Folyadékáram útját irányító elemek: Az Útváltók - Hidraulika.hu

Kosár

 x 

A kosár üres

Bejelentkezés

Tanúsítványok

 
Excellent SME Tanúsítvány szerint a Hidro Master Kft. Magyarország legmegbízhatóbb cégei közé tartozik.

Bisnode tanusitvany

AAA a legmagasabb szintű minősítés a       cég pénzügyi megbízhatóságára.

www.hidraulika.hu Cikkek és kiadványok

Az útváltók működési helyzetüktől függően a munkafolyadék számára
különböző áramlási útvonalakat nyitnak meg vagy zárnak el. Ennek
megfelelően nevük az áramlási utak számából (csatlakozások) és
működési helyzetük számából áll. (csatornaszám lehet 2; 3; 4; 5; 6,
helyzetek száma 2; 3; 4; 5).

Helyzetek 2 és 3. Alaphelyzetben
ábrázolva.(Három helyzetnél
„0”)
2 útú 2 helyzetű (2/2) útváltó
alaphelyzetben nyitott
4 útú 3 helyzetű (4/3-as) alaphelyzetben
zárt

Tehát ez: 4/3-as, mágnes
működtetésű, rugós visszaállítású,
alaphelyzetben tehermentesítő

 Szerkezetüknél fogva megkülönböztetünk:
• tolattyús (legelterjedtebb, de résolaj)
• ülékes (résolajmentes záráshoz)
• forgótolattyús – (ritkán, speciális rendeltetéssel).
Tolattyús útváltók elterjedtségüket köszönhetik:
• nyomáskiegyenlített (kis működtető erők) kialakítás;
• egyszerű felépítés (gyárthatóság);
• vezérlőfunkciók sokrétűsége (változatos kapcsolási lehetőségek)
• nagy kapcsolási teljesítmény, viszonylag kis veszteségek.
A nyomáskiegyenlített tolattyú speciális anyagból (pl. gömbgrafitos
öntvény) készült házban eltolva kapcsolja a különböző csatornákat.
A csatornák a házban áramlástechnikai szempontból kedvezően
vannak kialakítva (ld. veszteségek). A csatornák a tolattyú furat körül
koncentrikusan helyezkednek el hornyok formájában, és a tolattyú
vezérlőéleivel való kapcsolatuk biztosítja a zárást vagy nyitást.

A tolattyú és a hornyok élei közti viszony (nyitás kezdete) szerint
megkülönböztetünk

a) Pozitív túlfedésű tolattyút. Nyitásig bizonyos mértékű elmozdulásra
van szükség.
b) Negatív túlfedésű tolattyút. Alaphelyzetben kicsit nyitott, zárásig
bizonyos mértékű elmozdulás szükséges. Bizonyos mértékű
folyadékot mindkét irányba átenged.
c) Ideális tolattyút. A nyitás a tolattyú elmozdulásakor azonnali.
Elvileg alaphelyzetben éppen még nem enged át folyadékot.
Megjegyzés: A fenti képet befolyásolja, hogy a valóságos tolattyú a
házban elmozdíthatóságának biztosításához radiális hézaggal illesztve
van – mindig van résolaj .

A résveszteségek a tolattyús útváltók fontos jellemzője, különösen
nagy nyomáson (35 MPa). Mértéke az illesztéstől és a rés (tömítés)
hosszától függ? (Útváltóknál az illesztés 0, 01…0,02 mm nagyságrend
körüli.)
Akkor miért nem csökkentik az illesztési hézagokat?
• deformációk a nagy nyomás miatt: öntött ház furatokkal +
horony vállak nyomástól behajolnak⇒ megfoghatják a tolatytyút
(beszorul)
• drága.
A résveszteségek csökkentésére a diszkrét működésű útváltók jelentős
pozitív túlfedéssel készülnek.

