油圧システムの圧力補償：その仕組み

油圧システムにおける圧力補償とは？

基本コンセプト

圧力補償器は、油圧回路の制限を横切る圧力降下を一定に保つ機械装置である。補償」という語は、望ましくない影響を打ち消す、または軽減することを意味する。油圧システムでは、望ましくない影響は負荷の変化によって生じる圧力変動である。負荷の変化により下流側の圧力が上昇すると、コンペンセータは流路を調整してあらかじめ設定された圧力差を維持することで対応する。.

圧力降下が重要な理由

オリフィスを通る流量は圧力損失の関数である。圧力損失が変化すると、流量もそれに応じて変化します。圧力コンペンセータは、上流または下流の圧力変動に関係なく、計量装置全体の差圧が一定であることを保証し、アクチュエータへの予測可能で安定した流量をもたらします。.

圧力補償器の仕組み

動作原理

スプリング・セット・ポイント:コンペンセータは固定値のスプリングを内蔵しており、多くのアプリケーションでは通常90 psiです。このスプリングが目標差圧を設定します。.
パイロット・シグナル:2つのパイロット通路が、制限の両側の圧力を測定する。ポートbはポート1で上流側の圧力を測定し、ポートaはポート2で下流側の圧力を測定する。.
スプールの動き:コンペンセータースプールは2つの圧力信号をスプリングの力と比較します。下流側の圧力が上昇すると、スプールが動いて流路を開きます。.
自動調整:上流側の圧力が上昇すると、スプールはスプリングに抗して閉じ、流量を減らして90 psiの差圧を維持します。.
定流量出力:その結果、ニードルバルブ全体の圧力損失が維持され、負荷の変化に関係なく安定した流量が確保されます。.

圧力補償とロードセンシング：主な違い

特徴	圧力補償	ロード・センシング
制御方法	固定スプリング値（通常90psi）	負荷需要に応じて変動
エネルギー効率	中程度	様々な負荷下での高効率
負荷変化への対応	反応性、圧力変化後に調整	フローニーズを予測するプロアクティブ
複雑さ	シンプルな機械設計	流量コンペンセータを追加するとより複雑になる
コスト	より低い	より高い
ベスト・アプリケーション	一定流量要件	流量需要が変化するシステム

ロード・センシング・コントロールは、正確な流量要件に合わせてポンプ変位を調整するため、標準的な圧力コンペンセータよりも優れた性能を発揮します。これにより、バイパス流量と発熱によるエネルギーの無駄を削減します。詳細な比較については、こちらをご覧ください。.

圧力補償装置の利点と欠点

メリット

シンプルで信頼性の高い機械設計
負荷変動があっても安定した流量を維持
下流部品への過度の圧力による損傷を防ぐ
多くの産業用途に対応する費用対効果の高いソリューション

デメリット

スプリングの値が固定されているため、状況の変化に対応できない
システムが設計点から外れて動作する場合、エネルギー効率が悪い
フローの需要に積極的に対応できない
高圧用途では追加冷却が必要な場合がある

よくある質問

油圧コンペンセータの一般的なバネ値は？

ほとんどの圧力コンペンセータは、6.2 bar（90 psi）の固定スプリング値を使用します。この値は、計量オリフィス全体で維持される目標差圧を表します。アプリケーションによっては、システム要件に応じて異なる値を使用する場合があります。.

圧力補償器と減圧弁の違いは何ですか？

圧力コンペンセータは、一貫した流量を確保するために、制限を横切る一定の圧力降下を維持します。減圧弁は、上流側の圧力変動に関係なく、下流側の圧力をプリセット値に下げます。どちらもスプリング付きスプールを使用しますが、制御目的は異なります。.

圧力補償器は油圧システムのエネルギー効率を改善できるか？

標準的な圧力コンペンセータは中程度の効率ですが、システムが設計点から外れて運転されるとエネルギーを浪費する可能性があります。負荷感知制御は、ポンプ出力を実際の流量需要に合わせることで、より優れた効率を提供します。最高の効率を得るには、電子制御を備えた可変容量ポンプを検討します。.

圧力補償は一般的にどこに適用されますか？

圧力補償コンポーネントは、掘削機やトラクターなどの移動装置、工業用プレス、射出成形機、農業機械などで見られます。負荷変動にもかかわらず一貫したアクチュエータ速度を必要とするあらゆるアプリケーションで、圧力補償のメリットが得られます。.

圧力補償装置の設定はどのように調整するのですか？

ほとんどの圧力コンペンセータはスプリング値が固定されており、現場で調整することはできません。調整可能な設定が必要な場合は、可変スプリング範囲を持つ圧力コンペンセータを指定してください。調整を行う前に、必ずメーカーの仕様を参照し、システムコンポーネントが新しい圧力差に対して定格されていることを確認してください。.

業界標準と参考文献

油圧システムの設計は、工業規格によって決定される。設計者は、圧力補償コンポーネントのサイズを決定する際に、最大圧力、必要流量、および温度範囲を考慮しなければならない。ISO 4413:2010は、圧力制御の考慮事項を含む油圧システム設計のガイドラインを提供している。これらの規格に従うことで、安全な運転が保証され、コンポーネントの耐用年数が延びます。.

記事を共有する