KR20000039494A

KR20000039494A - 유압엘리베이터장치

Info

Publication number: KR20000039494A
Application number: KR1019980054844A
Authority: KR
Inventors: 최승철
Original assignee: 이종수; 엘지산전 주식회사
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2000-07-05
Also published as: TW477774B; JP2000219458A; JP3447994B2; CN1142887C; US6435310B1; KR100303012B1; CN1258632A

Abstract

본 발명은 유압엘리베이터장치에 관한 것으로, 인버터 제어방식에 있어서의 에너지 이용효율을 더욱 높이고 안정성을 도모하기 위한 것이다. 본 발명에 의한 유압엘리베이터장치는 엘리베이터(2) 승강용 유압실린더(1)와 유압펌프(3) 사이에 접속되어 유압펌프 구동시 그 토출되는 압유의 압력에 의해 그 압유를 통과시키도록 열리고 유압펌프 정지시에는 유압실린더의 파일럿 압유를 압력원으로 하여 그 압유의 역류가 방지되도록 닫히는 역류방지밸브(5)와, 이 역류방지밸브에 부가적인 닫힘력을 부과하기 위한 작동기(16)를 구비한다. 작동기는 엘리베이터 상승운전의 압유 손실을 거의 배제하며, 목적층에 정지할 때에 역류방지밸브의 역류방지기능으로의 응답성을 향상시킨다. 반면 비상정지시에는 엘리베이터의 급격한 정지를 방지하여 충격을 최소하도록 작용한다. 따라서 에너지의 이용효율을 극대화하고, 승객의 안전은 물론 시스템의 유지관리에도 효과가 있다.

Description

유압엘리베이터장치

본 발명은 압유로 작동되는 유압실린더로 엘리베이터(elevator)를 승강구동하는 유압엘리베이터장치에 관한 것으로서, 특히 유압펌프를 구동하는 전동기의 속도제어를 통해 유압펌프에서 토출되는 압유의 유량을 직접 조절하는 인버터(inverter) 제어방식에 있어서의 에너지 이용효율을 더욱 높이고 안정성을 도모한 유압엘리베이터장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이 유압엘리베이터장치는 엘리베이터를 승강시키는 동력을 발생하는 구동원으로서 기존의 전동기 대신 유압으로 작동되는 유압실린더를 사용하는 것이다. 여기서 유압실린더는 통상 단동램(single acting ram)형으로서, 램의 한쪽에만 압유를 공급하여 엘리베이터를 상승시키고 엘리베이터의 자중에 의해 귀환하는 행정으로 그 엘리베이터를 하강시킨다.

이러한 유압엘리베이터장치의 운전에 있어서, 일반적으로는 범용 전동기로 유압펌프를 구동하여 일정한 양의 압유를 토출시키고, 토출되는 압유를 유압실린더로 보내는 과정에서, 유량조정밸브를 사용, 압유의 일부를 탱크(tank)로 바이패스(bypass)시켜 유압실린더로 공급되는 압유의 유량을 조절하는, 예컨대 블리이드오프방식(bleed-off system)으로 엘리베이터의 상승 및 하강속도를 제어하여 왔다.

그런데, 최근에는 에너지 절감에 대한 관심이 높아지면서 유압엘리베이터장치의 유압펌프를 구동하는 전동기를 가변속제어하는 이른바 인버터 제어방식이 제안된 바 있다(일본 공개특허공보 평5-105341). 인버터 제어방식은, 예를 들면 동기전동기를 사용, 그 입력전원의 주파수를 변화시켜서 속도를 제어하는 방식으로 운전하여 유압펌프에서 토출되는 유량을 직접 조절한다. 따라서 상기 바이패스되는 유량을 없앰으로써 에너지를 낭비를 줄일 수 있는 것이다.

이러한 인버터 제어방식 유압엘리베이터장치의 유압회로에는 엘리베이터의 상승 및 하강속도 제어를 위해 기존에 사용하던 별도의 유량제어밸브가 없는 대신, 엘리베이터의 상승운전시 유압펌프에서 토출되는 압유의 역류를 방지하면서 유압실린더에 그대로 통과시키는 역류방지밸브가 사용된다. 그러나 하강시에는 역류방지밸브가 유로를 차단하고 있기 때문에 유압실린더의 유압을 파일럿(pilot) 압유를 압력원으로 하여 그 역류방지밸브를 강제적으로 개방시킴으로써 유압실린더의 압유가 그 역류방지밸브를 역류하여 유압펌프를 거꾸로 회전시키면서 탱크로 배출되게 한다. 이때 유압펌프는 유압모터로 작동되어지며, 그 유압펌프와 직결된 전동기가 발전기로서 회생제동의 역학을 하여 엘리베이터의 하강속도를 제어하는 것이다.

