Hydraulisch magneetventiel - Hoe ze werken

Een hydraulisch magneetventiel wordt gebruikt voor het openen, sluiten of veranderen van de richting van hydraulica. Ze regelen actuatoren, zoals cilinders en motoren, in verschillende industrieën, zoals productie, luchtvaart en bouw. Dit artikel onderzoekt het ontwerp, de werking en de selectiecriteria voor 4/3- en 4/2-weg hydraulische magneetventielen.

Inhoudsopgave

• Constructie van hydraulisch magneetventiel
• Circuitfunctie van 4/3-weg hydraulisch ventiel
• Ontwerp van 4/2-weg hydraulisch ventiel
• Vergrendelmechanisme
• Selectiecriteria voor hydraulische magneetventielen
• Industriële toepassingen
• Veelgestelde vragen

Constructie van hydraulisch magneetventiel

Hydraulische richtingsventielen worden over het algemeen weergegeven door het aantal poorten en schakelposities. Een 4/3-weg hydraulisch ventiel heeft bijvoorbeeld vier poorten en drie posities (Figuur 2). Deze ventielen zijn ontworpen voor toepassingen met hoge druk, met een maximale drukclassificatie tot 350 bar (5075 psi), waardoor ze geschikt zijn voor veeleisende omgevingen.

De verschillende onderdelen zijn:

• Schuif (Z): Dit is een cilindrisch onderdeel in het ventiel dat beweegt om de stroom van hydraulische vloeistof te sturen. Het heeft landen (secties met grotere diameters) en groeven (kleinere diameters). De landen blokkeren de stroom, terwijl de groeven deze toelaten.
• Magneten (X en Y): De magneten zijn aan weerszijden van het ventiel geplaatst en bewegen de schuif wanneer ze geactiveerd worden. Wanneer magneet X wordt geactiveerd, trekt de elektromagnetische kracht de schuif naar links. Omgekeerd beweegt de schuif naar rechts wanneer magneet Y wordt geactiveerd. Deze schuifbeweging opent, sluit of verandert poortverbindingen, waardoor de stroomrichting wordt gewijzigd.
• Poorten (T, A, P, B): Hydraulische vloeistof komt binnen en verlaat het ventiel via de poorten.
  • Drukpoort (P): Hier komt de hydraulische vloeistof onder druk van de pomp het ventiel binnen. Het levert de vloeistof die naar de werkpoorten wordt geleid.
  • Werkpoorten (A en B): Deze poorten zijn verbonden met de hydraulische actuator, cilinder of motor. Afhankelijk van de schuifpositie wordt vloeistof naar poort A of B geleid om werk te verrichten, zoals het uitschuiven of intrekken van een cilinder.
  • Retourpoort (T): Deze poort laat hydraulische vloeistof terugkeren naar het reservoir nadat het door het systeem is gegaan. Het helpt bij het onderhouden van het vloeistofcircuit en zorgt ervoor dat overtollige vloeistof veilig wordt teruggevoerd.

Tabel 1: Enkele magneet vs dubbele magneten voor hydraulische ventielen

Criteria	Enkele magneet	Dubbele magneet
Functionaliteit	Eenvoudige aan/uit-bediening; keert terug naar standaardpositie bij uitschakeling (veerretour)	Regelt twee posities; blijft in de laatste positie bij uitschakeling (bi-stabiel)
Toepassingsvereisten	Geschikt voor toepassingen die een standaard fail-safe positie nodig hebben	Ideaal voor toepassingen die positiebehoud vereisen tijdens stroomuitval
Complexiteit regelsysteem	Eenvoudigere bedrading en besturingslogica	Complexere besturingslogica voor het beheren van twee spoelen
Kosten en onderhoud	Over het algemeen goedkoper en eenvoudiger te onderhouden	Kan duurder zijn en meer onderhoud vereisen
Ruimte en installatie	Doorgaans compacter, voordelig voor ruimtebeperkende installaties	Kan meer ruimte vereisen vanwege extra spoel

