Van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều là gì?

Van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều là một trong những thành phần đơn giản nhưng cần thiết nhất trong hệ thống truyền động chất lỏng. Cái tên cho bạn biết chính xác chức năng của nó: nó có hai cổng linh hoạt và hai vị trí làm việc riêng biệt. Hãy coi nó như một công tắc bật tắt phức tạp cho dầu thủy lực, tương tự như cách vòi nước điều khiển dòng chảy trong nhà bạn.

Hai cổng thường được gọi là đầu vào và đầu ra, mặc dù trong hệ thống thủy lực, các thuật ngữ này có thể linh hoạt tùy thuộc vào thiết kế mạch của bạn. Không giống như các van phức tạp hơn có cổng P (áp suất), T (bồn), A và B (công việc) riêng biệt, van 2 chiều tập trung vào một nhiệm vụ cơ bản: cho phép dòng chảy giữa hai điểm hoặc chặn hoàn toàn.

Các van này tồn tại ở hai cấu hình cơ bản. Van thường đóng (NC) vẫn đóng khi không có nguồn hoặc lực tác dụng, chặn mọi dòng chảy. Khi bạn kích hoạt nó, van sẽ mở ra và chất lỏng có thể đi qua. Van thường mở (NO) hoạt động theo cách ngược lại, nó bắt đầu mở và đóng lại khi được kích hoạt. Sự lựa chọn giữa hai điều này phụ thuộc hoàn toàn vào điều gì xảy ra khi hệ thống của bạn mất điện. Đối với các ứng dụng quan trọng về an toàn, bạn cần suy nghĩ cẩn thận xem mình muốn có dòng hay không có dòng trong tình huống mất điện.

Vẻ đẹp của van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều nằm ở sự đơn giản của nó. Bằng cách chỉ xử lý chức năng cấp phép hoặc từ chối cơ bản, các van này trở thành khối xây dựng cho logic thủy lực phức tạp hơn. Bạn có thể kết hợp nhiều van 2 chiều trong một khối đa tạp để tạo ra các mạch điều khiển phức tạp trong khi vẫn duy trì độ kín và độ tin cậy tuyệt vời.

Các loại thiết kế cốt lõi: Xây dựng Poppet và Spool

Khi các kỹ sư chọn van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều, quyết định lớn nhất thuộc về cấu trúc bên trong. Hai thiết kế thống trị thị trường và mỗi thiết kế tạo ra sự cân bằng kỹ thuật khác nhau giữa hiệu suất bịt kín và khả năng lưu lượng.

Thiết kế van Poppet: Hiệu suất bịt kín tối đa

Van Poppet sử dụng một phần tử hình nón hoặc hình quả bóng ép vào chỗ ngồi chính xác để chặn dòng chảy. Khi tác dụng lực (bởi lò xo hoặc bộ truyền động), phần tử này sẽ nhấc khỏi ghế và chất lỏng đi qua. Sự tiếp xúc vật lý giữa con rối và chỗ ngồi tạo ra thứ mà các kỹ sư gọi là vòng đệm cứng.

Thiết kế này mang lại khả năng kiểm soát rò rỉ đặc biệt. Van 2 chiều loại poppet chất lượng cao có thể đạt mức rò rỉ bên trong gần như bằng 0, thường dưới 0,7 cc/phút (khoảng 10 giọt mỗi phút) ngay cả ở áp suất đạt tới 350 bar hoặc 5000 psi. Đối với các ứng dụng mà bạn cần giữ tải trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày mà không bị trôi, không có gì có thể sánh được với van hình múa rối.

Hành trình ngắn của phần tử hình nộm cũng cho phép thời gian phản hồi nhanh. Nhiều van poppet tác động trực tiếp chuyển đổi trong khoảng 50 mili giây. Thiết kế đơn giản với ít bộ phận chuyển động hơn thường mang lại tuổi thọ sử dụng lâu hơn và yêu cầu bảo trì thấp hơn. Các thiết kế hình múa rối cao cấp có thể cung cấp khả năng bịt kín hai chiều, nghĩa là chúng chặn dòng chảy một cách hiệu quả bất kể áp suất được áp dụng từ hướng nào.

Thiết kế van ống: Công suất dòng chảy cao

Van ống chỉ có một cách tiếp cận khác. Một phần tử hình trụ (cuộn) trượt bên trong một buồng được khoan chính xác. Ống cuộn có các phần nhô lên gọi là phần đất và phần lõm vào gọi là rãnh. Khi ống cuộn di chuyển, các tính năng này sẽ chặn các cổng hoặc kết nối chúng thông qua các lối đi bên trong.

Hạn chế cơ bản của van ống là rò rỉ khe hở. Phải có một khe hở nhỏ giữa ống chỉ và lỗ khoan để ống chỉ chuyển động tự do và chất lỏng chắc chắn sẽ rò rỉ qua khe hở này. Nhưng những gì van ống từ bỏ khi bịt kín, chúng sẽ đạt được khả năng dòng chảy.

