KR101592453B1 - 유압식 부하 조절 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

핸드 밸브(H)와 유압 엔진(D) 사이에 수용된 유압식 부하 조절 밸브(10)는, 엔진에의 유압유의 흐름에 무관하게 펌프 압력에 의해 조절되는 하나 이상의 비례 부하 조절 밸브(E)를 갖는다. 엔진(D)에의 유량이 논리턴 밸브(12)를 경유하여 흐르고, 논리턴 밸브(12)는 펌프 압력의 소정의 압력 구간 이전의 상한치 위의 펌프 압력에서 개방하도록 프리스트레스되며, 이 소정의 압력 구간 내에서, 부하 조절 밸브(E)가 완전 폐쇄 위치와 완전 개방 위치 사이에서 조정된다.

Description

유압식 부하 조절 밸브 장치{HYDRAULIC LOAD CONTROL VALVE DEVICE}

본 발명은 유압식 부하 조절 장치에 관한 것으로, 구체적으로 차량 기중 크레인과 같은 유압 방식으로 구동 및 조종되는 기중 크레인에 적용하는 예를 참조하여 설명된다.

이러한 기중 크레인은 일반적으로 크레인 붐(crane boom)과 크레인의 프레임워크 또는 지지체 사이에서 동작하는 복동형 유압 리프트 실린더(double acting hydraulic lift cylinder)를 통해 상하로 진동(oscillate)할 것이다. 이러한 리프트 실린더는 유압 펌프 및 핸드 밸브를 포함하는 유압 시스템의 일부분이며, 이를 통해, 크레인 붐이 승강되는 때에는 유압 펌프가 제1 리프트 실린더 챔버에 연결될 것이고, 크레인 붐이 강하될 때에는 유압 펌프가 제2 리프트 실린더 챔버에 연결될 것이다. 이와 동시에, 크레인 붐이 승강되는 경우에는 제2 리프트 실린더 챔버가 핸드 밸브를 통해 유압유(hydraulic fluid)용 탱크에 연결되고, 크레인 붐이 강하되는 경우에는 제1 리프트 실린더 챔버가 핸드 밸브를 통해 유압유용 탱크에 연결된다.

통상적으로, 크레인 붐은 자신의 하중 및 크레인 붐에 현수되는 가능한 부하(load)의 하중을 통해 아래로 이동하려고 한다. 안전성을 이유로, 유압 시스템 은 유압 펌프가 제2 리프트 실린더 챔버에 연결되지 않는다면 부하를 하강시키는 것이 가능하지 않도록 구성되며, 연결부를 통해 제1 리프트 실린더 챔버로부터 탱크까지의 연결을 개방하도록 부하 조절 밸브를 제어한다. 이러한 안전 수단이 없다면, 제1 리프트 실린더 챔버와 핸드 밸브(hand valve) 간의 라인이 파손되는 경우, 크레인 붐과 크레인 붐에 현수된 부하가 자유 낙하하게 되는 결과를 초래할 수 있다. 제1 리프트 실린더 챔버를 향해 개방하는 논리턴 밸브(non-return valve)가 부하 조절 밸브와 평행하게 놓임으로써, 유압유가 펌프로부터 이러한 리프트 실린더 챔버를 통과하게 할 수 있다. 이러한 유형의 안전 장치는 크레인 조작자가 리프트 실린더의 핸드 밸브를 예컨대 조작 핸들을 통해서와 같이 직접 수동으로 조절할 수도 있는 유압 시스템에서는 특히 보편화되어 있다.

전술한 유형의 안전 수단 및 유사한 유형의 다른 종래의 안전 수단의 만족스럽지 않은 문제점은, 부하를 하강시킬 때에 유압 시스템의 효율이 낮아지고, 시스템이 진동하는 경향을 갖는 결과를 초래한다는 점이다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점에 대한 해법을 찾는 것이며, 한편으로는 전술한 유형의 종래의 유압식 부하 조절 밸브 장치로 부하를 하강시킬 때에 손실되는 에너지의 상당 부분을 절감하는 부하 조절 밸브 장치를 제공하는 것이며, 다른 한편으로는 부하 운반 시스템에서 진동을 야기함이 없이 부하를 하강시킬 수 있어 종래의 부하 조절 밸브 장치보다 더 우수한 부하 조절 밸브 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 유압 방식으로 조종되는 붐 및 복동형 유압 리프트 실린더와 그 위에 탑재된 종래의 밸브 장치를 갖는 유압 시스템을 포함하는 차량을 도시하는 도면이다.

