Διαγράμματα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων

Όταν κοιτάζετε ένα διάγραμμα υδραυλικού κυκλώματος, το διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων εμφανίζεται ως ένα από τα πιο απλά σύμβολα στη σελίδα. Δύο συνδεδεμένα κουτιά, λίγες γραμμές, ίσως ένα σύμβολο ελατηρίου. Αλλά αυτό το βασικό στοιχείο ελέγχει μερικές από τις πιο κρίσιμες λειτουργίες σε βιομηχανικά συστήματα, από τη συγκράτηση μιας μπούμας γερανού 50 τόνων έως την προστασία των ακριβών αντλιών από αιχμές πίεσης.

Μια υδραυλική βαλβίδα 2 κατευθύνσεων, που ονομάζεται επίσης βαλβίδα 2/2, έχει δύο θύρες και δύο θέσεις. Η σημειογραφία μπορεί να φαίνεται αφηρημένη στην αρχή, αλλά ακολουθεί ένα λογικό μοτίβο. Ο πρώτος αριθμός σας λέει πόσες θύρες έχει η βαλβίδα (όπου εισέρχεται και εξέρχεται υγρό) και ο δεύτερος αριθμός σας λέει πόσες διαφορετικές θέσεις μπορεί να πάρει η βαλβίδα. Στην περίπτωση ενός διαγράμματος υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων, έχουμε να κάνουμε με την πιο θεμελιώδη δυαδική λογική στην ισχύ ρευστού: ροή ή καθόλου ροή.

Σκεφτείτε τη βρύση της κουζίνας σας. Όταν περιστρέφετε τη λαβή, χρησιμοποιείτε μια βασική βαλβίδα διπλής κατεύθυνσης. Το νερό είτε ρέει είτε όχι. Οι βιομηχανικές βαλβίδες 2/2 λειτουργούν με την ίδια αρχή, εκτός από το ότι μπορεί να ελέγχουν 3.530 λίτρα υδραυλικού λαδιού ανά λεπτό σε πίεση 630 bar αντί για νερό της βρύσης στα 4 bar.

Ανάγνωση των τυπικών συμβόλων του διαγράμματος υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων

Η υδραυλική βιομηχανία χρησιμοποιεί το ISO 1219-1 ως το διεθνές πρότυπο για τα σύμβολα κυκλωμάτων. Αυτό έχει σημασία γιατί ένας μηχανικός στη Γερμανία πρέπει να κατανοήσει ένα διάγραμμα που σχεδιάστηκε στην Ιαπωνία χωρίς σύγχυση. Το πρότυπο ορίζει ότι τα σύμβολα αντιπροσωπεύουν τη λειτουργία, όχι τη φυσική εμφάνιση. Δεν κοιτάτε μια εικόνα της πραγματικής βαλβίδας. Εξετάζετε έναν λειτουργικό χάρτη του τι κάνει η βαλβίδα στη ροή του υγρού.

Σε ένα διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων, κάθε θέση εργασίας έχει το δικό της τετράγωνο κουτί. Εφόσον έχουμε δύο θέσεις, θα βλέπετε πάντα δύο πλαίσια δίπλα-δίπλα. Το πλησιέστερο πλαίσιο στο σύμβολο του ελατηρίου ή σε άλλο μηχανισμό επιστροφής δείχνει τη θέση ηρεμίας, η οποία είναι η κατάσταση στην οποία βρίσκεται η βαλβίδα όταν κανείς δεν την ενεργοποιεί. Το άλλο πλαίσιο δείχνει τι συμβαίνει όταν το ενεργοποιείτε, είτε πατάτε ένα κουμπί, ενεργοποιείτε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ή εφαρμόζετε πίεση πιλότου.

Μέσα σε αυτά τα πλαίσια, απλές γραμμές και σύμβολα σας λένε τα πάντα για τις διαδρομές ροής. Μια ευθεία γραμμή ή βέλος σημαίνει ότι το υγρό μπορεί να περάσει από αυτήν τη θέση. Ένα σύμβολο "T", το οποίο μοιάζει με μια γραμμή κάθετη στη διαδρομή ροής, σημαίνει ότι η θύρα είναι μπλοκαρισμένη. Εάν δείτε ένα διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων με ένα "T" στο πλαίσιο θέσης ηρεμίας, βλέπετε μια κανονικά κλειστή βαλβίδα. Η αντίθετη διαμόρφωση, με το "T" στην ενεργοποιημένη θέση, υποδεικνύει μια κανονικά ανοιχτή βαλβίδα.

Η μέθοδος ενεργοποίησης εμφανίζεται έξω από τα πλαίσια. Το σύμβολο πηνίου ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας σημαίνει ηλεκτρικό έλεγχο. Ένα ελατήριο δείχνει μηχανική επιστροφή. Μια διακεκομμένη γραμμή που δείχνει προς τη βαλβίδα υποδεικνύει έλεγχο πίεσης πιλότου, όπου ένα ξεχωριστό υδραυλικό σήμα κινεί τη βαλβίδα αντί για άμεση μηχανική ή ηλεκτρική δύναμη.

Οι ετικέτες λιμένων ακολουθούν επίσης τα δικά τους πρότυπα. Θα δείτε συνήθως το "P" για την είσοδο πίεσης (σύνδεση αντλίας) και το "A" για τη θύρα εργασίας (σύνδεση ενεργοποιητή). Μερικές φορές θα δείτε το "T" για επιστροφή στο τανκ. Αυτοί οι κωδικοί γραμμάτων παραμένουν συνεπείς μεταξύ των κατασκευαστών, αν και παλαιότερα ευρωπαϊκά διαγράμματα ενδέχεται να χρησιμοποιούν αριθμούς. Το ISO 9461 τυποποιεί αυτές τις ταυτότητες θυρών για να μειώσει τη σύγχυση κατά την εγκατάσταση και τη συντήρηση.