Những cải tiến gần đây đã cải thiện đáng kể khả năng dòng chảy của van ống chỉ. Bằng cách thiết kế nhiều đường dẫn dòng chảy bên trong thân van và các rãnh ống chỉ, các nhà sản xuất đã tìm ra cách để nhân công suất dòng chảy mà không làm tăng đường kính ống chỉ. Một số van 2 chiều loại ống cuộn do phi công vận hành tiên tiến hiện có thể xử lý lưu lượng lên tới 1.100 lít mỗi phút trong khi vẫn giữ cho thân van nhỏ gọn một cách hợp lý.

Sự đổi mới về cấu trúc này rất quan trọng vì theo truyền thống, việc tăng lưu lượng có nghĩa là làm cho ống có đường kính lớn hơn. Các cuộn lớn hơn đòi hỏi nhiều lực hơn để di chuyển và gia công phức tạp hơn. Phương pháp tiếp cận đa đường cho phép bạn sử dụng thiết bị sản xuất tiêu chuẩn đồng thời cải thiện đáng kể lưu lượng định mức. Đối với các ứng dụng như dỡ tải bơm nhanh trong hệ thống thủy lực công suất cao, khả năng dòng chảy này làm cho van ống chỉ trở thành lựa chọn thực tế duy nhất.

Việc lựa chọn giữa thiết kế hình con rối và ống cuộn thể hiện một điểm quyết định kỹ thuật cổ điển. Nếu ứng dụng của bạn liên quan đến việc giữ áp suất cao tĩnh (như kẹp thủy lực hoặc cách ly ắc quy), đặc tính không rò rỉ của van poppet là cần thiết. Nhưng nếu bạn cần chuyển đổi dòng chảy động cao (như bơm xả nhanh), khả năng dòng chảy của van ống trở thành yêu cầu quan trọng.

Các van này được vận hành như thế nào: Phương pháp kích hoạt

Van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều cần lực để thay đổi vị trí. Phương pháp bạn sử dụng để tạo ra lực đó ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ phản ứng, khả năng chịu áp suất và độ tin cậy của van. Hai phương pháp truyền động điện chiếm ưu thế trong các ứng dụng công nghiệp.

Van điện từ tác động trực tiếp

Trong thiết kế tác động trực tiếp, một cuộn dây điện từ kéo một phần ứng kết nối trực tiếp với phần tử van. Khi bạn cấp điện cho cuộn dây, lực từ sẽ ngay lập tức di chuyển con búp bê hoặc ống cuộn.

Ưu điểm chính là tốc độ. Van 2 chiều tác động trực tiếp thường phản hồi trong khoảng 50 mili giây kể từ thời điểm bạn cấp nguồn. Điều quan trọng là các van này không phụ thuộc vào áp suất hệ thống để hoạt động. Chúng hoạt động đáng tin cậy trong quá trình khởi động hệ thống hoặc trong điều kiện áp suất thấp. Đối với các chức năng quan trọng về an toàn như mạch xả ắc quy, van poppet tác động trực tiếp có thể quay trở lại bằng lò xo, nghĩa là chúng tự động trở về vị trí an toàn nếu mất điện mà không cần áp suất thủy lực tối thiểu.

Những phát triển gần đây về công nghệ van điện từ công suất thấp (LPSV) đã làm thay đổi cục diện hiệu quả. Van điện từ truyền thống có thể tiêu thụ 10-20 watt liên tục. Các thiết kế LPSV hiện đại đã giảm mức tiêu thụ điện năng xuống mức thấp tới 1,4 watt, với một số bộ phận chuyên dụng đạt tới 0,55 watt.

Việc giảm sức mạnh này tạo ra một số lợi ích thiết thực. Tiêu thụ điện năng thấp hơn có nghĩa là sinh ra ít nhiệt hơn, trực tiếp kéo dài tuổi thọ cuộn dây và giảm ứng suất nhiệt lên vòng đệm và các bộ phận khác. Trong các thiết kế phần ứng ướt (trong đó chất lỏng thủy lực bao quanh lõi điện từ), nhiệt độ quá cao có thể khiến một số chất lỏng như hỗn hợp nước-glycol bị phá vỡ và tạo thành cặn vecni trên các bộ phận chuyển động. Bằng cách giảm thiểu nhiệt từ nguồn, công nghệ LPSV giải quyết cơ chế suy thoái lâu dài này.

Từ góc độ hệ thống, công suất thấp hơn cũng có nghĩa là bạn có thể vận hành nhiều van hơn từ cùng một mạch cấp nguồn và điều khiển. Trong các môi trường nguy hiểm như ứng dụng dầu khí, mức tiêu thụ điện năng giảm sẽ làm giảm nguy cơ nguồn đánh lửa. Nhiều van LPSV có thể đáp ứng các yêu cầu an toàn nội tại, cải thiện đáng kể xếp hạng an toàn trong môi trường dễ cháy nổ.

Van điện từ vận hành thí điểm

Van vận hành bằng thí điểm sử dụng một van nhỏ tác động trực tiếp để kiểm soát áp suất hệ thống, sau đó cung cấp lực để di chuyển phần tử van chính. Bộ điện từ chỉ cần dịch chuyển một con rối thí điểm nhỏ. Áp suất hệ thống tác động lên pít-tông hoặc ống chỉ thực hiện việc di chuyển phần tử điều khiển dòng chính một cách nặng nề.

