Mis vahe on 2- ja 3-suunalisel hüdraulilisel ventiilil?

Õige hüdroklapi valimine võib teie vedeliku toitesüsteemi kahjustada või rikkuda. Kui olete kunagi seisnud klapikataloogi ees ja mõelnud, kas vajate kahe- või kolmesuunalist ventiili, pole te üksi. Need kaks klapitüüpi teenivad hüdroahelates põhimõtteliselt erinevaid eesmärke ja nende erinevuste mõistmine säästab teie aega, raha ja võimalikke süsteemitõrkeid.

Põhivastus on arusaadav: 2-suunalisel ventiilil on kaks porti ja see kontrollib, kas vedelik voolab või peatub (sisse/välja funktsioon), samas kui 3-suunalisel ventiilil on kolm porti ja kontrollib, kus vedelik voolab (suunafunktsioon). Kuid see lihtne eristus peidab endas olulisi tehnilisi üksikasju, mis määravad, milline ventiil teie rakendusse kuulub.

Hüdraulikasüsteemide suunajuhtventiilide mõistmine

Suunavad juhtventiilid toimivad hüdrosüsteemide loogiliste kontrolleritena. Need määravad kindlaks, millal hüdraulikaõli liikuma hakkab, millal see peatub ja millise tee see läbi ahela läbib. Insenerid kutsuvad neid komponente sageli lülitusventiilideks, kuna need muudavad vedeliku vooluteede olekut.

Hüdraulikatööstuses kasutatakse ISO standarditel põhinevat standardiseeritud nimesüsteemi. Näete klappe, mis on tähistatud X/Y-vormingus, kus X tähistab töötavate portide arvu ja Y tähistab positsioonide arvu. Näiteks 4/3 ventiilil on neli tööporti ja kolm asendit. See tähistussüsteem välistab juhtpordid, nagu pilootsignaali ühendused, arvestades ainult peamise vedeliku vooluga seotud porte.

Positsioonide arv (Y) määrab, mitu stabiilset vooluühendusmustrit klapp suudab pakkuda. Lihtne 2/2 ventiil pakub põhilist sisse/välja juhtimist. 3/2 klapp võimaldab vedeliku ümbersuunamist. Laialdaselt kasutatav 4/3 klapp juhib kahepoolse toimega silindreid, millel on spetsiaalne keskasend. Kui liigute 2/2-lt 3/2-le 4/3-le, lisate juhtimise keerukuse kihte, mis vastavad üha keerukamatele süsteeminõuetele.

Kahesuunalised hüdraulilised ventiilid: isolatsioon ja lineaarne vooluhulk

2-suunaline ventiil toimib lihtsa vedelikuväravana. Kujutage ette ust, mis avaneb või sulgub, et võimaldada või blokeerida voolu läbi ühe raja. Sellel ventiilil on üks sisselaske- ja üks väljalaskeühendus, mis loob avatud voolu otse ja sulgemisel täieliku ummistuse.

Enamik kahesuunalisi ventiile kasutab elektromehaaniliseks juhtimiseks solenoidkäivitust. Liikuv element (tavaliselt kangi või pool) nihkub kahe asendi vahel: täielikult avatud või täielikult suletud. Põhilises kahesuunalise ventiili töös pole keskteed.

Kahesuunalise ventiili vaikeseisund on süsteemi ohutuse seisukohalt oluline. Tavaliselt suletud (NC) ventiilid blokeerivad voolu, kui need on pingest vabastatud, avamiseks on vaja toidet. See konfiguratsioon domineerib ohutuskriitilistes isolatsioonirakendustes. Elektrikatkestuse korral sulgub NC-klapp automaatselt, vältides vedeliku kontrollimatut voolu või täiturmehhanismi ootamatut liikumist. See tõrkekindel omadus muudab NC-klapid eralduspunktide vaikevalikuks.

Tavaliselt avatud (NO) ventiilid töötavad vastupidiselt, võimaldades voolu, kui need on pingevabad ja vajavad voolu sulgemist. Insenerid valivad NO-klappe harvemini, tavaliselt rakendustes, kus vooluhulga säilitamine voolukadu ajal on ohutum tingimus.

Kahesuunaliste ventiilide peamised rakendused hõlmavad isolatsiooni-, tühjendus-, mõõtmis- ja segamisfunktsioone. Erijuhtum on tagasilöögiklapp, mis on sisuliselt 2/2 ventiil, mida juhitakse passiivselt liinirõhuga. Tagasilöögiklapid võimaldavad vaba voolu ühes suunas, blokeerides samal ajal vastupidise voolu, kaitstes pumpasid ja säilitades rõhu teatud ahela harudes.

