공장이나 건설 장비에서 유압 시스템을 작업할 때 방향 제어 밸브라는 구성 요소가 계속해서 나타납니다. Rexroth 4WE 6 E는 산업용 유압장치에서 가장 널리 사용되는 밸브 중 하나이며 그럴 만한 이유가 있습니다. 이 밸브는 유압유가 시스템을 통해 이동하는 방식을 제어합니다. 즉, 기계가 이동하고 작동하는 방식을 제어합니다.
4WE 6 E는 엔지니어들이 솔레노이드 작동식 방향 스풀 밸브라고 부르는 것입니다. 복잡해 보이지만 기본 아이디어는 간단합니다. 밸브의 솔레노이드(전자기 코일)에 전기가 흐르면 밸브 본체 내부의 금속 스풀을 밀어냅니다. 이 스풀 움직임은 유압유의 방향을 한 포트에서 다른 포트로 변경하여 유압 실린더나 모터가 움직이는 방향을 변경합니다. 전기가 멈추면 스프링이 스풀을 원래 위치로 밀어냅니다.
4WE 6 E가 다른 이유
모델 이름의 "E"는 이 밸브 설계에 대한 중요한 정보를 알려줍니다. 이는 밸브가 전자기 코일이 유압유와 접촉하는 습식 핀 솔레노이드를 사용한다는 것을 의미합니다. 이 디자인 선택에는 여러 가지 이점이 있습니다. 오일은 솔레노이드를 냉각시키고 작동 소음을 줄이며 구성품의 작동 수명을 연장시킵니다. 대부분의 버전에서는 솔레노이드를 360도 회전할 수도 있으므로 좁은 공간에도 쉽게 설치할 수 있습니다.
밸브는 세계 여러 지역에서 CETOP 3 또는 D03이라고도 불리는 NG6 표준을 따릅니다. 이러한 표준화는 생각보다 더 중요합니다. 이는 밸브가 표준 장착 플레이트에 맞고 유압 매니폴드를 변경하지 않고도 Parker, Vickers 또는 Argo Hytos의 유사한 밸브로 교체할 수 있음을 의미합니다. 유지 관리 팀의 경우 이러한 상호 교환성은 교체 부품이 신속하게 필요할 때 가동 중지 시간을 줄여줍니다.
Rexroth는 최대 350bar(약 5,076PSI)의 압력에 대해 4WE 6 E를 평가합니다. 최대 흐름 용량은 DC 전원 버전에서 분당 80리터, 즉 분당 약 21갤런에 이릅니다. 이 수치는 밸브를 크기에 비해 고성능 범주에 속하게 합니다. 사출 성형기부터 굴삭기 및 광산 장비의 유압 시스템까지 모든 것을 제어할 수 있습니다.
밸브가 실제로 작동하는 방식
밸브 본체 내부에서는 스풀이 앞뒤로 움직여 다양한 포트를 연결합니다. 밸브에는 엔지니어가 P, T, A, B라는 라벨을 붙인 4개의 기본 포트가 있습니다. 포트 P는 가압 유체를 공급하는 유압 펌프에 연결됩니다. 포트 T는 유체가 반환되는 저장소나 탱크에 연결됩니다. 포트 A와 B는 실린더의 양면처럼 유압 액추에이터에 연결됩니다.
하나의 솔레노이드에 전원을 공급하면 스풀이 이동하여 P를 A에 연결하고 B를 T에 연결합니다. 이렇게 하면 가압된 유체가 실린더의 한쪽으로 보내지고 다른 쪽은 탱크로 다시 배출됩니다. 다른 솔레노이드에 전원을 공급하면 연결이 반대가 됩니다. 이제 P는 B에 연결되고 A는 T에 연결되어 실린더를 반대 방향으로 움직입니다. 솔레노이드에 전원이 공급되지 않는 중앙 위치에서 스프링 중심 버전은 스풀을 모든 포트를 차단하는 중립 위치로 유지합니다.
