavator pressure peak reduction valve 101 is simple in structure can effectively improve the assembly and maintainability.

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Abstract

본 발명의 실시예는 굴삭기의 압력피크 저감밸브에 관한 것으로, 굴삭기용 압력피크 저감밸브는 유암펌프로부터 토출되는 작동유가 유입되는 유입구가 단부에 형성되고, 유압 탱크와 연통되는 연통공이 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 포펫 시트와, 상기 포펫 시트의 내부에서 슬라이딩 되는 메인 포펫와, 상기 메인 포펫의 내부에 마련되는 포펫 스프링와, 상기 포펫 스프링의 일단부와 접촉하도록 그 일단부가 상기 메인 포펫에 삽입되는 밸브 시트와, 상기 밸브 시트의 단부에 형성되는 개폐공에 삽입되도록 마련되는 콘과, 상기 밸브 시트의 내부에 마련되는 조정 스크류, 및 상기 조정 스크류의 내부에서 슬라이딩 되는 피스톤을 포함한다.

Description

굴삭기용 압력피크 저감밸브 및 그것을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템
본 발명의 실시예는 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴삭기용 압력피크 저감밸브 및 그것을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 건설기계의 유압시스템은 오픈 센터(Open center)방식과 클로즈드 센터(Closed Center)방식의 유압시스템을 사용한다. 오픈 센터방식에는 네가콘 제어방식(Negative Control System)이 있고, 클로즈드 센터방식에는 포지콘 제어방식(Positive Control System)과 부하감응 제어방식(Load Sensing System)이 있다.
통상 압력제어형 전자유압 펌프를 사용하는 클로즈드 센터 방식의 굴삭기의 유압시스템에서 급작스럽게 정지하거나 동작 중에 유압 실린더가 END STROKE에 도달될 때, 유압 펌프의 사판각이 감소한다.
유압 펌프의 사판각이 감소하면서 유압 펌프에서 토출되는 유량에 의하여 순간적으로 압력 피크가 발생한다.
이와 같이 발생한 압력 피크로 인하여 유압 시스템의 유압 부품들 자체에 좋지않은 영향을 끼쳐 부품들의 내구성이 줄어들고, 유압 부품들이 마찰되면서 소음이 발생하는 문제점이 있다.
이를 보완하기 위하여 고정된 작동 압력을 가지는 릴리프 밸브를 많이 사용한다. 그러나, 릴리프 밸브에 설정된 압력 이하에서 압력 피크가 발생하게 될 경우에는 압력 피크를 제거할 방법이 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 유압 시스템의 유압 펌프에서 발생하는 압력 피크를 줄일 수 있는 굴삭기용 압력피크 저감밸브 및 그것을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 굴삭기용 압력피크 저감밸브는 유암펌프로부터 토출되는 작동유가 유입되는 유입구가 단부에 형성되고, 유압 탱크와 연통되는 연통공이 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 포펫 시트와, 상기 포펫 시트의 내부에서 슬라이딩 되는 메인 포펫와, 상기 메인 포펫의 내부에 마련되는 포펫 스프링와, 상기 포펫 스프링의 일단부와 접촉하도록 그 일단부가 상기 메인 포펫에 삽입되는 밸브 시트와, 상기 밸브 시트의 단부에 형성되는 개폐공에 삽입되도록 마련되는 콘과, 상기 밸브 시트의 내부에 마련되는 조정 스크류, 및 상기 조정 스크류의 내부에서 슬라이딩 되는 피스톤을 포함한다.
상기 콘과 상기 피스톤 사이에 마련되는 콘 스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 피스톤의 내부에 삽입되는 피스톤 스프링과, 상기 피스톤 스프링의 단부를 지지하는 스프링 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 조정 스크류의 외주면에 마련되는 조정 너트를 더 포함할 수 있다.