Az ábrán egy 10-es névleges méretű, pozitív túlfedésű útváltón átfolyó
folyadékmennyiség változása látható a tolattyúelmozdulás
függvényében, különböző terhelőnyomások (kimenőoldali) függvényében.
A tolattyúk különböző túlfedései miatt, meg szokták adni az
egyes tolattyúhelyzetek közti átmeneti állapot jelképét is, vagyis egy
három helyzetű útváltó esetére pl. öt helyzetet:

Közvetlen működtetésű útváltók
Közvetlen működtetés ⇒ a működtető elem közvetlenül hat a tolattyúra
(tolja). Ha erősítő fokozat van beiktatva ⇒ elővezérelt útváltó.
A villamos működtetésű, közvetlen vezérlésű útváltókat 10-es
névleges átmérőig gyártják. Ez 35 MPa nyomáson kb. max. 120 liter/
perc átengedett folyadékmennyiséget jelent.
Nagyobb névleges átmérőt pl. mágnes nagysága, átváltás biztonsága,
átkapcsoláskor nyomáslökések, stb. teszik kérdésessé.

Villamos működtetésű háromkamrás, három helyzetű, öt utu
tolattyús útváltó

Működése: Az 1 tolattyút a 4 és 5 mágnesek működtetik (példaként:
4 olajban működő egyenáramú, az 5 pedig váltóáramú). Az
alaphelyzetet a 6 rugók biztosítják a 8 rugótányéron keresztül. Ha a
mágnesek nem működnek, a 7 kézi (szükség) működtetéssel tolható
át a tolattyú.
Kamrák: Nagy nyomással terhelhető terek száma. (Felső ábrán a
három kamra: P, A, B. A TA és TB a mágneses terekhez kapcsolódó
visszafolyóág, ezért nyomással csak korlátozottan terhelhető). Öt
kamra (alsó ábra): mind az öt kamranyomással terhelhető, de a két
tankág egy belső csatornával rendszerint össze van kötve. A mágnesek
olajjal töltött terei egymással külön összeköthetők.)

Villamos működtetés
A mágnesek lehetnek:
• egyenáramúak (nagy áramfelvétel behúzva);
• váltóáramúak (nagy áramfelvétel behúzáskor).

Vagy: - száraz (működtető szeget tömíteni kell ⇒ járulékos
súrlódás) ill. - olajban működők (elválasztva külső környezettől, kenés,
csillapítás).

Egyenáramú: üzembiztos, lassúbb, viszonylag lágyabb kapcsolás,
nagy kapcsolási gyakoriság.
Váltóáramú: gyors (rövidebb kapcsolási idő), ha nem jut el véghelyzetéig
túlmelegedés veszélye.
Legyőzendő erők tolattyú áttolásakor: rugó, súrlódás, impulzus
erő (folyadékáramlás), tömegerő.
Impulzuserő csökkentése:

Kapcsolási idő (ISO 6403) összetevői:

tA – működtetési késedelem, a
gerjesztő-feszültség bekapcsolásától
a vasmag megmozdulásáig
(mágneses erő felépülése);
t1 – tolattyú mozgás az áramlási
erők felépüléséig;
t2 – mágneses erő felépülése az
áramlási erő maximumának legyőzéséig
(domináns);
t3 – tolattyúmozgás a löket
végéig

Áramlási veszteségek
Az útváltóba belépő és az onnan kilépő folyadék nyomáskülönbségével
(Δp) jellemezzük az átáramló folyadékmennyiség függvényében.

Lamináris áramlásnál a csatorna
falak melletti súrlódás dominál,
turbulens áramlásnál a
vezérlőéleknél okozta kinetikai
energia-veszteség.
Nagysága csatornánként eltérő
(ld. P-A, P-B, stb.).
Gyártó cégek összefoglalva és
csak az útváltóra vonatkoztatva
(csatlakozók nélkül) adják meg.
Meghatározása: adott, állandó
viszkozitáson, ISO4411 szerint.

