È possibile utilizzare più valvole idrauliche in serie? Regole pratiche di progettazione per circuiti di valvole a più vie

In molti sistemi idraulici , una valvola non è sufficiente. Una macchina potrebbe dover sollevare, ruotare, bloccare, sterzare, spostare, bloccare, scaricare e proteggere la pressione allo stesso tempo. Prima o poi, un progettista, un tecnico riparatore o un produttore di apparecchiature si porrà la stessa domanda: can più valvole idrauliche in serie? si utilizzano

La risposta breve è: sì, ma solo quando il circuito è progettato per questo . Collegare le valvole in serie non è semplicemente questione di aggiungere una valvola dopo l'altra. In un sistema idraulico, ogni valvola crea una perdita di pressione, modifica la priorità del flusso, influisce sui tempi di risposta e può influenzare la valvola successiva a valle.

Se il circuito in serie è progettato male, la macchina potrebbe comunque muoversi, ma lentamente, riscaldare l'olio , perdere forza o comportarsi diversamente quando due funzioni vengono azionate insieme. Questo è il motivo per cui le valvole idrauliche collegate in serie devono essere controllate dal punto di vista del flusso, della pressione, della contropressione, della logica di controllo e dell'accesso per la manutenzione.

Cos'è una valvola idraulica multivie?

UN La valvola idraulica multidirezionale è un gruppo valvola di controllo utilizzato per distribuire l'olio idraulico dalla pompa a diversi attuatori, come cilindri idraulici e motori idraulici. A seconda del progetto, può includere cursori direzionali, valvole di sicurezza, valvole di ritegno, valvole di mantenimento del carico, valvole anti-shock, valvole anticavitazione, sezioni di controllo proporzionali o altre funzioni ausiliarie.

In termini semplici, la valvola multidirezionale agisce come il controllore del traffico di un sistema idraulico . Decide quale attuatore riceve l'olio, dove va l'olio di ritorno e come coordinare le diverse azioni.

Le valvole multivie sono ampiamente utilizzate perché riducono la complessità delle tubazioni e consentono di integrare diverse funzioni di controllo in un unico corpo valvola. Per OEM e aziende di riparazione possono risparmiare spazio di installazione e semplificare il layout del sistema. Tuttavia, quante più funzioni controlla un gruppo di valvole, tanto più attentamente dovrà essere progettato il circuito.

Cosa significa 'Valvole in serie'?

Quando le persone dicono 'valvole in serie', possono significare cose diverse. Questo è uno dei motivi per cui l’argomento spesso crea confusione.

In un circuito idraulico, le valvole possono essere considerate 'in serie' quando l'olio in uscita da una valvola o sezione di valvola passa in un'altra valvola prima di ritornare al serbatoio o raggiungere l'attuatore. Nell'idraulica mobile ciò può avvenire in diversi modi.

La questione chiave non è solo se le valvole possono essere collegate. La domanda migliore è: cosa deve lasciare a disposizione la valvola a monte per la valvola a valle?

Ciò include flusso, pressione, capacità del percorso di ritorno, olio pilota, percorso di drenaggio e priorità di controllo.

È possibile utilizzare più valvole idrauliche in serie?

Sì, è possibile utilizzare più valvole idrauliche in serie, ma il design deve corrispondere alla funzione idraulica. Alcuni collegamenti in serie sono comuni e sicuri. Altri creano un controllo instabile perché due valvole potrebbero tentare di controllare la stessa variabile contemporaneamente.

Un circuito di valvole in serie è generalmente ragionevole quando ciascuna valvola ha un lavoro diverso. Ad esempio, una valvola può controllare la direzione, un'altra valvola può trattenere il carico e un'altra valvola può proteggere il circuito dalla sovrapressione. In questo caso le valvole non sono in conflitto tra loro. Eseguono compiti separati all'interno dello stesso sistema idraulico.

Un circuito in serie è generalmente ragionevole quando:

• Ogni valvola ha una funzione diversa.

• La valvola a valle riceve ancora pressione e flusso sufficienti.

• La valvola a monte ha un percorso di potenza oltre o riporto adeguato.

• L'olio di ritorno non crea una contropressione eccessiva.