Kahesuunalise ventiili valimisel keskenduvad insenerid maksimaalsele voolukiirusele (mõõdetuna gallonites minutis või liitrites minutis) ja maksimaalsele töörõhule (mõõdetuna PSI-s või baarides). Kuna need ventiilid isoleerivad sageli suure vooluhulga juures, on rõhulanguse minimeerimine avatud ventiilis ülioluline. See nõue sunnib paljusid kahesuunalisi konstruktsioone tihvtide konstruktsiooni suunas, mis tagab suurima sisevooluala minimaalsete piirangutega.

Kahesuunalistel ventiilidel on aga omane piirang: nad ei suuda ilma välise abita juhtida vedeliku tagasi paaki. Kui kasutate ühetoimelise silindri juhtimiseks kahesuunalist ventiili, peate heitgaasivedelikule lisama eraldi vabastus- või tühjendusventiili. See piirang muudab 3-käigulise klapi täiturmehhanismi juhtimiseks integreeritumaks lahenduseks.

3-suunalised hüdraulilised ventiilid: suunajuhtimine ja täiturmehhanismi juhtimine

Kolmanda pordi lisamine muudab ventiili lihtsast väravast liiklusregulaatoriks. Kolmekäigulisel ventiilil on kolm spetsiaalset porti: rõhk (P), töö (A) ja paak (T). ISO nimetamiskokkulepe identifitseerib need ventiilid kui 3/2 (kolm porti, kaks asendit), mis tähendab, et klapil on kaks erinevat vooluühendusmustrit.

Kolmekäiguliste ventiilide peamine eelis seisneb vedeliku sihtkoha haldamises. Need klapid täidavad kolme kriitilist funktsiooni: suunamine (ühe sisendi suunamine ühte kahest sihtkohast), valimine (kahe survestatud sisendi vahel valimine ühe allavoolusüsteemi varustamiseks) ja segamine (kahe vedeliku sisendi ühendamine üheks kombineeritud väljundvooks).

3/2 suunaga juhtventiilide levinuim rakendus on ühetoimeliste hüdrosilindrite haldamine. Need silindrid toetuvad ühes suunas sirutamiseks hüdraulilisele rõhule ja kasutavad sissetõmbamiseks sisemist vedru või välist koormust. Kolmekäiguline klapp koordineerib mõlemat tegevust oma kahe asendi kaudu.

Väljatõmmatud asendis nihkub klapipool, et ühendada P-ga A, samal ajal isoleerides T. Silindrikambris tekib rõhk, ületades vedru või koormusjõu ja liigutades kolvi väljapoole. Kui klapp naaseb lähtestusasendisse (tavaliselt vedrutagastus), ühendab see A-ga T, eraldades samal ajal P. Silindrikambri rõhk väljub T-pordi kaudu paaki, võimaldades vedrul või koormuse potentsiaalsel energial kolvi tagasi lükata, tõrjudes samal ajal vedelikku paaki.

See integreeritud toite- ja väljalaskekontroll eraldab 3-suunalise ventiili kahest eraldiseisvast järjestikusest kahesuunalisest ventiilist. A-to-T tee usaldusväärne aktiveerimine klapi lähtestusasendis on otsustav funktsionaalne nõue. Ilma selle väljalasketeedeta ei saa tagasitõmbemehhanism toimida, sõltumata vedrujõust. 3-käiguline ventiil tagab täiturmehhanismi ohutu ja kiire naasmise oma algasendisse kõikides tingimustes.

Kui kõrgsurve suunaga juhtventiilid kasutavad tavaliselt poolikonstruktsiooni, siis kolmesuunalise funktsionaalsuse saab saavutada ka L- või T-pordiga pöörlevate konstruktsioonide abil. Need struktuurid sobivad spetsiaalselt segunemis- ja ümbersuunamiskäitumise juhtimiseks vedelikuteedel.

Süsteemi vaatenurgast ühendab 3-käiguline ventiil kahe eraldiseisva 2/2-isolatsiooniventiili funktsioonid üheks komponendiks, mis juhib nii vedeliku juurdevoolu kui ka tagasivoolu ühe juhtsignaali kaudu. See struktuurne integratsioon parandab kulutasuvust ja lihtsustab torustikku, võrreldes mitme kahesuunalise ventiili kasutamisega ümbersuunamiseks või ühetoimeliseks juhtimiseks.

Otsene võrdlus: peamised erinevused 2- ja 3-suunaliste ventiilide vahel

Erinevus nende ventiilitüüpide vahel ulatub kaugemale pordide arvust kuni põhimõtteliste erinevusteni juhtimistopoloogias ja vedelikuhaldusvõimes.