도 2는 종래의 부하 조절 밸브 장치가 제공된 도 1의 리프트 실린더 및 크레인 붐의 유압 시스템에 요구되는 부분에 대한 유압 다이아그램이다.

도 3은 도 2의 유압 다이아그램과 유사하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하 조절 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

도 4는 도 3의 유압 다이아그램과 유사하지만, 유압유의 재생을 위한 장치가 추가된 부하 조절 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

도 5는 도 4의 유압 다이아그램과 유사하지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부하 조절 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

도 6은 도 3의 유압 다이아그램과 유사하지만, 각각의 시프트 실린더 챔버에 대한 부하 조절 장치를 갖는 부하 조절 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

도 7은 도 6의 유압 다이아그램과 유사하지만, 유압유의 재생을 위한 장치가 추가된 부하 조절 밸브 장치를 나타내는 유압 다이아그램이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 유압 방식으로 조종되는 기중기 붐은 차량(도시하지 않음) 상에 배치되도록 구성되며, 붐 암(C)을 상위 단부에 적재하는 회전 가능 크레인(B)을 갖는 베이스(A)를 포함한다. 유압 리프트 실린더(D) 형태의 복동형 유압 엔진이 붐 암(C)과 베이스의 크레인(B)의 발(foot) 사이에 배치된다. 라인(F, G)이 2개의 리프트 실린더 채널을 핸드 밸브(H)에 연결하며, 핸드 밸브는 도시된 예에서는 레버에 의해 조절되고, 각각 추가의 라인 J와 K를 통해 유압 펌프와 탱크(T)에 연결된다.

도 2에는 리프트 실린더(D)를 조종하기에 유용한 기기의 유압 시스템의 일부가 도시되어 있다. 리프트 실린더(D)가 엔진을 구성할 때, 리프트 실린더의 제1의 하위 챔버(리프팅 챔버)는 이후 하위 리프트 실린더 포트(L)로 지칭되는 제1 엔진 포트를 갖는다. 라인 F가 하위 리프트 실린더 포트를 핸드 밸브(H) 상의 제1 조작 포트(operational port)(M)에 연결하며, 이 밸브는 도시된 예에서는 오픈 센터 타입(open center type)으로 되어 있다. 리프트 실린더의 제2의 상위 챔버(릴리즈 챔버)는 그에 대응하여 상위 리프트 실린더 포트(N)로 지칭되는 제2 엔진 포트를 가지며, 이 상위 리프트 실린더 포트는 라인 G를 통해 핸드 밸브(H) 상의 제2 조작 포트(O)에 연결된다. 라인 F에는, 상시 폐쇄 비례 부하 조절 밸브(normally closed proportional load control valve)가 수용된다.

부하 조절 밸브(E)는, 하위 리프트 실린더 포트(L)와 연통하는 하나의 유입 포트와, 핸드 밸브(H) 상의 제1 조작 포트(M)와 연통하는 하나의 유출 포트와, 조절 라인 P를 경유하여 또한 제1 조작 포트(M)와 연통하는 하나의 제1 조절 유입구와, 조절 라인 Q를 경유하여 상위 리프트 실린더 포트(N)와 연통하는 제2 조절 유입구를 갖는다. 부하 조절 밸브(E)와 함께, 논리턴 밸브(R)가 배치되며, 이 논리 턴 밸브는 하위 리프트 실린더 포트(L) 및 핸드 밸브(V) 상의 제1 조작 포트(M)에 연결되며, 리프트 실린더 포트(L)를 향해 개방한다. 부하 조절 밸브(E)는 스프링(S)을 통해 폐쇄 위치를 향해 영구적으로 부하가 걸리게 된다.

도 1 및 도 2의 크레인 상의 붐(C)이 도시된 중립 상태로 핸드 밸브(H)와 함께 세워져 있을 때, 펌프(I)는 매우 낮은 압력 하에서 유압유를 라인 J 및 핸드 밸브(H)를 통해 바로 역류시켜 탱크(T)에 펌핑한다.

붐(C)의 상승(포지티브 부하의 상승) 시에, 핸드 밸브(H)는 펌프(I)로부터의 높은 압력 하의 유압유를 제1 조작 포트(M) 및 논리턴 밸브(R)를 통해 실린더(D)의 하위 챔버에 도달하게 한다. 유압유는 이와 동시에 낮은 압력 하에서 라인 G 및 핸드 밸브(H)를 통해 탱크(T)에 흐른다.