• Le impostazioni di scarico e sicurezza sono disposte nell'ordine corretto.

• La capacità della pompa è sufficiente per le funzioni combinate richieste.

• Vengono presi in considerazione l'accesso per la manutenzione e la diagnosi dei guasti.

Di solito è rischioso quando:

• Due valvole stanno tentando entrambe di dosare lo stesso flusso.

• La prima valvola blocca o strozza l'olio necessario alla seconda valvola.

• L'uscita della valvola viene utilizzata in modo errato come alimentazione di pressione.

• Le porte del serbatoio sono esposte a una pressione superiore al loro valore nominale.

• La linea di ritorno è troppo piccola e crea un'elevata contropressione.

• La macchina richiede movimenti simultanei ma il circuito non è predisposto per il flow sharing.

• Le impostazioni di rilievo sono in conflitto tra loro.

Il problema più grande: la caduta di pressione

Ogni valvola idraulica ha una resistenza interna. L'olio deve passare attraverso i fori, i terreni della bobina, le scanalature, valvole di ritegno , compensatori, raccordi e gallerie. Anche quando una valvola è completamente aperta, si perde pressione attraverso la valvola.

Una valvola può creare una caduta di pressione accettabile. Tre valvole in serie potrebbero non esserlo.

La caduta di pressione è importante perché si trasforma in calore e riduce la pressione utile sull'attuatore. Se la pompa produce 180 bar, ma l'olio perde 20 bar attraverso le ostruzioni della valvola prima di raggiungere il motore, il motore non riceve tutta la pressione utile. In un circuito di motore idraulico a coppia elevata, tale perdita può fare la differenza tra un funzionamento regolare e un movimento debole sotto carico.

Per le macchine idrauliche, una caduta di pressione eccessiva spesso si traduce in cilindri più lenti, motori deboli, olio più caldo e maggiore consumo di carburante o energia.

Segni pratici di eccessiva caduta di pressione

Priorità del flusso: chi prende il petrolio per primo?

In un circuito in serie la valvola a monte normalmente ha la priorità perché l'olio arriva per prima. Se la sezione a monte è completamente operativa, la sezione a valle potrebbe ricevere meno flusso o nessun flusso, a seconda del design della valvola.

Questo è accettabile in alcune macchine. Ad esempio, un semplice attrezzo agricolo potrebbe non richiedere due azioni contemporaneamente. Ma nelle apparecchiature che necessitano di movimenti coordinati, la scarsa priorità del flusso diventa un problema serio.

Considera una macchina in stile escavatore. Se le funzioni di braccio, avambraccio, benna, rotazione e traslazione necessitano tutte di un buon coordinamento, una semplice disposizione delle valvole in serie potrebbe non fornire il controllo richiesto. Il sistema potrebbe necessitare di valvole di rilevamento del carico, valvole di condivisione del flusso, valvole prioritarie o controllo proporzionale.

Per le apparecchiature a basso costo, una valvola componibile di base può essere sufficiente. Per le macchine che richiedono un controllo multifunzione preciso, l'architettura della valvola è più importante della semplice aggiunta di più sezioni della valvola.

Le impostazioni della pressione non devono entrare in conflitto tra loro

Le valvole idrauliche spesso includono funzioni di controllo della pressione. Le valvole di sicurezza , le valvole di sequenza, le valvole di riduzione, le valvole di controbilanciamento, le valvole dei freni e le valvole di scarico influenzano tutte la pressione.

Quando queste valvole sono collegate in serie, le loro impostazioni di pressione devono essere predisposte con attenzione.

Questo è il motivo per cui la progettazione delle valvole in serie non dovrebbe basarsi solo sulla pressione nominale. I tecnici devono controllare la pressione di esercizio effettiva, la pressione di ritorno, la pressione pilota e la caduta di pressione sotto carico.

Metodi di controllo: manuale, elettrico, idraulico e proporzionale

I circuiti in serie diventano più complicati quando si mescolano diversi metodi di controllo.

