8. VENTTIILIT

Venttiilit ryhmitellään tavallisesti hydraulisen toiminnan perusteella:

1. Paineventtiilit
2. Suuntaventtiilit
3. Virtaventtiilit
4. Vastaventtiilit
5. Muut venttiilit.

Ryhmittely voitaisiin tehdä myös sisäisen rakenteen mukaisesti luisti-, istukka- ja kiertyvä karaisiin venttiileihin. Yleisimpiä ovat luistirakenteet, koska niiden avulla voidaan helposti tehdä monikanavaisia venttiileitä. Luistiventtiileille on tyypillistä tietty välysvuoto. Ne ovat myös herkkiä lialle. Istukkaventtiilit ovat puolestaan hyvin tiiviitä venttiileitä.

Kolmas mahdollinen jaottelu tapahtuisi venttiilien ulkoisen rakenteen perusteella. Tähän liittyy myös venttiilien keskinäinen yhteensopivuus. Ulkoisen rakenteen perusteella venttiilit ryhmitellään:

1. pohjalaatta-asenteiset venttiilit
2. putkistoasenteiset t venttiilit
3. patruunaventtiilit
4. lohkoventtiilit.

Teollisuushydrauliikka suosii pohjalaatta-asenteisia venttiileitä, kuva 8.1, koska ne vähentävät putkitustarvetta ja ovat hinnaltaan kilpailukykyisiä. Kilpailukyky johtuu osaltaan suurista valmistusmääristä.

Ajoneuvoissa käytettävät venttiilit ovat tyypiltään lohkoventtiileitä. Kuvassa 8.2 on lohkoventtiilin rakenne.

Kuva 8.1

Kuva 8.2

8.1 SUUNTAVENTTIILIT

Suuntaventtiileitä käytetään tilavuusvirran ohjaamiseen toimilaitteille (sylinterit tai hydraulimoottorit). Ne voivat ohjata virtausta myös toiseen järjestelmään tai kytkeä pumpun vapaakierrolle.

Rakenteellisesti suuntaventtiilit ovat useimmiten aksiaaliluistityyppisiä. Jos venttiilin tulee olla vuodoton voidaan käyttää istukkaventtiileitä. Venttiili voi olla myös kiertoluistityyppinen. Tällöin se on tavallisesti manuaalisesti ohjattu.

Kuva 8.3

Kuvassa 8.3 on tyypillinen sylinterin ohjaus suuntaventtiilillä. Kuvassa A pumpulta tuleva virtaus pääsee sylinterin + kammioon (männän puoli). - kammio (varren puoli) on kytkettynä tankkiin. Männän puolelle tuleva virtaus työntää mäntää ulospäin ja varrenpuolelta neste virtaa tankkiin.

Kuvassa B liike on pysäytetty. Molemmat sylinterikammiot ovat suljettu ja pumppu on vapaakierrolla keskiasennon kautta. Kuvassa C pumpun virtaus on kytketty varren puolelle. Männän puoli on kytketty tankkiin. Mäntä liikkuu taaksepäin.

Venttiilin sisällä on kara tai luisti, jota siirtämällä erilaiset kytkennät saadaan aikaan. Kara ja sen aikaansaama kytkentä ilmaistaan symboleilla, jotka perustuvat ISO- ja DIN-standardeihin. Suomessa on käytössä SFS-standardi, joka vastaa Iso-standardia.

Venttiilit nimetään 2/2- , 3/3, 4/3-venttiiili nimityksillä. Ensimmäinen numero tarkoittaa liityntöjen määrää ja toinen kytkentäasentojen määrää.

Kuvassa 8.4 vasemmalla on kaksiasentoinen ja kaksi liityntää (P, A) omaava venttiili. Oikealla on kolmiasentoinen, kolme liityntää omaava venttiili. Vastaventtiilien avulla tarkoitetaan venttiilin olevan istukkatyyppinen. Nuolta käytettäessä ilmaistaan tavallinen virtaussuunta mutta virtaus voi todellisuudessa kulkea molempiin suuntiin.

Kuva 8.4

8.2.1 Kaksi esitystapaa

Usein käytettyä 4/3 venttiiliä kuvattaessa käytetään tapoja, joissa toisessa vasemmalle piirretään "ristikoppi" ja toisessa vastaavasti "suorakoppi". Venttiilin asennot kuvataan molemmissa merkinnöillä a, 0 ja b (näitä merkintöjä käytetään harvoin lopullisissa kaavioissa).

Kuva 8.5

Kuvassa 8.5 näkyvät molemmat piirtämistavat. Sähköisiä ohjauskelat ovat myös merkitty kirjaimilla a ja b. Käytettäessä a-lohkossa suoraa koppia tarkoittaa se, että kytkettäessä ohjaus a-kelaan neste lähtee virtaamaan A-portista. Toisessa tapauksessa a-kela sijoitetaan aina A-portin puolelle mutta virtaus ei välttämättä lähde A-portista (oikean puoleinen kuva kuvassa 8.5 ja kuva 8.6). Valmistajat suosivat tätä ratkaisua.

Kuva 8.6.

8.2.2 2/2-venttiili

2/2-venttiilissä (kuva 8.3, vasen) on kaksi asentoa avoin ja suljettu. Kaavioissa venttiili piirretään "lepoasentoon" (tässä oikea koppi), joka on kiinni-asento. Kun venttiiliä ohjataan, siirtyy kara niin, että P-A yhteys avautuu. Tällainen venttiili pystyy ainoastaan sulkemaan ja avaamaan virtauksen. Lepoasennosta riippuen venttiili on normaalisti suljettu NC (Normally Closed) tai normaalisti avoin NO (Normally Open).

8.2.3 3/2-venttiili

Tässäkin venttiilissä on kaksi asentoa ja kolme liityntää P, T ja A (kuva 8.7).

Kuva 8.7.

Paine-liityntä P voidaan kytkeä A-liityntään. A-liityntä kytketään kuvassa 5 lepoasennossa tankkiin (T). Venttiiliä voidaan käyttää yksitoimisen sylinterin ohjaamiseen ääriasennosta toiseen.

8.2.4 3/3-venttiili

3/3-venttiilissä on keskellä kolmas asento (kuva 8.8).

Kuva 8.8.

Tällä venttiilillä männän liike voidaan pysäyttää mihin kohtaan tahansa kytkemällä venttiili keskiasentoon.

8.2.5 4/2-venttiili

Kuvan 8.9 4/2-venttiilissä on neljä liityntää P, T, A ja B sekä kaksi toimintoasentoa.

Kuva 8.9.

Tällä venttiilillä pystytään ohjaamaan kaksitoimista sylinteriä ääriasennosta toiseen ja vaihtamaan kaksitoimisen hydraulimoottorin pyörimissuuntaa.

8.2.6 4/3-venttiili

4/3-venttiili, kuvassa 8.10, on yleisimmin käytetty venttiilityyppi. Sillä voidaan edelliseen verrattuna myös pysäyttää sylinterin tai hydraulimoottorin liike haluttuun kohtaan .

Kuva 8.10.

