カウンターバランスバルブとは？
A カウンタバランス弁, オーバーセンターバルブと呼ばれることもあるこのバルブは、負荷にかかる圧力を一定に保つためにアクチュエータの下流側に設置されます。シリンダが垂直に取り付けられた荷重を支持し、方向制御弁が動いて荷重を下げると、荷重はシリンダから流体を押し出し、その重さによって制御不能に落下する可能性があります。.
工業規格は、水力設計の決定を導くものである。それによると ISO 4413:2010, 設計者は、部品のサイズを決める際に、最大圧力と最大温度を考慮しなければならない。これにより、安全な運転と長寿命が保証される。.
カウンターバランスバルブは、スプリングに打ち勝つために、通常はシリンダーインレットからのパイロット信号を使用します。パイロットアシストはバランシングをより効率的にし、システム内の電力要件と発熱を低減します。極端に少ない流量では、カウンターバランスバルブはサーマルリリーフバルブとしても機能します。.
4つのカウンターバランスバルブのヒステリシステスト結果。この試験は、動的シールがいかに摩擦を引き起こし、バルブ応答における遅れと圧力のオーバーシュートを引き起こすかを示している。カウンターバランス弁のヒステリシスとは？
ヒステリシスとは、バルブの応答における遅れや遅延を指します。ほとんどのカウンタバランス弁には、摩擦をもたらす 1～3 個のダイナミックシールがあります。この摩擦によりバルブが固着し、圧力のオーバーシュートが生じます。その後、バルブはそれ自体を修正し、不足分を補うために動きます。.
ヒステリシスの結果には次のようなものがある：
このチャタリングは次のような原因で起こることがある。 シリンダー カウンターバランス弁そのものよりも、むしろその設計の方が重要である。カウンターバランスバルブ内部のダイナミックシールが多ければ多いほど、ヒステリシスは激しくなります。もしシリンダーが原因であれば、世界中のどんなカウンターバランス弁もこのチャタリングをなくすことはできません。.
カウンターバランスバルブと従来のリリーフバルブの比較
| 特徴 | カウンターバランスバルブ | 従来のリリーフバルブ |
|---|
| 主要機能 | 荷重保持＋制御下降 | 過圧保護 |
| パイロット・アシスト | シリンダーポートから | いいえ |
| シール数 | 1～3個のダイナミックシール（代表値） | 1シール（代表値） |
| ヒステリシス・リスク | より高い | より低い |
| 応答速度 | 摩擦により遅い | より速く |
| 発熱 | より高い | より低い |
パイロット比率の違いによるメリットとデメリット
ほとんどのカウンタバランス弁は、以下の範囲のパイロット比を提供しています。 1.75:1～12.0:1.
調整可能なパイロット比の長所
- 特定の機器要件に対応可能
- 不安定な動作を解消する場合もある
- さまざまな用途に柔軟に対応
調整可能なパイロット比の欠点
- 試行錯誤の選択には時間がかかる
- 誤った比率はヒステリシスの問題を増幅させる
- エネルギー消費の増加
推奨される練習方法： 現場での経験に基づく パイロット比4:1 カウンターバランスバルブは、複数の比率を試すことなく、ほとんどのアプリケーション要件を満たします。.
三つの作動状態における流路を示すカウンターバランス弁の断面図。流路は、パイロットバルブのスプール（青）に作用するポート1、2、3の圧力とチェカウンターバランスバルブのヒステリシスの診断方法
- 圧力ショックのチェック 負荷降下中
- 振動やキーキー音を聞く バルブ付近
- レスポンス・ラグの測定 パイロット信号とバルブ操作の間
- シールの状態を点検する アクセス可能な場合
- パイロット比率を変えてテスト シリンダーとバルブの起源を確認する
ヒステリシスを低減または除去する方法
対症療法（一時しのぎ）
- パイロット比の調整 特定の機器に合わせる
- ショートストロークまたはアジャスタブルストロークのバルブを使用する 安定するまで流れを制限する（エネルギー消費が増える）
- 小容量のオリフィスまたはアキュムレーターを取り付ける。 反応を減衰させるために、パイロット・ラインの中に入れる（流体の粘度に敏感。）
このような応急処置は、症状には対処するが、根本的な原因には対処しない。.
根本原因の解決ダイナミックシールの排除
カウンターバランス弁のヒステリシスをなくすためには、全てのダイナミックシールを取り除かなければなりません。ダイナミックシールのないカウンタバランス弁は、実質的にヒステリシスがありません。バルブの速度は、どのような入力信号にも追従するのに十分な速さであり、バウンシング、大きなノイズ、高周波の鳴きを排除します。.
パイロットピストンにはシールがないため、パイロットピストンから少量の作動油が漏れ、パイロットラインから空気が排出され、温かい潤滑油が循環します。このため、バルブの応答性が非常に高くなります。シリンダへのバルブの最適な取り付け位置は、パイロットラインとスプリング室からのエア抜きを素早く行うために、調整ねじが下を向いていることです。.
全ての業界標準のカウンターバランス弁と同様に、調整ネジを時計回りに回転させると圧力が増加し、反時計回りに回転させると圧力が減少します。.
よくある質問
Q: カウンターバランス・バルブのヒステリシスの原因は何ですか？A: 動的シールは摩擦を生み、バルブが固着して反応が遅くなります。その結果、圧力のオーバーシュートや遅れが生じます。.
Q: ヒステリシスを完全になくすことはできますか？A: はい、ダイナミックシールのないカウンターバランス弁を使用することで可能です。これらの設計は、摩擦を発生源から排除します。.
Q：どのようなパイロット比率を選べばよいですか？A: パイロット比は4:1でほとんどの用途に対応できます。より高い比率は、より大きな保持力を提供しますが、応答の遅れを増加させる可能性があります。.
Q: チャタリングの原因は常にカウンターバランスバルブですか？A: いいえ。シリンダーの設計がビビリの原因になっていることがあります。カウンターバランスバルブでは、シリンダーの問題によるチャタリングを解決することはできません。.
Q: カウンターバランス・バルブとオーバーセンター・バルブの違いは何ですか？A：違いはない。名前が違うだけで同じ部品です。.
結論
ヒステリシスはカウンターバランスバルブの大敵です。ダイナミックシールは摩擦を発生させ、圧力のオーバーシュート、振動、騒音を引き起こします。パイロット比を調整するなどの一時的な対策で症状を改善することはできますが、真の解決策はダイナミックシールを完全に排除することにあります。.
精密な負荷制御を必要とする用途には、ダイナミックシールなしで設計されたカウンタバランス弁を検討してください。これらは、より速い応答、ノイズの低減、エネルギー効率の改善を提供します。.