Una valvola manuale può essere azionata manualmente. UN La valvola a comando elettrico dipende dalla tensione, dalla corrente, dalla forza del solenoide e dalla logica del segnale. Una valvola pilotata idraulicamente dipende dalla pressione pilota. Una valvola proporzionale dipende dalla precisione del segnale di controllo e dalla pulizia dell'olio.

Se queste valvole vengono posizionate in un circuito senza una logica chiara, l'operatore potrebbe avvertire una risposta ritardata, una velocità irregolare o un movimento instabile.

Nei macchinari reali, il problema spesso non è il corpo valvola stesso. È il momento.

Ad esempio, a l'elettrovalvola può spostarsi rapidamente, ma una valvola pilotata idraulicamente a valle potrebbe non aprirsi finché non si accumula la pressione pilota. Una valvola di controbilanciamento può sostenere correttamente un carico, ma se la contropressione di ritorno aumenta perché un'altra valvola è in funzione, il carico potrebbe abbassarsi in modo non uniforme. Una valvola proporzionale può misurare il flusso senza problemi in officina, ma sulla macchina potrebbe diventare instabile se la valvola a monte la priva del flusso.

Quando i circuiti delle valvole in serie hanno senso

Le valvole idrauliche collegate in serie sono utili quando ciascuna valvola ha un ruolo chiaro. Di seguito sono riportate le situazioni comuni in cui la progettazione in serie può essere ragionevole.

1. Valvola direzionale più valvola di mantenimento del carico

Una valvola di controllo direzionale può controllare movimento del cilindro , mentre una valvola di ritegno pilotata o una valvola di controbilanciamento mantiene il carico. Questo è comune nelle attrezzature di sollevamento, stabilizzatori, gru e cilindri verticali.

2. Valvola direzionale più valvola freno

I motori idraulici utilizzati negli argani, nelle trasmissioni o nei sistemi di rotazione spesso richiedono il controllo del freno. La valvola direzionale controlla la direzione dell'olio, mentre la valvola del freno o la valvola di bilanciamento gestisce il controllo del carico e impedisce il movimento incontrollato.

3. Valvola multidirezionale con uscita Power-Beyond

Un manicotto power-beyond o una porta di riporto consente all'olio pressurizzato di alimentare un'altra valvola a valle. Questo è comune nei trattori, nei caricatori e nei sistemi idraulici mobili. Tuttavia, l'attacco del serbatoio non deve essere utilizzato come uscita di pressione a meno che la valvola non sia progettata per questo.

4. Combinazione di controllo della pressione e del flusso

Alcuni banchi prova o macchine industriali necessitano di entrambi controllo della pressione e controllo del flusso. In tal caso, è possibile utilizzare insieme due valvole, ma il loro scopo di controllo deve essere separato. Una valvola può impostare la pressione massima, mentre un'altra misura il flusso.

5. Funzioni ausiliarie su macchine semplici

Per apparecchiature semplici che non richiedono il funzionamento simultaneo, un collegamento in serie può ridurre i costi e semplificare il layout.

Quando evitare le valvole in serie

I circuiti in serie non sono sempre la scelta migliore. In alcuni casi, sono migliori i circuiti paralleli, i blocchi collettore, i sistemi di rilevamento del carico o i gruppi di valvole personalizzati.

Il punto principale è semplice: la disposizione delle valvole dovrebbe seguire la funzione della macchina, non solo la comodità delle tubazioni.

Lista di controllo per la selezione di valvole idrauliche collegate in serie

Prima di utilizzare più valvole idrauliche in serie, controllare i seguenti punti.

Che tipo di valvola idraulica dovrebbero scegliere gli acquirenti?

Per i produttori di apparecchiature e le società di riparazione, la scelta della valvola migliore dipende dai requisiti di controllo della macchina.

Se stai selezionando una valvola per macchine edili, macchine agricole, veicoli speciali o attrezzature industriali, puoi anche consultare la nostra soluzioni di valvole di controllo direzionale idrauliche per ulteriori opzioni di prodotto.

Errori comuni nella progettazione delle valvole idrauliche in serie

Errore 1: utilizzare la porta del serbatoio come presa di pressione

Questo è uno degli errori più pericolosi. Molte valvole hanno porte del serbatoio progettate solo per il ritorno dell'olio. Se l'attacco del serbatoio viene pressurizzato per alimentare un'altra valvola, il corpo della valvola o le guarnizioni potrebbero danneggiarsi. Utilizzare una porta di potenza oltre adeguata se è necessaria l'alimentazione di pressione a valle.