붐(C)의 하강(포지티브 부하의 하강) 시에, 유압유는 펌프(I)로부터 핸드 밸브(H) 상의 제2 조작 포트(O)를 통해 실린더(D)의 하위 챔버에 도달된다. 유압유는 이와 동시에 조절 라인 Q를 경유하여 부하 조절 밸브(E)의 상위측에 대해 작용하고, 부하 조절 밸브를 스프링(S)의 작용과 반대로 개방 위치를 향하도록 압박한다. 펌프 압력이 부하 조절 밸브(E)를 개방할 수 있도록 스프링(S)의 작용에 대항하여 작용하여야 하므로, 펌프 압력은 상대적으로 높은 레벨로 설정될 것이며, 펌프 유량의 일부분이 복귀되어 리프트 실린더(D)의 상위 챔버를 채울 것이다. 전체 펌프 유량 또한 높은 압력을 가질 것이며, 그 결과 상당한 파워 손실이 야기된다.

도 1 및 도 2에서의 공지의 시스템의 또 다른 단점은, 상위 리프트 실린더 챔버에서의 압력이 리프트 실린더(D)에서 플런저(plunger)가 이동하는 속도에 좌우 되어 크게 변화함에 따라 부하 하강 시에 진동하는 경향이 있다는 점이다.

본 발명에 따른 부하 조절 밸브 장치는 도 1 및 도 2로부터 명백히 드러난 바와 같은 공지의 기술에 비해 파워의 손실 및 진동하는 경향에 대한 현저한 향상을 나타낸다. 도 3 내지 도 7에는 각각 본 발명의 예시 실시예가 도시되어 있다. 이들 도면은 부하 조절 밸브 장치의 설계에 관해서만 도 2와 개략적으로 상이하며, 도 3 내지 도 7의 나머지 부분에 대해서는 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해 도 2에서와 동일한 도면부호 및 명칭이 사용되어 있다. 이 점은 약간의 예외가 있기는 하지만 도 1 및 도 2에서의 부하 조절 밸브(E)의 구성요소에 대응하는 도 3 내지 도 7 내의 부하 조절 밸브 장치의 구성요소에도 적용된다.

부하 조절 밸브 장치는 전반적으로 도면 부호 "10"으로 도면에 나타내어져 있다. 부하 조절 밸브 장치는 그 일부분이 도 1 및 도 2에서의 부하 조절 밸브에 대응하며, 예컨대 부하 조절 밸브와 같이 하나의 비례 부하 홀딩 밸브를 갖지만, 다수의 논리턴 밸브가 추가되어 있다. 부하 조절 밸브 장치는, 각각 도 2에서의 논리턴 밸브(T) 및 스프링(S)에 대응하는 논리턴 밸브(11) 및 스프링(S)에 추가하여, 2개의 다른 논리턴 밸브(12, 15)를 갖는다.

이들 논리턴 밸브(12, 15)와 함께, 논리턴 밸브(11)를 포함한 부하 조절 밸브(E)는 부하 조절 밸브 장치(10)를 구성한다. 부하 조절 밸브 장치(10)는 도 3 내지 도 5에서 점선으로 둘러싸여 있으며, 리프트 실린더(D) 상에 탑재될 수 있는 밸브 유닛을 형성할 수도 있다. 부하 조절 밸브 장치(10)에는 핸드 밸브(H)를 경유하여 유압유를 리프트 실린더(D)에 전도하고 또한 리프트 실린더(D)로부터의 유 압유를 전도하는 튜브 또는 파이프가 연결될 수 있다. 리프트 실린더(D), 즉 상위 리프트 실린더 포트(N) 및 하위 리프트 실린더 포트(L)에 연결될 수 있는, 부하 조절 밸브 장치(10) 상의 지점은 각각 L'과 N'으로 나타내어져 있으며, 각각 제1 엔진 연결 포트와 제2 엔진 연결 포트를 구성한다. 부하 조절 밸브 장치(10)가 핸드 밸브(H) 상의 조작 포트(M, O)에 연결될 수 있는 지점은 각각 제1 밸브 연결 포트와 제2 밸브 연결 포트로 지칭되며, 각각 M'과 O'으로 나타낸다.

라인 G에 수용되고, 상위 실린더 연결 포트(N')를 제2 밸브 연결 포트(O')에 연결하며, 제2 밸브 연결 포트로부터 핸드 밸브(H) 상의 제2 조작 포트(O)를 경유하는 논리턴 밸브(12)가, 실린더 연결 포트(N')를 향해 개방하며, 예컨대 가장 높은 펌프 압력의 10 내지 15％ 정도의 비교적 낮은 선택된 강화 유입구 압력(chosed intensified inlet pressure)에서만 개방하도록 스프링(16)을 통해 폐쇄된 위치를 향하여 프리스트레스(prestress)되어 장착된다. 일례의 경우에, 논리턴 밸브(12)의 개방 압력은 대략 30 bar이다.

