Yön kontrol valfi, iç geçitlere sahip bir valf gövdesinden ve hareketli bir parçadan — yani mandrel (spool) adı verilen parçadan oluşur. Mandrel, iç geçitleri birbirine bağlayabilir veya bu geçitleri kapatabilir. Çoğu standart endüstriyel hidrolik valf için mandrel silindirik şekildedir; bu tür valfler, mandrel tipi yön kontrol valfi ya da kısaca mandrel valfi olarak adlandırılır. Mandrel valfleri, endüstriyel hidrolikte en yaygın kullanılan yön kontrol valfi türüdür. Bu bölüm, bu valflerin türlerini, yapısını, çalışma prensiplerini ve kontrol yöntemlerini açıklar.

Dört Yollu Yön Kontrol Valfi

Ele alınacak ilk yön kontrol valfi türü, dört adet iç geçitten oluşan valftir: bir basınç geçidi, bir dönüş (depo) geçidi ve iki adet iş geçidi. Bu valfe, valf gövdesindeki dört farklı geçit nedeniyle dört yollu yön kontrol valfi denir. Dört yollu yön kontrol valfi, hidrolik silindirleri veya hidrolik motorları yön değiştirmelerini sağlamak için kullanılır.

Devrede dört yollu valfin işlevi

Tüm yön kontrol valfleri, bir valf gövdesinden ve iç hareketli bir pimden oluşur. Pim en az iki konuma sahiptir — iki uç konum. Bu iki konum, yön kontrol valfi grafik sembolünde iki ayrı kutu ile gösterilir. Her bir kutuda, pim bu konumdayken valf gövdesinin iç geçitlerinin nasıl bağlandığını göstermek için oklar kullanılır. Yön kontrol valfini grafik sembolle gösterirken her iki kutu mutlaka birbirine bağlanmalıdır. Devreye yerleştirildiğinde ise tam olarak bir kutu devreye bağlanmalıdır. Böylece aktüatör bir yönde hareket ettiğinde yön kontrol valfinin iç akış yolu açıkça gösterilmiş olur. Sembolün diğer kutusu aktüatörün ters yönde hareketini göstermek gerektiğinde, diğer kutuyu devreye sorunsuz bir şekilde kaydırmanız yeterlidir.

Sadece iki pim konumuna sahip olan yön kontrol valfi, iki konumlu valf olarak adlandırılır.

Şekil 10-1 Dört yönlü yön valfi. İki kutu sembolü, iki kaydırma supabı konumunu temsil eder. Aynı anda yalnızca bir kutu devreye bağlanır; supabın kaydırılması hangi kutunun etkin olduğunu değiştirir ve silindiri ters yönde çalıştırır.

Dört Yönlü Valfin Devre İşlevi

Supap bir uç konumdayken basınç geçidi çalışma geçidi A’ya, dönüş geçidi ise çalışma geçidi B’ye bağlanır. Supap diğer uç konuma geçtiğinde basınç geçidi çalışma geçidi B’ye, dönüş geçidi ise çalışma geçidi A’ya bağlanır. Supabın uç konumunun değiştirilmesi, hidrolik silindire giren yağ akışının yönünü değiştirir ve piston milini uzatır veya geri çeker.

Üç Yönlü Yön Valfi

Üç yönlü yön kontrol valfi üç adet iç geçişe sahiptir: bir basınç geçişi, bir dönüş geçişi ve bir iş geçişi. İşlevi şöyledir: sürgü bir uç konumda iken iş portunu basınclandırır; diğer uç konumda iken iş portunu basınçsız hâle getirir. Başka bir deyişle, üç yönlü valf tek bir iş portunun basınclandırılmasını ve basınçsızlaştırılmasını sağlar.

Üç yönlü valf devre işlevi

Üç yönlü valf, yay geri dönüşlü piston silindirleri gibi tek yönlü çalışan aktüatörleri kontrol edebilir. Bu tür uygulamalarda üç yönlü valf, bir konumda basınçlı yağı silindirin piston çubuğu olmayan ucuna besler; diğer konuma geçildiğinde aktüatöre giden akış engellenir ve aktüatör geçişi valf gövdesinin içindeki dönüş geçişine bağlanır; böylece silindir piston çubuğu yerçekimi veya yay kuvvetiyle geriye doğru hareket edebilir.

