Hydraulický regulátor prietoku: Typy, kritériá výberu a Inštalačná príručka

Vaša zdvíhacia plošina sa po uvoľnení rukoväte posunie nahor približne o 30 mm. Zadné dvere vášho nákladného auta sa zabuchnú, keď otvoríte ventil. Rovnaký ihlový ventil nastavujete trikrát denne, pretože rýchlosť valca sa neustále mení, keď sa olej zahrieva. Tieto tri zlyhania vyzerajú odlišne, no všetky poukazujú na rovnaký chýbajúci komponent: a hydraulický regulátor prietoku .

Hydraulický regulátor prietoku je ventil, ktorý nastavuje prietok v okruhu a udržiava ho blízko tohto nastavenia aj pri zmene tlaku alebo teploty. Pretože prietok rozhoduje o rýchlosti, regulátor je regulátorom rýchlosti stroja: určuje, ako rýchlo sa valec vysúva, ako rýchlo sa otáča hydromotor a ako jemne pristáva zavesené bremeno. Táto príručka popisuje, čo robí hydraulický regulátor prietoku, ako funguje, ktorý typ sa hodí pre ktorý okruh, ako ho dimenzovať a inštalovať a čo robiť, keď sa pokazí.

Čo robí hydraulický regulátor prietoku

Hydraulický regulátor prietoku reguluje objem tekutiny pretekajúcej potrubím za jednotku času, bežne vyjadrený v litroch za minútu (l/min) alebo galónoch za minútu (gpm). V okruhu čerpadla s pevným objemom čerpadlo dodáva konštantný prietok a ovládač obchádza alebo obmedzuje časť tohto prietoku tak, aby sa k ovládaču dostalo len zamýšľané množstvo. V proporcionálnom obvode regulátor meria prietok plynule podľa elektrického vstupného signálu.

Zjednodušene povedané: prietokový regulátor rovná sa regulátor rýchlosti. Valec získava svoju rýchlosť od prietoku, nie od tlaku. Zdvojnásobte prietok a ten istý valec sa pohybuje dvakrát rýchlejšie; znížte prietok na polovicu a čas pohybu sa zdvojnásobí. To je dôvod, prečo sa sťažnosti týkajúce sa rýchlosti na stroji takmer vždy riešia na prietokovej strane okruhu.

Kontrola prietoku je dôležitá aj pre bezpečnosť a energiu. Hydraulický regulátor prietoku bráni odbiehaniu vertikálnej záťaže, zabraňuje vzájomnému pretekaniu dvoch valcov a upravuje potrebu čerpadla počas nečinných častí cyklu. V praxi správne dimenzovaný ovládač znižuje tlakové skoky, znižuje opotrebenie valca a tesnenia a uľahčuje diagnostiku, pretože každé rameno ovládača má opakovateľné nastavenie prietoku.

Ak je usporiadanie obvodu stále nejasné, prečítajte si princíp fungovania hydraulického systému pred dotykom ovládača; akonáhle uvidíte, kde čerpadlo, nádrž a pohon sedia v slučke, funkcia ovládača bude zrejmá.

Tri polohy inštalácie: dávkovanie, dávkovanie a odvzdušňovanie

Regulátor prietoku môže byť umiestnený v troch polohách v okruhu a každá poloha mení charakteristiky pohybu:

• Meter-in: namontované na tlakovom potrubí medzi čerpadlom a vstupom ovládača. Vhodné pre odporové záťaže, ako sú horizontálne valce a upínacie zariadenia; obmedzuje maximálnu rýchlosť pohonu.
• Merač: namontované na spätnom potrubí medzi výstupom ovládača a nádržou. Vhodné na generálne opravy nákladov, ako sú zvislé zdvíhacie valce a navijaky, pretože brzdí náklad pri jeho zostupe.
• Krvácanie: namontovaný ako obtok z tlakového potrubia do nádrže. Jednoduché a ekonomické, ale rýchlosť pohonu reaguje na zmeny zaťaženia viac ako pri nájazde alebo výjazde.

