유압 제어 밸브의 종류와 특성

 

1. 유압제어밸브의 종류

유압유 흐름의 정지, 방향 전환, 유량 조절, 압력 조정 등의 기능을 수행하는 밸브

 

1) 압력제어 밸브

• 릴리프 밸브
• 감압밸브
• 시퀀스밸브
• 카운터밸런스 밸브
• 언로드 밸브

2) 방향제어 밸브

• 방향변환 밸브
• 체크밸브
• 감속밸브

3) 유량제어 밸브

• 조리개(교축 밸브)
• 압력보상붙이 유량조절밸브
• 온도, 압력보상붙이 밸브

 

2. 압력제어 밸브

• 압력제어 밸브는 유압의 관성력에 대해 유압기기를 보호하기 위해 구성한다.
• 유압 관로 내 압력을 균등하게 하거나, 감압을 하기 위해 회로 압력을 설정된 작동순서에 따라 변화시켜 압력에 관한 제어를 수행한다.
• 압력제어 밸브 5종 : 릴리프 밸브, 감압 밸브, 시퀀스 밸브, 카운터 밸런스 밸브, 언로드 밸브

1) 릴리프 밸브(Relief valve)

• 최고 압력을 한정하는 밸브

가) 직접 작동형 릴리프 밸브

• 구조가 간단
• 소유량, 저압(1.5kg/cm2)에 사용

 

나) 파일럿 작동형 릴리프 밸브

• 밸브 본체 상부에 밸브의 작동을 제어하는 파일럿 밸브 설치
• 성능 우수, 원격 조작 가능
• 종류 : 전자잽르 장착형, 비례전자식
• 채터링(Chattering) : 릴리프 밸브 등의 밸브 시트를 두들겨 비교적 높은 음을 발생시키는 자력 진동 현상

 

2) 감압 밸브

• 입구 측의 압력을 설정된 최대 출구 측 출력으로까지 감소시키는 밸브
• 회로의 일부를 릴리프 밸브로 설정 압력 이하로 감압하고자 할때 사용

 

가). 직접 작동형 감압 밸브

• 압력 조정범위가 좁고, 주로 저압용으로 사용한다.
• 스프링의 치수가 커지므로 압력 조정범위는 좁지만 스풀(Spool)의 응답이 빠르다.

나). 파일럿 작동형 감압 밸브

• 압력 조정범위가 넓어 많이 사용한다.
• 체크 밸브를 내장한 감압 밸브도 사용한다.
• 종류 : 릴리프 붙이식, 비례전자식

다). 일정 비율 감압 밸브 : 일정한 감압비에 의해 감압한다.

 

3) 시퀀스 밸브(Sequence Valve)

• 2개 이상의 분기 회로를 가진 회로 중에서 운동에 의해 규제하는 자동밸브

 

가). 직접 작동형 시퀀스 밸브 : 저압에 사용된다.

나). 파일럿 작동형 시퀀스 밸브

 

4) 카운터 밸런스 밸브(Counter Balance Valve)

• 한방향의 흐름에 대해서는 규제된 저항에 의해 배압이 주어진 제어흐름이고 반대방향의 흐름에 대해서는 자유흐름의 밸브(배압의 형성)

 

5) 언로드 밸브(Unload Valve)

• 계통의 압력을 일정 범위내로 유지하기 위해 압력이 소요값에 도달하면 펌프에서 탱크로 되돌려 펌프를 무부하화함.

 

6) 압력 스위치(Pressure Switch)

• 배관 계통 내의 압력신호를 전달받아 전기회로의 개폐를 주어 유압시스템을 제어한다.

 

7) 안전 밸브(Safety Valve)

• 과도하게 발생하는 이상 압력으로부터 관로와 장치를 보호하기 위해 설치한다.

 

3. 유량제어 밸브

• 작동유의 유량을 조절하여 액츄에이터의 운동속도를 규제하기 위해 설치한다.
• 유량 Q

 

1) 조리개(교축밸브 : Throttle Valve)

• 사용 통로의 단면 변화로 유압유의 유량을 조절하여 유압 액츄에이터의 속도를 제어한다.

 

2) 압력 보상형 유량조정 밸브

• 부하 및 압력의 변동이 있어도 조리개 전후의 압력차를 항상 일정하게 유지하여 유량을 제어한다.

3) 온도-압력 보상형 유량조정 밸브

• 교축형상의 점도에 영향을 받지 않는 오리피스(뽀족하고 긴 선단오리피스)를 사용한 밸브

4) 분류 밸브

• 공급된 압유를 비례 분배적으로 분류 또는 집류한다.