이에 관한 종래의 기술로서, 일본 공개특허 평5-105341에 제시된 유압엘리베이터장치의 유압회로를 나타낸 도 1을 참조하여 설명하면, 도면에 있어서, 부호 1은 유압실린더, 2는 유압실린더(1)의 램(1a)에 지지되어 있는 엘리베이터, 3은 가역회전가능한 유압펌프, 4는 유압펌프(3)를 구동하는 전동기, 5는 역류방지밸브이다. 이 역류방지밸브(5)에는 유압펌프(3)에서 토출되는 압유를 압력원으로 하는 배실(51)과 유압실린더(1)의 파일럿압유를 압력원하는 배실(53) 및 유압실린더(1)와 접속되고 그 유압펌프(3)측 배실(51)과 통하는 주실(52)이 형성되어 있으며, 유압펌프측 배실(51)과 유압실린더(1) 파일럿측 배실(53)의 압력차이에 의하여 주실(52)을 개폐하도록 움직이는 밸브몸체(54), 이 밸브몸체(54)의 상승운동을 규제하는 스토퍼(56), 그리고 스토퍼(56)의 스트로크(stroke)를 외부에서 조정할 수 있는 조정나사(57)가 설치되어 있다. 6은 유압펌프(3)와 역류방지밸브(5)의 배실(51)을 접속하는 제1압유관(6a) 및 역류방지밸브(5)의 주실(52)과 유압실린더(1)를 접속하는 제2압유관(6b)으로 구분되는 압유회로이다. 7은 오일필터이고, 8은 오일탱크이다. 9는 압유회로(6)의 제2압유관(6b)에서 분기되어 역류방지밸브(5) 배실(53)을 접속하는 파일럿압유의 유입관(9a) 및 그 배실(53)과 오일탱크(8)를 접속하기 위한 파일럿압유의 배출관(9b)으로 이루어지는 파일럿회로이다. 이 파일럿회로(9)의 유입관(9a)에는 상시열림형 전자밸브(10)가 설치되어 있고, 그 배출관(9b)에는 상시닫힘형 전자밸브(11)가 설치되어 있다. 12 및 13은 파일럿회로(9)의 유입관(9a) 및 그 배출관(9b)을 통과하는 유량을 각각 조정하는 가변교축밸브이다. 그리고 14는 사용자 등의 조작에 따라 엘리베이터(2)의 승강과 정지 및 승강속도 등을 조절하도록 전동기(4)와 전자밸브(10,11)를 제어하는 제어반이다.

상기와 같은 종래의 유압엘리베이터장치에 있어서, 엘리베이터(2)의 상승운전시 제어반(14)의 신호에 의하여 전동기(4)가 운전되고 동시에 전자밸브(10,11)의 솔레노이드코일이 여자된다. 그러면 상시열림형 전자밸브(10)는 닫히고 상시닫힘형밸브(11)는 열리므로 역류방지밸브(5)의 파일럿배실(53) 압력이 낮아진다. 이때 전동기(4)에 의해 구동되는 유압펌프(3)에서 토출되는 압유가 작용하는 배실(51)의 압력이 상대적으로 크므로 밸브몸체(54)가 상승하여 그 유압펌프측 배실(51)과 유압실린더측 배실(52)이 상호 개방된다. 따라서 유압펌프(3)에서 토출되는 압유는 역류방지밸브(5)를 그대로 통과하여 유압실린더(1)로 공급되며, 유압실린더(1)는 그 공급되는 압유의 유량에 대응한 속도로 램(1a) 및 엘리베이터(2)를 상승시킨다.

하강운전시에는 상시열림형 전자밸브(10)는 닫히고 상시닫힘형 전자밸브(11)가 열리는 한편, 전동기(4)는 저속으로 회전된다. 그러면 운전초기에 유압펌프(3)의 일시적인 구동으로 토출되는 압유에 의해 역류방지밸브(5)의 배실(51) 압력이 파일럿배실(53) 압력보다 높아서 상승운전시와 마찬가지로 밸브몸체(54)가 상승하여 유압실린더측 배실(52)이 열리게 된다. 이렇게 역류방지밸브(5)의 배실(52)이 열리면 엘리베이터(2)의 자중에 의하여 유압실린더(1) 내의 압유가 역류방지밸브(5)를 역류하여 유압펌프(3)를 역으로 회전시키면서 오일탱크(8)로 배출된다. 따라서 그 엘리베이터(2)의 하강운전이 이행되는 것이다. 이때, 엘리베이터(2)는 역류방지밸브(5) 주실(52)의 개도(開度)가 커지는데 따른 가속도로 하강하게 되고, 그 주실(52)이 완전히 열리면 최대의 일정속도로 하강하게 된다. 엘리베이터(2)의 하강운전시에는 역류하는 압유에 의하여 상기 유압펌프(3)가 유압모터로 작동한다. 따라서 유압펌프(3)와 직결된 전동기(4)가 발전제동 상태로 운전되어 유압실린더(1)로부터 오일탱크(8)로 역류하는 압유의 유량이 억제됨으로써 엘리베이터(2)는 비교적 안전한 속도로 하강하는 것이다.

