Các phần tử điều khiển trong hệ thống thủy lực

1. Mục đích và yêu cầu

Trang bị cho sinh viên các kiến thức về nguyên lý cấu tạo và hoạt động của các loại van điều khiển, các thiết bị bảo vệ và cảm biến thông dụng trong hệ thống thủy lực.

2. Giới thiệu chung

Trong hệ thống thủy lực điều khiển vấn đề quan trọng nhất. Các phần tử điều khiển của hệ thống sẽ quyết định toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống.Và phần tử cần đề cập đầu tiên là van, việc lựa chọn van không chỉ là loại van mà còn phải chọn kích thước van cho phù hợp.

Van thì có nhiều loại nhưng dựa vào chức năng ta có thể chia van thành 4 như sau:

  •  Van 1 chiều (one-way directional control valve/check valve).
  •  Van điều khiển hướng (directional control valves).
  •  Van điều khiển áp suất (pressure control valves).
  •  Van điều khiển lưu lượng (flow control valves).

3. Van một chiều (one-way directional control valve/check valve).

3.1. Van 1 chiều không có điều khiển

 3.1.1. Khái niệm 

Van một chiều là thiết bị bảo vệ đường ống dẫn , cho phép dòng chất lỏng-khí đi qua chỉ  theo 1 hướng nhất định và ngăn cản dòng theo hướng ngược lại. Chức năng quan trọng của van một chiều đó là đảm bảo chế độ vận hành chuẩn của cả hệ thống.

Hình 1. Cấu trúc van 1 chiều;
a-Loại van góc (angle valve); b-Loại van thẳng (straight valve);
c-Ký hiệu

3.1.2. Nguyên lí hoạt động

Hình 2. Nguyên lí van một chiều.

Nếu như áp lực  tác động lên ti van hình nón, thì nó sẽ đẩy ti van dịch ra khỏi vị trí khóa nếu như van không có lò xo áp lực. Lúc này, dầu sẽ chảy từ cửa 1 qua cửa 2 của van. Cửa 2 của van sẽ có áp lực làm việc là . Trong trường hợp van có trang bị cơ cấu lò xo áp lực tác động lên ti hình nón như trong hình 3 thì van sẽ cho phép dầu chạy từ cửa 1 qua cửa 2 khi:

p1 > p2 + ps

Trong đó  là áp lực tương đương của lò xo tác dụng lên ti hình nón, và được xác định theo biểu thức:Với:  là lực ép của lò xo lên ti hình nón,  là diện tích mặt côn của ti tại điểm làm kín giữa khoang cửa 1 với ti van.

Ti van làm kín của van 1 chiều có thể là ti hình nón, ti dạng mặt côn, ti đĩa hoặc bi kim loại. Trong hình 2 ta thấy cấu trúc bên trong của van, một lò xo nhỏ giữ cửa van ở vị trí đóng. Ở chiều thuận, áp suất lớn hơn lực lò xo (khoảng 5 psi) và dòng lưu lượng đi qua van, còn trong chiều ngược thì áp suất cùng chiều lực lò xo, van đóng.

3.1.3. Ứng dụng

Hình 3. Ứng dụng của van một chiều bảo vệ bơm thủy lực.

3.2. Van một chiều có điều khiển (pilot-operated check valve)

3.2.1. Khái niệm

Van 1 chiều có điều khiển là một dạng khác của van 1 chiều van này cho phép dòng lưu lượng tự do qua một chiều còn chiều còn lại chỉ cho phép lưu lượng qua khi có áp suất điều khiển ở cửa điều khiển.

Hình 4. Kết cấu thực và kí hiệu của van 1 chiều có điều khiển.

