Inleiding: Wat is een hydraulische multiklep?
Een hydraulisch multiklep is een geïntegreerd hydraulisch regelcomponent dat wordt gebruikt voor de gecentraliseerde aansturing van meerdere hydraulische actuatoren. In hydraulische systemen voor bouwmachines, landbouwmachines, mijnbouwapparatuur en andere toepassingen, waarbij de multiklep fungeert als de centrale besturingseenheid die de richting, de druk en de doorstroming van de hydraulische olie regelt.
De basisfuncties van een multiklep zijn onder meer:
Richtingsregeling: Wijzigt het stromingspad van de hydraulische olie om de bewegingsrichting van actuatoren te regelen, zoals cilinder uit- en intrekken, of voorwaartse en achterwaartse rotatie van de motor.
Drukregeling: Door middel van ingebouwde veiligheidskleppen en andere voorzieningen wordt de werkdruk van het systeem of de aftakkingen beperkt om overbelasting van het systeem te voorkomen, waardoor de veiligheid wordt gewaarborgd.
Stroomregeling: Door de opening van de spoel aan te passen, wordt de doorstroming naar de actuatoren geregeld, waardoor de snelheid van de actuatorbeweging kan worden geregeld.
Multikleppen integreren meerdere richtingskleppen, veiligheidskleppen en terugslagkleppen in één klephuis, waardoor het hydraulische systeem compacter wordt en de besturing gecentraliseerd kan worden, terwijl tegelijkertijd de betrouwbaarheid en de operationele efficiëntie van het systeem worden verbeterd.
Hoofdstuk 1: Opbouw en werkingsprincipe
1.1 Basisstructuur
Een typische multiklep bestaat hoofdzakelijk uit de volgende onderdelen:
- Klepbehuizing: Het hoofdgedeelte van de klep, met ingewikkelde, in het binnenste gegoten of bewerkte oliekanalen, die de basisvormen voor de stroming van de hydraulische olie vormen.
- Spoel: Het centrale besturingsonderdeel van de multiklep, meestal een uit precisie-materiaal vervaardigde cilinder. Door axiale beweging binnen het klephuis opent of sluit het verschillende oliepoorten om de verbinding en omschakeling van oliecircuits te bewerkstelligen.
- Regelmechanisme: Onderdelen die de beweging van de spoel aansturen. Afhankelijk van de besturingsmethode kan het gaan om handbediende hendels, hydraulische stuurzuigers of magneetventielen.
- Veiligheidsklepconstructie: Met inbegrip van hoofdveiligheidskleppen en overbelastingskleppen. Wanneer de systeemdruk of de druk in een bepaald circuit de ingestelde waarde overschrijdt, gaat de klep open om de druk te ontlasten en zo de veiligheid van het systeem te waarborgen.
- Hulpkleppen: Waaronder bijvulkleppen, terugslagkleppen enz., die worden gebruikt om te voorkomen dat de aandrijving leegzuigt, om de belasting op peil te houden of om een eenrichtingsstroom in het oliecircuit te realiseren, evenals voor andere specifieke functies.
1.2 Werkingsprincipe
Het werkingsprincipe van multikleppen is gebaseerd op de verplaatsing van de schuif binnen het klephuis.
Status van de middenpositie: Als er geen stuursignaal is, bevinden alle spools zich in de middenstand. Op dat moment stroomt de door de hydraulische pomp geleverde olie doorgaans rechtstreeks via de middelste doorgang van het multiklep terug naar de olietank, waarbij het systeem zich in een ontlastingsstand bevindt en het energieverbruik laag is.
Werkstatus: Wanneer het besturingsmechanisme de schuif van een bepaald deel in beweging brengt, verschuift de schuif vanuit de middenstand. Door deze verschuiving verandert de verbinding tussen de oliekanaalgangen in het klephuis:
- De drukolieaansluiting staat in verbinding met de olieaansluiting die naar één kamer van de actuator leidt
- De olieaansluiting aan de andere kant van de actuator is verbonden met de retourolieaansluiting
- De drukolie zorgt ervoor dat de actuator in één richting beweegt, en de retourolie stroomt terug naar de tank
Door de spoel in omgekeerde richting te bedienen, worden de toevoer- en retouroliekanaal omgewisseld, waardoor de actuator in de tegenovergestelde richting beweegt. De verplaatsing van de spoel is doorgaans evenredig met de doorstroming door dat gedeelte, waardoor de snelheid van de actuatorbeweging kan worden geregeld.