엘리베이터(2)가 그 하강운전중에 목적하는 층에 다다르면, 제어반(14)의 지령에 의해 전자밸브(10,11)의 여자전류가 차단되어 그 상시열림형 전자밸브(10)가 열리고 상시닫힘형 전자밸브(11)는 닫히도록 복원된다. 그러면 파일럿압유의 유입관(9a)에 설치된 가변교축밸브(12)의 유로저항에 대응하여 역류방지밸브(5)의 배실(53)로 압유가 공급되고, 그 공급된 배실(53) 내의 압유 유량에 따라 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)가 하강하면서 그 주실(52)의 개도가 점차감소되기 시작하며, 이에 따라 엘리베이터(2)의 하강속도가 감속된다. 그리고 하강하는 밸브몸체(54)에 의하여 역류방지밸브(5)의 주실(52)이 완전히 닫히면 엘리베이터(2)는 그 목적하는 층에서 정지하게 된다.

만약, 하강운전중 정전 등으로 전동기(4)의 전원이 제거되면, 그 전동기(4)의 반전제동 작용이 유효하지 않게 되어 역류로 배출되는 압유의 유량이 급격히 증가하게 된다. 그러면 엘리베이터(2)의 하강속도가 급격히 증가되는데, 종래에는 이를 방지하기 위해 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)의 상승을 규제하는 스토퍼(56)와 그 조정나사(57)를 설치하고 있다. 즉, 조정나사(57)에 의해 조정된 스토퍼(56)의 스트로크에 따라 밸브몸체(54)의 열림운동이 제한되고 따라서 주실(52)의 개도가 제한되어 하강운전중 정전시의 배출되는 압유의 유량을 일정치 이하로 제한하고 또 엘리베이터(2)의 하강속도도 제한하는 것이다(도 2 참조).

그런데 문제는, 상기한 스토퍼(46)에 의하여 상승운전시에도 역류방지밸브(5)의 개도가 규제받으므로 그 역류방지밸브(5)를 통과할 때의 압력손실이 커지는데 있다. 이를 보상하기 위해서는 전동기의 용량을 적정수준보다 크게 설계하여야 하며, 또 압력손실에 따른 유압회로 내의 압유온도가 상승하므로 이를 냉각하기 위해 시설되는 별도의 오일쿨러(oil cooler)의 용량을 증가시켜야 한다. 즉, 전체적으로 운전효율이 떨어지고 설비비 및 에너지 낭비가 커지는 문제점이 있는 것이다.

한편, 역류방지밸브(5)의 닫힘특성을 좋게 하기 위하여, 밸브몸체(54)의 파일럿압유 배실(53)측 유압작용면적을 유압펌프 압유의 배실(51)측 면적보다 크게 설정하여 정지층에 도달 및 정지하였을 때 그 배실간의 압력이 동일한 상태에서도 그 면적 차이에 의해 역류방지밸브(5)가 확실하게 닫히도록 하고 있다. 그런데 이 경우에 상승운전 개시를 위해 전자밸브(10,11)를 동시에 온(ON)하지 않으면, 배실간의 압력차에 의해 유압펌프(3)측 토출압력이 유압실린더(1)측 압력보다도 더 높아지게 하는 조건으로 운전하여야 하므로 밸브동작시 압력불균형에 의한 충격이 발생되며 또한 압력작용면적의 차이에 의한 불필요한 압력손실이 발생하여 그만큼 에너지손실이 커지게 된다. 이러한 문제점 해결을 위해서는 상승운전시 역류방지밸브를 최대의 개도로 열어놓아야 하기 때문에, 상승운전하는 동안 만약 정전등이 발생하게 되면 그 역류방지밸브의 주실이 닫히도록 복귀하는 시간이 길어지게 되어 경우에 따라서는 엘리베이터(2)가 아래로 추락할 수 있는 위험이 따른다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 제기된 문제점들을 해결하고자 한 것으로서, 그 첫 번째 목적은 엘리베이터의 상승 및 하강운전시에 전술한 역류방지밸브를 통과할 때 발생되는 압력손실을 최소화하여 에너지 낭비를 막고자 함이며, 두 번째 목적은 초기 기동시의 충격이 거의 없고 또 정지층에서 확실하게 역류방지밸브를 닫아서 엘리베이터를 안전하게 정시키고자 함이며, 세 번째 목적은 하강운전중 정전 등에 대비한 비상정지를 위해 비교적 적은 차압으로도 역류방지밸브의 복귀속도를 빠르게 하여 엘리베이터의 하강속도가 증가하는 것을 방지하는 한편, 엘리베이터의 정지시간을 충분히 확보하여 급격히 정지함으로써 발생될 수 있는 충격을 최소화할 수 있는 유압엘리베이터장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 유압엘리베이터장치의 유압회로도.

도 2는 종래 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 역류방지밸브의 개도와 엘리베이터 속도변화를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로도.

도 4는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 상세 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로 각부에 대한 상승운전시 동작 타임챠트.

도 6은 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 상승운전 동작 상태를 보인 상세 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로 각부에 대한 하강운전시 동작 타임챠트.

도 8은 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 하강운전 동작 상태를 보인 상세 단면도.

도 9는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유아뵈로 각부에 대한 비상운전시 동작 타임챠트.

도 10a는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 정상닫힘시 배실유입유량을 나타낸 그래프.

도 10b는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 비상정지시 배실유입유량을 나타낸 그래프.

도 11a는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 교축이 없는 경우에 있어서의 통과유량을 나타낸 그래프.