Cách tiếp cận này cho phép khả năng lưu lượng và áp suất cao hơn nhiều so với thiết kế tác động trực tiếp. Van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều được vận hành bằng thí điểm có thể xử lý dòng chảy đạt hoặc vượt quá 1.000 lít mỗi phút và áp suất lên tới 500 bar. Bản thân bộ điện từ vẫn nhỏ và tiêu thụ điện năng thấp vì nó chỉ điều khiển giai đoạn thử nghiệm.

Tuy nhiên, hoạt động thí điểm tạo ra những thỏa hiệp cố hữu. Thời gian phản hồi tăng đáng kể, thường lên tới 100 mili giây hoặc lâu hơn. Van cần thời gian để tạo ra áp suất dẫn hướng và để áp suất đó di chuyển phần tử chính lớn hơn. Độ phức tạp trong thiết kế tăng lên vì hiện tại bạn có các đường dẫn thí điểm, thường có các lỗ nhỏ để kiểm soát áp suất. Những đoạn nhỏ này làm cho van vận hành bằng phi công nhạy cảm hơn với ô nhiễm chất lỏng. Một hạt đi qua van tác động trực tiếp một cách vô hại có thể chặn lỗ thí điểm và ngăn van chính dịch chuyển.

Van vận hành thí điểm cũng yêu cầu áp suất hệ thống tối thiểu để hoạt động. Nếu áp suất giảm xuống dưới ngưỡng cần thiết để di chuyển ống chính, van có thể không dịch chuyển hoàn toàn hoặc không dịch chuyển chút nào, mặc dù giai đoạn thử nghiệm đang hoạt động chính xác. Sự phụ thuộc này khiến chúng ít phù hợp hơn với các ứng dụng yêu cầu vận hành trong khi khởi động hoặc trong các tình huống không an toàn khi áp suất hệ thống có thể bị mất.

Quản lý phản ứng động và sốc hệ thống

Phản ứng van nhanh nghe có vẻ được mọi người mong muốn, nhưng nó lại tạo ra những vấn đề riêng. Khi van 2 chiều đóng lại sau 50 mili giây, nó đột ngột ngừng chuyển động chất lỏng. Sự thay đổi nhanh chóng về tốc độ dòng chảy này tạo ra các xung áp suất, đôi khi được gọi là búa nước, có thể làm hỏng các bộ phận.

Hiện nay nhiều nhà sản xuất cung cấp cơ cấu chuyển số mềm cho van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều. Bằng cách kéo dài thời gian dịch chuyển từ 50 ms lên phạm vi 150-300 ms, các cơ chế này làm giảm bớt sự chuyển tiếp áp suất. Bạn đánh đổi một chút tốc độ phản hồi để cải thiện đáng kể độ ổn định của hệ thống. Việc dịch chuyển chậm hơn một chút có thể làm giảm nhẹ công suất định mức của van nhưng nó ngăn chặn tải sốc làm giảm tuổi thọ của các bộ phận ở những nơi khác trong hệ thống của bạn.

Sự lựa chọn giữa thiết kế tác động trực tiếp và thiết kế do phi công vận hành tuân theo một logic rõ ràng. Đối với các ứng dụng yêu cầu phản ứng nhanh, độ tin cậy trong điều kiện áp suất thấp hoặc hoạt động trong môi trường bị ô nhiễm, van tác động trực tiếp mang lại độ tin cậy vượt trội. Cấu trúc đơn giản hơn của chúng có nghĩa là có ít điểm hư hỏng tiềm ẩn hơn. Đối với các ứng dụng có lưu lượng cao hoặc áp suất cao, nơi bạn có chất lỏng sạch và áp suất hệ thống ổn định, các van vận hành bằng trục điều khiển sẽ cung cấp công suất cần thiết. Chỉ cần hiểu rằng sự phức tạp tăng thêm đòi hỏi phải lọc chất lỏng nghiêm ngặt hơn và các quy trình xử lý sự cố phức tạp hơn.

Thông số kỹ thuật hiệu suất chính bạn cần biết

Khi chọn van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều, một số thông số kỹ thuật sẽ xác định xem van có hoạt động trong ứng dụng của bạn hay không. Hiểu được các thông số kỹ thuật này sẽ giúp bạn kết hợp khả năng của van với yêu cầu hệ thống.

Xếp hạng áp lực

Van 2 chiều cấp công nghiệp thường xử lý áp suất làm việc liên tục lên tới 350 bar (5000 psi). Các mô hình hiệu suất cao mở rộng điều này lên 500 bar. Các mức áp suất này áp dụng cho cả hai cổng, mặc dù cách lắp đặt cụ thể (cách bạn định hướng van so với nguồn áp suất) ảnh hưởng đến lực thực tế lên các bộ phận bên trong.

Đối với van kiểu poppet, áp suất thực sự giúp làm kín. Áp suất cao hơn sẽ đẩy con búp bê vào chỗ ngồi của nó chắc chắn hơn, giảm rò rỉ. Đối với van ống, áp suất cực cao có thể làm tăng độ rò rỉ khe hở, mặc dù thiết kế chất lượng sẽ giảm thiểu tác động này thông qua quá trình sản xuất chính xác.

