Az irányító szelep egy belső átjárókkal ellátott szeleptestből és egy mozgatható részből, az úgynevezett orsóból áll. Az orsó összekapcsolhatja vagy elzárhatja a belső átjárókat. A legtöbb szabványos ipari hidraulikus szelep esetében az orsó hengeres – ezt a típust orsós típusú irányító szelepnek vagy egyszerűen orsószelepnek nevezik. Az orsós szelepek az ipari hidraulikában a legszélesebb körben használt irányító szeleptípusok. Ez a fejezet ismerteti típusaikat, felépítésüket, működési elveiket és vezérlési módszereiket.

Négyutas irányító szelep

Az elsőként figyelembe veendő irányító szeleptípus a négy belső járattal rendelkező szelep: egy nyomásjárattal, egy visszatérő (tartály) járattal és két munkajárattal. Ez a négyutas irányító szelep – a szelepházában található négy különböző járatról kapta a nevét. A négyutas irányító szelep hidraulikus hengereket vagy hidraulikus motorokat vezérel az irányváltáshoz.

Négyutas szelep működése egy áramkörben

Minden irányító szelep egy szeleptestből és egy belső mozgó tolózárból áll. Az orsónak legalább két helyzete van – két véghelyzete. Ezt a két helyzetet az irányító szelep grafikus szimbólumán két különálló doboz mutatja. Mindegyik dobozban nyilak jelzik, hogyan kapcsolódnak a szeleptest belső járatai, amikor az orsó az adott helyzetben van. Irányító szelep grafikus szimbólummal való ábrázolásakor mindkét doboznak össze kell kapcsolódnia. Áramkörbe helyezésekor pontosan egy doboznak kell csatlakoznia az áramkörben. Ezáltal, amikor a működtető az egyik irányba mozog, az irányító szelep belső áramlási útja jól látható. Amikor a szimbólum másik dobozának az ellenkező irányba mozgó működtetőt kell mutatnia, egyszerűen csúsztassa a másik dobozt simán az áramkörbe.

A csak két tolózárral rendelkező irányító szelepet kétállású szelepnek nevezzük.

10-1. ábra Négyutas irányító szelep. A kétdobozos szimbólum a két orsópozíciót jelöli. Egyszerre csak egy doboz csatlakozik az áramkörhöz; az orsó eltolásával felcserélődik, hogy melyik doboz aktív, megfordítva a henger forgási irányát.

Négyutas szelep áramkör funkciója

Amikor az orsó az egyik véghelyzetben van, a nyomójárat az A munkajárathoz, a visszatérő járat pedig a B munkajárathoz csatlakozik. Amikor az orsó a másik véghelyzetbe kapcsol, a nyomójárat a B munkajárathoz, a visszatérő járat pedig az A munkajárathoz csatlakozik. Az orsó véghelyzetének átkapcsolása megváltoztatja az olajáramlás irányát a hidraulikus hengerbe, kinyújtva vagy visszahúzva a rudat.

Háromutas irányító szelep

Egy háromutas szelepnek három belső járata van: egy nyomásjárat, egy visszatérő járat és egy munkajárat. Feladata: amikor az orsó az egyik véghelyzetben van, nyomás alá helyezi a munkanyílást; amikor a másik véghelyzetben van, nyomásmentesíti a munkanyílást. Más szóval, a háromutas szelep átkapcsolja egyetlen munkanyílás nyomás alá helyezését és nyomáscsökkentését.

Háromutas szelep áramkör funkció

Egy háromutas szelep képes vezérelni az egyszeres működésű működtetőket, például a rugóvisszatérítésű dugattyús hengereket. Ilyen alkalmazásokban a háromutas szelep az egyik helyzetben nyomóolajat juttat a hengerrúd szabad végébe; amikor a másik helyzetbe kapcsolják, az áramlás a működtetőbe blokkolódik, és a működtető járata a szeleptest belsejében lévő visszatérő járathoz csatlakozik, így a hengerrúd gravitáció vagy rugóerő hatására visszahúzódhat.

Amikor a háromutas szelep a munkajáratot a visszatérő járattal összekötő helyzetben van, egy függőlegesen szerelt dugattyús henger a gravitáció hatására visszahúzódhat, míg egy rugós visszatérítésű hengerrúd rugóerő hatására visszahúzódik.

