Tất cả các thông tin về van thuỷ lực

Van thủy lực (Hydraulic valves) là các thiết bị cơ khí được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy của chất lỏng trong một mạch hoặc hệ thống thủy lực. Chúng có thể được sử dụng để đóng hoàn toàn một dòng, để chuyển hướng chất lỏng có điều áp hoặc để kiểm soát mức độ dòng chảy đến một khu vực nhất định. Được thiết kế theo nhiều kiểu dáng, các van này có thể được điều khiển bằng tay hoặc tự động, bằng kích hoạt vật lý, cơ học, khí nén, thủy lực hoặc điện.
 
Van thủy lực phải có khả năng chịu được lượng lớn áp suất chất lỏng, vì bản chất của nhiều hệ thống thủy lực sẽ đòi hỏi áp suất cao lên đến 3.000 psi hoặc hơn. Vì lý do này, chúng thường được làm bằng thép, sắt hoặc các kim loại khác có đủ độ bền để chịu được hoạt động liên tục trong điều kiện có áp suất.

Bài viết này sẽ trình bày thông tin về van thủy lực, bao gồm các loại khác nhau, cấu tạo của chúng và thông số kỹ thuật thích hợp. Để tìm hiểu thêm về các loại van khác, hãy xem hướng dẫn liên quan của chúng tôi hiểu về van thuỷ lực.

Các loại van thủy lực

Van thủy lực có sẵn với nhiều kiểu dáng, bao gồm nhiều kiểu phổ biến với các loại van khác, chẳng hạn như bi, bướm, giảm chấn, kiểm tra, kim, bộ chuyển hướng, điều chỉnh, tỷ lệ và hướng. Từ một góc nhìn rộng, các van thủy lực này có thể được đặc trưng bởi ba loại chính là:

• Van điều khiển áp suất thủy lực (Hydraulic Pressure Control Valves)
• Van điều khiển lưu lượng thủy lực (Hydraulic Flow Control Valves)
• Van điều khiển hướng thủy lực (Hydraulic Directional Control Valves)

Van điều khiển áp suất thủy lực

Van điều khiển áp suất thủy lực được sử dụng để điều chỉnh áp suất chất lỏng đi qua hệ thống thủy lực để duy trì áp suất đó ở mức mong muốn do người vận hành hệ thống xác định. Hệ thống chất lỏng thường được thiết kế để hoạt động ở một phạm vi áp suất nhất định. Các loại van này đóng vai trò quan trọng để ngăn chặn sự gia tăng áp suất có thể dẫn đến rò rỉ chất lỏng thủy lực hoặc vỡ đường ống và đường ống. Chúng cũng được sử dụng để duy trì áp suất đặt trong một phần của mạch thủy lực.
 

Các loại van điều khiển áp suất khác nhau được sử dụng trong hệ thống thủy lực bao gồm van giảm áp, van giảm áp, van tuần tự, van đối trọng và van dỡ tải.

Van điều khiển lưu lượng thủy lực

Van điều khiển lưu lượng thủy lực được sử dụng để điều chỉnh tốc độ dòng chảy của chất lỏng thủy lực trong hệ thống thủy lực. Các van này có một cổng có thể được điều chỉnh để có thể thay đổi diện tích dòng chảy để tạo ra sự thay đổi tốc độ dòng chảy qua van. Một ví dụ về cách loại van thủy lực này sẽ được sử dụng trong các mạch điều khiển cho các thiết bị như xi lanh, động cơ hoặc thiết bị truyền động. Tốc độ chuyển động của các thiết bị này là một hàm trực tiếp của tốc độ dòng chảy - giảm tốc độ dòng chảy sẽ làm giảm tốc độ hoạt động của chúng và ngược lại.