Phạm vi công suất dòng chảy

Phạm vi dòng chảy của van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều trải rộng trên phạm vi rất lớn. Van poppet tác động trực tiếp nhỏ có thể chỉ xử lý 1,1 lít mỗi phút cho các ứng dụng điều khiển chính xác. Các đơn vị công nghiệp tiêu chuẩn thường rơi vào khoảng 40-80 L/phút. Van ống lớn điều khiển bằng phi công đẩy công suất lên tới 285 L/phút hoặc cao hơn, có thiết kế chuyên dụng đạt 1.100 L/phút.

Công suất dòng chảy liên quan trực tiếp đến giảm áp suất. Khi dòng chảy tăng qua một van, sức cản đối với dòng chảy đó sẽ tạo ra tổn thất áp suất. Mối quan hệ giữa tốc độ dòng chảy và độ sụt áp (đặc tính ΔP-Q) là cơ bản đối với hiệu suất của van. Lưu lượng cao hơn qua một kích thước van nhất định có nghĩa là độ giảm áp suất cao hơn, điều này gây lãng phí năng lượng dưới dạng nhiệt và giảm áp suất sẵn có cho bộ truyền động của bạn.

Các kỹ sư tối ưu hóa các đường dẫn dòng chảy để giảm thiểu sự sụt giảm áp suất ở lưu lượng định mức. Các thiết kế ống cuộn đa đường được đề cập trước đó giải quyết cụ thể vấn đề này bằng cách tăng diện tích dòng chảy hiệu quả mà không làm cho thân van lớn hơn. Khi so sánh các van, hãy luôn kiểm tra mức giảm áp suất ở tốc độ dòng chảy dự kiến ​​của bạn, không chỉ lưu lượng định mức tối đa.

Thông số rò rỉ bên trong

Rò rỉ bên trong đo lượng chất lỏng đi qua van khi cần đóng hoàn toàn. Đối với van 2 chiều kiểu poppet, nhà sản xuất thường chỉ định mức rò rỉ từ 0 đến 9 giọt mỗi phút ở áp suất định mức tối đa. Van poppet chất lượng cao đạt được tốc độ dưới 0,7 cc/phút (khoảng 10 giọt/phút) ở áp suất 350 bar. Sự rò rỉ gần như bằng 0 này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng chịu tải mà ngay cả sự rò rỉ nhỏ cũng có thể khiến xi lanh thủy lực trôi đi theo thời gian.

Van ống chỉ vốn đã bị rò rỉ nhiều hơn do có khoảng hở giữa ống chỉ và lỗ khoan. Mặc dù độ rò rỉ chính xác phụ thuộc vào dung sai và áp suất của nhà sản xuất nhưng nó luôn cao hơn so với thiết kế hình múa rối. Đối với các ứng dụng có thể chấp nhận được một số rò rỉ (như chức năng chuyển mạch thay vì chức năng giữ), van ống cuộn sẽ đánh đổi sự rò rỉ để lấy dung lượng dòng chảy.

Khả năng tương thích chất lỏng và vật liệu bịt kín

Chất lỏng thủy lực bạn sử dụng quyết định việc lựa chọn vật liệu bịt kín và vật liệu bịt kín ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của van. Hầu hết các van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều đều đạt tiêu chuẩn với các vòng đệm được thiết kế cho dầu thủy lực gốc dầu mỏ. Chúng thường sử dụng cao su nitrile (Buna-N), mang lại hiệu suất tốt với dầu khoáng và hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng.

Tuy nhiên, nếu hệ thống của bạn sử dụng hỗn hợp nước-glycol, chất lỏng este photphat hoặc thủy lực có thể phân hủy sinh học, bạn phải chỉ định các vòng đệm tương thích. Ví dụ, các van được thiết kế cho chất lỏng este photphat sử dụng vòng đệm EPDM (ethylene propylene diene monome). Việc lắp đặt van có vòng đệm EPDM trong hệ thống dầu-dầu hoặc ngược lại sẽ gây ra hiện tượng phồng hoặc hư hỏng vòng đệm và dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng.

Sự không tương thích này là tuyệt đối. Sử dụng sai vật liệu làm kín không chỉ rút ngắn tuổi thọ mà còn gây hư hỏng tức thời và vĩnh viễn. Luôn xác minh loại chất lỏng và xác nhận tính tương thích của phốt trước khi lắp đặt.

Thời gian đáp ứng và vòng đời

Thời gian phản hồi đo tốc độ van chuyển từ vị trí này sang vị trí khác sau khi nhận được tín hiệu. Van tác động trực tiếp thường phản hồi trong 50 ms, trong khi các thiết kế vận hành bằng phi công mất 100-150 ms hoặc lâu hơn. Đối với các ứng dụng liên quan đến chuyển đổi thường xuyên, phản hồi nhanh hơn có nghĩa là năng suất cao hơn.

Vòng đời cho biết một van có thể thực hiện bao nhiêu thao tác hoàn chỉnh trước khi yêu cầu bảo trì hoặc thay thế. Van 2 chiều chất lượng cao có thể đạt được hàng triệu chu kỳ, nhưng tuổi thọ thực tế phụ thuộc nhiều vào độ sạch của chất lỏng, mức độ nghiêm trọng của chu kỳ áp suất và liệu van có hoạt động gần mức tối đa hay không.