도 11b는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 교축이 있는 경우에 있어서의 통과유량을 나타낸 그래프.

도 11c는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 다단 교축이 있는 경우에 있어서의 통과유량을 보인 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 유압실린더 2 : 엘리베이터

3 : 유압펌프 4 : 전동기

5 : 역류방지밸브 6;6a,6b : 압유회로

9;9a~9e : 파일럿회로 10,11,15,17 : 전자밸브

16 : 작동기 16a : 피스톤몸체

18 : 교축밸브 19 : 스프링

21,22,51,53 : 배실 52 : 주실

54 : 밸브몸체

상기한 바와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은,

엘리베이터를 승강구동하도록 압유로 작동되는 단동형 유압실린더와 압유를 토출하도록 구동되는 유압펌프 사이에 접속되어 유압펌프 구동시 그 토출되는 압유의 압력에 의해 그 압유를 통과시키도록 열리고 유압펌프 정지시에는 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 그 압유의 역류가 방지되도록 닫히는 역류방지밸브를 포함하는 유압엘리베이터를 구성함에 있어서, 상기 역류방지밸브에 부가적인 닫힘력을 부과하도록 작동되는 작동기를 더 포함시킴으로써 엘리베이터 정지시에 그 역류방지밸브가 확실하게 닫히게 하고, 또한 항상운전시에 역류방지밸브의 열림력에 대항하도록 함으로써 비상정지시의 밸브동작에 신속성을 기하는 것이다.

또한 상기 목적들을 달성하는 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치는,

엘리베이터를 승강구동하도록 압유로 작동되는 유압실린더와 압유를 토출하도록 구동되는 유압펌프 사이에 접속되어 유압펌프 구동시 그 토출되는 압유의 압력에 의해 그 압유를 통과시키도록 열리고 유압펌프 정지시에는 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 그 압유의 역류가 방지되도록 닫히는 역류방지밸브를 포함하며, 상기 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 역류방지밸브를 개폐하도록 작동되는 작동기와, 이 작동기의 파일럿압유의 공급 유량을 조정할 수 있는 조정수단을 구비하는 점에 그 특징이 있다.

엘리베이터를 승강구동하도록 압유로 작동되는 유압실린더와 압유를 토출하도록 구동되는 유압펌프 사이에 접속되어 유압펌프 구동시 그 토출되는 압유의 압력에 의해 그 압유를 통과시키도록 열리고 유압펌프 정지시에는 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 그 압유의 역류가 방지되도록 닫히는 역류방지밸브를 포함하여, 그 역류방지밸브를 개폐하도록 압유로 작동되는 작동기와, 그 압유의 유량을 조정하는 교축밸브, 및 그 압유의 유량공급을 제어하기 위한 적어도 하나의 전자밸브를 구비하여 되며, 상기 역류방지밸브의 정상적인 닫힘시에는 그 역류방지밸브가 빠르게 작동되도록 상기 작동기에 공급되는 압유의 유량이 많아지고, 역류방지밸브가 완전히 열려 있는 상태에서의 비상정지시에 상기 작동기에 있는 압유가 그 역류방지밸브로 공급되어지며, 역류방지밸브의 닫힘위치 근방에서는 상기 교축밸브를 통해 압유가 공급되도록 제어됨을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의상 이하에 참조되는 도면에는 앞에 설명된 도 1과 동일 또는 대응되는 부분에 대하여 동일한 참조번호가 부여되어 있다.

도 3은 본 발명의 따른 유압엘리베이터장치의 전체 유압회로이고, 도 4는 그 유압회로에 사용되는 개선된 역류방지밸브의 상세 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치는, 사람을 태우거나 화물을 실을 수 있는 엘리베이터(2), 이 엘리베이터(2)를 지지하는 램(1a)을 가지고 있고 그 램(1a)을 승강시키도록 압유로 작동되는 단동램형 유압실린더(1), 압유를 토출하도록 구동되는 가역회전가능한 유압펌프(3), 유압실린더(1)와 유압펌프(3) 사이에 접속되어 유압펌프(3) 구동시 토출되는 압유에 의하여 열려서 그 압유를 유압실린더(1)로 통과시키고 유압펌프(3) 정지시에는 유압실린더(1)의 파일럿압유를 압력원으로 하여 닫혀서 그 압유의 역류를 방지하는 역류방지밸브(5), 이 역류방지밸브(5)에 부가적인 닫힘력을 부과하는 작동기(16), 유압실린더(1)와 유압펌프(3) 및 역류방지밸브(5)을 접속하는 압유회로(6), 오일필터(7), 오일탱크(8), 유압실린더(1)의 파일럿 압유을 역류방지밸브(5)와 작동기(16)로 공급하는 파일럿회로(9), 파일럿회로(9)의 압유 유량을 제어하도록 설치된 전자밸브(10,11,15,17)와 교축밸브(18), 그리고 엘리베이터(2)의 승강과 정지 및 속도조절을 위해 전동기(14)와 전자밸브(10,11,15,17)를 제어하는 제어반(14)으로 구성된다.

