Che cos'è una valvola di controbilanciamento?
A valvola di controbilanciamento, La valvola direzionale, talvolta chiamata valvola di overcenter, è installata a valle di un attuatore per mantenere una pressione fissa su un carico. Quando un cilindro sostiene un carico montato verticalmente e la sua valvola direzionale si muove per abbassare il carico, quest'ultimo potrebbe altrimenti spingere il fluido fuori dal cilindro e cadere in modo incontrollato a causa del suo peso.
Gli standard industriali guidano le decisioni di progettazione idraulica. Secondo ISO 4413:2010, I progettisti devono considerare la pressione e la temperatura massime quando dimensionano i componenti. Ciò garantisce un funzionamento sicuro e una lunga durata.
Le valvole di controbilanciamento utilizzano segnali di pilotaggio, in genere dall'ingresso del cilindro, per aiutare a vincere la molla. L'assistenza del pilota rende il bilanciamento più efficiente e riduce i requisiti di potenza e la generazione di calore all'interno del sistema. Per flussi estremamente bassi, le valvole di controbilanciamento funzionano anche come valvole di scarico termico.
Risultati del test di isteresi per quattro valvole di bilanciamento. Il test dimostra come le guarnizioni dinamiche introducano attrito, causando ritardi e sovraccarichi di pressione nella risposta della valvola.Che cos'è l'isteresi nelle valvole di controbilanciamento?
L'isteresi si riferisce al ritardo nella risposta della valvola. La maggior parte delle valvole di controbilanciamento ha da una a tre guarnizioni dinamiche, che introducono attrito. Questo attrito fa sì che la valvola si impunti, provocando un eccesso di pressione. La valvola si muove quindi per correggersi e compensare l'ammanco.
Le conseguenze dell'isteresi includono:
- Shock da pressione
- Forti vibrazioni
- Stridore ad alta frequenza
A volte questo chiacchiericcio è causato da cilindro piuttosto che la valvola di controbilanciamento stessa. Maggiore è il numero di tenute dinamiche all'interno di una valvola di controbilanciamento, più grave è l'isteresi. Se causato dal cilindro, nessuna valvola di controbilanciamento al mondo è in grado di eliminare il chattering.
Valvola di controbilanciamento vs. valvola di sicurezza convenzionale
| Caratteristica | Valvola di controbilanciamento | Valvola di sfioro convenzionale |
|---|
| Funzione primaria | Mantenimento del carico + abbassamento controllato | Protezione da sovrapressione |
| Assistenza al pilota | Sì, dalla porta del cilindro | No |
| Conteggio delle guarnizioni | 1-3 guarnizioni dinamiche (tipico) | 1 guarnizione (tipico) |
| Rischio di isteresi | Più alto | Più basso |
| Velocità di risposta | Rallentamento dovuto all'attrito | Più veloce |
| Generazione di calore | Più alto | Più basso |
Vantaggi e svantaggi dei diversi rapporti di pilotaggio
La maggior parte delle valvole di controbilanciamento offre rapporti di pilotaggio che vanno da da 1,75:1 a 12,0:1.
I vantaggi del rapporto di pilotaggio regolabile
- Può corrispondere a requisiti specifici dell'apparecchiatura
- In alcuni casi può risolvere il funzionamento instabile
- Offre flessibilità per diverse applicazioni
Contro del rapporto di pilotaggio regolabile
- La selezione per tentativi ed errori richiede molto tempo
- Un rapporto sbagliato amplifica i problemi di isteresi
- Aumenta il consumo di energia
Pratica raccomandata: Sulla base dell'esperienza sul campo, un Rapporto di pilotaggio 4:1 La valvola di controbilanciamento soddisfa la maggior parte dei requisiti applicativi senza dover provare più rapporti.
