유압식 유량 제어 밸브 다이어그램

유압 회로 회로도를 열고 화살표가 가리키는 곡선을 보면 유량 제어 밸브를 보고 있는 것입니다. 이러한 기호는 단순해 보일 수 있지만 기계가 속도를 제어하고, 에너지를 관리하고, 고가의 부품을 보호하는 방법을 정확하게 알려줍니다. 유압식 유량 제어 밸브 다이어그램은 단순한 그림이 아닙니다. 돌파하는 동안 드릴링 머신이 덜거덕거리는지, 굴삭기 암이 하중을 받아 표류하는지, 시스템이 오일 탱크를 가열하는 데 에너지를 낭비하는지 여부를 나타내는 언어입니다.

이 밸브의 다이어그램 기호는 전 세계 산업 엔지니어가 유압 시스템을 문서화하는 데 사용하는 ISO 1219-1 표준을 따릅니다. 이러한 다이어그램을 읽는 법을 배운다는 것은 밸브 본체 내부에 있는 물리적 하드웨어에서 각 선, 화살표 및 기하학적 모양이 무엇을 나타내는지 이해하는 것을 의미합니다.

ISO 1219-1 기호 구성 요소 디코딩

기본 스로틀 밸브는 유압식 유량 제어 밸브 다이어그램에 서로 마주보는 두 개의 곡선으로 나타나며 유체의 좁은 통로를 만듭니다. 이러한 반대 호는 흐름 제한을 나타냅니다. 이 기호를 통과하는 대각선 화살표가 보이면 밸브가 조정 가능하다는 의미입니다. 누군가 손잡이를 돌리거나 나사를 조정하여 밸브가 열리는 정도를 변경할 수 있습니다. 화살표가 없으면 설치 후 조정할 수 없는 고정 오리피스를 보고 있는 것입니다.

이러한 다이어그램에서는 방향이 매우 중요합니다. 체크 밸브 기호는 V자형 시트에 앉아 있는 공처럼 보입니다. 유체가 볼을 향해 흐르면 단단히 밀봉됩니다. 유체가 반대 방향으로 흐르면 볼을 시트에서 밀어내고 자유롭게 흐릅니다. 많은 흐름 제어 응용 분야에서는 한 방향의 속도 제어만 필요합니다. 예를 들어, 가공 테이블은 컷팅에 들어가는 느린 피드가 필요하지만 빠르게 복귀해야 합니다. 이것이 단일 방향 스로틀 밸브가 들어오는 곳입니다.

유압식 유량 제어 밸브 다이어그램에서 단일 방향 스로틀은 스로틀 기호와 평행 체크 밸브 기호를 결합합니다. 두 구성 요소는 나란히 놓여 있으며 종종 하나의 물리적 밸브 본체에 내장되어 있음을 보여주기 위해 점선 상자로 둘러싸여 있습니다. 한 방향으로 흐르는 오일이 조절되어 액추에이터 속도가 느려집니다. 반대 방향으로 흐르는 오일은 체크 밸브를 밀어서 열고 스로틀을 완전히 우회하여 최소한의 압력 강하로 빠른 복귀 동작을 가능하게 합니다.

압력 보상형 유량 제어 밸브는 또 다른 기호 요소를 추가합니다. 흡입구 라인에 위쪽을 가리키는 작은 수직 화살표가 있습니다. 이 화살표는 밸브에 수동 스로틀과 직렬로 내장된 자동 압력 조절기가 포함되어 있음을 나타냅니다. 압력 보상기는 부하 변화에 관계없이 스로틀 오리피스 전반에 걸쳐 일정한 압력 강하를 유지합니다. 이 기능이 없으면 실린더가 더 무거운 부하를 밀 때 증가된 배압으로 인해 스로틀 전체의 압력 차이가 줄어들어 스로틀 설정이 변경되지 않았더라도 동작이 자동으로 느려집니다. 보상 메커니즘은 업스트림 및 다운스트림 압력을 모두 감지하고 내부 밸브 요소를 자동으로 조정하여 압력 강하를 정확히 0.5~1.0MPa로 유지함으로써 이 문제를 해결합니다.

온도 보상 기호는 덜 일반적으로 나타나지만 정밀 응용 분야에서는 중요합니다. 스로틀 기호 근처의 작은 원 또는 온도계 아이콘은 밸브가 길고 좁은 통로 대신 날카로운 모서리의 오리피스 디자인을 사용함을 나타냅니다. 날카로운 모서리는 점도 변화에도 불구하고 배출 계수가 비교적 안정적으로 유지되는 난류를 생성합니다. 작동 중에 작동유가 가열되면 점도가 기하급수적으로 떨어집니다. 층류 조건에서 작동하는 길고 얇은 통로에서 이러한 점도 변화는 Hagen-Poiseuille 법칙에 따라 유량에 큰 영향을 미칩니다. 날카로운 모서리의 오리피스는 엔지니어가 온도 보상이라고 부르는 온도 민감도를 최소화합니다.

유량 제어 밸브의 주요 카테고리

유압식 유량 제어 밸브 다이어그램은 각각 고유한 기호 특성과 작동 원리를 지닌 세 가지 기본 밸브 제품군을 보여줍니다.