Ako funguje hydraulický regulátor prietoku

Každý hydraulický regulátor prietoku je založený na jednoduchom fyzickom pravidle: prietok cez otvor stúpa s plochou otvoru a s druhou odmocninou tlakového rozdielu v ňom. V jednoduchom ihlovom ventile to znamená, že sa prietok zmení vždy, keď sa zmení zaťaženie. Pri vyššom zaťažovacom tlaku klesá diferenčný tlak a prechádza menej oleja; pri nižšom zaťažovacom tlaku prechádza viac oleja a pohon sa pohybuje rýchlejšie.

Tlakovo kompenzovaný hydraulický regulátor prietoku to rieši pridaním kompenzačnej cievky, ktorá udržuje pokles tlaku cez dávkovací otvor takmer konštantný. Kompenzátor sníma tlak na vstupnej strane a na výstupnej strane clony. Ak výstupný tlak stúpne, kompenzátor sa posunie tak, aby otvoril obtokovú cestu alebo sa mierne zatvoril, pričom udržiava diferenčný tlak na hodnote nastavenej pružinou. Prietok preto zostáva blízko zvolenej hodnoty, kým sa tlak záťaže mení.

Typické katalógové údaje pre túto triedu komponentov naznačujú, že dobrý tlakovo kompenzovaný regulátor udrží prietok v rozmedzí ± 5 percent, keď sa záťažový tlak zmení medzi 70 a 250 barov. Verzia s teplotnou kompenzáciou využíva tepelný prvok na posunutie meracej hrany pri zahrievaní oleja, pričom udržiava prietok v rozmedzí približne ± 3 percentá v teplotnom pásme oleja od 20 °C do 60 °C. Overte si číslo podľa údajového listu presného ventilu, ktorý si objednáte, pretože tolerancie sa líšia medzi miniatúrnymi a priemyselnými veľkosťami.

1. Olej vstupuje do vstupnej komory a prechádza cez nastaviteľný dávkovací otvor.
2. Záťažový tlak je vedený do komory pružiny kompenzátora cez vnútorný snímací otvor.
3. Keď zaťaženie stúpne, cievka kompenzátora sa pohne a obnoví naprogramovaný tlakový rozdiel v dávkovacom otvore.
4. Pretože tlakový rozdiel zostáva konštantný, prietok zostáva konštantný a otáčky valca alebo motora zostávajú konštantné.

Rovnaký princíp platí bez ohľadu na to, či je regulátorom malá kazeta v rozdeľovači pohonnej jednotky alebo veľký inline ventil na lise. Fyzická úloha je identická: premeniť tlakovo citlivú clonu na tlakovo stabilnú meraciu hranu.

Typy hydraulických regulátorov prietoku: Výber správneho dizajnu

Vo svojom závode nepotrebujete každý dizajn. Potrebujete ten, ktorý zodpovedá vášmu vzoru zaťaženia a cieľu rýchlosti a stability. Tabuľka na konci tejto časti ich na prvý pohľad porovnáva.

Tlakovo nekompenzované regulátory prietoku

Ihlové ventily a pevné otvory sú najjednoduchšie zariadenia. Sú presné iba vtedy, keď je záťažový tlak stabilný. Použite ich na ručné orezávanie rýchlosti na stroji, ktorého zaťaženie je takmer konštantné, ako je skúšobná stolica alebo malý dopravník. Sú najlacnejšou možnosťou a najjednoduchšie sa udržiavajú, ale nedokážu udržať rýchlosť pri zmene zaťaženia.

Tlakovo kompenzované regulátory prietoku

Ťažný kôň priemyselných obvodov. Udržuje nastavenie prietoku v širokom rozsahu tlaku, takže rýchlosť valca zostáva stabilná, keď stroj reže, upína alebo zdvíha. Toto je typ bežne integrovaný do blokov portov a potrubí hydraulických pohonných jednotiek.

Regulátory prietoku s kompenzáciou teploty

Teplotne kompenzovaný hydraulický regulátor prietoku pridáva ku kompenzovanému dizajnu tepelný prvok pre dlhé cykly a presné posuvy, kde teplota oleja počas zmeny stúpa. Kompenzačný prvok prispôsobuje efektívne otváranie pri poklese viskozity, čím je čas cyklu opakovateľný od studeného štartu až po plne teplý stroj.