도 4를 참조하면, 역류방지밸브(5)는 유압펌프측 배실(51), 유압실린더 파일럿측 배실(53), 유압실린더측 주실(52)을 가지고 있으며, 유압펌프측 배실(51)과 유압실린더 파일럿측 배실(53)의 압력차이에 의하여 주실(52)을 개폐하도록 움직이는 밸브몸체(54)를 구비하며, 그리고 바람직한 형태로서 작동기(16)가 형성되어 있는 블록(부호생략)과 일체적으로 결합하여 된다.

작동기(16)는, 일종의 복동피스톤형 파일럿 유압실린더로서, 피스톤몸체(16a), 이 피스톤몸체(16a)를 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)와 연결하는 피스톤로드(16b), 피스톤몸체(16a)를 밸브몸체(54)와 같이 움직일 수 있게 수용하며 양방향으로 압유를 작용시키기 위한 배실(21,22), 그리고 한쪽 배실(21)에 탄력을 보유하도록 압축된 상태로 수용되어 피스톤몸체(16a)를 밸브몸체(54)의 닫힘방향으로 미는 스프링(19)으로 구성한다. 여기서 피스톤로드(16b)는 오링(20)으로 시일하여 누유를 방지한다.

압유회로(6)는 통상과 같이 역류방지밸브(5)의 배실(51)을 전술한 유압펌프와 접속하는 제1압유관(6a), 그리고 그 주실(52)을 유압실린더(1)와 접속하는 제2압유관(6b)으로 구분된다.

파일럿회로(9)는 전술한 유압실린더의 파일럿압유를 역류방지밸브(5)의 배실(53)로 유입하는 파일럿압유 유입관(9a)과, 그 배실(53)로부터 파일럿압유를 배출하는 파일럿압유 배출관(9a), 그리고 파일압유 유입관(9a)의 보조유입관(9c,9d,9e)로 이루어져 있다.

파일럿회로(9)에 결합된 전자밸브(10,11,15,17)중에서 15는 보조유입관(9c)의 유량을 개폐하는 상시닫힘형 전자밸브이고, 17은 작동기(16)의 배실(21,22)에 대한 파일럿압유의 방향을 제어하는 3방향 전자밸브이다. 그리고 18은 전자밸브(15)를 경유하여 작동기(16)의 배실(21)로 향하는 압유의 유량을 조정하는 가변교축밸브이다.

이하, 상기와 같이 실시된 본 발명에 따른 유압엘리베이터장치의 동작을 엘리베이터의 운전상태에 따라 구분하여 설명한다.

도 5는 엘리베이터가 움직이지 않고 정지된 경우의 역류방지밸브(5)의 상태를 보인다. 이 도면에 있어서, A1은 역류방지밸브(5)의 유압펌프측 배실(51)의 단면적, A2는 역류방지밸브(5)의 유압실린더측 주실(52)의 단면적, A3은 역류방지밸브(5)의 파일럿측 배실(53)의 단면적이다. 또한 A4는 작동기(16) 피스톤로드(16b)의 단면적, A5는 작동기(16) 피스톤몸체(16a)의 부압측 배실(22) 단면적, A6은 작동기(16) 피스톤몸체(16a)의 정압측 배실(21) 단면적이다.

유압실린더측 압력을 Pj, 유압펌프측 압력을 Pp, 배실(53)의 압력을 Pc라 하면, 엘리베이터가 움직이지 않고 정지되어 있는 상태로 있을 때에는, 전자밸브(10,11,15,17) 모두 반전되지 않는 상시상태에 있으므로, 유압실린더측 압력 Pj가 보조유입관(9e,9a)를 차례로 거쳐 역류방지밸브(5)의 배실(53)로 전달된다. 따라서 배실(53)의 압력은 Pc=Pj가 되고, 유압펌프측 압력 Pp는 영(zero)이 되고, 작동기(16)의 배실(21) 압력은 유압실린더측 압력 Pj과 같고, 배실(22) 압력은 영(zero)이 된다. 밸브몸체(54)의 닫힘방향을 정(+)방향으로 하고 그 열림방향을 부(-)방향으로 하면, 엘리베이터가 정지하고 있는 상태에서의 그 밸브몸체(54)에 작용하는 힘 F는 다음 수학식 1과 같이 연산된다.

F=(A1)(Pp)-(A2)(Pj)+(A3)(Pc)-(A4)(Pj)-(A5)(Pj)+(A6)(Pj)+Fs

여기서 Fs는 작동기(16)의 피스톤몸체(16a)를 정방향으로 가압하는 스프링(19)의 힘이다.

각 배실의 단면적은 다음 수학식 2와 같다.

(A1)+(A2)=(A3), (A4)+(A5)=(A6)

엘리베이터가 정지되어 있는 경우에는 Pp=0, Pc=Pj이므로 이 조건과 수학식 1 및 배실(21,22)의 압력을 수학식 1에 대입하면 다음 수학식 3과 같이 정리될 수 있다.

F={(A3-A2)(Pj)+(A6-A4)(Pj)+Fs}0

즉, 엘리베이터 정지시에 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)에 작용하는 힘 F는 정방향으로 작용하게 되어 그 밸브몸체(54)가 부방향으로 움직여 열리는 일이 없이 압유의 역류가 방지되며, 따라서 엘리베이터는 그 정지된 상태로 안전하게 유지되는 것이다.