간단한 스로틀 밸브

단순한 스로틀 밸브는 가장 기본적인 디자인을 나타냅니다. 다이어그램 기호는 추가 구성요소 없이 조정 가능한 제한만 표시합니다. 물리적으로 이 밸브는 일반적으로 날카로운 모서리 시트에 매우 작은 테이퍼 각도를 갖는 바늘 모양의 스풀을 사용합니다. 조정 핸들을 회전시키면 미세한 실을 따라 바늘이 축 방향으로 이동하여 환형 흐름 영역에 정확한 변화가 발생합니다. 이 밸브는 비용이 저렴하고 공간을 최소한으로 차지하지만 시스템 압력이 변동하거나 오일 온도가 변할 때마다 유량이 변경됩니다. 연삭 휠 구동이나 컨베이어 벨트와 같이 하중이 일정하게 유지되는 응용 분야에서는 적합하게 작동하지만 다양한 하중 조건에서는 안정적인 속도를 유지할 수 없습니다.

압력 보상 밸브

보상 기능이 있는 유량 제어 밸브 또는 단순히 유량 조절기라고도 하는 압력 보상 밸브는 다이어그램에 특징적인 압력 감지 화살표 기호와 함께 나타납니다. 밸브 본체 내부에는 수동으로 조정 가능한 스로틀과 자동 압력 조절기라는 두 가지 제한 사항이 직렬로 배치되어 있습니다. 레귤레이터는 수동 스로틀 전후의 압력을 감지하는 스프링 장착 스풀로 구성됩니다. 부하가 증가하고 하류 압력이 증가하면 스로틀 전체의 차압이 감소하려고 합니다. 보상기 스풀은 추가 개방으로 즉시 반응하여 자체 제한을 줄입니다. 이로 인해 수동 스로틀 전체에서 원래 압력 강하를 복원할 수 있을 만큼만 업스트림 압력이 상승하게 됩니다. 이는 시스템이 작동하는 동안 지속적으로 자동으로 발생합니다.

보상기 스풀의 힘 균형은 이러한 자체 조정 동작을 생성합니다. 스프링 힘은 스풀을 닫힌 위치 쪽으로 밀어냅니다. 하류 압력(부하 압력)도 이를 밀어서 닫힙니다. 상류 압력이 이를 열린 방향으로 밀어냅니다. 평형 상태에서 업스트림 압력은 다운스트림 압력에 스프링 힘을 스풀의 유효 면적으로 나눈 값과 같습니다. 제조업체는 밸브 설계 중 신중한 스프링 선택을 통해 보상된 압력 강하를 특정 값(일반적으로 소형 밸브의 경우 0.5MPa, 대형 산업용 밸브의 경우 1.0MPa)으로 설정합니다. 이 압력 강하는 부하에 관계없이 일정하게 유지되고 스로틀 영역은 수동으로 설정 및 고정되므로 유량은 부하에 독립적입니다. 굴삭기 붐은 버킷이 비어 있거나 2톤의 흙을 운반하더라도 동일한 속도로 확장됩니다.

우선순위 밸브

우선순위 밸브는 유압식 유량 제어 밸브 다이어그램에서 P(펌프), CF(일정 유량 또는 우선순위) 및 EF(초과 유량 또는 바이패스) 라벨이 붙은 3개의 포트가 있는 스프링 편향 스풀을 포함하는 직사각형 상자로 표시됩니다. 이 밸브는 덜 중요한 회로에 전원을 공급하기 전에 중요한 기능이 필요한 흐름을 먼저 받도록 보장합니다. 전형적인 응용 분야는 휠 로더와 농업용 트랙터의 조향 시스템입니다. 조향 회로는 CF에 연결되고 버킷 틸트와 같은 작업 기능은 EF에 연결됩니다. 조향 장치의 압력 신호 라인은 우선순위 밸브 스풀의 한쪽 끝으로 피드백되어 스프링을 밀어냅니다. 운전자가 스티어링 휠을 빠르게 돌리면 이 신호 압력이 상승하여 스풀을 밀어 최대 흐름을 CF로 보내는 동시에 EF를 차단합니다. 조향 요구가 떨어지면 스풀은 스프링 장력에 따라 복귀하여 작업 기능으로의 흐름을 허용합니다. 이는 모든 펌프 흐름이 유압 해머나 기타 부착물에 의해 소모되어 운전자가 조종할 수 없는 위험한 상황을 방지합니다.

흐름 분배기 밸브

다이어그램에 두 개의 출력과 내부에 상호 연결된 스로틀 기호가 있는 상자로 표시된 흐름 분배기 밸브는 개별 부하 차이에 관계없이 두 개 이상의 액추에이터에 동일한 힘(또는 비례적으로 분할) 흐름을 전달합니다. 서로 다른 부하를 밀어내는 두 개의 실린더를 동기화하는 것은 일반적으로 저항이 낮은 실린더가 앞서기 때문에 실패합니다. 디바이더에는 두 개의 정밀하게 일치하는 스로틀링 요소가 포함되어 있으며 이를 연결하는 압력 피드백 경로가 있습니다. 한쪽에서 더 높은 부하가 발생하면 증가된 압력은 내부 통로를 통해 다른 쪽의 스로틀로 전달되며, 그러면 자동으로 더 많은 것을 제한하여 흐름 분할을 동일하게 만듭니다. 기어형 디바이더는 공통 샤프트에 견고하게 결합된 두 개의 유압 모터를 사용하여 기계적으로 동일한 변위를 강제합니다.