또한, 프리스트레스되지 않은 논리턴 밸브(15)가 논리턴 밸브(12)에 대하여 반대 방향으로 평행하게 연결되어, 리프트 실린더의 상위 리프트 실린더 챔버(D)로부터 상위 실린더 연결 포트(N')를 경유하여 핸드 밸브(H)의 제2 조작 채널(O)로의 배출을 허용한다.

도 2의 조절 라인 Q에 대응하는 하나의 조절 라인(18)이 부하 조절 밸브(E) 상의 제어 유입구를 논리턴 밸브(12)의 유입구측 상의 라인 G에 연결한다.

부하 조절 밸브(E)는 특정의 압력 구간의 하한치에서 개방하도록 배치되고, 조절 라인(18)에서의 조절 압력이 압력 구간의 하한치에서 상한치로 상승할 때에 그에 비례하여 완전 폐쇄 상태에서 완전 개방 상태로 된다. 압력 구간의 상한치는 프리스트레스형 논리턴 밸브(prestressed non-return valve)(12)가 개방하게 되는 압력보다 적어도 약간 낮다. 이 예에서, 압력 구간은 10∼25 bar이고, 이것은 프리스트레스형 논리턴 밸브(12)를 개방하기 위해 요구된 압력보다 약간 낮다. 그러므로, 공지의 부하 조절 밸브를 갖는 도 1 및 도 2의 시스템에서 라인 G에서의 압력이 리프트 실린더(D)의 플런저의 속도에 따라 변화하는 펌프 흐름은 제거되고, 이에 의해 요구된 발진 경향을 갖지 않는 실린더가 제거된다.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 유용한 2개의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이 실시예는 본 발명에 따른 도 3의 실시예의 추가의 개발을 제공한다. 이들 실시예에서는, 추가의 2개의 논리턴 밸브가 배치되며, 이 논리턴 밸브는 부하 하강 시에 하위 리프트 실린더 포트(L)로부터 상위 리프트 실린더 포트(N)로의 유체유의 재생을 달성하도록 배치된다. 이러한 재생의 장점은, 무엇보다도 부하 하강 시에 펌프가 작동할 필요가 없고, 부하 하강이 진동 없이 완전하게 달성될 것이라는 점이다.

논리턴 밸브(13)는 라인 F 내에서 부하 조절 밸브(E)의 유출구와 제1 밸브 연결 포트(M') 사이에 연결된다. 이 밸브는 폐쇄된 위치 쪽이 스프링(17)으로 프리스트레스되어, 논리턴 밸브(12)의 개방 압력에 비해서이기는 하지만 증가된 낮은 압력에서 개방하며, 선택된 예의 경우에 이 압력은 3 bar이다.

프리스트레스되지 않은 논리턴 밸브(14)가 부하 조절 밸브(E)의 유출구와 상 위 실린더 연결 포트(N') 사이에 배치된다. 폐쇄된 위치 쪽이 프리스트레스되지 않으므로, 논리턴 밸브(13)보다 더욱 용이하게 개방된다. 그러나, 논리턴 밸브(13)가 요구된 결과를 달성하도록 프리스트레스되는 것이 반드시 필요하지는 않다. 핸드 밸브(H)를 경유하는 부하 조절 밸브(E)로부터의 라인들은 그 자체에 프리스트레스형 밸브와 동일한 효과를 갖는 특정의 저항을 포함하며, 이에 의해 유압유가 여전히 최소 저항을 갖는 경로를 선택할 것이므로, 부하 하강 시에 논리턴 밸브(14)를 거쳐 상위 리프트 실린더 포트(N)에 이르는 경로를 선택하며, 그 후 압력이 제로에 근접하게 된다.

조작자가 조작 핸들을 통해 조작 밸브를 부하 하강 위치로 설정함으로써 라인 G를 펌프(I)에 연결하고, 라인 F를 탱크(T)에 연결하도록 배치되는 핸드 밸브(H)는, 라인 G에서의 압력 및 이에 의해 선택된 압력 구간 내에서 부하 조절 밸브(E)의 조절 유입구 상의 압력을 변화시킬 것이다. 논리턴 밸브(12)가 자신의 개방 압력에 도달하지 못하고, 논리턴 밸브(15)가 폐쇄 상태를 유지할 것이므로, 유압유의 유량이 펌프(I)로부터 라인 G를 경유하여 상위 리프트 실린더 포트(N)에 에 흐르지 않을 것이고, 펌프 압력만이 부하 조절 밸브(E)에 대한 조절 신호로서 작용한다.

