Hydrauliikka

Hydrauliikkasarja osa 25: Virtauksen säätö osa 3

Etsittäessä sopivaa venttiiliä säätämään hydraulisen laitteen liikenopeutta, täytyy tehdä valinta eri tuotteiden ja niiden ominaisuuksien välillä. Sarjan tässä jaksossa tarkastellaan lähemmin esimerkkeinä paria erityyppistä virtauksensäätöventtiiliä.

Edellisessä jaksossa esitettiin virransäätöventtiileiden kaksi päätyyppiä: kaksitieventtiili ja kolmitieventtiili. Nyt otetaan molemmista tyypeistä esimerkit ja katsotaan lähemmin mitä tietoja niiden toiminnasta ja ominaisuuksista voi saada valmistajan taholta.

Käyttötarkoitukseen soveltuvaa venttiiliä etsittäessä voi olla tarpeen tehdä hakuja virransäätöventtiilin ohella esimerkiksi sanalla määränsäätöventtiili. Tässä jaksossa ei yksityiskohtaisemmin puututa näiden venttiileiden toimintaperiaatteisiin. Niistä on kerrottu Koneviestissä 1/2018.

Esimerkkinä tyypillisestä kaksitieventtiilistä on Hydacin SRV. Se on painekompensoitu ruuvisäätöinen ja pienikokoinen venttiili, jonka läpäisykyky suurimmassa kokoluokassa on 160 l/min.

Kyseistä venttiiliä valmistetaan viittä kokoluokkaa. Venttiilissä on sisäänrakennettu vastaventtiili, joka mahdollistaa vapaan virtauksen paluusuuntaan.

Kaksitieventtiilin rakenne

Käytännön toteutus tämän tyyppisissä venttiileissä on usein hämmästyttävän yksinkertainen. Tässä tapauksessa venttiili koostuu jousen kuormittamasta painekompensaatiokarasta, jonka sisällä on kuulasta ja jousesta muodostuva vastaventtiili.

Venttiilirungon päälle sijoitetulla kierrettävällä nupilla liikutetaan säätökuristinta. Muita osia ei tarvita.

Mittakuristimen aiheuttama kuristus ylläpitää painetta A-portin puolella. Kompensaatiokaraan tehty poraus päästää tämän paineen vaikuttamaan karan A-portin puoleiseen päätyyn, jolloin kara pyrkii kuristamaan virtausta.

Karan jousi toimii tätä pyrkimystä vastaan ja pyrkii pitämään karan auki. Saman suuntaan vaikuttaa myös mittakuristimen jälkeen B-portin puolella vallitseva paine.

Mittakuristimen jälkeen B-portin puolella vaikuttava paine on alhainen, jos työlaite ei aiheuta kuormaa. Kuorman noustessa B-portin paine tulee jousivoiman avuksi ja pyrkii osaltaan avaamaan kompensaatiokaraa enemmän, jotta virtaus säilyy entisen suuruisena kuormasta riippumatta.

Tutustu kaikkiin hydrauliikkasarjan artikkeleihin!

Kaksitieventtiilin ominaisuudet

Virtauksen säätö edellyttää riittävää virtausta, jotta venttiili voisi ylipäätään toimia. Esimerkkiventtiilin kohdalla se vaihtelee kokoluokan mukaan ja on pienimmässä 0,2 litraa/min ja suurimmassa 1, 0 l/min.

Tämäntyyppinen venttiili vaatii myös riittävän paine-eron mittakuristimen yli voidakseen toimia. Toimintaa ohjaavasta paine-erosta käytetään hydrauliikassa nimeä delta p.

Tässä tapauksessa venttiili vaatii toimiakseen 7 barin paine-eron lukuun ottamatta suurinta kokoluokkaa, jossa se on 12 bar. Jos vaadittua paine-eroa ei saavuteta, venttiili toimii tavallisena kuristimena.

Venttiiliä käytettäessä säätö aloitetaan kääntämällä mittakuristin täysin kiinni ja etsimällä sopiva virtaus hitaasti säätönuppia auki päin kiertämällä.