회로 구성 전략

유압 회로에 유량 제어 밸브를 배치하는 위치는 시스템 동작, 효율성 및 안전 특성을 근본적으로 변경합니다. 세 가지 고전적인 배열은 미터인, 미터아웃 및 블리드오프 회로입니다. 다이어그램 표현을 이해하면 엔지니어가 속도 문제를 진단하고 적절한 솔루션을 선택하는 데 도움이 됩니다.

미터인 조절 구성

미터인 회로에서 유압식 유량 제어 밸브 다이어그램은 펌프와 액추에이터 입구 사이에 위치한 유량 제어 요소를 보여줍니다. 이 배치는 오일이 실린더로 들어가는 것을 제한하고 사용 가능한 유체를 제한하여 확장 속도를 제어합니다. 펌프는 계속해서 전체 변위를 전달하지만 스로틀을 통과하는 초과 유량은 릴리프 밸브를 거쳐 탱크로 다시 돌아갑니다.

힘을 분석하면 압력 특성이 명확해집니다. 실린더의 입구 압력은 부하 힘을 피스톤 면적으로 나눈 값과 같습니다($$P_1 = F/A$$). 펌프 측 압력은 릴리프 밸브 설정(응용 분야에 따라 일반적으로 15~35MPa)으로 고정됩니다. 이로 인해 밸브 전체에 크고 일정한 압력 강하가 발생하여 압력과 유량을 곱한 것과 같은 열이 발생합니다($$P \\times Q$$). 시스템이 뜨거워지고 펌프는 가벼운 작업을 할 때에도 릴리프 압력에 맞서 열심히 작동합니다.

미터인 스로틀링은 외부 힘이 실린더 움직임에 반대되는 저항성 부하에 대해 원활하게 작동합니다. 공작물에 공급되는 밀링 머신 테이블이나 주조물에 대해 전진하는 연삭 휠은 모두 저항 부하를 나타냅니다. 모션은 제어되고 예측 가능하게 유지됩니다. 그러나 미터인은 음의 부하 또는 폭주 부하라고도 하는 과도한 부하로 인해 위험한 상태를 만듭니다. 무거운 중량을 낮추는 수직 실린더를 생각해 보십시오. 중력은 조절된 흡입 흐름이 확장 측면을 채울 수 있는 것보다 더 빠르게 피스톤 로드를 아래쪽으로 당깁니다. 이로 인해 실린더 챔버에 진공이 생성되어 캐비테이션 손상, 불규칙한 동작 및 잠재적인 부하 충돌이 발생합니다. 이러한 이유로 엔지니어는 붐다운, 지게차 하강 또는 부하가 실린더 동작을 보조하는 응용 분야에 미터인 스로틀링을 사용하지 않습니다. 이러한 응용 분야에 대한 유압식 유량 제어 밸브 다이어그램은 미터 아웃 또는 균형 잡힌 회로 구성을 대신 표시해야 합니다.

미터 아웃 조절 구성

미터아웃은 유량 제어 밸브를 액추에이터의 배기 포트에 배치합니다. 다이어그램은 실린더와 탱크 사이에서 오일 유출을 제한하는 밸브를 보여줍니다. 입구 측은 펌프에 직접 연결되어 확장 챔버를 자유롭게 채울 수 있습니다. 실린더는 스로틀이 오일이 후진 챔버에서 빠져나가도록 허용하는 만큼만 빠르게 움직입니다.

이러한 배열은 배기 측에 배압을 생성하여 과도한 부하에서도 강성과 제어력을 제공합니다. 중력이 매달린 하중을 아래쪽으로 끌어당길 때 스로틀 배기 포트는 배압을 유지하여 폭주를 방지합니다. 실린더는 유압식으로 효과적으로 제동됩니다. 따라서 미터아웃은 수직 드릴링 스핀들, 크레인 붐 하강 및 음하중 제어가 필요한 모든 응용 분야에 대한 표준 선택이 됩니다.

미터아웃은 동작의 부드러움과 하중 유지력이 뛰어납니다. 높은 배압은 시스템의 느슨함을 제거하고 저속에서 갑작스러운 움직임을 유발하는 스틱 슬립 진동을 방지합니다. 미세한 표면 마감이 필요한 가공 작업과 원활한 하중 배치가 필요한 크레인 운전자 모두 미터 아웃 제어의 이점을 누릴 수 있습니다. 단점은 블리드오프 시스템에 비해 효율이 낮고 열 발생이 높다는 것입니다.