2.2.2. Nguyên lí hoạt động

Hình 5. Nguyên lí van một chiều có điều khiển.
a-Van khóa đường dầu từ B qua A; b-Dầu đi từ cửa A qua cửa B
c-Dầu đi từ cửa B qua cửa A khi có tín hiệu điều khiển ở X

 Ở trạng thái bình thường van khóa đường đầu từ A sang B( hình 6a)

Nếu như áp lực tác dộng lên ti hình tròn thì nó sẽ đẩy ti dịch ra khỏi vị trí khóa lúc này dầu sẽ chảy từ A sang B ( hình 6b)

Khi có tín hiệu  điều khiển ở X thì ti hình tròn bị đẩy ra khỏi vị trí khóa dầu đi tự do từ B sang A( hình 6c)

3.3. Van một chiều kép có điều khiển (pilot-operated double check valve)

Van 1 chiều điều khiển kép, tải có thể được định vị với độ chính xác tin cậy ở phía trên xy-lanh ngay cả khi có rò rỉ bên trong. Tuy nhiên, vị trí tin cậy này chỉ có thể đạt được phụ thuộc vào xy-lanh sử dụng. Việc định vị nhờ một van 1 chiều điều khiển kép là không khả thi trong trường hợp dùng xy-lanh treo hoặc xy-lanh có cần xuyên suốt.

Hình 6. Kết cấu thực và kí hiệu của một van 1 chiều kép.

3.3.1. Nguyên lí hoạt động

Hình 7. Nguyên lí van một chiều kép có điều khiển
a-Trạng thái khóa; b-Trạng thái mở; c- kí hiệu.

Van 1 chiều có điều khiển kép hoạt động theo nguyên lý như sau: dầu đi tự do từ cửa A1 qua B1 hoặc từ cửa A2 qua B2, dầu từ cửa B1 qua A1 hoặc từ cửa bị khóa. Nếu dầu đi qua van từ cửa A1 qua B1, thì piston điều khiển trong van dịch qua bên phải và ti van của khối van 2 mở, cho phép dầu đi qua van từ B2 qua A2. Van cũng hoạt động tương tự trong trường hợp dầu đi từ cửa A2 qua B2.

3.3.2. Ứng dụng

Van 1 chiều điều khiển kép để định vị chính xác tải m trên xy-lanh tác dụng kép.

Hình 7. Ứng dụng van một chiều kép để định vị tải.

4. Van điều khiển hướng (directional control valves)

Van điều khiển hướng là các thiết bị có chức năng thay đổi, mở hoặc đóng các đường dầu trong hệ thống thủy lực. Chúng được sử dụng để điều khiển hướng chuyển động của các phần tử trong hệ thống.

Các quy ước chung cho các loại van điều khiển hướng:

4.1. Van điều hướng 2/2

Van điều khiển hướng 2/2 là van 2 cửa và có 2 trạng thái ổn định.

Trong thiết kế, van thủy lực nói chung có 2 loại kết cấu chính: van ống  và van ti 

Hình 8. Nguyên lí cấu tạo của van 2/2.
a-Trạng thái không tác động; b-Trạng thái tác động

Ở trạng thái bình thường, khi chưa tác động, cửa P bị khóa cho nên dầu áp lực không thể đi từ P qua A (hoặc ngược lại). Khi tác động điều khiển lên nút ấn, ti van chuyển động sang phải, mở thông cửa A và P, dầu có thể đi qua giữa 2 cửa A và P của van.

Hình 9. Kí hiệu trong bản vẽ.
a-Khi chưa tác động; b-Khi có tác động điều khiển 

Với van ti, trong ký hiệu chú ý thể hiện ti van tựa vào khoang nối với cửa nào của van. Trong hình 10b thể hiện mặt côn khóa (hoặc bi khóa) của ti van tựa vào khoang nối với cửa P của van. Mặc dù ký hiệu chiều hướng của dầu như hình vẽ nhưng với van 2/2 này, việc dầu đi từ cửa A qua cửa P cũng được phép.

Hình 10. Cấu trúc và kí hiệu van ti 2/2.

4.2. Van điều hướng 3/2

4.2.1. Khái niệm

Van điều khiển hướng 3/2 là van 3 cửa và 2 trạng thái ổn định như cấu trúc nguyên lý ở hình vẽ 3.12 Về cấu trúc, van có 1 cửa làm việc A, cửa bơm P và cửa T thông về két.

3.2.2. Nguyên lí hoạt động

  • Khi không tác động điều khiển: cửa P khóa, cửa A thông với cửa T về két;
  • Khi có tác động điều khiển: cửa T khóa, cửa P thông với cửa A cho phép dầu vào hệ thống làm việc.

Hình 11. Van 3/2.
a-Nguyên lý cấu tạo; b-Ký hiệu.