Üç yollu valf, çalışma geçidini geri dönüş geçidine bağlayan konumdayken, dikey olarak monte edilen piston silindiri yerçekimi etkisiyle geriye doğru hareket edebilir; buna karşılık yay geri dönüşlü silindir çubuğu yay kuvvetiyle geriye doğru hareket eder.

Endüstriyel hidrolik uygulamalarda üç yollu valfler nadiren bulunur. Üç yollu işlev gerekiyorsa genellikle bir çalışma bağlantısı tıkanmış dört yollu bir vana kullanılır.

Şekil 10-3: Üç yollu yön kontrol valfi tek etkili (yay geri dönüşlü) silindirleri kontrol eder. Bir konumda silindir basınçlandırılır; diğer konumda silindir deposuna bağlanır ve yayın çubuğu geri çekmesine izin verilir.

İki Yollu Yön Kontrol Valfi

İki yollu yön kontrol valfinin yalnızca iki geçidi vardır — bu iki geçit, sürgü tarafından birleştirilebilir veya ayrılabilir. Sürgü bir uç konumdayken valf boyunca akış geçidi açıktır; diğer uç konumdayken geçit kapalıdır.

İki yollu valf devre işlevi

İki yönlü yön kontrol valfi, bir devrede açma/kapama anahtarı olarak işlev görür. Bu fonksiyon, güvenlik kilidi olarak veya sistemin içindeki çeşitli bileşenleri izole etmek ve bağlamak amacıyla birçok sistemde kullanılır.

Yön Kontrol Valfleri Değerlendirmeleri ve Özellikleri

Endüstriyel hidrolik sistemlerde kullanılan yön kontrol valfleri birkaç temel boyutta mevcuttur: 1/4 inç, 3/8 inç, 1/2 inç, 3/4 inç ve 1-1/4 inç (6,35 mm, 9,5 mm, 12,7 mm, 19,05 mm ve 31,75 mm). Endüstriyel uygulamalarda bu valfler genellikle bağlantı portu boyutu yerine ortalama debi kapasitelerine göre sınıflandırılır. Örneğin, belirtilen kapasiteler şunlardır: 3–10 gpm (11,37–37,9 l/dk), 10–20 gpm (37,9–45,48 l/dk), 40 gpm (75,8 l/dk), 80 gpm (303,2 l/dk) ve 160 gpm (379 l/dk). Belirtilen debi değerinde, P’den A’ya veya B’den T’ye basınç düşüşü yaklaşık 40 psi (2,76 bar)’dır.

Yön Kontrol Valfi Mili

Dört yönlü yön kontrol valfi sürgüsü olarak gördüğümüz, üç büyük çaplı silindirik bölümden oluşan bir mildir; bu bölgelere 'kara' (land) adı verilir. Üç karanın eşit aralıklarla yerleştirilmesi, bu sürgüyü üç-karalı sürgü olarak tanımlar. Çoğu endüstriyel hidrolik yön kontrol valfi iki-karalı veya dört-karalı sürgülere sahiptir. Daha düşük debili valfler genellikle iki-karalı sürgüler kullanırken, dört-karalı sürgüler daha yüksek debili valflerde yaygındır.

Şekil 10-5: Yön kontrol valfi sürgüleri. Küçük valflerde iki-karalı sürgüler yaygınken, büyük valflerde dört-karalı sürgüler yaygındır. Kara sayısı ve konumu, her sürgü pozisyonunda hangi kanalların birbirine bağlandığını ya da engellendiğini belirler.