밸브는 엔지니어가 "기호"라고 부르는 다양한 스풀 구성으로 제공됩니다. 기호 E는 스프링 센터링이 있는 3위치 밸브에 일반적입니다. 밸브가 중앙 위치에 있으면 모든 포트가 차단됩니다. 기호 HA는 스프링 리턴 기능이 있는 2위치 밸브를 나타내며, 한 방향으로만 동작이 필요한 경우에 사용됩니다. 일부 응용 분야에서는 스풀이 움직일 때 기계식 핀이 스풀을 제자리에 고정하는 "OF"라고 표시된 멈춤쇠 버전을 사용합니다. 이러한 디텐트 밸브는 위치를 전환하는 데 짧은 전기 펄스만 필요하므로 오랫동안 위치를 유지하는 시스템에서 에너지를 절약합니다.
압력 고려사항 및 시스템 설계
4WE 6 E를 사용하여 시스템을 설계할 때 한 가지 숫자, 즉 최대 탱크 포트 압력에 주의가 필요합니다. 포트 P, A, B는 350bar를 처리할 수 있지만 포트 T는 일반적으로 최대 160bar이지만 일부 변형은 최대 210bar까지 가능합니다. 이러한 차이로 인해 중요한 설계 제약이 발생합니다. 특정 스풀 기호를 사용하여 최대 작동 압력에서 밸브를 작동할 때 Rexroth는 포트 T를 탱크나 기타 구성 요소의 배압을 볼 수 있는 복귀 라인이 아니라 배수 라인으로 사용해야 한다고 경고합니다.
이 압력 제한은 스풀 밸브가 내부적으로 작동하는 방식과 연결됩니다. 밸브가 작동할 수 있도록 하는 스풀과 밸브 본체 사이의 간격이 좁아도 내부 누출이 발생합니다. 이는 결함이 아닙니다. 이는 스풀 밸브 설계의 고유한 특성입니다. 시간이 지남에 따라 밸브가 마모됨에 따라 이러한 내부 누출은 점차 증가합니다. 누출되는 유체는 어딘가로 이동해야 하므로 탱크 포트 압력 제한이 장기적인 신뢰성에 중요한 이유입니다.
압력과 관련된 또 다른 문제는 로드 측 면적이 피스톤 측 면적보다 작은 차동 실린더에서 발생합니다. 밸브 기호가 특정 전환 조건 동안 로드측 복귀를 차단하는 경우 면적 비율로 인해 밸브의 350bar 정격을 초과하여 로드 챔버의 압력이 강화될 수 있습니다. 이러한 현상을 압력 강화라고 하며 실린더를 손상시키거나 심지어 위험한 고장을 일으킬 수도 있습니다. 해결 방법은 차동 실린더의 로드 측에 외부 릴리프 밸브를 추가하거나 이러한 차단 조건을 생성하지 않는 스풀 기호를 선택하는 것입니다.
전기 사양 및 제어 옵션
4WE 6 E는 DC 및 AC 전기 공급 장치 모두에서 작동합니다. 일반적인 DC 전압에는 12, 24, 96 및 205V가 포함됩니다. AC 버전은 일반적으로 50 또는 60Hz에서 110/120 또는 230V로 실행됩니다. 전기 커넥터는 2개의 전원 연결부와 1개의 접지를 포함하는 3극 설계의 EN 175301-803 표준을 따릅니다. 대부분의 버전에는 솔레노이드 스위치가 꺼질 때 전압 스파이크로부터 보호하기 위한 억제 다이오드가 내장되어 있습니다.
위험 지역에서의 적용을 위해 Rexroth는 XE 또는 VE1로 표시된 방폭 버전을 제공합니다. 이러한 변형은 유럽 설치에 대한 ATEX 표준 또는 북미 사이트에 대한 NEC 505/Class I Zone 1 요구 사항을 충족합니다. 방폭 하우징과 본질 안전 솔레노이드를 통해 밸브는 화학 공장이나 해양 석유 플랫폼과 같은 가연성 가스나 증기가 있는 환경에서 안전하게 작동할 수 있습니다.
