Når energi overføres gennem væske, skal retningen bestemmes, og kontinuerlig fuld kontrol skal opretholdes. Uden fuldstændig kontrol er energien ubrugelig, eller værre endnu: maskinen kan blive beskadiget. En af de primære fordele ved hydraulisk teknologi er muligheden for at bruge hydrauliske reguleringsventiler til relativt nemt at styre energien.

Hydrauliske styringsventiler

En hydraulisk reguleringsventil er en mekanisk komponent, der består af et ventilkabinet med indre kanaler, som kan forbinde eller blokere væskestrømmen, samt indre bevægelige dele. Kabinetkanalerne bruges til at transportere olie. Bevægelsen af de indre bevægelige dele styrer systemets maksimale tryk, strømningsretning og strømningshastighed.

Systemtrykstyring

Hydraulisk energi kan anvendes på en hydraulisk cylinder. Når resultatet er vellykket arbejde, er arbejdet udført, når cylinderen er fuldt udstrakt. Den volumetriske pumpe vil fortsætte med at absorbere mere energi fra sin drivmaskine. Dette skaber højere tryk i olie. (Bemærk: Den mindste modstand i systemet bestemmer det anvendte hydrauliske tryk.) Når cylinderen udstrækkes yderligere, bliver systemets fysiske styrke den mindste modstand.

Pumpen vil øge trykket yderligere for at overvinde denne modstand. Trykkontrolventiler bruges til at holde systemtrykket inden for et sikkert område.

Trykreguleringsventil

De indre bevægelige dele af en trykkontrolventil fungerer baseret på tryk. Når systemtrykket når en bestemt indstillet værdi, forbinder eller blokerer de indre bevægelige dele én af kanalerne i ventilkroppen, hvilket får olien til at strømme eller forhindre olien i at strømme ind i den pågældende kanal.

Konstruktion af trykkontrolventil

En trykreguleringsventil består af et ventilhus med primære og sekundære kanaler samt interne bevægelige dele (spolen). De eksterne tilslutninger til kanalerne kaldes den primære port og den sekundære port.

Sådan fungerer en trykreguleringsventil

Den interne bevægelige del af en trykreguleringsventil er typisk en spoletype-enhed. Når spolen befinder sig i én ende-position, forbindes den indre kanal, og strømning kan passere igennem. Når den befinder sig i den anden ende-position, er den indre kanal blokeret, og strømningen gennem ventilen afbrydes.

I en trykreguleringsventil er spolen fjederbelastet til én ende-position. I denne normalt lukkede position er den indre kanal blokeret, og strømningsstien gennem ventilen er lukket. Denne type kaldes en normalt lukket trykreguleringsventil.

Trykstyringsventilen registrerer trykket i bunden af spolen. Denne nederste kanal er forbundet til den primære port. Når systemtrykket stiger over fjederkraften, bevæger spolen sig for at forbinde den indre kanal, hvilket tillader strømning gennem ventilen.

(Det hydrauliske tryk, der bruges til at styre spolens bevægelse, kaldes pilottrykket. At bruge pilottryk til at styre en ventil kaldes pilotstyring og er den mest almindelige metode til at styre alle typer hydrauliske ventiler.)

Hvis denne type trykstyringsventils primære port er forbundet til systemtryksiden, og pumpetrykket bliver for højt, kan strømmen fra pumpen afledes gennem denne ventil til oliebeholderen — denne type normalt lukket trykstyringsventil kaldes en sikkerhedsventil.

Figur 7-2 Normalt lukket trykstyringsventil (sikkerhedsventilens funktion). Fjederen holder spolen lukket, indtil systemtrykket overstiger fjederindstillingen; herefter skifter spolen stilling og åbner en strømningsbane til beholderen.

Figur 7-3 En simpel hydraulisk kreds med trykkontrol (trykafbryderventil). Når cylinderen når enden af slaglængden, åbner trykafbryderventilen og leder pumpestrømmen tilbage til tanken, hvilket begrænser det maksimale systemtryk.

Retningskontrol af aktuatorer

Når en hydraulisk cylinder er fuldt udtrukket, skal den trækkes tilbage, så arbejdet kan udføres igen. Af denne grund bruger cylindre, der skal bevæge sig i to retninger, normalt hydrauliske cylindre med to tilslutninger – dobbeltvirkende cylindre. Strømningsretningen skal omvendes samtidigt.

Dobbeltvirkende hydraulisk cylinder

En dobbeltvirkende hydraulisk cylinder har én tilslutning i hver ende af cylinderkroppen, således at olie kan strømme ind og ud, og således at stemlen kan bevæge sig i begge retninger (dobbeltvirkende). For at skelne mellem de to tilslutninger på en dobbeltvirkende cylinder betegner vi den ene tilslutning "A" og den anden "B".

Retningsstyringsventil

De interne bevægelige dele af en retningskontrolventil har funktionen at forbinde eller blokere de interne kanaler i ventilkroppen og dermed styre oliestrømmens retning.

Retningsstyringsventilkonstruktion

En typisk retningsstyringsventil har fire indre kanaler i ventilkroppen og en skydebolt, der kan forbinde eller blokere disse kanaler.

Sådan fungerer en retningsstyringsventil

Når skydebolten er i én endeposition, forbinder trykkkanalen med arbejdskanalen A, og returkanalen forbinder med arbejdskanalen B. Når skydebolten skifter til den anden endeposition, forbinder trykkkanalen med arbejdskanalen A, og returkanalen forbinder med arbejdskanalen B. Ved at skifte skydeboltens retning skiftes oliestrømmens retning ind i den hydrauliske cylinder.