Ipari hidraulikus alkalmazásokban ritkán találkozunk háromutas szelepekkel. Ha háromutas funkcióra van szükség, általában egy négyutas szelepet használnak, amelynek egyik munkanyílása el van zárva.

10-3. ábra A háromutas irányító szelep egyszeres működésű (rugóvisszatérítésű) hengereket vezérel. Az egyik állás nyomást gyakorol; a másik állás a hengert a tartályhoz köti, és hagyja, hogy a rugó visszahúzza a rudat.

Kétirányú szelep

Egy kétutas irányító szelepnek csak két járata van – ez a két járat az orsó segítségével összekapcsolható vagy leválasztható. Amikor az orsó az egyik véghelyzetben van, a szelepen áthaladó áramlási járat nyitva van; amikor a másik véghelyzetben van, az áramlási járat zárva van.

Kétutas szelep áramkör funkció

A kétirányú szelep be-/kikapcsolóként működik egy áramkörben. Ezt a funkciót számos rendszerben biztonsági reteszként, vagy a rendszeren belüli különböző komponensek leválasztására és összekapcsolására használják.

Irányítószelep-besorolások és specifikációk

Az ipari hidraulikában használt irányító szelepek több alapméretben kaphatók: 1/4", 3/8", 1/2", 3/4" és 1-1/4" (6,35 mm, 9,5 mm, 12,7 mm, 19,05 mm és 31,75 mm). Ipari alkalmazásokban általában az átlagos áramlási kapacitásuk alapján osztályozzák őket, nem pedig a csatlakozónyílás mérete alapján. Például a névleges kapacitások: 3–10 gpm (11,37–37,9 lpm), 10–20 gpm (37,9–45,48 lpm), 40 gpm (75,8 lpm), 80 gpm (303,2 lpm) és 160 gpm (379 lpm). A névleges áramlásnál a nyomásesés P-től A-ig vagy B-től T-ig körülbelül 40 psi (2,76 bar).

Irányított szelep orsó

A négyállású irányító szelep orsója, amit láttunk, egy tengely, amelynek három nagy átmérőjű hengeres része, úgynevezett szalagok vannak. A három szalag közötti egyenlő távolság határozza meg ezt egy háromszalagos orsóként. A legtöbb ipari hidraulikus irányító szelep két- vagy négyszalagos orsó. Az alacsonyabb áteresztőképességű szelepek jellemzően kétszalagos orsókat használnak; a négyszalagos orsók gyakoribbak a nagyobb áteresztőképességű szelepekben.

10-5. ábra Irányító szelepsorok. A kétágú szelepsorok kisebb szelepekben, a négyágúak nagyobbakban gyakoriak. A szelepsorok száma és helyzete határozza meg, hogy mely járatok vannak összekötve vagy elzárva az egyes orsópozíciókban.

Alsó lemezre szerelt négyutas szelep

A fent leírt négyutas irányító szelepnek négy nyílása van. Általában a nyomó- és visszatérő nyílások a szeleptest egyik oldalán találhatók, míg a két munkanyílás az ellenkező oldalon. Ez a nyíláselrendezés nagyon közel áll az irányító szelep grafikus szimbólumához. A könnyebb telepítés érdekében a legtöbb ipari hidraulikus irányító szelep alaplapra szerelt kialakítást alkalmaz: a szeleptest egy alaplaphoz van csavarozva, amely a rendszervezetékekhez csatlakozik. Az alaplapra szerelt szelepnyílások a szeleptest alsó felületén találhatók.

Irányítószelep-működtetők

Láttuk, hogy az irányító szelep orsója az egyik vagy a másik végén elhelyezhető. Az orsó mozgatása mechanikus, elektromos, hidraulikus, pneumatikus vagy kézi eszközökkel történhet.

Kézi működtetés

Az izomerővel mozgatott irányítószelepet kézzel működtetett szelepnek nevezzük. Sokféle kézi működtetésű eszköz létezik, beleértve a karokat, nyomógombokat és lábpedálokat. A leggyakoribb mechanikus működtető mechanizmus egy bütyökcsap, amelynek tetején egy görgő van elhelyezve – amikor a működtető bütyökje lefelé mozdul és eltalálja a görgőt, az orsó egy másik helyzetbe tolódik. Kézi működtetés esetén az irányítószelep működési sorrendjét és vezérlését a kezelő szándékának kell meghatároznia. Ha az irányítószelepnek egy adott működtetőpozícióban kell elmozdulnia, mechanikusan működtetett irányítószelep használható.