Proporcionálne regulátory prietoku

Elektronicky riadený proporcionálny regulátor prietoku moduluje prietok v pomere k vstupnému prúdu alebo napätiu, ktoré prijíma. V skutočnosti je to variabilný otvor s programovateľným otváraním, čo znamená, že zmeny rýchlosti môžu byť ovládané v strede cyklu pomocou PLC: pomalé približovanie, rýchle podávanie, pomalé zaťahovanie, všetko v jednom ventile. Proporcionálne ovládače sa používajú na svorkách obrábacích strojov a podávačoch fréz, zadných doskách s jemným zastavením a mobilných zdvíhacích plošinách, ktoré potrebujú riadenie zrýchlenia. Sú drahšie a potrebujú fázu ladenia, ale odstraňujú potrebu viacerých pevných ventilov.

Elektrohydraulický proporcionálny ventil na reguláciu prietoku pre energetické jednotky Tento proporcionálny ventil nastavuje prietok alebo tlak lineárne pomocou elektrického vstupu, čo umožňuje plynulé zmeny rýchlosti v strede cyklu, ako je pomalé približovanie a rýchle podávanie. Hodí sa pre obrábacie stroje a zdvíhacie plošiny, ktoré potrebujú presné, programovateľné ovládanie. Zobraziť produkt →

Prioritné ventily a rozdeľovače prietoku

Prioritný ventil udržiava nastavený prietok do prioritného portu (napríklad do riadiaceho okruhu) a zvyšok posiela do sekundárneho okruhu. Delič prietoku rozdeľuje jeden vstup na dva proporcionálne prietoky, čo udržuje dva valce v postupnom napredovaní aj pri excentrickom zaťažení. Oba sú špeciálne regulátory prietoku, ktoré riešia problémy so synchronizáciou a smerovaním riadenia.

Spomaľovacie ventily

Spomaľovací ventil je vačkou ovládaný alebo mechanicky ovládaný regulátor prietoku, ktorý sa postupne uzatvára, keď sa časť stroja blíži ku koncu zdvihu. Orezáva presahy na koncoch a zabraňuje kladivovému efektu pri rýchlych strojoch.

Kľúčové špecifikácie a údaje o veľkosti

Prvou otázkou pri dotaze na veľkosť je len zriedka značka; je to veľkosť. Pri porovnaní hydraulických regulátorov prietoku pre pohonnú jednotku záleží na piatich číslach: menovitý rozsah prietoku, maximálny tlak, rozsah viskozity, presnosť kompenzácie a veľkosť portu alebo montážny vzor.

• Menovitý rozsah prietoku: 0,5 až 80 l/min je praktické pracovné okno pre príslušenstvo pohonnej jednotky.
• Maximálny prevádzkový tlak: 210 až 250 bar je bežný; potvrdiť rozpätie prasknutia na mobilných strojoch, kde dochádza k tlakovým špičkám.
• Rozsah viskozity oleja: 15 až 68 cSt, s minerálnymi olejmi ISO VG 32 a ISO VG 46 ako štandardnou voľbou.
• Presnosť kompenzácie: tlakovo kompenzované typy držia v rozmedzí ±5 %; teplotne kompenzované typy v rozmedzí približne ±3 %.
• Port a montáž: Porty G1/4 až G1, veľkosti čiar 10 až 25 mm alebo montáž kazety a rozdeľovača podľa vzorov ISO 4401.

Praktické pravidlo: vyberte hydraulický regulátor prietoku, ktorého menovitý prietok je o 20 až 30 percent vyšší ako maximálny prietok požadovaný pohonom, potom overte pri najnižšom tlaku, ktorý čerpadlo dodáva. Nedimenzujte regulátor prietoku iba podľa prietoku čerpadla. Regulátor napája jednu vetvu, nie celé čerpadlo a príliš veľký ventil je ťažšie presne nastaviť pri nastavení nízkeho prietoku.

Pracovný príklad: zdvíhacia plošina sa musí zdvihnúť za 8 sekúnd a na zdvih potrebuje 1,6 l oleja. Prietok ovládača je 1,6 / 8 × 60 = 12 l/min, takže praktickým východiskovým bodom je menovitý regulátor 15 l/min.