블리드오프(바이패스) 스로틀링

블리드오프 회로는 액츄에이터와 평행한 분기 라인에 유량 제어 밸브를 표시하여 탱크로 직접 연결되는 지름길을 만듭니다. 다이어그램은 T자형 지점에서 펌프 흐름이 분할되는 것을 보여줍니다. 한 경로는 밸브를 통해 탱크로 이동하고 다른 경로는 실린더에 공급됩니다. 이는 차감 제어입니다. 밸브는 액추에이터 공급을 제한하지 않고 원치 않는 흐름을 우회합니다.

펌프 흐름은 실린더 흐름과 블리드오프 흐름($$Q_{pump} = Q_{cylinder} + Q_{bleedoff}$$)으로 나뉩니다. 블리드 밸브를 열면 탱크로 더 많은 유량이 배출되어 실린더 속도가 느려집니다. 닫으면 더 많은 흐름이 액추에이터로 전달되어 모션 속도가 빨라집니다. 미터인과 미터아웃의 중요한 차이점은 부하에 필요한 경우가 아니면 펌프가 완전한 릴리프 압력을 개발할 필요가 없다는 것입니다. 실린더가 5 MPa의 부하 압력에 대해서만 밀면 펌프는 5 MPa만 생성합니다(라인 손실에 대한 작은 여유 추가). 과도한 흐름은 20 또는 30MPa 릴리프 설정이 아닌 낮은 작동 압력에서 배출됩니다. 전력 낭비는 $$P_{load} \\times Q_{excess}$$와 동일하며 이는 미터 인/아웃 시스템의 $$(P_{relief} \\times Q_{excess})$$보다 훨씬 적습니다.

이러한 효율성 이점은 농업 장비, 자재 취급 컨베이어 및 연료 소비가 중요한 이동식 장비와 같이 에너지를 많이 사용하는 응용 분야에 블리드오프를 매력적으로 만듭니다. 시스템은 더 시원하게 작동하고 열로 에너지를 덜 낭비합니다. 그러나 블리드오프는 펌프 유량이 압력에 따라 변하고(압력이 상승함에 따라 체적 효율이 떨어지기 때문에) 속도 안정성이 낮고 블리드 밸브 유량도 펌프 전체의 압력 변화에 따라 달라집니다. 부하가 변동하면 속도도 변동됩니다. 이는 믹서 교반기 또는 간헐적 셔틀 컨베이어와 같이 절대 속도 정밀도가 중요하지 않은 응용 분야로 블리드오프를 제한합니다. 미터인과 마찬가지로 블리드오프도 하중으로 인한 움직임에 저항하기 위해 배압을 생성하지 않기 때문에 과도한 하중을 안전하게 처리할 수 없습니다. 액츄에이터는 블리드 밸브 설정에 관계없이 중력이나 관성에 의해 가속됩니다.

복잡한 시스템을 위한 고급 다이어그램 기능

실제 유압 유량 제어 밸브 다이어그램은 종종 여러 밸브 유형을 결합하고 감지 요소를 추가하여 정교한 제어 요구 사항을 처리합니다.

비례 유량 제어 밸브는 비례 솔레노이드를 나타내는 추가 상자 기호와 함께 다이어그램에 나타납니다. 이 전기 액추에이터는 수동 조정 손잡이를 대체합니다. 솔레노이드 코일을 통해 흐르는 전류는 전류량에 비례하는 자기력을 생성하여 밸브 스풀을 해당 위치로 밀어냅니다. 200mA 신호는 20% 밸브 개방을 생성하는 반면 1000mA는 최대 흐름을 제공합니다. 최신 비례 밸브에는 실제 스풀 위치를 측정하고 폐쇄 루프 제어를 위해 증폭기로 피드백하는 선형 가변 차동 변압기(LVDT 센서)가 포함되어 있습니다. 이를 통해 수동 밸브로는 불가능했던 컴퓨터 제어 가속 램프, 감속 프로필 및 다중 지점 속도 프로그램이 가능해졌습니다.

사출 성형 기계의 유압 흐름 제어 밸브 다이어그램은 복잡한 속도 곡선을 통해 사출 스크류 동작을 제어하는 ​​비례 밸브를 보여줍니다. 스크류는 분사를 방지하기 위해 천천히 시작한 다음 신속한 캐비티 충진을 위해 속도를 높이고, 다시 과압축 및 플래시를 방지하기 위해 최대 수준에 도달할 때까지 속도를 늦춥니다. 제어 프로그램에는 사출 스트로크 전반에 걸쳐 8개의 서로 다른 속도 설정점이 있을 수 있으며, 이들 사이의 전환이 원활하게 이루어집니다. 다이어그램에는 컨트롤러에 나사의 위치를 ​​알려주는 위치 센서(실린더에 작은 상자로 그려짐)가 포함되어 있어 위치와 정확한 속도 동기화가 가능합니다.