Spetsiaalne paagi (T) port 3-suunalistel ventiilidel on vedeliku vajalikuks dekompressiooniks hädavajalik. Ilma selle tagasivooluta ei saa vedrutagastussilindrid töötada. Samal ajal paistavad kahesuunalised ventiilid silma oma lihtsama rolliga: minimaalse rõhukao ja maksimaalse tihendusega voolutee loomine või kõrvaldamine.

Rakenduste puhul, mis nõuavad vedeliku ümbersuunamist, nagu möödaviiguahelad või täiturmehhanismi juhtimine, pakub üks kolmekäiguline ventiil tavaliselt paremat ökonoomsust ja ruumitõhusust, võrreldes kahe või enama kahesuunalise isolatsiooniventiili kasutamisega. Mõned mitmeotstarbelised 3-suunalised ventiilid võivad ajutiselt toimida isegi kahesuunaliste ventiilidena, ühendades kasutamata kolmanda pordi, mis lihtsustab varuosade laoseisu ja hoolduslogistikat.

Standard ISO 1219-1 pakub vedeliku elektrisüsteemide universaalseid sümboleid. Graafilised sümbolid annavad kohe teada funktsionaalsetest erinevustest. 2/2 sümbol näitab kas sirgjoont (avatud) või blokeeritud joont (suletud). Sümbol 3/2 peab oma kahes asendikastis kuvama kaks täielikku sisemise voolutee diagrammi, mis kinnitab ümbersuunamisvõimet, kui on nähtavad teed P→A ja A→T.

Kas 2/2 või 3/2, täiturmehhanismi sümbolid (vedrutagastus, solenoidjuhtimine, kangi kasutamine) kinnituvad positsioonikastide külgedele, et näidata aktiveerimisviisi. Kolmekäiguliste ventiilide puhul on P-, A- ja T-portide spetsiifiline tähistus vedelikuenergeetikas kohustuslik. P- ja T-ühenduste ümberpööramine võib kahjustada pumpa või tekitada paagis ülerõhu, rõhutades kolmesuunalise disaini kriitilist suunaspetsiifilisust. Seevastu, kuna kahesuunalised ventiilid teostavad isolatsiooni, on nende P1- ja P2-pordid tavaliselt universaalsed ning voolu ümberpööramine on tavaliselt väljalülitusfunktsiooni jaoks lubatud või ebaoluline.

Klapi sisemised struktuurid: Poppet versus pooli disain

Klapi füüsiline konstruktsioon (nupp või pool) määrab selle tööomadused, sealhulgas lekke, kiiruse ja rõhu hoidmise võime. Erinevad struktuurid sobivad paremini kas kahe- või kolmesuunaliste funktsioonide jaoks.

Ventiilid toetuvad tihenduselemendile (ketas või koonus), mis surub tihedalt vastu klapipesa, moodustades peaaegu täiusliku tõkke. See konstruktsioon tagab suurepärase tihenduse terviklikkuse, muutes klapid ideaalseks rakenduste jaoks, mis nõuavad rõhu hoidmist või absoluutset isolatsiooni. Sisemised lekkemäärad klappides on äärmiselt madalad. Lühike käik ja minimaalne vedeliku takistus tagavad klappidele kiire reageerimisaja ja võime toime tulla suurte voolukiirustega.

Poppet-konstruktsioonid pakuvad tavaliselt suletud ristmikku, mis tähendab, et lülitamise ajal ei toimu hetkelist interaktsiooni ega üheaegset avanemist vedelikuteede vahel. See omadus on oluline täpset juhtimist nõudvate rakenduste jaoks. Tavaliselt on klapid aga tasakaalust väljas. Sisselaskerõhk aitab tihendit, kuid kui toiterõhk eemaldatakse, võib allavoolu rõhk põhjustada klapi avanemise. See muudab klapid sobimatuks rakenduste jaoks, mis nõuavad pikaajalist allavoolu rõhu säilitamist. Lisaks, kuna klapid peavad ületama vedru pinge ja vedeliku rõhu, vajavad need tavaliselt liikumise alustamiseks suuremat käitamisjõudu.

Poolventiilid koosnevad võllist, millel on mitu tihenduskohta (kolb), mis liiguvad ventiili korpuses aksiaalselt. Tihendus põhineb täpsetel tootmistolerantsidel ja dünaamilistel tihenditel, näiteks O-rõngastel. Pooli konstruktsioon on oma olemuselt loodud mitme ühenduse samaaegseks haldamiseks, muutes selle konstruktsiooninõudeks 3-suunaliste (P, A, T) ja keerukamate 4/3 või 5/2 süsteemifunktsioonide rakendamisel.