4.3. Van điều khiển hướng 4/2 

4.3.1. Khái niệm

Van điều khiển hướng 4/2 là van 4 cửa 2 trạng thái ổn định như thể hiện ở hình vẽ 3.13. Về cấu trúc, van 4/2 có 2 cửa làm việc A và B, cửa bơm P và cửa T thông về két.

4.3.2. Nguyên lí hoạt động

  • Khi không tác động điều khiển: cửa P thông với cửa B, cửa A thông với cửa T về két;
  • Khi có tác động điều khiển: cửa P thông với cửa A, cửa B thông với cửa T về két;

Hình 12. Van 4/2.
a-Nguyên lý cấu tạo; b-Ký hiệu.

4.4. Van điều khiển hướng 4/3

4.4.1. Khái niệm

Van điều khiển hướng 4/3 là van 4 cửa 3 trạng thái ổn định. Về cấu trúc, van 4/3 có 2 cửa làm việc A và B, cửa bơm P và cửa T thông về két. Đối với van 4/3, thường thì cấu tạo là dạng van ống (spool valve). Với cấu trúc dạng van ti (poppet valve) ít dùng vì chế tạo phức tạp.

4.4.2. Nguyên lí hoạt động

Van này điều khiển hướng dòng chảy của dầu tùy thuộc vào vị trí điều khiển 

  • Khi có tác động điều khiển bên phải: cửa P thông với cửa A, cửa B thông với cửa T về két;
  • Khi có tác động điều khiển bên trái: cửa P thông với cửa B, cửa A thông với cửa T về két;
  • Khi không tác động điều khiển: cửa P thông với cửa T, cửa A và cửa B đều khóa.

Hình 13. Van 4/3.
a, b, c – Các trạng thái ổn định; d- Ký hiệu van.

Kí hiệu các trạng thái ổn định khi không có tác động điều khiển có nhiều dạng, tùy thuộc vào cấu tạo của van. Có thể có các dạng sau: 4.5.  Van thoi (shuttle valve)

Hình 14. Van thoi.

Một loại van điều khiển hướng khác là van thoi (shuttle valve), nó cho phép hệ thống hoạt động từ 1 trong 2 nguồn cung cấp. Một ứng dụng trong vấn đề an toàn khi bơm chính vẫn còn hoạt động khi đã khởi động bơm sự cố. Phần tử chính trong van thoi là một piston chặn hoặc bi chặn. Khi cả 2 phía có áp suất thì piston sẽ dịch chuyển về phía có áp suất nhỏ hơn. Van thoi cũng có khi được bố trí thêm 1 lò xo ở một bên để ưu tiên cho 1 phía.

4.6.  Các phương thức tác động van điều hướng

 Có 3 phương thức tác động như sau:

  • Phương thức tác động bằng tay hoặc tác động bằng cơ khí: với phương thức này, có thể là bằng cần gạt (hand-controlled lever), con lăn (roller plunger), núm xoay (rotary knob), chìa khóa (key),.
  • Phương thức tác động bằng tín hiệu khí nén hoặc thủy lực,
  • Phương thức tác động bằng tín hiệu điện: đây chính là các van điện từ. Ứng dụng cơ cấu nam châm điện để hút ti van để thay đổi trạng thái hoạt động của van.

4.6.1. Phương thức tác động bằng tay hoặc tác động bằng cơ khí

Các loại van này dùng điều khiển khởi động, dừng và xác định hướng dòng chảy.

Van điều khiển hướng cơ bản gồm các phần tử: thân van (1), phần tử tác động (2), piston điều khiển (3), và một hoặc hai lò xo phản kháng (4). Trong trường hợp không có tín hiệu điều khiển, thì lò xo phản kháng sẽ giữ piston điều khiển (3) ở vị trí ở giữa (vị trí ban đầu). Piston điều khiển (3) chuyển động đến vị trí mong muốn bởi tác động điều khiển bên ngoài.

Hình 15. Cấu trúc một số loại van điều khiển hướng 4/3 tác động tay hoặc cơ khí.

4.6.2. Van điều khiển bằng thủy lực hoặc khí nén (fluidic/pneumatic actuation)

Loại van này là van điều khiển hướng bằng tín hiệu tác động logic thủy lực. Tương tự các loại van điều khiển hướng khác, chúng dùng điều khiển khởi động, dừng và hướng dòng chảy.