부하 감지 우선순위 밸브는 기본 우선순위 밸브의 발전을 나타냅니다. 다이어그램은 조향 궤도 밸브에서 우선 순위 밸브까지 이어지는 추가 신호 라인(일반적으로 가는 점선으로 그려짐)을 보여줍니다. 이 라인은 조향 요구에 비례하는 압력 신호를 전달합니다. 작업자가 무부하 상태에서 천천히 휠을 돌릴 때 신호 압력은 2~3MPa 정도로 낮습니다. 우선순위 밸브의 보정 장치는 CF 포트를 부분적으로만 열어 부드러운 조향 입력에 충분한 흐름을 보내는 동시에 부착물 작동을 위해 대부분의 흐름을 EF에 허용합니다. 운전자가 최고 속도로 휠을 휘두르거나 조향 실린더에서 높은 저항을 받으면 신호 압력이 15MPa 이상으로 올라갑니다. 이 압력은 스프링에 대항하여 우선순위 밸브 스풀에 작용하여 밸브가 CF로 완전히 열리고 EF로 거의 닫히도록 하여 사용 가능한 모든 펌프 흐름이 조향되도록 합니다. 그 결과 스티어링 요구가 적을 때 펌프 용량을 낭비하지 않고 항상 반응성을 느끼는 스티어링이 탄생했습니다. 이 동적 부하 감지 시스템은 기존의 정유량 우선순위 시스템에 비해 연비를 향상시킵니다.

동기화된 실린더의 흐름 분배기 회로는 두 개의 스로틀 요소를 연결하는 교차된 점선으로 유압 흐름 제어 밸브 다이어그램에 내부 피드백 경로를 표시합니다. 한 분기에는 더 높은 부하 압력이 표시되어 스로틀 요소가 약간 열릴 수 있습니다. 압력 균등화 통로를 통해 이 압력 신호는 다른 분기의 제어 피스톤에 도달하여 스로틀이 비례적으로 제한됩니다. 양측은 설계된 유량 비율(일반적으로 동일한 실린더의 경우 50-50, 동일하지 않은 부하의 경우 60-40 또는 기타 비율)을 유지하기 위해 지속적으로 조정됩니다. 다이어그램에서는 모터형 디바이더(공통 샤프트에 두 개의 기어 기호로 표시)와 스풀형 디바이더(상호 연결된 스로틀 요소로 표시)를 명확하게 구분합니다. 모터형 분할기는 매우 정확한 분할을 제공하지만 비용이 더 많이 들고 더 많은 공간을 차지합니다. 스풀 유형 분배기는 5% 이내의 정밀도가 적절한 덤프 트럭 뒷문 동기화와 같은 응용 분야에 충분합니다.

산업 응용 사례 연구

전체 시스템 다이어그램을 살펴보면 엔지니어가 유량 제어 밸브를 결합하여 실제 운영 문제를 해결하는 방법을 알 수 있습니다.

굴삭기 스윙 회로는 미터 아웃 스로틀링의 정교한 사용을 보여줍니다. 30톤 굴삭기의 회전 구동을 위한 유압 흐름 제어 밸브 다이어그램은 탱크에 도달하기 전에 미터 아웃 스로틀 체크 밸브를 통해 공급되는 유압 모터의 배수 포트를 보여줍니다. 운전자가 회전을 시작하면 이 밸브는 유출을 제한하여 충격 없이 8톤 상부 구조물을 부드럽게 가속하는 배압을 형성합니다. 스윙이 목표 위치에 접근하면 작업자는 조이스틱을 중립 방향으로 되돌리고 주 제어 밸브는 흐름을 다시 탱크로 보내기 시작합니다. 그러나 회전하는 질량은 엄청난 관성을 갖고 있어 계속 회전하려고 합니다. 이제 모터는 관성에 의해 구동되는 펌프 역할을 하여 회로를 통해 오일을 뒤로 밀어냅니다. 미터 아웃 제한은 이러한 자유로운 역류를 방지하여 제동 저항을 생성합니다. 이 기능이 없으면 기계는 목표를 미터 단위로 초과한 다음 작업자가 흔들리는 질량을 막기 위해 싸울 때 진동하게 됩니다. 다이어그램에는 모터 포트 사이에 교차 연결된 릴리프 밸브도 표시되어 있습니다. 이러한 안전 밸브는 최대 감속 압력을 약 35MPa로 제한합니다. 비상 제동이 발생하면(운전자 조이스틱이 중립으로 눌림) 관성 스파이크로 인해 50 MPa를 초과하는 압력이 생성되어 모터 씰과 베어링이 손상될 수 있습니다.

사출 성형기 다이어그램은 성형 사이클 동안 흐름 제어에서 압력 제어로의 전환을 보여줍니다. 주 분사 실린더는 유압 유량 제어 밸브 다이어그램에 표시된 여러 단계를 통해 작동합니다. 금형 충전 중에 스크류가 용융된 플라스틱을 캐비티 안으로 밀어넣을 때 대형 비례 흐름 밸브가 속도를 제어합니다. 다이어그램은 로드 엔드가 탱크로 자유롭게 배출되는 동안 밸브를 통해 실린더의 캡 끝으로 이동하는 흐름을 보여줍니다. 부품 크기에 따라 채우는 데 1~3초가 걸릴 수 있습니다. 금형이 95% 채워지면 캡 끝 라인에 있는 압력 변환기(작은 다이아몬드 기호로 표시)가 압력 상승을 감지합니다. 컨트롤러는 모드를 전환합니다. 비례 흐름 밸브는 작은 개구부(감소된 전류 신호로 표시)로 줄어들고 비례 압력 밸브(다른 기호, 압력 스프링 아이콘으로 표시)가 대신하여 플라스틱이 냉각되는 동안 5~20초 동안 팩 압력을 10~15 MPa로 유지합니다. 이 압력은 폴리머가 수축함에 따라 싱크 마크를 방지합니다. 모드 전환을 위해서는 두 밸브가 조화로운 방식으로 동시에 작동해야 하며, 다이어그램은 두 밸브에서 중앙 컨트롤러 박스로 이어지는 제어 라인(전기, 점선으로 표시)으로 캡처합니다.