Hoofdstuk 2: Classificatiemethoden
2.1 Indeling op basis van de functie van de spoolcentrumpositie
De term ‘middenstandfunctie’ verwijst naar de manier waarop de afzonderlijke olieaansluitingen zijn aangesloten wanneer de schuif zich in de middenstand bevindt. Veelvoorkomende typen zijn onder meer:
- Type O: Alle oliepoorten zijn volledig gesloten. De aandrijving is vergrendeld in de huidige stand en de pomp wordt niet ontlast.
- Type H: Alle olieaansluitingen zijn onderling verbonden. De actuator bevindt zich in een zwevende toestand en de pomp wordt ontlast.
- Type Y: De twee olieaansluitingen van de actuatorkamer zijn verbonden met de retourolieaansluiting, en de drukolieaansluiting is afgesloten. De actuator zweeft.
- Type P: De drukolieaansluiting is verbonden met de twee olieaansluitingen van de actuatorkamer, en de retourolieaansluiting is afgesloten. Hierdoor kan een differentiële aansluiting worden gerealiseerd.
- Type M: De drukolieaansluiting is verbonden met de retourolieaansluiting, en de twee olieaansluitingen van de actuatorkamer zijn afgesloten. De pomp wordt ontlast en de actuator wordt vergrendeld. Dit is een van de meest voorkomende functies in de middenstand.
2.2 Indeling naar bedrijfswijze
- Type handleiding: Bestuurt de spoel rechtstreeks via mechanische hendels of handgrepen. Eenvoudige constructie, lage kosten, maar vereist veel bedieningskracht en is moeilijk op afstand te bedienen.
- Type hydraulische stuurklep: Maakt gebruik van stuurdrukolie om de beweging van de hoofdschuif aan te drijven. Werkt soepel, maakt een grote doorstroomregeling mogelijk en is de gangbare regelmethode voor moderne grote apparatuur.
- Elektrohydraulisch proportioneel type: Maakt gebruik van elektrische signalen om proportionele magneetventielen aan te sturen, waardoor de stuurdruk of de verplaatsing van de schuif nauwkeurig kan worden geregeld. Maakt een nauwkeurige, traploze regeling mogelijk en kan eenvoudig worden geïntegreerd in automatiseringssystemen.
2.3 Indeling naar bouwvorm
- Integraaltype: Alle klephuizen van de secties zijn uit één stuk gegoten. Compacte constructie, minder lekpunten, maar een complex productieproces, weinig flexibiliteit en lastig onderhoud.
- Gesegmenteerd type: Elk sectieventielhuis vormt een afzonderlijke module, die via bouten tot een geheel wordt samengevoegd. Dankzij de hoge mate van modulariteit kan het aantal secties naar behoefte worden uitgebreid of verminderd, en is het onderhoud eenvoudig. Dit is momenteel de gangbare constructie.
Hoofdstuk 3: Belangrijke technologieën
3.1 Load-Sensing-technologie
Load-sensing-technologie is een geavanceerde hydraulische regeltechnologie die tot doel heeft de efficiëntie en de prestaties van het systeem te verbeteren. Deze technologie bestaat uit load-sensing-pompen en load-sensing-multikleppen.
Werkingsprincipe: Het multiklep-oliekircuit met load-sensing-terugkoppeling geeft in realtime het signaal van de hoogste belastingsdruk van elke actuator door aan de hydraulische pomp. Na ontvangst van dit signaal past de pomp haar uitgangsdruk automatisch aan, zodat deze altijd een constant drukverschil hoger ligt dan de hoogste belastingsdruk.
Technische voordelen:
- Stroomonafhankelijkheid: De bewegingssnelheid van de actuator hangt uitsluitend af van de opening van de schuif en is onafhankelijk van veranderingen in de belasting, wat zorgt voor stabiele bedrijfsprestaties.