8.2.7 Venttiilien keskiasennot

Keskiasentojen avulla toimilaitteen liike voidaan haluttaessa pysäyttää tai käynnistää vapaakierto yms. Keskiasento liittyy kolmiasentoisiin venttiileihin. Se on myös tyypillisesti näiden venttiilien lepoasento. Keskiasentoon tullaan keskitysjousien avulla tai joissakin käsikäyttöisissä venttiileissä käsiohjauksella. Keskiasennossa liitynnät P, T, A ja B voidaan periaatteessa kytkeä lähes millä tavoin tahansa. Seuraavassa tarkastellaan yleisimpiä keskiasentoja.

Avoin keskiasento

Avoimessa keskiasennossa kaikki portit ovat yhteydessä toisiinsa kuvan 8.11 mukaisesti.

Kuva 8.11.

Lepoasennossa pumppu on vapaakierrolla ja toimilaite pääsee "kellumaan" A- ja B-porttien kautta. Tällaista kytkentää käytetään mm hydraulimoottorin yhteydessä, kun on tärkeää, että moottori pääsee vapaasti pyörimään keskiasennossa.

Vapaakierto l. tandem-keskiasento

Tällä keskiasennolla, kuva 8.12, toimilaite pysähtyy heti venttiilin sulkeutuessa, eikä ulkoinen voima pääse sitä liikuttamaan, koska neste on lähes kokoon puristumatonta. Pumppu jää keskiasennossa vapaakierrolle

Kuva 8.12.

Kellunta- l. Y-keskiasento

Tässä tapauksessa, kuva 8.13, toimilaite pääsee kellumaan A- ja B-porttien ollessa kytkettynä tankkiin. Ainoastaan P-portti on suljettuna. Tällainen keskiasento on yleinen moottorikäytöissä, esiohjausventtiileissä sekä käytettäessä lukkoventtiilejä.

Kuva 8.13.

Suljettu keskiasento

Suljettua keskiasentoa, kuva 8.14, käytetään säätötilavuuspumppujen yhteydessä, kun sylinteri halutaan pysäyttää tiettyyn asentoon ja pysyvän siinä paikoillaan.

Kuva 8.14.

Asemointiasento

Tässä keskiasennossa P-liityntä on kytkettynä A- ja B-liityntöihin. Sylinterissä on oltava kaksipuolinen männänvarsi, jotta sitä voidaan liikutella vapaasti ulkoisen voiman avulla.

8.2.8 Ohjaustavat

Suuntaventtiilejä voidaan ohjata manuaalisesti, mekaanisesti hydraulisesti, pneumaattisesti tai sähköisesti. Kuvassa 8.15 on esitetty erilaiset ohjaustavat.

Manuaalinen ohjaus tarkoittaa karan siirtämistä käsin. Mekaanisessa ohjauksessa karaa voidaan siirtää esimerkiksi vipumekanismin avulla. Hydraulisessa ja pneumaattisessa ohjauksessa karaa siirretään paineen avulla. Nämä ohjaustavat ovat helposti ymmärrettävissä, joten seuraavassa keskitytään lähemmin sähköiseen ohjaukseen. Manuaalisten ja mekaanisten ohjaustapojen käyttö on teollisuussovellutuksissa myös melko vähäistä.

Kuvassa 8.16 on käsivipuohjattu venttiili. Venttiilissä on jousikeskitys. Painekanava on keskellä ja se on hydraulisesti tasapainossa, jotta venttiilin ohjaaminen olisi kevetty. Tankkikanavat, joissa on yleensä sama paine, ovat sijoitettu laidoille.

Kuva 8.15.

Kuva 8.16.

Sähköinen ohjaus

Sähköistä ohjausta on kahta tapaa: Suora sähköinen ohjaus ja sähköinen esiohjaus. Suoraa ohjausta käytettäessä solenoidit (kelat) vaikuttavat suoraan venttiilin karaan. Tällaisista venttiileistä käytetään usein nimitystä magneettiventtiili tai solenoidiventtiili. Solenoideja löytyy kaikille tavallisille jännitteille.

Kuva 8.17.

Kuvassa 8.17 on tyypillinen suoraan sähköisesti ohjattu suuntaventtiili.

Kelan a tullessa aktivoiduksi, se työntää työntöpinnan 5 välityksellä luistia 3 vasten keskitysjousta 4. Tällöin paineliitynnästä P avautuu yhteys B-liityntään ja A-liitynnästä puolestaan tankkiliityntään T. Kun kelan a jännite katkaistaan, keskitysjouset keskittävät luistin. Kytkemällä jännite kelaan b saadaan päinvastainen toiminta.

Esiohjattu venttiili

Ohjauspainepilottiventtiilille voidaan "ottaa" pääventtiilin paineliitynnän kautta, tai jos halutaan käyttää

Kuva 8.18.

esimerkiksi pienempää ohjauspainetta, voidaan käyttää X-liityntää. Esimerkiksi, jos järjestelmän työpaine on jatkuvasti korkea (yli 150 bar), on järkevää alentaa ohjauspaine pienemmäksi, jotta käyttöikä ja huoltoväli kasvaisi. Yleensä pääluisti ohjautuu jo 5...10 barin ohjauspaineella.

Suoraohjattuja venttiileitä rakennetaan yleensä noin sadan litran minuuttituotoille saakka. Tästä eteenpäin alkaa virtauksesta johtuvat häiritsevät voimat kasvaa niin suureksi, että ne häiritsevät magneetin toimintaa, jolloin siirrytään esiohjaukseen. Esiohjauksen pääperiaate on se, että käytetään hydraulisesti ohjattua suuntaventtiiliä, jota ohjataan suoraohjatulla magneettiventtiilillä, jota slangikielessä kutsutaan "pilottiventtiiliksi".

Kuvassa 8.18 on esitetty esiohjatun suuntaventtiilin halkileikkaus ja toiminta. Kuvassa näkyvät myös venttiilin osat. Ohjausvirran kytkeydyttyä kelalle a työntää magneettiankkuri esiohjausluistia 1 jousta 3 vasten, jolloin ohjauspaine pääsee vaikuttamaan a-kanavan kautta pääluistin 2 jousikammioon. Ohjauspaineen vaikutuksesta pääluisti siirtyy vasemmalle avaten päävirtauksen P-aukosta A-aukkoon. Paluuvirtaus alkaa samanaikaisesti virrata B-aukosta T -aukkoon ja sieltä edelleen säiliöön. Pääluistin 2 siirtyessä vasemmalle pakenee ö1jy b-kanavan ja esiohjausventtiilin kautta säiliöön, joko Y-kanavan kautta tai pääventtiilin T -aukon kautta riippuen siitä, onko Y-kanavan "R"-tulppa (5) paikallaan vai ei. Esiohjausosan ohjauspaine "otetaan" joko X-kanavasta tai P-aukon kautta riippuen myös ohjauspaineen "R"-tulpan olemassa olosta. Kun ohjaus- virta katkaistaan kelalta a, keskittävät esiohjausventtiilin keskitysjouset luistin 1. Tällöin purkautuu ohjauspaine pääluistin jousikammiosta a-kanavan kautta säiliöön, ja näin pääsevät pääluistin keskitysjouset 4 toimimaan. Kytkettäessä ohjausvirta b-kelalle saadaan edellä kerrotun toiminnan peilikuva.

Kuva 8.19.

Esiohjattu suuntaventtiili voidaan esittää hydrauli-kaavioissa kuvan 8.19 mukaisella yksinkertaistetulla merkillä tai kuvan 8.20 mukaisella yksityiskohtaisemmalla merkillä.