유압 펌프로부터 작동유가 유입되는 유입구가 단부에 형성되고, 유압 탱크와 연통되는 연통공이 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 포펫 시트와, 상기 유입구와 상기 연통공을 개폐하는 메인 포펫과, 상기 포펫 시트의 내부에 형성되는 압력실의 압력이 설정 압력을 유지하도록 하는 밸브 시트와, 상기 메인 포펫을 가압하여 상기 유입구와 연통공 사이의 유로를 폐쇄된 상태로 유지하는 포펫 스프링과, 상기 압력실의 내부에 압력이 설정 압력 이상으로 될 경우 상기 압력실 내의 작동유를 상기 유압 탱크로 드레인 시키는 콘과, 외부로부터 파일럿 압력이 단부에 입력되는 조정 스크류, 및 상기 조정 스크류에 입력된 파일럿 압력에 의해 상기 압력실 내의 설정 압력을 조정하여 상기 콘을 가압하는 피스톤을 포함한다.
상기 콘을 원래 위치로 복귀 시키기 위한 콘 스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 콘을 가압하기 위해 슬라이딩된 상기 피스톤을 원래 상태로 복구시키는 피스톤 스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 조정 스크류의 회전을 방지하는 조정 너트를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감 시스템은 굴삭기의 유압펌프와, 상기 유압펌프의 압력을 감지하는 압력감지부와, 굴삭기의 조작을 감지하는 조작압력감지부와, 상기 조작압력감지부의 압력과 상기 압력감지부의 압력에 따라 상기 유압펌프의 토출 압력을 제어하는 제어부 및 제5항의 굴삭기용 압력피크 저감밸브를 포함하고, 상기 제어부에서 상기 유압펌프로 토출되는 펌프입력신호는 상기 굴삭기용 압력피크 저감밸브의 파일럿 압력일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 굴삭기용 압력피크 저감밸브 및 그것을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템은 밸브의 작동 압력이 파일럿 압력에 비례하여 증가하므로 유압 펌프의 압력피크를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브는 구조가 간단하여 조립성과 정비성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브를 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브를 사용하여 실험한 데이터를 나타낸 그래프이다.
*부호의 설명*
10: 포펫 시트 11: 유압 펌프
12: 유입구 13: 유압 탱크
14: 연통공 15: 압력실
20: 메인 포펫 21: 관통공
22: 포펫 스프링 30: 밸브 시트
31: 개폐공 40: 콘
41: 콘 스프링 50: 조정 스크류
51: 조정 너트 52: 와셔
60: 피스톤 61: 피스톤 스프링
62: 스페이서 63: 스프링 시트
Pi: 파일럿 압력 PP: 펌프 압력
101: 압력피크 저감밸브
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브(101)를 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기의 압력피크 저감밸브(101)는 포펫 시트(10), 메인 포펫(20), 밸브 시트(30), 콘(40), 조정 스크류(50), 및 피스톤(60)을 포함한다.
포펫 시트(10)에는 유입구(12)와 연통공(14)이 형성된다. 구체적으로, 유입구(12)는 포펫 시트(10)의 단부에 마련되며, 유압 펌프(11)로부터 토출되는 작동유가 유입된다. 연통공(14)은 포펫 시트(10)의 외주면을 따라 적어도 하나 형성되고, 유압 탱크(13)와 연통된다.
메인 포펫(20)은 포펫 시트(10)의 내부에 마련되고, 일단부에 관통공(21)이 형성된다. 메인 포펫(20)은 포펫 시트(10)의 내부에서 좌우로 슬라이딩되어 유압 펌프(11)로부터 토출된 작동유가 유압 탱크(13)로 흘러나갈 수 있도록 유입구(12)와 연통공(14)을 연결한다.
메인 포펫(20)의 내부에 포펫 스프링(22)이 마련된다. 포펫 스프링(22)은 메인 포펫(20)을 가압하여 유입구(12)와 연통공(14) 사이를 폐쇄된 상태로 유지한다.
밸브 시트(30)는 포펫 스프링(22)의 일단부와 접촉하도록 그 일단부가 메인 포펫(20)에 삽입된다. 밸브 시트(30)가 포펫 시트(10)의 내부에 형성되는 압력실(15)의 압력이 설정 압력이 형성될 수 있도록 한다.