Alkalmazhatóság tartománya (villamos működtetés esetére):
Mivel a mágnes által kifejthető erő korlátozott, ezért a rugó-, súrlódó-
és impulzuserő legyőzésére csak egy viszonylag szűk teljesítménytartományban
alkalmas.

A súrlódódási erő dominánsan
nyomásfüggő, az impulzuserő
dominánsan folyadékáram
függő ⇒ tehát ha a
folyadékáramot meg akarjuk
növelni
⇒ súrlódódási erőt (nyomást)
vissza kell venni.
Ha a nyomás a maximális
⇒ impulzus-erő korlátozott

Mint a feladatok alapján is látható, villamos működtetéskor nagyobb
névleges folyadékáramhoz elővezérelt (erősítő fokozatú) útváltót
kell alkalmazni.

Elővezérelt útváltók
A főszelep (1) hidraulikus működtetésű (lehet rugós és hidraulikus
alaphelyzetbe állítással), az elővezérlő (2) kis névleges méretű, közvetlen
villamos működtetésű útváltó.

Működés: A (3) főtolattyút a 4.1 és 4.2 rugók tartják alap (közép)
helyzetben. A 6 és 7 rugóterek az elővezérlő szelepen keresztül a T
ággal vannak összekötve ⇒ nyomásmentesek. Az elővezérlő az 5 csatornán
kapja meg a vezérlő-olajat (nyomás alatt). Ha a mágnest működtetjük
⇒ 6 tér nyomás alá kerül + 7 tér marad T ággal összekötve
⇒ tolattyú 4.2 rugóval szemben elmozdul (folyadék innen tartályba)
⇒ főtolattyú P-B és A-T ágai összekötve. Ha a villamos jel megszűnik,
6 és 7 tér ismét nyomásmentes, 4.2 rugó a tolattyút visszatolja
középhelyzetébe. A b mágnes működtetésekor ellenkező irányú a
folyamat. Vezérlőolaj ellátás: Most az X csatornáról (extern = külső).
Maximális és minimális (tolattyú biztonságos átkapcsolása) nyomása
előirt. Az A jelű csap átfordításával vezérlőolaj a P főágról (intern =
belső). Veszély: ha a P ág nyomása kicsi, nem elegendő a főtolattyú
átváltásához!!! Vezérlőolaj elvezetés: belső (T ágba) vagy külső (külön
vezetéken). Belső elvezetésnél veszély: T ág nyomáslökéseinek visszahatása.

Megjegyzés: Ha X, Y nincs feltüntetve ⇒ vezérlő-olaj BE, KI belső.
Kapcsolási idők:
A főtolattyú hidraulikus működtetésű. Átkapcsolásának idejét a
beáramló folyadékáram nagysága határozza meg, melyet az elővezérlő
kapcsol. Az elővezérlő útváltó átkapcsolási ideje a közvetlen vezérlésre
vonatkozó adatok vonatkoznak. A főszelep túl gyors átkapcsolása
(nagy hidraulikus teljesítményeket kapcsol) megengedhetetlen
nyomás-csúcsokat eredményezhet. Ezért a vezérlő térfogat mennyiséget
befolyásolni kell (pl. a fő- és elővezérlő közé beépített fojtó viszszacsapószeleppel,
ld. később).

A feladatban szereplő szelep szerkezeti kialakítása látható az alábbi
ábrán, átkapcsolási időállítással (az előbbi jelképen nincs feltüntetve):