Alt Plaka Montajlı Dört Yönlü Valf

Yukarıda açıklanan dört yönlü yön kontrol valfi dört bağlantı noktasına sahiptir. Genellikle basınç ve dönüş bağlantı noktaları valf gövdesinin bir yanında, iki çalışma bağlantısı noktası ise karşı tarafta yer alır. Bu bağlantı noktası düzeni, yön kontrol valfi sembolüne oldukça yakındır. Montaj kolaylığı sağlamak amacıyla çoğu endüstriyel hidrolik yön kontrol valfi alt plaka montajlı tasarım kullanır: valf gövdesi, sistemin boru hatlarına bağlanan bir alt plakaya cıvata ile sabitlenir. Alt plaka montajlı valflerin bağlantı noktaları valf gövdesinin alt yüzeyinde yer alır.

Yön Kontrol Valfi Çalıştırıcıları

Yön kontrol valfi sürgüsünün bir uçta veya diğer uçta konumlandırılabilmesini gördük. Sürgüyü hareket ettirmek mekanik, elektriksel, hidrolik, pnömatik veya manuel yöntemlerle yapılabilir.

Manuel işlem

Kas gücüyle hareket ettirilen yönlendirme valfi, elle çalıştırılan valf olarak adlandırılır. Kollar, basma düğmeleri ve ayak pedalı gibi birçok çeşit manuel çalışma cihazı vardır. En yaygın mekanik çalışma mekanizması, üstü bir makarayla donatılmış bir kam piminden oluşur — aktüatördeki kam aşağı doğru hareket edip makaraya çarptığında, sürgü başka bir konuma geçer. Manuel işlemle çalıştırıldığında, yönlendirme valfinin hareket sırası ve kontrolü operatörün niyetine göre belirlenmelidir. Eğer yönlendirme valfi belirli bir aktüatör konumunda geçiş yapmak zorundaysa, mekanik olarak çalışan bir yönlendirme valfi kullanılabilir.

Pilot kontrol

Yönlendirme valfi sürgüleri, pnömatik veya hidrolik pilot basınç kullanılarak da hareket ettirilebilir. Dört bölmeli sürgülerde pilot basınç, sürgü bölmelerine her iki uç konumda da uygulanır. İki bölmeli sürgülerde ise pilot basınç tek bir pilot pistonuna uygulanır.

Selenoid (Elektromanyetik) Kontrol

Yön kontrol valflerini kontrol etmenin en yaygın yöntemi, bir bobin (elektromıknatıs) ile yapılır. Bobin, elektrik enerjisini doğrusal mekanik kuvvet ve harekete dönüştüren bir elektromekanik cihazdır. Hidrolik sistemde buna karşılık gelen aktüatör ise hidrolik silindirdir.

Kuru tip bobin

İki tip bobin arasından kuru tip, daha eski bir tasarımdır. Temel elektromanyetik prensiplere dayanır ve bir "T" şeklinde demir çekirdek, bir bobin ve bir "C" şeklinde çerçeve içerir. Demir çekirdeğin şekli ve bobini çevreleyen çerçevenin nedeniyle bu tip bazen "CT" elektromıknatıs olarak adlandırılır. Demir iyi bir manyetik iletken iken hava kötü bir manyetik iletkendir. Kuru tip bobinin çalışma prensibi şudur: manyetik alan, demir çekirdeği bobin içine çeker ve bobin merkezindeki hava aralığından kaynaklanan büyük manyetik direnci azaltır. Demir çekirdek ilerledikçe hava aralığı giderek azalır, elektromanyetik itme kuvveti artar ve demir çekirdek bobin içindeyken oluşan elektromanyetik kuvvet, dışındayken oluşan kuvvetten daha büyüktür.

Islak tip bobin

Islak tip selenoid, endüstriyel hidrolik alanında nispeten daha yeni bir tasarımdır. Hava aralığı tasarımına kıyasla, ıslak selenoidin avantajı daha iyi ısı dağılımı sağlaması ve kuru tip selenoidlerde sızıntıya neden olabilen itme çubuğu contalarını ortadan kaldırmasıdır; bu da güvenilirliği artırır.