밸브 시트(30)의 단부에는 개폐공(31)이 마련된다. 그 개폐공(31)에는 콘(40)이 삽입된다. 콘(40)은 압력실(15) 내부의 압력이 설정 압력보다 커질 경우 압력실(15) 내부에 있는 작동유를 유압 탱크(13)로 드레인 시킨다.
콘(40)이 개폐공(31)에 삽입되고 난 후에, 콘(40)을 원위치로 복귀 시킬 수 있는 콘 스프링(41)을 더 포함할 수 있다. 콘 스프링(41)의 크기 및 형태는 이를 실시하는 통상의 기술자에 따라 달라질 수 있다.
조정 스크류(50)는 밸브 시트(30)의 내부에 결합되고, 외부로부터 파일럿 압력(Pi)이 조정 스크류(50)의 단부에 입력된다.
조정 스크류(50)에 파일럿 압력(Pi)이 입력될 때 조정 스크류(50)가 정방향 또는 역방향으로 회전되는 것을 방지하기 위하여 조정 스크류(50)의 외주면에 조정 너트(51)가 마련된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 조정 스크류(50)의 정방향 및 역방향의 회전을 방지하기 위해 너트를 사용하였지만, 너트는 조정 스크류(50)의 회전을 방지할 수 있는 다른 체결 부재의 형태로 변형될 수 있다.
여기서, 반드시 이에 한정된 것은 아니지만 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 시트(30)와 조정 너트(51)는 금속 재질로 형성되므로 두 부재 간에 마찰할 수 있다.
이를 방지하기 위하여 밸브 시트(30)와 조정 너트(51) 사이에 와셔(52)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 와셔(52)는 금속 재질이 아닌 고무, 세라믹 등으로 형성되는 것이 바람직하며, 본 발명을 실시하는 통상의 기술자에 따라 변형될 수 있다.
피스톤(60)은 조정 스크류(50)의 내부에 위치되어, 조정 스크류(50)에 입력된 파일럿 압력(Pi)에 의해 피스톤(60)이 슬라이딩되어 포펫 시트(10)의 압력실(15) 내부 설정 압력을 조정하여 콘(40)을 가압한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조정 스크류의 내부에 스프링 시트(63)가 마련되고, 일단부는 피스톤(60)과 접촉되고 타단부는 스프링 시트(63)와 접촉되는 피스톤 스프링(61)을 더 포함할 수 있다.
또한, 피스톤 스프링(61)은 슬라이딩 되어 콘(40)을 가압한 피스톤(60)을 원위치로 복구시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 피스톤 스프링(61)의 직경 및 형상은 본 발명을 실시하는 통상의 기술자에 따라 달라질 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.
피스톤(60)과 피스톤 스프링(61) 사이에 스페이서(62)를 더 포함할 수 있다. 스페이서(62)는 통상의 기술자에게 공지된 스페이서일 수 있으며, 피스톤(60)과 피스톤 스프링(61) 사이의 간격을 일정하게 유지한다.
도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브(101)의 동작을 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하여 밸브의 작동 원리에 대하여 설명한다.
펌프 압력(PP)과 펌프 압력(PP)이 작용하는 유효 면적(A1)을 곱한 값은 콘 스프링(41)의 탄성계수(k1), 피스톤(60)의 변위(ｘ), 콘 스프링(41)의 장력(F1)의 세 값을 곱한 값과 같다.
즉, 펌프압력(PP)은 콘 스프링(41)의 탄성계수(k1), 피스톤(60)의 변위(ｘ), 콘 스프링(41)의 장력(F1)의 세 값을 곱한 값을 펌프 압력(PP)이 작용하는 유효면적(A1)으로 나눈값으로 정해진다.
수학식 1
Figure PCTKR2014012254-appb-M000001
이때, 펌프압력(PP)는 피스톤(60)가하는 힘, 즉 피스톤(60)의 변위(ｘ)에 따라 달라질 수 있다.
일례로, 콘 스프링(41)의 장력(F1)이 파일럿 압력(Pi)와 피스톤(60)의 직경(A2)을 곱한 값에 피스톤 스프링(61)의 장력(F2)을 더한 값보다 크거나 같게 되면 피스톤(60)의 변위(ｘ)가 0 이 된다.