Működés: Az elővezérlés működése, mint a rugóközpontosítású
elővezérlőnél. Eltérés csak a hidraulikus központosításban van. A
főtolattyú 3 végének felülete nagyobb mint a 9 végéé. A tolattyú középhelyzetét
biztosító 8 persely és a 9 dugattyúvég együttes felülete
pedig nagyobb, mint a 3 dugattyúvég felületé. Ha az elővezérlő útváltó
alaphelyzetben van, a 6 és 7 terek nyomás alatt vannak és a nyomás
azonos. Ezért a 3 dugattyúfelületre ható nyomás a tolattyút neki
szorítja a 8 perselynek, de azt már nem tudja elmozdítani. A tolattyú
középhelyzetében. Ha a b mágnesre jelet adunk, a 6 tér nyomásmentes
lesz, és a főtolattyút a 7 tér nyomása felütközésig balra tolja. A
vezérlőjel megszűntekor a 6 térben ismét nyomás jelenik meg, ami a
nagyobb felületek okán a tolattyút jobbra tolja, míg a persely középhelyzetnél
felütközik. A tolattyú 9 felülete kisebb, mint a 7, ezért a
tolattyú a középhelyzetben rögzül. Az a mágnes működtetésekor a 7
tér nyomásmenetes lesz, ezért a 6 tér nyomása a tolattyút a perselyből
kitolja jobboldali felütközésig. A 6 és 7 térbe beépített rugók csak
nyomásmentes állapotban képesek a tolattyút középhelyzetben tartani.
Az L csatlakozás a hüvely szivárgó olajának (zavaró nyomás) elvezetésére
szolgál.

Ülékes útváltók
Döntően a résolaj-mentes zárás lehetősége miatt használatosak. Továbbá,
az ülék miatti hosszú élettartamért.
Hátrányok:
• a hermetikusan záró ülék nem lehet nyomáskiegyenlített ⇒
nagy kapcsolási erők szükségesek ⇒ ez csak kis elmozdulásokon
lehetséges ⇒ nagy nyomásesés + kis folyadékáramok;
• átkapcsoláskor (ülék nyitása) zavaró folyamatok (pl. nyomáscsúcs,
nyomás-esés, rövidzár);
• kevés kapcsolási variáció.
Szerkezeti kialakítás:
Szintén lehetnek közvetlen működtetésűek és elővezéreltek.

Megjegyzés: a két kapcsolási
képhez más-más szerkezet
tartozik. Másodikhoz már
két záró-elem szükséges.

Működése: Mágnes működtetés (2). Az útváltó 3 kapcsoló része és
a 4 zárógolyó az 1 házban helyezkedik el. A golyót alaphelyzetében a
9 rugó tartja. Kapcsoláskor a 2 mágnes tolja ellenkező helyzetébe. A
mágnes által kifejtett erő a 6 karon, 7 golyón keresztül jut a 8 működtető
csapra, mely két végén tömítéssel van ellátva. A két tömítés közti tér a P ághoz csatlakozik. Így a kétoldali nyomással a 3 szeleprendszer
nyomáskiegyenlített. Ezért akár 63 MPa nyomásig lehet
használni. A 10 kézi szükségműködtető.
Itt a mágnes által kifejtett erőt karos mechanizmus sokszorozza,
de következménye kisebb nyitás. Ezért ismertek erősokszorozó nélküli
szerkezetek is. Ehhez a záró-elem működtetésének jobb nyomáskiegyenlítése
szükséges.

Működése: Közvetlen villamos működtetésű ülékes szelep .A 4
záróelem a 7 és 11 ülékeken ülhet fel. Kialakítás lehet alaphelyzetben
zárt (CK) vagy nyitott (UK). Ezt az 5 rugóbeépítésének módja dönti
el. A 3 tér a záró-elem mögött a P térrel van összeköttetésben. Ez
biztosítja a záró-elemen a nyomáskiegyenlítést. A záró-elemet alaphelyzetben
az 5 rugó, működtetett állapotban a 2 mágnes szorítja rá a
11 illetve a 7 ülékre.
A nagyobb térfogatáramokhoz alkalmazott elővezérelt kivitelnél
ügyelni kell az elővezérlő fokozat résveszteség mentességére is.

Következő írás: Zárószelepek, visszacsapók.

Our website is protected by DMC Firewall!