Řídicí směrový ventil se skládá z těla ventilu s vnitřními průchody a pohyblivé části zvané zdvihový člen (tzv. šoupátko). Šoupátko může vnitřní průchody propojovat nebo uzavírat. U většiny standardních průmyslových hydraulických ventilů je šoupátko válcového tvaru — tento typ se nazývá šoupátkový směrový ventil, nebo jednoduše šoupátkový ventil. Šoupátkové ventily jsou nejrozšířenějším typem směrových ventilů v průmyslové hydraulice. Tato kapitola vysvětluje jejich typy, konstrukci, princip činnosti a způsoby řízení.

Čtyřcestný směrový ventil

Prvním typem směrového ventilu, který je třeba zvážit, je ventil se čtyřmi vnitřními průchody: tlakovým průchodem, návratovým (nádržovým) průchodem a dvěma pracovními průchody. Tento ventil se nazývá čtyřcestný směrový ventil – pojmenování odkazuje na čtyři různé průchody v jeho tělese. Čtyřcestný směrový ventil řídí hydraulické válce nebo hydraulické motory tak, aby změnily směr otáčení.

Funkce čtyřcestného ventilu v obvodu

Všechny směrové ventily se skládají z těla ventilu a vnitřního pohyblivého jádra. Jádro má alespoň dvě polohy – dvě koncové polohy. Tyto dvě polohy jsou ve schematickém znaku směrového ventilu znázorněny dvěma samostatnými obdélníky. V každém obdélníku jsou šipky použity k označení toho, jak jsou vnitřní průchody těla ventilu propojeny, nachází-li se jádro v dané poloze. Při znázornění směrového ventilu schematickým znakem musí být oba obdélníky spojeny dohromady. Při zařazení do obvodu se do obvodu musí zapojit přesně jeden z obdélníků. Tím je při pohybu hybného členu v jednom směru jasně znázorněna vnitřní cesta toku v rámci směrového ventilu. Pokud má druhý obdélník schematického znaku ukázat pohyb hybného členu v opačném směru, stačí tento druhý obdélník hladce začlenit do obvodu.

Směrový ventil s pouze dvěma polohami jádra se nazývá dvoupolohový ventil.

Obrázek 10-1 Čtyřcestný směrový ventil. Symbol se dvěma obdélníky představuje dvě polohy šoupátka. V každém okamžiku je do obvodu zapojen pouze jeden z obdélníků; posunutím šoupátka se aktivuje druhý obdélník, čímž se obrátí směr pohybu válce.

Funkce obvodu čtyřcestného ventilu

Když je šoupátko v jedné koncové poloze, tlakový průchod je spojen s pracovním průchodem A a návratový průchod je spojen s pracovním průchodem B. Když se šoupátko přepne do druhé koncové polohy, tlakový průchod je spojen s pracovním průchodem B a návratový průchod je spojen s pracovním průchodem A. Přepnutím koncové polohy šoupátka se změní směr toku oleje do hydraulického válce, čímž se pístní tyč vysune nebo zasune.

Třícestný směrový ventil

Třícestný směrový ventil má tři vnitřní průchody: tlakový průchod, návratový průchod a jeden pracovní průchod. Jeho funkce je následující: když je zdvihový člen v jedné koncové poloze, pracovní přípojka je pod tlakem; když je ve druhé koncové poloze, pracovní přípojka je uvolněna z tlaku. Jinými slovy třícestný ventil přepíná mezi podáváním tlaku a uvolňováním tlaku na jedinou pracovní přípojku.

Funkce obvodu třícestného ventilu

Třícestný ventil může řídit jednočinné pohony, například pístnice s návratem pomocí pružiny. V takových aplikacích třícestný ventil v jedné poloze přivádí tlakový olej do bezpístového prostoru válce; při přepnutí do druhé polohy je přívod kapaliny do pohonu uzavřen a pracovní přípojka pohonu se spojí s návratovým průchodem uvnitř tělesa ventilu, takže se pístnice může stáhnout působením gravitační síly nebo síly pružiny.

Když je trojcestný ventil v poloze, při které spojuje pracovní průchod s návratovým průchodem, může svisle montovaný pístový válec stahovat se pod vlivem gravitace, zatímco pístnice válce se vrací do výchozí polohy pod vlivem síly pružiny.