Hình 16. Cấu trúc van điều khiển hướng tác động bằng thủy lực.

Van này cơ bản gồm các phần tử: thân van (1), một hoặc hai phần tử tác động (2) (bằng khí nén hoặc thủy lực), piston điều khiển (3), và một hoặc hai lò xo phản kháng (4). Cách lắp đường điều khiển có thể là phương thẳng đứng (5) hoặc phương nằm ngang (6).

Nguyên lí hoạt động

  • Khi chưa có tín hiệu điều khiển, thì piston điều khiển (3) được giữ ở vị trí chính giữa hoặc vị trí ban đầu bởi lò xo phản kháng (4).
  • Khi có tín hiệu điều khiển thì piston điều khiển (3) chuyển động đến vị trí mong muốn bởi tác động điều khiển bên ngoài.

4.6.3. Van điện từ (solenoid valve)

Van điện từ có 2 loại:

  • Van điện từ điều khiển trực tiếp
  • Van điều khiển hướng điều khiển gián tiếp qua điện từ
4.6.3.1. Van điện từ điều khiển trực tiếp

Van điều khiển hướng điện từ hoạt động điều  bởi đặc tính chuyển mạch láng. Chúng dùng dùng điều khiển khởi động, dừng và hướng dòng chảy.

Hình 17. Van điện từ 4/3 điều tác động trực tiếp.

Van này cơ bản gồm các phần tử: thân van (1), một hoặc hai cuộn hút (2, ti trượt điều khiển (3), và một hoặc hai lò xo phản kháng (4), phần ứng (5), cơ cấu cơ khí (6).

Trong trường hợp chưa có tín hiệu điều khiển, thì ti trượt điều khiển (3) được giữ ở vị trí chính giữa hoặc vị trí ban đầu bởi lò xo phản kháng (4). Ti trượt điều khiển được tác động bởi lực hút của cuộn dây.

Lực hút của cuộn dây (2) đặt lên phần ứng (5) của cuộn hút gắn liên kết với ti trượt điều khiển (3) và sẽ điều khiển nó dịch khỏi vị trí ban đầu đến vị trí cuối cùng mong muốn. Từ đó, cho phép dầu đi từ cửa P qua cửa A và B qua T hoặc P qua B và A qua T. Khi cuộn hút (2) mất mất điện thì ti trượt điều khiển (3) lại bị đẩy về vị trí ban đầu bởi lò xo phản kháng (4). Với loại van này cũng cho phép điều khiển trực tiếp bằng tay nhờ cơ cấu cơ khí (6).

4.6.3.2 Van điều khiển hướng điều khiển gián tiếp qua điện từ

Van điều khiển hướng điều khiển gián tiếp qua điện từ. Van điện từ lúc này đóng vai trò là van điều khiển (pilot valve) trong cụm van điều khiển hướng.

Van điều khiển hướng cơ bản bao gồm thân van chính (1), ti trượt chính (2), một hoặc hai lò xo phản hồi (3.1) và (3.2) và van điều khiển 4 với một hoặc hai cuộn điều khiển “a” (5.1) hoặc “b” (5.2).

Hình 18. Van điều khiển hướng 4 cửa.

Nguyên lí hoạt động

Ti trượt chính (2) trong van chính được giữ ở vị trí “zero” hoặc vị trí ban đầu bởi lò xo hoặc bởi tín hiệu áp lực. Ở vị trí ban đầu, hai khoang chứa lò xo (6) và (8) thông qua van điều khiển (4) được nối với két và không có áp lực. Thông qua đường dầu điều khiển (7), van điều khiển được cấp nguồn dầu điều khiển. Nguồn dầu có thể lấy chung hoặc riêng với nguồn dầu van chính.

Thông qua tác động của van điều khiển, ví dụ tác động vào cuộn hút “a”, ti trượt điều khiển (10) chuyển động sang trái và vì thế, áp lực điều khiển được cấp cho khoang chứa lò xo (8). Khoang (6) lúc này không có áp lực dầu.

Áp lực điều khiển tác động lên phía bên trái của ti van chính (2) và đẩy nó thắng lực lò xo (3.1). Trong van chính, cửa P và cửa A vì thế nối với nhau và cửa B và T tương ứng. Khi cắt nguồn cuộn hút, ti trượt điều khiển trở về vị trí ban đầu. Khoang chứa (8) xả dầu về két.