전술한 제어반(14)에서 엘리베이터의 상승운전 지령이 내려지면, 도 5에서 보는 바와 같이 그 상승운전 지령이 개시되는 시점 t1과 동시에 전동기(4)가 구동되고 이 전동기(4)와 직결되어 있는 유압펌프(3)가 구동되어 압유가 토출되어 역류방지밸브(5)의 배실(51)에 압유가 공급된다. 이때 만약 작동기(16)가 없다고 가정하면 밸브몸체(54)에 작용한 힘 F는 다음 수학식 4와 같이 될 것이다.

F=-(A1)(Pp)-(A2)(Pj)+(A3)(Pc)+Fs

여기서 유압펌프측 압력 Pp가 배실(53) 압력 Pc보다 세면, 수학식 4에서,

F=-(A1)(Pp)-(A2)(Pj)+(A3)(Pc)+Fs=(A1)(Pj-Pc)+Fs

가 되므로, 압력차에 의한 부방향의 힘이 피스톤몸체(16a)에 작용하는 스프링(19)의 힘 Fs보다 크게 되면 밸브몸체(54)가 역방향으로 힘을 받게 되어, 역류방지밸브(5)가 순간적으로 열리고, 이와 거의 동시에 유압펌프측 압력 Pp가 그대로 유압실린더로 전달되어 엘리베이터가 움직이게 되는 현상이 나타날 수도 있다.

따라서, 본 발명에서는 작동기(16)를 설치하여 상승운전 지령이 있을 때 도 5의 시점 t1과 동시에 비상정지용 전자밸브(15)를 열림상태로 동작시키는 것이다. 그러면 수학식 1로부터 밸브몸체(54)에 작용한 힘 F는

F=(A1)(Pj-Pc)+(A6-A4)(Pj)+Fs

가 되어, 부가적으로 밸브몸체(54)에 (A6-A4)(Pj)에 해당하는 정방향의 힘을 더 줄 수 있어 약간의 압력차에 의해 역류방지밸브(5)가 순간적으로 열리고 유압펌프측 압력이 유압실린더측으로 전달되어 엘리베이터가 움직이는 현상을 해결할 수 있다.

도 5에 있어서, 시간 t2는 역류방지밸브(5)의 유압실린더측 주실(52)와 유압펌프측 배실(51)의 압력이 같아지는 시점이다. 이 시점에서 3방향전자밸브(17)를 동작(ON)시키면, 배실(22)에 작용하는 압력을 유압실린더측 압력으로 전환하여 주므로 밸브몸체(54)에 작용하는 힘 F는 수학식 5와 같게 되며, 따라서 역류방지밸브(5)는 압유를 역류시키지 않고 한 방향, 즉 유압펌프에서 유압실린더로만 통과시킬 수 있는 체크밸브로서의 기능을 충실히 이행할 수 있게 된다. 이와같은 상태에서 전동기(4)의 속도를 증가시키면, 제1압유관(6a) 내의 압유는 도 6과 같이 역류방지밸브(5)를 통과하여 제2압유관(6b)을 따라 유압실린더(1)로 공급되며, 이에 따라 엘리베이터는 그 공급되는 압유의 유량에 대응한 속도로 상승하게 된다.

도 5에서 시간 t3은 엘리베이터가 목표하는 정지층에 다달아서 감속되는 시점을 나타낸다. 이 시점에서 3방향전자밸브(17)를 복귀(OFF)시켜 배실(22)에 있는 압유를 오일탱크(8)로 배출하여 그 압력이 영으로 떨어지게 하면, 역류방지밸브(5)는 수학식 6과 같은 힘 F로 밸브몸체(54)를 닫아서 전술한 체크밸브의 기능을 수행하게 함으로써 종료 시점 t4에서 안전하고 브드럽게 엘리베이터를 정지시킬 수 있게 된다.

다음, 제어반(14)에서 엘리베이터의 하강운전 지령이 내려지면, 도 7에 나타낸 바와 같은 그 하당운전 지령의 시점 t1에서 전동기(4)가 작동되고, 이와 동시에 유압펌프(3)에서 토출되는 압유가 역류방지밸브(5)의 유압펌프측 배실(51)로 공급된다. 이때 작동기(16)의 배실(22)에 작용하는 압력은 영이므로 역류방지밸브(5)에는 피스톤몸체(16a)에 의해 부가적인 힘을 더 받게 된다. 따라서 유압펌프측 압력 Pp가 유압실린더측 압력 Pj보다 약간 높게 하여 엘리베이터에 전달되는 진동을 없앨 수 있다.