V průmyslových hydraulických aplikacích se trojcestné ventily vyskytují jen zřídka. Pokud je vyžadována trojcestná funkce, obvykle se použije čtyřcestný ventil s jedním uzavřeným pracovním přípojem.

Obrázek 10-3: Trojcestný směrový ventil řídí jednočinné (s pružinovým návratem) válce. V jedné poloze dochází k natlakování; v druhé poloze je válec připojen k nádrži a pružina stahuje pístnici.

Dvoucestný směrový ventil

Dvoucestný směrový ventil má pouze dva průchody – tyto dva průchody lze uzavřít nebo otevřít posuvným jádrem. Když je jádro v jedné koncové poloze, je průtok kapaliny ventilem otevřen; v druhé koncové poloze je průtok uzavřen.

Funkce obvodu dvoucestného ventilu

Dvouruční směrový ventil funguje jako vypínač zapnuto/vypnuto v obvodu. Tato funkce se v mnoha systémech používá jako bezpečnostní závěr nebo k izolaci a připojení různých komponentů v rámci systému.

Hodnocení a specifikace směrových ventilů

Směrové řídicí ventily používané v průmyslové hydraulice jsou k dispozici v několika základních rozměrech: 1/4 palce, 3/8 palce, 1/2 palce, 3/4 palce a 1¼ palce (6,35 mm, 9,5 mm, 12,7 mm, 19,05 mm a 31,75 mm). V průmyslových aplikacích se běžně hodnotí podle průměrné průtokové kapacity, nikoli podle rozměru přípojek. Například hodnocené průtokové kapacity jsou: 3–10 gpm (11,37–37,9 l/min), 10–20 gpm (37,9–45,48 l/min), 40 gpm (75,8 l/min), 80 gpm (303,2 l/min) a 160 gpm (379 l/min). Při hodnoceném průtoku činí tlaková ztráta mezi přípojkami P a A nebo B a T přibližně 40 psi (2,76 baru).

Výsuvka směrového ventilu

Čtyřcestný směrový ventilový šoupátkový člen, který jsme viděli, je hřídel s třemi válcovými úseky velkého průměru, nazývanými výstupní plochy (lands). Stejný rozestup mezi třemi výstupními plochami definuje tento člen jako třívýstupní šoupátkový člen. Většina průmyslových hydraulických směrových ventilů má dvouvýstupní nebo čtyřvýstupní šoupátkové členy. Ventily s nižší průtokovou kapacitou obvykle používají dvouvýstupní šoupátkové členy; čtyřvýstupní šoupátkové členy jsou častější u ventilů s vyšší průtokovou kapacitou.

Obrázek 10-5: Šoupátkové členy směrových ventilů. Dvouvýstupní šoupátkové členy se běžně používají u menších ventilů, čtyřvýstupní šoupátkové členy u větších ventilů. Počet a poloha výstupních ploch určují, které průchody jsou v každé poloze šoupátka propojeny nebo uzavřeny.

Čtyřcestný ventil upevněný na přírubové desce

Čtyřcestný směrový ventil popsaný výše má čtyři přípojky. Obvykle jsou přípojky pro tlak a návrat na jedné straně těla ventilu, zatímco dvě pracovní přípojky jsou na protilehlé straně. Toto uspořádání přípojek je velmi blízké grafickému symbolu směrového ventilu. Pro usnadnění instalace většina průmyslových hydraulických směrových ventilů využívá konstrukci s upevněním na podložku: tělo ventilu je šroubováno k podložce, která je spojena se systémovými potrubími. Přípojky ventilu s upevněním na podložku jsou umístěny na spodní ploše těla ventilu.

Ovladače směrových ventilů

Zjistili jsme, že uzavírací kužel (těleso) směrového ventilu lze umístit na jednom nebo druhém konci. Pohyb uzavíracího kuželu lze provést mechanicky, elektricky, hydraulicky, pneumaticky nebo ručně.

