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방향제어 밸브의 작용(3)
흐름의 방향을 제어하는 방향제어 밸브는 유체의 흐름방향을 제어하는 것이 목적이다.
방향제어 밸브는 유체를 통과시키거나 정지시키는 또는 흐름의 방향을 변화시키는 기능을 가지고 있는데, 이는 방향제어 밸브의 종류 및 기능에 따라 작용이 달라진다. 이에 본지에서는 이들의 종류 및 기능에 대하여 살펴보겠다.
(4) 2포트 전자 밸브
2포트 전자 밸브는 공기 흐름의 개폐에 사용하는 것으로 주로 공기압원의 개폐, 공기의 흐름, 긴급차단 등에 사용된다. 2포트 전자 밸브에는 상시폐형과 상시개형이 있다. 그림 15에 공기의 흐름을 예로 하여 2포트 전자 밸브와 그 기능을 들었다. 전자 밸브의 코일이 소자인 때에는 입구 P에서 유입되는 압축공기는 밸브 시트의 통로가 열려 압축 공기는 흐르게 된다.
(a) 원리와 구조
그림 15와 같은 전자밸브는 비교적 구경이 작은 곳에 사용되는 직동형 2포트 전자 밸브(포핏식)의 구조 예이며 상시폐형을 들었다.
그림 15에서 코일에 전류가 통하게 되면 평면 플랜저(이하 단지 플랜저라 한다)는 전자석에 의하여 위쪽으로 흡인되어 밸브시트가 열려 작동유체는 입구 P에서 출구 A에 흐른다. 전기를 끊으면 플랜저는 플랜저 스프링에 의하여 아래쪽으로 이동하며 플랜저는 밸브 시트를 닫고 통로가 닫힌다. 상시개형은 앞의 동작과 반대로 된다.
그림 16은 비교적 구경이 큰곳에 사용되는 파일럿형 2포트 전자 밸브로 상시폐형을 들었다. 여기서 코일에 전류를 통하면 플랜저는 전자력에 의하여 위쪽으로 흡인되어 파일럿 밸브 시트가 열린다. 작동유체의 일부는 입구 P에서 파일럿 밸브 시트를 지나 출구측으로 흘러 주 밸브에 작용하여 주밸브를 연다 그 결과 작동유체는 입구 P에서 통로가 큰 주밸브 시트부를 지나 출구 측으로 흐른다. 전기가 끊어지면 플랜저는 플랜저 스프링에 의하여 아래쪽으로 이동하여, 파일럿 밸브 시트는 닫히고 주 밸브도 닫힌다.
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그림 16. 파일럿형 2포트 전자 밸브(상시폐) |
(5) 3포트 전자 밸브
3포트 전자 밸브는 단동 실린더나 단동 다이어프램형 액추에이터, 공기 클러치, 공기 브레이크 등의 조작, 용기에의 압력충전, 방출, 고.저압 전환, 공기압의 차단, 방출등에 사용된다.
3포트 전자 밸브에는 밸브 통과의 상태에서 보면 상시폐형, 상시개형 및 디텐트 방식의 것이 있다.
그림 17에 단동 실린더 조작을 예로하여 3포트 전자 밸브와 그 기능을 들었다. 전자 밸브의 코일이 소자시에는 입구 P에서 유입되는 압축공기는 통로가 닫쳐 있기 때문에 흐르지 않는데, 단동 실린더의 스프링에 의하여 복귀되는 공기는 3포트 전자 밸브의 출구 A에서 배기구 R로 흘러 배출된다. 전자 밸브의 코일이 여자시에는 통로가 열리고 압축공기는 입구 P에서 들어가서, 출구 A를 지난 단동 실린더로 들어가 피스톤을 전진시킨다.
(a) 원리와 구조
그림 18과 같은 3포트 전자 밸브는 비교적 구경이 작은 경우에 사용되는 직동형 3포트 전자 밸브(포핏식)의 구조 예이며 상시폐형을 들었다. 코일에 전류가 통하면 그림 18과 같이 플랜저는 전자식에 의하여 위쪽으로 흡인되어 입구 밸브 시트가 열려 작동유체는 입구 P에서 출구A로 흐른다.
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그림 18. 직동형 3포트 전자 밸브(상시폐, 포핏식) |
전기를 끊으면 플랜저는 플랜저 스프링에 의하여 아래쪽으로 복귀되어 입구 밸브 시트는 플랜저가 아래쪽으로 이동하면 열리고 출구측의 작동 유체는 배기구 R에서 대기로 배출된다.
그림 17은 직동형 3포트 전자밸브로 스폴형의 메탈 봉합방식(슬라브와 스풀 간은 수μm의 캡에서 공기의 누설을 적게 하고 있다)의 구조 예이며 입구 P, 출구A,배기구R 포트의 접속을 바꾸면, 상시폐에도, 상시개에도 사용할 수 있다.
그림 19는 파일럿형 3포트 전자밸브(포핏식)로 상시폐형의 구조 예를 들었다.
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그림 19. 파일럿형 3포트 전자 밸브(상시폐, 포핏식) |
파일럿 밸브는 소형의 작동형 3포트 전자 밸브로, 이에 의하여 파일럿 압을 발생하여 주 밸브를 전환한다. 여기서 코일이 전류를 통하게되고 여자되면 플랜저는 흡인된다. 그 결과 주 밸브의 피스톤에 파일럿압이 작용하여 주 밸브는 전환된다. 소자되면 플랜저는 복구되고 파일럿 밸브의 배기구가열리기 때문에 주 밸브의 피스톤에 작용하고 있는 파일럿압은 대기에 배출되어 주 밸브에 가해지는 압력에 의하여 주 밸브는 전환돤다.
디텐트 방식의 3포트 전자밸브는 시판되고 있는 경우가 적다. 4포트 또는 5포트 전자밸브 디텐트 방식의 것을 사용하여 불필요한 포트를 불룩하여 3포트 전자 밸브로 하는 경우가 많다.
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