Islak tip selenoid yapısı

Islak tip bir selenoid, bir bobin, dikdörtgen çerçeve, itme çubuğu, armatür (demir çekirdek) ve bir kılavuz tüpten oluşur. Bobin dikdörtgen çerçeve içine yerleştirilir; her ikisi de plastik ile birlikte mühürlenir. Bu montaj, bobin merkezinden ve çerçevenin her iki yanından geçen bir geçiş deliğine sahiptir — bu delik kılavuz tüpün üzerine oturur. Kılavuz tüp, armatürü içerir. Kılavuz tüp, yön kontrol valfi gövdesine presle takılır; kılavuz tüpün iç boşluğu yön kontrol valfi geri dönüş kanalına bağlanır, böylece armatür sistem yağının içinde kalır — bu yüzden "ıslak armatür" olarak adlandırılır.

Islak tip selenoidin çalışma prensibi

Akım bobin üzerinden geçtiğinde, bobin bir manyetik alan oluşturur; bu alan, bobinin etrafındaki dikdörtgen demir manyetik yol ve bobinin merkezindeki armatür tarafından güçlendirilir. Islak armatür bobinine akım uygulandığında hareketli armatür kısmen bobinin dışındadır. Akımın oluşturduğu manyetik alan armatürü içeri çeker ve valf supabına mekanik olarak bağlı olan itme çubuğuna çarparak yön kontrol valfini harekete geçirir. Supap hareket ettiğinde armatür tamamen bobin içine girer ve bobinin manyetik alanını tamamen demir manyetik yolda yoğunlaştırır.

Demir, iyi bir manyetik iletken iken, armatür ve itme çubuğunu çevreleyen yağın manyetik iletkenliği çok düşüktür. Islak tip selenoidin çalışma ilkesi şöyledir: Manyetik alan, bobin merkezindeki büyük hava boşluğunu azaltmak için armatürü içeri doğru çeker. Armatur içeri doğru hareket ettikçe boşluk kademeli olarak azalır, elektromanyetik itme kuvveti artar ve armatur tamamen bobin içine girdiğinde elektromanyetik kuvvet dışarıdakinden daha büyük olur.

Şekil 10-9 Islak tip selenoid. Armatur hidrolik yağın içinde (dolayısıyla "ıslak") yer alır; bu da itme çubuğu dinamik contasını ortadan kaldırır. Kuru tiplere kıyasla daha iyi ısı dağılımı ve daha yüksek güvenilirlik sağlar.

AC uğultusu

Amerika Birleşik Devletleri'nde endüstriyel kontrol gücü genellikle AC (alternatif akım) şeklindedir. ABD'deki AC akımı, sıfırdan pozitif tepe noktasına, ardından tekrar sıfıra, negatif tepe noktasına ve son olarak tekrar sıfıra 60 kez saniyede (60 Hz) döner. Akım pozitif veya negatif tepe noktasında iken manyetik alan ve elektromanyetik kuvvet maksimumdur. Akım sıfır değerinden geçerken azaldıkça manyetik alan ve kuvvet de azalır; bu durum, yayla çalışan bir bobin yükünü (genellikle yayla çalışan valf makarasını) demir çekirdek veya armatürü dışarı doğru itmesine neden olur. Alan ve kuvvet tekrar arttığında ise demir çekirdek veya armatür içeri doğru çekilir. Bu hareket, bobinin uğultusu, humması veya titreşim sesini oluşturur — yani AC uğultusu.

Kısa devre halkası (gölgeleme bobini)

AC gürültüsünü azaltmak ve manyetik bobinin itme kuvvetini artırmak için telafi amacıyla bir kısa-devre halkası (gölgeleme bobini) kullanılır. Kuru tip manyetik bobinlerde kısa-devre halkası, C şeklindeki çerçevenin üzerine yerleştirilmiş bir bakır halkadır. Islak tip manyetik bobinlerde ise bu halka, kılavuz tüpün itme çubuğu ucunda yer alır. Manyetik bobin çalışırken halka, uygulanan çalışma akımına göre faz farkı gösteren bir akım indükler. Bu sayede bobinin ana manyetik alanı en düşük değerine ulaştığında, kısa-devre halkasının oluşturduğu manyetik alan, demir çekirdek veya armatürü tutmaya yetecek kadar güçlü olur ve böylece AC gürültüsü büyük ölçüde azalır.

