유량 제어 밸브의 종류와 기능 및 원리와 구조

종류와 기능

유량 제어 밸브란 유량의 흐름을 제어하는 밸브를 말하며 공압에서의 유량 제어 밸브는 방향 제어 밸브, 압력 제어 밸브 등과 함께 매우 중요한 역할을 합니다.

유량 제어 밸브의 종류는 공압 실린더 속도를 제어하기 위한 목적으로 방향 제어 밸브와 실린더 중간에 설치하는 속도 제어 밸브, 공압 회로 내의 유량을 항상 일정하게 하기 위한 교축 밸브, 방향 제어 밸브의 배기구에 설치하여 배기 공기 교축으로써 실린더 속도를 조절하는 배기 교축 밸브, 공압 실린더의 속도를 상승시키기 위하여 배기를 대기 중으로 급속히 방출하는 급속 배기 밸브 및 실린더 행정 도중에 기계적으로 유량을 조절하는 쿠션 밸브 등이 있습니다.

 

원리 및 구조

교축 밸브

이 밸브는 유로의 단면적을 교축하여 유량을 제어하는 밸브로 공압 회로 내에 설치하여 공기의 유량, 압력 등을 변화시키며 공압 실린더의 급기, 배기를 교축하거나 또는 공기탱크와 함께 타이머로 사용됩니다.

교축 밸브의 구조는 니들 밸브를 밸브 시트에 대해 상하로 이동시켜 교축시키는 구조로 된 것이 많으며 이것은 니들 밸브와 밸브 시트 틈새를 공기가 통과할 때의 압력 강하를 이용한 것으로 안정성은 좋으나 제작상 니들 밸브와 밸브 시트가 완전 동심을 이루지 않아 틈새가 생기거나 공기 중의 먼지 등의 영향을 받아 미소 유량을 정밀히 조정하는 것은 곤란합니다. 또한 이와 유사한 밸브로는 전자 밸브의 배기구에 접속하여 실린더 속도를 제어하는 배기 교축 밸브가 있으며 배기 교축 밸브에는 일반적으로 소음기가 부착되어 있어 방향 제어 밸브의 배기 포트에 이 소음 부착형 배기 교축 밸브를 조립함으로써 소음 방지 기능은 물론이고 속도 제어까지 할 수 있어 배관 공수가 절약되는 이점이 있습니다.

 

속도 제어 밸브

일반적으로 속도 제어 밸브라는 명칭보다 스피드 컨트롤러라고 불리는 이 밸브는 교축 밸브에 체크 밸브를 붙인 것이며 공압 회로에서 실린더의 속도를 제어하기 위한 밸브입니다. 일반적은 구조는 제어 흐름일 때 체크 밸브는 막히고 유량은 교축 밸브를 통해 흐르게 되므로 유량이 조절됩니다. 속도 제어 밸브 중에는 교축 밸브를 완전히 조여도 일정량의 공기가 흐르는 것이 있으므로 주의하여야 합니다.

스피드 컨트롤러의 사용법에는 액추에이터에 공급되는 공기를 교축하는 미터 인 회로와 배기되는 공기를 교축하는 미터 아웃 회로 두 가지 방법이 있습니다.

스피드 컨트롤러로 미터 아웃 회로를 사용하는 것이 일반적으로 올바른 방법이며 스피드 컨트롤러는 액추에이터 배기구 근처에서 가장 가까운 곳에 설치하는 것이 바람직합니다. 배관이 길면 배관 내의 공기가 영향을 끼쳐 속도 제어가 불안정하게 됩니다.

 

급속 배기 밸브

공압 실린더의 속도를 증가시켜 급속히 작동시키고자 할 때는 공기 탱크내의 압축 공기를 급속히 배출시키기 위한 급속 배기 밸브가 사용됩니다.

급속 배기 밸브를 사용하지 않은 회로에서는 요구 속도에 합치하는 배기 용량을 가진 배관과 공압 기기를 선정하여야 하지만 급속 배기 밸브를 사용하면 배관 직경이 작아지고 공압기기의 용량도 적은 것을 사용할 수 있으므로 경제적인 공압 시스템을 구성할 수 있습니다.

급속 배기 밸브의 구조는 플런저 방식, 립 패킹 방식 및 다이어프램 방식이 있습니다.

다이어프램은 입구측과 출구 측의 차압으로 변환되며 작동 원리는 입구 측에서 유입된 압축 공기가 다이어프램을 밀어 배기구를 막고, 다이어프램 둘레를 따라 출구 측으로 흐릅니다. 입구 측의 공기 압력이 감소하면 입구 측과 출구 측의 차압으로 다이어프램은 이동하여 입구를 막게 되고 동시에 배기구가 열려 출구 측의 압축 공기는 대기로 방출됩니다. 배기 측의 통로는 입구, 출구 측에 비해 유효 단면적이 크므로 출구 측 공기는 순간적으로 배출됩니다.

공압 프레스의 급속 배기 밸브 장치는 실린더 로드에 장착되어 있는 펀치로서 박판을 타발하는 장치이나, 여러 개의 실린더를 한 개의 전자 밸브로 제어하면 배관이나 밸브의 배기 저항이 커져 속도가 떨어지고 펀치력이 약해지므로 급속 배기 밸브를 설치하면 압축 공기가 빠르게 대기로 방출되어 펀치의 속도가 빨라져 펀치력이 증가하게 됩니다. 이와 같이 급속 배기 밸브를 적절히 사용함에 따라 시스템의 효율을 높이기도 합니다.