Venttiilin asentaminen toimilaiteen – esimerkiksi hydraulisylinterin – syöttöpuolelle mahdollistaa venttiilille nopean ja tarkan reagoinnin toimilaitteen kuorman muutoksiin. Venttiilin asentaminen paluuvirtauksen puolelle mahdollistaa toimilaitteen laskeutumisnopeuden rajoittamisen turvallisesti.

Pienen minimivirtauksen ansiosta tätä venttiiliä voi käyttää myös hydrauliikan ohjauspuolella, mikä voi joissain tapauksissa olla helpoin ratkaisu.

Valmistaja luettelee tälle venttiilille esimerkkeinä muun muassa seuraavia käyttökohteita: rakennus- ja materiaalinkäsittelykoneet, saksilavanostimet, teollisuuden koneistot ja maatalouskoneet.

Kolmitieventtilin rakenne ja toiminta

Kolmitievirransäätöventtiili on rakenteeltaan usein aivan yhtä yksinkertainen kuin 2-tieventtiili. Lisäksi 3-tieventtiilin toimintaan pätevät muutenkin monet niistä asioista, jotka vaikuttavat 2-tieventtiileissä.

Esimerkkinä Parkerin DC25-kolmitievirransäätöventtiili, joka pystyy säätämään virtauksen vähintään 10 % tarkkuudella. Virtausmäärä voi olla välillä 3,75–97,5 l/min.

Venttiili tarvitsee toimiakseen vähintään 4,8 barin paineen. Säätö tapahtuu pyöritettävällä nupilla.

Venttiilin säätönupilla voidaan määrittää säädetyn portin virtaus lähes nollasta aina venttiilin maksimiläpäisykykyyn saakka. Ylijäävä virtaus poistuu omasta portista ja se voidaan ohjata takaisin tankkiin. Vaihtoehtoisesti virtauksen voi käyttää toisessa hydraulipiirissä.

Prioriteettitoiminto

Viimeksi mainitussa tapauksessa säädetty piiri on ykkösasemassa ja saa aina pumpulta säädetyn määrän virtausta ja kakkospiiri saa vain sen virtauksen, mikä jää yli. Kysymyksessä on siis prioriteettitoiminto.

Venttiili kykenee pitämään tasaista virtausta, vaikka säädetyn virtauksen (CF) ja ylijäävän virtauksen (XF) porttien välillä esiintyvä paine-ero vaihtelisi.

Kolmitieventtiilin kanssa ei yleensä tarvita vastaventtiiliä, sillä 3-tieventtiili on tarkoitettu yhtäjaksoiseen ja yhdensuuntaiseen toimintaan.

Kolmitieventtiiliä suositellaan käytettäväksi erilaisten hydraulimoottorilla toimivien pyörivien työlaitteiden kanssa pyörintänopeuden tasaisena pitämiseen.

Ylipaineventtiili sen sijaan saatetaan liittää yhteiseen venttiilirunkoon 3-tievirransäätöventtiilin kanssa. Myös Parker DC25:n tapauksessa valmistaja muistuttaa, että ylipaineventtiili on tarpeellinen, sillä venttiili sulkeutuu, mikäli säädetyn virtauksen kanava (CF) sulkeutuu. Näin tapahtuu, mikäli CF-porttiin yhdistetty toimilaite kohtaa niin suuren kuorman, että se pysähtyy kokonaan.

 

INFO

Δ p

Δ p (delta on kreikan aakkonen, joka symboloi muutosta) tarkoittaa hydraulijärjestelmässä tai jossain hydrauliikan komponentissa esiintyvää paine-eroa. Paine-ero voi olla esimerkiksi suodattimen sisäänmeno- ja ulostuloliitäntöjen välillä. Suodatinvalmistajat ilmoittavat tuotteelleen delta p -arvon, joka on riippuvainen lämpötilasta ja öljyn viskositeetista. LS-hydrauliikassa delta p on oleellinen määre, kun säätötilavuuspumppua ohjataan LS-paineella.

Kiinnostuitko aiheista?