Pilot ellenőrzés

Az irányító szelepek orsói pneumatikus vagy hidraulikus elővezérlő nyomással is eltolhatók. Négyágú orsók esetén az elővezérlő nyomás mindkét véghelyzetben az orsó száraira hat. Kétágú orsók esetén az elővezérlő nyomás egyetlen elővezérlő dugattyúra hat.

Mágnesszelepes (elektromágneses) vezérlés

Az irányító szelepek vezérlésének leggyakoribb módja a mágnesszelep (elektromágnes). A mágnesszelep egy elektromechanikus eszköz, amely az elektromos energiát lineáris mechanikai erővé és mozgássá alakítja. A hidraulikus rendszerben a megfelelő működtető a hidraulikus henger.

Száraz típusú mágnesszelep

A két szolenoid típus közül a száraz típusú a korábbi kialakítású. Alapvető elektromágneses elveken működik, és egy "T" alakú vasmagból, egy tekercsből és egy "C" alakú keretből áll. A vasmag és a tekercset körülvevő keret alakja miatt ezt a típust néha "CT" elektromágnesnek is nevezik. A vas jó mágneses vezető, míg a levegő gyenge mágneses vezetőképességgel rendelkezik. A száraz típusú szolenoid működési elve a következő: a mágneses mező a vasmagot a tekercsbe húzza, csökkentve a tekercs közepén lévő légrés által okozott nagy mágneses ellenállást. Ahogy a vasmag befelé mozog, a légrés fokozatosan csökken, az elektromágneses nyomóerő növekszik, és az elektromágneses erő, amikor a vasmag a tekercs belsejében van, nagyobb, mint amikor kívül van.

Nedves típusú mágnesszelep

A nedves típusú mágnesszelep viszonylag újabb konstrukció az ipari hidraulika területén. A légréses kialakítással összehasonlítva a nedves mágnesszelep előnye a jobb hőelvezetés és a nyomórúd tömítéseinek kiküszöbölése, amelyek szivárgást okozhatnak a száraz típusú mágnesszelepekben, ami javítja a megbízhatóságot.

Nedves típusú mágnesszelep-konstrukció

Egy nedves típusú mágnesszelep egy tekercsből, téglalap alakú keretből, tolórúdból, armatúrából (vasmag) és egy vezetőcsőből áll. A tekercs a téglalap alakú keretbe van zárva; mindkettő műanyaggal van lezárva. Ennek az egységnek egy átmenőfurata van, amely áthalad a tekercs közepén és a keret mindkét oldalán – ez a furat illeszkedik a vezetőcsőre. A vezetőcső tartalmazza az armatúrát. A vezetőcső az irányító szelep testére van sajtolva; a vezetőcső belső ürege csatlakozik az irányító szelep visszatérő járatához, így az armatúra a rendszerolajba merül – ezért nevezik „nedves armatúrának”.

Hogyan működik a nedves típusú mágnesszelep

Amikor az áram átfolyik a tekercsen, a tekercs mágneses mezőt generál, amelyet a tekercs körüli téglalap alakú vas mágneses pálya és a tekercs közepén lévő armatúra erősít fel. Amikor áramot vezetnek a nedves armatúra tekercsére, a mozgatható armatúra részben a tekercsen kívül van. Az áram által keltett mágneses mező befelé húzza az armatúrát, eltalálja a szeleporsóhoz mechanikusan csatlakoztatott nyomórudat, elmozdítva az irányító szelepet. Ahogy az orsó elmozdul, az armatúra teljesen belép a tekercsbe, a tekercs mágneses mezőjét teljesen a vas mágneses pályájában koncentrálva.

A vas jó mágneses vezető, míg az armatúrát és a tolórudat körülvevő olaj mágneses vezetőképessége nagyon rossz. A nedves típusú mágnesszelep működési elve a következő: a mágneses mező befelé húzza az armatúrát, hogy csökkentse a tekercs közepén lévő nagy légrést. Ahogy az armatúra befelé mozog, a rés fokozatosan csökken, az elektromágneses nyomóerő növekszik, és amikor az armatúra teljesen a tekercs belsejében van, az elektromágneses erő nagyobb, mint kívül.

10-9. ábra Nedves típusú mágnesszelep. A forgórész hidraulikaolajba merül (innen ered a "nedves"), így nincs jelen a nyomórúd dinamikus tömítése. Jobb hőelvezetés és megbízhatóság a száraz típusúhoz képest.