결과적으로, 부하의 하강을 위한 펌프 파워가 소비되지 않거나, 소비되는 펌프 파워가 부하 조절 밸브(E)를 개방 상태로 유지하기 위한 제어 신호를 유지하기 위해 요구되는 비교적 작은 파워로 제한된다.

부하 하강 시에, 리프트 실린더(D)의 플런저가 부하의 영향 하에서 하위 리 프트 실린더 포트(L) 및 하위 실린더 연결 포트(L')의 외부로 부하 조절 밸브(E)를 통해 유체유의 흐름을 프레스한다. 이 흐름은 실제로 압박되지 않은 개방된 논리턴 밸브(14)를 통해 상위 리프트 실린더 챔버를 향하며, 이로써 상위 리프트 실린더 챔버가 볼륨이 증가되는 것과 동일한 정도로 연속적으로 채워진다. 하위 리프트 실린더 챔버로부터의 외향 유량(outgoing flow)이 상위 리프트 실린더 챔버가 받아들일 수 있는 유량보다 크기 때문에, 어떠한 유량은 논리턴 밸브(13) 및 핸드 밸브(H)를 통해 탱크(T)로 향한다.

부하 상승 시에, 핸드 밸브(H)는 핸드 밸브(H) 상의 제1 조작 포트(M) 및 펌프(I)를 라인 F와 함께 논리턴 밸브(11) 및 하위 밸브 연결 포트(L')를 경유하여 하위 리프트 실린더 포트(L)에 연결하는 지점에 위치되어, 이로써 하위 리프트 실린더 챔버가 부하 상승을 위해 요구되는 압력으로 유체유로 채워질 것이다. 상위 리프트 실린더 포트(N) 및 상위 밸브 연결 포트(N')를 통해 상위 리프트 실린더 챔버의 외부로 푸시되는 유체유는, 용이하게 개방된 논리턴 밸브(15) 및 라인 G를 경유하여 제2 밸브 연결 포트(O') 및 조작 포트(O)와 탱크(T)까지 도달하게 된다. 부하의 상승은 도 1 및 도 2에서의 공지의 부하 조절 밸브와 동일한 방식으로 필수적으로 발생한다.

도 5는 핸드 밸브(H), 펌프(I), 탱크(T), 및 핸드 밸브를 펌프 및 탱크와 연결하는 라인(J, K)이 생략되어 있지만 도 4에서와 동일하며, 예컨대 붐 암 또는 툴을 지면(ground)에 또는 다른 지지체에 대항하여 프레스 다운하기 위해서와 같이 리프트 실린더(D)의 플런저를 프레스 다운하도록 요구되는 경우에 사용하기에 적합 한 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 경우에, 프리스트레스형 논리턴 밸브(12)에 대한 전술한 예에서와 같은 예컨대 30 bar의 압력 강하는 에너지 소비 이유로 번거로운 것이 될 수도 있다. 이러한 불편함을 제거하기 위해, 논리턴 밸브(12)는 도 3에 도시된 프리스트레스형 스프링이 배제되어 있고, 그 대신 유압식 프리스트레스형 장치(hydraulic prestressed device)(19)가 제공되며, 이 장치는 예컨대 리프트 실린더 포트(L)가 제거될 때와 같이 압력이 없게 될 때에 자동으로 비활성 상태로 된다.

프리스트레스형 장치(19)는 로드 플런저(20)가 폐쇄 방향으로 논리턴 밸브(12)에 대해 작동하는 단동형 실린더(single acting cylinder)로 구성된다. 조정 챔버의 실린더 챔버가 연결 라인(21)을 통해 하위 실린더 연결 포트(L') 및 하위 실린더 포트(L)에 연결된다. 실린더의 실린더 챔버는 그에 따라 상위 리프트 실린더 챔버가 압박되고 부하 조절 밸브(E)가 개방될 때에 상압(pressureless)이 되거나 또는 실질적으로 상압이 될 것이다. 이에 의해, 펌프 유량이 어떠한 필수적인 압력 강하 없이 논리턴 밸브(12)를 통해 상위 리프트 실린더 챔버에 흐를 것이다.

