KR102581968B1 - 릴리프 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 릴리프 밸브는 일측 단부에 형성된 작동유 유입구와 상기 작동유 유입구와 연결된 플런저 수용부 그리고 상기 플런저 수용부의 일측 측면을 관통하여 형성된 작동유 배출구를 포함하는 밸브 몸체와, 상기 플런저 수용부에 유동 가능하게 수용되어 일측 단부가 상기 작동유 유입구와 상기 작동유 배출구 사이를 개폐하고 내부에 상기 작동유 유입구와 연결되는 중공 유로가 형성된 플런저와, 일단이 상기 작동유 유입구를 막는 방향으로 상기 플런저의 상기 일측 단부를 탄성 가압하는 탄성 부재와, 중공 원통 형상으로 일측에는 상기 플런저의 타측이 삽입되며 타측에는 상기 중공 유로와 연결되도록 로드 오리피스가 형성되고 타측 단부의 외측에는 상기 로드 오리피스와 연결된 가압 챔버가 함몰 형성되며 상기 로드 오리피스를 통해 상기 가압 챔버로 작동유가 유입되면 상기 탄성 부재를 상기 플런저의 일측 단부 방향으로 가압하는 로드, 그리고 상기 플런저의 상기 중공 유로와 연결되도록 상기 로드의 외측에 형성되며 작동유가 유입되면 상기 로드가 상기 탄성 부재를 가압하기 전에 먼저 상기 탄성 부재를 상기 플런저의 일측 단부 방향으로 가압하는 예압 챔버를 포함한다.

Description

릴리프 밸브{RELIEF VALVE}

본 발명은 릴리프 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도 변화로 인해 작동유의 점도가 낮아질 때 지연 현상이 발생되는 것을 억제한 릴리프 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 릴리프 밸브는 유압 회로에서 유로 내의 압력이 설정치 이상으로 상승하면 작동유를 통과시켜 유로 내 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하고 유압 회로의 압력을 일정하게 유지시키기 위해 사용된다.

포핏(poppet)형 릴리프 밸브는 릴리프 밸브의 한 종류로 포핏이 전진하여 관통 유로를 막고 있다가 관통 유로의 압력이 기설정된 압력을 초과하면서 그 압력에 의해 포핏이 후진하면서 관통 유로를 개방시키게 된다. 포핏이 후진하면서 관통 유로가 개방되면 관통 유로를 통해 작동유가 배출되면서 유압 회로의 유로 내 압력의 추가 상승하는 것을 억제하고 유로 내 압력을 일정하게 유지시킨다. 이때, 포핏은 탄성 부재에 의해 전진하게 되고 관통 유로의 압력에 의해 후진하게 되는데, 릴리프 밸브가 유지하는 유압 회로의 유로 내 압력은 탄성 부재가 갖는 탄성력에 의해 조절될 수 있다.

그런데, 유압 시스템이 낮은 온도의 환경 조건에 사용될 때 작동유의 점도가 낮아지면 작동유를 공급받아 동작하는 유압 모터가 기동하기 전 릴리프 밸브가 작동하여 작동유를 배출시킴으로써, 유압 모터의 기동이 지연되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 온도 변화로 인해 작동유의 점도가 낮아질 때 지연 현상이 발생되는 것을 억제한 릴리프 밸브를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 릴리프 밸브는 일측 단부에 형성된 작동유 유입구와 상기 작동유 유입구와 연결된 플런저 수용부 그리고 상기 플런저 수용부의 일측 측면을 관통하여 형성된 작동유 배출구를 포함하는 밸브 몸체와, 상기 플런저 수용부에 유동 가능하게 수용되어 일측 단부가 상기 작동유 유입구와 상기 작동유 배출구 사이를 개폐하고 내부에 상기 작동유 유입구와 연결되는 중공 유로가 형성된 플런저와, 일단이 상기 작동유 유입구를 막는 방향으로 상기 플런저의 상기 일측 단부를 탄성 가압하는 탄성 부재와, 중공 원통 형상으로 일측에는 상기 플런저의 타측이 삽입되며 타측에는 상기 중공 유로와 연결되도록 로드 오리피스가 형성되고 타측 단부의 외측에는 상기 로드 오리피스와 연결된 가압 챔버가 함몰 형성되며 상기 로드 오리피스를 통해 상기 가압 챔버로 작동유가 유입되면 상기 탄성 부재를 상기 플런저의 일측 단부 방향으로 가압하는 로드, 그리고 상기 플런저의 상기 중공 유로와 연결되도록 상기 로드의 외측에 형성되며 작동유가 유입되면 상기 로드가 상기 탄성 부재를 가압하기 전에 먼저 상기 탄성 부재를 상기 플런저의 일측 단부 방향으로 가압하는 예압 챔버를 포함한다.