AC búgás

Az Egyesült Államokban az ipari vezérlőáram jellemzően váltakozó áram. Az amerikai váltakozó áram másodpercenként 60 ciklussal (60 Hz) ciklikusan váltakozik nullától pozitív csúcsig, nullán keresztül negatív csúcsig, majd vissza nulláig. Amikor az áram pozitív vagy negatív csúcson van, a mágneses mező és az elektromágneses erő maximális. Ahogy az áram nulláig csökken, a mágneses mező és az erő is csökken, aminek következtében a rugó által előfeszített mágnesszelep terhelése (általában a rugó által előfeszített szeleporsó) kifelé nyomja a vasmagot vagy armatúrát. Amikor a mező és az erő újra felépül, visszahúzzák a vasmagot vagy armatúrát. Ez a mozgás hozza létre a mágnesszelep zümmögő, búgó vagy rezgő hangját – AC brummot.

Rövidzárlatos gyűrű (árnyékoló tekercs)

A váltakozó áramú brummot csökkenteni és a szolenoid nyomóerejét növelni egy rövidrezáró gyűrűvel (árnyékoló tekercssel) kompenzálják. Száraz típusú szolenoidoknál a rövidrezáró gyűrű egy rézgyűrű, amely a C alakú kerethez van rögzítve. Nedves típusú szolenoidoknál ez egy rézgyűrű a vezetőcső nyomórúdjának végén. Amikor a szolenoid működik, a gyűrű egy áramot indukál, amely elmarad az alkalmazott üzemi áramtól. Így, amikor a tekercs fő mágneses mezője minimális, a rövidrezáró gyűrű mágneses mezője elegendő ahhoz, hogy megtartsa a vasmagot vagy az armatúrát, jelentősen csökkentve a váltakozó áramú brummot.

Örvényáramoknak

A pulzáló váltakozó áramú mágneses mező kis kóboráramokat hozhat létre a mágnesszelepben – ezek örvényáramok, amelyek kis áramkörökben áramlanak a vas mágneses útjában, energiát fogyasztanak és hőt termelnek, csökkentve a mágnesszelep kimeneti nyomóerejét. Az örvényáram-hatások minimalizálása érdekében vékony fémlemezeket használnak a száraz típusú mágnesszelep C-keretének és vasmagjának előállításához. A fémlemezeket oxidrétegek szigetelik egymástól. A mágneses mező könnyen áthalad a lemezek normál mágneses útján, de a szigetelőrétegek miatt az örvényáramok nem tudnak átfolyni a lemezek között. Mivel a C-keret szigetelt lemezek egymásra halmozásával készül, általában "C-keret kötegnek" nevezik. Nedves típusú mágnesszelepek esetén az örvényáram-minimalizálás szigetelt vaslemezeket használ a téglalap alakú kerethez, de az armatúrához ez nem alkalmazható, mert a nedves típusú mágnesszelepek erősebbek, mint a száraz típusúak. Tartóssági szempontból az armatúra lemezekből történő előállítása nem megvalósítható – a nedves típusú mágnesszelepeknél az armatúra egy tömör darab.

Mágnesszelep bekapcsolási áram

A mágnesszelep tekercsekben lévő váltakozó áram elektromágneses erőt hoz létre, amely elmozdítja az irányító szelep orsóját, de hőt is termel, ami végül kiégeti a mágnesszelep tekercset. Minél nagyobb áram folyik át a mágnesszelep tekercsén, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy a mágnesszelep tekercs meghibásodik. Ha a mágnesszelep nem mozdul el a légrés bezárásához, a tekercs nagyon nagy áramot fog vezetni, ami túlmelegedést okoz. A hidraulikus rendszerekkel ellentétben, ahol az áramlás viszonylag állandó, a normál elektromos rendszerekben az áram az ellenálláshoz kapcsolódik – a nagyobb ellenállás alacsonyabb áramot, kevesebb hőt jelent. Mivel a hő jelentősen befolyásolja a mágnesszelep élettartamát, a cél a lehető legkisebb áram felhasználása, miközben elegendő eltolódási erőt termel. Ezt úgy érik el, hogy a tekercseket megfelelő váltakozó áramú impedanciával (meddő ellenállással) tervezik.