Δομικοί τύποι: Σχεδιασμός Poppet vs Spool σε βαλβίδες 2 κατευθύνσεων

Όταν περνάτε πέρα ​​από το διάγραμμα της υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων σε χαρτί στο πραγματικό φυσικό εξάρτημα, αντιμετωπίζετε δύο θεμελιωδώς διαφορετικούς εσωτερικούς μηχανισμούς. Η επιλογή μεταξύ της βαλβίδας έδρασης (που ονομάζεται επίσης βαλβίδα έδρας) και της κατασκευής καρουλιού καθορίζει εάν η βαλβίδα σας μπορεί να κρατήσει ένα στατικό φορτίο για ώρες χωρίς μετατόπιση ή αν χειρίζεται γρήγορη ποδηλασία σε υψηλή συχνότητα.

Οι βαλβίδες Poppet χρησιμοποιούν ένα στοιχείο σε σχήμα κώνου ή σε σχήμα δίσκου που πιέζει πάνω σε μια αντίστοιχη έδρα. Όταν είναι κλειστό, το μέταλλο συναντά το μέταλλο με δύναμη ελατηρίου πίσω του. Αυτό δημιουργεί αυτό που η βιομηχανία ονομάζει σχεδόν μηδενική διαρροή. Το υδραυλικό υγρό δεν μπορεί να περάσει κρυφά από μια σωστά στεγανοποιημένη βαλβίδα, ακόμη και υπό πίεση 400 bar. Αυτό καθιστά τις βαλβίδες διπλής κατεύθυνσης τύπου poppet τη μόνη επιλογή για κρίσιμες για την ασφάλεια εφαρμογές, όπως κυκλώματα συγκράτησης φορτίου σε εναέριες πλατφόρμες εργασίας ή κινητούς γερανούς.

Το πρότυπο διαρροής FCI 70-2 ποσοτικοποιεί αυτήν την απόδοση. Η κλάση IV επιτρέπει διαρροή ισοδύναμη με 0,01% της ονομαστικής χωρητικότητας, η οποία λειτουργεί καλά για γενική βιομηχανική χρήση. Αλλά όταν χρειάζεστε απόλυτη ασφάλεια, προσδιορίζετε την Κλάση V ή την Κλάση VI. Η κλάση VI, που μερικές φορές ονομάζεται ταξινόμηση μαλακών καθισμάτων, επιτρέπει μόνο χιλιοστόλιτρα ανά λεπτό διαρροής ακόμη και σε πλήρη διαφορική πίεση. Μόνο οι βαλβίδες σφράγισης επιτυγχάνουν αξιόπιστα αυτούς τους χαρακτηρισμούς, επειδή ο μηχανισμός στεγανοποίησης δεν εξαρτάται από σφιχτά μηχανικά διάκενα που αναπόφευκτα φθείρονται.

Οι βαλβίδες μπομπίνας έχουν διαφορετική προσέγγιση. Ένας επεξεργασμένος με ακρίβεια κυλινδρικός πυρήνας ολισθαίνει μέσα σε μια εξίσου ακριβή οπή. Προσγειώνεται στη ροή μπλοκ καρουλιού, ενώ οι αυλακώσεις το επιτρέπουν. Το διάκενο μεταξύ του καρουλιού και της οπής πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να επιτρέπει ομαλή κίνηση, αλλά αρκετά μικρό για να ελαχιστοποιεί τη διαρροή. Αυτός ο εγγενής συμβιβασμός σημαίνει ότι οι βαλβίδες καρούλι διαρρέουν πάντα εσωτερικά σε κάποιο βαθμό.

Αλλά τα σχέδια καρουλιών προσφέρουν τα δικά τους πλεονεκτήματα. Οι χρόνοι απόκρισης τείνουν να είναι πιο συνεπείς και προβλέψιμοι. Το κόστος κατασκευής είναι χαμηλότερο για απλές εφαρμογές on-off. Σε συστήματα όπου κάποια διαρροή δεν έχει σημασία, όπως η προσωρινή απομόνωση κυκλώματος κατά τη συντήρηση, μια βαλβίδα διπλής κατεύθυνσης τύπου μπομπίνας λειτουργεί τέλεια με χαμηλότερο κόστος.

Οι διαφορές απόδοσης εμφανίζονται ξεκάθαρα σε πραγματικές εφαρμογές. Τοποθετήστε μια βαλβίδα μπομπίνας σε έναν κατακόρυφο κύλινδρο που συγκρατεί ένα αναρτημένο φορτίο και θα μετρήσετε την ολίσθηση προς τα κάτω με τις ώρες, καθώς η εσωτερική διαρροή αφήνει το λάδι να γλιστρήσει. Εγκαταστήστε μια βαλβίδα εξαγωγής κλάσης VI και αυτός ο κύλινδρος παραμένει κλειδωμένος στη θέση του για μέρες. Το διάγραμμα αμφίδρομης υδραυλικής βαλβίδας μπορεί να φαίνεται πανομοιότυπο και για τα δύο, αλλά η πραγματικότητα της μηχανικής διαφέρει εντελώς.

Η δυναμική απόκριση διαφέρει επίσης. Οι βαλβίδες ανοίγματος ανοίγουν και κλείνουν γρήγορα επειδή το μήκος διαδρομής είναι μικρό. Απλώς σηκώνετε έναν κώνο από τη θέση του, δεν σύρετε ένα καρούλι σε πολλές θύρες. Αυτό καθιστά τις βαλβίδες διπλής κατεύθυνσης τύπου poppet ιδανικές για εφαρμογές που απαιτούν άμεση εκκίνηση ροής, όπως κυκλώματα διακοπής λειτουργίας έκτακτης ανάγκης ή προστασία κατά της σπηλαίωσης.