Når cylinderstangen fuldt udtrækkes og trækkes tilbage som krævet, er arbejdet udført. Når skydebolten skifter til den anden endeposition, strømmer olie ind i den anden side af cylinderen – og cylinderstangen trækkes tilbage.

Figur 7-4: Retningsstyringsventil i en dobbeltvirkende cylinderkreds. Ved at skifte skydebolten vendes oliestrømmens retning, hvilket vender cylinderbevægelsen.

Hastighedsstyring af aktuatorer

I mange anvendelser skal arbejdshastigheden for aktuatoren styres, og nogle gange meget præcist. Som forklaret tidligere er hastigheden for aktuatorer (cylindre, hydraulikmotorer) direkte relateret til olieindsprøjtningens hastighed — aktuatorhastigheden bestemmes af tilførselsstrømningshastigheden.

Da pumpefortrængningen kan være fast, er det muligt at vælge pumpestrømningshastigheden ud fra den krævede aktuatorhastighed. Dette er kun praktisk anvendeligt i systemer med én enkelt aktuator.

Normalt er der mere end én aktuator i et hydrauliksystem. Hvis systemet kræver, at hver hydraulikcylinder fungerer uafhængigt, skal pumpestrømningshastigheden vælges ud fra den største hydraulikcylinder, der kræver den hurtigste hastighed. Dette betyder, at mindre aktuatorer vil bevæge sig hurtigere, hvilket måske ikke er ønskeligt. For at reducere strømmen til disse eller andre aktuatorer skal der anvendes en strømningsreguleringsventil.

Strømreguleringsventil

Når der bruges en strømningsreguleringsventil, er det altid muligt at reducere strømmen fra pumpen til aktuatoren.

Konstruktion af strømningsreguleringsventil

En typisk strømningsreguleringsventil består af et ventilhus og en bevægelig del. I vores eksempel er den bevægelige del en justerbar nål med konisk spids. Da nålen ikke faktisk bevæger sig under driften (den er forudindstillet til en bestemt position), er det mere korrekt at betegne de bevægelige dele af strømningsreguleringsventilen som "justerbare" frem for "bevægelige".

Sådan fungerer en strømningsreguleringsventil

I et hydraulisk system arbejder strømningsreguleringsventilen altid sammen med trykreguleringsventilen (overtryksventilen). Strømningsreguleringsventilen udgør en modstand. Den får den hydrauliske pumpe til at generere et højere tryk. Dette tryk kan få en del af pumpens strømning til at åbne overtryksventilen, hvilket dermed reducerer strømmen gennem strømningsreguleringsventilen og til aktuatoren.

Figur 7-5: Strømningsreguleringskreds. Nåleventilen begrænser strømmen til cylinderen. Overskydende pumpestrømning ledes via overtryksventilen til tanken. Åbningen i nåleventilen bestemmer cylinders hastighed.

Et simpelt hydraulisk system

Alle komponenterne, der er beskrevet ovenfor, kan udgøre et simpelt hydraulisk system. Da den hydrauliske energi i dette system er kontrollerbar, kan systemet udføre nyttigt arbejde.

Hydrauliske systemer anvendes bredt inden for mange områder – fra luft- og rumfart, fly og militærudstyr til industrielle installationer, kørende maskiner og ståludstyr. De grundlæggende principper for hydrauliske systemer er de samme i alle disse anvendelser, som beskrevet ovenfor. Den eneste forskel mellem de forskellige "typer" hydrauliske systemer ligger i de komponenter, der anvendes.

I de følgende kapitler vil vi gennemgå forskellige typer komponenter i detaljer – de anvendes i industrielle hydrauliske systemer. For at forklare, hvordan disse komponenter bruges, vil vi også designe nogle grundlæggende hydrauliske kredsløb.

Hydrauliske grafiske symboler

I tidligere diskussioner af hydrauliske komponenter og grundlæggende systemer blev alt forklaret grafisk — ved hjælp af tværsnitsvisninger til at vise komponenternes indre funktioner visuelt. Denne metode er nyttig til at forklare problemer, men er upraktisk fra et dagligt arbejdsperspektiv.

Ligesom andre tekniske felter bruger hydraulik også grafiske symboler til at repræsentere komponenter og systemer. De forskellige hydrauliske komponenter og simple systemer, der tidligere er blevet beskrevet, kan alle repræsenteres ved hjælp af ANSI Y32.10- eller ISO 1219-standardens grafiske symboler for hydraulik og pneumati.

Ud over de komponenter, der allerede er blevet beskrevet, omfatter komponenterne i et hydraulisk system også elektriske motorer, hydrauliske filtre osv. Hydrauliske systemer drives normalt af elektriske motorer. Desuden bør hydrauliske systemer bruge hydrauliske filtre for at opretholde et rimeligt renhedsniveau og beskytte olien mod forurening.

Figur 7-7 Standard hydrauliske grafiske symboler (ANSI Y32.10 / ISO 1219). Disse symboler anvendes på alle hydrauliske kredsløbs-skematiske diagrammer i stedet for tværsnits-tegninger.

Figur 7-8 Et komplet, simpelt hydraulisk kredsløb vist med standard grafiske symboler. Sådan tegnes hydrauliske kredsløb i ingeniørpraksis.