Co to jest Zawór hydrauliczny?

Funkcją zaworów sterujących hydraulicznych (nazywanych również zaworami hydraulicznymi) w układach hydraulicznych jest umożliwienie siłownikom hydraulicznym, takim jak cylindry i silniki, osiągnięcia wymaganego ruchu prędkości, kierunku i momentu siły. W jaki sposób to się odbywa? Osiąga się to poprzez kontrolowanie prędkości, ciśnienia i kierunku przepływu płynu hydraulicznego w rurociągach układu sterowania. Cóż, możemy powiedzieć, że zawory hydrauliczne są komponentami najbardziej funkcjonalnych kategorii, o najszerszym zakresie zastosowań i są najbardziej aktywnymi komponentami w układach hydraulicznych. Dojrzała konstrukcja i funkcjonalne działanie układów hydraulicznych w dużej mierze zależą od stabilnej jakości zaworu hydraulicznego i dopasowania funkcji. Ile jest typów zaworów hydraulicznych?

Rodzaje zaworów hydraulicznych 

Klasyfikacja główna:

Zawory hydrauliczne obejmują głównie zawory sterujące kierunkiem, zawory sterujące ciśnieniem i zawory sterujące przepływem.

1. Zawory sterujące kierunkowe：

Należą do nich zawory zwrotne i zawory kierunkowe. Zawory zwrotne umożliwiają jednokierunkowy przepływ cieczy, podczas gdy zawory kierunkowe sterują, na przykład, zaworem elektromagnetycznym, otwieraniem i zamykaniem obiegu oleju oraz kierunkiem przepływu oleju, zmieniając względne położenie między szpulą a korpusem zaworu.

2. Zawory regulacyjne ciśnienia: 

Służą do regulacji ciśnienia. Należą do nich zawory bezpieczeństwa, zawory sekwencyjne, zawory redukujące ciśnienie itp. Zawory bezpieczeństwa służą do sterowania układem hydraulicznym w celu utrzymania stałego stanu po osiągnięciu zadanego ciśnienia, natomiast zawory sekwencyjne służą do sterowania kolejnością ciśnień w układzie hydraulicznym.

3. Zawory regulacyjne przepływu: 

Służą do sterowania przepływem i obejmują zawory dławiące, zawory redukujące prędkość, zawory regulujące prędkość, zawory rozdzielcze itp. 

Inne sposoby klasyfikacji zaworów hydraulicznych

Ze względu na metodę montażu zaworów wyróżnia się zawory do montażu na rurze, zawory sekcyjne, zawory płytowe, zawory warstwowe i zawory z połączeniem gwintowanym (nabojowe).

Ze względu na typ sygnału sterującego można je podzielić na sterowanie ręczne, elektryczne i sterowanie cieczą (pilotem).

Ze względu na zasadę działania dzieli się je na zawory przełączające, serwozawory, zawory proporcjonalne i zawory logiczne.

Ze względu na konstrukcję można je podzielić na zawór szpulowy, zawór obrotowy, zawór gniazdowy (kulowy i grzybkowy), zawór rurowy strumieniowy itp.

Następnie przejdziemy do bardziej szczegółowego omówienia zaworów do montażu na rurze, zaworów sekcyjnych, zaworów płytowych, zaworów warstwowych i zaworów z przyłączem gwintowanym (nabojowych).

Zawór montażowy do rur

Korzyść:

Zawory rurowe to jedyne niezależne i kompletne zawory pośród różnych typów przyłączy montażowych, które podłącza się do przyłącza rurowego i przewodu rurowego i są gotowe do użycia bez potrzeby stosowania jakichkolwiek innych przyłączy.

Niekorzyść:

Wraz ze wzrostem złożoności układu hydraulicznego coraz bardziej widoczne stają się słabości tego typu instalacji:

1. Rozmieszczenie elementów rozproszone, duża powierzchnia. 
2. Możliwość wycieku części.
3. Montaż i demontaż jest niewygodny.

Zawór sekcyjny

Pojedyncza jednostka sterująca może sterować grupą siłowników – cylindrów hydraulicznych lub silników. Ustawiając wlot P i wylot T każdego elementu w tym samym położeniu, można je grupować i współdzielić P i T.

Korzyść:

1. Elastyczny, można dowolnie dodawać elementy zaworu sterującego w celu sterowania siłownikiem, 
2. Kompaktowa konstrukcja.

Niekorzyść:

1. Istnieje możliwość przecieku pomiędzy elementami.
2. Ponieważ rura jest na stałe przymocowana do korpusu zaworu, jeśli zajdzie potrzeba wymiany części zaworu, należy rozmontować cały zespół zaworów i rurę, co jest bardziej kłopotliwe.

Zawór płytowy

Otwór wlewowy oleju do podłączenia rurociągu nie jest wykonany bezpośrednio na zaworze, ale na płycie podstawy, a zawór jest przymocowany do płyty podstawy za pomocą śrub, dzięki czemu nie ma konieczności demontażu rurociągu podczas wymiany zaworu, co jest znacznie wygodniejsze niż typ rurowy i typ częściowy, a także może znacznie skrócić czas i koszty konserwacji.

Proces standaryzacji połączeń płyt przebiega stosunkowo sprawnie, np. norma ISO 4401 jest powszechnie akceptowana.