Εφαρμογές κρίσιμων κυκλωμάτων με χρήση διαγραμμάτων υδραυλικών βαλβίδων 2 κατευθύνσεων

Η πραγματική αξία της κατανόησης των διαγραμμάτων υδραυλικών βαλβίδων 2 κατευθύνσεων γίνεται σαφής όταν δείτε πού αυτά τα εξαρτήματα επιλύουν πραγματικά προβλήματα μηχανικής. Ορισμένες εφαρμογές απαιτούν απολύτως τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που παρέχουν οι βαλβίδες 2/2.

Κυκλώματα συγκράτησης και αντιστάθμισης φορτίου

Φανταστείτε μια μπούμα εκσκαφέα που κρατά έναν γεμάτο κουβά τρία μέτρα στον αέρα. Ο υδραυλικός κύλινδρος που υποστηρίζει αυτό το φορτίο δεν πρέπει να μετακινείται προς τα κάτω ούτε ένα χιλιοστό, ακόμη και με τις ώρες, ακόμα κι αν ένας υδραυλικός σωλήνας εμφανίσει μικρή διαρροή. Αυτό απαιτεί βαλβίδες αντεπιστροφής που λειτουργούν από πιλότο, οι οποίες είναι εξειδικευμένα στοιχεία διπλής κατεύθυνσης που φαίνονται σε διαγράμματα κυκλώματος με μια πρόσθετη διακεκομμένη γραμμή που υποδεικνύει τη θύρα ελέγχου πιλότου.

Μια βαλβίδα ελέγχου που λειτουργεί με πιλότο (POCV) επιτρέπει την ελεύθερη ροή προς μία κατεύθυνση, γεμίζοντας τον κύλινδρο καθώς ανεβαίνει η μπούμα. Αλλά προς την αντίστροφη κατεύθυνση, η ροή εμποδίζεται εντελώς μέχρι να φτάσει η πίεση πιλότου μέσω της γραμμής ελέγχου. Το διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων δείχνει αυτό ως τυπικό σύμβολο βαλβίδας αντεπιστροφής συν την πιλοτική γραμμή. Όταν ο χειριστής δίνει εντολή να χαμηλώσει η μπούμα, η πίεση πιλότου ανυψώνει μηχανικά το στοιχείο στεγανοποίησης, επιτρέποντας την ελεγχόμενη εκκένωση λαδιού.

Το χαρακτηριστικό μηδενικής διαρροής της κατασκευής poppet κάνει τα POCV να λειτουργούν. Ακόμη και ένας μικρός ρυθμός διαρροής θα προκαλούσε την αργή βύθιση της μπούμας. Αλλά τα POCV έχουν έναν περιορισμό. Δεν είναι συσκευές μέτρησης. Είναι είτε τελείως κλειστά είτε τελείως ανοιχτά. Όταν χαμηλώνετε ένα βαρύ φορτίο με τη βοήθεια της βαρύτητας, ένα απλό POCV μπορεί να προκαλέσει σπασμωδική κίνηση καθώς η βαλβίδα κυνηγάει μεταξύ ανοικτών και κλειστών καταστάσεων.

Εδώ μπαίνουν οι βαλβίδες αντιστάθμισης. Μια βαλβίδα αντιστάθμισης είναι ένα πιο εξελιγμένο στοιχείο διπλής κατεύθυνσης που συνδυάζει μια βαλβίδα αντεπιστροφής για ελεύθερη ροή προς μία κατεύθυνση με μια βαλβίδα ανακούφισης ελεγχόμενης πίεσης για τη διαδρομή επιστροφής. Το διάγραμμα αμφίδρομης υδραυλικής βαλβίδας για μια βαλβίδα αντιστάθμισης δείχνει τρία λειτουργικά εξαρτήματα: τη βαλβίδα αντεπιστροφής, το ανακουφιστικό στοιχείο και ένα πιλοτικό έμβολο που μειώνει την πίεση ανοίγματος της ανακουφιστικής βαλβίδας.

Όταν ο χειριστής ξεκινά μια κίνηση χαμηλώματος, η πίεση του πιλότου από τη βαλβίδα ελέγχου κατεύθυνσης δρα στο έμβολο πιλότου. Αυτό το πιλοτικό σήμα συνδυάζεται με πίεση που προκαλείται από το φορτίο για να διαμορφώσει τη βαλβίδα εκτόνωσης, μετρώντας τη ροή επιστροφής. Το αποτέλεσμα είναι ομαλή, ελεγχόμενη κάθοδος ακόμη και με μεγάλα φορτία υπέρβασης. Τοποθετώντας τη βαλβίδα αντιστάθμισης απευθείας στον ενεργοποιητή και όχι στην κύρια βαλβίδα ελέγχου, εντοπίζετε την ευθύνη ελέγχου ροής ακριβώς εκεί που έχει μεγαλύτερη σημασία.

Κυκλώματα φόρτισης και εκφόρτωσης συσσωρευτή

Σε συστήματα που χρησιμοποιούν αντλίες σταθερής μετατόπισης με υδραυλικούς συσσωρευτές, χρειάζεστε μια ειδική βαλβίδα εκφόρτωσης διπλής κατεύθυνσης για να διαχειριστείτε αποτελεσματικά τη ροή της αντλίας. Όταν ο συσσωρευτής φτάσει σε πλήρη φόρτιση, η συνέχιση της άντλησης έναντι αυτής της πίεσης σπαταλά ενέργεια και παράγει θερμότητα. Η βαλβίδα εκφόρτωσης το λύνει αυτό ανακατευθύνοντας τη ροή της αντλίας στη δεξαμενή με σχεδόν μηδενική πίεση μόλις φορτιστεί ο συσσωρευτής.