Az impedancia két összetevőből áll: a vezető anyagának tiszta ellenállása az elektronáramlással szemben – a réz ellenállása kisebb, mint az alumíniumé –, és az elektromágneses mező által a tekercs tekercsei körül létrehozott impedanciahatás. Ez a mágneses mező akadályozza vagy korlátozza az áram bejutását a tekercsbe. Minél erősebb a mező, annál kisebb az áram a mágnesszelep tekercseinek tekercseiben.

Amikor a mágnesszelep először gerjesztődik, a mozgatható vasmag vagy armatúra részben a tekercsen kívül van, ami nagy légrést hoz létre a tekercs közepén. A mágneses tér ebben a helyzetben nem túl erős; az árammal szembeni ellenállás elsősorban a tiszta vezető ellenállásából származik, ami nagy bekapcsolási áramot hoz létre a tekercs tekercseiben. Ahogy a vasmag vagy armatúra befelé mozog, a légrés fokozatosan bezárul, az áram csökken. Amikor a vasmag vagy armatúra teljesen a helyén van, az impedancia maximális, a váltakozó áram pedig minimális.

A mágnesszelep első gerjesztésekor a bekapcsolási áram csúcsértéke többszöröse a teljesen behelyezett állapotban lévő tartóáramnak. Ha egy mechanikai beavatkozás megakadályozza a vasmag vagy az armatúra teljes illeszkedését, nagyon nagy áram jut be a tekercsbe – hatalmas hőt termelve. Nem tokozott száraz típusú mágnesszelepek esetén ez megolvasztja a tekercs végén lévő műanyag alkatrészeket; tokozott száraz vagy nedves típusú mágnesszelepek esetén a műanyag tömítés felbuborékosodását okozza. Mindkét típusnál a vezeték szigetelése azonnal megég, és egy-két percen belül a tekercs rövidzárlatot okoz – ez történik, amikor egy beszorult tekercs megakadályozza a mágnesszelep elmozdulását.

10-10. ábra: AC mágnesszelep bekapcsolási túláramának és tartóáramának összefüggése. Első gerjesztéskor a nagy légrés nagy bekapcsolási túláramot tesz lehetővé (többszörös tartás). Teljes beültetés után az impedancia megnő, az áram pedig csökken. Egy beszorult tekercs (a rés soha nem záródik) tartós bekapcsolási túláramot jelent – garantált a tekercs kiégése.

Folyamatos névlegességű mágnesszelepek

Egy folyamatos üzemű mágnesszelep hosszú ideig feszültség alatt maradhat túlmelegedés nélkül. A mágnesszelep hőelvezető képessége elegendő ahhoz, hogy a kisebb tartóáram által termelt hő nagy részét a tekercsen keresztül eloszlassa. A legtöbb ipari hidraulikus irányító szelep folyamatos üzemű mágnesszelepeket használ.

Mágnesszelep korlátozások

A mágnesszelepes irányító szelepeknek vannak bizonyos korlátai. Először is, a hagyományos mágnesszelepek nem használhatók nedves vagy robbanásveszélyes környezetben. Másodszor, amikor az irányító szelep élettartamának különösen hosszúnak kell lennie, az elektromos vezérlésű mágnesszelepeket általában szintén elkerülik. A mágnesszelepek talán legnagyobb hátránya, hogy az általuk előállított eltolóerő korlátozott. Valójában nagyobb irányító szelepek esetén a szükséges eltoló erő meglehetősen nagy. Nagyobb szelepeknél (1/4" vagy 3/8" / 6,35 mm vagy 9,5 mm) általában egy mágnesszelepes irányító szelepet szerelnek fel a tetejére, és eltolás közben a kis szelepből származó áramlás a nagy szeleporsó megfelelő oldalára jut. Ezt a típust mágnesszelepes pilot irányító szelepnek nevezik.

Szelephiba

A közvetlen működésű irányító szelep mágnesszelepének meghibásodásának fő oka a hő, amelyet általában a mágnesszelep beszorulása, a magas környezeti hőmérséklet vagy az alacsony feszültség (nincs elegendő eltolódási erő a vasmag vagy az armatúra teljes illeszkedéséhez) okoz.