Kuva 8.20.

Luistin siirtonopeus

Luistin siirtymisaika asennosta toiseen on tyypillisesti 15...20 ms. Näin suuri nopeus aiheuttaa paineiskuja ja putkistoon. Paineiskut saattavat vaurioittaa komponentteja ja putkistoa sekä lyhentää niiden käyttöikää. Niistä aiheutuu myös melua. Kytkeytymistä on mahdollista hidastaa ja samalla pehmentää kuvan 8.21 kuristimen avulla.

Kuva 8.21.

Karan liikkuessa öljy siirtyy päätykammioiden välillä kuristimen läpi. Kuristinkokoa muuttamalla karan liikettä voidaan rauhoittaa.

Esiohjatuissa venttiileissä voidaan käyttää kuvassa 8.22 näkyvää lisäventtiiliä pää- ja esiohjausventtiilin välissä. Tällä vastusvastaventtiilillä voidaan pääkaran liikenopeutta rajoittaa.

Kuva 8.22.

8.2.9 Solenoidit

Sähköohjatuissa suuntaventtiileissä luistia ohjaavat solenoidit, joista kuten edellä mainittiin käytetään myös nimitystä kela tai magneetti. Solenoideja on saatavissa kaikille standardisoiduille jännitteille, käytännössä teollisuudessa käytetään yleensä 220 voltin vaihtovirtakeloja, tai 24 voltin tasavirtakeloja. Vaihtovirtakelat ovat käyttöiältään pitkiä, kestäviä ja magneetin voima on suuri. Tärkeintä vaihtovirtakelan toiminnan kannalta on se, että kelan sisällä oleva magneettiankkuri pääsee liikkumaan koko matkan virran kytkeydyttyä kelalle. Tämä siitä syystä, että jännitteen muodostuessa kelalle kasvaa sähkövirta sinä aikana, kun magneettiankkuri liikkuu kelan sisään, eli kelalle muodostuu niin sanottu "vetovirta". Kun magneettiankkuri on päässyt liikkeensä loppuun putoaa sähkövirta niin sanottuun "pitovirtaan", joka on noin 6...7 kertaa vetovirtaa pienempi. Jos magneettiankkuri jostain syystä jumittuu kesken liikkeensä, jatkaa vetovirta kasvamistaan, mikä johtaa kelan vaurioitumiseen, eli kärähtämiseen. Kärähtäneen kelan tuntee hyvin vastenmielisestä hajusta. Edellä kuvatussa tapauksessa ei kela kärähdä välittömästi, vaan sillä on armonaikaa noin 8...12 sekuntia päästä suorittamaan liikkeensä loppuun. Esimerkiksi takelteleva luisti tai ruostunut magneetti saattavat aiheuttaa vaihtovirta- kelan tuhoutumisen.

Vaihto- ja tasavirtakelat jakautuvat puolestaan öljy- ja ilma- kylpykeloihin.

Kuva 8.22.

Kuvassa 8.22 on vaihtovirtakelan halkileikkaus ja kuvassa 8.23 tasavirtakelan halkileikkaus.

Kuva 8.23.

Tasavirtakeloilla ei esiinny vaihtovirtakelojen yhteydessä kuvattuja ongelmia, vaikka magneettiankkurin liike jäisikin vajavaiseksi. Virta kasvaa aina tiettyyn rajaan saakka. Yleisimmin käytetty jännite tasavirta- keloissa on 24 volttia. Ainoa ilmiö, joka joskus saattaa tuottaa päänvaivaa, on se, että virran katkettua magneetilta saattaa muodostua jopa 20-kertainen jännitepiikki vastakkaiseen suuntaan. Tällöin on vaarassa tuhoutua joitain muita sähkölaitteita. Jännitepiikkiin on varauduttu diodilla, joka estä piikin pääsyn tuhoamaan muita sähkölaitteita.

Ilmakylpykela

Ilmakylpykelasta käytetään joskus nimitystä "kuiva- kela". Tässä kelatyypissä on venttiilin ö1jytila täysin eristetty kelasta. Hyvänä puolena tällä kelalla on se, että se on halvempi, kuin vastaava öljykylpykela, eikä mihinkään erityisvalmisteluihin tarvitse ryhtyä, kuten ilmaamiseen ja säiliökanavissa olevan paineen rajoittamiseen. Huonona puolena on se, että kela saattaa ruostua kondenssi-ilmiön seurauksena. Tällöin kela ei toimi ollenkaan, tai toimii ajoittain, silloin kun sitä huvittaa. Jos käytössä on vaihtovirtakela, on kelan täydellinen tuhoutuminen vaarassa. Esimerkiksi paperiteollisuudessa pituusleikkurien hydrauliikka sijaitsee sellaisessa ympäristössä, että ilmakylpykelaan kondensoituu vettä, joka ruostuttaa kelan jo parissa vuodessa.

Öljykylpykela

Käytetäänmyös nimitystä "märkäkela" (kuva 8.24). Tämä kela poikkeaa edellisestä siinä, että kelaan pääsee venttiilin säiliökanavan puolelta öljyä, jolloin on varmistuttava siitä, että kela todella täyttyy öljystä. Tällöin voidaan käyttää esimerkiksi ilmausruuveja. Kelan sisällä olevasta öljystä on muun muassa seuraavat edut: kela ei pääse koskaan ruostumaan, öljy voitelee ja suojaa kelaa liian suurelta lämmöltä. Huonona puolena on muun muassa se, että kela ei kestä yli 70 bar painetta. Toisin sanoen, jos paluukanaviin muodostuu liian suuri paine, on aina vaara, että se ehtii tasaantua, myös kelalle. Toisaalta kelan ilmauksesta huolehtiminen vai olla joskus riesa (tosin hyvin harvoin).

Kuva 8.24.

8.2.10 Venttiilin asennus

Venttiili asennetaan sille kuuluvalle standardisoidulle peruslevylle neljällä pultilla. Asennuksen yhteydessä on huolehdittava seuraavista asioista:

1. Suojatulpat pidetään venttiilissä mahdollisimman pitkään
2. Välitön asennusympäristö on puhdas
3. O-renkaat pysyvät paikallaan
4. Varotaan kiinnityspulttien katkeamista kiristyksen yhteydessä.

Peruslevy

Kuten edellä mainittiin, asennetaan suuntaventtiilit peruslevylle. Peruslevyn aukkokuviointi on kaikilla hydrauliikan toimittajilla sama, joten eri toimittajien venttiileitä voidaan asentaa kenen tahansa peruslevylle. Venttiilin aukkokuvioinnin on oltava sama, kuin vastaavassa peruslevyssä. Peruslevyn liitäntäaukot voivat olla takana tai sivussa. Kuvassa 8.25 on esitetty neljä erikokoista peruslevyä.

Kuva 8.25.

Nämä edustavat yleisimmin käytettyjä peruslevyjä. Venttiiliä ei voi asentaa väärinpäin, koska kiinnitys- pulttien kierrereikien etäisyyksien ero poikkeaa 1 mm. Kuvan peruslevyissä ei ole X- ja Y-liitännän reikiä. Lyhenne NG tarkoittaa nimelliskokoa. NG 6-kokoinen venttiili laskee lävitseen valmistajasta riippuen noin 30...40 l/min. NG 10 puolestaan laskee jo yli sata litraa minuutissa, NG 16 -kokoinen päästää kevyesti jo yli 200 l/min, kun taas NG 25 -kokoisen venttiilin läpäisykyky on yli 500 litraa/min. Aksiaaliluistiventtiilejä valmistetaan aina 4000 litran minuuttituotoille asti.

