Enerji sıvı ile aktarılırken yön belirlenmelidir ve sürekli tam kontrol sağlanmalıdır. Tam kontrol sağlanmadığı takdirde enerji işe yaramaz hâle gelir veya daha kötüsü makine zarar görebilir. Hidrolik teknolojinin başlıca avantajlarından biri, enerjiyi nispeten kolayca kontrol etmek için hidrolik kontrol valflerinin kullanılabilmesidir.

Hidrolik kontrol valfleri

Hidrolik kontrol valfi, iç geçitleri olan bir valf gövdesinden ve akışkanın geçişini bağlayabilen veya engelleyebilen iç hareketli parçalardan oluşan mekanik bir bileşendir. Gövdedeki geçitler yağın taşınmasını sağlar. İç hareketli parçaların hareketi, sistemin maksimum basıncını, akış yönünü ve akış hızını kontrol eder.

Sistem Basınç Kontrolü

Hidrolik enerji, bir hidrolik silindire uygulanabilir. Sonuç başarılı bir iş çıkartırsa, silindir tam olarak uzandığında iş tamamlanmış olur. Pozitif deplasmanlı pompa, birincil tahrik kaynağından daha fazla enerjiyi sürekli olarak emmeye devam eder. Bu, yağda daha yüksek bir basınç oluşturur. (Not: Sistemdeki minimum direnç, uygulanan hidrolik basıncını belirler.) Silindir daha da uzadıkça, sistemin fiziksel dayanımı minimum direnç haline gelir.

Pompa, bu direnci aşmak için daha fazla basınç uygular. İnsanlar, sistemin basıncını güvenli sınırlar içinde tutmak için basınç kontrol valflerini kullanır.

Basınç kontrol vanası

Bir basınç kontrol valfinin iç hareketli parçaları, basınca göre çalışır. Sistem basıncı belirli bir ayar değerine ulaştığında, iç hareketli parçalar valf gövdesindeki geçitlerden birini bağlar veya kapatır; böylece yağın o geçite akmasına izin verilir ya da akışı engellenir.

Basınç kontrol valfi yapısı

Bir basınç kontrol valfi, birincil ve ikincil geçitlere sahip bir valf gövdesinden ve iç hareketli parçalardan (makara) oluşur. Geçitlere yapılan dış bağlantılar birincil port ve ikincil port olarak adlandırılır.

Bir basınç kontrol valfinin çalışma şekli

Bir basınç kontrol valfinin iç hareketli parçası genellikle makara tipi bir cihazdır. Makara bir uç konumda olduğunda iç geçit bağlantılı hâle gelir ve akış geçebilir. Diğer uç konumda olduğunda ise iç geçit tıkanır ve valften geçen akış kesilir.

Bir basınç kontrol valfinde makara, bir uç konuma yayla bastırılmıştır. Bu normal kapalı konumda iç geçit tıkanmış ve valften geçen akış yolu kapatılmıştır. Bu tür valfler normalde kapalı basınç kontrol valfleri olarak adlandırılır.

Basınç kontrol valfi, spool'ün alt kısmındaki basıncı algılar. Bu alt geçit, birincil porta bağlanır. Sistem basıncı yay kuvvetini aştığında, spool iç geçidi bağlamak için hareket eder ve böylece valften akışa izin verir.

(Spool hareketini kontrol etmek için kullanılan hidrolik basınca pilot basıncı denir. Bir valfin kontrolünde pilot basıncının kullanılmasına pilot kontrol denir ve bu, tüm türdeki hidrolik valfleri kontrol etmenin en yaygın yöntemidir.)

Eğer bu tür bir basınç kontrol valfinin birincil portu sistem basıncı tarafına bağlanırsa ve pompa tarafından uygulanan basınç çok yüksekse, pompadan gelen akış bu valften geçerek yağ deposuna yönlendirilebilir — bu tür normalde kapalı olan basınç kontrol valflerine emniyet valfi (relief valve) adı verilir.