Errore 2: ignorare la pressione di ritorno

La pressione di ritorno può influire pressione di scarico della cassa del motore , movimento del cilindro, comportamento della valvola di controbilanciamento e durata delle guarnizioni. In alcuni sistemi il problema non è la linea di pressione ma quella di ritorno.

Errore 3: impostare tutte le valvole di sicurezza in modo casuale

Se più valvole hanno funzioni di scarico, solitamente si aprirà per prima quella con l'impostazione più bassa. Ciò potrebbe rendere inutile un'altra valvola di sicurezza. Le impostazioni di soccorso dovrebbero essere pianificate, non indovinate.

Errore 4: sovradimensionare o sottodimensionare la valvola

Una valvola troppo piccola crea perdita di pressione e calore. Una valvola troppo grande può ridurre la sensibilità del controllo, soprattutto a flusso basso. La dimensione della valvola deve corrispondere al flusso di lavoro, non solo alla dimensione della filettatura della porta.

Errore 5: dimenticare l'operazione simultanea

Un circuito può funzionare bene quando viene testata una sola funzione. Ma quando due o tre funzioni operano insieme, il flusso potrebbe non essere sufficiente. Testare sempre la macchina in condizioni di lavoro reali.

Un esempio pratico

Immaginate una piccola macchina agricola che ne utilizza una pompa a ingranaggi per azionare tre funzioni: sollevamento, movimento dello sterzo ausiliario e motore idraulico.

Se la prima sezione della valvola controlla il sollevamento e utilizza la maggior parte del flusso della pompa, il motore a valle potrebbe rallentare o arrestarsi durante l'azionamento del sollevamento. Se la linea di ritorno del motore passa attraverso un'altra valvola restrittiva, la contropressione potrebbe aumentare. Se l'impostazione di scarico sulla valvola a monte è inferiore alla pressione richiesta dal motore, il motore non raggiungerà mai la coppia completa.

Il proprietario della macchina potrebbe pensare che il motore idraulico sia debole. In realtà il motore potrebbe andare bene. Il vero problema è che il circuito della valvola non lascia abbastanza pressione e portata per il funzionamento a valle.

Questo è il motivo per cui la risoluzione dei problemi idraulici dovrebbe sempre misurare la pressione e il flusso in diversi punti del circuito, non solo sostituire i componenti.

Suggerimenti per la manutenzione dei sistemi di valvole in serie

I sistemi di valvole in serie necessitano di una manutenzione più attenta perché un problema alla valvola può influenzare l'intero circuito.

• Controllare regolarmente la pulizia dell'olio.

• Sostituire i filtri prima che il blocco causi una carenza di flusso.

• Ispezionare le bobine delle valvole per individuare eventuali inceppamenti o ritardi nel ritorno.

• Controllare le impostazioni della valvola di sicurezza dopo la riparazione.

• Misurare la pressione prima e dopo i punti di restrizione sospetta.

• Attenzione alle anomalie aumento della temperatura dell'olio.

• Ispezionare le linee di ritorno e i filtri del serbatoio.

• Confermare la tensione del solenoide e le condizioni del connettore.

• Mantenere chiare le etichette delle valvole e i contrassegni dei tubi.

• Registrare le letture della pressione dopo la messa in servizio.

Un sistema idraulico pulito e ben etichettato è molto più facile da diagnosticare rispetto a un sistema in cui ogni il tubo e la valvola sembrano uguali.

Conclusione

È possibile utilizzare più valvole idrauliche in serie, ma il circuito deve essere progettato con uno scopo chiaro. Un collegamento in serie può risparmiare spazio, ridurre le tubazioni e consentire a diverse funzioni di controllo di lavorare insieme. Ma può anche creare caduta di pressione, calore, controllo instabile, contropressione e difficile risoluzione dei problemi.