Các ứng dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp

Van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều xuất hiện trong hầu hết mọi hệ thống thủy lực, nhưng một số ứng dụng nhất định đặc biệt thể hiện được khả năng của nó.

Xây dựng và thiết bị nặng

Máy xúc, máy xúc và cần cẩu dựa vào van 2 chiều để điều khiển nhiều xi lanh và động cơ thủy lực. Trong các máy này, van thường được tích hợp vào các cụm ống góp phức tạp trong đó không gian và trọng lượng là mối quan tâm hàng đầu. Thiết bị hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt với nhiệt độ khắc nghiệt, độ rung và khả năng nhiễm bẩn chất lỏng từ môi trường bụi bặm.

Đối với thiết bị di động, các nhà sản xuất ngày càng sử dụng van 2 chiều kiểu hộp mực được lắp đặt trong các ống góp tùy chỉnh. Cách tiếp cận này giúp loại bỏ đường ống bên ngoài, giảm các điểm rò rỉ và cho phép thiết kế máy nhỏ gọn hơn. Các van có thể điều khiển việc nâng cần, nghiêng gầu hoặc mở rộng bộ ổn định, với nhiều chức năng được điều phối bởi bộ điều khiển điện tử.

Sản xuất công nghiệp và tự động hóa

Máy ép thủy lực, máy ép phun và hệ thống lắp ráp tự động sử dụng van 2 chiều để điều khiển chính xác các hoạt động ép, kẹp và định vị. Ở đây, độ lặp lại và tốc độ phản hồi là quan trọng nhất. Van điều khiển thiết bị kẹp có thể quay vòng hàng trăm lần mỗi ngày và phải duy trì lực và thời gian ổn định.

Trong các ứng dụng này, van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều kiểu poppet tác động trực tiếp mang đến sự kết hợp tốt nhất giữa tốc độ phản hồi và khả năng giữ. Độ rò rỉ thấp giữ cho kẹp luôn chặt trong các nguyên công gia công dài, đồng thời phản ứng nhanh giúp giảm thời gian chu trình. Việc tích hợp các công tắc vị trí hoặc cảm biến giúp xác nhận rằng van đã dịch chuyển, cho phép hệ thống điều khiển xác minh từng bước trong trình tự sản xuất.

Mạch giữ tải và tích lũy

Một số ứng dụng yêu cầu van 2 chiều giữ áp suất trong thời gian dài mà không bị trôi. Kẹp thủy lực, xe nâng và tải trọng treo thuộc loại này. Ở đây, ngay cả sự rò rỉ nhỏ cũng không thể chấp nhận được vì nó cho phép bị rão theo thời gian.

Van 2 chiều kiểu Poppet chiếm ưu thế trong các ứng dụng này. Độ rò rỉ gần như bằng 0 của chúng duy trì vị trí trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày mà không tiêu thụ điện năng. Nhiều thiết kế thường đóng nên khi mất điện khiến van đóng và duy trì tải an toàn.

Mạch ắc quy sử dụng van 2 chiều để sạc, cách ly hoặc xả ắc quy. Trong quá trình tắt hệ thống, van 2 chiều có thể cách ly bộ tích điện, bảo toàn năng lượng dự trữ cho lần khởi động tiếp theo. Hoặc van có thể xả ắc quy để bảo trì an toàn. Khả năng bịt kín hai chiều đảm bảo bộ tích lũy luôn được cách ly bất kể áp suất ở phía bộ tích lũy hay phía hệ thống cao hơn.

Tích hợp van mực trong các hệ thống phức tạp

Các hệ thống thủy lực hiện đại ngày càng sử dụng van 2 chiều kiểu hộp mực được vặn trực tiếp vào các khối đa dạng. Cách tiếp cận này cung cấp một số lợi thế. Bằng cách tích hợp nhiều van vào một ống góp, bạn loại bỏ các ống và phụ kiện bên ngoài, giảm các đường rò rỉ tiềm ẩn và đơn giản hóa việc lắp đặt. Thiết kế nhỏ gọn phù hợp hơn với các thiết bị di động có không gian hạn chế.

Van hộp mực cũng kích hoạt cái mà các kỹ sư gọi là mạch cầu. Bằng cách đặt các van 2 chiều riêng lẻ tại mỗi cổng của xi lanh (cổng A và B), bạn có thể kiểm soát độc lập từng đường dẫn dòng chảy. Cấu hình này cho phép điều khiển lưu lượng đồng hồ đo vào và ra chính xác, chức năng phao và thậm chí cả điều khiển động cơ, tất cả đều có van 2 chiều cơ bản được kết hợp theo các kiểu chuyển đổi khác nhau.

Rào cản chính đối với việc sử dụng van hộp mực rộng hơn là chi phí, đặc biệt đối với kích thước vừa và nhỏ (DN10mm, DN16mm, DN25mm). Các thiết kế hộp mực truyền thống yêu cầu gia công phức tạp tấm bìa, bao gồm nhiều lỗ xiên được khoan ở các góc. Những cải tiến gần đây tập trung vào việc thiết kế lại các tấm che này với hình dạng đơn giản hơn và sử dụng cụm phích cắm kết hợp để loại bỏ hầu hết các yêu cầu về lỗ lệch. Việc đơn giản hóa cấu trúc này giúp giảm chi phí sản xuất và làm cho van 2 chiều kiểu hộp mực cạnh tranh với các thiết kế gắn trên tấm truyền thống trong nhiều ứng dụng hơn.