빠른 접근 동작을 위한 재생 회로는 프레스 및 성형 기계 다이어그램에 자주 나타납니다. 성형력을 가하기 전에 가공물에 접근하는 500톤 프레스의 속도를 높이기 위해 엔지니어는 파일럿 작동식 체크 밸브를 통해 실린더의 로드 엔드 포트를 캡 엔드 포트에 연결합니다. 이는 로드 측(A₁ 영역)에서 나가는 오일이 탱크로 가는 대신 캡 측(A² = A₁ - A_rod)으로 직접 흐르는 폐쇄 루프를 생성합니다. A2가 A₁보다 작기 때문에 로드 측 방전이 캡 측 요구량을 초과합니다. 펌프는 부족한 부분(A_rod 면적 유량)을 공급하지만 펌프 유량을 로드 면적으로 나눈 속도로 결정되며 이는 일반적으로 일반 확장 속도보다 3~5배 빠릅니다. 램이 작업물에 접촉하면 부하 압력이 상승하고 이는 다이어그램에 표시된 파일럿 작동식 체크 밸브에 작용합니다. 상승하는 압력은 재생 경로를 닫고 회로는 최대 출력 기능을 갖춘 정상 확장으로 전환됩니다. 체크 밸브를 뒤로 설치하면 전체 시스템이 잠기므로 유압 유량 제어 밸브 다이어그램은 적절한 밸브 방향으로 이 재생 루프를 명확하게 보여야 합니다.

다이어그램을 사용한 진단 문제 해결

유압 시스템에 속도 제어 문제가 발생하면 회로도는 압력 관계와 실패 지점을 밝혀 문제 해결 로드맵을 제공합니다.

시간에 따른 흐름 드리프트는 일반적으로 온도 관련 효과 또는 압력 보상 실패를 나타냅니다. 작동 20분 후 시스템 속도가 느려지면 첫 번째 진단 단계는 유량 제어 밸브에 온도 보상 기능(다이어그램의 날카로운 모서리 오리피스 기호)이 있는지 확인하는 것입니다. 보상이 없는 표준 니들 밸브는 시스템이 30°C에서 60°C로 따뜻해지면 오일 점도가 온도에 따라 기하급수적으로 떨어지기 때문에 유량이 15~25% 증가합니다. 긴 조절 통로의 층류 조건에서 유속은 Hagen-Poiseuille 흐름 원리에 따라 점도에 반비례합니다. 다이어그램에 온도 보상 밸브(점과 선 기호 또는 날카로운 모서리 표기로 표시)가 표시되어 있지만 드리프트가 계속 발생하는 경우 문제는 오염에 있을 가능성이 높습니다. 산화된 오일로 인한 바니시 침전물이 보상기 스풀을 코팅하여 마찰을 발생시켜 스풀이 압력 변화를 적절하게 추적하지 못하게 합니다. 보상기는 한 위치에 "고착"되어 값비싼 압력 보상 밸브를 부하 의존 흐름이 있는 기본 스로틀 밸브로 전환합니다.

의심되는 밸브 전체의 실제 압력 강하를 확인하면 이러한 진단이 확정됩니다. 유압 유량 제어 밸브 다이어그램에 표시된 입구 및 출구 포트에 압력 게이지를 설치하십시오. 무부하 및 전부하 조건에서 차압을 측정합니다. 기능 보상기는 부하에 관계없이 일정한 ΔP(일반적으로 0.5~1.0MPa)를 유지합니다. 부하가 걸린 상태에서 ΔP가 크게 떨어지면 보상기가 실패한 것입니다. 해결 방법은 분해하여 청소하거나 마모 한계를 초과한 경우 교체하는 것입니다. 오일에 대한 ISO 4406 청정도 코드는 정밀 밸브의 경우 19/17/14 이상이어야 합니다. 즉, 유체 100mL당 4미크론보다 큰 입자가 2500개 이하여야 합니다.

단일 방향 스로틀 밸브의 역방향 속도 문제는 체크 밸브 오작동을 직접적으로 나타냅니다. 다이어그램은 밸브를 통해 역류하는 오일이 체크 볼을 쉽게 밀어서 열고 스로틀을 우회해야 함을 보여줍니다. 역방향 동작이 느린 경우 체크 볼이 오염으로 인해 닫혀 있거나 체크 스프링이 파손되어 볼이 흐름을 부분적으로 차단하는 중간 위치에 걸린 것입니다. 밸브 본체를 스캔하는 적외선 온도 건은 종종 이러한 오류를 드러냅니다. 체크 밸브의 큰 바이패스 영역 대신 작은 조절 간격을 통해 오일이 강제로 통과하기 때문에 고착된 체크 밸브 주변 영역은 높은 압력 강하로 인해 매우 뜨겁습니다(80~90°C 정도). 온도 상승은 압력 강하와 유량을 오일의 비열 용량 및 질량 유량으로 나눈 값과 동일하며 비접촉식 장비로 쉽게 측정할 수 있습니다.