 

4. 방향제어 밸브

액츄에이터의 운전, 정지, 방향의 변경, 가속 및 감속 등 운동 속도를 제어한다.

 

1) 분류

가) 기능상 분류

(a). 방향변환 밸브 : 운전 방향을 바꾸거나 정지한다.

(b). 체크밸브 : 유량의 한방향 흐름을 제어하여, 운전방향으로만 흐름을 허용하고, 정지시 역류하지 않도록 한다.

 

(c). 디셀러레이션 밸브(Deceleration Valve) : 유압 실린더, 유압 모터 및 압유를 가속하거나 또는 정지한다.

 

나) 구조상 분류

(a). 시트 밸브(Seat Valve) : 구나 원추형의 Poppet을 밸브 시트에 압부하여 통로를 개폐하는 밸브

(b). Port 밸브 : 몇 개의 접속구를 변화시키는 유량의 흐름을 제어하는 밸브

 

2) 특징

(a). 2포트 밸브

• 2개의 포트를 가진 변환밸브로서 유도를 접속하거나 차단한다.
• 소유량 저압(35kg/cm2이하)에 사용되며 로터리 스풀형이 많다.
• 드레인 구멍이 있다.

(b). 3포트 밸브

• 로터리 스풀형 조작은 수동식이다.
• 슬라이드 스풀형은 수동식과 기계 조작식 또는 전자식이 있다.
• 스프링식은 오프셋형이다.

(c). 4포트 밸브

• 로터리 스풀형은 140kg/cm2의 고압에서 사용이 가능하다.
• 스프링 형식은 스풀의 양단에 스프링을 설치하여 조작한다.
• 열림 센터형(Open Center)은 무부하형으로 동력 손실을 적게하므로 중립위치의 형태로 가장 적합하다.
• 종류 : 로터리 스풀형, 슬라이드 스풀형

 

3) 종류

가) 체크밸브

- 적용 

• 오일의 흐름을 한방향으로 한정할 경우
• 유압 실린더를 어떤 위치에서 확실히 유지하는 경우
• 회로의 압력을 2~10kg/cm2 정도로 유지하는 경우

(a). 직동형 체크밸브 : 밸브 내의 포핏을 나사로 시트에 압부시켜 1방향 흐름만 허용하고 역류를 방지한다.

 

(b). 파일럿 조작형 체크밸브 : 자유 흐름은 직동형과 같으나 필요에 따라 파일럿 피스톤을 가압함으로써 스풀을 가압하여 역방향 흐름도 가능하다.

 

나) 디셀러레이션 밸브

• 캠 조작으로 간단히 유량을 조정하여 속도를 증감할 때 사용한다.
• 공작기계의 테이블 이송 등에 많이 사용된다.
• 종류 : 노멀 오픈형, 노멍 클로즈형

다) 서보 밸브

• 기존의 유압 시스템 제어는 시스템 시퀀스 제어를 통해 서보기구에 의한 피드백 제어 기술이었으나, 서보 밸브는 전기 등의 입력신호에 따라 유량 또는 압력을 무단계로 변조가 가능하다.
• 높은 압력의 공급원으로부터 비교적 빠른 응답속도로 유량과 압력 제어가 가능하다.
• 전기 : 유압서보기구의 유량 제어 밸브로서 가장 많이 사용한다.
• 종류 : 유량 제어 서보밸브 방식, 압력 제어 서보밸브 방식
• 구성의 3요소                                                                                                                                                                      (a). 토크 모터 : 전기입력을 미소변위로 변환한다.                                                                                                            (b). 유압 증폭부 : 토크 모터에 생긴 변위를 유압에 변환한다.                                                                                          (c). 안내 밸브 : 엑츄에이터에 흐르는 유량과 압력을 제어한다. 

라) 셔틀 밸브

• 압력이 다른 2개의 입구와 1개의 출구로 구성되며, 고·저압 방향 중 한쪽을 선택하여 입구와 접속하여 사용 압력을 선택하는 밸브
• 종류 : 저압 우선형 셔틀 밸브, 고압 우선형 셔틀 밸브

마) 절환 밸브

(a). 로터리 밸브

• 구조가 간단하고 조작이 쉽고 확실하므로, 원격제어용 파일럿밸브로 사용한다.
• 회전축에 직각 방향으로 측압이 걸리고, 로터리 밸브 몸체에 많은 유로를 가지므로 대체로 대형이다.

 

(b). 스풀 밸브

• 스풀에 대한 압력이 평형을 유지하여 조작이 쉽고 고압 대용량의 흐름에 적용
• 가장 널리 사용되는 절환 밸브

 

(c). Poppet Valve

• 공기압용 절환밸브