"OF" 지정이 있는 디텐트 옵션은 에너지 효율성에 상당한 이점을 제공합니다. 위치를 유지하기 위해 솔레노이드에 지속적으로 전원을 공급하는 대신 100밀리초 펄스를 보내 스풀을 이동시킨 다음 기계적 멈춤쇠가 스풀을 제자리에 고정시킵니다. 이는 발열을 줄이고 솔레노이드 수명을 연장하며 전력 소비를 줄입니다. 공작 기계 제조업체는 장시간 가공 작업 중에 공작물을 단단히 고정해야 하는 유압 클램핑 시스템에 이 기능을 사용합니다.
유체 호환성 및 씰 재질
표준 4WE 6 E에는 HLP 또는 HVLP 사양을 충족하는 대부분의 미네랄 기반 유압 오일에 작동하는 NBR(니트릴 고무) 씰이 함께 제공됩니다. NBR 씰은 HFC 범주의 물-글리콜 내화성 유체도 처리합니다. 그러나 시스템이 HETG, HEES 또는 HEPG와 같은 생분해성 유압유나 HFDU 또는 HFDR과 같은 합성 내화 유체를 사용하는 경우 주문 시 FKM(탄화플루오르) 씰을 지정해야 합니다.
씰 재료를 잘못 사용하면 급격한 성능 저하 및 시스템 고장이 발생합니다. 유지 관리 중에 씰을 교체하는 경우 부품을 주문하기 전에 시스템이 실제로 사용하는 유체가 무엇인지 확인하십시오. NBR 씰 키트의 부품 번호는 3492432이고 FKM 키트는 3120269입니다. 잘못된 키트를 사용하면 호환되지 않는 씰이 부풀어 오르거나 갈라지거나 분해된 후 몇 달 안에 밸브가 다시 찢어질 수 있습니다.
Rexroth는 유압유가 ISO 4406 클래스 20/18/15 청결 표준을 충족해야 한다고 지정합니다. 이 3자리 숫자 코드는 다양한 크기 범위에서 최대 입자 수를 나타냅니다. 더 깨끗한 유체는 정밀 가공된 스풀과 보어 표면의 마모를 줄여줍니다. 오염된 유체는 마모를 가속화하고 내부 누출을 증가시키며 스풀이 달라붙거나 불규칙하게 움직일 수 있습니다. 10마이크로미터 이상의 등급으로 적절한 여과 장치를 설치하면 밸브 투자를 보호하고 서비스 수명을 연장할 수 있습니다.
설치 및 첫 작동
밸브는 4개의 볼트를 사용하여 표준 NG6 또는 CETOP 3 서브플레이트에 직접 장착됩니다. 장착 패턴과 포트 위치는 ISO 4401-03-02-0-05를 따르므로 제조업체 간 호환성이 보장됩니다. O-링은 각 포트 연결을 밀봉하며, 끼이거나 굴러가는 것을 방지하려면 설치 중에 이러한 O-링에 유압유를 얇게 도포해야 합니다.
솔레노이드가 습식 핀 설계를 사용하기 때문에 올바른 작동을 위해서는 내부 공동을 유압유로 채워야 합니다. 초기 시동 중에는 솔레노이드 챔버에서 공기를 제거하기 위해 유압 펌프를 작동하는 동안 밸브를 여러 번 순환해야 할 수도 있습니다. 이 공간에 갇힌 공기는 솔레노이드 힘과 밸브 응답 시간에 영향을 미칩니다. 일부 설치에는 솔레노이드 하우징에 작은 환기 나사가 포함되어 시운전 중에 갇힌 공기를 배출하는 데 도움이 됩니다.