Nguyên tắc lựa chọn cho đơn đăng ký của bạn

Việc chọn van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều phù hợp đòi hỏi các đặc tính của van phải phù hợp với yêu cầu cụ thể của bạn. Một cách tiếp cận có hệ thống ngăn chặn cả việc xác định quá mức (lãng phí tiền bạc) và xác định dưới mức (gây ra lỗi).

Bắt đầu với Yêu cầu chức năng

Đầu tiên, hãy xác định những gì van phải làm. Đây có phải là chức năng chuyển đổi bật tắt đơn giản trong đó có thể chấp nhận được một số rò rỉ không? Hay bạn cần giữ tải với độ trôi bằng 0? Van có cần phản hồi theo mili giây hay nửa giây có thể chấp nhận được không?

Đối với các ứng dụng chuyển mạch thuần túy như bật hoặc bỏ qua một mạch, thiết kế con rối hoặc ống chỉ đều hoạt động. Chọn dựa trên công suất dòng chảy và chi phí. Để giữ tải, cách ly ắc quy hoặc bất kỳ ứng dụng nào không có vấn đề rò rỉ, van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều kiểu poppet trở nên bắt buộc.

Tính toán yêu cầu về lưu lượng và áp suất

Xác định tốc độ dòng chảy tối đa mà van phải vượt qua và áp suất tối đa mà nó phải chịu được. Luôn bao gồm biên độ an toàn. Nếu xi lanh của bạn cần 45 L/phút trong khi vận hành ở tốc độ tối đa, hãy chỉ định một van được định mức ít nhất 60-70 L/phút để giảm áp suất và tránh hoạt động liên tục ở công suất tối đa.

Yêu cầu về áp suất bao gồm cả áp suất vận hành bình thường và áp suất sốc tiềm ẩn. Trong thiết bị di động, áp suất tăng đột ngột do dừng hoặc va chạm đột ngột có thể vượt quá áp suất bình thường từ 50% trở lên. Van của bạn phải tồn tại trong những quá trình chuyển tiếp này mà không bị hư hại.

Đánh giá các yếu tố môi trường

Hãy xem xét môi trường hoạt động. Van có thấy sự dao động nhiệt độ rộng không? Môi trường xung quanh có bẩn hay sạch không? Độ rung có nghiêm trọng không? Van có khó tiếp cận để bảo trì không?

Môi trường khắc nghiệt ưa chuộng các thiết kế đơn giản hơn, mạnh mẽ hơn. Van poppet tác động trực tiếp với các bộ phận bên ngoài tối thiểu và xếp hạng bảo vệ chống xâm nhập (IP) tốt sẽ tồn tại tốt hơn trong điều kiện bụi bặm, bẩn hoặc ẩm ướt. Các van vận hành thí điểm có đường thoát nước bên ngoài và cổng chuyển phức tạp có thể dễ bị tổn thương hơn.

Bắt đầu với Chẩn đoán điện

Điểm này đáng được nhấn mạnh: độ sạch của chất lỏng quyết định tuổi thọ của van hơn bất kỳ yếu tố đơn lẻ nào khác. Mã độ sạch ISO 4406 tiêu chuẩn công nghiệp chỉ định số lượng hạt ở các phạm vi kích thước khác nhau. Hầu hết các loại van 2 chiều chất lượng đều yêu cầu ISO 4406 18/16/13 hoặc cao hơn.

Điều này có nghĩa là, trong 100ml mẫu chất lỏng, bạn không thể có nhiều hơn 1.300 đến 2.500 hạt lớn hơn 4 micron, 160 đến 320 hạt lớn hơn 6 micron và 20 đến 40 hạt lớn hơn 14 micron. Những con số này nghe có vẻ nhỏ nhưng hệ thống bị ô nhiễm có thể có số lượng hạt cao hơn từ 10 đến 100 lần.

Các van điều khiển bằng trục điều khiển đặc biệt nhạy cảm vì các lỗ điều khiển nhỏ có thể bị tắc chỉ với một hạt nhỏ. Van ống chỉ bị mài mòn nhanh do các hạt bị mắc kẹt giữa ống chỉ và lỗ khoan, hoạt động giống như hợp chất mài. Ngay cả van poppet cũng mất khả năng bịt kín nếu các hạt bám trên bề mặt chỗ ngồi.

Việc lắp đặt bộ lọc đầy đủ và duy trì độ sạch của chất lỏng không chỉ được khuyến khích mà còn cần thiết để đạt được tuổi thọ thiết kế từ bất kỳ van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều nào.

Biểu mẫu tích hợp và cài đặt

Quyết định giữa kiểu gắn trên tấm và kiểu hộp mực. Các van gắn trên tấm bắt vít vào một tấm phụ với các mẫu cổng được tiêu chuẩn hóa (như các kích thước NFPA D03, D05, D07). Họ cung cấp khả năng thay thế và tiêu chuẩn hóa dễ dàng trên các dây chuyền thiết bị. Van hộp mực vít vào các khối đa dạng, giúp tích hợp nhỏ gọn hơn nhưng yêu cầu thiết kế đa dạng tùy chỉnh.