Ako vybrať hydraulický regulátor prietoku pre pohonnú jednotku

Výber spočíva v siedmich rozhodnutiach. Prejdite ich v poradí a skončíte s modelom, ktorý sa hodí k stroju, namiesto dielu, ktorý len zodpovedá cene.

1. Definujte požiadavku na rýchlosť pohonu. Príklad: zdvih valca spotrebuje 2,4 l a musí sa dokončiť za 10 s; požadovaný prietok = 2,4 / 10 × 60 = 14,4 l/min.
2. Vyberte polohu ovládania. Merací vstup pre odporové záťaže, výstupný meter pre generálnu opravu záťaže, vypúšťanie len pre nekritické obvody.
3. Rozhodnite o výške kompenzácie. Ak sa tlak v záťaži počas cyklu zmení o viac ako 20 percent, vyberte typ s kompenzáciou tlaku.
4. Skontrolujte menovitý tlak proti najhoršiemu možnému špičkovému tlaku, nielen voči nominálnemu nastaveniu poistného ventilu.
5. Zodpovedajte veľkosti portu a montážnemu vzoru k existujúcemu rozdeľovaču; kazetové ventily potrebujú správne opracovanú dutinu a správny uťahovací moment.
6. Pre proporcionálnu reguláciu, overte vstupný signál (0–10 V jednosmerný prúd alebo 4–20 mA), hysterézu pod 2 % a čas odozvy vhodný pre cyklus; typické katalógové hodnoty pre malé proporcionálne prietokové ventily sú 50 až 100 ms pre pohyb s plným zdvihom.
7. Vyberte štýl úpravy: gombík na časté zmeny, skrutkovač alebo kľúč na zabezpečenie, elektrický na diaľkové ovládanie alebo ovládanie PLC.

Najčastejšou chybou pri nákupe je predimenzovanie regulátora prietoku z prietoku čerpadla namiesto prietoku ovládača. Hydraulický regulátor prietoku môže byť príliš veľký: pri malých otvoroch je dávkovacia hrana precitlivená a rýchlosť je takmer nemožné opakovane nastaviť.

Tipy na inštaláciu, nastavenie a uvedenie do prevádzky

Nový hydraulický regulátor prietoku zvyčajne funguje pri prvom teste, ak je okruh čistý a nastavenie je vykonané v správnom smere. Tieto kroky pri uvádzaní do prevádzky zabránia bežným poruchám.

1. Pred inštaláciou prepláchnite potrubia a nádrž. Udržujte olej podľa ISO 4406 18/16/13 alebo čistejší; špina je hlavnou príčinou lepenia cievky.
2. Namontujte hydraulický regulátor prietoku tak, aby bola prístupná nastavovacia skrutka a šípka prietoku na telese zodpovedala skutočnému smeru prietoku.
3. Na regulátoroch bypassového typu udržujte obtokové vedenie krátke a vráťte ho pod hladinu oleja, aby sa zabránilo prevzdušneniu a peneniu.
4. Začnite nastavovacou skrutkou v strede zdvihu, bežte stroj naprázdno a otáčajte skrutkou v malých krokoch, pričom kontrolujte rýchlosť pohonu.
5. Overte pomocou prietokomeru alebo načasovaním úplného zdvihu valca; prietokomer odstraňuje dohady a zaznamenáva základnú líniu pre ďalšiu údržbu.
6. Zaznamenajte si konečné nastavenie, teplotu oleja a tlak v danom momente, potom zaistite gombík alebo skrutku, aby vibrácie nemohli zmeniť nastavenie.

Bežné chyby a ako ich opraviť

Väčšina porúch hydraulického regulátora prietoku je skôr kontaminácia, nesprávne použitie alebo nesprávne nastavenie než zlomený ventil. V tejto tabuľke sú uvedené príznaky a najrýchlejšia cesta k náprave.