상기 플런저의 중공 유로는 일측에서 상기 작동유 유입구와 연결되는 제1 중공 유로와, 상기 제1 중공 유로와 이격되며 타측에서 상기 로드 오리피스와 연결되는 제2 중공 유로를 포함할 수 있다.

상기 플런저는 상기 제1 중공 유로의 측면을 관통하여 형성된 제1 플런저 오리피스와, 상기 제2 중공 유로의 측면을 관통하여 형성된 제2 플런저 오리피스와, 외측면에서 상기 제1 플런저 오리피스와 상기 제2 플런저 오리피스를 연결하도록 함몰 형성된 연결 유로, 그리고 상기 연결 유로에 일 영역에서 미리 설정된 간격의 틈새를 형성하도록 돌출 형성된 틈새부를 더 포함할 수 있다.

상기 틈새부가 형성하는 간격은 10 내지 40 마이크로미터 범위 내일 수 있다.

상기 로드는 상기 제1 플런저 오리피스와 상기 예압 챔버를 연결하도록 형성된 예압 유로를 더 포함할 수 있다.

상기 가압 챔버에 작동유가 유입되어 상기 로드가 상기 탄성 부재 방향으로 이동하면 상기 예압 유로와 상기 제1 플런저 오리피스 간의 연결이 차단될 수 있다.

상기한 릴리프 밸브는 상기 탄성 부재와 상기 로드 사이에 개재되어 상기 예압 챔버를 형성하면서 상기 예압 챔버에 작동유가 유입되면 상기 탄성 부재를 가압하는 지지체를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 릴리프 밸브는 온도 변화로 인해 작동유의 점도가 낮아질 때 지연 현상이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브의 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 릴리프 밸브의 동작 상태별 단면도들이다.

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 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 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 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브(101)를 설명한다.

예를 들어, 유압 시스템에서는 메인 유압 펌프가 배출한 작동유를 메인 컨트롤 밸브(main control valve, MCV)가 유압 모터를 포함한 각종 작업 장치 및 주행 장치로 분배하게 되는데, 릴리프 밸브(101)는 유압 시스템에서 유로 내의 압력이 설정치 이상으로 상승하면 작동유를 통과시켜 유로 내 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하고 유압 시스템의 압력을 일정하게 유지시키기 위해 사용된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브(101)는 밸브 몸체(200), 플런저(plunger, 300), 탄성 부재(400), 로드(500), 및 예압 챔버(800)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브(101)는 지지체(850)를 더 포함할 수 있다.

밸브 몸체(200)는 작동유 유입구(210), 작동유 배출구(290), 및 플런저 수용부(230)를 포함한다.

작동유 유입구(210)는 밸브 몸체(200)의 일단에 형성되며, 유압 라인에 연결된다.

플런저 수용부(230)는 작동유 유입구(210)와 일측이 연결된다. 그리고 플런저 수용부(230)에는 후술할 플런저(300)와, 탄성 부재(400), 그리고 로드(500)가 배치될 수 있다. 또한, 예압 챔버(800)도 플런저 수용부(230) 내에 마련될 수 있다.

작동유 배출구(290)는 플런저 수용부(230)의 측면을 관통하여 형성된다. 후술할 플런저(300)의 전진 또는 후진 동작에 의해 작동유 배출구(290)와 작동유 유입구(210)가 서로 차단되거나 연결된다.

이하, 본 명세서에서 전진이라 함은 플런저(300)가 작동유 유입구(210)와 가까워지는 방향과 동일하며, 후진이라 함은 플런저(300)가 작동유 유입구(210)와 멀어지는 방향과 동일하다.

플런저(300)는 플런저 수용부(230)에 유동 가능하게 수용되어 일측 단부가 작동유 유입구(210)와 작동유 배출구(290) 사이를 개폐할 수 있다. 이를 위해, 플런저(300)의 일측 단부에는 포핏(poppet)이 형성될 수 있다.

