Was ist ein Gegengewichtsventil?
A Ausgleichsventil, Das Wegeventil, auch Overcenter-Ventil genannt, wird hinter einem Aktuator installiert, um den Druck auf eine Last konstant zu halten. Wenn ein Zylinder eine vertikal montierte Last trägt und sein Wegeventil sich bewegt, um die Last abzusenken, könnte die Last andernfalls Flüssigkeit aus dem Zylinder drücken und aufgrund ihres Gewichts unkontrolliert absinken.
Industrienormen sind die Richtschnur für hydraulische Konstruktionsentscheidungen. Gemäß ISO 4413:2010, Die Konstrukteure müssen bei der Dimensionierung der Komponenten den maximalen Druck und die maximale Temperatur berücksichtigen. Dies gewährleistet einen sicheren Betrieb und eine lange Lebensdauer.
Ausgleichsventile verwenden Vorsteuersignale, in der Regel vom Zylindereingang, um die Feder zu überwinden. Die Pilotunterstützung macht den Ausgleich effizienter und reduziert den Energiebedarf und die Wärmeentwicklung im System. Bei extrem niedrigen Durchflüssen fungieren Ausgleichsventile auch als thermische Überdruckventile.
Hysteresetestergebnisse für vier Ausgleichsventile. Der Test zeigt, wie dynamische Dichtungen Reibung verursachen, die zu einer Verzögerung und Drucküberschreitung in der Ventilreaktion führtWas ist Hysterese bei Gegengewichtsventilen?
Unter Hysterese versteht man die Verzögerung beim Ansprechen des Ventils. Die meisten Ausgleichsventile haben eine bis drei dynamische Dichtungen, die Reibung verursachen. Diese Reibung führt zum Verkleben des Ventils und damit zu einer Drucküberschreitung. Das Ventil bewegt sich dann, um sich selbst zu korrigieren und das Defizit auszugleichen.
Zu den Folgen der Hysterese gehören:
- Druckstöße
- Laute Vibrationen
- Hochfrequentes Quietschen
Manchmal wird dieses Klappern verursacht durch Zylinder Konstruktion und nicht das Gegengewichtsventil selbst. Je mehr dynamische Dichtungen in einem Ausgleichsventil vorhanden sind, desto größer ist die Hysterese. Wenn es durch den Zylinder verursacht wird, kann kein Ausgleichsventil der Welt dieses Rattern beseitigen.
Gegengewichtsventil vs. konventionelles Überdruckventil
| Merkmal | Ausgleichsventil | Konventionelles Überdruckventil |
|---|
| Primäre Funktion | Lasthalten + kontrolliertes Absenken | Überdruckschutz |
| Pilot Assist | Ja, vom Zylinderanschluss | Nein |
| Anzahl der Siegel | 1-3 dynamische Dichtungen (typisch) | 1 Dichtung (typisch) |
| Hysterese Risiko | Höher | Unter |
| Reaktionsgeschwindigkeit | Langsamer aufgrund von Reibung | Schneller |
| Wärmeerzeugung | Höher | Unter |
Vorteile und Nachteile der verschiedenen Pilotverhältnisse
Die meisten Gegengewichtsventile bieten Vorsteuerverhältnisse von 1,75:1 bis 12,0:1.
Vorteile des einstellbaren Pilotverhältnisses
- Kann spezifische Ausrüstungsanforderungen erfüllen
- Kann in einigen Fällen zu instabilem Betrieb führen
- Bietet Flexibilität für verschiedene Anwendungen
Nachteile des einstellbaren Pilotverhältnisses
- Die Auswahl nach dem Trial-and-Error-Prinzip ist zeitaufwändig
- Falsches Verhältnis verstärkt die Hystereseprobleme
- Erhöht den Energieverbrauch
Empfohlene Praxis: Auf der Grundlage von Erfahrungen aus der Praxis kann ein Pilotverhältnis 4:1 Ausgleichsventil erfüllt die meisten Anwendungsanforderungen, ohne dass mehrere Übersetzungsverhältnisse ausprobiert werden müssen.