Ruční ovládání

Směrový ventil ovládaný svalovou silou se nazývá ručně ovládaný ventil. Existuje mnoho typů ručních ovládacích prvků, například páky, tlačítka a nožní pedály. Nejčastějším mechanickým ovládacím mechanismem je kulisový kolík, jehož horní část je opatřena válečkem – když se kulisový prvek pohybuje dolů a narazí na váleček, posune se uzavírací kužel (těsnicí vložka) do jiné polohy. Při ručním ovládání musí operátor svou vůlí určit pořadí a řízení akcí směrového ventilu. Pokud se směrový ventil musí přepnout v konkrétní poloze pohonného prvku, lze použít mechanicky ovládaný směrový ventil.

Pilotní ovládání

Uzavírací kužely (těsnicí vložky) směrových ventilů lze také přesunout pomocí pneumatického nebo hydraulického řídicího tlaku. U čtyřplošných uzavíracích kuželů působí řídicí tlak na plošky uzavíracího kuželu v obou koncových polohách. U dvouplošných uzavíracích kuželů působí řídicí tlak na jediný řídicí píst.

Ovládání elektromagnetem (solenoidem)

Nejběžnějším způsobem ovládání směrového ventilu je elektromagnet (solenoid). Solenoid je elektromechanické zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na lineární mechanickou sílu a pohyb. Příslušným aktuátorem v hydraulickém systému je hydraulický válec.

Suchý typ solenoidu

Ze dvou typů elektromagnetických ventilů je suchý typ starší konstrukcí. Funguje na základních elektromagnetických principech a sestává z železného jádra ve tvaru písmene „T“, cívky a rámu ve tvaru písmene „C“. Kvůli tvaru železného jádra a rámu obklopujícího cívku se tomuto typu někdy říká elektromagnet „CT“. Železo je dobrým magnetickým vodičem, zatímco vzduch má špatnou magnetickou vodivost. Princip činnosti suchého elektromagnetického ventilu je následující: magnetické pole táhne železné jádro dovnitř cívky, čímž snižuje velký magnetický odpor způsobený vzduchovou mezerou ve středu cívky. Pohybem železného jádra se vzduchová mezera postupně zmenšuje, elektromagnetická tahová síla roste a elektromagnetická síla, když je železné jádro uvnitř cívky, je větší než v případě, že je mimo ni.

Mokrý typ elektromagnetického ventilu

Mokrý typ elektromagnetu je relativně novějším konstrukčním řešením v oblasti průmyslové hydrauliky. Oproti konstrukcím s vzduchovou mezerou má mokrý elektromagnet výhodu lepšího odvádění tepla a eliminuje těsnění posuvného čepu, která u suchých elektromagnetů mohou způsobit úniky, čímž se zvyšuje spolehlivost.

Konstrukce mokrého typu elektromagnetu

Mokrý typ elektromagnetu se skládá z cívky, obdélníkového rámu, posuvného čepu, kotvy (železného jádra) a vodící trubky. Cívka je umístěna uvnitř obdélníkového rámu; obě součásti jsou společně uzavřeny plastovým obalem. Tato sestava má průchozí otvor procházející středem cívky a oběma stranami rámu – tento otvor je nasazován na vodící trubku. Vodící trubka obsahuje kotvu. Vodící trubka je na tělo směrového ventilu nasazena tlakovým přítlakem; vnitřní dutina vodící trubky je spojena s návratním průtokem směrového ventilu, takže kotva je ponořena do systémového oleje – proto se označuje jako „mokrá kotva“.

Princip činnosti mokrého typu elektromagnetu

Když proud prochází cívkou, vytvoří cívka magnetické pole, které je zesíleno obdélníkovou železnou magnetickou cestou kolem cívky a kotvou umístěnou ve středu cívky. Když je na cívku mokré kotvy přiveden proud, pohyblivá kotva se nachází částečně mimo cívku. Magnetické pole vzniklé proudem táhne kotvu dovnitř, čímž mechanicky udeří do tlačného tyče spojené s uzavíracím kuželem ventilu a převede směrový ventil. Při posunutí kužele se kotva úplně vloží do cívky, čímž se magnetické pole cívky zcela soustředí v železné magnetické cestě.

Železo je dobrý magnetický vodič, zatímco olej obklopující kotvu a tlačnou tyč má velmi špatnou magnetickou vodivost. Princip činnosti mokrého typu elektromagnetického ventilu spočívá v tom, že magnetické pole táhne kotvu dovnitř, čímž se zmenšuje velká vzduchová mezera ve středu cívky. V míře, v jaké se kotva posouvá dovnitř, se mezera postupně zmenšuje, elektromagnetická tlačná síla roste a když je kotva zcela uvnitř cívky, je elektromagnetická síla větší než vně.