Vista in sezione di una valvola di controbilanciamento che mostra i percorsi del flusso in tre stati operativi. I percorsi del flusso sono determinati dalla pressione sugli utilizzi 1, 2 e 3 che agisce sul cursore della valvola pilota (blu) e cheCome diagnosticare l'isteresi della valvola di controbilanciamento
- Controllare gli shock di pressione durante l'abbassamento del carico
- Ascoltate se ci sono vibrazioni o stridori vicino alla valvola
- Misurare il ritardo di risposta tra segnale di pilotaggio e funzionamento della valvola
- Ispezione delle condizioni della guarnizione se accessibile
- Test con diversi rapporti di pilotaggio per confermare l'origine del cilindro rispetto alla valvola
Come ridurre o eliminare l'isteresi
Metodi di trattamento dei sintomi (soluzioni temporanee)
- Regolare il rapporto di pilotaggio per adattarsi a un'apparecchiatura specifica
- Utilizzare valvole a corsa ridotta o a corsa regolabile limitare il flusso fino a quando non è stabile (aumenta il consumo di energia)
- Installare un piccolo orifizio o un accumulatore di volume nella linea di pilotaggio per smorzare la risposta (sensibile alla viscosità del fluido; la valvola può diventare lenta a basse temperature)
Queste soluzioni rapide risolvono i sintomi, ma non curano la causa principale.
Soluzione alla causa principale: Eliminare le guarnizioni dinamiche
Per eliminare l'isteresi delle valvole di bilanciamento, è necessario rimuovere tutte le tenute dinamiche. Le valvole di controbilanciamento senza guarnizioni dinamiche non presentano praticamente alcuna isteresi. La velocità della valvola è tale da seguire qualsiasi segnale di ingresso, eliminando rimbalzi, rumori forti e stridori ad alta frequenza.
Poiché il pistone pilota non ha guarnizioni, una piccola quantità di olio idraulico fuoriesce dal pistone pilota, spurgando l'aria dalle linee di pilotaggio e fornendo una circolazione di olio lubrificante caldo. Ciò rende la valvola estremamente reattiva. La posizione ottimale di montaggio della valvola sul cilindro è con la vite di regolazione rivolta verso il basso per un rapido spurgo dell'aria dalle linee di pilotaggio e dalla camera della molla.
Come per tutte le valvole di controbilanciamento standard del settore, la rotazione della vite di regolazione in senso orario aumenta la pressione, mentre la rotazione in senso antiorario la diminuisce.
Domande frequenti
D: Cosa causa l'isteresi nelle valvole di controbilanciamento?R: Le guarnizioni dinamiche creano attrito, causando un blocco della valvola e una risposta lenta. Questo provoca una sovraelongazione della pressione e un ritardo.
D: È possibile eliminare completamente l'isteresi?R: Sì, utilizzando valvole di controbilanciamento senza guarnizioni dinamiche. Questi progetti eliminano l'attrito alla fonte.
D: Quale rapporto di pilotaggio devo scegliere?R: Un rapporto di pilotaggio di 4:1 soddisfa la maggior parte delle esigenze applicative. Rapporti più elevati forniscono una maggiore forza di tenuta, ma possono aumentare il ritardo di risposta.
D: Il chattering è sempre causato dalla valvola di controbilanciamento?R: No. A volte la progettazione del cilindro è la causa del chattering. Nessuna valvola di controbilanciamento può risolvere il chattering causato da problemi del cilindro.
D: Che differenza c'è tra una valvola di controbilanciamento e una valvola di overcenter?R: Non c'è alcuna differenza. Si tratta dello stesso componente con nomi diversi.
Conclusione
L'isteresi è il peggior nemico della valvola di bilanciamento. Le tenute dinamiche creano un attrito che provoca sovraccarichi di pressione, vibrazioni e rumori. Anche se le soluzioni temporanee, come la regolazione dei rapporti di pilotaggio, possono risolvere i sintomi, la vera soluzione consiste nell'eliminare completamente le tenute dinamiche.
Per le applicazioni che richiedono un controllo preciso del carico, si possono considerare le valvole di bilanciamento progettate senza guarnizioni dinamiche. Queste offrono una risposta più rapida, una riduzione del rumore e una maggiore efficienza energetica.
