중공업 기계로 작업할 때는 유체 동력이 시스템을 통해 어떻게 이동하는지 이해하는 것이 필수적입니다. 많은 고유량 유압 시스템의 중심에는 방향 제어 밸브, 특히 Bosch Rexroth의 WH 시리즈라는 중요한 구성 요소가 있습니다. 이 밸브는 언뜻 보기에 인상적이지 않을 수도 있지만 전 세계의 공장 및 산업 환경에서 심각한 작업을 수행하고 있습니다.
방향 제어 밸브가 중요한 이유
방향 제어 밸브를 유압유의 교통 경찰로 생각하십시오. 주요 임무는 유체가 어디로 가는지 결정하여 기계가 움직이는 방식을 직접 제어하는 것입니다. 유압 실린더의 시동, 정지, 속도 증가 또는 방향 변경 등 모든 작업을 방향 제어 밸브가 수행합니다.
WH 유형은 특히 유압을 사용하여 주 흐름을 제어하는 파일럿 작동식 방향 제어 밸브를 나타냅니다. 이것은 당신이 생각하는 것보다 더 중요합니다. 높은 유속과 많은 양의 유체를 처리할 때 간단한 직접 작동식 밸브로는 작업을 완료하는 데 충분한 힘이 없습니다. 대형 밸브 스풀에 작용하는 힘은 엄청나므로 파일럿 작동이 필요한 곳입니다.
Bosch Rexroth는 이러한 까다로운 상황을 정확하게 처리할 수 있도록 WH 시리즈를 설계했습니다. 이 밸브는 최대 350bar의 압력과 분당 1,100리터에 달하는 유량을 관리할 수 있습니다. 이를 관점에서 보면 대규모 산업용 프레스, 무거운 성형 장비 및 대형 자재 취급 시스템에 전력을 공급하기에 충분한 유압유를 이동시키는 것에 대해 이야기하고 있습니다.
WH 시리즈 방향 제어 밸브의 실제 작동 방식
WH 방향 제어 밸브의 장점은 2단계 설계에 있습니다. 크고 무거운 스풀을 직접 이동하려고 하는 대신 시스템은 작은 파일럿 밸브를 사용하여 훨씬 더 큰 메인 밸브를 제어합니다. 전력 증폭이 작동하는 모습입니다.
실제로 작동하는 방법은 다음과 같습니다. 파일럿 단계에서는 소량의 유압을 사용하여 작은 밸브 스풀을 이동합니다. 이로 인해 훨씬 더 큰 메인 스풀의 끝 부분에 작용하는 압력 차이가 발생합니다. 이러한 압력 차이는 유체 힘과 마찰을 극복하기에 충분한 힘을 생성하여 메인 스풀의 위치를 이동하고 전체 시스템 흐름의 방향을 바꿀 수 있습니다.
WH 명칭은 이것이 순전히 유압식 파일럿 제어임을 나타냅니다. 모든 제어 신호는 전기 솔레노이드가 아닌 유압 소스에서 나옵니다. 따라서 WH 밸브는 수중 응용 분야, 극한 온도 또는 폭발성 대기와 같이 전기 시스템에 문제가 있을 수 있는 환경에서 특히 유용합니다.
밸브 본체 내부에는 경화 강철 스풀이 앞뒤로 미끄러지는 정밀 가공 보어가 있습니다. 스풀에는 밸브 본체의 포트와 정렬되는 랜드와 홈이 세심하게 설계되어 있습니다. 스풀이 움직일 때 이러한 흐름 경로를 열고 닫아 유체를 다른 액추에이터로 보내거나 다시 탱크로 보냅니다.
다양한 요구에 맞는 다양한 구성
방향 제어 밸브는 다양한 구성으로 제공되며 용어를 이해하면 올바른 밸브를 선택할 때 도움이 됩니다. 밸브 설명에 표시되는 숫자는 포트 및 위치 수를 나타냅니다.
4방향, 3위치 밸브(4/3으로 표시)에는 4개의 유체 연결부와 3개의 개별 작동 위치가 있습니다. 4개의 포트에는 일반적으로 펌프 공급, 탱크 리턴 및 액추에이터에 연결되는 2개의 작업 포트가 포함됩니다. 세 가지 위치에는 일반적으로 실린더나 모터를 어느 방향으로든 이동하기 위한 두 개의 활성 위치와 중앙 위치가 포함됩니다.