모든 4WE 6 E에는 전력 없이 밸브를 이동할 수 있는 수동 오버라이드가 포함되어 있습니다. 표준 숨겨진 버전에 액세스하려면 특별한 도구가 필요합니다. 옵션 버전에는 유지 보수 또는 비상 상황 중에 수동으로 작동할 수 있는 널링 손잡이 또는 잠글 수 있는 버섯머리 버튼이 포함됩니다. 2솔레노이드 밸브에서는 두 수동 오버라이드를 동시에 누르지 마십시오. 내부 구성 요소를 손상시킬 수 있는 기계적 충돌이 발생하기 때문입니다.
흐름 제어 및 소프트 스위칭
4WE 6 E의 일부 버전에는 기본적으로 특정 포트에 설치된 보정 오리피스인 스로틀 인서트가 함께 제공됩니다. "/B12"라는 명칭은 포트 P의 1.2mm 오리피스를 나타냅니다. 이러한 스로틀은 최대 유량만 제한하는 것이 아닙니다. 주요 목적은 신속한 밸브 전환 중에 발생하는 압력 스파이크 및 유량 서지를 관리하는 것입니다. 스로틀 인서트는 유량이 변경되는 속도를 제어함으로써 시스템 충격을 줄이고 다운스트림 구성 요소를 보호하며 전체 시스템 수명을 연장합니다.
".73…A12"로 지정된 특정 모델 변형에는 수정된 스풀 형상을 통한 소프트 스위칭이 통합되어 있습니다. 이러한 버전은 표준 스위칭에 비해 약 85%의 충격 감소를 제공합니다. 더 부드러운 전환은 밸브 이동으로 인해 불쾌한 소음이 발생하거나 유압 충격으로 인해 시간이 지남에 따라 배관 연결 및 매니폴드가 손상되는 응용 분야에 도움이 됩니다. 약간 느린 반응이 트레이드오프인데, 이는 고속 애플리케이션에서는 중요하지만 원활한 작동과 수명을 우선시하는 시스템에서는 분명한 이점을 제공합니다.
일반적인 애플리케이션 및 사용 사례
4WE 6 E 방향 제어 밸브는 산업 자동화 전반에 걸쳐 나타납니다. 사출 성형 기계는 이러한 밸브를 사용하여 금형 조임력과 이젝터 이동을 제어합니다. 밸브의 높은 압력 등급과 안정적인 스위칭 덕분에 플라스틱 가공의 까다로운 듀티 사이클에 적합합니다. 고무 성형 장비는 프레스 제어 및 부품 배출을 위해 유사한 밸브 구성을 사용합니다.
건설 및 이동 장비에는 굴삭기 암 회로, 불도저 블레이드 제어 장치 및 크레인 붐 기능에 4WE 6 E가 통합되어 있습니다. 유량 용량에 비해 밸브의 크기가 콤팩트하므로 혼잡한 이동식 유압 시스템에서 공간이 절약됩니다. 표준화된 장착을 통해 장비 제조업체는 매니폴드를 재설계하지 않고도 여러 공급업체로부터 제품을 공급받을 수 있습니다.
공작 기계 제조업체는 연삭기, 밀링 센터 및 자동화된 생산 라인에 이러한 밸브를 설치합니다. 디텐트 버전은 지속적으로 전력을 소비하지 않고 안정적으로 위치를 유지해야 하는 고정 장치 및 클램핑 시스템에서 특히 잘 작동합니다. 무인 가공 작업은 펄스 작동식 디텐트 밸브의 에너지 절약 및 열 발생 감소로 이점을 얻습니다.
문제 해결 및 유지 관리
4WE 6 E가 올바르게 작동하지 않는 경우 일반적으로 몇 가지 일반적인 문제로 인해 문제가 발생합니다. 느리거나 일관되지 않은 변속은 오염된 유체로 인해 스풀이 보어에 달라붙게 되는 경우가 많습니다. 시스템 필터 차압 표시기를 확인하면 여과가 오염 생성을 따라잡고 있는지 알 수 있습니다. 필터 교체 기한이 지난 경우 이것이 첫 번째 해결 방법입니다.