방향 밸브가 중립 위치에 있을 때 실린더 크리핑(부하 시 느린 드리프트)은 유량 제어 밸브의 스풀이나 시트를 지나 내부 누출이 있음을 나타냅니다. 이는 다이어그램에 직접적으로 표시되지는 않지만 회로를 이해하면 진단에 도움이 됩니다. 다이어그램에 미터 아웃 스로틀링이 표시된 경우 방향 밸브가 닫힐 때 오일이 갇혀 실린더가 잠깁니다. 로드 측의 높은 갇힌 압력은 두 포트가 모두 차단된 챔버에 연결되어 있어도 유량 제어 밸브 전체에 압력 차이를 생성합니다. 밸브 스풀이나 시트가 마모되면 고압에서 저압으로 미세 누출이 발생하고 실린더가 천천히 표류합니다. 유일한 해결책은 더 단단히 밀봉된 밸브(스풀 유형이 아닌 누출이 없는 포핏 설계), 부하를 확실하게 잠그기 위해 별도의 파일럿 작동식 체크 밸브(카운터밸런스 밸브)를 추가하거나 작동에 영향을 주지 않는 경우 소량의 드리프트를 수용하는 것입니다.

시스템 압력 변화와 동기화된 속도 변화는 존재하지 않는 압력 보상이 필요하다는 신호입니다. 유압 유량 제어 밸브 다이어그램에 보상 화살표 없이 기본 스로틀 기호가 표시되면 밸브의 유량은 압력 차이의 제곱근을 추적합니다. 시스템의 릴리프 밸브 설정, 펌프 흐름 곡선 및 액추에이터 부하 프로필을 보여주는 회로도 검토를 통해 속도 변화의 크기를 예측할 수 있습니다. 릴리프 압력이 10MPa이고 부하 압력이 5MPa인 경우 미터인 스로틀 전체에 사용 가능한 ΔP는 5MPa입니다. 중절삭 중에 부하 압력이 7MPa로 상승하면 사용 가능한 ΔP는 3MPa로 떨어지고 유량은 $$\\sqrt{3/5} = 0.77$$ 또는 원래 속도의 77%로 감소합니다. 이는 매우 눈에 띄는 23%의 감속입니다. 엔지니어는 다이어그램의 압력 영역을 분석하여 이러한 현상이 발생하는 것을 확인하고 압력 보상형 유량 제어 밸브(보상 화살표 기호 포함)로 업그레이드할 것을 권장합니다.

시스템 설계 결정을 위한 다이어그램 읽기

엔지니어는 문제 해결을 위해서만이 아니라 문제가 발생하기 전에 문제를 방지하기 위해 시스템 설계 중에 예측 도구로 유압식 유량 제어 밸브 다이어그램을 사용합니다.

회로 토폴로지를 선택할 때 다이어그램은 에너지 흐름과 손실 메커니즘을 시각화하는 데 도움이 됩니다. 모든 제한 사항이 표시된 전체 회로를 그리면 스로틀 손실이 발생하는 위치를 알 수 있습니다. 미터인 시스템에서 에너지 낭비는 펌프 압력과 릴리프 밸브를 통과하는 초과 유량을 곱한 것과 같습니다. 40 LPM만 스로틀을 통해 액추에이터로 이동하고 20 MPa 릴리프 압력에서 작동하는 100 리터/분 펌프의 경우 열 생성은 $$20 \\text{ MPa} \\times 60 \\text{ LPM} = 20 \\text{ kW}$$의 순수 열 낭비입니다. 이를 위해서는 대형 오일 쿨러가 필요하며, 냉각해도 유체 온도는 약 65°C에 도달합니다. 블리드오프 토폴로지를 사용하는 동일한 응용 프로그램은 부하에 따라 결정되는 8 MPa 작동 압력에서만 실행될 수 있으므로 낭비 $$8 \\text{ MPa} \\times 60 \\text{ LPM} = 8 \\text{ kW}$$가 발생하며 이는 열 부하의 절반 미만입니다. 시스템은 더 작은 냉각기를 사용할 수 있으며 오일은 45°C로 유지되고 펌프 수명은 수년 연장되며 전력 소비량은 이에 비례하여 감소합니다.

