Pri prenose energie prostredníctvom kvapaliny je potrebné určiť smer a udržiavať neustály úplný dohľad. Bez úplného dohľadu je energia neužitočná alebo, čo je horšie, môže dôjsť k poškodeniu stroja. Jednou z hlavných výhod hydraulických technológií je možnosť relatívne jednoduchého riadenia energie pomocou hydraulických riadiacich ventilov.

Hydraulické riadiace ventilky

Hydraulický riadiaci ventil je mechanická súčiastka pozostávajúca z valcového telesa ventilu s vnútornými kanálmi, ktoré môžu pripojiť alebo uzavrieť tok kvapaliny, a vnútorných pohyblivých častí. Kanály v telesa ventilu sa používajú na prepravu oleja. Pohyb vnútorných pohyblivých častí riadi maximálny tlak, smer toku a prietokovú rýchlosť systému.

Riadenie tlaku v systéme

Hydraulická energia sa môže použiť na hydraulický valec. Keď je výsledkom úspešná práca, po úplnom vysunutí valca je práca dokončená. Objemové čerpadlo bude naďalej absorbovať ďalšiu energiu od svojho pohonneho zariadenia. To spôsobuje zvýšenie tlaku v oleji. (Poznámka: minimálny odpor v systéme určuje aplikovaný hydraulický tlak.) Keď sa valec ďalej vysúva, fyzikálna pevnosť systému sa stáva minimálnym odporom.

Čerpadlo pridá ďalší tlak, aby tento odpor prekonalo. Na udržanie tlaku v systéme v bezpečnom rozsahu sa používajú tlakové regulačné ventily.

Ventil na kontrolu tlaku

Vnútorné pohyblivé časti tlakového regulačného ventilu sa pohybujú na základe tlaku. Keď dosiahne tlak v systéme určitú nastavenú hodnotu, vnútorné pohyblivé časti pripojia alebo uzavria jednu z priechodov v telese ventilu, čím sa umožní alebo zabráni toku oleja do tohto priechodu.

Konštrukcia tlakového regulačného ventilu

Regulačný ventil tlaku pozostáva z telieska ventilu s primárnymi a sekundárnymi priechodmi a vnútornými pohyblivými časťami (valcom). Vonkajšie pripojenia k týmto priechodm sa nazývajú primárny a sekundárny prípoj.

Ako funguje regulačný ventil tlaku

Vnútornou pohyblivou časťou regulačného ventilu tlaku je zvyčajne zariadenie typu valec. Keď sa valec nachádza v jednej koncovej polohe, vnútorný priechod je spojený a kvapalina môže prechádzať. Keď sa valec nachádza v druhej koncovej polohe, vnútorný priechod je uzavretý a prietok cez ventil je prerušený.

V regulačnom ventile tlaku je valec pružinovo zatlačovaný do jednej koncovej polohy. V tejto normálne uzavretej polohe je vnútorný priechod uzavretý a prietoková cesta cez ventil je uzavretá. Tento typ sa nazýva normálne uzavretý regulačný ventil tlaku.

Regulačný ventil tlaku sníma tlak na spodku jazdca. Toto spodné vedenie je spojené s primárnym prívodom. Keď sa systémový tlak zvýši nad silu pružiny, jazdec sa posunie tak, že spojí vnútorné vedenie a umožní tak pretekanie kvapaliny cez ventil.

(Hydraulický tlak používaný na riadenie pohybu jazdca sa nazýva riadiaci tlak. Použitie riadiaceho tlaku na riadenie ventilu sa nazýva riadenie pomocou riadiaceho tlaku a je najbežnejšou metódou riadenia všetkých typov hydraulických ventilov.)

Ak sa primárny prívod tohto typu regulačného ventilu tlaku pripojí na stranu systémového tlaku a ak je tlak dodávaný čerpadlom príliš vysoký, môže sa tok z čerpadla odviesť cez tento ventil do olejovej nádrže – tento typ normálne uzavretého regulačného ventilu tlaku sa nazýva uzáverový ventil.