Ryhmäasennus

Ryhmäasennuksessa samalla peruslevyllä voi olla rinnakkain useampia suuntaventtiileitä. Tällöin kaikilla suuntaventtiileillä on yhteinen paine-, paluu- ja vuotoliitäntä.

8.2.12 Suuntaventtiilien vikakohteet

Jos ö1jy on puhdas, venttiili on oikein valittu paineeseen ja tilavuusvirtaan nähden, ja jos venttiili on kiinnitetty oikein peruslevylle, toimii suuntaventtiili moitteettomasti, pitkään ja hartaasti. Alla olevassa luettelossa on mainittu ne kohdat, jotka yleisimmin ovat aiheuttaneet toimintahäiriöitä.

1. Likainen öljy, jolloin luisti ja pesä kuluvat, tai luisti alkaa takellella
2. Virheellinen kiinnitys, jolloin runko saattaa taipua ja luistin liikkuminen vaikeutuu
3. Virtausvoimat saattavat estää venttiilin avautumisen tai sulkeutumisen, silloin kun tilavuus- virtaan nähden on liian pieni venttiili
4. Suuret lämpötilaerot saattavat aiheuttaa lämpöshokin, jolloin luisti laajenee pesään kiinni
5. Väärät jännitteet
6. Kondenssi-ilmiön aiheuttama kelan ruostuminen
7. Työntöpinnan katkeaminen
8. Keskitysjousen katkeaminen
9. Valuhuokosten puhkeaminen, jolloin ö1jy alkaa virrata takaisin säiliöön.

8.2.13 Suuntaventtiilin ominaisuudet

Ominaisuudet ilmaistaan painehäviöinä, maksimi paineena, läpäisykykynä ja välysvuotona. Toisaalta ominaisuuksiin kuuluu venttiiliin kohdistuvat häiritsevät voimat.

Läpäisykyky

Millaisen öljymäärän venttiili läpäisee? Yleensä tässä esityksessä käsiteltyjä luistityyppisiä suuntaventtiilejä rakennetaan aina 4000 litran minuuttituottoon saakka, jonka jälkeen on pakko siirtyä pois tavanomaisesta hydrauliikasta. Venttiilin läpäisykyky voidaan ilmoittaa sen nimelliskokona (esimerkiksi NG 6, NG10, ...jne.), kuten edellä peruslevyjen yhteydessä. Läpäisykykyyn nähden liian suuret tuotot järjestelmässä aiheuttavat ylikuumenemista ja luistin epämääräistä toimintaa.

Painehäviö

Valmistajat ilmoittavat kullekin venttiilille painehäviön tietyllä tilavuusvirralla käyrämuodossa. Painehäviö alkaa kasvaa voimakkaasti tilavuusvirran kasvaessa.

Kuva 8.25.

Pyrkimys on aina mahdollisimman pieneen painehäviöön (huomioiden kuitenkin kustannustekijät).

Kuvassa 8.25 näkyvät NG 6-kokoisen suuntaventtiilin painehäviökäyrät eri tilavuusvirroilla. Kuten nähdään, kasvaa painehäviö voimakkaasti tilavuusvirran kasvaessa. Painehäviö vaihtelee virtauksen suunnasta riippuen, ts. virtaako ö1jy P:sta A;han vai B:hen, vai A:sta T:hen jne. Vaihteluväli on varjostetulla alueella.

Maksimipaine

Samoin, kuin painehäviö, ilmoitetaan myös se, mille paineelle venttiili soveltuu. Esimerkiksi teollisuudessa yleisin suuntaventtiili on 350 barin venttiili. Tämä ei tarkoita sitä, että venttiili räjähtää, kun paine ylittää 350 baria, mutta jos jatkuva käyttöpaine on reilusti yli tämän, olisi syytä neuvotella tilanteesta ensin valmistajan kanssa, koska venttiileitä on saatavana suuremmillekin paineluokille.

Välysvuoto

Koska meillä on käytössä luistiventtiilit, joudumme pesän ja luisti välissä käyttämään välystä, jonka kautta öljyä virtaa myös takaisin säiliöön. Erisuuruiset välykset aiheuttavat tietysti erisuuren vuodon. Kuvassa 8.26 on esitetty välysvuodon suuruus (kuutiosenttimetriä minuutissa) kolmella erisuurella, venttiileissä yleisimmin käytetyillä välyksillä, kun paine-ero on 200 baria ja peittoalueet ovat pituudeltaan 0,4 mm, 0,8 mm, 1,0 mm ja 1,4 mm. Välysvuodon kasvaessa alkaa öljy lämmetä voimakkaasti. Välysvuotoa on pienennetty muun muassa siten, että luistit on varustettu keskitysurilla, joiden ansiosta paine tasaantuu paremmin luistin ympärille. Kuvasta 8.27 selviää mitä peitolla ja välyksellätarkoitetaan.

0,4 0,8 1,0 1,4

peiton pituus (mm)

Kuva 8.26.

Kuva 8.27.

Häiritsevät voimat

Nämä ovat virtauksesta aiheutuvia voimia, joista tärkein on Bernoullin voima. Virtauksen kasvaessa kasvavat myös häiritsevät voimat, jolloin ohjauksen tasapainotila ei asetu enää magneetin, kitkavoimien ja keskitysjousen voiman muodostamaan tasapainotilaan, vaan tasapainotilanne alkaa hakeutua pikemminkin Bernoullin voiman ja magneetin kesken, jolloin tilanne muuttuu epämääräiseksi.

8.2.14 Venttiilien huolto

Seuraavathuolto-ohjeet on tarkoitettu sellaisiksi, jotka ovat mahdollisia kenen tahansa tehdä. Tarkempia vuoto-, paine- ym. mittauksia varten tarvitaan jo runsaasti erikoistyökaluja ja erikoisosaamista sekä asianmukaista laboratoriota.

1. Suuntaventtiilit varastoidaan liitinaukot tulpattuina, ja kotelotilat tiivistettynä öljyllä
2. Tiivistykseen käytetään hydrauliikkaa varten valmistettua liimaa. Teflon-teippiä ei saa käyttää (!), mieluummin hamppua tai tappuraa
3. Silmämääräiset tarkastukset ovat riittäviä, eli jos luisti liikkuu sormilla kokeiltaessa takeltelematta, ja karassa ei ole silmin nähtäviä kulumajälkiä, on kaikki niiltä osin hyvin. Pesissä olevia naarmuja voi hioa käsin pulloharjan tapaisella harjalla, ja karasta voidaan pienet naarmut ottaa vesihioma- paperilla pois
4. Jos kyseessä on ilmakylpykelalla varustettu venttiili, on syytä purkaa magneettia niin paljon, että voidaan katsoa, onko magneettiin tiivistynyt kosteutta. Kosteus ja sen aiheuttama ruoste poistetaan ja kokeillaan sen jälkeen oikealla ohjausjännitteellä magneetin toiminta
5. Huollettu venttiili on syytä ajaa koepenkissä, jotta huollon onnistuminen varmistuisi. Koeajo voi tapahtua siten, että vuorotellaan ohjausvirtaa molemmille magneeteille, ja todetaan painemittareista, kulkeeko öljy venttiilin läpi ja sulkeutuuko venttiili, kun ohjausjännite poistetaan
6. Nostetaan paine varovasti maksimityöpaineeseen ja reilusti sen yli (tässä vaiheessa suojaa silmäsi). Näin voidaan todeta mahdolliset vuodot.

