압력 제어 밸브

압력 제어 밸브의 기능과 종류에 대해 알아보자

공압 제어 시스템은 여러 개로 분류하면 작업 요소, 제어 요소, 신호 검출 요소 등으로 나눌 수 있다. 공기 압축기에 의해 발생된 공압은 각종 공기 정화 기기에 따라 질이 다르기 때문에 관로를 통해 공압 액추에이터가 목적이나 조건에 따른 기계적 일을 한다. 이때 액추에이터가 목적이나 조건에 맞는 일을 하려면 공기의 압력을 제거하고 유량을 제어하고 흐름의 방향을 변화시키거나 정지시키는 기능의 조작을 실행해야 한다. 목적에 따라 사용하는 기기를 통해서 공압 제어 밸브라고 부른다. 공압 제어 밸브는 작용하는 목적에 따라 압력 제어 밸브, 유량 제어 밸브, 방향 제어 밸브로 분류하고 그  어느 것 하나 공압 시스템의 구성에 없어서는 안 된다. 이러한 밸브들은 여러 가지 특징과 조합하여 다양한 기능을 만들고 종류도 매우 다양하다. 보통의 공압 시스템에는 한 개의 액추에이터에 대하여 2~4개 정도의 공압 제어 밸브가 사용될 정도로 종류와 수량이 다른 공압 기기에 비해 가장 많이 사용된다.

 

압력제어 밸브의 기능과 종류

컴프레서에서 공기탱크를 경유하며 시스템으로 보내는 압축 공기는 시스템의 사용 압력보다 높게 설정하는 경우가 많다.  그렇게 설정하는 이유는 시스템에 사용하는 공압의 안정화를 꾀하기 위한 목적이며 시스템 전단에서 감압시킨 후에 사용해야 한다. 만약 컴프레서의 압력을 감압하지 않고 그대로 액추에이터에 사하게 되면 작동이 올바르지 않아 충격이 발생하기도 하고 필요 이상의 힘일 출력되면 다양한 트러블이 발생하여 기계의 수명이 단축될 수 있다. 액추에이터의 사용 빈도가 과도하게 증가하게 되면 공압이 저하되거나 이상 상승 현상이 일어날 수 있다. 어떤 경우라도 공압의 변동은 파워의 변동에 나타나게 됨으로 사용 공압을 평균화해야 하며 이런 용도에 맞게 사용해야 하는 밸브를 압력 제어 밸브라고 한다. 압력 제어 밸브의 종류에 따라 압력 조절 밸브, 릴리프 밸브 또한 시퀀스 밸브가 있다.

릴리프 밸브는 회로 내부의 공기 압력이 설정한 값을 초과할 때 유체를 배기시 회로 내부의 공기 압력을 설정 값 안으로 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 장치나 작업자를 보호하는 안전밸브와 기능은 동일하지만 사용하는 빈도는 달라 호칭과 구조도 다르다. 릴리프 밸브의 구조는 직동 릴리프 밸브와 파일럿형 릴리프 밸브로 구분할 수 있다. 직동형 릴리프 밸브는 릴리프 압력을 조정 스프링으로 설정하여 조정할 수 있다. 공기 압력이 다이어프램에 작용하면 조정 스프링이 작용되고 밸브가 열려 있어 공기를 외부로 배출시킨다. 파일럿형 릴리프 밸브는 외부의 파일럿 신호로 릴리프 압력을 설정해야 하는 는 것으로 파이프 크기가 크거나 원격 조작할 때 공압 탱크 회로의 최고 압력을 제한하는 안전밸브와 기능은 동일하지만 구조는 볼 포핏형으로 되어 있어 1차 측 압력이 상승하여 설정된 조정 스프링 압력보다 올라가면 대기가 급격하게 방출되어 릴리프 특성이 좋다고 할 수 있다.

압력 제어 밸브에서 가장 중요한 사항은 아래와 같다.

감압밸브는 압력 제어 밸브 중에서 가장 중요한 기능을 가진 밸브라 할 수 있다. 공압 동력원에서 오는 압축 공기를 감압하며 2차 공기 압력을 동일한 공기 압력으로 설정하고 조절함으로 1차 측 공기 압력이 변화하거나 2차 측의 공기의 양을 조절하는 데 사용하고 변경되어도 설정 공급 압력의 변동을 확 낮추어 안정된 공기 압력을 공급시켜 준다. 감압 밸브를 구조와 기능에 따라 분류하면 직동형과 파일럿형으로 분류할 수 있다. 이것은 설정 공기 압력을 필요 이상이 될 때까지 공기 압력을 대기로 배출하는 기능을 가진 릴리프형과 1차 측의 유입 공기를 차단시킴으로써 조절하고자 하는 논 릴리프형으로 구별하여 저 유량용의 유량 특성을 개선할 목적으로 2차 공기를 항상 공기 중으로 방출하는 블리드 방식이 있다. 직동형 감압 밸브는 핸들을 조정 스프링으로 조정하면 밸브가 열려 1차 측에서 공기가 들어가 조정 스프링력에 대응하는 공기 압력이 다이어프램에 작동되고 2차 측 공기 압력과 조정 스프링력이 평행을 유지하도록유체의 통로 단면적을 제어한다. 2차 측 공기 압력이 설정 공기 압력을 초과하게 되면 공압과 스프링력의 평형 상태가 나빠져서 다이어프램이 위로 올라가 스템과의 틈새가 생기고 2차 측의 공기는 릴리프 구멍을 통해서 대기로 방출되어 압력이 제어된다. 내부 파일럿형 감압 밸브는 내부에 파일럿 기구를 조립한 것으로 2차 측 공기 압력의 변화에 민감하게 대응하여 고정도의 압력제어를 하기 위해 사용된다. 내부의 핸들을 회전하여 조정 스프링을 압축하면 1차 측의 교축부를 통과한 압축 공기는 파일럿 밸브가 닫히면 노즐 배압이 높아져 다이어프램 b를 밑으로 눌러 주밸브가 열리고 1차 측 압축 공기가 2차 측으로 유입된다.