중앙 위치는 많은 사람들이 생각하는 것보다 더 중요합니다. 닫힌 중앙 구성에서는 밸브가 중앙으로 돌아올 때 모든 흐름이 중지됩니다. 이는 고정 변위 펌프와 정확한 위치 유지가 필요할 때 잘 작동합니다. 개방형 센터는 펌프 흐름을 중립 위치의 탱크로 되돌려 열 발생을 줄이면서 잠재적으로 부하가 걸린 상태에서 액추에이터가 표류할 수 있게 합니다. 탠덤 센터 구성은 중간 지점을 제공하여 액추에이터 포트를 차단하면서 펌프를 언로드합니다.
WH 시리즈는 이러한 모든 센터 조건과 그 이상을 제공합니다. 스프링이 스풀을 다시 중립으로 밀어내는 스프링 센터링 밸브나 유압이 스풀을 중앙에 유지하는 압력 센터링 밸브를 주문할 수 있습니다. 일부 응용 분야에는 마지막 명령을 받은 위치에 스풀을 고정하는 스프링 오프셋 구성이나 유압 멈춤쇠가 필요합니다.
중요한 기술 사양
방향 제어 밸브를 비교할 때 특정 사양은 밸브가 시스템에서 실제로 무엇을 할 수 있는지 알려줍니다. WH 시리즈는 NG10부터 NG32까지의 공칭 크기를 포괄합니다. 공칭 크기는 밸브가 처리할 수 있는 유량의 양과 직접적인 관련이 있습니다.
NG10 밸브는 분당 200~300리터를 처리할 수 있으며 이는 중형 기계에 적합합니다. NG32로 업그레이드하면 분당 최대 유량이 1100리터에 이릅니다. 이 더 큰 크기는 가장 큰 산업용 프레스 또는 고속 생산 장비에 지정하는 것입니다.
최대 작동 압력 등급이 350bar이므로 WH 밸브는 고성능 범주에 속합니다. 많은 산업용 시스템은 200~250bar에서 작동하므로 추가 압력 용량이 있으면 안전 여유가 제공되고 밸브가 가장 까다로운 회로에서 작동할 수 있습니다.
모든 WH 방향 제어 밸브는 ISO 4401 표준에 따라 장착됩니다. 이 국제 표준은 포트의 위치와 장착 표면의 가공 방법을 정확하게 정의합니다. 이것이 왜 중요합니까? 이는 매니폴드나 배관을 변경하지 않고도 Bosch Rexroth 밸브를 Parker 또는 Eaton 동급 밸브로 교체할 수 있다는 의미이기 때문입니다. 이러한 표준화는 시스템 설계 및 유지 관리에 소요되는 엄청난 시간과 비용을 절약해 줍니다.
밸브는 섭씨 -30도에서 +80도 사이의 온도 범위에서 광유 또는 인산염 에스테르 유압유와 함께 작동합니다. 이 넓은 작동 범위는 특별한 온도 보상 없이도 대부분의 산업 환경을 포괄합니다.
WH 밸브가 탁월한 실제 응용 분야
중공업 제조 시설에 들어가면 작업 중인 WH 시리즈 방향 제어 밸브를 발견할 가능성이 높습니다. 제철소에서는 이를 사용하여 대규모 성형 프레스를 제어합니다. 사출 성형 공장에서는 극심한 압력 하에서 금형을 닫아두는 고하중 클램핑 시스템을 위해 이 시스템을 사용합니다.
대형 공작 기계는 또 다른 일반적인 응용 분야를 제공합니다. CNC 머시닝 센터에서 무거운 테이블을 빠르게 배치하거나 공작물을 클램핑해야 하는 경우 WH 방향 제어 밸브는 필요한 결정적이고 강력한 전환 동작을 제공합니다. 높은 유량을 처리하는 밸브의 능력은 이러한 움직임이 빠르게 발생하여 사이클 시간이 단축되고 생산성이 향상됨을 의미합니다.
유압식 엘리베이터 및 리프팅 플랫폼과 같은 자재 취급 장비도 WH 기술의 이점을 누릴 수 있습니다. 이러한 응용 분야에서는 거의 모든 것보다 신뢰성이 요구되며, 파일럿 작동식 방향 제어 밸브의 단순하고 견고한 설계가 바로 이를 제공합니다.
WH 밸브가 이러한 응용 분야에 특히 적합한 이유는 완벽하지 않은 작동 조건에 대한 내성 때문입니다. 산업용 유압 시스템은 보다 정교한 비례 밸브에 필요한 매우 깨끗한 유체 상태를 유지할 수 없는 경우가 많습니다. WH 밸브는 ISO 4406 20/18/15 정도의 유압유 청정도로 안정적으로 작동하는 반면, 비례 밸브는 19/16/13 이상이 필요할 수 있습니다. 여과 요건의 차이는 운영 비용 절감과 서비스 간격 연장으로 직접적으로 이어집니다.