Các loại van điều khiển lưu lượng thủy lực khác nhau bao gồm van điều khiển lưu lượng cố định, van điều khiển lưu lượng điều chỉnh, van điều khiển lưu lượng tiết lưu và van điều khiển lưu lượng bù áp. Cơ chế điều khiển dòng chảy bên trong các van này sẽ khác nhau dựa trên thiết kế cơ học của van, đây thường là một trong những kiểu van quen thuộc phổ biến đối với các van khác, cụ thể là:

• Quả bóng (Ball)
• Bươm bướm (Butterfly)
• Cơ hoành (Diaphragm)
• Cây kim (Needle)
• Phích cắm (Plug)

Tốc độ dòng chảy có thể được đo bằng nhiều cách khác nhau, không tương đương nhau, vì vậy việc lựa chọn van điều khiển dòng chảy cần phải hiểu được ý nghĩa của tốc độ dòng chảy. Ba thước đo phổ biến của tốc độ dòng chảy bao gồm:

• Tốc độ dòng thể tích - được đo bằng đơn vị thể tích trên một đơn vị thời gian, chẳng hạn như 3 / giây hoặc cc / phút.
• Tốc độ dòng trọng lượng - được đo bằng đơn vị trọng lượng trên một đơn vị thời gian, chẳng hạn như lb / giây.
• Tốc độ dòng chảy khối lượng - được đo bằng khối lượng trên một đơn vị thời gian, chẳng hạn như sên / giây hoặc kg / phút.

Một số van điều khiển lưu lượng thủy lực phổ biến là:

• Van lưu lượng thay đổi, bù áp
• Van lưu lượng thay đổi, bù áp và nhiệt độ
• Van ưu tiên
• Van giảm tốc
• Van điều khiển lưu lượng tỷ lệ bù áp suất
• Van logic điều khiển dòng chảy tỷ lệ

Van điều khiển hướng thủy lực

Van điều khiển hướng thủy lực được sử dụng để định hướng chất lỏng thủy lực trong mạch hoặc hệ thống đến các thiết bị khác nhau khi cần thiết. Ví dụ, chúng thay đổi giữa các vị trí rời rạc như mở rộng, thu lại hoặc vị trí trung tính để điều khiển xi lanh thủy lực. Chúng cũng có khả năng chuyển sang các trạng thái trung gian, trong đó chúng có thể được sử dụng để điều khiển tốc độ, hướng hoặc gia tốc của thiết bị truyền động.

Một dạng đơn giản của van điều khiển hướng thủy lực rời rạc là một van nhị phân, có thể chặn hoặc chuyển dòng chất lỏng. Van một chiều là một ví dụ và sử dụng một pít tông, quả bóng hoặc tấm đệm để bịt chặt vào một chỗ ngồi khi chất lỏng cố gắng đi qua theo hướng ngược lại của dòng chảy so với mong muốn.
 
Các van điều khiển hướng thủy lực phức tạp hơn có thể có nhiều cổng vì về bản chất, chúng chuyển chất lỏng giữa các cổng van khác nhau này để cấp cho các thiết bị thủy lực. Do đó, chúng được đặc trưng bởi một hệ thống đánh số tiêu chuẩn hóa bao gồm hai giá trị số như 2/2 hoặc 4/3. Số đầu tiên trong hệ thống này xác định số lượng cổng chất lỏng mà van chứa và số thứ hai cho biết số trạng thái van hoặc vị trí mà van có thể đạt được. (Lưu ý - ở Hoa Kỳ, số lượng cổng đôi khi còn được gọi là số cách.) Vì vậy, với quy ước này, 2/2 đại diện cho van hai cổng có hai vị trí và 4/3 đại diện cho một van bốn cổng van có ba vị trí. Trong ví dụ sau về van 4/3 có thể được sử dụng để điều khiển xi lanh thủy lực, ba vị trí sẽ đại diện cho:

• Trung lập - tất cả các cổng van đều bị chặn và không cho phép dòng chất lỏng
• Mở rộng - van dẫn chất lỏng từ bơm thủy lực đến đầu nắp của xi lanh, làm cho xi lanh mở rộng
• Rút lại - van dẫn chất lỏng từ bơm thủy lực đến đầu thanh của xi lanh, làm cho xi lanh rút lại