Regulátory prietoku vo vnútri hydraulických pohonných jednotiek

V balených pohonných jednotkách je hydraulický regulátor prietoku zriedka samostatným inline komponentom visiacim v hadici. Zvyčajne je to regulátor namontovaný na kazete alebo na potrubí, ktorý je umiestnený v rovnakom hliníkovom bloku ako poistný ventil, spätný ventil a smerový ventil. Táto konfigurácia udržuje jednotku kompaktnú a vnútorné vŕtanie krátke, čo znižuje únikové cesty a tlakové straty.

Kombináciu ilustrujú tri typické príklady. Jednotka zdvíhacej plošiny využíva tlakovo kompenzované riadenie prietoku na spúšťacej nohe, takže plošina sa pri zostupe nezrýchľuje. Hydraulická zadná stena využíva reguláciu dávkovača medzi valcom a nádržou, takže naložené zadné dvere nemôžu spadnúť. Upínacia jednotka obrábacieho stroja využíva proporcionálne riadenie prietoku na prepínanie medzi rýchlym priblížením a pevným upnutím toho istého valca.

Keď si objednáte pohonnú jednotku, funkcia riadenia prietoku by sa mala rozhodnúť súčasne s čerpadlom a motorom, pretože skupina ventilov, spätné vedenie nádrže a hydraulický regulátor prietoku musia byť zladené ako jeden balík. Pre pohyb konštantnou rýchlosťou s premenlivým zaťažením je kompaktný regulačný ventil ekonomickou voľbou.

Regulačný ventil pohonnej jednotky pre aplikácie s konštantnou rýchlosťou Kompaktný regulačný ventil upravuje prietok, tlak alebo teplotu s presnou odozvou, čo z neho robí ekonomickú voľbu pre pohyb konštantnou rýchlosťou pri premenlivom zaťažení. Dostupné v pneumatických a elektrických verziách pre priemyselné systémy. Zobraziť produkt →

Pri premenlivej rýchlosti počas cyklu poskytuje proporcionálna trasa najväčšiu flexibilitu. Na kapacite jednotky tiež záleží: napríklad napájacie jednotky jednosmerného prúdu zvyčajne obsahujú reguláciu prietoku v rozsahu 5 až 25 l/min, zatiaľ čo jednotky striedavého prúdu sa rozširujú na 80 l/min a viac. Pohonná jednotka zdvíhacej plošiny je dobrou ilustráciou toho, ako je kompletný balík vrátane čerpadla, motora, nádrže a rozdeľovača na reguláciu prietoku navrhnutý na základe jednej transparentnej požiadavky na rýchlosť. Ak ste uprostred projektu výmeny, výrobca môže tiež prestavať rozdeľovač tak, aby vyhovoval existujúcim portom.

Hydraulická pohonná jednotka zdvíhacej plošiny s kompenzáciou tlaku Táto integrovaná pohonná jednotka obsahuje zubové čerpadlo, striedavý motor, centrálny ventilový blok, kartušový ventil a nádrž s tlakovým vyrovnávacím ventilom pre rovnomerné klesanie pri zaťažení. Výkon motora, napätie a materiál nádrže sú prispôsobiteľné. Zobraziť produkt →

Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. navrhuje tieto ventilové skupiny interne pre svoje AC, DC a olejom ponorené sériové pohonné jednotky. Pretože výber regulátora a vŕtanie potrubia sa riešia spoločne a nie po kúskoch, zákazník dostane zladenú zostavu: regulátor prietoku, poistný ventil, nádrž, čerpadlo a motor dimenzované na rovnaký pracovný cyklus.

Často kladené otázky

Aký je rozdiel medzi hydraulickým regulátorom prietoku a tlakovým poistným ventilom?

Hydraulický regulátor prietoku reguluje prietok, ktorý nastavuje rýchlosť pohonu. Poistný ventil obmedzuje maximálny tlak na ochranu čerpadla a komponentov. Dopĺňajú sa: poistný ventil chráni okruh, zatiaľ čo regulátor prietoku určuje, ako rýchlo sa práca pohybuje. Mnoho rozdeľovačov pohonných jednotiek obsahuje obe na tom istom bloku.

Môže byť ihlový ventil použitý ako regulátor prietoku?