Girdap akımları adı verilen bir fenomendir.

Titreşen AC manyetik alan, selenoid içinde küçük kaçak akımlar oluşturabilir — bunlar, demir manyetik yolda küçük devrelerde akan ve güç tüketimi sağlayan, ısı üreten ve selenoidin çıkış itme kuvvetini azaltan örtük akımlardır. Örtük akım etkilerini en aza indirmek için kuru tip selenoidin C-çerçevesi ve demir çekirdeği ince metal saclarla yapılır. Metal saclar birbirinden oksit tabakalarıyla yalıtılır. Manyetik alan, sacların normal manyetik yolunda kolayca geçer; ancak yalıtım tabakaları nedeniyle örtük akımlar saclar arasında akamaz. C-çerçeve, yalıtılmış sacların üst üste istiflenmesiyle oluşturulduğundan genellikle "C-çerçeve yığını" olarak adlandırılır. Islak tip selenoidlerde örtük akım azaltımı, dikdörtgen çerçeve için yalıtılmış demir saclar kullanılarak sağlanır; ancak armatür için bu uygulanamaz çünkü ıslak tip selenoidler kuru tiplere göre daha güçlüdür. Dayanıklılık açısından, armatürün saclardan yapılması mümkün değildir — ıslak tip selenoidlerde armatür tek parça bir yapıdadır.

Selenoid anahtarlama akımı

Solenoid sargılarında oluşan AC elektriği, yön kontrol valfi mandrenini hareket ettiren elektromanyetik kuvvet üretir; ancak aynı zamanda ısı da oluşturur ve sonuçta solenoid sargısının yanmasına neden olur. Solenoid sargısı üzerinden akan akım ne kadar yüksekse, solenoid sargısının arızalanma eğilimi de o kadar fazladır. Eğer solenoid hava aralığını kapatmak için hareket etmezse, sargı çok yüksek akım taşır ve aşırı ısınmaya neden olur. Akışın nispeten sabit olduğu hidrolik sistemlerin aksine, normal elektriksel sistemlerde akım dirençle ilişkilidir: Daha yüksek direnç, daha düşük akım ve daha az ısı anlamına gelir. Isı, solenoidin kullanım ömrünü önemli ölçüde etkilediğinden, hedef, yeterli yönlendirme kuvveti üretebilmek için mümkün olan en az akımı kullanmaktır. Bu amaç, yeterli AC empedansına (reaktif direnç) sahip sargıların tasarlanmasıyla sağlanır.

Empedans iki bileşenden oluşur: elektron akımına karşı iletken malzemenin saf direnci — bakırın direnci alüminyumdan daha düşüktür — ve bobin sargılarının etrafındaki elektromanyetik alan tarafından oluşturulan empedans etkisi. Bu manyetik alan, bobine giren akımı engeller veya sınırlar. Alan ne kadar güçlüyse, selenoid bobin sargılarındaki akım o kadar az olur.

Selenoid ilk kez enerjilendiğinde, hareketli demir çekirdek veya armatür bobinin dış kısmında kısmen yer alır ve bobin merkezinde büyük bir hava aralığı oluşturur. Manyetik alan bu konumda çok güçlü değildir; akıma karşı direnç çoğunlukla saf iletken direncinden kaynaklanır ve bobin sargılarında büyük bir başlangıç akımı (inrush current) meydana getirir. Demir çekirdek veya armatür içeri doğru hareket ettikçe hava aralığı giderek kapanır ve akım azalır. Demir çekirdek veya armatür tam olarak oturduğunda empedans maksimum düzeyde olur ve AC akımı minimuma düşer.