Nhiều van điều khiển hướng thủy lực sử dụng ống cuốn trượt giữa các đoạn cho phép chất lỏng chảy qua các cổng mở, tùy thuộc vào vị trí của ống dẫn trong thân van. Các van có thể sử dụng một hoặc nhiều ống cuộn để thực hiện việc kiểm soát cổng mong muốn. Các phần tử điều khiển dòng chảy khác trong các van này có thể là pít-tông hoặc pít-tông.

Thành phần van di chuyển các phần tử điều khiển dòng chảy này được gọi là người vận hành van hoặc cơ cấu chấp hành. Các thiết bị này cung cấp trình tự và thời gian thích hợp của các thay đổi vị trí van cần thiết để điều khiển hệ thống hoặc mạch thủy lực. Các tùy chọn cho loại cơ cấu truyền động bao gồm truyền động cơ học, truyền động hoa tiêu hoặc truyền động điện / điện tử.

Kích hoạt cơ học có thể bao gồm các điều khiển van bằng tay như đòn bẩy, nút nhấn hoặc bàn đạp, nhưng thường đề cập đến các thiết bị cơ khí tự động như cam, con lăn, đòn bẩy, lò xo và những thứ tương tự.

Dẫn động thí điểm đề cập đến việc sử dụng chất lỏng có áp suất để hỗ trợ di chuyển các phần tử điều khiển lưu lượng van. Phong cách điều khiển này cũng hữu ích trong các môi trường dễ cháy nổ, nơi việc sử dụng các thiết bị điện / điện tử có thể không được khuyến khích do nguy cơ có thể xảy ra tia lửa điện gây cháy nổ.

Kích hoạt điện / điện tử liên quan đến việc sử dụng các solenoid để chuyển đổi tín hiệu điện dưới dạng dòng điện được cung cấp cho cuộn dây điện từ thành chuyển động cơ học của một pít tông có thể tạo ra chuyển động thẳng hoặc quay. Các solenoit điện bị hạn chế về lượng lực có thể tạo ra, và do đó không thể chuyển mạch thủy lực áp suất cao bằng tác động trực tiếp. Việc kết hợp sử dụng điện từ với kích hoạt thí điểm cho phép điện từ chuyển mạch điều khiển áp suất thấp hơn, sau đó có thể được sử dụng để điều khiển các cổng áp suất cao hơn. Thông tin thêm về khái niệm này có sẵn trong hướng dẫn liên quan của chúng tôi về van điện từ.

Thông số kỹ thuật van thủy lực

Van thủy lực được chỉ định bằng cách sử dụng một số thông số liên quan đến kích thước, công suất dòng chảy, kết nối và cơ chế truyền động của chúng. Các thông số kỹ thuật điển hình cho các van này được trình bày dưới đây nhưng nhận biết rằng có thể có sự khác biệt về các thông số này giữa các nhà sản xuất và nhà cung cấp van khác nhau, và do đó có thể có sự khác biệt về cách thể hiện giữa các nhà cung cấp. Dữ liệu được trình bày dưới đây sẽ đóng vai trò như một chỉ báo chung về những gì cần được xem xét khi tìm cách chỉ định van thủy lực.
- Loại van - đề cập đến loại van thủy lực cụ thể cần thiết, có thể phản ánh kiểu dáng vật lý (bi, séc, kim, v.v.) hoặc có thể đề cập đến điều khiển đang được tìm kiếm (điều khiển dòng chảy, điều khiển áp suất hoặc điều khiển hướng).

- Cơ chế truyền động của van - phản ánh phương tiện mà vị trí van được thay đổi hoặc theo cách thức vận hành của van, chẳng hạn như hoa tiêu, điện từ hoặc cơ khí.