Len na stroji, ktorého zaťaženie je konštantné. Ihlový ventil je nastaviteľná clona bez kompenzácie: keď sa zmení tlak záťaže, zmení sa prietok cez ňu a rýchlosť pohonu sa posunie. Ak záťaž zostane plochá, ihlový ventil je lacný zastrihávač rýchlosti; ak nie, vyberte kompenzovaný typ.

Meter-in alebo meter-out pre vertikálny valec?

Pre zvislý valec, ktorý nesie zaťaženie, použite dávkovací výstup. Regulátor na spätnom potrubí vytvára protitlak, ktorý podporuje zaťaženie a zabraňuje voľnému pádu. Dávkovanie na vertikálnom valci riskuje, že zaťaženie prekročí prietok čerpadla, čo vedie ku kavitácii a nekontrolovanej rýchlosti.

Prečo sa rýchlosť pohonu mení, keď sa olej zahreje?

Viskozita klesá so zvyšujúcou sa teplotou oleja a pevný otvor prepúšťa viac oleja pri nižšej viskozite. Rýchlosť preto stúpa cez ráno, kým stroj nedosiahne tepelnú rovnováhu. Teplotne kompenzovaný hydraulický regulátor prietoku odstraňuje väčšinu tohto posunu pohybom tepelného prvku, aby sa uzavrela meracia hrana, keď teplota stúpa.

Ako určím veľkosť regulátora prietoku pre zdvíhaciu plošinu?

Vypočítajte prietok ovládača: objem valca v litroch vydelený požadovaným časom zdvihu v sekundách, vynásobený 60, dáva l/min. Pridajte 20 až 30 percentnú rezervu a potom vyberte typ s kompenzáciou tlaku. Pre platformu, ktorá potrebuje 12 l/min, je praktickým východiskovým bodom regulátor s menovitým výkonom 15 l/min.

Plýtvajú regulátory toku energiou?

Každý krok dávkovania vytvára tlakovú stratu, takže regulátory prietoku sú menej účinné ako čerpadlo s premenlivým objemom pri nepretržitej prevádzke s vysokým prietokom. Pre prerušované cykly, čo je väčšina práce s pohonnou jednotkou, je regulátor prietoku jednoduchší, kompaktnejší a ľahšie sa obsluhuje. V obtokovom regulátore sa nevyužitý tok vracia do nádrže pri nízkom tlaku, čo udržuje nízke straty energie.

Môžem pridať proporcionálny regulátor prietoku k existujúcej pohonnej jednotke?

Áno, ak má čerpadlo dostupný prietok a tlak a rozdeľovač má port pre proporcionálny prvok. Potrebujete tiež vhodný budič zosilňovača a riadiaci signál z PLC alebo potenciometra. Hydraulický inžinier by mal skontrolovať frekvenčnú odozvu vzhľadom na čas cyklu, pretože proporcionálny ventil musí byť vyladený, nie len priskrutkovaný.

Aký rozsah prietoku je bežný pre ovládače jednosmerných jednotiek?

Jednosmerné napájacie jednotky pre zadné steny, paletové vozíky a mobilné zdvíhacie plošiny bežne integrujú hydraulické regulátory prietoku v rozsahu 5 až 25 l/min. Skupina ventilov je dostatočne kompaktná, aby sa dala namontovať priamo na zostavu motor-čerpadlo, pričom stále ponecháva priestor pre poistný ventil a spätný ventil.

Hydraulický regulátor prietoku nemusí byť najdrahším komponentom pohonnej jednotky, aby chránil najdôležitejšiu vlastnosť stroja: predvídateľný pohyb. Postup výberu je vždy rovnaký — najskôr rýchlosť pohonu, druhý typ zaťaženia, tretí stupeň kompenzácie, posledný katalóg.

Keď určíte novú jednotku alebo vymeníte opotrebovaný ovládač, začnite týmito tromi rozhodnutiami a tabuľkami s údajmi v tejto príručke. Ak si stále potrebujete poradiť s dimenzovaním, spoločnosť Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. konštruuje svoje AC, DC a olejom ponorené sériové pohonné jednotky s vlastnými skupinami ventilov, takže regulátor prietoku, poistný ventil, nádrž a čerpadlo sú navrhnuté ako jedna zostava.