도 6의 실시예는 리프트 실린더(D) 내의 실린더 챔버의 각각의 챔버에 속하는 2개의 부하 조절 밸브(E, E1)를 가짐으로써 도 3의 실시예와 상이하다. 부하 조절 밸브(E)는 도 3 내지 도 5의 부하 조절 밸브(E)와 동일한 기능을 갖는다. 즉 부하 조절 밸브(E)는 실린더의 기저단(bottom end)을 향하는(하방으로) 리프트 실린더 플런저로부터 조절되지 않은 이동을 보호한다. 부하 조절 밸브(E1)는 리프트 실린더의 플런더 로드 단부를 향하는(상방으로) 플런저 로드 움직임에 대한 대응하는 기능을 갖는다. 부하 조절 밸브(E1)의 기능은 예컨대 부하가 리프트 부하(포지티브 부하)에서 하강 부하(네거티브 부하)로 바뀔 때에와 같이 부하가 리프트 실린더 플런저를 플런저 로드 단부를 향하도록 방향을 바꿀 때의 상황에서 요구된다.

부하 조절 밸브(E)는 도 6에서는 도 3 내지 도 5의 논리턴 밸브(15)를 대신한다. 또한, 이들 도면에서의 논리턴 밸브(11)는, 논리턴 밸브(12)와 동일한 방식으로 동작하도록 배치된 프리스트레스형 논리턴 밸브(12A)에 의해 대체된다. 도 6에 도시된 구성으로, 실린더가 부하를 향해 이동될 때에 실린더가 진동하는 바람직하지 않은 경향이 제거된다.

도 5가 도 3과 상이한 것과 동일한 방식으로, 도 7의 도면은 도 6의 도면과 상이하다. 즉, 도 7에는 유압유의 재생을 위해 쌍을 이루고 있는 장치에 쌍을 이루는 부하 홀딩 밸브가 추가되어 있다.

논리턴 밸브(12, 13, 14)는 도 5에서와 동일한 방식으로 필수적으로 배치되어 있다. 논리턴 밸브(11A)가 배치되며, 탱크에 연결된 유입구를 갖는다. 리프트 실린더(D)의 상위 실린더 챔버에 대해 작용하는 프리스트레스형 논리턴 밸브(12A)는 제1 밸브 연결 포트(M')에 연결된 유입구를 갖는다. 논리턴 밸브(14A)는 하위 실린더 연결 포트(L') 및 그에 따라 논리턴 밸브(11A) 상의 유출구에 연결된 유출구를 갖는다.

부하 조절 장치(E1)는 상위 리프트 실린더 챔버에 대해 작용한다는 것을 제외하고는 부하 조절 밸브(E)와 동일한 방식으로 배치된다. 부하 조절 밸브(E1)의 유입 포트가 그에 따라 상위 밸브 연결 포트(N') 및 상위 리프트 실린더 포트(N)와 연통하고, 유출 포트가 약하게 프리스트레스형 논리턴 밸브(13A) 상의 유입구 및 용이하게 개방되는 논리턴 밸브(14A)의 유입구와 연통한다. 논리턴 밸브(13A) 상의 유출구는 라인 G 및 O'에 연결된다. 논리턴 밸브(14A)의 유출구는 하위 실린더 연결 포트(L') 및 그에 따라 프리스트레스형 장치(19)에 대한 조절 라인(21)에 연결된다.

부하 조절 밸브(E1)는 또한 프리스트레스형 장치(19A)와 유사한 유압식 프리스트레스형 장치(19A)를 갖는 논리턴 밸브(12A)를 갖고, 단동형 실린더(single acting cylinder)(20A)를 포함하며, 이 실린더의 플런저 로드가, 상위 실린더 연결 포트(N') 및 상위 리프트 실린더 포트(N)에 연결된 조절 라인(21A)을 통해 폐쇄 방향에서 논리턴 밸브에 대해 작용한다.

리프트 실린더 플런저 상의 부하가 포지티브이고, 그에 따라 리프트 실린더의 기저단을 향해 리프트 실린더 플런저를 압박하면, 논리턴 밸브(12)가 하위 리프트 실린더 챔버 내의 압력으로부터 폐쇄 방향으로 부하를 받게 된다. 핸드 밸브(H)가 중립 위치에 있으면, 논리턴 밸브(12)는 부하의 압력으로부터 확고하게 폐쇄된다. 부하 조절 밸브(E) 또한 폐쇄된다.

핸드 밸브(H)가 포지티브 부하의 상승을 위한 위치에 놓이면, 조절 라인(18A) 내의 압력이 부하 조절 밸브(E1)를 개방시킬 것이며, 이러써 이 부하 조절 밸브가 상위 리프트 실린더 챔버로부터 약하게 프리스트레스된 논리턴 밸브(13A), 핸드 밸브(H), 및 핸드 밸브를 경유한 탱크(T)로의 방출 경로를 개방한다. 논리턴 밸브(14A)는 하위 리프트 실린더 챔버 내의 높은 압력에 의해 확고하게 폐쇄된 상태로 유지된다. 상위 리프트 실린더 챔버는 상압(pressureless)이며, 이것은 논리턴 밸브(12A)가 프리스트레스되어 있지 않고, 펌프(I)에서부터 하위 리프트 실린더 챔버까지의 경로 상에서의 유압유의 압력의 상당한 손실을 초래함이 없이 개방될 수 있다는 것을 의미한다.