Şekil 7-2 Normalde kapalı basınç kontrol valfi (emniyet valfi çalışması). Yay, sistem basıncı yay ayar değerini aşana kadar spool’ü kapalı tutar; ardından spool kayar ve depoya bir yol açar.

Şekil 7-3 Basınç kontrolü (emniyet valfi) ile donatılmış basit bir hidrolik devre. Silindir strok sonuna ulaştığında emniyet valfi açılır ve pompa akışını tekrar depoya yönlendirerek sistemin maksimum basıncını sınırlar.

Aktüatörlerin Yön Kontrolü

Bir hidrolik silindir tamamen uzatıldığında, iş tekrar yapılabilmesi için geri çekilmelidir. Bu nedenle iki yönde hareket etmesi gereken silindirler genellikle iki bağlantı noktasına sahip hidrolik silindirler — çift etkili silindirler — kullanır. Akış yönü aynı anda ters çevrilmelidir.

Çift etkili hidrolik silindir

Çift etkili bir hidrolik silindirin gövdesinin her iki ucunda birer bağlantı noktası bulunur; böylece yağın giriş yapması ve çıkması sağlanarak piston her iki yönde de hareket edebilir (çift etkili). Çift etkili bir silindirin iki bağlantı noktasını birbirinden ayırt etmek amacıyla bunlardan birine "A", diğerine ise "B" etiketi verilir.

Yön kontrol vaniline

Yön kontrol valfi içindeki hareketli parçalar, valf gövdesinin iç geçitlerini birbirine bağlamak veya bu geçitleri engellemek amacıyla çalışır ve böylece yağ akış yönünü kontrol eder.

Yön kontrol valfi yapısı

Tipik bir yön kontrol valfinin valf gövdesinde dört adet iç geçiti ve bu geçitleri birbirine bağlayabilen ya da engelleyebilen bir kayar mandreni bulunur.

Yön kontrol valfinin çalışma prensibi

Mandren bir uç konumda iken basınç geçidi A iş geçidine, dönüş geçidi ise B iş geçidine bağlanır. Mandren diğer uç konuma geçtiğinde basınç geçidi yine A iş geçidine, dönüş geçidi ise B iş geçidine bağlanır. Mandrenin yönünün değiştirilmesi, hidrolik silindire akan yağın akış yönünü değiştirir.

Silindir milinin tam olarak uzatılması ve gerekli olduğu gibi geri çekilmesi durumunda iş tamamlanmış olur. Distribütörün kaydırma elemanı (spool) başka bir uç konuma geçtiğinde yağ, silindirin diğer tarafına akar ve silindir mili geri çekilir.

Şekil 7-4: Çift etkili silindir devresinde yön kontrol valfi. Kaydırma elemanının (spool) hareketi yağ akış yönünü tersine çevirir; bu da silindir hareketinin yönünü değiştirir.

Aktüatörlerin Hız Kontrolü

Birçok uygulamada aktüatörün çalışma hızı kontrol edilmelidir ve bazen çok hassas bir şekilde kontrol edilmelidir. Daha önce açıklandığı gibi, aktüatörlerin (silindirler, hidrolik motorlar) hızı yağ enjeksiyon hızıyla doğrudan ilişkilidir — aktüatör hızı, giriş akış hızı tarafından belirlenir.

Pompanın deplasmanı sabit olabildiğinden, pompa akış hızı gereken aktüatör hızına göre seçilebilir. Bu yalnızca tek bir aktüatör içeren sistemlerde uygulanabilir.

Genellikle bir hidrolik sistemde aktüatörler birden fazladır. Sistem, her bir hidrolik silindirin bağımsız olarak çalışmasını gerektiriyorsa, pompa debisi, en yüksek hızda çalışması gereken en büyük hidrolik silindire göre seçilmelidir. Bu durum, daha küçük aktüatörlerin daha hızlı hareket etmesine neden olur; bu da istenmeyen bir durum olabilir. Bu aktüatörlere veya diğer herhangi bir aktüatöre giren debiyi azaltmak için bir debi kontrol valfi kullanılmalıdır.