WH 밸브를 경쟁 제품과 비교
산업용 방향 제어 밸브 시장에는 Bosch Rexroth를 제외한 여러 주요 업체가 포함됩니다. Eaton의 Vickers 사업부는 유압 파일럿 작동을 위한 DG3V-10 시리즈와 솔레노이드 파일럿 작동을 위한 DG5V-10 시리즈를 제공합니다. 이는 WH 및 WEH 밸브와 직접 경쟁하며 유사한 유량 및 압력 등급을 제공합니다.
Parker Hannifin은 D81VW 시리즈와 더 광범위한 D 시리즈 라인업의 대형 파일럿 작동식 밸브를 생산합니다. 다른 밸브와 마찬가지로 이 밸브도 ISO 4401 장착 표준을 준수하며 비슷한 성능을 제공합니다.
이러한 경쟁 환경에서 흥미로운 점은 최고급 사양이 얼마나 유사해졌는가입니다. 세 가지 주요 제조업체 모두 350bar 압력과 분당 1,100리터의 유량 등급의 밸브를 제공합니다. 모두 동일한 장착 표준을 따릅니다. 이러한 수렴은 호환성에 대한 시장 요구를 반영하며 경쟁이 순수한 성능 제한보다는 배송 시간, 기술 지원, 특정 구성 옵션과 같은 2차 요소에서 더 많이 발생하는 상황을 만들었습니다.
아시아 제조업체들도 ISO 4401 호환 밸브를 가지고 시장에 진출했습니다. Huade 및 Shanghai Lixin과 같은 회사는 WH 호환 제품을 경쟁력 있는 가격으로 제공하며 특히 빠르게 산업화되는 지역의 구매자에게 매력적입니다. 이러한 대안은 동일한 브랜드 인지도를 갖지 못할 수 있지만 동일한 기본 설계 원칙 및 장착 표준을 따릅니다.
유지 관리 고려 사항 및 일반적인 문제
WH 시리즈 방향 제어 밸브의 중요한 장점 중 하나는 상대적으로 간단한 유지 관리 프로필입니다. 엄격한 공차와 복잡한 피드백 시스템을 갖춘 정교한 비례 밸브와 달리 기존 파일럿 작동식 밸브는 상당히 관대합니다.
가장 일반적인 고장 모드는 일반적으로 유압유의 오염으로 인해 발생하는 스풀 고착입니다. 스풀과 보어 사이의 작은 틈새에 작은 입자가 쌓여 원활한 움직임을 방해할 수 있습니다. 정기적인 유체 교환과 적절한 여과를 통해 이러한 문제의 대부분을 예방할 수 있습니다.
정상적인 마모로 스풀과 보어 사이의 간격이 증가함에 따라 시간이 지남에 따라 내부 누출이 발생합니다. 이는 액추에이터 속도가 느려지고 힘이 감소하며 열 발생이 증가하는 것으로 나타납니다. 내부 누출이 과도해지면 유일한 해결책은 밸브를 교체하는 것입니다. 재구축 비용은 일반적으로 대부분의 크기에서 새 밸브 비용을 초과합니다.
씰이나 피팅 연결부에서 외부 누출이 발생하는 경우 일반적으로 해결하기가 더 쉽습니다. 대부분의 씰은 특수 도구 없이 교체할 수 있습니다. 그러나 스풀 자체가 밀봉 영역에서 손상된 경우 교체가 필요합니다.
파일럿 공급 압력은 WH 밸브에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 파일럿 회로는 메인 스풀 위치를 제어하므로 파일럿 압력 문제는 밸브 기능에 직접적인 영향을 미칩니다. 메인 펌프의 내부 파일럿 공급을 사용하든 별도 소스의 외부 파일럿 공급을 사용하든 해당 압력은 안정적인 변속을 위해 안정적이고 적절하게 유지되어야 합니다.
고품질 방향 제어 밸브의 초기 비용은 상당해 보일 수 있습니다. 중급 Bosch Rexroth 어셈블리는 약 450달러 정도이며 더 크거나 복잡한 구성에는 더 많은 비용이 듭니다. 그러나 총 소유 비용은 신뢰성과 서비스 수명에 따라 크게 달라집니다. WH 밸브는 최소한의 주의로 수년간 신뢰할 수 있는 작동을 통해 유지됩니다.
방향 제어 기술의 미래
유압 밸브 산업은 가만히 있지 않습니다. 두 가지 주요 트렌드가 환경을 재편하고 있지만 어느 쪽도 아직 WH 스타일 밸브를 쓸모없게 만들지는 않았습니다.