8.2 PAINEVENTTIILIT

Paineventtiileillä voi olla monia tehtäviä. Tuotettu voima tai vääntömomentti ovat riippuvaisia paineesta, joten paineen avulla niitä voidaan säätää tai rajoittaa. Eräs paineventtiilien tärkeä tehtävä on suojata järjestelmää ja sen komponentteja ylipaineelta ja ylikuormitukselta. Paineventtiilit voidaan ryhmitellä:

1. Paineenrajoitusventtiilit
2. Paineenalennusventtiilit
3. Paineenohjausventtiilit

8.2.1 Paineenrajoitusventtiilit

Paineenrajoitusventtiilille tyypillisiä tehtäviä ovat:

• ylikuormitussuojana toimiminen
• järjestelmän maksimipaineen määritys
• pumpun kytkeminen tarvittaessa vapaakierrolle

Venttiilikirjo on moninainen, yleensä ne ryhmitellään:

1. Suoraanohjatut paineenrajoitusventtiilit
2. Esiohjatut paineenrajoitusventtiilit

Proportionaalipaineenrajoitusventtiileissä jousen säätö tapahtuu sähköisesti ohjatun solenoidin avulla, mikä mahdollistaa portaattoman paineensäädön jatkuvasti.

8.2.1.1 Suoraanohjattu paineenrajoitusventtiili

Kuva 8.2.1 esittää suoraanohjatun paineenrajoitusvent-tiilin toimintaa.

Kuva 8.2.1

Järjestelmän paine p vaikuttaa istukan alapintaan, saaden aikaan voiman, joka pyrkii nostamaan istukkaa. Jousen esikiristyksellä määrätään kuinka suuri paine tarvitaan ennen kuin istukka avautuu. Jousen esikiristys voi olla kiinteä tai säädettävä. Kun saavutetaan avautumispaine, istukka avautuu ja nestevirtaus pääsee poistoliityntään, josta on aina yhteys tankkiin. Ylimääräinen vastapaine tässä liitynnässä nostaa vastaavalla määrällä venttiilin avautumispainetta. Avautunutta venttiiliä esittää kuva 8.2.2.

Kuva 8.2.2

Venttiilin läpi virtaavan tilavuusvirran kasvaessa istukan on avauduttava lisää ja puristettava myös jousta enemmän kasaan. Tällöin myös venttiilin painepuolen paine hieman nousee. Kuva 8.2.3kuvaa venttiilin asetuspaineen muutosta tilavuusvirran kasvaessa. Venttiilissä esiintyy myös virtausvoimista johtuvaa hystereesiä. Hystereesi tarkoittaa, että avautumis- ja sulkeutumispaine eivät ole samoja. Käytännössä tämä näkyy niin, että venttiilin avauduttua paineen pitää laskea jonkin verran matalammalle ennen kuin venttiili jälleen sulkeutuu.

Kuva 8.2.3

Suoraanohjatun paineenrajoitusventtiilin etu on nopea avautuminen, jolloin se pystyy nopeasti rajoittamaan paineen nousua. Mm työkoneventtiileissä lähtöporttien paineenrajoitusventtiilit ovat usein suoraanohjattuja ja niitä kutsutaan "shokkiventtiileiksi" tai "shokeiksi".

Suurilla virtauksilla venttiilin koko kasvaa ja tarvittaisiin entistä jäykempi jousi, mikä puolestaan lisää hystereesiä. Suuremmillatilavuusvirroilla onkin tavallista käyttää esiohjattuja paineenrajoitusventtiileitä. Käytetty piirrosmerkki on kuvassa 8.2.4.

Kuva 8.2.4

8.2.1.2 Esiohjattu paineenrajoirusventtiili

Esiohjatun paineenrajoitusventtiilin rakennetta esittää kuva 8.2.5. Kuvassa vasemmalla on istukkatyyppinen venttiili ja oikealla luistityyppinen venttiili.

Kuva 8.2.5

Järjestelmän paine tasaantuu suuttimien kautta pääistukan molemmille puolille. Koska istukan pinta-alat ovat yhtä suuret, on istukka hydraulisesti tasapainossa. Istukan takana oleva jousi pitää istukan kiinni vastinpintaa vasten. Yhteys P-kanavasta säiliökanavaan (T) on suljettu. Paineen noustessa järjestelmässä nousee paine myös istukan jousen puoleisessa päässä, jolloin tasapaino säilyy ja istukka on suljettuna. Kuvan mukaisesti on istukan jousen puoleisesta päästä myös yhteys suoraanohjatun paineenrajoitusventtiilin kartioistukalle, jonka jousen voima on aseteltavissa. Järjestelmän paineen noustessa riittävän suureksi, se voittaa esiohjausistukan jousen voiman. Tällöin esiohjausistukka avautuu ja öljyä alkaa virrata Y-kanavaan ja sieltä säiliöön. Pääistukan jousen puolen paine alenee suuttimen johdosta, alapuolella paine kuitenkin säilyy. Hydraulinen tasapaino menetetään ja pääkara nousee ylöspäin laskien öljyä säiliöön.

Esiohjatun paineenrajoitusventtiilin piirrosmerkit ovat kuvassa 8.2.6. Vasen on yksinkertaistettu merkki ja oikealla täydellisempi merkintä.

Kuva 8.2.6

Kuva 8.2.7

Kuva 8.2.7 esittää esiohjatun paineenrajoitusventtiilin halkileikkausta. Kuvassa näkyy myös mahdollisuus päästä liittymään esiohjauspuolelle (pilottipuolelle). Tämä mahdollistaa useamman asetuspaineen käytön tai vapaakiertomahdollisuuden lisäkytkentöjä käyttäen.

8.2.1.3 Vapaakierto-paineenrajoitusventtiili

Pumpunkeventäminen vapaakierrolle perustuu siihen, että esiohjatun ns. "pilottipaineen" annetaan purkautua säiliöön. Tämä voi tapahtua manuaalisesti tai sähköisesti. Sähköinen tapa näkyy kuvassa 8.2.8.

Ns. vapaakiertoventtiilinä toimii sähköisesti ohjattu 2/2-suuntaventtiili, jonka kautta "pilotti-virtaus" pääsee säiliöön magneetin ollessa vailla ohjausvirtaa (kuvassa kela aktivoituna). Ohjausvirran kytkeydyttyä magneettiankkuri työntää 2/2-luistin kiinniasentoon, jolloin yhteys istukan jousenpuoleisesta päästä säiliöön katkeaa, ja paine tasaantuu Pascalin lain mukaan samaksi molemmille puolille istukkaa, ja istukan jousi pääsee ohjaamaan istukan kiinni. Vapaakierto on nyt päättynyt ja paineventtiili alkaa toimia normaalina paineenrajoitusventtiilinä.