Querschnittsansicht eines Gegengewichtsventils mit den Durchflusswegen in drei Betriebszuständen. Die Durchflusswege werden durch den Druck an den Anschlüssen 1, 2 und 3 bestimmt, der auf den Vorsteuerventilkolben (blau) wirkt, und cheDiagnose der Hysterese des Gegengewichtsventils
- Prüfung auf Druckstöße beim Absenken der Last
- Achten Sie auf Vibrationen oder Quietschen in der Nähe des Ventils
- Reaktionszeit messen zwischen Pilotsignal und Ventilbetätigung
- Zustand der Dichtung prüfen falls zugänglich
- Test mit verschiedenen Pilotverhältnissen um den Ursprung des Zylinders gegenüber dem Ventil zu bestätigen
Wie man die Hysterese verringert oder beseitigt
Methoden zur Symptombehandlung (vorübergehende Lösungen)
- Pilotverhältnis einstellen zur Anpassung an die jeweilige Ausrüstung
- Verwendung von Kurzhub- oder Verstellhubventilen den Durchfluss zu drosseln, bis er stabil ist (erhöht den Energieverbrauch)
- Installieren Sie eine kleine Blende oder ein Speichervolumen in der Vorsteuerleitung zur Dämpfung des Ansprechens (abhängig von der Viskosität der Flüssigkeit; das Ventil kann bei niedrigen Temperaturen träge werden)
Diese schnellen Lösungen behandeln die Symptome, aber nicht die eigentliche Ursache.
Lösung der Grundursache: Dynamische Dichtungen beseitigen
Um die Hysterese von Ausgleichsventilen zu beseitigen, müssen alle dynamischen Dichtungen entfernt werden. Gegengewichtsventile ohne dynamische Dichtungen haben praktisch keine Hysterese. Die Ventilgeschwindigkeit ist schnell genug, um jedem Eingangssignal zu folgen, wodurch Prellen, laute Geräusche und hochfrequentes Quietschen vermieden werden.
Da der Vorsteuerkolben keine Dichtungen hat, tritt eine kleine Menge Hydrauliköl aus dem Vorsteuerkolben aus, wodurch die Luft aus den Vorsteuerleitungen entweicht und ein warmer Schmierölkreislauf entsteht. Dies macht das Ventil extrem reaktionsschnell. Die optimale Einbaulage des Ventils am Zylinder ist mit der Einstellschraube nach unten, um ein schnelles Entlüften der Vorsteuerleitungen und der Federkammer zu ermöglichen.
Wie bei allen branchenüblichen Ausgleichsventilen erhöht eine Drehung der Einstellschraube im Uhrzeigersinn den Druck, während eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn den Druck verringert.
Häufig gestellte Fragen
F: Wodurch wird die Hysterese in Ausgleichsventilen verursacht?A: Dynamische Dichtungen erzeugen Reibung, wodurch das Ventil klemmt und langsam reagiert. Dies führt zu Drucküberschwingungen und Verzögerungen.
F: Kann die Hysterese vollständig beseitigt werden?A: Ja, durch die Verwendung von Ausgleichsventilen ohne dynamische Dichtungen. Diese Konstruktionen eliminieren die Reibung an der Quelle.
F: Welches Pilotverhältnis sollte ich wählen?A: Ein Vorsteuerverhältnis von 4:1 erfüllt die meisten Anwendungsanforderungen. Höhere Übersetzungen bieten mehr Haltekraft, können aber die Reaktionszeit verlängern.
F: Wird das Rattern immer durch das Ausgleichsventil verursacht?A: Nein. Manchmal ist die Konstruktion des Zylinders die Ursache für das Rütteln. Kein Ausgleichsventil kann Ratterer beheben, die durch Zylinderprobleme verursacht werden.
F: Was ist der Unterschied zwischen einem Ausgleichsventil und einem Overcenter-Ventil?A: Es gibt keinen Unterschied. Es handelt sich um die gleiche Komponente mit unterschiedlichen Namen.
Schlussfolgerung
Die Hysterese ist in der Tat der größte Feind des Ausgleichsventils. Dynamische Dichtungen erzeugen Reibung, die zu Drucküberschwingungen, Vibrationen und Geräuschen führt. Vorübergehende Maßnahmen wie die Anpassung der Vorsteuerübersetzung können die Symptome zwar beheben, die wahre Lösung liegt jedoch in der vollständigen Beseitigung der dynamischen Dichtungen.
Für Anwendungen, die eine präzise Laststeuerung erfordern, sollten Ausgleichsventile ohne dynamische Dichtungen in Betracht gezogen werden. Diese bieten ein schnelleres Ansprechverhalten, weniger Geräusche und eine bessere Energieeffizienz.