유압펌프측 압력 Pp가 유압실린더측 압력 Pj와 같아지는 도 7의 시점 t2에서는 전자밸브(10)는 닫힘상태로 되고, 전자밸브(11)은 열림상태로 되어 역류방지밸브(5)의 배실(53)에 있는 압유가 배출관(9b)를 통해 오일탱크(8)로 배출됨으로써 그 배실(53) 압력 Pc는 영이 되고, 따라서 밸브몸체(54)에 작용하는 힘 F는,

F=-(A1)(Pp)-(A2)(Pj)+(A6)(Pj)+Fs

가 되고, 이때 {(A1)(Pp)+(A2)(Pj)}{(A6)(Pj)+Fs}가 되도록 작동기(16)의 피스톤몸체(16a) 및 피스톤로드(16b)를 설계하였다면, 밸브몸체(54)는 항상 역방향의 힘이 작용하여 그 밸브몸체(54)는 강제적으로 열리게 된다. 따라서 엘리베이터 자중에 의하여 유압실린더(1)로부터 배출되는 압유는 제2압유관(6b)과 역류방지밸브(5) 및 제1압유관(6a)를 차례로 경유한 후 유압펌프(3)를 거꾸로 회전시키면서 오일탱크(8)로 배출된다. 이때 유압펌프(3)와 직결된 전동기(4)는 발전기로서 작동된다. 따라서 전동기(4)의 발전제동 운전상태가 되어 엘리베이터의 하강속도가 가속되지는 않는다. 또한 이때에 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)에는 작동기(16)에 의해 (A6)(Pj)의 힘이 더 작용하게 할 수 있고, 따라서 스프링(19)의 힘 Fs가 약하여도 역류방지밸브(5)의 닫힘시간을 단축시킬 수 있는 것이다.

엘리베이터가 목적층 근방에 이르는 도 7의 시점 t3에서는 전자밸브(10,11)를 복귀(OFF)시키고 동시에 전자밸브(15)를 작동(ON)시킨다. 그러면 파일럿 압유가 유입관(9c,9e)를 통해 빠르게 배실(53)로 공급되어져 역류방지밸브(5)가 신속하게 체크밸브로서의 기능으로 절환할 수 있게 하면서, 작동기(16)의 배실 압력에 의해 부가적인 힘을 더 가할 수 있으므로 유량이 적게 남은 경우에도 엘리베이터를 목적층에 도달하는 t4의 시점에서 안전하게 정지시킬 수 있게 된다.

역류방지밸브(5)는 상승운전시에 압력손실이 최소가 되는 구조이어야 에러진 손실을 줄일 수 있다. 따라서 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)의 변위에 의한 역류방지밸브의 개구면적이 클수록 압력손실이 적고, 또 작동기(16)에 설치되어 있는 스프링(19)의 힘 Fs도 가급적 약하여야 전체적인 압력손실도 그만큼 적어질 것이다. 그러나 한편, 역류방지밸브(5)의 개구면적이 크면 배실(53)의 체적이 커져서 전체적인 밸브동작속도가 길어지는 단점이 있게 된다.

이에 대해 본 발명은 정상적인 운전중에 제어반(14)에서 전자밸브(15)를 동작(ON)시켜 도 10a와 같이 파일럿회로(9)의 유입관(9a)으로 공급되는 압유를 보조유입관(9c,9e)를 통해 공급하도록 하여 역류방지밸브(5)의 배실(53)로 공급되는 유량이 많아지게 설정함으로써 역류방지밸브(5)가 체크밸브로서의 기능으로 전환하는데 걸리는 시간을 단축시킨다. 그리하여 엘리베이터 정지시점 부근에서 유압실린더측 압유의 역류에 의한 충격을 최소화할 수 있다.

한편, 역류방지밸브의 동작시간을 빠르게 하면 반대로 비상정지시에는 도 11a와 같이 역류방지밸브(5)의 급격한 닫힘에 의해 큰 정지충격이 발생하여 엘리베이터 승객의 안전을 위협할 수 있다. 따라서 비상정지시에는 가능하면 역류방지밸브(5)의 닫힘시간을 늘려서 엘리베이터에 큰 정지충격이 발생되지 않게 하여야 한다. 그러나 이렇게 밸브의 닫힘시간을 길게 설정하면 초기의 밸브 닫힘동작이 지연되어 도 11b와 같이 순간적으로 엘리베이터가 과속하게 되므로 엘리베이터의 비상정지장치의 작동을 유발시킬 수 있게 된다.

본 발명에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(5)의 동작을 처음에는 빠르게 다음에는 천천히 동작시켜, 엘리베이터의 과속방지 및 정지시의 충격을 최소화한다. 도 8과 같이 작동기(16)의 피스톤로드(16b)는 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)와 항상 맞닿도록 되어 있기 때문에 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)의 이동과 연동하여 움직이도록 설정되어 있다. 따라서 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)가 위쪽(부방향)으로 완전히 열려 있는 상태(도 8)에서 정전 등이 발생하면, 도 10b와 같이, 파일럿회로(9)의 유입관(9a)으로 공급되는 유량은 보조유입관(9d,9e)를 통해 공급되므로 역류방지밸브(5)의 밸브몸체(54)의 움직임이 빨라지고, 도 11c에서 보는 바와 같이 밸브동작 지연에 의한 엘리베이터의 과속을 방지할 수 있다. 어느정도 역류방지밸브의 밸브몸체(54)가 움직이게 되면 작동기(16)의 피스톤(16a)도 이동하게 되어 보조유입관(9d)를 차단하게 된다. 이때부터 역류방지밸브(5)의 배실(53)로 유입되는 압유의 유량은 보조유입관(9e)를 통해 공급받게 되고, 공급되는 압유는 교축밸브(18)에 의해 교축되므로 배실(53)로 유입되는 유량은 아주 미세유량으로 된다. 따라서 역류방지밸브의 밸브몸체(54)는 천천히 닫히게 되어 엘리베이터의 급격한 정지를 방지할 수 있어 비상정지시 발생되는 정지충격을 줄일 수 있는 것이다.