Korzyść:

1. Zmniejszono potencjalne ryzyko wycieków zewnętrznych.
2. Przestrzeń i ciężar zajmowane przez system są zmniejszone, następuje mniejsza utrata ciśnienia w rurze, zmniejszone jest wytwarzanie ciepła
3. Zwiększa się odporność systemu na drgania, co przekłada się na zwiększoną niezawodność systemu.
4. Czas reakcji w systemie uległ znacznemu skróceniu.

Niekorzyść:

1. Długość zintegrowanego bloku zwiększa się, a waga wzrasta wielokrotnie.
2. Im większy jest blok zintegrowany, tym dłuższe są wewnętrzne otwory łączące, co znacznie utrudnia proces obróbki.

Zawór kanapkowy

Jest to przedłużenie, rozbudowa i integracja zaworu płytowego w aspekcie wysokości.

Korzyść:

1. Ogólnie rzecz biorąc, stos sterujący grupą siłowników może realizować złożone funkcje, jest bardzo elastyczny i łatwy do wymiany.
2. Nieco zmniejszone rozmiary i trudności w obróbce otworów.

Niekorzyść:

1. Zwiększone ryzyko wycieku.

Zawór kartuszowy

Na rynku powszechnie stosowane są cztery rodzaje zaworów kartuszowych.

Wsuwane

Zawory kartridżowe typu slip, zwane również zaworami pokrywowymi, są bezkonkurencyjnym wyborem w przypadku dużych przepływów (>1000 l/min) ze względu na ich pojedynczą funkcję i stosunkowo prostą konstrukcję, co sprawia, że można je łatwo powiększyć.

Wpadnij

Typ drop-in jest mocowany na bloku zaworowym za pomocą dwóch śrub z boku, co jest proste w konstrukcji i tanie. Jednakże, ponieważ siła rozciągająca małej śruby jest znacznie niższa niż siła rozciągająca dużego gwintu gwintowanego zaworu nabojowego, może on wytrzymać tylko niskie ciśnienie, a ładowanie i rozładowywanie jest również bardziej kłopotliwe i zajmuje większą powierzchnię, co nie jest kompaktowe.

Wkręcany 

Zawory nabojowe z gwintem wykorzystują gwinty wkręcane do zintegrowanego bloku lub do otworów montażowych w bloku zaworowym. Mogą wykonywać jedną lub więcej funkcji hydraulicznych niezależnie od siebie, takich jak zawory bezpieczeństwa, zawory kierunkowe sterowane elektromagnesem, zawory przepływowe, zawory przeciwwagi itp. Zawory nabojowe z gwintem można łatwo wymienić bez konieczności usuwania złączek rurowych.

Zespół zaworu nabojowego z wyciętym gwintem

Wstaw typ

Typ wkładany jest również nazywany częściami w korpusie. Zawór jest całkowicie włożony do bloku zaworowego, nie jest wystawiony na zewnątrz bloku i wykorzystuje własne gwinty lub inne elementy, takie jak złączki rurowe, pierścienie ustalające itp., aby zlokalizować zawór, który nie jest używany w dużych ilościach i jest używany głównie do zaworów zwrotnych i zaworów przeciwwybuchowych.

Klasyfikacja ma jedynie na celu uporządkowanie status quo, aby ułatwić naukę, ale w żadnym wypadku nie jest to koniec nauki; w rzeczywistości obecnie wiele systemów to w większości mieszanka różnych typów zaworów.

Aktualny stan i trendy

Według ostatnich badań rynkowych, globalne wykorzystanie zaworów hydraulicznych przedstawia się mniej więcej następująco: Preferowanym wyborem stało się wykorzystanie zintegrowanych bloków z zaworami kartuszowymi. Gwintowane zawory kartuszowe i ich zintegrowane bloki stanowią ponad 25% globalnej sprzedaży zaworów hydraulicznych.

W hydraulice mobilnej, ze względu na tradycyjne przyczyny, zawory sterujące kierunkowe o konstrukcji sekcyjnej są nadal dość powszechne. Należą do nich sterowanie ręczne, hydrauliczne i elektryczne. Nawet gdy stosowane są sterowanie elektryczne, ręczne uchwyty są często zachowywane jako środek awaryjny na wypadek awarii.

Inne elementy sterujące wykorzystują zintegrowane bloki z gwintowanymi zaworami wkładowymi. Zastosowanie kutych elementów rdzenia rurowego z pojedynczymi funkcjami również maleje. Nawet jeśli połączenia rurowe są konieczne z różnych powodów, gwintowane grupy zaworów wkładowych są często używane do tworzenia bloków zaworowych z połączeniami rurowymi.

Odniesienia

[1] Hai Ping Zhang, „Hydrauliczne zawory gwintowane”, China Machine Press, 2011.

[2] John J. Pippenger, „Technologia zaworów hydraulicznych”, Amalgam Publishing Company, Jenks, Oklahoma, USA

[3] ISO 7789:1998, „Napęd hydrauliczny — Zawory śrubowe dwu-, trzy- i czteroportowe — Gniazda”

[4] ISO 7789:2007, „Napęd hydrauliczny — Zawory śrubowe dwu-, trzy- i czteroportowe — Gniazda”