Kuva 8.2.8

8.2.1.4 Paineenrajoitusventtiilien tyypillisimmät häiriöt

Toimiessaan järjestelmän ylikuormitussuojana saattaa paineenrajoitusventtiili joutua toimimaan äärirajoillaan. Tällöin paineenrajoitusventtiili vikaantuu herkemmin ja aiheuttaa häiriöitä muualle järjestelmään. Tästä syystä voidaan vian paikallistaminen aloittaa paineenrajoitusventtiilistä, varsinkin, jos järjestelmä ei ole tuttu. Seuraavassa muutamia tyypillisimpiä vikoja, jotka aiheutuvat paineenrajoitusventtiilistä:

Ylikuumeneminen

Paineenrajoitusventtiili on asetettu liian alhaiselle avautumispaineelle, jolloin venttiili joutuu "tekemään työtä" eli avautumaan liian usein ja toimilaitteen nopeus alenee, jos osa pumpun tuotosta kulkee jatkuvasti paineenrajoitusventtiilin kautta. Syy voi alla esimerkiksi, että epäpuhtaudet pitävät istukkaa auki, asetusarvo on muuttunut tärinän tms. johdosta tai jousi on rikki.

Paine ei nouse

Paineenrajoitusventtiilin istukka ei pääse sulkeutumaan, johon syynä saattaa alla, että vapaakiertoventtiili on auki (esim. kela vaurioitunut), jousi katkennut tai epäpuhtaudet ovat jumittaneet istukan auki-asentoon. Itse paineenrajoitusventtiilissä istukoiden ja luistien pinnoille kerääntyy öljystä peräisin olevaa lakkamaista ainetta, sen enemmän ja nopeammin, mitä kuumempana öljy on. Yleensä eri tekijät vahvistavat toisiaan. Öljy kuumenee, koska paineenrajoitus- venttiili vuotaa lakkamaisen aineen aiheuttamasta jumittumisesta ja kuumeneminen aiheuttaa lisää öljyn kulumistuotteita, jotka kerääntyvät istukoille lakkamaiseksi kerrokseksi. Näin epäpuhtaudet lisääntyvät ja öljy kuumenee entuudestaan jne.

Paineenrajoitusventtiileiden istukkapinnat ovat kuluneet tai hakkautuneet

Tällöin venttiili ei ole enää tiivis. Kun asetat painetta, muista, että:

• paineen määrää aina kuorma. (paineenrajoitusventtiili on asetettava aina kuormaa vasten)
• ettet aseta painetta ilman painemittaria
• jos paine ei nouse, niin ala käännä asetusruuvia pohjaan
• asetuksen jälkeen lukitse säätö
• kun kierrät asetusruuvia, niin mieti, mitä se saa aikaan!

8.2.2 Paineenalennusventtiili

Paineenalennusventtiili poikkeaa paineenrajoitus-venttiilistä siinä, että paineenalennusventtiili alentaa sille tulevan paineen haluttuun arvoon ja pitää sen vakiona riippumatta tulevan paineen (ensiöpuolen paineen) vaihteluista. Venttiilit voidaan ryhmitellä:

1. Suoraanohjattu paineenalenusventtiilit
2. Esiohjattu paineenalennusventtiilit
3. 3-tie paineenalennusventtiilit

Suoraanohjatun paineenalennusventtiilin piirrosmerkki on kuvassa 8.2.9. Venttiilin halkileikkaus näkyy kuvassa 8.2.10.

Kuva 8.2.9

Ensiöpuolen paine 2 pääsee toisiopuolelle 1 kunnes toisiopuolen paine pystyy puristamaan jousta kokoon. Tällöin virtausaukko alussa kuristuu, estäen toisiopuolen paineen nousun ja lopulta voi sulkeutua kokonaan.

Esiohjattu paineenalennusventtiilin piirrosmerkki on kuvassa 8.2.11 ja venttiilin halkileikkaus kuvassa 8.2.12.

Kuva 8.2.10

Kuva 8.2.11

Toimintaperiaate: Samoin kuin esiohjatussa paineenrajoitusventtiilissä, muodostuu pääluistin (tai istukan) molemmille puolille yhtä suuri paine. Kun pinta-alat ovat yhtä suuria, on luisti hydraulisesti tasapainossa.

Paine vaikuttaa myös esiohjausistukan pinta-alalla pyrkien avaamaan istukkaa. Kun pienennämme sorminupilla jousen voimaa, niin istukka avautuu ja purkaa painetta vuotoliitännän kautta säiliöön. Paine alenee pääluistin kiinteänjousen puolella ja pääluisti nousee ylöspäin pienentäen virtauspoikkipinta-alaa ensiöpuolelta toisiopuolelle. Tähän virtauspoikkipinta-alan muodostamaan painehäviöön perustuu paineen aleneminen.

Paineenalennusventtiileille tyypillinen toiminta tilavuusvirran kasvaessa näkyy kuvassa 8.2.13.

Kuva 8.2.12

Kuva 8.2.13

Kolmitiepaineenalennusventtiili, kuva 8.2.14, toimii normaaliin virtaussuuntaan kuten edellä esitetyt venttiilit. Se mahdollistaa kuitenkin paluuvirtauksen, mikäli toisiopaine kasvaa asetusta suuremmaksi. Venttiili toimii kuten paineenrajoitusventtiili virtauksen kulkiessa toisiopuolelta tankkiin. Kolmitie paineenalennusventtiilin toimintakuvaaja on kuvassa 8.2.15.

Kuva 8.2.14

Kuva 8.2.15

8.2.3 Paineenohjausventtiilit

Paineenohjausventtiilit ovat oikeastaan muunnelmia paineenrajoitusventtiileistä tai paineenalennus-venttiileistä, jotka soveltuvat hieman toisenlaisiin tarkoituksiin. Tässä esitellään kaksi paineen-ohjausventtiiliä:

1. Sekvenssiventtiili
2. Kuormanlaskuventtiili

8.2.3.1 Sekvenssiventtiili

Sekvenssiventtiili muistuttaa läheisesti paineenrajoitus-venttiiliä. Sekvenssiventtiilissä jousitila kytketään itsenäisesti tankkiin (tai joskus ulkoilmaan). Tämän pienen muutoksen johdosta venttiilin toisiokanavassa voi vaikuttaa paine, eikä sillä ole vaikutusta venttiilin toimintaan. Sekvenssiventtiiliä käytetään yleensä ohjaamaan virtausta toisaalle paineen ylitettyä tietyn asetusarvon. Sekvenssiventtiilit ovat suoraan- tai esiohjattuja. Venttiilin avautumista ohjaava paine voidaan ottaa sisäisesti (ensiöpuolelta) tai ulkoisesti. Kuvassa 8.2.16 on suoraanohjattu sekvenssiventtiili ja kuvassa 8.2.17 esiohjattu sekvenssiventtiili. Kummassakin tapauksessa on ulkoinen ohjaus.

Kuva 8.2.16

Kuva 8.2.17

Sekvenssiventtiilin avulla voidaan toteuttaa mm peräkkäiset liikkeet siten, että ensimmäisen toiminnan saavutettua riittävän paineen (tultua perille), avautuu sekvenssiventtiili päästäen myös toisen toimilaitteen liikkeelle. Ulkoisesti ohjattujen sekvenssiventtiileiden avulla voidaan toteuttaa monenlaisia toimintoja.