Obrázek 10–9: Elektromagnetický ventil mokrého typu. Kotva je ponořena v hydraulickém oleji (proto „mokrý“), čímž se eliminuje dynamické těsnění tlačné tyče. Díky tomu je lepší odvod tepla a vyšší spolehlivost ve srovnání s suchým typem.

AC bzučení

Ve Spojených státech je průmyslové řídicí napájení obvykle střídavé (AC). Střídavý proud v USA prochází cyklem od nuly k kladnému maximu, zpět přes nulu k zápornému maximu a znovu zpět na nulu 60krát za sekundu (60 Hz). Když je proud v kladném nebo záporném maximu, je magnetické pole a elektromagnetická síla maximální. V okamžiku, kdy proud klesá přes nulu, klesá také magnetické pole a síla, čímž se pružinou zatížený solenoidový prvek (obvykle pružinou zatížený rozváděcí kotouč ventilu) vytlačí železné jádro nebo kotva ven. Když se pole a síla opět zesilují, vtáhnou železné jádro nebo kotvu zpět dovnitř. Tento pohyb způsobuje bzučení, hučení nebo vibrace solenoidu – tzv. AC hučení.

Zkratový kroužek (stínící cívka)

Aby se snížil střídavý proudový hučivý šum a zvýšila tlačná síla elektromagnetu, používá se pro kompenzaci krátkodový kroužek (stínící cívka). U suchých elektromagnetů je krátkodový kroužek měděný kroužek připevněný na C-vybraném rámu. U mokrých elektromagnetů je to měděný kroužek umístěný na konci vedení trubky, kde se nachází tlačný prut. Při provozu elektromagnetu indukuje kroužek proud, který se zpožďuje za pracovním proudem. Tímto způsobem, když je hlavní magnetické pole cívky v minimu, je magnetické pole krátkodového kroužku dostatečné k udržení železného jádra nebo kotvy, čímž se výrazně snižuje střídavý proudový hučivý šum.

Vířivé proudy

Pulsující střídavé magnetické pole může v cívce vyvolat malé rozptýlené proudy — jedná se o vířivé proudy, které protékají malými obvody v železné magnetické cestě, spotřebovávají výkon a vyvíjejí teplo, čímž snižují výstupní tlačnou sílu cívky. Aby se minimalizovaly účinky vířivých proudů, je pro suchou cívku použita C-rámová konstrukce a železné jádro z tenkých kovových plechů. Kovové plechy jsou navzájem izolovány oxidovými vrstvami. Magnetické pole snadno prochází běžnou magnetickou cestou plechů, avšak díky izolačním vrstvám nemohou vířivé proudy protékat mezi jednotlivými plechy. Protože C-rám je vytvořen poskládáním izolovaných plechů, běžně se nazývá „sada C-ramů“. U mokrých cívek se minimalizace vířivých proudů dosahuje pomocí izolovaných železných plechů pro obdélníkový rám; u kotvy však tento postup není použitelný, neboť mokré cívky jsou výkonnější než suché. Z hlediska trvanlivosti není výroba kotvy z plechů proveditelná – u mokrých cívek je kotva vyrobena z masivního kusu.

Nárazový proud elektromagnetu

Střídavý proud v cívkách elektromagnetu vyvolává elektromagnetickou sílu, která posune zdíčku směrového ventilu, ale zároveň také generuje teplo, čímž může dojít k přepálení cívky elektromagnetu. Čím větší je proud procházející cívkou elektromagnetu, tím vyšší je pravděpodobnost poruchy cívky elektromagnetu. Pokud se elektromagnet nepohne tak, aby uzavřel vzduchovou mezeru, bude cívka protékat velmi vysoký proud, což způsobí přehřátí. Na rozdíl od hydraulických systémů, kde je průtok relativně konstantní, je v běžných elektrických systémech proud úměrný odporu – vyšší odpor znamená nižší proud a menší množství tepla. Protože teplo významně ovlivňuje životnost elektromagnetu, cílem je použít co nejmenší proud při současném zajištění dostatečné posunovací síly. Toho je dosaženo návrhem cívek s dostatečním střídavým impedančním odporem (reaktivním odporem).