Poolventiilid tagavad ühtlase reaktsiooniaja ja sobivad allavoolu rõhu säilitamiseks paremini kui klapid. Kuna aga ühendusi ja isolatsioone on vaja samaaegselt hallata mitme pordi vahel, on pooliklappidel pooli maadel sisemine leke (väikesed kogused vedelikku liiguvad pooli kolvi ja korpuse ava vahel). Võrreldes ventiilventiilide positiivse tihendusega, on poolventiilidel tavaliselt suurem siselekke määr.

Rullventiilide suurem sisemine lekkemäär tähendab, et pump peab rõhu säilitamiseks pidevalt töötama, raiskades energiat ja tekitades paagis liigset soojust. Lihtsate rakenduste puhul, mis nõuavad pikaajalist isolatsiooni (kahesuunaline funktsioon), on klappide suurepärane lekkevaba sulgemine oluline energiatõhususe eelis. Klapid vajavad suuremat käitamisjõudu, et ületada rõhkude erinevus, mis aitab tihendada, samas kui 3-suunalistes ja 4/3-süsteemides kasutatavad pooli konstruktsioonid sisaldavad tavaliselt rõhu tasakaalustamise funktsioone, et minimeerida vajalikku lülitusjõudu, tagades ühtlase jõudluse süsteemi rõhukõikumistest sõltumata.

Madal leke on kahesuunaliste ventiilide isolatsioonifunktsiooni jaoks kriitilise tähtsusega. Paigaldusventiilid sobivad paremini ootamatute ja kriitiliste sulgemisfunktsioonide jaoks. 3-suunaline süsteem vajab lühikest üleminekuolekut, et hallata vedeliku ülekandmist portide vahel, mida pooli konstruktsioon loomulikult mahutab. Suur käitamisjõud töötab spetsiaalse kahesuunalise isolatsiooni jaoks, kuid ei sobi keerukaks suunajuhtimiseks. Pooli disain võimaldab joondada kolme sõltumatut porti (P, A, T) kahes olekus ühes elemendis.

Õige ventiili valimine: kasutusjuhised

Optimaalse ventiili valimine nõuab lisaks pordi ja asendi arvule ka tegurite hindamist. Insenerid peavad hindama maksimaalset voolukiirust, maksimaalset töörõhku, vedeliku teele esitatavaid nõudeid ja käitamismeetodit.

Pöörake tähelepanu rõhupiirangutele, mis sageli on portide lõikes erinevad. Näiteks tagasivooluava (T) rõhk on tavaliselt palju madalam kui töö (A/B) või rõhu (P) pordid. Ühe tootja spetsifikatsiooni kohaselt on P-pordi maksimaalne töörõhk 3625 PSI, samas kui T-pordi maksimaalne töörõhk on ainult 725 PSI. Nende erinevuste eiramine võib põhjustada süsteemi rikke või ohtlikke tingimusi.

Õige süsteemi integreerimine tugineb standardiseeritud pordiühendustele, nagu SAE O-rõnga pordid, et tagada vastupidavad, lekkevabad tihendid ja vältida ummistusi. Kasutage järjekindlalt standardset pordinomenklatuuri: P rõhu etteandmiseks, T paagi tagasivooluks ja A/B täiturmehhanismidega ühendavate tööportide jaoks.

Valige kahesuunalised ventiilid (eelistatavalt klapid) kriitiliste isolatsioonipunktide, turvasulguri funktsioonide jaoks või siis, kui väga väike siseleke ja kiire reageerimisaeg on vaieldamatud nõuded. Kahekäiguline ventiil on põhiline lineaarne voolu reguleerimise element, mille eeliseks on lihtsus, töökindlus ja tugev tihendus.

Valige 3-käigulised ventiilid (eelistatavalt poolikonstruktsiooniga) ühetoimeliste hüdrauliliste täiturmehhanismide juhtimiseks, vedelikuteede suunamiseks või süsteemide juhtimiseks, mis nõuavad sisendvoolude valimist/segamist. Integreeritud P-A-T juhtimisfunktsioon on täiturmehhanismi juhtimise põhinõue, pakkudes kompaktset, ökonoomset ja funktsionaalselt terviklikku lahendust.

2/2 ja 3/2 ventiilide rollid hüdrosüsteemides on erinevad ja neid ei saa vahetada. Erinevus nende vahel ei seisne ainult ühes lisapordis, vaid pigem süsteemiloogikas ja vedelikuhalduse keerukuses, millega nad tegelevad. Nende põhiliste erinevuste mõistmine tagab, et määrate oma rakenduse jaoks õige klapi, vältides kulukaid ümberkujundusi ja süsteemi jõudlusprobleeme.