8.2.3.2 Kuormanlaskuventtiili

Kuormanlaskuventtiili on oikeastaan ulkoisesti ohjattu sekvenssiventtiili mutta koska siihen yleensä liittyy vastaventtiili ja käyttötarkoitus on tietty, ansaitsee se oman nimityksensä. Kuvasta 8.2.18 selviää venttiilin toimintaperiaate ja kuvassa 8.2.19 on venttiilin tyypillinen kytkentä.

Kuva 8.18

Kuva 8.2.19

Kuormanlaskuventtiiliä tarvitaan kuorman hallittuun laskuun, kuorman paikallaan pysymisen varmistamiseen ja lisäksi se toimii myös letkunrikkoventtiilinä. Sylinterissä kuorman paino voi työntää nestettä paluupuolelta ulos enemmän kuin tulopuolelle ehtii tulla. Tästä aiheutuisi kavitointia. Kuormanlaskuventtiilillä varmistetaan riittävä vastapaine kuormalle, jotta lasku olisi hallittu. Istukkatyyppinen tiivis kuormanlaskuventtiili pystyy myös kannattelemaan kuormaa ylhäällä pitkään. Kun se asennetaan sylinteriin kiinteästi tai metalliputkella, ei letkun rikkoutuminen saa kuormaa putoamaan alas.

8.3 VIRTAVENTTIILIT

Virtaventtiilien tehtävänä on tilavuusvirran säätäminen ja samalla myös liike- tai pyörimisnopeuden säätäminen. Virtaventtiilit voidaan ryhmitellä:

1. Virtavastusventtiilit
2. Virransäätöventtiilit
3. Virranjakoventtiilit

8.3.1 Virtavastusventtiilit

Virtavastusventtiilit rajoittavat tilavuusvirtaa virtauspinta-alaa rajoittamalla. Yksinkertaisin virtavastusventtiili on kuvan 8.3.1 mukainen kiinteä kuristus.

Kuva 8.3.1

Kuristukset voidaan jakaa turbulenttisiin (yllä) ja laminaarisiin (alla) riippuen niissä vallitsevasta virtaustyypistä. Useimmiten käytetään turbulenttisia kuristuksia, koska niissä viskositeetin muutos vaikuttaa vähemmän tilavuusvirtaan. Kaavioissa ei aina erotella millaisesta kuristuksesta on kysymys.

Virtavastusventtiilien yleisimmät piirrosmerkit ovat kuvassa 8.2.2.

Kuva 8.3.2

Vastusvastaventtiilissä (alin kuvassa 10.2) on lisäksi vastaventtiili, joka sallii vapaan virtauksen toiseen suuntaan.

Virtavastusventtiileissä tilavuusvirta riippuu virtauspinta-alasta A sekä paine-erosta Δp kuristuksen yli alla olevan yhtälön mukaisesti:

jossa μ on kuristuksen muodosta riippuva purkauskerroin ja ρ nesteen tiheys. Koska virtausta säätävän kuristuksen yli vallitseva paine-ero riippuu kuorman suuruudesta (joskus myös syöttöpaineesta), vaihtelee myös männän liikenopeus kuormasta riippuen. Kuva 8.3.3 kuvaa paine-eron vaikutusta liikenopeuteen.

Kuva 8.3.3

8.3.2 Virransäätöventtiilit

Virransäätöventtiileissä käytetään lisäksi painekompensaattoria, jolla säätökuristimen yli vaikuttava paine-ero saadaan pysymään vakiona. Näin kuorman koolla ei ole enää vaikutusta liikenopeuteen. Virransäätöventtiilit voidaan jakaa 2-tie ja 3-tie virransäätöventtiileihin. Kuvassa 8.3.4 on 2-tievirransäätöventtiilin piirrosmerkit. Alin on yksinkertaistettu piirrosmerkintä. Yhtenäinen viiva kuristimen ympärillä tarkoittaa painekompensoitua venttiiliä. Puhuttaessa ja piirrettäessä käytetään joskus termiä virransäätö myös virtavastaventtiilien yhteydessä.

Kuva 8.3.4

Kuva 8.3.5

Virransäätöventtiili, kuva 10.5, kuristaa virtausta kahdessa kohtaa. Painekompensaattorin karaan vaikuttaa toisaalta toimilaitteella vallitseva kuormanpaine p3 ja toisaalta kuristimelle päästettävä syöttöpaine p2. Painekompensaattorikara etsii hydraulista tasapainoa ja säätää kuristimelle tulevan syöttöpaineen p2 yhtä suureksi kuin jousen + paineen p3 summa. Mittakuristimen yli vaikuttaa siis jousen määräämä paine-ero. Tämän johdosta toimilaitteelle menevää tilavuusvirtaan ei vaikuta kuorman suuruus.

Virransäätöventtiilin yhteydessä voi olla myös vastaventtiili, kuva 8.3.6, jolloin se muistuttaa läheisesti kuvan 8.3.2 vastusvastaventtiiliä. Alimmassa kuvassa on 3-tievirransäätöventtiili. 3-tie virransäätöventtiili näkyy kuvassa 8.3.7

Kuva 8.3.6

Kuva 8.3.7

8.3.3 Virran jako venttiilit

Virranjakoventtiilien avulla tilavuusvirta jaetaan kahteen yhtä suureen osaan (joskus myös eri suuriin). Kaavioissa käytetty piirrosmerkki on kuvassa 8.3.8.

kuva 8.3.8

Ehjä viiva komponentin ympärillä tarkoittaa, että tässäkin käytetään painekompensointia. Näin virtauksen suuruus ei vaihtele vaikka lähtöliitynnöissä olisi erilainen paine (kuorma). Täydellisempi kytkentä näkyy kuvassa 8.3.8. Venttiilin tarkkuus on n +/- 5%, joten ajan kuluessa sylinterit joutuvat epätahtiin. Jos toinen sylinteri tulee ensin päätyyn pysähtyy myös toinen painekompensoinnin johdosta. Tämä vaatiikin yleensä lisäventtiilin käyttöä, jolla sylinterit saadaan tahdistettua. Toimiakseen hyvin virranjakoventtiilin nimellisvirtauksen tulee olla oikea (lähellä sovellutusta). Liian pieni tai suuri tilavuusvirta lisää venttiilin epätarkkuutta.

Kuva 8.3.9

Kuvassa 8.3.9 on esitetty myös virranjakomoottoreita käyttävä tahdistus. Tällä on mahdollista saavuttaa parempi tarkkuus. Tahdistusmenetelmän valinnassa on syytä olla huolellinen, liika epätarkkuus saattaa aiheuttaa suuriakin vaurioita.

8.3.4 Virtauksen säätö

Tilavuusvirtaa säätämällä saadaan säädettyä liikenopeutta. Säätötavat voidaan ryhmitellä:

1. Painepuolen säätö (meter-in)
2. Paluupuolen säätö (meter-out)
3. Sivuvirtasäätö (by-pass)

8.3.4.1 Painepuolen säätö

Painepuolen virtausta säädettäessä rajoitetaan toimilaitteelle virtaavaa tilavuusvirtaa. Kuvassa 8.3.10 on esitetty erilaisia säätötapoja.