압력 강화 계산은 다이어그램의 기하학적 구조에서 직접 이루어집니다. 실린더의 보어가 100mm이고 로드 직경이 50mm인 경우 캡 끝 면적은 7854mm²이고 로드 끝 면적은 5890mm²에 불과합니다(환형 면적 = 전체 면적에서 로드 면적을 뺀 값). 1.33의 면적 비율은 미터 아웃 스로틀링이 압력을 최소 33% 강화한다는 것을 의미합니다. 펌프가 캡 끝단에 15MPa를 공급하면 외부 부하가 없는 로드 끝단 압력은 형상만으로 인해 최소 20MPa가 됩니다. 3MPa로 뒤로 밀어내는 저항 부하를 추가하면 로드 엔드 압력이 23MPa에 도달합니다. 해당 로드 엔드 회로의 모든 호스, 피팅 및 씰은 25 MPa(안전 여유 포함) 이상의 압력 등급이 필요합니다. 그렇지 않으면 고장이 발생합니다. 엔지니어는 각 위치에서 예상되는 최대값을 보여주는 압력 주석을 사용하여 이러한 계산을 다이어그램에 직접 표시합니다.

다이어그램은 또한 유량 밸브 크기를 안내합니다. 유량 계수 Cv 또는 Kv는 밸브 카탈로그에 나타나며 1bar 압력 강하에서의 유량을 나타냅니다. 시스템이 0.5MPa(5bar) ΔP를 유지하는 압력 보상 밸브를 통해 60LPM을 필요로 하고 역방향으로 작동하는 경우 밸브는 1bar에서 분당 $$Cv = Q / \\sqrt{\\Delta P} = 60 / \\sqrt{5} = 27$$ 갤런이 필요합니다. 이를 통해 제조업체 제품군 중 어떤 모델이 애플리케이션에 적합한지 결정됩니다. 크기를 과도하게 늘리면 비용이 낭비되고 제어 반응이 느려집니다. 크기를 줄이면 과도한 압력 강하, 가열 및 침식이 발생합니다.

여러 유량 제어 밸브가 상호 작용하는 방식을 이해하면 설계 실수를 방지할 수 있습니다. 일반적인 오류는 두 개의 스로틀이 동등한 전압 분배기를 형성한다는 것을 인식하지 않고 직렬로 배치하는 것입니다. 밸브 A에 개구 면적 A₁가 있고 밸브 B에 개구 면적 A2가 직렬로 연결된 경우 총 유량은 더 작은 개구 면적과 압력 강하의 합에 의해 결정됩니다. 엔지니어는 두 밸브의 속도를 독립적으로 제어할 수 없습니다. 밸브 A를 조정하면 B의 설정이 변경되지 않더라도 압력 분포가 변경되고 밸브 B의 유량에 영향을 줍니다. 유압 유량 제어 밸브 다이어그램에는 이러한 일련의 제한 사항이 표시되어야 하며, 압력 강하 비율의 정밀한 제어를 위해 중복 제한 사항을 제거하거나 의도적으로 이를 사용하도록 설계해야 합니다.

결론

ISO 1219-1 기호를 사용한 유압식 유량 제어 밸브 다이어그램을 통해 엔지니어는 하드웨어를 제작하기 전에 시스템 속도 제어, 에너지 효율성 및 고장 모드를 완벽하게 이해할 수 있습니다. 곡선 제한 기호는 밸브가 기본 스로틀, 압력 보상 조절기 또는 우선순위 분배기로 작동하는지 여부를 나타냅니다. 화살표 표시는 조정 가능성과 보상 기능을 나타냅니다. 회로 배치(미터인, 미터아웃 또는 블리드오프)에 따라 부하 용량과 효율성이 결정됩니다. 이 다이어그램을 읽으려면 그래픽 표준과 각 기호 뒤에 있는 유체 역학 원리를 모두 이해해야 합니다. 대각선 화살표는 인간의 조정을 의미합니다. 수직 화살표는 압력 보상을 의미합니다. 병렬 체크 밸브는 자유로운 역류가 가능한 단일 방향 제어를 의미합니다.

엔지니어는 하중 방향, 필요한 강성, 허용 가능한 효율성 및 압력 등급을 분석하여 회로 토폴로지를 선택합니다. 측정된 압력 및 온도에 대한 다이어그램 예측을 비교하여 오류를 진단합니다. 회로 형상에서 파생된 흐름 방정식과 압력 계산을 사용하여 구성 요소의 크기를 결정합니다. 다이어그램은 설계자, 기술자 및 문제 해결사 사이의 공통 언어 역할을 하므로 시카고에 있는 누군가가 회로도를 검토하고 표시된 테스트 지점에서 특정 압력 측정을 요청하여 싱가포르에서 작동하는 기계를 진단할 수 있습니다.

유압식 유량 제어 밸브 다이어그램을 마스터한다는 것은 모든 선과 기호가 물리적 하드웨어와 측정 가능한 에너지 변환을 나타낸다는 것을 인식한다는 것을 의미합니다. 두 곡선 사이의 압착은 난류 제트기에서의 분자 충돌, 마찰로 인한 온도 상승, 현대 기계를 가능하게 하는 정밀한 속도 제어를 나타냅니다. 응용 분야가 중력 하에서 안전하게 하강하는 굴삭기 붐이든, 8세그먼트 속도 프로파일링을 갖춘 사출 금형 충전이든, 일정한 속도로 공급되는 간단한 연삭 테이블이든 관계없이 다이어그램은 흐름 제어가 작업을 수행하는 방법과 문제가 발생할 수 있는 위치를 정확하게 보여줍니다.