전기적 문제는 변속이 완전히 실패하거나 약하고 주저하는 밸브 작동으로 나타납니다. 솔레노이드에 전원이 공급되는 동안 밸브 커넥터의 공급 전압을 확인하십시오. 전압이 낮으면 솔레노이드 힘이 감소하고 응답이 느려집니다. 커넥터 핀이 느슨하면 간헐적으로 작동하여 진단하기가 어렵습니다. 대부분의 밸브에 내장된 억제 다이오드는 단락되거나 개방되어 솔레노이드 동작에 영향을 줄 수 있습니다.
밸브의 사용 수명 동안 내부 누출이 증가하면 결국 씰 교체 또는 밸브 교체가 필요합니다. 밸브가 위치를 유지해야 할 때 유압 실린더가 부하를 받아 아래로 내려가는 것을 발견하면 내부 누출이 원인일 수 있습니다. 누출이 심각하지 않은 경우 외부 부하 유지 밸브를 설치하는 것이 밸브 교체보다 더 간단할 수 있습니다. 중요한 위치 유지 응용 분야의 경우 외부 체크 밸브 또는 파일럿 작동식 체크 밸브는 방향 밸브 상태에 관계없이 포지티브 부하 유지를 제공합니다.
습식 핀 솔레노이드 설계는 유지 관리 이점을 제공합니다. 시스템을 배수하거나 유압유 손실 없이 코일을 교체할 수 있습니다. 전기 커넥터를 분리하고 솔레노이드 어셈블리의 나사를 풀고 코일을 교체하기만 하면 됩니다. 이러한 현장 서비스 가능성은 수리 중 가동 중지 시간을 줄여줍니다. 교체 코일을 주문할 때 전압 정격과 커넥터 유형이 설치와 일치하는지 확인하십시오.
크기 조정 및 선택 고려 사항
올바른 방향 제어 밸브를 선택하려면 여러 매개변수를 응용 분야 요구 사항에 맞추는 것이 필요합니다. 압력부터 시작하십시오. 시스템이 350bar 이상에서 작동하면 4WE 6 E가 작동하지 않습니다. 유량 용량은 액추에이터 속도 요구 사항을 기준으로 확인해야 합니다. 서류상으로는 분당 80리터 밸브가 적절해 보일 수 있지만, 해당 한계에 가까워지면 밸브 전체의 압력 강하가 증가하고 열 발생이 문제가 됩니다.
듀티 사이클과 스위칭 주파수를 생각해 보십시오. 지속적으로 전환하는 애플리케이션은 더 높은 열 질량으로 인해 열을 더 잘 처리하는 AC 솔레노이드의 이점을 얻습니다. DC 솔레노이드는 간헐적인 작업에 적합하며 더 빠른 응답 시간을 제공합니다. 시스템이 동작 없이 오랜 기간 동안 위치를 유지해야 하는 경우 지속적인 솔레노이드 전원 공급을 제거하도록 멈춤쇠 구성을 지정하십시오.
스풀 기호는 중앙 위치와 각 극단 위치의 밸브 기능을 결정합니다. 각 포트 연결 구성이 액추에이터에 미치는 영향을 이해하려면 유압 회로도 기호를 주의 깊게 연구하십시오. 기호 E(모든 포트가 중앙에 차단됨)는 외부 힘에 저항하기 위해 정지된 액추에이터를 원하는 응용 분야에 적합합니다. 중앙의 P-to-T 기호는 유휴 기간 동안 열 발생을 줄이는 자유로운 순환을 제공합니다. 귀하의 기능 요구 사항에 맞는 기호를 선택하십시오.
경쟁 대안 및 상호 참조
Rexroth 4WE 6 E가 선도적인 제품인 반면, 다른 여러 제조업체에서는 기능적으로 동등한 밸브를 생산합니다. Parker의 D1VW009CNT 시리즈는 유사한 압력 및 유량 등급으로 직접 교체 기능을 제공합니다. 현재 Eaton의 일부인 Vickers는 NG6 서브플레이트에 직접 교체되는 DG4V-3-8C 시리즈를 제조합니다. Argo Hytos는 RPE3-063C11을 또 다른 교체 가능한 옵션으로 제공합니다.