또한, 플런저(300)의 내부에 작동유 유입구(210)와 연결되는 중공 유로(310)가 형성될 수 있다. 여기서, 중공 유로(310)는 일측에서 작동유 유입구(210)와 연결되는 제1 중공 유로(311)와, 제1 중공 유로(311)와 이격되며 타측에서 후술할 로드 오리피스(570)와 연결되는 제2 중공 유로(312)를 포함할 수 있다.

또한, 플런저(300)는 제1 중공 유로(311)의 측면을 관통하여 형성된 제1 플런저 오리피스(371)와, 제2 중공 유로(312)의 측면을 관통하여 형성된 제2 플런저 오리피스(372)와, 플런저(300)의 외측면에서 제1 플런저 오리피스(371)와 제2 플런저 오리피스(372)를 연결하도록 함몰 형성된 연결 유로(360), 그리고 연결 유로(360)에 일 영역에서 미리 설정된 간격의 틈새를 형성하도록 돌출 형성된 틈새부(367)를 더 포함할 수 있다.

즉, 밸브 몸체(200)의 작동유 유입구(210)로 유입된 작동유는 플런저(300)의 제1 중공 유로(311)로 유입된 후 제1 플런저 오리피스(371), 연결 유로(360), 틈새부(367), 제2 플런저 오리피스(372), 및 제2 중공 유로(312)를 차례로 거쳐 후술할 로드(500)의 로드 오리피스(570)를 통과하게 된다.

이때, 틈새부(367)가 형성하는 간격(t)(도 3에 도시함)은 10 내지 40 마이크로미터 범위 내일 수 있다. 틈새부(367)는 연결 유로(360)를 통과하는 작동유의 유량을 제어할 수 있다. 즉, 틈새부(367)는 제1 플런저 오리피스(371) 및 제2 플런저 오리피스(372)와 함께 후술할 가압 챔버로 향하는 작동유의 유량을 제어할 수 있다.

탄성 부재(400)는 플런저 수용부(230)에 수용되어 플런저(300)의 외주면을 둘러싸도록 배치된다. 탄성 부재(400)의 일단은 작동유 유입구(210)를 막는 방향으로 플런저(300)의 일측 단부에 형성된 포핏을 탄성 가압한다. 탄성 부재(400)의 타단은 후술할 로드(500)와 대향하며 후술할 지지체(850)에 의해 지지될 수 있다. 탄성 부재(400)가 갖는 탄성력에 의해 릴리프 밸브(101)가 유지하는 유압 회로의 유로 내 압력이 조절될 수 있다.

로드(500)는 플런저 수용부(230)에 유동 가능하게 수용될 수 있다. 그리고 로드(500)는 중공 원통 형상으로 일측에는 플런저(300)의 타측이 삽입되며 타측에는 제2 중공 유로(312)와 연결되도록 로드 오리피스(570)가 형성될 수 있다. 또한, 로드(500)의 타측 단부의 외측에는 로드 오리피스(570)와 연결된 가압 챔버(550)가 함몰 형성될 수 있다. 로드 오리피스(570)를 통해 가압 챔버(550)로 작동유가 유입되면 가압 챔버(550)에서 생성된 압력에 의해 로드(500)가 전진하면서 탄성 부재(400)를 플런저(300)의 일측 단부에 형성된 포핏 방향으로 가압하게 된다.

또한, 로드(500)는 제1 플런저 오리피스(371)와 후술할 예압 챔버(800)를 연결하도록 형성된 예압 유로(380)를 더 포함할 수 있다.

예압 챔버(800)는 플런저(300)의 제1 중공 유로(310)와 연결되도록 로드(500)의 외측에 형성되며, 작동유가 유입되면 가압 챔버(550)에 압력이 증가하여 로드(500)가 탄성 부재(400)를 가압하기 전에 먼저 탄성 부재(400)를 플런저(300)의 일측 단부에 형성된 포핏 방향으로 가압할 수 있다.