Circuitfunctie van 4/3-weg hydraulisch ventiel

Door de juiste schuifpositie te selecteren, regelt het 4/3-weg ventiel (Figuur 1) efficiënt de richting en stroom van hydraulische vloeistof, waardoor nauwkeurige bediening van hydraulische machines mogelijk is. De schuif in het ventiel kan in drie verschillende posities verschuiven, elk met een andere stroomrichting van de vloeistof:

• Positie 1 (Figuur 3, links): Wanneer de schuif naar rechts beweegt, verbindt poort P met poort A, en poort B met poort T. Deze configuratie leidt vloeistof van de drukpoort naar één werkpoort terwijl de andere werkpoort vloeistof terugvoert naar het reservoir.
• Positie 2 (Figuur 3, midden): In deze gesloten-centrum positie zijn alle poorten geblokkeerd. Dit stopt de vloeistofstroom, waardoor het systeem druk kan behouden zonder beweging.
• Positie 3 (Figuur 3, rechts): Wanneer de schuif naar links verschuift, verbindt poort P met poort B, en poort A met poort T. Dit keert de stroomrichting om, waarbij vloeistof naar de tegenovergestelde werkpoort wordt gestuurd en vloeistof van de andere poort naar het reservoir terugkeert.

Werkingsprincipe

• Circuitfunctie 1 (Figuur 3, Links): Het activeren van de schuif naar rechts verbindt de drukpoort (P) met werkpoort A en werkpoort B met de retourpoort (T). Deze opstelling beweegt de actuator in één richting.
• Circuitfunctie 2 (Figuur 3, Midden): In de gesloten-centrum positie zijn alle poorten geblokkeerd, waardoor de vloeistofstroom stopt en de systeemdruk behouden blijft.
• Circuitfunctie 3 (Figuur 3, Rechts): Het verschuiven van de schuif naar links verbindt de drukpoort (P) met werkpoort B en werkpoort A met de retourpoort (T). Dit keert de beweging van de actuator om.

Ontwerp van 4/2-weg hydraulisch ventiel

Een 4/2-weg ventiel heeft vier poorten en twee posities. Deze ventielen kunnen een enkele of dubbele magneet ontwerp hebben (Tabel 1). Ze kunnen worden geconfigureerd in een normaal open of gesloten positie, met een veermechanisme dat ervoor zorgt dat ze terugkeren naar hun standaardtoestand.

• In een enkel magneetventiel verschuift de schuif wanneer geactiveerd en keert automatisch terug naar zijn oorspronkelijke positie zodra de magneet wordt uitgeschakeld.
• Een dubbel magneetventiel laat de schuif verschuiven wanneer één magneet wordt geactiveerd en terugkeren wanneer de andere magneet wordt geactiveerd.

Het is cruciaal om ervoor te zorgen dat slechts één magneet tegelijk wordt geactiveerd om de juiste werking te behouden en mogelijke problemen te voorkomen.

Werkingsprincipe

De verschillende onderdelen in een 4/2-weg hydraulisch ventiel zijn:

• Vier poorten: Het ventiel bevat een drukpoort (P), twee werkpoorten (A en B), en een retourpoort (T). Deze poorten beheren de stroom van hydraulische vloeistof binnen het systeem.
• Twee posities: De schuif in het ventiel kan in twee verschillende posities verschuiven, elk met een andere stroomrichting van de vloeistof:
  • Positie 1: In deze positie is de drukpoort (P) verbonden met werkpoort A, en werkpoort B met de retourpoort (T). Deze configuratie leidt vloeistof van de drukpoort naar één werkpoort, waardoor de actuator in één richting kan bewegen.
  • Positie 2: Wanneer de schuif naar de andere positie verschuift, verbindt de drukpoort (P) met werkpoort B, en werkpoort A met de retourpoort (T). Dit keert de stroomrichting om, waarbij vloeistof naar de tegenovergestelde werkpoort wordt gestuurd en de actuator in de tegenovergestelde richting kan bewegen.