Impedance má dvě složky: čistý odpor vodičového materiálu proti průtoku elektronů – měď má nižší odpor než hliník – a impedanční účinek vyvolaný elektromagnetickým polem kolem vinutí cívky. Toto magnetické pole brání nebo omezuje proud vstupující do cívky. Čím je pole silnější, tím je proud v cívkovém vinutí elektromagnetu menší.

Když je elektromagnet poprvé napájen, pohyblivý železný kotouč nebo jadérko je částečně mimo cívku, čímž vzniká velká vzduchová mezera ve středu cívky. Magnetické pole v této poloze není příliš silné; odpor proti proudu vychází především z čistého odporu vodiče, což způsobuje velký nárazový proud v cívkovém vinutí. Pohybuje-li se železný kotouč nebo jadérko dovnitř, vzduchová mezera postupně zmenšuje a proud klesá. Když je železný kotouč nebo jadérko zcela zasazeno, je impedance maximální a střídavý proud minimální.

Maximální nárazový proud při prvním zapnutí elektromagnetu je několikanásobkem udržovacího proudu v poloze plného zasazení. Pokud mechanická překážka brání úplnému zasazení železného jádra nebo kotvy, do cívky vstoupí velmi vysoký proud — což vyvolá výrazné zahřátí. U suchých elektromagnetů bez ochranného pouzdra se tímto způsobem roztaví plastové součásti na konci cívky; u suchých elektromagnetů s ochranným pouzdrem nebo u mokrých elektromagnetů se bublinuje plastové těsnění. U obou typů se izolace vodiče okamžitě poškodí a během jedné až dvou minut dojde ke zkratu cívky — toto se stane, když zablokovaný rozváděcí trn zabrání přepínání elektromagnetu.

Obrázek 10-10: Nárazový proud střídavého elektromagnetu ve srovnání s udržovacím proudem. Při prvním zapnutí umožňuje velký vzduchový mezirok vysoký nárazový proud (několikanásobek udržovacího proudu). Po úplném zasazení se impedance zvýší a proud klesne. Zablokovaný rozváděcí trn (mezirok se nikdy neuzavře) znamená trvalý nárazový proud — což zaručuje spálení cívky.

Elektromagnety určené pro nepřetržitý provoz

Solenoid s trvalým provozním režimem může zůstat dlouhou dobu napájen bez přehřátí. Schopnost solenoidu odvádět teplo je dostatečná na odvedení většiny tepla vyvolaného menším udržovacím proudem procházejícím cívkou. Většina průmyslových hydraulických řídicích směrových ventilů využívá solenoidy s trvalým provozním režimem.

Omezení solenoidu

Solenoidem řízené směrové ventily mají některá omezení. Za prvé nelze konvenční solenoidy použít ve vlhkém nebo výbušném prostředí. Za druhé, pokud musí být životnost směrového ventilu zvláště dlouhá, obvykle se také vyhýbáme elektricky řízeným solenoidům. Možná největší nevýhodou solenoidů je omezená síla, kterou mohou vyvinout pro přepínání. Ve skutečnosti je pro větší směrové ventily potřebná poměrně velká přepínací síla. U větších ventilů (¼" nebo ⅜" / 6,35 mm nebo 9,5 mm) je solenoidový směrový ventil obvykle umístěn na vrcholu a při přepínání se proud z malého ventilu přivádí na odpovídající stranu zdvihového tělesa velkého ventilu. Tento typ se nazývá pilotní směrový ventil s řízením pomocí solenoidu.

Porucha elektromagnetického ventilu

Hlavní příčinou poruchy solenoidu u přímo působících směrových ventilů je teplo, které je obvykle způsobeno zaseknutím solenoidu, vysokou okolní teplotou nebo nízkým napětím (nedostatečná přepínací síla pro úplné dosednutí železného jádra nebo kotvy).