- Energiebesparing en efficiëntie: De uitgangsdruk van de pomp ligt slechts iets hoger dan de belastingsdruk, waardoor onnodige verliezen door smoorwerking en warmteontwikkeling worden voorkomen.
- Gecoördineerde samengestelde acties: Wanneer meerdere actuatoren tegelijkertijd in werking zijn, kan elk circuit de doorstroming volgens vooraf ingestelde verhoudingen verdelen, waardoor onderlinge interferentie wordt beperkt.
3.2 Elektrohydraulische proportionele technologie
Elektrohydraulische proportionele multikleppen zorgen voor een nauwkeurige, continue regeling van de schuifverplaatsing door elektrische signalen van regelaars te ontvangen.
Technische voordelen:
- Eenvoudige bediening op afstand en automatisering
- Maakt een nauwkeurige snelheidsregeling en positionering van actuatoren mogelijk
- Biedt een basis voor slimme apparatuur, zoals functies voor aanpassing aan de toestand en vermogensafstemming
Hoofdstuk 4: Sollicitaties en selectie
4.1 Toepassingsgebieden
Multikleppen worden op grote schaal gebruikt in:
- Bouwmachines: Graafmachines, wielladers, bulldozers
- Landbouwmachines: Tractoren, oogstmachines, landbouwwerktuigen
- Mijnbouwapparatuur: Boortorens, rotsboren, transportvoertuigen
- Goederenbehandeling: Heftrucks, hydraulische systemen voor kranen
4.2 Overwegingen bij de selectie
Houd bij het kiezen van multikleppen rekening met het volgende:
- Vereiste doorstroom- en drukwaarden
- Aantal actuatorsecties
- Vereisten voor de werkwijze
- Afstemming van de functie van de middelste stand
- Vereisten inzake belastingsdetectie
- Integratie met bestaande hydraulische systemen
Veelgestelde vragen
Wat is de belangrijkste functie van een hydraulisch multiklep?
Een hydraulische multiklep regelt de richting, druk en doorstroming van de hydraulische olie naar meerdere actuatoren vanuit een centraal gelegen klepunit. Deze unit combineert meerdere richtingskleppen, veiligheidskleppen en terugslagkleppen in één compacte eenheid.
Wat is de functie van de middenstand bij multikleppen?
De functie van de middenstand bepaalt hoe de olieaansluitingen zijn aangesloten wanneer de schuif zich in de neutrale stand bevindt. Veelvoorkomende typen zijn onder meer de O-, H-, Y-, P- en M-types. Elk type zorgt voor een ander gedrag wat betreft het vergrendelen van de actuator, het zweven of het ontlasten van de pomp.
Wat is load-sensing-technologie?
Load sensing is een geavanceerde hydraulische regeltechnologie waarbij het multiklepstelsel de hoogste belastingsdruk terugkoppelt naar de pomp, die vervolgens het debiet zodanig aanpast dat dit net iets hoger ligt dan deze druk, met een vooraf ingesteld verschil. Dit verbetert het rendement en zorgt voor een stabiele snelheid van de aandrijving, ongeacht schommelingen in de belasting.
Wanneer moet ik kiezen voor elektrohydraulische proportionele multikleppen?
Kies voor elektrohydraulische proportionele multikleppen wanneer nauwkeurige snelheidsregeling, bediening op afstand of integratie met automatiseringssystemen vereist is. Ze bieden traploze regeling en kunnen eenvoudig worden geïntegreerd met elektronische besturingssystemen.
Conclusie
Hydraulische multikleppen zijn essentiële regelcomponenten in moderne hydraulische systemen, waarbij functies voor richtingsregeling, drukregeling en debietregeling zijn geïntegreerd in één compacte, efficiënte eenheid. Inzicht in hun opbouw, classificatie en belangrijke technologieën, zoals load sensing en elektrohydraulische proportionele regeling, maakt een juiste keuze en toepassing in diverse industriële apparatuur mogelijk.
Belangrijkste punten: multikleppen zorgen voor een gecentraliseerde aansturing van meerdere actuatoren, de functies in de middenstand bepalen het gedrag van het systeem in de neutrale stand, load sensing verbetert de efficiëntie en elektrohydraulische proportionele regeling maakt integratie met automatiseringssystemen mogelijk.