Mágnesszelep beszorulás

Egy beszorult orsó megakadályozza a vasmag vagy az armatúra teljes illeszkedését, aminek következtében a mágnesszelep tekercs folyamatosan nagyon nagy bekapcsolási áramot vesz fel. A mágnesszelep nem tudja elvezetni a keletkező hatalmas hőt, ami végül kiégeti a tekercset. Bár a szelepen keresztüli túlzott áramlás beszoríthatja a mágnesszelepet, az orsó mozgásával való mechanikai interferencia a gyakoribb beszorulás oka. A szennyeződések (például iszap, fémpehely, maghomok és PTFE szalag) beszoríthatják az orsót, vagy az orsó a szeleptest és a szeleptest közötti sorják miatt is beszorulhat. Olajoxidációs részecskék és olajlakk felhalmozódhatnak az orsón, ami eltünteti az orsó és a szeleptest közötti rést – az oldószeres tisztítás eltávolíthatja az olajlakkot. A görbe szerelőlap szintén okozhatja a mágnesszelep beszorulását – a rögzítőcsavarok meghúzásakor a szeleptest kissé meghajolhat, korlátozva az orsó mozgását és kiégetve a tekercset. A szerelőlap síkfelületére vonatkozó követelmények jellemzően 0,0003–0,0005 hüvelyk (0,00762–0,0127 mm) között vannak.

Száraz típusú mágnesszelepek esetén, ahogy a mágnesszelep vasmagját behúzzák a tekercsbe, kopás keletkezik a vasmag és a C-keret között. Az ilyen típusú mágnesszelep szétszerelésekor ajánlott a vasmagot az eredeti helyére visszahelyezni. Ellenkező esetben a kopott rész nem tud megfelelően illeszkedni, a vasmag nem tud teljesen illeszkedni, a mágnesszelep zümmögő hangot ad ki – ami a meghibásodás közeledtét jelzi.

Előfordulhat, hogy egy kettős mágneses irányítószelep mindkét mágnesszelepe egyszerre kap feszültséget – ez azt jelenti, hogy az egyik vasmag vagy armatúra teljesen illeszkedik, míg a másik beszorul. Ennek eredményeként az egyik mágnesszelep tekercse kiég. Mindkét mágnesszelep egyidejű bekapcsolását általában egy elektromos vezérlőberendezés meghibásodása vagy kábelezési hiba okozza.

Magas környezeti hőmérséklet

Amikor az áram behúzza a szolenoid vasmagját vagy armatúráját, a keletkező hőt el kell vezetni a tekercsből. Ha a környező levegő hőmérséklete túl magas, a hőelvezetés nehézkes, és a tekercs kiéghet. Ez akkor fordulhat elő, ha a szellőzés rossz, vagy a berendezés hőforrások közelében működik.

Alacsony feszültség

Egy 110 V-os, 60 Hz-es mágnestekercs esetében, amikor a hálózati feszültség körülbelül 100 V-ra csökken, a keletkező elektromágneses erő nem elegendő ahhoz, hogy a vasmagot vagy az armatúrát a tervezett időtartamon belül teljesen befogja. A hosszabb bekapcsolási áram miatt a mágnestekercs magasabb hőmérsékleten működik, ami végül meghibásodást okoz. A tekercs kiégésének korai jelei néha a zümmögő vagy rezgő zaj. Az alacsony feszültséggel kapcsolatos problémák gyakran előfordulnak sok áramfelhasználó üzemi környezetben. Alacsony feszültség gyanúja esetén az energiaszolgáltató 24 órás mérőműszert telepíthet a tényleges körülmények ellenőrzésére.

Háromállású irányító szelep

Az előző példákban egy kétállású (két végállású) irányító szelepet tárgyaltunk. Egyes alkalmazásokban háromállású irányító szelepet használnak. A harmadik középső helyzet egy semleges vagy átmeneti helyzet. A háromállású irányító szelep grafikus szimbóluma három mezőből áll – a középső mező a középső helyzetet és a belső csatlakozásokat jelöli, amikor az orsó középen van.

Rugós középpontú háromállású szelep

A háromállású irányító szelepek leggyakoribb típusa a rugós középpontú típus. Ennek a szelepnek mindkét végén rugó található, amely a tolózárat középső helyzetben tartja, amikor egyik mágnesszelep sincs gerjesztve.

10-12. ábra Háromállású, rugós középpontú irányító szelep. A rugók tartják a tolózárat középen, amikor mindkét mágnesszelep feszültségmentes. A középső helyzet határozza meg, hogy mi történik a henger terhelésével, amikor a gép leáll.