이러한 제조업체 간 호환성은 조달 부서에 유연성을 제공합니다. 주요 공급업체가 긴 리드 타임이나 재고 부족에 직면한 경우 유압 시스템을 재설계하지 않고도 대안이 존재합니다. 이러한 제조업체 간의 가격 경쟁은 구매자에게 이익이 되지만 Rexroth의 광범위한 유통 네트워크와 기술 지원은 가격 프리미엄을 정당화하는 경우가 많습니다.
다른 제조업체의 밸브를 교체할 경우 스풀 기호가 명목상뿐만 아니라 기능적으로도 일치하는지 확인하십시오. 한 제조업체에서 "기호 E"라고 부르는 것은 다른 제조업체의 버전과 포트 연결이 미묘하게 다를 수 있습니다. 상호 참조 대체를 마무리하기 전에 각 제조업체의 카탈로그에 있는 자세한 포트 연결 다이어그램을 검토하십시오.
가격 및 조달 전략
4WE 6 E의 시장 가격은 지역, 구성 및 구매량에 따라 다릅니다. 북미에서는 개별적으로 구입한 표준 구성의 가격이 약 140달러에 달할 것으로 예상됩니다. 인도 시장의 가격은 ₹7,799~₹9,203이며, 말레이시아 유통업체의 가격은 약 RM196.50입니다. 이러한 차이는 현지 유통 비용, 수입 관세 및 시장 경쟁을 반영합니다.
대부분의 유통업체의 최소 주문 수량은 1개부터 시작하므로 소량 구매가 실용적입니다. 표준 구성의 경우 리드 타임은 일반적으로 7~10일이 소요되지만 공통 전압 및 기호 조합은 대리점 재고에서 배송되는 경우가 많습니다. 덜 일반적인 구성은 공장 주문 제작이 필요한 경우 몇 주까지 연장될 수 있습니다.
중요한 예비 부품 재고를 관리하는 유지 관리 부서의 경우 일반적으로 사용되는 구성 한두 개를 비축하여 예상치 못한 오류에 대비하는 것을 고려하십시오. 밸브의 긴 사용 수명은 예비품이 수년 동안 선반에 보관될 수 있음을 의미하지만 예비품을 비축하는 데 드는 비용은 장비 가동 중지 시간 비용에 비해 최소화됩니다. 시스템이 비표준 유체를 사용하는 경우 재고에 FKM 씰과 같은 특수 구성이 포함되어 있는지 확인하십시오.
최종 권장 사항
Rexroth 4WE 6 E 방향 제어 밸브는 소형 업계 표준 패키지로 안정적인 성능을 제공합니다. 350bar의 압력 등급과 분당 80리터의 유량은 NG6 크기 등급에서 강력한 성능을 제공합니다. 습식 핀 솔레노이드 설계는 성능과 서비스 용이성의 균형을 맞추고 표준화된 장착은 유압 시스템 전반에 걸쳐 광범위한 호환성을 보장합니다.
이러한 밸브를 지정하거나 유지 관리할 때 가장 중요한 세부 사항에 주의를 기울이십시오. 씰 재료를 귀하의 작동유 화학에 맞게 선택하십시오. 과도한 압력 강하 및 열 발생을 방지하려면 밸브 크기를 신중하게 결정하십시오. 위치 유지 응용 분야에서 에너지 절약을 위해 멈춤쇠 버전을 고려하십시오. 적절한 회로 설계를 통해 차동 실린더를 압력 강화로부터 보호하십시오.
밸브의 작동 방식, 한계는 무엇인지, 경쟁 환경에 어떻게 부합하는지 이해하면 선택, 유지 관리 및 문제 해결에 대해 더 나은 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 4WE 6 E는 모든 응용 분야에 완벽하지는 않지만 설계 범위 내에서 산업용 유압 장치 전반에 걸쳐 광범위하게 채택되는 것을 설명하는 입증된 성능을 제공합니다.