Obrázok 7-2: Normálne uzavretý regulačný ventil tlaku (prevádzka uzáverového ventilu). Pružina udržuje jazdec uzavretý, kým systémový tlak neprekročí nastavenie pružiny; potom sa jazdec posunie a otvorí cestu do nádrže.

Obrázok 7-3 Jednoduchý hydraulický obvod s reguláciou tlaku (poistný ventil). Keď valec dosiahne koniec zdvihu, poistný ventil sa otvorí a presmeruje prietok čerpadla späť do nádrže, čím obmedzí maximálny systémový tlak.

Smerové riadenie hydraulických aktuátorov

Keď je hydraulický valec úplne vysunutý, musí byť znova zasunutý, aby bolo možné vykonať prácu opäť. Z tohto dôvodu sa valce, ktoré sa musia pohybovať v oboch smeroch, zvyčajne vybavujú hydraulickými valcami s dvoma prípojkami – dvojčinnými valcami. Súčasne sa musí zmeniť smer prietoku.

Dvojčinného hydraulického valca

Dvojčinný hydraulický valec má na každom konci plášťa jednu prípojku, čo umožňuje oleju vstupovať a vystupovať, takže piest sa môže pohybovať v oboch smeroch (dvojčinný). Na rozlíšenie dvoch prípojok dvojčinného valca označíme jednu prípojku „A“ a druhú „B“.

Smerovací ventil

Vnútorné pohyblivé časti smerového riadiaceho ventilu majú za úlohu spojiť alebo uzavrieť vnútorné kanály tela ventilu, čím sa riadi smer prietoku oleja.

Konštrukcia smerového riadiaceho ventilu

Typický smerový riadiaci ventil má štyri vnútorné priechody v tele ventila a posuvný zátkový valec (tzv. šmyk), ktorý môže tieto priechody spájať alebo uzatvárať.

Ako funguje smerový riadiaci ventil

Keď je valec v jednej koncovej polohe, tlakový priechod sa pripája k pracovnému priechodu A a návratový priechod sa pripája k pracovnému priechodu B. Keď sa valec prepne do druhej koncovej polohy, tlakový priechod sa pripája k pracovnému priechodu A a návratový priechod sa pripája k pracovnému priechodu B. Prepínanie smeru valca prepína smer prúdenia oleja do hydraulického valca.

Keď sa základná tyč valca úplne vysunie a zasa zasunie podľa požiadavky, práca je vykonaná. Keď sa valec prepne do inej koncovej polohy, olej prúdi na druhú stranu valca – a základná tyč valca sa zasunie.

Obrázok 7-4: Smerový riadiaci ventil v obvode dvojčinného valca. Posunutie valca obráti smer prúdenia oleja, čím sa obráti smer pohybu valca.

Regulácia rýchlosti aktuátorov

V mnohých aplikáciách je potrebné regulovať pracovnú rýchlosť aktuátora a niekedy aj veľmi presne regulovať.

Keďže zdvih čerpadla môže byť pevný, je možné vybrať prietok čerpadla na základe požadovanej rýchlosti aktuátora. Toto je však uskutočniteľné len v systémoch s jediným aktuátorom.

V hydraulickom systéme sa zvyčajne vyskytuje viac ako jeden aktuátor. Ak systém vyžaduje, aby každý hydraulický valec pracoval nezávisle, prietok čerpadla sa musí vybrať na základe najväčšieho hydraulického valca, ktorý vyžaduje najvyššiu rýchlosť. To znamená, že menšie aktuátory sa budú pohybovať rýchlejšie, čo nemusí byť žiaduce. Aby sa znížil prietok do týchto alebo akýchkoľvek iných aktuátorov, je potrebné použiť regulačný ventil prietoku.

Ventilka na ovládanie prietoku

Pri použití regulačného ventilu prietoku je vždy možné znížiť prietok z čerpadla do aktuátora.