Η τυπική βαλβίδα φόρτισης συσσωρευτή είναι ένα στοιχείο φυσιγγίου δύο σταδίων με πιλοτική βαθμίδα και κύρια βαθμίδα καρουλιού. Το διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων δείχνει ότι συνδέει τη ροή της αντλίας (P) είτε με τον συσσωρευτή είτε με τη δεξαμενή (Α και Β). Όταν η πίεση του συστήματος πέσει κάτω από το "ανοιχτό" σημείο ρύθμισης λόγω χρήσης του ενεργοποιητή, η βαλβίδα εμποδίζει την επιστροφή της δεξαμενής, αναγκάζοντας τη ροή της αντλίας να επιστρέψει στη φόρτιση του συσσωρευτή. Όταν η πίεση αυξάνεται στο "κλειστό" σημείο ρύθμισης, η βαλβίδα μετατοπίζεται για να ξεφορτώσει την αντλία.

Αυτό απαιτεί χαρακτηριστικά μαλακής μετατόπισης και σωστή απόσβεση στο σχεδιασμό. Οι απότομες μεταβάσεις μεταξύ φόρτωσης και εκφόρτωσης δημιουργούν αιχμές πίεσης που καταστρέφουν τις αντλίες και τα εξαρτήματα καταπόνησης. Οι καλοσχεδιασμένες βαλβίδες εκφόρτωσης περιλαμβάνουν εσωτερικούς θαλάμους απόσβεσης που επιβραδύνουν την κίνηση μεταγωγής, κατανέμοντας τη μετάβαση πίεσης σε αρκετά χιλιοστά του δευτερολέπτου αντί για στιγμιαία θραύση.

Έλεγχος ροής για ρύθμιση ταχύτητας

Οι υδραυλικές βαλβίδες ελέγχου ροής 2 κατευθύνσεων εμφανίζονται σε διαγράμματα κυκλώματος με ένα σύμβολο περιορισμού πεταλούδας, που φαίνεται ως δύο γωνιακές γραμμές ή καμπύλες που σχηματίζουν ένα στενό πέρασμα. Ένα ρυθμιζόμενο γκάζι προσθέτει ένα διαγώνιο βέλος μέσω του συμβόλου περιορισμού, υποδεικνύοντας μεταβλητή περιοχή στομίου. Αυτές οι βαλβίδες ελέγχουν την ταχύτητα του ενεργοποιητή περιορίζοντας τον ρυθμό ροής αντί να τον μπλοκάρουν εντελώς.

Η σχέση μεταξύ ροής και ταχύτητας ακολουθεί τις υδραυλικές αρχές. Για μια δεδομένη οπή κυλίνδρου, η ταχύτητα ισούται με την παροχή διαιρούμενη με την περιοχή του εμβόλου. Περιορίζοντας τη ροή μέσα από ένα ρυθμιζόμενο στόμιο, ελέγχετε άμεσα πόσο γρήγορα εκτείνεται ή συμπτύσσεται ο κύλινδρος. Το γκάζι δημιουργεί πτώση πίεσης και η ροή μέσω αυτού του περιορισμού εξαρτάται από την τετραγωνική ρίζα της διαφοράς πίεσης σε αυτό.

Οι προηγμένες βαλβίδες ελέγχου ροής 2 κατευθύνσεων περιλαμβάνουν αντιστάθμιση πίεσης. Το διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων δείχνει αυτό ως ένα πρόσθετο στοιχείο ελεγχόμενης πίεσης, που συνήθως αντιπροσωπεύεται από ένα βέλος που υποδεικνύει το έμβολο αντιστάθμισης. Αυτός ο αντισταθμιστής ρυθμίζει αυτόματα το άνοιγμα του γκαζιού για να διατηρεί σταθερή παροχή ροής ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις της πίεσης του φορτίου. Χωρίς αντιστάθμιση, ένας κύλινδρος θα επιβραδύνει καθώς αυξάνεται το φορτίο, επειδή η υψηλότερη πίεση φορτίου μειώνει τη διαφορά στο γκάζι. Με αντιστάθμιση, η βαλβίδα διατηρεί σταθερή την ταχύτητα του κυλίνδρου ακόμα και όταν το φορτίο αλλάζει δραματικά.

Τεχνολογία βαλβίδων φυσιγγίων και έλεγχος υψηλής πυκνότητας

Όταν χρειάζεται να αλλάξετε πολύ υψηλούς ρυθμούς ροής σε συμπαγείς χώρους, το διάγραμμα αμφίδρομης υδραυλικής βαλβίδας μπορεί να δείχνει ένα στοιχείο τύπου φυσιγγίου και όχι μια συμβατική βαλβίδα που είναι τοποθετημένη στο σώμα. Οι βαλβίδες φυσιγγίων, που ονομάζονται επίσης λογικά στοιχεία ολίσθησης, αντιπροσωπεύουν μια εξελιγμένη προσέγγιση στον υδραυλικό έλεγχο που μεγιστοποιεί την πυκνότητα ισχύος.

Μια βαλβίδα φυσιγγίου είναι ουσιαστικά μια υδραυλική λογική μονάδα που εισάγεται σε μια οπή πολλαπλής και ελέγχεται από μια ξεχωριστή πλάκα κάλυψης. Το σύμβολο του διαγράμματος υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων μοιάζει με τις τυπικές βαλβίδες, αλλά η φυσική εφαρμογή διαφέρει εντελώς. Αντί για μια αυτόνομη μονάδα με θυρίδες με σπείρωμα, έχετε μια κυλινδρική κασέτα που πέφτει σε μια κοιλότητα επεξεργασμένη με ακρίβεια. Όλα τα υδραυλικά είναι εσωτερικά στο μπλοκ πολλαπλής.