포지티브 부하가 하강되면, 핸드 밸브(H)는 펌프(I)를 라인 G와 연결하는 위치로 설정된다. 그에 따라, 부하 조절 밸브(E)가 조절 라인(18) 내의 압력에 의해 개방되어, 커다란 압력 강하 하의 유체유가, 부분적으로는, 하위 리프트 실린더 챔버로부터 용이하게 개방되는 논리턴 밸브(14)를 경유하여 상위 실린더 챔버에 조절된 방식으로 방출되어, 이로써 상위 실린더 챔버가 재충전되고, 그 안에서의 캐비테이션(cavitation)이 방지되며, 또한 부분적으로는 약하게 프리스트레스된 논리턴 밸브(13)를 경유하여 탱크(T)에 방출될 수 있다.

한편 부하가 네거티브이거나 또는 포지티브에서 네거티브로 변경되어, 이로써 부하가 리프트 실린더(D)의 플런저를 플런저 로드를 향해 프레스하고 또한 이를 통해 상위 리프트 실린더 챔버를 높은 압력으로 유지하는 한편, 하위 리프트 실린더 챔버를 상압으로 하면, 상위 리프트 실린더 챔버 내의 높은 압력은, 프리스트레스형 장치(19A)에 대한 작용을 통해 논리턴 밸브가 개방하는 것을 방지한다. 리프트 실린더 내의 플런저가 부하의 작용 방향을 향해, 즉 플런저 로드 단부를 향해(상방으로) 변위되면, 핸드 밸브(H)는 펌프(I)와 라인 F를 연결하는 위치로 설정된다. 펌프의 압력은 부하 조절 밸브(E1) 상의 조절 라인(18A)을 통해 작용하며, 이 로써 큰 압력 강하 하에서 상위 리프트 실린더 챔버로부터 유체유를 개방 및 방출한다.

방출된 유체유는 먼저 용이하게 개방되는 논리턴 밸브(14A)를 경유하여 하위 리프트 실린더 챔버에 흐르게 되어, 논리턴 밸브(11A)를 경유하여 탱크(T)로부터 취해진 추가의 유압유와 함께 하위 리프트 실린더 챔버를 채우며, 이로써 하위 리프트 실린더 챔버에서의 캐비테이션이 방지된다. 그러므로, 부하의 제거는, 펌프(I)로부터의 특히 언급할만한 어떠한 파워를 추가할 필요 없이, 부하 조절 밸브(E1)로부터의 지원으로, 조절된 방식으로 발생한다. 이 작업이 이루어지도록 하기 위해, 논리턴 밸브(11A)를 통과하는 유체가 센터 개방을 통해 분배되도록 되어 있기 때문에, 핸드 밸브는 도면에 도시된 것과 같이 오픈 센터 타입으로 되어야 한다.

도 4의 부하 조절 장치와 동일한 방식으로 또한 그에 대한 설명과 함께 언급된 것과 동일한 이유로, 도 5 및 도 7에서의 부하 조절 밸브 장치(10)는 진동 경향이 없거나 또는 실질적으로 진동하는 경향이 없이 매우 경제적으로 동작한다.

도 7에서의 부하 조절 밸브 장치가, 도 4 및 도 5의 부하 조절 밸브 장치에 비하여, 쌍을 이룬 부하 조절 기능을 가짐에도 불구하고, 그 안의 논리턴 밸브의 개수가 2배가 아니라는 점에 유의하기 바란다. 도 1 및 도 2의 종래의 부하 조절 밸브(E)에 비해, 도 4 및 도 5의 부하 조절 밸브 장치는 논리턴 밸브를 4개 더 포함한다. 쌍을 이룬 부하 조절 기능에도 불구하고, 도 7의 부하 조절 밸브 장치는 도 4 및 도 5의 부하 조절 밸브 장치보다 단지 2개 더 많은 논리턴 밸브를 갖는다.