Zaseknutí solenoidu

Zablokovaný rozváděcí kotouč brání úplnému dosednutí železného jádra nebo kotvy, čímž způsobuje, že cívka elektromagnetu neustále odebírá velmi vysoký náběhový proud. Elektromagnet není schopen odvést obrovské množství vyvinutého tepla, což nakonec vede k přepálení cívky. Ačkoli nadměrný průtok kapalinou přes ventil může způsobit zablokování elektromagnetu, častější příčinou zablokování je mechanická překážka pohybu rozváděcího kotouče. Nečistoty (např. špína, kovové třísky, písek z lití jádra nebo PTFE pásek) mohou zablokovat rozváděcí kotouč, stejně jako mohou být jeho pohyb omezeny zářezy mezi rozváděcím kotoučem a tělem ventilu. Částice vzniklé oxidací oleje a lakovité usazeniny z oleje se mohou ukládat na rozváděcím kotouči a tak úplně eliminovat mezery mezi rozváděcím kotoučem a tělem ventilu – lakovité usazeniny lze odstranit rozpouštědlem. Zakřivená montážní deska může rovněž způsobit zablokování elektromagnetu – při utahování montážních šroubů se tělo ventilu může mírně prohnout, čímž se omezuje pohyb rozváděcího kotouče a dochází k přepálení cívky. Požadavky na rovnost montážní desky jsou obvykle v rozmezí 0,0003–0,0005 palce (0,00762–0,0127 mm).

U suchých typů elektromagnetických ventilů dochází při vtahování železného jádra elektromagnetu do cívky k opotřebení mezi železným jádrem a C-rámem. Při demontáži tohoto typu elektromagnetu se doporučuje železné jádro znovu nainstalovat do původní polohy. V opačném případě se opotřebená část nemůže správně zarovnat, železné jádro se nedokáže zcela zasunout a elektromagnet vydává bzučivý zvuk – což signalizuje blížící se poruchu.

Někdy mohou být v dvoucestném směrovém ventilu s dvěma elektromagnety současně napájeny oba elektromagnety – to znamená, že jedno železné jádro nebo kotva se úplně zasune, zatímco druhé je zaseknuté. Výsledkem je, že jedna cívka elektromagnetu vyhoří. Současné napájení obou elektromagnetů je obvykle způsobeno poruchou elektrického řídicího zařízení nebo chybou v zapojení.

Vysoká teplota okolního prostředí

Když proud přitáhne železný jádro nebo kotvu solenoidu, vzniklé teplo musí být odvedeno z cívky. Pokud je teplota okolního vzduchu příliš vysoká, odvod tepla je obtížný a cívka může vyhořet. Tento jev může nastat při špatné ventilaci nebo pokud je zařízení umístěno v blízkosti zdrojů tepla.

Nízké napětí

U solenoidu napájeného napětím 110 V a frekvencí 60 Hz dochází při poklesu síťového napětí na přibližně 100 V k tomu, že elektromagnetická síla není dostatečná k úplnému zasunutí železného jádra nebo kotvy v rámci navržené doby. Z důvodu prodloužené doby náběhového proudu pracuje solenoid při vyšší teplotě, což nakonec vede k jeho poškození. Někdy se prvními příznaky vyhoření cívky projevují bzučivý nebo vibrační hluk. Problémy s nízkým napětím často vznikají v prostředích továren a jiných průmyslových provozů. Pokud je podezření na nízké napětí, může energetická společnost nainstalovat 24hodinový záznamník napětí pro ověření skutečných podmínek.

Třípolohový směrový ventil

V předchozích příkladech byl popsán směrový ventil se dvěma polohami (se dvěma koncovými polohami). V některých aplikacích se používá směrový ventil se třemi polohami. Třetí středová poloha je neutrální nebo přechodová poloha. Grafický symbol směrového ventilu se třemi polohami obsahuje tři obdélníky – prostřední obdélník představuje středovou polohu a vnitřní propojení, když je šoupátko ve středové poloze.

Třípolohový ventil se středováním pomocí pružin

Nejčastějším typem třípolohového směrového ventilu je typ se středováním pomocí pružin. Tento ventil má na obou koncích pružiny, které udržují šoupátko ve středové poloze, pokud není žádný z elektromagnetů napájen.

Obrázek 10-12: Třípolohový směrový ventil se středováním pomocí pružin. Pružiny udržují šoupátko ve středové poloze, jsou-li oba elektromagnety bez napájení. Středová poloha určuje, co se stane s zátěží válce, když je stroj zastaven.

Středové polohy

Existují čtyři běžné konfigurace středové polohy. Výběr středové podmínky určuje chování obvodu, když je směrový ventil ve středové poloze (žádný z cívek není napájen).