수학식 2
Figure PCTKR2014012254-appb-M000002
반대로, 콘 스프링(41)의 장력(F1)이 파일럿 압력(Pi)과 피스톤(60)의 직경(A2)을 곱하여 피스톤 스프링(61)의 장력(F2)을 더한 값보다 작게 되면, 피스톤(60)의 변위(ｘ)의 값이 0 이 아니게 된다.
수학식 3
Figure PCTKR2014012254-appb-M000003
이에 따라, 피스톤(60)의 변위(ｘ)값은, 파일럿 압력(Pi)과 피스톤(60)의 직경(A2)을 곱한 값에서 피스톤 스프링(61)의 장력(F2)을 더하고 콘 스프링(41)의 장력(F1)을 뺀 값을 콘 스프링(41)의 탄성계수(k1)와 피스톤 스프링(61)의 탄성계수(k2)의 합으로 나눈 값이 된다.
수학식 4
Figure PCTKR2014012254-appb-M000004
상기의 작동 원리를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압력피크 저감밸브(101)의 동작을 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 조정 스크류(50)에 파일럿 압력(Pi)이 입력되면 피스톤(60)이 좌측으로 슬라이딩된다. 그러면 콘 스프링(41)이 압축되면서 콘 스프링(41)의 장력이 증가한다. 즉, 콘 스프링(41)의 장력이 증가하는 것은 압력피크 저감밸브(101)의 작동 압력이 증가된다는 것이다.
이때, 굴삭기가 급작스럽게 정지하거나, 굴삭기의 비정상적인 동작을 할 경우, 유압 펌프(11)의 펌프 압력(PP)이 밸브의 작동 압력보다 증가하게 되어 콘(40)을 우측으로 밀고 밸브 시트(30)의 개폐공(31)을 통해 유압 펌프(11)로부터 입력된 작동유가 흐르게 된다.
이에 따라, 작동유가 콘(40)을 지나 흐르게 되면서 메인 포펫(20)에 형성된 관통공(21)에 의해 메인 포펫(20)의 좌측 및 우측의 압력차이가 발생하게 된다. 이로 인해, 메인 포펫(20)이 우측으로 슬라이딩되면서 유압 펌프(11)로부터 토출되어 유입된 작동유가 연통공(14)을 거쳐 유압 탱크(13)로 흘러들어간다.
한편, 유압 펌프(11)의 압력이 일정시간이 지나 떨어지게 되면 콘(40)이 다시 콘 스프링(41)에 의해 원위치로 복귀되어 밸브 시트(30)의 개폐공(31)을 폐쇄한다.
이에 따라, 메인 포펫(20)도 포펫 스프링(22)에 의하여 좌측 방향으로 슬라이딩 되어 원래의 위치로 복귀된다.
즉, 유압 펌프(11)와 유압 탱크(13) 사이가 폐쇄된 상태가 되어 메인 포펫(20)의 관통공(21)을 기준으로 좌측 및 우측의 압력이 같아진다.
도 5는 상기와 같이 작동되는 굴삭기용 압력피크 저감밸브(101)의 작동 압력을 나타낸 그래프이다.
그래프의 가로축은 파일럿 압력(Pi)이고 세로축은 펌프압력(PP)을 나타낸다. 비교값인 사각형 표시선은 상용되는 릴리프 밸브의 작동압력을 나타내고, 실험값인 원 표시선은 본 발명에 따른 압력피크 저감밸브(101)의 작동압력을 나타낸다.
도 5에 도시한 바와 같이, 고압 영역에서 본 발명의 일 실시예에 따른 압력피크 저감밸브(101)는 상용 릴리프 밸브보다 낮은 작동 압력값을 갖는다.
즉, 압력피크 저감밸브(101)의 작동 압력이 상용 릴리프 밸브의 작동압력과는 달리 밸브에 입력되는 파일럿 압력(Pi)에 비례하여 증가함으로써, 밸브에 발생하는 압력피크가 저감되는 것을 볼 수 있다.