Αυτή η αρχιτεκτονική επιτρέπει την εξαιρετική χωρητικότητα ροής. Οι βιομηχανικές βαλβίδες φυσιγγίων διπλής κατεύθυνσης χειρίζονται έως και 3.530 λίτρα ανά λεπτό διατηρώντας παράλληλα πολύ χαμηλή πτώση πίεσης, συχνά κάτω από 1 bar ακόμη και στη μέγιστη παροχή. Η υψηλή ροή με χαμηλή πτώση πίεσης μεταφράζεται άμεσα σε ενεργειακή απόδοση. Μικρότερη απώλεια πίεσης σημαίνει λιγότερη παραγωγή θερμότητας και χαμηλότερο κόστος λειτουργίας.

Η αρχή ελέγχου χρησιμοποιεί πιλοτική ενίσχυση. Μια μικρή πιλοτική βαλβίδα, η οποία μπορεί να αλλάζει μόνο μερικά λίτρα ανά λεπτό, ελέγχει το λάδι υψηλής πίεσης που κινεί το κύριο κάλυμμα του φυσιγγίου. Αυτό αποσυνδέει την ισχύ ελέγχου από την κύρια ισχύ ροής. Μπορείτε να αλλάξετε εκατοντάδες κιλοβάτ υδραυλικής ισχύος χρησιμοποιώντας μια μικροσκοπική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που καταναλώνει ηλεκτρικά ίσως 20 watt.

Ο σχεδιασμός της κασέτας ενσωματώνει επίσης διαγνωστικά χαρακτηριστικά. Τα καλύμματα ελέγχου περιλαμβάνουν συνήθως θύρες ανίχνευσης διαρροών και παράθυρα επιθεώρησης. Όταν οι εσωτερικές στεγανοποιήσεις αρχίζουν να αποτυγχάνουν, το λάδι που έχει διαρρεύσει εμφανίζεται σε αυτές τις θύρες διάγνωσης πριν υποβαθμιστεί αισθητά η απόδοση του συστήματος. Αυτή η έγκαιρη προειδοποίηση αποτρέπει την απροσδόκητη διακοπή λειτουργίας.

Ένα βασικό στοιχείο είναι οι πιλοτικές απαιτήσεις εφοδιασμού. Το διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων πρέπει να δείχνει την πηγή πίεσης πιλότου. Ορισμένες βαλβίδες φυσιγγίων μπορούν να λειτουργήσουν ως κανονικά ανοιχτές ή κανονικά κλειστές, ανάλογα με τη διαμόρφωση του πιλότου. Η σχεδίαση της πλάκας καλύμματος καθορίζει τη λογική, ενώ η ίδια η κασέτα παραμένει η ίδια. Αυτή η αρθρωτότητα μειώνει τις απαιτήσεις αποθέματος, καθώς ένας αριθμός ανταλλακτικού φυσιγγίου εξυπηρετεί πολλαπλές λειτουργίες.

Ενεργοποίηση ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας: Απευθείας έναντι χειρισμού με πιλότο

Το διάγραμμα αμφίδρομης υδραυλικής βαλβίδας δείχνει μεθόδους ενεργοποίησης με σύμβολα έξω από τα πλαίσια θέσης. Οι ελεγχόμενες με ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες εμφανίζονται με ένα σύμβολο πηνίου, αλλά αυτό το απλό γραφικό κρύβει μια σημαντική σχεδιαστική επιλογή που επηρεάζει την απόδοση του συστήματος.

Μια βαλβίδα ελέγχου που λειτουργεί με πιλότο (POCV) επιτρέπει την ελεύθερη ροή προς μία κατεύθυνση, γεμίζοντας τον κύλινδρο καθώς ανεβαίνει η μπούμα. Αλλά προς την αντίστροφη κατεύθυνση, η ροή εμποδίζεται εντελώς μέχρι να φτάσει η πίεση πιλότου μέσω της γραμμής ελέγχου. Το διάγραμμα υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων δείχνει αυτό ως τυπικό σύμβολο βαλβίδας αντεπιστροφής συν την πιλοτική γραμμή. Όταν ο χειριστής δίνει εντολή να χαμηλώσει η μπούμα, η πίεση πιλότου ανυψώνει μηχανικά το στοιχείο στεγανοποίησης, επιτρέποντας την ελεγχόμενη εκκένωση λαδιού.

Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες που λειτουργούν με πιλότο ακολουθούν μια προσέγγιση δύο σταδίων. Η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα κινεί μια μικρή πιλοτική βαλβίδα, η οποία στη συνέχεια κατευθύνει την υδραυλική πίεση για να μετακινήσει το κύριο στοιχείο της βαλβίδας. Αυτό αξιοποιεί τον πολλαπλασιασμό της υδραυλικής δύναμης. Μια μικρή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα χαμηλής ισχύος ελέγχει έναν πιλότο που αλλάζει λάδι υψηλής πίεσης που κινεί μια μεγάλη κύρια μπομπίνα ή πέδιλο. Το αποτέλεσμα είναι ότι οι βαλβίδες διπλής κατεύθυνσης που λειτουργούν με πιλότο μπορούν να χειριστούν πολύ υψηλότερους ρυθμούς ροής από τους σχεδιασμούς άμεσης δράσης.

Η ανταλλαγή είναι ο χρόνος απόκρισης. Οι βαλβίδες που λειτουργούν με πιλότο ανταποκρίνονται πιο αργά επειδή η πιλοτική βαθμίδα πρέπει πρώτα να μετακινηθεί, μετά να πιέσει έναν θάλαμο ελέγχου και μετά να περιμένει να μετατοπιστεί το κύριο στοιχείο. Αυτή η πρόσθετη καθυστέρηση μπορεί να είναι μόνο 20 έως 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου, αλλά στον αυτοματισμό υψηλής ταχύτητας ή στον ακριβή έλεγχο κίνησης, αυτά τα χιλιοστά του δευτερολέπτου έχουν σημασία.