Konštrukcia regulačného ventilu prietoku

Typický regulačný ventil prietoku sa skladá z telieska ventilu a pohyblivej časti. V našom príklade je pohyblivou časťou ihla s kužeľovým koncom na nastavovanie. Keďže sa ihla počas prevádzky v skutočnosti nepohybuje (prednastavuje sa do určitej polohy), je vhodnejšie označiť pohyblivé časti regulačného ventilu prietoku ako „nastaviteľné“, namiesto „pohyblivé“.

Ako funguje regulačný ventil prietoku

V hydraulickom systéme regulačný ventil prietoku vždy pracuje spoločne s regulátorom tlaku (prepúšťacím ventilom). Regulačný ventil prietoku je odpor. Spôsobuje, že hydraulické čerpadlo vytvorí vyšší tlak. Tento tlak môže spôsobiť, že časť prietoku z čerpadla otvorí prepúšťací ventil, čím sa zníži prietok cez regulačný ventil prietoku a dosiahne aktuátor.

Obrázok 7-5: Obvod regulačného ventilu prietoku. Ihlový ventil obmedzuje prietok do valca. Prebytočný prietok z čerpadla prechádza cez prebytkový ventil do nádrže. Veľkosť otvorenia ihlového ventilu určuje rýchlosť pohybu valca.

Jednoduchý hydraulický systém

Všetky vyššie uvedené komponenty môžu tvoriť jednoduchý hydraulický systém. Keďže hydraulická energia v tomto systéme je riaditeľná, tento systém môže vykonávať užitočnú prácu.

Hydraulické systémy sa široko používajú v mnohých oblastiach – od leteckej a vesmírnej techniky, lietadiel a vojenského vybavenia až po priemyselné aplikácie, chodidlá (pozemné stroje) a oceľové zariadenia. Princípy fungovania hydraulických systémov vo všetkých týchto aplikáciách sú rovnaké ako vyššie popísané. Jediný rozdiel medzi jednotlivými „typmi“ hydraulických systémov spočíva v použitých komponentoch.

V nasledujúcich kapitolách podrobne preberieme rôzne typy komponentov – tieto komponenty sa používajú v priemyselných hydraulických systémoch. Aby sme vysvetlili, ako sa tieto komponenty používajú, navrhnete aj niektoré základné hydraulické obvody.

Grafické symboly pre hydrauliku

V predchádzajúcich diskusiách o hydraulických komponentoch a základných systémoch bolo všetko vysvetlené graficky – pomocou prierezových náčrtov, ktoré vizuálne znázorňujú vnútorné činnosti komponentov. Táto metóda je užitočná na vysvetľovanie problémov, avšak z každodenného pracovného hľadiska je nepraktická.

Rovnako ako iné technické oblasti, aj hydraulika používa grafické symboly na znázornenie komponentov a systémov. Rôzne hydraulické komponenty a jednoduché systémy, ktoré sme doteraz preberali, sa dajú všetky znázorniť pomocou štandardných hydraulických a pneumatických grafických symbolov ANSI Y32.10 alebo ISO 1219.

Okrem komponentov, ktoré sme už diskutovali, patria do hydraulického systému tiež elektrické motory, hydraulické filtre atď. Hydraulické systémy sú zvyčajne poháňané elektrickými motormi. Okrem toho, aby sa udržala primeraná úroveň čistoty, by mali hydraulické systémy používať hydraulické filtre na ochranu oleja pred kontamináciou.

Obrázok 7-7 Štandardné hydraulické grafické symboly (ANSI Y32.10 / ISO 1219). Tieto symboly sa používajú na všetkých schématických diagramoch hydraulických obvodov namiesto priečnych rezných kresieb.

Obrázok 7-8 Kompletný jednoduchý hydraulický obvod znázornený štandardnými grafickými symbolmi. Takto sa hydraulické obvody kreslia v inžinierskej praxi.