밸브 몸체(200)의 작동유 유입구(210)로 유입되는 작동유의 압력이 순간적으로 급격하게 증가하면, 가압 챔버(550)에 충분한 압력이 생성되기 전에 플런저(300)가 후진하여 릴리프 밸브(101)가 열리면서 릴리프 밸브(101)가 기설정된 압력으로 압력을 조절할 수 없게 된다. 특히, 이러한 현상은 온도 변화로 인해 작동유의 점도가 낮아질 때 발생되기 쉽다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에서는, 가압 챔버(550)에 압력이 생성되어 로드(500)가 탄성 부재(400)를 가압하기 전에 먼저 예압 챔버(800)에 압력이 생성되어 탄성 부재(400)가 갖는 탄성력을 보조하게 되므로, 가압 챔버(550)에 충분한 압력이 생성되기 전에 플런저(300)가 후진하여 기설정된 압력에 도달하지 않았음에도 릴리프 밸브(101)가 열리게 되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

지지체(850)는 탄성 부재(400)와 로드(500) 사이에 개재되어 예압 챔버(800)를 형성하면서 예압 챔버(800)에 작동유가 유입되면 탄성 부재(400)를 가압하게 된다.

한편, 가압 챔버(550)에 작동유가 유입되어 로드(500)가 탄성 부재(400) 방향으로 이동하게 되면 로드(500)에 형성된 예압 유로(380)가 막혀 예압 유로(380)와 제1 플런저 오리피스(371) 간의 연결이 차단된다. 이와 같이, 예압 유로(380)가 막히면, 제1 중공 유로(311)로 유입된 작동유는 전부 가압 챔버(550) 방향으로 이동하게 된다.

따라서, 로드(500)가 이동하여 예압 유로(380)가 막힌 상태에서, 릴리프 밸브(101)가 조절하는 압력은 탄성 부재(400)의 탄성력과 가압 챔버(550)에서 생성된 압력에 의해 로드(500)가 탄성 부재(400)를 가압하는 힘의 합이 된다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브(101)는 온도 변화로 인해 작동유의 점도가 낮아질 때 지연 현상이 발생되는 것을 효과적이고도 안정적으로 억제할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴리프 밸브(101)의 동작 과정을 상세히 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 몸체(200)의 작동유 유입구(210)로 작동유가 유입되면, 플런저(300)의 제1 중공 유로(311)와 제1 플런저 오리피스(371), 그리고 예압 유로(380)를 거쳐 예압 챔버(800)로 작동유가 유입되면서, 지지체(850)가 예압 챔버(800)에 형성된 압력으로 탄성 부재(400)를 가압하게 된다.

이와 같이, 예압 챔버(800)에 생성된 압력이 탄성 부재(400)의 탄성력을 보조하게 되므로, 가압 챔버(550)에 작동유가 유입되어 충분한 압력이 생성되기 전에 플런저(300)가 후진하여 릴리프 밸브(101)가 열리는 현상을 방지할 수 있다. 이러한 현상은 온도 변화에 의해 작동유의 점도가 낮아질 때 발생될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에서는 예압 챔버(800)를 사용하여 작동유의 점도가 낮아지더라도 릴리프 밸브(101)가 기설정된 압력을 유지하지 못하고 열리는 현상을 효과적이고 안정적으로 방지할 수 있다.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이, 예압 챔버(800)로 작동유가 유입되면서 동시에 작동유가 연결 유로(360)의 틈새부(367)를 통과하여 제2 플런저 오리피스(372), 제2 중공 유로(312), 및 로드 오리피스(570)를 거쳐 가압 챔버(550)로 유입된다.

다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 가압 챔버(550)에 생성된 압력에 의해 로드(500)가 전진하면서 탄성 부재(400)를 플런저(300)의 일측 단부에 형성된 포핏 방향으로 가압하게 된다. 즉, 로드(500)는 탄성 부재(400)를 플런저(300)의 일측 단부에 형성된 포핏이 작동유 유입구(210)를 막는 방향으로 가압하게 된다.

또한, 로드(500)가 전진하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 예압 유로(380)가 막히게 되고, 더 이상 예압 챔버(800)로는 작동유가 유입되지 않게 된다. 즉, 제1 중공 유로(311)로 유입된 작동유는 전부 가압 챔버(550)로 향하게 된다.

따라서, 릴리프 밸브(101)가 조절하는 압력은 탄성 부재(400)의 탄성력에 가압 챔버(550)에 생성된 압력에 의해 로드(500)가 탄성 부재(400)를 가압하는 힘을 합한 압력이 된다.