Với van này, cơ cấu tác động bằng tay trong trường hợp sự cố (9) cho phép điều khiển ti điều khiển (10) chuyển động mà không cần cấp điện cho cuộn hút.

5. Van điều khiển áp suất (pressure control valves)

5.1. Van tràn (pressure relief valve)

5.1.1. Cấu tạo

Hình19. (a) Van tràn; (b) Ký hiệu của van tràn.

Kết cấu cơ bản của một van tràn tác động trực tiếp điền hình gồm thân van (1), lò xo nén (2), bi chặn (4) và cơ cấu điều chỉnh áp lực (5).

5.1.2. Nguyên lí hoạt động

Khi áp lực ở cửa P tăng vượt quá giá trị đặt, lực do áp lực dầu tác dụng lên bi chặn lớn hơn lực lò xo nén, cho nên bi chặn chuyển động và mở van, dầu lúc này chạy từ cửa P qua cửa T. Áp lực dầu tại cửa P giảm dần cho đến khi đạt giá trị đặt thì van khóa.

Chú ý: độ mở của van phải đảm bảo lưu lượng cực đại của bơm tràn qua.

5.1.3. Chức năng  

Van này làm việc ở chế độ thường đóng, chức năng của nó là giới hạn áp suất ở một giá trị cực đại nào đó, khi áp suất vượt quá giới hạn này thì nó mở cho dầu tràn về két cho đến khi áp suất giảm về giá trị đặt. Ta có thể hình dung van này tương tự diode zener trong chức năng bảo vệ quá điện áp.

5.1.4 Ứng dụng

Giúp cho lượng dầu xả ra được ổn định hơn

Hình 20. Ứng dụng của van tràn.

5.2. Van tràn an toàn

Hình 21. Van tràn an toàn.

5.2.1. Cấu tạo

Van tràn phức hợp cơ bản gồm 1 van chính (1) với ti trượt dạng ống chính (3) và van điều khiển (2) với cơ cấu đặt áp lực. Van điều khiển (2) và van tràn tác động trực tiếp. 

5.2.2. Nguyên lí hoạt động

Áp lực dầu cấp vào cửa P tác động lên ti chính (3). Cùng lúc đó, áp lực cũng được cấp về phía khoang có lò xo áp lực của ti chính (3) qua đường điều khiển (6) và (7) thông qua lỗ phun (4) và (5), đồng thời dầu áp lực cũng tác động lên bi chặn (8) trong van điều khiển. Nếu áp lực tăng ở cửa P đến mức vượt giá trị đặt cho van thông qua lò xo (9) thì lực do áp lực tạo ra do dầu thắng lực ép lò xo do đó bi chặn (8) sẽ mở.

Dầu điều khiển ở khoang phía có lò xo nén của ti van chính (3) bây giờ sẽ chảy qua đường điều khiển (7), lỗ phun (11) và bi chặn (8) vào khoang có lò xo nén (12). Từ đây, dầu được cấp thông qua đường điều khiển (13) hoặc (14) về két.

Phụ thuộc vào lỗ phun (4) và (5), một áp lực rơi trên ti chính (3). Do đó, cửa P và T mở, cho phép dầu chảy về két nhằm để duy trì áp lực đặt.

Ngoài ra van tràn với một van điều khiển hướng, nó có khả năng chuyển chức năng điều khiển duy trì áp suất sang hoạt động không tải (không phụ thuộc áp lực bởi tín hiệu điều khiển.

Hình 22.Van tràn phức hợp tích hợp van điều khiển không tải.

Tác dụng: Bằng cách kết hợp một van tràn với một van điều khiển hướng, nó có khả năng chuyển chức năng điều khiển duy trì áp suất sang hoạt động không tải (không phụ thuộc áp lực bởi tín hiệu điều khiển.

5.3. Van giảm áp (pressure reducing valve)

Ngược lại với van tràn là loại van có ảnh hưởng bởi đường dầu vào của van (áp suất bơm), van giảm áp là loại van được dùng có tác động đến cửa ra của van (áp suất của các phần tử thực hiện). Van này làm việc ở chế độ thường mở, được dùng để duy trì và cung cấp một áp suất thấp hơn trong một khu vực nào đó của hệ thống. Chức năng cơ bản của van này là không để cho áp suất đầu ra tăng vượt quá giá trị đặt.