또한, 상기의 압력피크 저감밸브(101)를 포함한 압력피크 저감시스템을 설명한다.
압력피크 저감시스템은 유압펌프(11), 도시하지 않은 압력 감지부, 조작압력 감지부, 제어부, 및 압력피크 저감밸브(101)를 포함한다.
압력 감지부는 유압펌프의 압력을 감지하고, 조작압력 감지부는 굴삭기의 조작을 감지한다.
제어부는 압력 감지부에서 감지된 유암 펌프의 압력과, 조작압력 감지부에서 감지된 압력에 따라 유압 펌프의 토출 압력을 제어한다.
즉, 제어부에서 유압펌프로 토출되는 펌프입력신호는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브(101)의 파일럿 압력일 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브 및 그것을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템은 밸브의 작동 압력이 파일럿 압력(Pi)에 비례하여 증가하므로 유압 펌프(11)에 발생하는 압력피크를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭기용 압력피크 저감밸브(101)는 구조가 간단하여 조립성과 정비성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 유압 펌프로부터 토출되는 작동유가 유입되는 유입구가 단부에 형성되고, 유압 탱크와 연통되는 연통공이 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 포펫 시트;
    상기 포펫 시트의 내부에서 슬라이딩 되는 메인 포펫;
    상기 메인 포펫의 내부에 마련되는 포펫 스프링;
    상기 포펫 스프링의 일단부와 접촉하도록 그 일단부가 상기 메인 포펫에 삽입되는 밸브 시트;
    상기 밸브 시트의 단부에 형성되는 개폐공에 삽입되되는 콘;
    상기 밸브 시트의 내부에 마련되는 조정 스크류; 및
    상기 조정 스크류의 내부에서 슬라이딩 되는 피스톤
    을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘과 상기 피스톤 사이에 마련되는 콘 스프링을 더 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피스톤의 내부에 삽입되는 피스톤 스프링; 및
    상기 피스톤 스프링의 단부를 지지하는 스프링 시트를 더 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조정 스크류의 외주면에 마련되는 조정 너트를 더 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  5. 유압 펌프로부터 작동유가 유입되는 유입구가 단부에 형성되고, 유압 탱크와 연통되는 연통공이 외주면에 적어도 하나 형성되는 포펫 시트;
    상기 유입구와 상기 연통공을 개폐하는 메인 포펫;
    상기 포펫 시트의 내부에 형성되는 압력실의 압력이 설정 압력을 유지하도록 하는 밸브 시트;
    상기 메인 포펫을 가압하여 상기 유입구와 상기 연통공 사이의 유로를 폐쇄된 상태로 유지하는 포펫 스프링;
    상기 압력실의 내부 압력이 설정 압력 이상으로 될 경우 상기 압력실 내의 작동유를 상기 유압 탱크로 드레인 시키는 콘;
    외부로부터 파일럿 압력이 단부에 입력되는 조정 스크류; 및
    상기 조정 스크류에 입력된 파일럿 압력에 의해 상기 압력실 내의 설정 압력을 조정하여 상기 콘을 가압하는 피스톤을 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 콘을 원래 위치로 복귀 시키기 위한 콘 스프링을 더 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 콘을 가압하기 위해 슬라이딩된 상기 피스톤을 원래 위치로 복구시키는 피스톤 스프링을 더 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 조정 스크류의 회전을 방지하는 조정 너트를 더 포함하는 굴삭기용 압력피크 저감밸브.
  9. 굴삭기의 유압펌프;
    상기 유압펌프의 압력을 감지하는 압력감지부;
    굴삭기의 조작을 감지하는 조작압력감지부;
    상기 조작압력감지부의 압력과 상기 압력감지부의 압력에 따라 상기 유압펌프의 토출 압력을 제어하는 제어부; 및
    상기 제5항의 굴삭기용 압력피크 저감밸브;
    를 포함하고,
    상기 제어부에서 상기 유압펌프로 토출되는 펌프입력신호는 상기 굴삭기용 압력피크 저감밸브의 파일럿 압력인 것을 특징으로 하는 굴삭기용 압력피크 저감 시스템.
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