다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 밸브 몸체(200)의 작동유 유입구(210)로 유입되는 작동유의 압력이 탄성 부재(400)의 탄성력에 가압 챔버(550)에 생성된 압력에 의해 로드(500)가 탄성 부재(400)를 가압하는 힘을 합한 압력을 초과하게 되면, 플런저(300)가 후진하면서 밸브 몸체(200)의 작동유 유입구(210)로 유입된 작동유가 작동유 배출구(290)로 배출되게 된다.

이에, 릴리프 밸브(101)는 유압 시스템에서 유로 내의 압력을 기설정된 압력으로 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

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.

101: 릴리프 밸브
200: 밸브 몸체
210: 작동유 유입부
230: 플런저 수용부
290: 작동유 배출구
300: 플런저
310: 중공 유로
311: 제1 중공 유로
312: 제2 중공 유로
360: 연결 유로
367: 틈새부
371: 제1 플런저 오리피스
372: 제2 플런저 오리피스
380: 예압 유로
400: 탄성 부재
500: 로드
550: 가압 챔버
570: 로드 오리피스
800: 예압 챔버
850: 지지체

Claims (7)

1. 일측 단부에 형성된 작동유 유입구와, 상기 작동유 유입구와 연결된 플런저 수용부, 그리고 상기 플런저 수용부의 일측 측면을 관통하여 형성된 작동유 배출구를 포함하는 밸브 몸체;
   상기 플런저 수용부에 유동 가능하게 수용되어 일측 단부가 상기 작동유 유입구와 상기 작동유 배출구 사이를 개폐하고, 내부에 상기 작동유 유입구와 연결되는 중공 유로가 형성된 플런저;
   일단이 상기 작동유 유입구를 막는 방향으로 상기 플런저의 상기 일측 단부를 탄성 가압하는 탄성 부재;
   중공 원통 형상으로 일측에는 상기 플런저의 타측이 삽입되며 타측에는 상기 중공 유로와 연결되도록 로드 오리피스가 형성되고, 타측 단부의 외측에는 상기 로드 오리피스와 연결된 가압 챔버가 함몰 형성되며, 상기 로드 오리피스를 통해 상기 가압 챔버로 작동유가 유입되면 상기 탄성 부재를 상기 플런저의 일측 단부 방향으로 가압하는 로드; 및
   상기 플런저의 상기 중공 유로와 연결되도록 상기 로드의 외측에 형성되며, 작동유가 유입되면 상기 로드가 상기 탄성 부재를 가압하기 전에 먼저 상기 탄성 부재를 상기 플런저의 일측 단부 방향으로 가압하는 예압 챔버
   를 포함하며,
   상기 플런저의 중공 유로는,
   일측에서 상기 작동유 유입구와 연결되는 제1 중공 유로와;
   상기 제1 중공 유로와 이격되며 타측에서 상기 로드 오리피스와 연결되는 제2 중공 유로
   를 포함하고,
   상기 플런저는,
   상기 제1 중공 유로의 측면을 관통하여 형성된 제1 플런저 오리피스와;
   상기 제2 중공 유로의 측면을 관통하여 형성된 제2 플런저 오리피스와;
   외측면에서 상기 제1 플런저 오리피스와 상기 제2 플런저 오리피스를 연결하도록 함몰 형성된 연결 유로; 그리고
   상기 연결 유로에 일 영역에서 미리 설정된 간격의 틈새를 형성하도록 돌출 형성되어 상기 연결 유로의 작동유 통과 면적을 줄이는 틈새부
   를 더 포함하는 릴리프 밸브.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 틈새부가 형성하는 간격은 10 내지 40 마이크로미터 범위 내인 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 로드는 상기 제1 플런저 오리피스와 상기 예압 챔버를 연결하도록 형성된 예압 유로를 더 포함하는 릴리프 밸브.
6. 제5항에 있어서,
   상기 가압 챔버에 작동유가 유입되어 상기 로드가 상기 탄성 부재 방향으로 이동하면 상기 예압 유로와 상기 제1 플런저 오리피스 간의 연결이 차단되는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
7. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 부재와 상기 로드 사이에 개재되어 상기 예압 챔버를 형성하면서 상기 예압 챔버에 작동유가 유입되면 상기 탄성 부재를 가압하는 지지체를 더 포함하는 릴리프 밸브.

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