비례 방향 제어 밸브는 단순한 온-오프 전환이 아닌 연속 가변 유량 제어를 제공합니다. 입력 신호를 변경하여 액추에이터 속도와 힘을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이는 부드러운 모션이나 정확한 위치 지정이 필요한 애플리케이션에 상당한 이점을 제공합니다. 그러나 비례 밸브는 훨씬 더 깨끗한 유압유를 요구하고 정기적인 교정이 필요하며 일반적으로 구매 및 유지 관리 비용이 더 많이 듭니다.
디지털 유압장치는 접근 방식의 보다 근본적인 변화를 나타냅니다. WH 시리즈나 비례 밸브와 같은 아날로그 밸브를 사용하는 대신 디지털 유압 시스템은 빠르게 전환되는 온-오프 밸브 배열을 사용합니다. 이러한 밸브를 빠르게 펄스화함으로써 시스템은 온-오프 구성 요소의 단순성과 견고성을 유지하면서 비례 밸브에 필적하거나 이를 능가하는 정밀한 제어를 달성할 수 있습니다.
디지털 유압장치는 기존 시스템에 내재된 많은 조절 손실을 제거하여 상당한 에너지 절감을 약속합니다. 또한 이 기술은 하나의 밸브가 고장날 경우 여러 개의 소형 밸브가 보상할 수 있으므로 내장된 중복성을 제공합니다. 디지털 밸브는 정밀 비례 밸브보다 제조가 더 간단하기 때문에 생산량이 증가하면 생산 비용이 크게 줄어들 수 있습니다.
이러한 발전에도 불구하고 기존 WH 방향 제어 밸브는 중요한 장점을 유지합니다. 덜 정교한 제어 전자 장치가 필요하고 비례 밸브보다 오염을 더 잘 견디며 ISO 4401 표준에 따라 구축된 기존 시스템에 원활하게 통합됩니다. 지속적인 제어 없이 강력한 고유량 스위칭이 필요한 응용 분야의 경우 WH 밸브는 가장 비용 효율적인 솔루션으로 남아 있습니다.
Bosch Rexroth는 이러한 경쟁적인 압력을 인식하고 Connected Hydraulics 전략을 개발했습니다. 이 접근 방식은 기존 유압 구성 요소에 센서와 디지털 인터페이스를 추가하여 완전한 시스템 재설계 없이도 이를 Industry 4.0 환경으로 가져옵니다. 압력 센서와 위치 모니터링이 통합된 WH 밸브는 기본적인 스위칭 기능을 계속 수행하면서 예방적 유지 관리를 위한 귀중한 데이터를 제공할 수 있습니다.
올바른 밸브 선택
기존 WH 방향 제어 밸브와 최신 기술 중에서 선택하는 것은 특정 응용 분야 요구 사항에 따라 다릅니다. 정밀한 속도 제어나 복잡한 모션 프로파일이 필요한 새로운 시스템의 경우 높은 비용과 유지 관리 요구에도 불구하고 비례 밸브 또는 디지털 유압 장치가 적합합니다.
기존 시스템의 교체 부품의 경우 일반적으로 WH 밸브가 가장 실용적인 선택입니다. 이 제품은 표준 ISO 4401 장착 패턴을 따르고 기존 파일럿 회로와 함께 작동하며 입증된 신뢰성을 제공합니다. 조정 가능한 전환 시간이나 압력 센터링과 같이 필요한 특정 구성 옵션과 우수한 기술 지원을 제공하는 회사에 공급업체 선택에 집중하세요.
오염 제어가 어렵거나 불가능한 경우에는 기존의 파일럿 작동식 방향 제어 밸브가 비례 대안 밸브보다 확실히 더 나은 성능을 발휘합니다. 광업, 임업, 철거 같은 산업이 종종 이 범주에 속합니다. WH 밸브의 더 큰 내부 간격과 단순한 설계는 더 정교한 제어 장치를 빠르게 파괴할 수 있는 조건을 허용합니다.
핵심은 최신 옵션을 자동으로 선택하는 것이 아니라 밸브 기술을 실제 시스템 요구 사항에 맞추는 것입니다. WH 시리즈 방향 제어 밸브는 실제 문제를 효과적으로 해결하기 때문에 수십 년 동안 생산되어 왔습니다. 연속 가변 제어보다 단순성, 견고성 및 고유량 용량을 중시하는 애플리케이션이 존재하는 한 산업용 시스템에 계속 서비스를 제공할 것입니다.
이러한 밸브의 작동 방식, 기능, 대안이 더 나은 위치를 이해하면 특정 유압 시스템에 대해 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 기존 장비를 유지 관리하든 새로운 설치를 설계하든 WH 방향 제어 밸브는 고출력 유체 제어 응용 분야를 위한 검증되고 안정적인 솔루션으로 고려할 가치가 있습니다.