Στην πράξη, οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες άμεσης δράσης λειτουργούν καλά μέχρι περίπου 80 λίτρα ανά λεπτό σε τυπικές βιομηχανικές πιέσεις. Πέρα από αυτό, συνήθως χρειάζεστε πιλοτική λειτουργία. Το διάγραμμα αμφίδρομης υδραυλικής βαλβίδας δεν καθορίζει πάντα τον τύπο, επομένως πρέπει να ελέγχετε τα φύλλα δεδομένων του κατασκευαστή όταν ο χρόνος απόκρισης είναι κρίσιμος.

Ένα άλλο θέμα είναι η κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της κράτησης. Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες άμεσης δράσης χρειάζονται συνεχές ρεύμα για να κρατούν τη βαλβίδα ανοιχτή έναντι της δύναμης του ελατηρίου και της πίεσης του υγρού. Οι βαλβίδες που λειτουργούν με πιλότο χρησιμοποιούν πίεση για να συγκρατούν το κύριο στοιχείο, επομένως η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα χρειάζεται μόνο να κρατά τη μικρή πιλοτική βαλβίδα μετατοπισμένη. Αυτό μειώνει το ηλεκτρικό φορτίο και την παραγωγή θερμότητας στο πηνίο ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας.

Κριτήρια Επιλογής και Τεχνικές Προδιαγραφές

Όταν σχεδιάζετε ένα κύκλωμα και αποφασίζετε ποια αμφίδρομη υδραυλική βαλβίδα να καθορίσετε, το διάγραμμα σας λέει τη λογική λειτουργία αλλά όχι τις απαιτήσεις απόδοσης. Πολλές βασικές παράμετροι καθορίζουν εάν μια βαλβίδα θα λειτουργήσει αξιόπιστα στην εφαρμογή σας.

Η μέγιστη πίεση εργασίας καθορίζει το δομικό όριο. Μια βαλβίδα με ονομαστική τιμή 350 bar θα αποτύχει καταστροφικά εάν υπερβείτε σημαντικά αυτήν την πίεση. Αλλά η βαθμολογία πίεσης από μόνη της δεν λέει όλη την ιστορία. Ορισμένες βαλβίδες διατηρούν την ονομαστική ροή τους μόνο μέχρι μια ορισμένη πίεση και στη συνέχεια μειώνονται καθώς η πίεση αυξάνεται λόγω παραμόρφωσης εσωτερικού χώρου ή συμπίεσης στεγανοποίησης.

Η χωρητικότητα ροής απαιτεί προσεκτική αντιστοίχιση με τις ανάγκες του συστήματος. Οι μικρού μεγέθους βαλβίδες δημιουργούν υπερβολική πτώση πίεσης, η οποία σπαταλά ενέργεια και παράγει θερμότητα. Οι υπερμεγέθεις βαλβίδες κοστίζουν περισσότερο και μπορεί να προκαλέσουν αστάθεια στον έλεγχο. Ο συντελεστής βαλβίδας (Cv) ποσοτικοποιεί πόση ροή διέρχεται για μια δεδομένη πτώση πίεσης. Υπολογίζετε το απαιτούμενο Cv από το ρυθμό ροής και την αποδεκτή απώλεια πίεσης και, στη συνέχεια, επιλέξτε μια βαλβίδα που πληροί αυτήν την απαίτηση με κάποιο περιθώριο ασφαλείας.

Η ταξινόμηση διαρροών έχει μεγαλύτερη σημασία σε εφαρμογές συγκράτησης φορτίου. Εάν το διάγραμμα αμφίδρομης υδραυλικής βαλβίδας δείχνει μια βαλβίδα που πρέπει να αποτρέπει τη μετατόπιση του φορτίου, καθορίστε την Κλάση V ή την Κλάση VI. Για απλή απομόνωση κατά τη συντήρηση, αρκεί η Κλάση IV. Η διαφορά κόστους μεταξύ των κατηγοριών διαρροής μπορεί να είναι σημαντική, επομένως μην προσδιορίζετε υπερβολικά άσκοπα.

Ο χρόνος απόκρισης γίνεται κρίσιμος σε αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής ή κινητό εξοπλισμό όπου ο χρόνος κύκλου καθορίζει την παραγωγικότητα. Εάν η μπούμα του εκσκαφέα σας πρέπει να σταματήσει να κινείται εντός 100 χιλιοστών του δευτερολέπτου όταν ο χειριστής αφήσει το joystick, η επιλογή της βαλβίδας σας πρέπει να υποστηρίζει αυτόν τον χρονισμό. Λάβετε υπόψη τόσο τον χρόνο ενεργοποίησης της βαλβίδας όσο και τον χρόνο που απαιτείται για τη δημιουργία ή την κατάρρευση της πίεσης στο κύκλωμα.

Η συμβατότητα με υγρά είναι αδιαπραγμάτευτη. Οι τυπικές σφραγίδες νιτριλίου (NBR) λειτουργούν καλά με το υδραυλικό λάδι με βάση το πετρέλαιο, αλλά διογκώνονται και αποτυγχάνουν σε ορισμένα συνθετικά υγρά. Εάν χρησιμοποιείτε υδραυλικό υγρό με βάση βιοαποικοδομήσιμο εστέρα ή υδατογλυκόλη ανθεκτική στη φωτιά, επαληθεύστε ρητά τη συμβατότητα της στεγανοποίησης. Το λάθος υλικό στεγανοποίησης οδηγεί σε πρόωρη αστοχία ακόμα και αν όλες οι άλλες προδιαγραφές είναι σωστές.