Selenoid ilk enerjilendiğindeki tepe giriş akımı, tam olarak oturduğunda oluşan tutma akımının birkaç katıdır. Eğer mekanik bir engel demir çekirdek veya armatürü tam olarak oturtmaktan alıkoyarsa, bobine çok büyük bir akım girer — devasa ısı üretir. Kapalı olmayan kuru tip selenoidlerde bu durum bobin ucundaki plastik bileşenlerin erimesine neden olur; kapalı kuru tip veya nemli tip selenoidlerde ise plastik contanın kabarmasına yol açar. Her iki tipte de tel izolasyonu hemen yanar ve bir ya da iki dakika içinde bobin kısa devre yapar — bu, sıkışmış bir makaranın selenoidin hareket etmesini engellediğinde gerçekleşen olaydır.

Şekil 10-10: Alternatif akım selenoidinde giriş akımı ile tutma akımı karşılaştırması. İlk enerjilendiğinde büyük hava aralığı yüksek giriş akımına (tutma akımının birkaç katı) izin verir. Tam olarak oturduktan sonra empedans artar ve akım düşer. Sıkışmış bir makara (aralığın asla kapanmaması) sürekli giriş akımına neden olur — bu durumda bobinin yanması kaçınılmazdır.

Sürekli çalışma sınıfına sahip selenoidler

Sürekli derecelendirilmiş bir bobin, aşırı ısınmadan uzun süre enerjilendirilebilir. Bobinin ısı dağıtım yeteneği, sarımdan geçen daha küçük tutma akımı tarafından üretilen ısıyı büyük ölçüde dağıtmak için yeterlidir. Çoğu endüstriyel hidrolik yön kontrol valfi, sürekli derecelendirilmiş bobinler kullanır.

Bobin sınırlamaları

Selenoid kontrollü yön valfleri bazı sınırlamalara sahiptir. İlk olarak, geleneksel selenoidler nemli veya patlayıcı ortamlarda kullanılamaz. İkinci olarak, yön valfinin servis ömrünün özellikle uzun olması gerektiğinde, elektrikle kontrol edilen selenoidler genellikle de kaçınılan bir seçenektir. Belki de selenoidlerin en büyük dezavantajı, üretilebilen değiştirme kuvvetinin sınırlı olmasıdır. Aslında daha büyük yön valfleri için gereken değiştirme kuvveti oldukça yüksektir. Daha büyük valfler (1/4" veya 3/8" / 6,35 mm veya 9,5 mm) için genellikle bir selenoid yön valfi üst kısıma monte edilir ve değiştirme sırasında küçük valften akan akış, büyük valfin pistonunun ilgili tarafına yönlendirilir. Bu tür valflere "selenoidle çalışan pilot yön valfi" denir.

Manyetik valf arızası

Isı, doğrudan çalışan yön valfi selenoidlerinin arızalanmasının başlıca nedenidir; bu durum genellikle selenoid tıkanıklığı, yüksek ortam sıcaklığı veya düşük gerilimden (demir çekirdek veya armatürü tam olarak oturtacak kadar değiştirme kuvveti sağlanamaması) kaynaklanır.

Selenoid tıkanıklığı

Tıkanmış bir bobin, demir çekirdek veya armatürün tam olarak oturmasını engeller ve bu durum, selenoid bobinin sürekli olarak çok yüksek başlangıç akımı çekmesine neden olur. Selenoid, üretilen devasa ısıyı dağıtamaz ve sonuçta bobin yanar. Valf üzerinden aşırı akışın selenoidi tıkaması mümkündür; ancak bobin hareketini mekanik olarak engelleyen etkenler, tıkanmaya daha sık neden olur. Kirleticiler (örneğin çamur, metal parçacıkları, döküm kumu ve PTFE bant) bobini tıkayabilir ya da bobin, bobin ile valf gövdesi arasındaki kenar bozuklukları (kabartılar) tarafından tıkanabilir. Yağ oksidasyonu partikülleri ve yağ verniği bobin üzerine birikebilir; bu da bobin ile valf gövdesi arasındaki boşluğu ortadan kaldırır — yağ verniği, çözücü ile temizlenebilir. Eğrilmiş bir montaj plakası da selenoid tıkanmasına neden olabilir: montaj cıvataları sıkıldığında valf gövdesi hafifçe eğilebilir, bu da bobin hareketini kısıtlar ve bobini yakar. Montaj plakasının düzgünlük gereksinimi genellikle 0,0003–0,0005 in (0,00762–0,0127 mm) aralığındadır.

