안녕하세요 이방인입니다.
오늘은 공기나 액체의 흐름과 방향을 제어할 때 사용되는 '솔레노이드 밸브'에 대해 알아보도록 하겠습니다.
정말 여러가지 영상을 찾아보다가 유튜버 '공대언니 이지공압'님의 영상이 편집도 잘하시고 설명도 가장 쉽고 간단하게 해주셔서 이 분의 자료를 참고하였습니다.
먼저 이건 단동 솔레노이드 밸브입니다.
코일이 한쪽에만 달려있습니다.
이건 복동 솔레노이드 밸브입니다.
코일이 양쪽에 달려있습니다.
솔레노이드 밸브는 전기적인 신호에 의해서 작동되기 때문에 정말 다양한 자동제어 시스템 분야에 사용되는데요. 천천히 하나씩 알아보겠습니다.
우선 솔레노이드 밸브를 이해하기 위해선
가장 먼저 '솔레노이드'가 무엇인지 알아야합니다.
위에 보이는 얇은 선은 전류가 흐를 수 있는
'도선'이라고 하는데요.
이 도선을 어떤 형태로든 감게되면
그 형태를 우리는 '코일'이라고 부릅니다.
솔레노이드가 무엇일까?
그리고 그 코일을 나란하게 여러번 감아서
원통모양으로 만든것을 '솔레노이드'라고 부릅니다.
'솔레노이드 밸브'는 내부에 이렇게 원통형으로 여러번 감겨있는 코일이 들어있는 '전자 밸브'라고 생각하시면 됩니다.
왼쪽은 직접 수동으로 개폐하는 밸브라면
오른쪽은 전류가 들어갔을때 전자적으로 개폐되는
'솔레노이드 밸브'입니다.
이 도선에 전류가 흐르기 시작하면
도선을 중심으로 동심원 방향의 자기장이 형성됩니다.
이 원리를 이용해서 솔레노이드 밸브는
유로를 열고 닫고 유체를 혼합하고 전환할 수 있습니다.
솔레노이드 밸브는 다양하게 있지만,
그 중에서도 스풀형 구조가 가장많이 사용됩니다.
위 그림은 단동 스풀형 5포트 솔레노이드 밸브의 구조도입니다.
대표적인 구성 부품들을 살펴보면,
솔레노이드 코일, 플런저, 피스톤, 스풀과 실링, 밸브 몸체, 스프링이 있습니다.
그리고 '파일럿홀'이 있는데요.
이 파일럿홀은 공급되는 압축공기를 스프링쪽과 플런저쪽에 전달해주는 역할을 합니다.
지금은 어려울 수 있으니 추후에 따로 다루겠습니다.
스풀형 구조
그 대신, 솔레노이드 밸브를 이해하기위해 꼭 알아야할 스풀형 구조를 배워보겠습니다.
보시면 3개의 포트와 피스톤, 스풀과 실링이 있습니다.
피스톤이 유체에 의해 뒤로 밀리면,
스풀도 함께 밀리면서
스풀의 튀어나온 부분의 움직임에 따라
하단 왼쪽의 포트는 막게되고
반대쪽 포트는 열게됩니다.
반대로 피스톤이 스프링에 의해 다시 앞으로 전진하면
스풀도 함께 전진하면서 오른쪽 포트는 막히고
왼쪽 포트는 통로가 열리게되어 유체가 흐르게 됩니다.
이게 바로 스풀형 구조입니다.
솔레노이드 밸브 작동원리
자 그럼 5포트 단동 솔밸브를 예로 솔밸브 작동원리를 설명드리겠습니다.
단동형의 경우 전류가 흐르지않는 것이 기본 상태인데요.
솔레노이드 코일에 전류를 흐르지않은 상태에서는
피스톤과 스풀이 내부의 스프링과 공급압력에 의하여 왼쪽으로 밀려있는 상태입니다.
따라서 유체의 흐름을 보면
1번과 2번포트를 지나 유체가 공급되고
4번과 5번포트를 통해 유체가 빠져나가게됩니다.
그리고 3번포트는 차단됩니다.
하지만 솔레노이드 코일에 전원이 인가되면
코일에는 전류가 흐르기 시작합니다.
그럼 솔레노이드 코일에는 전류에 의한 자기장이 형성되어서 자기력이 발생합니다.
그럼 오른쪽으로 치우쳐져있던 플런저가 왼쪽으로 옮겨지면서
피스톤과 플런저 사이 뚫린 구멍을 통해 유체가 공급되어 피스톤을 오른쪽으로 밀게되고
자연스럽게 스풀도 함께 밀리면서
유체 흐름방향이 전환됩니다.
따라서 1번포트에서 2번포트로 공급되던 공기가
1번포트에서 4번포트로 출력되고
4번에서 5번으로 배기되던 공기가
2번에서 3번으로 배기됩니다.
그리고 5번포트는 차단됩니다.
솔레노이드 밸브 실습
맨왼쪽 = 레귤레이터,
중앙 = 단동 솔밸브
중앙 위 = 공압실린더
오른쪽 = 코일테스터
먼저 코일테스터의 전원 OFF 상태로 테스트 해보겠습니다.
코일테스터의 전원이 OFF되어있다는 것은
솔레노이드 밸브 코일로 전류가 흐르지 않고있다는 것을 의미합니다.
그럼 솔레노이드 밸브 내부에서는
스프링과 압축공기 힘으로 인해
스풀과 피스톤이 플런저 방향으로 밀려있는 상태입니다.
그럼 아까 배웠던대로
압축공기는 1번과 2번을 통해 공급되고
4번과 5번을 통해 배기될것입니다.
보시면 1,2번을 통해서 들어간 공기가
복동실린더의 로드쪽으로 들어가
로드를 후진 시키고 있습니다.
그리고 헤드측에 있던 공기는
4-5번을 통해 빠져나간것을 알 수 있습니다.
자 그럼 이제 반대로 코일테스트의 전원을 ON으로
바꿔주겠습니다.
그러면 이제 솔밸브 내부로 전류가 흘러들어가면서
플런저가 당겨지고 플런저와 피스톤 사이 구멍을 통해
들어온 압축공기가 피스톤과 스풀을
스프링방향으로 밀게됩니다.
그리고 압축공기의 흐름 방향이 바뀌게 됩니다.
압축공기가 1번에서 4번으로 공급되고
실린더 안에있던 배기는 2번과 3번으로 배기되면서
실린더 로드가 전진하게 됩니다.
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