Akış Kontrol Valfi

Bir debi kontrol valfi kullanıldığında, pompadan aktüatöre giden debiyi her zaman azaltmak mümkündür.

Debi kontrol valfi yapısı

Tipik bir debi kontrol valfi, bir valf gövdesinden ve hareketli bir parçadan oluşur. Örnek olarak verdiğimiz yapıda hareketli parça, uç kısmı konik olan ayar iğnesidir. İğne, çalışma sırasında aslında hareket etmez (önceden bir konuma ayarlanmıştır); bu nedenle debi kontrol valfinin hareketli parçalarını "hareketli" değil, "ayarlanabilir" olarak adlandırmak daha uygundur.

Bir debi kontrol valfinin çalışma prensibi

Hidrolik bir sistemde, debi kontrol valfi her zaman basınç kontrol (emniyet) valfiyle birlikte çalışır. Debi kontrol valfi bir dirençtir. Hidrolik pompanın daha yüksek basınç üretmesine neden olur. Bu basınç, pompadan gelen akışın bir kısmının emniyet valfini açmasına ve böylece debi kontrol valfinden geçen akışı azaltarak aktüatöre ulaşmasını sağlar.

Şekil 7-5: Debi kontrol devresi. İğne valfi silindire giden akışı daraltır. Pompadan gelen fazla akış, emniyet valfinden geçerek depoya döner. İğne valfinin açıklığı, silindir hızını belirler.

Basit Bir Hidrolik Sistem

Yukarıda tanıtılan tüm bileşenler bir basit hidrolik sistemi oluşturabilir. Bu sistemdeki hidrolik enerji kontrol edilebilir olduğundan, bu sistem yararlı iş yapabilir.

Hidrolik sistemler, havacılık, uçaklar ve askerî ekipmanlardan sanayi, yürüyen makineler ve çelik ekipmanlara kadar birçok alanda yaygın olarak kullanılır. Yukarıda açıklanan çalışma prensipleri, tüm bu uygulamalardaki hidrolik sistemler için aynıdır. Çeşitli "tür" hidrolik sistemler arasındaki tek fark, kullanılan bileşenlerdedir.

Aşağıdaki bölümlerde, sanayi hidrolik sistemlerinde kullanılan çeşitli bileşen türlerini ayrıntılı olarak ele alacağız. Bu bileşenlerin nasıl kullanılacağını açıklamak amacıyla bazı temel hidrolik devreleri de tasarlayacağız.

Hidrolik Grafik Sembolleri

Daha önceki hidrolik bileşenler ve temel sistemlerle ilgili tartışmalarda her şey grafiksel olarak — bileşenlerin iç işleyişini görsel olarak göstermek amacıyla kesit görünümlerini kullanarak açıklanmıştı. Bu yöntem, sorunları açıklamak açısından faydalıdır; ancak günlük çalışma açısından pratik değildir.

Diğer teknik alanlar gibi, hidrolik de bileşenleri ve sistemleri temsil etmek için grafik semboller kullanır. Daha önce tartışılan çeşitli hidrolik bileşenleri ve basit sistemlerin tamamı, ANSI Y32.10 veya ISO 1219 standartlarına göre hazırlanmış hidrolik ve pnömatik grafik sembolleriyle gösterilebilir.

Daha önce ele alınan bileşenlere ek olarak, bir hidrolik sistemi oluşturan bileşenler arasında elektrik motorları, hidrolik filtreler vb. yer alır. Hidrolik sistemler genellikle elektrik motorları tarafından tahrik edilir. Ayrıca, makul bir temizlik seviyesini korumak amacıyla hidrolik sistemler, yağın kirlenmesini önlemek için hidrolik filtreler kullanmalıdır.

Şekil 7-7 Standart hidrolik grafik sembolleri (ANSI Y32.10 / ISO 1219). Bu semboller, kesit çizimleri yerine tüm hidrolik devre şematik diyagramlarında kullanılır.

Şekil 7-8 Standart grafik sembollerle gösterilmiş tam bir basit hidrolik devresi. Bu, mühendislik uygulamasında hidrolik devrelerin çizildiği şekildir.