Nguyên lí hoạt động

 Dầu áp lực ở đầu ra của van được đưa đến phía cuối của ti trượt và so sánh với giá trị đặt ở lò xo nén như hình vẽ 3.24. Nếu như lực do dầu thủy lực po * Akcao hơn lực do lò xo nén FF tạo ra, nghĩa là áp lực dầu đầu ra lớn hơn giá trị đặt thì ti van dịch chuyển lên trên và khóa bớt dầu ra. Khi áp lực thấp hơn giá trị đặt, thì ti van dịch chuyển xuống và dầu đi qua van với lượng lớn nhất.

Hình 23. Nguyên lí cơ bản của van giảm áp.

Về nguyên lý, tương tự như van tràn, van giảm áp được chia làm 2 loại:

  • Loại tác động trực tiếp 
  • Loại có điều khiển.

5.3.1. Van giảm áp trực tiếp (pressure reducing valve, direct operated)

Hình 24. Cấu trúc và  kí hiệu của van giảm áp trực tiếp.

5.3.2. Van giảm áp có điều khiển (pressure reducing valve, pilot operated)

Hình 25. Cấu trúc và kí hiệu của van giảm áp có điều khiển

5.4. Van không tải (unloading valve).

Van này được sử dụng để cho phép bơm thủy lực tạo ra một áp suất đạt tới giá trị đặt trước (có thể chỉnh được) và sau đó cho phép nó xả về két với áp suất bằng không trong khi tín hiệu điều khiển được duy trì. Do đó, bơm lúc này làm việc ở chế độ không tải và tiết kiệm được tổn hao năng lượng. Điều này không giống như trường hợp van tràn vì với van tràn thì dầu xả về két với áp suất đặt cho nên năng lượng tiêu hao gần như cực đại.

Hình 26. Cấu trúc và kí hiệu của van không tải.

5.5. Van chuỗi (sequence valve)

Van này được dùng để điều khiển hệ thống thủy lực hoạt động theo một chuỗi áp suất. Về cơ bản, cấu tạo van chuỗi tương tự như van tràn.

Hình 27. Cấu trúc và kí hiệu của van chuỗi.

5.6. Van đối trọng (counterbalance valve)

Chức năng của van này là duy trì điều khiển một xy-lanh đặt đứng không bị chuyển động xuống do trọng lực.

Hình 28. Cấu trúc và chức năng của van đối trọng.

Hình 29. Ứng dụng xy-lanh đối trọng để giữ xy-lanh.

6. Van điều khiển lưu lượng (flow control valves)

Van điều khiển lưu lượng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ xy-lanh và động cơ thủy lực bằng cách điều khiển lưu lượng vào các cơ cấu này. Chúng có thể đơn giản như một lỗ nhỏ hoặc van kim điều chỉnh được. Van kim được thiết kế để điều chỉnh lưu lượng trong những ống nhỏ

Hình 30. Cấu trúc van kim.

Có 2 loại van điều chỉnh lưu lượng cơ bản: 

  • Van điều chỉnh lưu lượng không có bù áp suất 
  • Van điều chỉnh lưu lượng có bù áp suất

Hình 31. hình dạng và kí hiệu của van điều chỉnh lưu lượng

6.1. Van điều chỉnh lưu lượng không bù áp suất

Loại này được sử dụng ở những hệ thống có áp suất hầu như không thay đổi. Chúng hoạt động theo nguyên tắc giữ lưu lượng qua một lỗ nhỏ không đổi khi sụt áp không đổi.

Hình 32. Cấu tạo, hoạt động và kí hiệu của van điều chỉnh lưu lượng không bù áp suất.

6.2. Van điều chỉnh lưu lượng có bù áp suất

Loại van này được dùng khi tải của các cơ cấu hay thay đổi làm cho áp suất của hệ thống cũng thay đổi theo. Nó cũng có chức năng duy trì một lưu lượng cố định qua van, không phụ thuộc vào áp lực và nhiệt độ chất lỏng trong van.

Hình 33. Cấu tạo và kì hiệu.