Η θερμοκρασία λειτουργίας επηρεάζει τόσο τη διάρκεια ζωής της στεγανοποίησης όσο και το ιξώδες του υγρού. Το ιξώδες του υδραυλικού λαδιού αλλάζει δραματικά με τη θερμοκρασία. Στους -20°C, το λάδι ISO VG 46 μπορεί να είναι τόσο παχύ όσο το μέλι. Στους 80°C ρέει σαν νερό. Αυτή η αλλαγή ιξώδους επηρεάζει την πτώση πίεσης μέσω των βαλβίδων και μπορεί να επηρεάσει τον χρόνο απόκρισης. Ορισμένες βαλβίδες ελέγχου ροής διπλής κατεύθυνσης χρησιμοποιούν στόμια με αιχμηρά άκρα ειδικά επειδή η ροή μέσω μιας αιχμηρής άκρης εξαρτάται λιγότερο από το ιξώδες από τη ροή μέσω μιας μεγάλης δίοδος μικρής διαμέτρου.

Αντιμετώπιση προβλημάτων κοινών προβλημάτων με κυκλώματα βαλβίδων 2 κατευθύνσεων

Ακόμη και όταν το διάγραμμα της υδραυλικής βαλβίδας 2 κατευθύνσεων έχει σχεδιαστεί σωστά και έχετε επιλέξει τα κατάλληλα εξαρτήματα, ενδέχεται να προκύψουν προβλήματα κατά τη λειτουργία. Η κατανόηση των κοινών τρόπων αστοχίας βοηθά στη γρήγορη διάγνωση και αποτρέπει τα δευτερεύοντα ζητήματα να γίνουν δαπανηρές αποτυχίες.

Μόλυνση και υποβάθμιση απόκρισης

Η μόλυνση των υγρών είναι η κύρια αιτία προβλημάτων απόδοσης της βαλβίδας. Όταν το υδραυλικό λάδι μολύνεται με σωματίδια ή το ιξώδες υποβαθμίζεται από τη θερμική διάσπαση, εμφανίζονται αρκετά συμπτώματα. Η υποτονική απόκριση είναι συχνά το πρώτο σημάδι. Τα σωματίδια βρωμιάς εγκαθίστανται στα μικρά διάκενα μεταξύ των κινούμενων μερών, δημιουργώντας τριβή που επιβραδύνει την ενεργοποίηση της βαλβίδας. Μια βαλβίδα που πρέπει να μετατοπιστεί σε 15 χιλιοστά του δευτερολέπτου μπορεί να διαρκέσει 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου όταν είναι μολυσμένη.

Αυτή η φαινομενικά μικρή καθυστέρηση διαπερνά το σύστημα. Στην αυτοματοποιημένη κατασκευή, τα επιπλέον χιλιοστά του δευτερολέπτου κάθε κύκλου αθροίζονται στη χαμένη παραγωγή. Στον κινητό εξοπλισμό, η απόκριση του χειριστή είναι υποτονική, μειώνοντας την ακρίβεια τοποθέτησης. Ακόμη χειρότερα, το καθυστερημένο κλείσιμο της βαλβίδας προκαλεί αιχμές πίεσης καθώς οι κινούμενοι ενεργοποιητές συναντούν ξαφνικά αντίσταση, δημιουργώντας κρουστικά κύματα που κουράζουν τα εξαρτήματα και τους εύκαμπτους σωλήνες.

Το πρότυπο καθαριότητας ISO 4406 ποσοτικοποιεί τη μόλυνση από σωματίδια. Ένα τυπικό βιομηχανικό υδραυλικό σύστημα μπορεί να στοχεύει στις 17/19/14, το οποίο καθορίζει μέγιστο αριθμό σωματιδίων σε μεγέθη 4, 6 και 14 micron. Αλλά οι σερβοβαλβίδες και οι αναλογικές βαλβίδες υψηλής απόδοσης χρειάζονται πολύ καθαρότερο υγρό, ίσως 14/16/11. Όταν το λάδι υπερβαίνει αυτά τα όρια, η απόδοση της βαλβίδας επιδεινώνεται μετρήσιμα.

Η τακτική ανάλυση λαδιού και η αντικατάσταση του φίλτρου διατηρούν τους χρόνους απόκρισης της βαλβίδας. Υψηλής ποιότητας συστήματα φιλτραρίσματος ανταμείβονται γρήγορα αποτρέποντας προβλήματα που σχετίζονται με τη μόλυνση. Ορισμένα προηγμένα συστήματα περιλαμβάνουν διαδικτυακούς μετρητές σωματιδίων που ειδοποιούν τους χειριστές όταν η μόλυνση φτάσει σε επίπεδα προειδοποίησης, επιτρέποντας προληπτική δράση πριν υποβαθμιστεί η απόδοση της βαλβίδας.

Φλυαρία βαλβίδας και δυναμική αστάθεια

Το κροτάλισμα βαλβίδας περιγράφει το γρήγορο, επαναλαμβανόμενο άνοιγμα και κλείσιμο γύρω από το σημείο λειτουργίας. Το ακούτε ως ήχο βουητού ή σφυρηλάτησης και μπορεί να καταστρέψει τα εξαρτήματα της βαλβίδας μέσω της γρήγορης μηχανικής ανακύκλωσης. Η φλυαρία συνήθως υποδηλώνει λανθασμένο μέγεθος βαλβίδας ή ανεπαρκή διαφορά πίεσης συστήματος, όχι αστοχία εξαρτήματος.

Όταν ο συντελεστής ροής μιας βαλβίδας δεν ταιριάζει με την πραγματική απαίτηση ροής του συστήματος, η βαλβίδα λειτουργεί σε μια ασταθή περιοχή της καμπύλης ροής της. Μικρές διακυμάνσεις πίεσης προκαλούν μεγάλες αλλαγές θέσης, δημιουργώντας ταλάντωση. Η βαλβίδα κυνηγάει μεταξύ ανοιχτών και κλειστών καταστάσεων, ποτέ δεν καθιζάνει σε σταθερή θέση.