Központi feltételek

Négy gyakori középhelyzet-konfiguráció létezik. A középhelyzet megválasztása határozza meg az áramkör viselkedését, amikor az irányító szelep középen van (egyik mágnesszelep sincs gerjesztve):

10-13. ábra Négy középső helyzetű konfiguráció. A választás az áramkör követelményeitől függ: a hengernek meg kell-e tartania a pozícióját, szabadon kell-e lebegnie, vagy a szivattyúnak tehermentesítenie kell-e a szelep középre helyezésekor.

Proporcionális irányító szelepek

A standard irányító szelepek különálló pozíciók (nyitott/zárt) között kapcsolgatnak. Az arányos irányító szelepek lehetővé teszik, hogy a tolózár a teljesen nyitott és teljesen zárt helyzet között bárhol elhelyezkedjen, zökkenőmentes kapcsolatot teremtve az elektromos bemeneti jel, a tolózár helyzete és az áramlás között. Ez lehetővé teszi az irány és az áramlási sebesség folyamatos szabályozását egyetlen szeleppel.

Pilotvezérelt irányító szelepek

Nagy áramlási igényű alkalmazásokhoz, ahol a mágnesszelep ereje nem elegendő a fő orsó közvetlen elmozdításához, elővezérelt kialakítást alkalmaznak. Egy kis mágnesszeleppel működtetett elővezérelt szelep irányítja a vezérlőnyomást a nagyobb fő orsó elmozdítására. Ez a kétlépcsős kialakítás lehetővé teszi a kis mágnesszelepek számára, hogy nagyon nagy áramlási sebességet szabályozzanak – a vezérlőszelep végzi a kapcsolást, a vezérlőnyomás pedig a fő orsó mozgatásának munkáját.

10-14. ábra: Elővezérelt irányítószelep. A kis mágnesszelepes elővezérelt szelep (felül) a vezérlőnyomást a nagy fő tolózár (alul) mozgatásához irányítja. Ez a kialakítás lehetővé teszi a kis mágnesszelepek számára a nagy áramlású főszelepek vezérlését.

Proporcionális mágnesszelepes irányító szelepek

A vezérlőberendezésben az irányváltó jel és a bemeneti jel egyszerre lép be. A kettő között keletkező "hiba" jel hatására a vezérlőberendezés arányosan gerjeszti az "A" vagy "B" mágnesszelepet. Amikor a mágnesszelep gerjesztődik, a jelet erővé alakítja. A szelepházban középen elhelyezett arányos mágnesszelep a vezérlőszelep előfeszítő rugójával együtt ezt a vezérlőnyomást egy vezérlőszelep orsójának helyzetévé alakítja. Az LVDT helyzetérzékelő közvetlenül a fő szeleporsóhoz csatlakozik, funkciója az automatikus visszacsatolás biztosítása a vezérlőszelep orsójának.

Nyomáskülönbség-irányító szelep (nyomatékmotoros vezérlés)

A nyomáskülönbség-irányító szelep háromfokozatú típusú – az első fokozat a vezérlőszelep, a második a főszelep. A vezérlőszelep összetettebb, egy nyomatékmotorból, rugókból, sugárcsövekből és egy állítható orsóból áll, vezérlő végsapkákkal és egy LVDT-vel. A második fokozat (főszelep) hasonló a többi vezérlővel működtetett irányító szelephez.

Első fokozatú elővezérlő szelep felépítése

A vezérlőszelep egy nyomatékmotorból, sugárcsőből, bal és jobb oldali rugókkal ellátott orsóból és hasonló alkatrészekből áll. A sugárcső a vezérlőnyomást az orsó két végéhez irányítja. A vezérlőszelep típusa hasonló a rugóközpontú irányítószelephez.

Második fokozatú főszelep

A második fokozat (főszelep) hasonló a többi proporcionális irányító szeleptípushoz, ezért itt nem ismételjük meg.

Vezérlőszelep működése

Elektromos vezérlőjel áramlik a nyomatékmotor tekercsein keresztül a két mágnesszelep között. Az elektromos jelek összehasonlítása és különbsége határozza meg a nyomatékmotor mágneses mezőjének irányát. Attól függően, hogy melyik mágnesszelepnek van erősebb jele, a sugárcső a vezérlőszelep egyik végének nyomás alá helyezésére irányul. Ugyanakkor a vezérlőberendezés kimenete növeli az áramlást az irányító szelep orsójának egyik oldalára a proporcionális értékig, fokozatosan növelve az áramlást arra az oldalra, amíg el nem éri a proporcionális értéket.

Kulcsfogalmak – 10. fejezet