Vergrendelmechanisme

Het vergrendelmechanisme houdt de schuif op zijn plaats wanneer het hydraulische ventiel niet geactiveerd is. In een 2-positie ventiel kan de vergrendeling bijvoorbeeld de schuif in ofwel de open of gesloten positie houden. Wanneer het ventiel wordt geactiveerd, laat de vergrendeling de schuif los, waardoor deze kan terugkeren naar zijn neutrale positie.

Op dezelfde manier kan in een 3-positie ventiel het vergrendelmechanisme de schuif in elk van zijn drie mogelijke posities houden. Dit stelt het ventiel in staat om een specifieke toestand te handhaven zonder continue stroomtoevoer, wat nuttig kan zijn voor energie-efficiëntie en het behouden van systeemstabiliteit.

Selectiecriteria voor hydraulische magneetventielen

Ventielpoorten en posities

Bij het kiezen tussen 4/3-weg en 4/2-weg hydraulische magneetventielen, overweeg het volgende:

• 4/3-weg ventiel: Een 4/3-weg ventiel wordt typisch gebruikt voor toepassingen die een neutrale positie vereisen waar de actuator kan worden vastgehouden, zweven, of waar druk kan worden ontlast. Het is ideaal voor complexere besturing waar tussenposities nodig zijn.
• 4/2-weg ventiel: Een 4/2-weg ventiel is geschikt voor eenvoudigere toepassingen waar de actuator direct moet schakelen tussen twee toestanden, zoals het uitschuiven en intrekken van een cilinder zonder tussenpositie. Het is ideaal voor eenvoudige aan/uit-besturing.

Tabel 2: Veelvoorkomende circuitfuncties van hydraulische magneetventielen

Circuitfunctie	Toepassingsbehoeften	Systeemgedrag
Alle poorten open	Druk egaliseren of ontluchten	Staat vrije vloeistofcirculatie toe
Alle poorten gesloten	Vloeistofstroom stoppen, druk behouden	Het vergrendelsysteem voorkomt beweging
P open naar A, B open naar T	Actuator in één richting bewegen	Schuift cilinder uit of drijft motor vooruit
P open naar R, A en B gesloten	Systeemdruk ontlasten	Ontlast het systeem
Vergrendeling (Geen standaardpositie)	Positie behouden zonder stroom	Behoudt laatste positie, energie-efficiënt
P gesloten, A en B open naar T	Werkpoorten ontluchten, druk isoleren	Laat actuator zweven of neutraliseren
P open naar B, A open naar T	Actuator in tegenovergestelde richting bewegen	Trekt cilinder in of keert motor om

Materiaal

Het materiaal van het hydraulische ventiel moet compatibel zijn met de eigenschappen van het stromende medium.

• Gietijzer wordt typisch gebruikt voor het hydraulische ventiellichaam vanwege zijn hoge sterkte, duurzaamheid en uitstekende slijtvastheid tegen hydraulische vloeistoffen.
• NBR wordt gebruikt voor afdichtingen en o-ringen in hydraulische systemen omdat het bestand is tegen oliën en brandstoffen en een uitstekende slijtvastheid heeft.

Lees onze chemische bestendigheid gids voor meer informatie over de compatibiliteit van verschillende materialen met diverse media.

Aansluitgrootte

Zorg ervoor dat de ventielgrootte overeenkomt met de poortafmetingen van de bestaande componenten. Hydraulische magneetventielen zijn typisch beschikbaar met aansluitgroottes van NG6 (D03), wat een nominale grootte van 6 millimeter aangeeft.

Schuifactie

Schuifactie wordt bepaald door hoe de toepassing functioneert. Na de-energisatie vereisen sommige toepassingen dat de schuif in zijn huidige positie blijft, terwijl andere vereisen dat deze terugkeert naar het midden. "Geactiveerde stroomrichting" is het pad dat hydraulische vloeistof neemt wanneer het magneetventiel wordt geactiveerd (geënergiseerd). Voor bijvoorbeeld geactiveerde stroomrichting "P open naar A, B open naar T":

• P open naar A: Vloeistof stroomt van de drukpoort (P) naar werkpoort A, waardoor een actuator beweegt of een cilinder uitschuift.
• B open naar T: Vloeistof keert terug van werkpoort B naar de tank (T), waardoor het circuit wordt voltooid.