Kuru tip selenoidlerde, selenoid demir çekirdeği bobine çekilirken demir çekirdek ile C-çerçevesi arasında aşınma meydana gelir. Bu tür bir selenoidi sökerken, demir çekirdeğin orijinal konumuna yeniden takılması önerilir. Aksi takdirde aşınan bölge doğru şekilde hizalanamaz, demir çekirdek tam olarak oturamaz ve selenoid çıtırtı sesi çıkarır — bu da arızaya yakın olduğunu gösterir.

Bazı durumlarda çift selenoidli yön kontrol valfindaki her iki selenoid aynı anda enerjilenebilir — bu, bir demir çekirdeğin veya armatürün tam olarak oturduğunu, diğerinin ise sıkıştığını gösterir. Sonuç olarak bir selenoid bobini yanar. Her iki selenoidin aynı anda enerjilenmesi genellikle elektriksel kontrol cihazının arızalanması veya bağlantı hatasından kaynaklanır.

Yüksek ortam sıcaklığı

Akım, bobin demir çekirdeğini veya armatürü içeri çekerken oluşan ısı bobinden dağıtılmak zorundadır. Çevredeki hava sıcaklığı çok yüksekse ısı dağılımı zorlaşır ve bobin yanabilir.

Düşük voltaj

110 V, 60 Hz'lik bir bobin için hat gerilimi yaklaşık 100 V'a düştüğünde, üretilen manyetik kuvvet, demir çekirdeğin veya armatürün tasarım süresi içinde tam olarak oturmasını sağlamak için yetersiz kalır. Uzayan başlangıç akımı süresi nedeniyle bobin daha yüksek sıcaklıkta çalışır ve sonunda arıza meydana gelir. Bobin yanmasının erken belirtileri bazen uğultu veya titreşim sesi olabilir. Düşük gerilim sorunları, birçok enerji tüketici tesis ortamında sıkça yaşanır. Düşük gerilim şüphesi varsa, elektrik şirketi gerçek koşulları kontrol etmek için 24 saatlik kayıt yapabilen bir sayaç kurabilir.

Üç Konumlu Yön Kontrol Valfi

Önceki örneklerde, iki konumlu yön kontrol valfi (iki uç konuma sahip) ele alınmıştır. Bazı uygulamalarda üç konumlu yön kontrol valfi kullanılır. Üçüncü, orta konum; nötr veya geçiş konumudur. Üç konumlu yön kontrol valfinin grafik sembolü üç kutudan oluşur — ortadaki kutu, sürgü orta konumdaykenki konumu ve iç bağlantıları temsil eder.

Yayla merkezlenen üç konumlu valf

En yaygın üç konumlu yön kontrol valfi türü, yayla merkezlenen tiptir. Bu valf, her iki uçta da sürgüyü orta konumda tutmak için solenoidlerden hiçbiri enerjilendirilmediğinde çalışan yaylara sahiptir.

Şekil 10-12: Üç konumlu, yayla merkezlenen yön kontrol valfi. Her iki solenoid de enerjilendirilmediğinde yaylar sürgüyü orta konumda tutar. Orta konum, makine durdurulduğunda silindir yüküne ne olacağını belirler.

Orta konum şartları

Dört yaygın merkez konumu konfigürasyonu vardır. Merkez koşulunun seçimi, yön kontrol valfi merkez konumdayken (her iki selenoid de enerjilendirilmemişken) devrenin davranışını belirler:

Şekil 10-13: Dört merkez konumu konfigürasyonu. Seçim, devre gereksinimlerine bağlıdır: silindirin konumunu koruması mı gerekir, serbestçe hareket etmesi mi gerekir ya da valf merkez konumdayken pompanın boşaltılması mı sağlanmalıdır.