Claims (14)

1. 복동형 유압 실린더(D) 상의 제1 엔진 포트(L)와 제2 엔진 포트(N)에 각각 연결되도록 배치된 제1 엔진 연결 포트(L') 및 제2 엔진 연결 포트(N');

   핸드 밸브(H) 상의 별도의 조작 포트(각각 M 및 O)에 연결되도록 배치된 제1 밸브 연결 포트(M') 및 제2 밸브 연결 포트(O');

   상기 제1 엔진 연결 포트(L')에 연결된 유입구, 상기 제1 밸브 연결 포트(M')에 연결된 유출구, 및 상기 제2 밸브 연결 포트(O')에 유압 방식으로 연결되는 조절 유입구를 가지며, 상기 조절 유입구 상의 압력이 특정의 압력 구간의 하한치에서 개방되고 그 압력이 상기 특정의 압력 구간에서 변화함에 따라 폐쇄 위치와 완전 개방 위치 사이에서 밸브의 개방 위치가 비례하여 변하도록 구성된, 상시 폐쇄 비례 부하 조절 밸브(normally closed proportional load control valve)(E);

   상기 제2 엔진 연결 포트(N')에 연결된 유출측과, 상기 제2 밸브 연결 포트(O')에 연결된 유입측을 가지며, 상기 유입측 상의 압력이 상기 특정의 압력 구간의 상한치보다 높을 때에만 개방하도록 프리스트레스(prestress)되거나 또는 프리스트레스될 수 있는 제1 논리턴 밸브(non-return valve)(12)

   를 포함하는 유압식 부하 조절 밸브 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 논리턴 밸브(12)의 개방 압력을 상기 제1 엔진 연결 포트(L')에서의 압력을 통해 조절할 수 있는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 부하 조절 밸브(E)의 유출구에 연결된 유입구 및 상기 제2 엔진 연결 포트(N')에 연결된 유출구를 갖는 제2 논리턴 밸브(14)를 더 포함하는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 부하 조절 밸브(E)의 유출구에 연결된 유입구 및 상기 제1 밸브 연결 포트(M')에 연결된 유출구를 갖는 프리스트레스된(prestressed) 제3 논리턴 밸브(13)를 더 포함하는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 논리턴 밸브(12)에 대해 반대 방향으로 평행하게(anti parallel) 연결되고, 상기 제2 엔진 연결 포트(N')에 연결된 유입측 및 상기 제2 밸브 연결 포트(O')에 연결된 유출측을 갖는 제4 논리턴 밸브(15)를 더 포함하는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 부하 조절 밸브(E)에 대해 반대 방향으로 평행하게 연결되고, 상기 제1 엔진 연결 포트(L')에 연결된 유출구 및 상기 제1 밸브 연결 포트(M')에 연결된 유입구를 갖는 제5 논리턴 밸브(11)를 더 포함하는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
7. 제6항에 있어서,

   탱크(T)에 연결된 유입구 및 상기 제2 엔진 연결 포트(N')에 연결된 유출구를 갖는 제6 논리턴 밸브(11A)를 더 포함하는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제2 엔진 연결 포트(N')에 연결된 유입구, 상기 제2 밸브 연결 포트(O')에 연결된 유출구, 및 상기 제1 밸브 연결 포트(M')에 유압 방식으로 연결되는 조절 유입구를 가지며, 상기 조절 유입구 상의 압력이 상기 특정의 압력 구간의 하한치에서 개방되고 그 압력이 상기 특정의 압력 구간에서 변화함에 따라 폐쇄 위치와 완전 개방 위치 사이에서 밸브의 개방 위치가 비례하여 변하도록 구성된, 추가의 상시 폐쇄 비례 부하 조절 밸브(E1); 및

   상기 제1 엔진 연결 포트(L')에 연결된 유출측 및 상기 제1 밸브 연결 포트(M')에 연결된 유입측을 가지며, 상기 유입측 상의 압력이 상기 특정의 압력 구간의 상한치보다 높을 때에만 개방하도록 프리스트레스되거나 또는 프리스트레스될 수 있는 추가의 논리턴 밸브(12A)

   를 더 포함하는 유압식 부하 조절 밸브 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 추가의 논리턴 밸브(12A)의 개방 압력을 상기 제2 엔진 연결 포트(N') 내의 압력을 통해 조절할 수 있는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 추가의 부하 조절 밸브(E1)의 유출구에 연결된 유입구 및 상기 제1 엔진 연결 포트(L')에 연결된 유출구를 갖는 제7 논리턴 밸브(14A)를 더 포함하는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 추가의 부하 조절 밸브(E1)의 유출구에 연결된 유입측을 가지며, 이 유출구를 상기 제2 밸브 연결 포트(O')와 연결하고, 강화된 유출구 압력에서만 개방하도록 프리스트레스된 제8 논리턴 밸브(13A)를 더 포함하는, 유압식 부하 조절 밸브 장치.
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