Maximale druk en temperatuur

Het ventiel moet bestand zijn tegen de maximale druk en de minimale en maximale temperatuurvereisten van de toepassing. Temperatuur is ook essentieel bij het bepalen van de ventielcapaciteit, omdat het de viscositeit en stroming van de vloeistof beïnvloedt. Het hydraulische ventiel is geschikt voor een temperatuurbereik van -30 tot 80 °C (-22 tot 176 °F) en een maximale druk van 350 bar (5075 psi).

Debiet

De debietvereiste van de toepassing zal helpen bij het bepalen van de ventielgrootte. Om efficiënte werking te behouden en knelpunten te voorkomen, kies een ventiel met een debietcapaciteit die overeenkomt met of iets hoger is dan de vereisten van uw systeem. Ventielen met debieten van 60 - 80 l/m worden vaak gebruikt.

Speciale kenmerken

• Handbediening: Maakt handmatige bediening van het ventiel mogelijk in geval van stroomuitval of voor onderhoudsdoeleinden, wat flexibiliteit biedt en systeemfunctionaliteit verzekert wanneer nodig.
• Energie-efficiënt (onder 9 VA): Ontworpen om weinig stroom te verbruiken, typisch onder 9 volt-ampère (VA), wat energiekosten vermindert en warmteontwikkeling minimaliseert, waardoor de algehele systeemefficiëntie wordt verbeterd.

Industriële toepassingen

Hydraulische magneetventielen worden gebruikt in een breed scala aan hydraulische systeemtoepassingen. Veelvoorkomende toepassingen van magneetventielen zijn:

• Watervoorzieningssystemen: Om waterstroom en -druk te regelen voor efficiënte distributie en lekpreventie.
• Turbinesystemen: Om hydraulische vloeistof te reguleren, turbinesnelheid en vermogensafgifte aan te passen om de hydraulische vloeistof te reguleren.
• Brandstof/benzinetoevoersystemen: Om brandstofstroom naar motoren te beheren, voor veilige en efficiënte levering.
• Afvalwaterzuiveringsinstallaties: Om vloeistofbeweging door behandelingsfasen te regelen voor juiste verwerking.
• Productiefabrieken: Om hydraulische vloeistofregulatie te automatiseren voor nauwkeurige machinebediening.
• Automobielindustrie: Om motoren, remmen en pompen te regelen, waardoor voertuigprestaties en veiligheid worden verbeterd.
• Luchtvaart- en scheepvaartindustrie: Om hydraulische systemen zoals landingsgestellen en besturing te bedienen.
• Bouw: Om beweging van zware machines te regelen voor taken zoals heffen en graven.
• Landbouwsectoren: Om machines efficiënt te beheren voor planten, oogsten en irrigatie.

Veelgestelde vragen

Wat is een hydraulisch magneetventiel?

Een hydraulisch magneetventiel is een door een magneet gecontroleerd richtingsventiel dat in een hydraulisch systeem wordt gebruikt om hydraulische vloeistof te openen, te sluiten of van richting te veranderen.

Wat is een schuif?

De schuif is een cilindrisch onderdeel binnen het ventiel dat helpt bij het openen, sluiten of veranderen van de stroomrichting in een hydraulisch of pneumatisch systeem.

Wat is de functie van een hydraulisch regelventiel?

Een hydraulisch regelventiel reguleert vloeistofstroom en -druk in een hydraulisch systeem, waarbij de vloeistof naar verschillende delen van het systeem wordt geleid zoals nodig.

Hoe verbetert een magneet de werking van een hydraulische pomp?

Het maakt snelle en nauwkeurige controle van vloeistofstroom mogelijk, waardoor de responsiviteit en efficiëntie van het hydraulische systeem worden verbeterd.