- Cấu hình van - phản ánh số lượng cổng, số lượng trạng thái hoặc vị trí chuyển mạch và trạng thái nghỉ xác định cho van, ví dụ: 3/2 thường đóng (NC).

- Vật liệu thân - xác định vật liệu mà thân van được sản xuất, có thể là nhôm, đồng thau, đồng, thép không gỉ hoặc nhựa đã qua chế tạo, để nêu tên một số tùy chọn khả thi.

- Loại phương tiện - xác định bản chất của chất lỏng cụ thể (chất lỏng hoặc khí) mà van có khả năng xử lý mà không gặp bất kỳ tác động có hại nào. Ví dụ về các loại phương tiện bao gồm nhiên liệu, dầu và nước.

- Kích thước cổng - phản ánh kích thước kích thước của các cổng vào và ra của van, được biểu thị bằng đơn vị đo lường Anh như inch hoặc đơn vị hệ mét như milimét.

- Loại cổng (hoặc kiểu lắp) - xác định kiểu cổng mong muốn hoặc kiểu lắp / giao diện cho van, chẳng hạn như mặt bích, ống góp, ren, v.v.

- Điện áp hoạt động - đối với van kích hoạt bằng điện, cho biết cả cường độ và loại tín hiệu điều khiển điện được sử dụng để cấp điện cho van điện từ. Van điện từ có sẵn với nhiều loại điện áp hoạt động AC và DC có thể được sử dụng để đáp ứng các điều kiện ứng dụng khác nhau.

- Tần số hoạt động - đối với van kích hoạt bằng điện được cấp điện bằng điện áp xoay chiều, tần số là số chu kỳ trên giây của dòng điện xoay chiều được cấp vào điện từ, thường được hiển thị bằng Hertz (ví dụ: 60 Hz).

- Hệ số lưu lượng - hệ số dòng chảy, hoặc Cv của van, đo khả năng của van để cho phép dòng chất lỏng hoặc khí đi qua nó. Định nghĩa tiêu chuẩn của hệ số lưu lượng là nó đại diện cho thể tích nước (tính bằng gallon Mỹ) sẽ chảy qua van ở nhiệt độ 60oF trong khoảng thời gian một phút khi có sự giảm áp suất 1 psi qua van ( chênh lệch áp suất đầu ra-đầu vào). Các giá trị lớn hơn của hệ số dòng chảy phản ánh lượng dòng chảy lớn hơn.

- Tốc độ dòng chảy - thay cho hệ số dòng chảy, nhà cung cấp van có thể chỉ định tốc độ dòng chảy của van theo các đơn vị như gallon hoặc lít trên phút chẳng hạn.

- Áp suất định mức tối đa - là giá trị áp suất lớn nhất mà van có thể xử lý khi được lắp đặt trong hệ thống hoặc mạch thủy lực.

- Áp suất hoạt động tối thiểu - phản ánh áp suất thấp nhất phải tồn tại trong hệ thống để van hoạt động hiệu quả. Trong khi nhiều van vận hành trực tiếp có thể hoạt động ở áp suất 0 bar, van vận hành gián tiếp có thể yêu cầu áp suất tối thiểu tồn tại để có thể được sử dụng để hỗ trợ hoạt động của van. Một số van được chỉ định bằng cách sử dụng một dải áp suất.

- Nhiệt độ hoạt động hoặc phạm vi nhiệt độ - cho biết phạm vi nhiệt độ được khuyến nghị mà van đã được thiết kế để hoạt động.

- Ứng dụng - cho biết mục đích sử dụng hoặc thị trường cho van, ví dụ như hóa chất, thang máy hoặc máy bay. Có một định nghĩa về ngành dự kiến ​​hoặc trường hợp sử dụng có thể chứng minh lợi ích khi lựa chọn van vì hiểu rằng ngành có thể giúp đưa ra các yêu cầu hoặc thông số kỹ thuật bổ sung cần thiết theo các điều kiện hoạt động này.