Đối với các thiết kế mới hoặc sản xuất số lượng lớn, việc tích hợp hộp mực giúp tiết kiệm không gian và trọng lượng. Đối với các tình huống trang bị thêm hoặc bảo trì, van gắn trên tấm giúp bảo trì dễ dàng hơn mà không cần các khối đa dạng đặc biệt.

Xem xét nhu cầu chẩn đoán trong tương lai

Các hệ thống hiện đại được hưởng lợi từ chẩn đoán tích hợp. Một số van 2 chiều bao gồm các công tắc vị trí xác nhận khi van đã dịch chuyển. Một số khác chứa cảm biến tiệm cận hoặc tích hợp chẩn đoán điện tử vào trình điều khiển điện từ. Những tính năng này ban đầu có giá cao hơn nhưng lại giảm đáng kể thời gian khắc phục sự cố khi xảy ra sự cố.

Trên các thiết bị lớn hoặc các hệ thống quan trọng, chi phí cho một lần tắt máy ngoài kế hoạch vượt xa chi phí dành cho các van có khả năng chẩn đoán. Có thể xác minh từ xa vị trí van hoặc nhận được cảnh báo sớm về sự xuống cấp của cuộn dây giúp ngăn ngừa những hỏng hóc tốn kém.

Biện pháp khắc phục sự cố và bảo trì tốt nhất

Dữ liệu ngành cho thấy hầu hết các lỗi van được báo cáo thực sự xuất phát từ sự cố hệ thống hơn là lỗi thành phần. Hiểu được thực tế này sẽ thay đổi cách tiếp cận bảo trì của bạn.

Bắt đầu với Chẩn đoán điện

Khi van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều có vẻ trục trặc, trước tiên hãy kiểm tra các vấn đề về điện. Điều này nghe có vẻ đơn giản nhưng nó giải quyết phần lớn các vấn đề nhanh hơn và rẻ hơn so với kiểm tra cơ học.

Sử dụng đồng hồ vạn năng để xác minh điện áp tại các cực điện từ trong quá trình hoạt động dự định. Hệ thống điều khiển có thể phát sinh các lỗi ngăn điện áp tới van mặc dù mọi thứ có vẻ bình thường. Đo điện trở cuộn dây và so sánh với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Một cuộn dây có thể không mở được (điện trở vô hạn) hoặc ngắn mạch một phần (điện trở thấp) và cả hai điều kiện đều ngăn cản hoạt động bình thường.

Thiết bị hiện đại thường bao gồm hệ thống khóa liên động an toàn ngăn cản hoạt động của van trong những điều kiện nhất định. Một van có thể có điện áp chính xác nhưng vẫn không hoạt động do có khóa liên động ngăn cản. Kiểm tra mã lỗi hoặc chỉ báo lỗi trong bộ điều khiển máy trước khi cho rằng van bị hỏng.

Xác minh chức năng thủy lực

Sau khi xác nhận nguồn điện, hãy kiểm tra hoạt động cơ học của van. Nếu van của bạn có chế độ ghi đè thủ công, hãy sử dụng nó để dịch chuyển van một cách cơ học trong khi theo dõi áp suất hệ thống. Điều này tách các vấn đề truyền động điện khỏi các vấn đề thủy lực.

Đo áp suất ở cả hai cổng van trong các điều kiện vận hành khác nhau. Một số van bị mòn chỉ hoạt động ở áp suất cao vì độ hở bên trong đã tăng lên. Việc kiểm tra trên toàn bộ phạm vi áp suất sẽ cho biết van có duy trì thông số kỹ thuật hay cần thay thế.

Kiểm tra tình trạng chất lỏng

Dầu thủy lực có màu sẫm, đục hoặc màu trắng đục cho thấy có vấn đề nghiêm trọng. Dầu sẫm màu cho thấy quá nhiệt hoặc bị oxy hóa. Sự xuất hiện của sữa có nghĩa là ô nhiễm nước. Cả hai tình trạng đều dẫn đến tình trạng mòn van nhanh hơn và phải được giải quyết trước khi thay thế bất kỳ van nào.

Kiểm tra bình chứa và bộ lọc của hệ thống. Nếu bộ lọc bị tắc hoặc mức dầu thấp, vấn đề cốt lõi nằm ở việc quản lý chất lỏng chứ không phải lỗi van. Nhiều hướng dẫn khắc phục sự cố khuyên bạn nên kiểm tra tình trạng dầu trước khi kiểm tra van bên trong vì chất lỏng bị nhiễm bẩn hoặc xuống cấp gây ra các triệu chứng giống hệt như hỏng van.

Xem xét nhu cầu chẩn đoán trong tương lai

Chỉ sau khi loại trừ các vấn đề về điện và chất lỏng, bạn mới nên xem xét việc kiểm tra van bên trong. Nếu phải tháo van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều, hãy làm việc trong môi trường sạch sẽ và chú ý đến tình trạng linh kiện.