Oransal yön kontrol valfleri

Standart yön kontrol valfleri ayrık konumlar arasında (açık/kapalı) geçiş yapar. Oransal yön kontrol valfleri ise paletin tamamen açık ile tamamen kapalı arasında herhangi bir konumda tutulmasını sağlar; elektriksel giriş sinyali ile palet konumu ve akış arasında düzgün bir ilişki bulunur. Bu sayede tek bir valf ile hem yön hem de debi oranı sürekli olarak değişken şekilde kontrol edilebilir.

Pilotla çalıştırılan yön kontrol valfleri

Ana paleti doğrudan hareket ettirmek için manyetik valf kuvvetinin yetersiz kaldığı yüksek debili uygulamalarda, pilotla çalışan bir tasarım kullanılır. Küçük bir manyetik valfle çalışan pilot valfi, ana paleti hareket ettirmek için pilot basıncını yönlendirir. Bu iki aşamalı tasarım, küçük manyetik valflerin çok yüksek debileri kontrol etmesine olanak tanır — ana işlevi pilot valfi gerçekleştirirken, ana paletin hareketini sağlayan kuvveti pilot basıncı sağlar.

Şekil 10-14: Pilotla çalışan yön kontrol valfi. Küçük manyetik valfle çalışan pilot valfi (üstte), büyük ana paleti (altta) hareket ettirmek için pilot basıncını yönlendirir. Bu tasarım, küçük manyetik valflerin yüksek debili ana valfleri kontrol etmesine olanak tanır.

Oransal manyetik valf yön kontrol valfleri

Kontrol cihazında, geri manevrası sinyali ve giriş sinyali aynı anda girer. Bu iki sinyal arasında oluşan "hata" sinyali, kontrol cihazını orantılı olarak bir adet bobin "A" veya "B"'yi enerjilendirmeye zorlar. Bobin enerjilendiğinde, sinyali bir kuvvete dönüştürür. Valf gövdesinin ortasında yer alan orantılı bobin ile pilot valfin ön gerilim yayı, bu kontrol basıncını bir pilot sürgü konumuna dönüştürür. Konum sensörü LVDT doğrudan ana valf sürgüsüne bağlanır; işlevi, pilot sürgüye otomatik geri besleme sağlamaktır.

Basınç-farkı yön kontrol valfi (tork motoru kontrolü)

Basınç-farkı yön kontrol valfi üç kademe tipidir: Pilot valf birinci kademe, ana valf ikinci kademedir. Pilot valf daha karmaşıktır ve bir tork motoru, yaylar, püskürtme boruları ile ayarlanabilir bir sürgüden, pilot uç kapaklarından ve bir LVDT'den oluşur. İkinci kademe (ana valf), diğer pilotla çalışan yön kontrol valflerine benzer.

Birinci aşama pilot valf yapısı

Pilot valf, bir tork motorundan, jet borusundan, sol ve sağ yaylarla donatılmış bir sürgüden ve benzeri bileşenlerden oluşur. Jet borusu, kontrol basıncını sürgünün her iki ucuna yönlendirir. Pilot valf, yay merkezli yön kontrol valfi türüne benzerdir.

İkinci aşama ana valf

İkinci aşama (ana valf), diğer oransal yön kontrol valfi tiplerine benzerdir ve burada tekrarlanmayacaktır.

Pilot valf çalışması

Elektriksel kontrol sinyali akımı, iki manyetik valf arasındaki tork motor sargılarından geçer. Elektriksel sinyallerin karşılaştırılması ve farkı, tork motorun manyetik alan yönünü belirler. Hangi manyetik valfin daha güçlü sinyale sahip olduğuna bağlı olarak jet borusu, pilot sürgünün bir ucunu basınclandırmak üzere yönlendirilir. Aynı zamanda kontrol cihazının çıkışı, yön valfi sürgüsünün bir tarafına doğru akışı oransal değere kadar artırır ve bu tarafa doğru akışı, oransal değer ulaşılana kadar kademeli olarak artırır.

Temel Kavramlar — Bölüm 10