Η διαφορά πίεσης επηρεάζει και αυτό. Εάν η πίεση ανάντη και κατάντη είναι πολύ κοντά, η βαλβίδα δεν έχει επαρκή δύναμη για να κρατήσει μια σταθερή θέση. Η πρακτική της βιομηχανίας συνιστά τη διατήρηση τουλάχιστον 1 psi (0,07 bar) διαφορικού μεταξύ των βαλβίδων ελέγχου ροής για να διασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία. Όταν η διαφορά πέσει κάτω από αυτό, η φλυαρία είναι πιθανή.

Η λύση περιλαμβάνει το σωστό μέγεθος βαλβίδων με βάση τις ελάχιστες απαιτήσεις πτώσης πίεσης και όχι απλώς τη μέγιστη χωρητικότητα ροής. Μια βαλβίδα μεγέθους για την απόλυτη μέγιστη ροή μπορεί να είναι πολύ μεγάλη για κανονική λειτουργία, αφήνοντας ανεπαρκές διαφορικό για τη διατήρηση της σταθερότητας. Βαλβίδες καλύτερου μεγέθους για τυπικές συνθήκες λειτουργίας με επαρκές περιθώριο πίεσης, τότε δεχτείτε κάπως υψηλότερη πτώση πίεσης στη μέγιστη ροή.

Εσωτερική διαρροή και μετατόπιση φορτίου

Σε κυκλώματα που χρησιμοποιούν βαλβίδες διπλής κατεύθυνσης για συγκράτηση φορτίου, οποιαδήποτε εσωτερική διαρροή εκδηλώνεται ως αργή, συνεχής μετατόπιση. Ένα αναρτημένο φορτίο χαμηλώνει σταδιακά. Ένας οριζόντιος ενεργοποιητής ανασύρεται αργά. Αυτή η μετατόπιση μπορεί να είναι ελάχιστα αισθητή μέσα σε λίγα λεπτά, αλλά γίνεται εμφανής με τις ώρες ή με μια πλήρη βάρδια.

Πρώτα επαληθεύστε εάν το πρόβλημα είναι όντως η βαλβίδα 2 κατευθύνσεων ή αλλού στο κύκλωμα. Συνδέστε ένα μανόμετρο στην έξοδο της βαλβίδας και προσέξτε για αποσύνθεση πίεσης. Εάν η πίεση πέφτει σταθερά με τον ενεργοποιητή κλειδωμένο, κάτι υπάρχει διαρροή. Εάν η πίεση παραμένει σταθερή αλλά ο ενεργοποιητής εξακολουθεί να μετατοπίζεται, εμφανίζεται διαρροή κατάντη, πιθανώς κατά μήκος των στεγανοποιήσεων του εμβόλου του ενεργοποιητή.

Όταν η ίδια η βαλβίδα 2 κατευθύνσεων παρουσιάζει διαρροή, προσδιορίστε εάν υπερβαίνει τις προδιαγραφές σχεδιασμού της ή έχει υποβαθμιστεί λόγω φθοράς. Μια βαλβίδα κατηγορίας IV με διαρροή στο 0,01% της ονομαστικής ροής αποδίδει σύμφωνα με τις προδιαγραφές, παρόλο που μπορεί να μην είναι αρκετά σφιχτή για την εφαρμογή σας. Σε αυτήν την περίπτωση, χρειάζεστε μια αυστηρότερη ταξινόμηση όπως η Κλάση VI, όχι μια επισκευή βαλβίδας.

Εάν μια προηγουμένως σφιχτή βαλβίδα αρχίσει να διαρρέει, ελέγξτε για τρεις κοινές αιτίες. Η μόλυνση μπορεί να καταστρέψει τις επιφάνειες στεγανοποίησης. Η θερμική ανακύκλωση μπορεί να έχει υποβαθμισμένο υλικό στεγανοποίησης. Οι αιχμές της πίεσης πέραν της ονομαστικής τιμής μπορεί να έχουν καταστρέψει το κάθισμα με φώτα. Μερικές φορές η βαλβίδα χρειάζεται απλώς καθαρισμό και φρέσκα σφραγίσματα. Άλλες φορές, η εφαρμογή έχει υπερβεί τα όρια σχεδιασμού της βαλβίδας και χρειάζεστε ένα πιο στιβαρό εξάρτημα.

Η κατανόηση της διαφοράς μεταξύ περιορισμών σχεδιασμού και αστοχίας εξαρτημάτων έχει σημασία επειδή οι λύσεις διαφέρουν εντελώς. Το να ζητάς πιο αυστηρή κατηγορία διαρροής στο στάδιο του σχεδιασμού κοστίζει λίγο περισσότερο, αλλά λύνει οριστικά το πρόβλημα. Η επανειλημμένη αντικατάσταση φθαρμένων βαλβίδων που δεν ήταν ποτέ κατάλληλες για την εφαρμογή σπαταλά χρόνο και χρήμα, ενώ ποτέ δεν επιλύεται πραγματικά το πρόβλημα.

Το διάγραμμα αμφίδρομης υδραυλικής βαλβίδας στο σχηματικό σας μπορεί να φαίνεται απλό, αλλά αυτά τα στοιχεία επιτρέπουν μερικές από τις πιο κρίσιμες λειτουργίες σε συστήματα τροφοδοσίας υγρών. Η σωστή λήψη του διαγράμματος, η επιλογή των κατάλληλων εξαρτημάτων και η σωστή συντήρησή τους διασφαλίζουν ότι τα υδραυλικά σας κυκλώματα παρέχουν αξιόπιστη απόδοση για χρόνια λειτουργίας.