Obrázek 10-13: Čtyři konfigurace středové polohy. Výběr závisí na požadavcích obvodu: zda má válec udržet polohu, volně plavat nebo zda má být čerpadlo odlehčeno při středové poloze ventilu.

Proporcionální směrové ventily

Standardní směrové ventily přepínají mezi diskrétními polohami (otevřeno/zavřeno). Proporcionální směrové ventily umožňují umístit šoupátko v libovolné poloze mezi úplně otevřenou a úplně uzavřenou polohou s hladkým vztahem mezi elektrickým vstupním signálem, polohou šoupátka a průtokem. To umožňuje spojitě proměnnou regulaci jak směru, tak průtokové rychlosti jediným ventilem.

Pilotem ovládané směrové ventily

Pro aplikace s velkým průtokem, kde elektromagnetická síla není dostatečná k přímému přesunutí hlavního uzavíracího člena, se používá řízení pomocí řídicího tlaku. Malý elektromagneticky ovládaný řídicí ventil směruje řídicí tlak pro přesun většího hlavního uzavíracího člena. Tento dvoustupeňový návrh umožňuje malým elektromagnetům řídit velmi vysoké průtoky – přepínání provádí řídicí ventil a práci přesunu hlavního uzavíracího člena vykonává řídicí tlak.

Obrázek 10-14: Směrový ventil řízený pomocí řídicího tlaku. Malý elektromagneticky ovládaný řídicí ventil (nahoře) směruje řídicí tlak pro přesun velkého hlavního uzavíracího člena (dole). Tento návrh umožňuje malým elektromagnetům řídit směrové ventily s vysokým průtokem.

Přímo úměrné elektromagnetické směrové ventily

Ve řídicím zařízení zároveň vstupují signál pro jízdu vzad a vstupní signál. „Chybový“ signál vznikající mezi těmito dvěma řídí řídicí zařízení tak, aby proporcionálně napájelo jednu ze dvou elektromagnetických ventilových tlakových šoupátek „A“ nebo „B“. Jakmile je elektromagnetické šoupátko napájeno, převádí signál na sílu. Proportionální elektromagnetické šoupátko umístěné ve středu těla ventilu spolu s předpínací pružinou řídicího ventilu převádí tento řídicí tlak na polohu řídicího šoupátka. Polohový snímač LVDT je přímo spojen s hlavním šoupátkem ventilu a jeho funkcí je poskytnout automatickou zpětnou vazbu řídicímu šoupátku.

Směrový ventil s rozdílovým tlakem (řízení pomocí točivého motoru)

Směrový ventil s rozdílovým tlakem je třístupňového typu — přičemž řídicí ventil tvoří první stupeň a hlavní ventil druhý stupeň. Řídicí ventil je složitější a skládá se z točivého motoru, pružin, tryskových potrubí a nastavitelného šoupátka s uzavíracími kryty řídicího šoupátka a snímačem LVDT. Druhý stupeň (hlavní ventil) je podobný ostatním řídicími ventily ovládaným šoupátkem.

Konstrukce řídicího ventilu prvního stupně

Řídicí ventil se skládá z točivého motoru, tryskové trubky, posuvného šoupátka s pružinami na levé i pravé straně a podobných komponentů. Trysková trubka směruje řídicí tlak na jednu nebo druhou stranu šoupátka. Řídicí ventil je typově podobný směrovému ventilu se středovou polohou určenou pružinami.

Hlavní ventil druhého stupně

Druhý stupeň (hlavní ventil) je typově podobný jiným druhům proporcionálních směrových ventilů a proto se zde neopakuje.

Provoz řídicího ventilu

Elektrický řídicí signál proudí vinutím točivého motoru mezi dvěma solenoidy. Porovnání a rozdíl elektrických signálů určuje směr magnetického pole točivého motoru. V závislosti na tom, který solenoid má silnější signál, je trysková trubice nastavena tak, aby zvýšila tlak na jednom konci řídícího šoupátka. Současně výstup řídicího zařízení zvyšuje průtok na jednu stranu šoupátka směrového ventilu až do proporcionální hodnoty, postupně zvyšuje průtok na tuto stranu, dokud není dosaženo proporcionální hodnoty.

Klíčové pojmy — Kapitola 10