Per le macchine semplici, le valvole collegate in serie possono essere pratiche ed economiche. Per le macchine che richiedono movimenti combinati fluidi, controllo di carichi pesanti o alta efficienza, gli ingegneri dovrebbero prendere in considerazione valvole power-beyond, sistemi di rilevamento del carico, valvole di condivisione del flusso o soluzioni di collettori personalizzate.

Prima di scegliere la disposizione delle valvole, non chiedersi solo se le valvole possono essere collegate. Chiedere se l'attuatore a valle riceve ancora la pressione, il flusso e la stabilità di controllo di cui ha bisogno.

Per gli acquirenti OEM, i distributori e i team di riparazione delle apparecchiature, Blince Hydraulic può aiutare a selezionare valvole di controllo direzionali idrauliche, valvole multidirezionali, motori idraulici, pompe e relativi componenti idraulici adatti in base alla pressione di esercizio, alla richiesta di flusso, al tipo di attuatore e all'applicazione della macchina.

Domande frequenti

1. È possibile collegare in serie le valvole di controllo direzionale idrauliche?

SÌ. Le valvole di controllo direzionale idraulico possono essere collegate in serie se la valvola a monte ha il design di uscita corretto, come una porta oltre la potenza, e la valvola a valle riceve pressione e flusso sufficienti.

2. È necessario un porto power- beyond?

In molti sistemi idraulici mobili, sì. Una porta oltre la potenza consente all'olio pressurizzato di alimentare un'altra valvola in modo sicuro. Una normale porta del serbatoio non deve essere utilizzata come alimentazione di pressione a meno che il produttore della valvola non lo consenta chiaramente.

3. Cosa succede se si collegano troppe valvole in serie?

Il sistema potrebbe soffrire di caduta di pressione, risposta lenta, riscaldamento dell'olio, uscita debole dell'attuatore e risoluzione dei problemi difficile. La pompa potrebbe anche lavorare più del necessario.

4. È possibile utilizzare due valvole di sicurezza in serie?

Possono, ma le loro impostazioni devono essere organizzate con attenzione. Di solito, l'impostazione inferiore si apre per prima, quindi impostazioni casuali della valvola di sicurezza possono far sì che il sistema si comporti in modo errato.

5. Perché la valvola a valle non ha alimentazione?

Le possibili ragioni includono un flusso della pompa insufficiente, un'eccessiva caduta di pressione, un'ostruzione della valvola a monte, un collegamento errato oltre la potenza, un'impostazione di scarico basso o un'elevata contropressione di ritorno.

6. Le valvole idrauliche di serie sono adatte agli escavatori?

Il controllo di serie di base solitamente non è sufficiente per gli escavatori moderni perché richiedono movimenti combinati fluidi. Gli escavatori spesso necessitano di sistemi di valvole multidirezionali più avanzati con condivisione del flusso, rilevamento del carico o appositamente progettati.

7. Le valvole manuali ed elettriche possono essere utilizzate insieme?

SÌ. Tuttavia, la logica di controllo deve essere chiara. La miscelazione di valvole pilota manuali, elettriche, idrauliche e proporzionali può causare una risposta ritardata o un funzionamento instabile se il circuito non è progettato correttamente.

8. Come posso ridurre la caduta di pressione in un circuito di valvole?

Scegliere una valvola con portata nominale adeguata, utilizzare tubi flessibili e dimensioni di raccordo corrette, evitare restrizioni non necessarie, mantenere l'olio pulito e controllare la perdita di pressione con il flusso di lavoro effettivo.

9. Un circuito con valvole in serie è più economico?

Può ridurre i costi di tubazioni e componenti nei sistemi semplici. Tuttavia, se il circuito provoca calore, movimenti deboli o frequenti manutenzioni, il costo a lungo termine potrebbe essere più elevato.

10. Come dovrei scegliere una valvola multivie per la mia macchina?

Inizia con il flusso della pompa, la pressione di esercizio, il tipo di attuatore, il numero di funzioni, le esigenze di funzionamento simultaneo, il metodo di controllo, lo spazio di installazione e i requisiti di sicurezza. Selezionare quindi la struttura della valvola, il tipo di cursore, l'impostazione di scarico e le funzioni ausiliarie di conseguenza.

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