The dynamic characteristics of a pressure compensated flow control valve is studied to investigate the response and stability characteristics of the valve.
A pressure compensated flow control valve has pressure compensated mechanism which consists of a compensator spool having a spring and feedback path to detect pressure difference between front and rear of the flow metering orifice.
Because of the relatively complicated pressure compensator mechanism, the performance characteristics of a pressure compensated flow control valve is not well understood.
To investigate the response of a flow control valve, the equations of motion for the valve are derived in terms of the valve coefficients, and the corresponding block diagrams are presented.
The stability criteria is given from the resultant transfer function, and it is shown that the damping length of the compensating spool should be minimized for stability so that the damping coefficient due to axial flow force becomes small.
A typical pressure compensated flow control valve is designed, and the indicial responses at both the inlet and outlet are tested. The theoretical results show good agreement with the experiment.
이 논문은 압력 보상 유량 제어 밸브의 動特性을 구하여, 이를 해석하므로서, 압력 보상 유량 제어 밸브의 설계시에 필요로 하는 기본 자료를 얻고, 또 실험을 통하여 이를 확인하므로서 이론적인 전개의 타당성을 부여하고자 하는 것이다.
일반적으로 단순한 可變 오리피스를 사용한 유량 제어 밸브는 밸브의 開度가 같아도 밸브 전후의 압력차에 따라서 유량이 변하게 된다. 그러므로, 압력 보상 유량 제어 밸브에는 壓力補償機構로서의 보상 - 스푸울이 밸브 내부에 설치되어 있는데, 이 스푸울은 스프링 - 질량 - 制動마찰 운동系를 형성하게 된다.
이 보상 스푸울을 내장한 압력 보상 유량 제어 밸브는 유량제어용 throttle밸브의 前後 압력차를 항상 일정하게 유지시키기 위하여 유량 제어용 throttle밸브의 입구 압력과 출구 압력을보상 스푸울에 귀환시키게 되는데, 이 귀환 통로의 저항치에 따라서 밸브의 應答度 및 安定性이 달라진다.
따라서, 본 논문에서는 귀환 통로의 저항값과 스푸울 밸브 및 throttle 밸브의 밸브係數들의 항으로 운동 방정식을 유도하였고, 이 유도된 식을 이용하여 밸브의 安定性과 應答度를 고찰하였다.
이론적인 전개를 간단히 하기 위해서 밸브 자체에 대해서만 전개하였으므로, 기름의 압축성은 고려하지 않았으나, 실험의 결과와 잘 부합되었다.
이 압력 보상 유량 제어 밸브는 내부에 歸還系를 형성하고 있으므로 自動制御 이론을 도입하여 安定性을 판별하는 기준식을 도출하였는데, 이는 실험에서 타당성이 확인되었다.
이론적인 전개에서 얻은 결과식을 확인하기 위하여 밸브 유입구 압력과 유출구 압력의 급상승시에 대한 step應答을 구하여서 비교 관찰하는 실험을 하였다.
본 실험에서는 귀환 통로의 저항값을 변경시켜 가면서 이에 따른 應答을 고찰하기 위하여 귀환 통로에 가변 저항을 설치하였으며, 또 스프링 상수 및 초기 설정 스프링 힘이 밸브의 보상 압력에 미치는 영향을 검토하기 위해서 이들도 조절할 수 있도록 실험 장치를 제작하여 실험하였다.
실험 결과, 전개된 이론식은 실험과 잘 부합되었으며, 특히 밸브를 설계할 때 필요로 하는 기초 자료들을 얻었다.
또, 실험을 통하여 밸브 各部分에 있어서의 작동 상태를 규명하였고 밸브係數들이 작동점(operating point)에 따라서 달라지는 경향을 파악하였다.