본 발명은 유압실린더로 엘리베이터를 승강시키는 유압엘리베이터장치, 특히 인버터 제어방식의 유압엘리베이터장치에 있어서, 엘리베이터의 상승운전 및 하강운전시 모두 역류방지밸브의 압력손실을 최소화하여 에너지의 이용효율의 극대화를 도모하고, 또 역류방지밸브 닫힘시 약간의 압력차가 발생하더라도 확실하게 압유의 역류를 차단하여 엘리베이터를 목적층에 안전하게 정지시킬 수 있게 하므로 시스템의 안전성을 크게 향상시킨다. 또한 하강운전중 정전 등에 의한 급정지시에도 역류방지밸브의 응답속도를 적절하게 조정할 수 있어 급정지에 의한 엘리베이터의 충격을 최소화하여 승객을 안전하게 보호하면서 안심시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

엘리베이터를 승강구동하도록 압유로 작동되는 유압실린더와 압유를 토출하도록 구동되는 유압펌프 사이에 접속되어 유압펌프 구동시 그 토출되는 압유의 압력에 의해 그 압유를 통과시키도록 열리고 유압펌프 정지시에는 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 그 압유의 역류가 방지되도록 닫히는 역류방지밸브를 포함하는 유압엘리베이터에 있어서, 상기 역류방지밸브에 부가적인 닫힘력 및/또는 열림력을 부과하도록 작동되는 작동기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
제1항에 있어서, 상기 작동기가 엘리베이터 상승운전시 그 운전개시와 동시에 작동되어 상기 역류방지밸브에 열림력이 부과되고, 그 운전개시후 상기 유압펌프측 압력과 유압실린더측 압력이 같아지는 지점에서 작동되어 그 역류방지밸브에 닫힘력을 부과되는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동기가 엘리베이터 상승운전시 정지층에 정지하기 전에 작동되어 상기 역류방지밸브에 더욱 닫힘력이 부과되는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
제1항에 있어서, 상기 작동기가 엘리베이터 하강운전중에 비상정지시 상기 역류방지밸브의 동작속도를 빠르게 하기 위해 그 역류방지밸브의 열림력을 감소시키도록 작동된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 작동기가 엘리베이터 하강운전시 정지층에 정지하기 전에 작동되어 상기 역류방지밸브에 더욱 닫힘력이 부과되는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
엘리베이터를 승강구동하도록 압유로 작동되는 유압실린더와 압유를 토출하도록 구동되는 유압펌프 사이에 접속되어 유압펌프 구동시 그 토출되는 압유의 압력에 의해 그 압유를 통과시키도록 열리고 유압펌프 정지시에는 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 그 압유의 역류가 방지되도록 닫히는 역류방지밸브를 포함하는 유압엘리베이터에 있어서, 상기 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 역류방지밸브를 개폐하도록 작동되는 작동기와, 이 작동기의 파일럿압유의 공급 유량을 조정할 수 있는 조정수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
제6항에 있어서, 상기 작동기로 공급되는 파일럿압유의 유량이 상기 역류방지밸브의 스트로크에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
제6항에 있어서, 상기 작동기로 공급되는 파일럿압유의 유량을 상기 역류방지밸브를 닫힘력을 부과하는 배실의 공급 유량으로 한 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
제6항에 있어서, 상기 조정수단이 상기 역류방지밸브가 완전히 열린 경우에 파일럿압유를 흐르게 하고 그 역류방지밸브가 완전히 닫히는 위치 부근에서 그 파일럿압유를 차단하게 된 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.
엘리베이터를 승강구동하도록 압유로 작동되는 유압실린더와 압유를 토출하도록 구동되는 유압펌프 사이에 접속되어 유압펌프 구동시 그 토출되는 압유의 압력에 의해 그 압유를 통과시키도록 열리고 유압펌프 정지시에는 유압실린더의 파일럿압유를 압력원으로 하여 그 압유의 역류가 방지되도록 닫히는 역류방지밸브를 포함하는 유압엘리베이터에 있어서, 상기 역류방지밸브를 개폐하도록 압유로 작동되는 작동기와, 그 압유의 유량을 조정하는 교축밸브, 및 그 압유의 유량공급을 제어하기 위한 적어도 하나의 전자밸브가 구비되어 있고, 상기 역류방지밸브의 정상적인 닫힘시에는 그 역류방지밸브가 빠르게 작동되도록 상기 작동기에 공급되는 압유의 유량을 많게 하고, 역류방지밸브가 완전히 열려 있는 상태에서의 비상정지시에 상기 작동기에 있는 압유가 그 역류방지밸브로 공급되어지며, 역류방지밸브의 닫힘위치 근방에서는 상기 교축밸브를 통해 압유가 공급되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 유압엘리베이터장치.