Kuva 8.3.10

Näistä kahta vasenta (1 ja 2) voi pitää painepuolen säätönä. Virtaventtiili sijoitetaan joka syöttöpainelinjaan tai venttiilin ja pumpun väliin niin, että sylinterille menevä virtaus kuristuu. Jos halutaan erilliset liikenopeudet molempiin liikesuuntiin, pitää myös varrenpuoleisessa kanavassa olla virtaventtiili. Kuristuskohdan ja toimilaitteen välissä vallitsee kuorman mukainen paine ja sitä ennen pumpun syöttöpaine. Negatiivisella kuormituksella (kuorma vaikuttaa liikesuuntaan) säätö ei kuitenkaan toimi, koska toimilaitteelle ei muodostu vastapainetta.

8.3.4.2 Paluupuolen säätö

Kuvassa 8.3.10 kaksi oikean puolista kuvaa esittävät paluupuolen säätöä. Tällöin kuristetaan sylinteristä poistuvaa virtausta. Tätä säätöä käytettäessä kuorman vaikutussuunnalla ei ole merkitystä, sylintereiden molempiin kammioihin muodostuu paine. Haittapuolena voidaan esittää tilanne, jossa sylinterin ulosliikkeen aikana poistokuristus on pienellä. Tällöin sylinteri toimii tavallaan paineen muuntimena männänvarren puolen paineen kasvaessa sylinterin pinta-alasuhteen määrittämänä.

Käytettäessä paine- tai paluupuolen säätöä kiinteätuottoisen pumpun kanssa, täytyy ylimääräisen tilavuusvirran mennä tankkiin paineenrajoitusventtiilin läpi. Seurauksena voidaan tuottaa järjestelmään paljon hukkatehoa. Säätötilavuuspumppua käytettäessä nämä säätötavat sopivat hyvin.

8.3.4.3 Sivuvirtasäätö

Sivuvirtasäätöä käytettäessä tarjotaan tilavuusvirralle rinnakkainen reitti säiliöön. Kuva 8.3.11 esittää kytkentää.

Kuva 8.3.11

Ylimääräisen tilavuusvirran ei tarvitse tässä tapauksessa mennä säiliöön paineenrajoitusventtiilin läpi, jolloin paine nousisi arvoon p1. Nyt se pääsee säiliöön virtaventtiilin läpi tarvitulla kuormanpaineella p2. Katkoviiva kuvaa tilannetta, jos tässä käytettäisiin paine- tai paluupuolen säätöä ja tuotettaisiin suurempi häviöteho. Säästöä syntyy p1-p2 väliin jäävän pinta-alan verran. Pinta-ala kuvaa tehoa.

8.4 VASTAVENTTIILIT

Vastaventtiilit sallivat virtauksen toiseen suuntaan ja estävät sen toiseen suuntaan. Rakenteellisesti ne ovat useimmiten istukkaventtiileitä. Kuva 8.4.1 esittelee tavallisia vastaventtiilirakenteita sekä piirrosmerkit.

Kuva 8.4.1

Rakenteellisesti venttiileissä on lähes aina jousi mutta kaavioihin se piirretään silloin, kun jousella on toiminnallinen merkitys (yleensä vastapaineen aikaan saanti). Suositeltavaa on merkitä jousen aikaansaama vastapaine myös hydraulikaavioon.

Vastaventtiileitä on järjestelmässä monessa paikassa ja usein myös muiden venttiilien yhteydessä. Vaikka kyseessä on yksinkertainen venttiili, tulee sekin valita riittävän huolellisesti. Jos vastaventtiilin läpi virtaa tarkoitettua suurempi tilavuusvirta, saattaa mm kuvan 8.4.1 (1) mukaisen venttiilin kuula saada soikion muotoisen liikeradan pesässä ja lähteä lisäksi pyörimään. Tämä tuhoaa venttiilin nopeasti. Vastaavasti liian pieni virtaus voi aiheuttaa venttiilin jatkuvaa avautumista ja sulkeutumista, mikä saattaa kuulua kovana meluna järjestelmän toimiessa. Vikojen korjauskulut nousevat korkeiksi suhteessa venttiilien hintoihin.

Kuvassa 8.4.2 on sovellutuksia, joissa vastaventtiileitä käytetään.

Kuva 8.4.2

1. Estämässä pumpun pyöriminen väärään suuntaan pysäyttämisen yhteydessä
2. Vastusvastaventtiili, vapaa virtaus toiseen suuntaan
3. Lisätäyttö säiliöstä
4. Hydraulimoottori voi pyöriä kavitoimatta pysäyttämisen jälkeen
5. Imusuodattimen tukkeutumin tai liian suuri alipaine
6. Paluusuodattimen ohivirtausventtiili tukkeutumisen varalta
7. Sama virransäätöventtiili säätää virtauksen kummassakin virtaussuunnassa
8. Suljetun järjestelmän syöttöpumppu voi aikaansaada syöttöpaineen imupuolelle (vaihtelee pyörimissuunnasta riippuen).

8.4.1 Vaihtovastaventtiili

Vaihtovastaventtiilin rakenne ja piirrosmerkki näkyvät kuvassa 8.4.3.

Venttiiliin tulee virtaus molemmilta sivuilta. Suuremmalla paineella tuleva virtaus voittaa ja sulkee vastapuolen sekä pääsee jatkamaan päällä olevaan liityntään.

Kuva 8.4.3

Tällaista venttiiliä käytetään mm painekompensaattoria käytettäessä, kuva 8.4.4, sekä kuormantuntevissa työkoneventtiileissä (LS), kuva 8.4.5.

Kuva 8.4.4

Kuva 8.4.5

Kummassakin sovellutuksessa suurempi tulevista paineista pääsee eteenpäin.

8.4.2 Ohjattu vastaventtiili

Ohjatut vastaventtiilit ovat paineella avattavia tai suljettavia vastaventtiileitä. Useammin törmää paineella avattavaan venttiiliin, jota kutsutaan myös lukkoventtiiliksi, kuva 8.4.6.

Kuva 8.4.6

A-liitäntään tuleva virtaus pääsee B-liityntään vastaventtiilin avautuessa mutta B-suunnasta tuleva virtaus pääsee A:n vain, kun X-liitynnässä on paine. Kuva 8.4.7 esittää kytkentäsovellutusta. Siitä selviää, että venttiiliä käytetään varmistamaan sylinterin paikallaan pysyminen myös kuormitettuna. Tiivis istukkatyyppinen lukkoventtiili estää sylinterin liikkeen, vaikka suuntaventtiili vuotaisikin. Lukkoventtiiliä käytettäessä on suositeltua käyttää kuvassa näkyvää suuntaventtiilin keskiasentoa. Se varmistaa, että paineliitynnästä mahdollisesti syntyvä vuoto ei pääse nostamaan painetta sylinterille meneviin putkiin ja avaamaan lukkoventtiiliä. Lukkoventtiilin ongelma on äkillinen avautuminen ja sulkeutuminen, jonka johdosta kuvan 8.4.7 sylinteri saattaa saada epästabiilin laskuliikkeen (venttiilin avautuessa laskuliike tapahtuu niin nopeasti, että varren puolen paine laskee ja lukkoventtiili sulkeutuu avautuakseen heti perään uudelleen jne..).

Kuva 8.4.7

Haluttaessa varmistaa sylinterin paikallaan pysyminen molemmissa liikesuunnissa, voidaan käyttää kuvan 8.4.8 mukaista kaksoislukkoventtiiliä.

Kuva 8.4.8