Tìm kiếm cặn sơn bóng trên ống chỉ hoặc ống lót. Những lớp phủ màu nâu hoặc hổ phách này là kết quả của chất lỏng bị phân hủy do nhiệt và thường xuất hiện trong các thiết kế điện từ phần ứng ướt nơi cuộn dây làm nóng dầu xung quanh. Varnish có thể gây dính hoặc phản ứng chậm ngay cả khi không nhìn thấy vết mòn.

Kiểm tra các vòng đệm xem có bị hư hỏng, sưng tấy hoặc cứng lại không. Các vấn đề về phớt thường cho thấy chất lỏng không tương thích hoặc nhiệt độ quá cao. Kiểm tra các đường dẫn và lỗ dẫn hướng xem có bị tắc nghẽn trong các van vận hành bằng trục dẫn không. Ngay cả lỗ dẫn hướng bị chặn một phần cũng có thể khiến sân khấu chính không thể dịch chuyển bình thường.

Các chế độ lỗi phổ biến và nguyên nhân gốc rễ

Chuyển số chậm hoặc không chuyển số thường là do các vấn đề về điện, các vấn đề về mạch điều khiển trong các van vận hành bằng trục điều khiển hoặc tích tụ lớp sơn bóng. Chuyển số nhanh mà không có điện cho thấy có rò rỉ bên trong hoặc lò xo bị hỏng. Các điểm rò rỉ bên ngoài dẫn đến hư hỏng vòng đệm, thường là do chất lỏng không tương thích, hư hỏng do nhiễm bẩn hoặc hao mòn thông thường khi hết tuổi thọ.

<0,7 cm³/min (<10 Tropfen/min)

Chiến lược bảo trì phòng ngừa

Bảo trì hiệu quả tập trung vào các yếu tố hệ thống hơn là các thành phần riêng lẻ. Duy trì độ sạch của chất lỏng thông qua quá trình lọc thích hợp. Khuyến nghị tiêu chuẩn yêu cầu lọc toàn dòng ở mức 10 micron tuyệt đối hoặc mịn hơn. Đối với các hệ thống có van điều khiển hoặc van phụ, có thể cần phải lọc 3 micron.

Theo dõi nhiệt độ chất lỏng và ngăn ngừa quá nhiệt. Hầu hết các hệ thống thủy lực nên hoạt động ở nhiệt độ dưới 60°C (140°F). Nhiệt độ cao hơn đẩy nhanh quá trình oxy hóa và suy thoái con dấu. Nếu hệ thống của bạn thường xuyên nóng, việc tăng công suất trao đổi nhiệt hoặc giảm tổn thất hệ thống sẽ mang lại kết quả lâu dài tốt hơn so với việc thay thế linh kiện thường xuyên.

Lên lịch lấy mẫu và phân tích chất lỏng. Phòng thí nghiệm phân tích dầu có thể phát hiện kim loại mài mòn, ô nhiễm và sự xuống cấp của chất lỏng trước khi chúng gây ra hư hỏng. Phân tích xu hướng theo thời gian cho thấy các vấn đề đang phát triển trong khi bạn vẫn còn thời gian để thực hiện hành động khắc phục.

Đối với các van trong các ứng dụng quan trọng, hãy bảo trì các phụ tùng thay thế và thiết lập khoảng thời gian thay thế dựa trên số chu kỳ hoặc số giờ hoạt động. Van 2 chiều trong ứng dụng chu kỳ cao có thể tích lũy hàng triệu hoạt động mỗi năm. Việc chủ động thay thế nó trong quá trình bảo trì định kỳ sẽ ngăn ngừa những lỗi không mong muốn trong quá trình sản xuất.

Giá trị của chẩn đoán tích hợp

Công tắc vị trí và cảm biến được tích hợp vào van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều giúp xử lý sự cố từ phỏng đoán sang phân tích dựa trên dữ liệu. Khi hệ thống điều khiển biết liệu mỗi van có dịch chuyển theo lệnh hay không, nó có thể cách ly lỗi ở các bộ phận cụ thể ngay lập tức.

Một số trình điều khiển điện từ tiên tiến bao gồm các tính năng chẩn đoán và giám sát dòng điện. Chúng phát hiện lỗi cuộn dây, đoản mạch hoặc liên kết cơ học dựa trên kiểu rút dòng điện trong quá trình kích hoạt van. Khả năng này cho phép bảo trì dự đoán, trong đó bạn thay thế các bộ phận dựa trên mức độ xuống cấp đo được thay vì chờ đợi lỗi hoàn toàn.

Thông tin chuyên sâu quan trọng để bảo trì hiệu quả là hiểu rằng van điều khiển hướng thủy lực 2 chiều hoạt động trong một hệ thống. Chỉ giải quyết vấn đề về van trong khi bỏ qua các vấn đề về chất lượng chất lỏng, nguồn điện hoặc thiết kế hệ thống sẽ dẫn đến lỗi lặp đi lặp lại. Các hệ thống đáng tin cậy nhất kết hợp các thành phần chất lượng với quản lý chất lỏng có kỷ luật, thiết kế điện phù hợp và giám sát chủ động. Khi tất cả các yếu tố này phù hợp, van 2 chiều hiện đại có thể đạt được tuổi thọ sử dụng được tính bằng năm và số chu kỳ tính bằng hàng triệu.