Về cơ bản, gồm có thân van (1), núm xoay điều chỉnh lưu lượng qua van (2), lỗ phun (3), bộ bù áp suất (4), lỗ giới hạn điều chỉnh lưu lượng (5), lò xo nén (6), lỗ phun (7).

Hình 34. nguyên lí hoạt động.

7. Van điều chỉnh (servo valves) 

Van điều chỉnh là một loại van điều khiển hướng có khả năng định vị thay đổi không giới hạn. Vì vậy nó có thể điều chỉnh cả hướng lẫn lưu lượng dòng chảy. Van điều chỉnh kết hợp với thiết bị phản hồi cho phép điều khiển vị trí, tốc độ và gia tốc của cơ cấu rất chính xác.

Van điều chỉnh được chia làm làm 2 loại 

  • Van điều chỉnh thủy lực cơ khí
  • Van điều chỉnh thủy lực kiểu điện

7.1 Van điều chỉnh thủy lực cơ khí

Hình 35. Cấu tạo van điều chỉnh thủy lực cơ khí.

Một ứng dụng phổ biến nhất của van này là hệ thống máy lái thủy lực của xe hơi, tàu thủy…..

7.2 Van điều chỉnh thủy lực kiểu điện

Hình 36. Hình dạng van điều chỉnh thủy lực kiểu điện.

Trong những năm gần đây, van điều chỉnh kiểu điện được sử dụng rộng rãi. Một số loại điển hình là van điều chỉnh sử dụng động cơ moment điện, cơ cấu vòi phun kép – bản chắn và cơ cấu ti trượt.Hình 37. Nguyên lí cấu tạo và hoạt động. 

Động cơ moment bao gồm các cuôn dây, cực từ, mạch từ, phần ứng. Phần ứng chuyển động trong phạm vi giới hạn nhờ một ống mềm.Nguyên lý hoạt động như sau: khi đưa dòng điện vào động cơ moment, nó định vị ti của một van điều khiển hướng. Tín hiệu đến động cơ moment được lấy từ thiết bị điều khiển (chẳng hạn chiết áp gắn với tay điều khiển).

Hình 38. Sơ đồ khối của van điều chỉnh thủy lực kiểu điện.

8. Cầu chì thủy lực (hydraulic fuses)

Hình 40. Hình dạng cầu chì thủy lực.

Cầu chì thủy lực được sử dụng chủ yếu với bơm bù áp suất để bảo vệ quá tải nếu như điều khiển bù của bơm bị hỏng.

Hình 41. Sơ đồ và kí hiệu của cầu chì thủy lực.

Khi áp suất thủy lực vượt quá giá trị thiết kế thì một đĩa kim loại mỏng bị đánh thủng và cho phép dầu hồi về két. Sau khi bị đánh thủng, cũng như cầu chì điện chỉ hoạt động một lần, ta phải thay đĩa mới trước khi hoạt động lại.

9. Chuyển mạch áp suất

Chuyển mạch áp suất là một thiết bị tự động cảm biến sự thay đổi của áp suất và mở hoặc đóng phần tử chuyển mạch điện khi áp suất này đạt đến giá trị đặt trước. Phần tử cảm biến áp suất là một bộ phận của chuyển mạch áp suất và nó dịch chuyển theo sự thay đổi của áp suất. Có 4 loại cảm biến áp suất như sau.

9.1. Loại màng (diaphragm)

Cảm biến áp suất loại màng này có thể hoạt động với dải áp suất từ 2 đến 10.3 bar, độ chính xác . Nó bao gồm một màng kim loại kín tác động trực tiếp lên lẫy của chuyển mạch.

Hình 42. Hình dạng và cấu tạo chuyển mạch áp suất loại màng.

Các phần tử chính gồm: 1-Vít chỉnh đặt giá trị áp lực; 2-Vỏ; 3-Công tắc chuyển mạch điện; 5-Đường áp lực vào; 6-Màng kim loại

9.2 Loại ống Bourdon (Bourdon tube)

Hình 43. Hình dạng chuyển áp suất kiểu ống bourdon.

Chuyển mạch áp suất kiểu ống Bourdon có thể hoạt động với áp suất thay đổi từ 50 đến 18.000 psi. Nó bao gồm một ống Bourdon kín tác động trực tiếp lên lẫy của chuyển mạch

Hình 44. Cấu tạo chuyển mạch áp suất kiểu ống Bourdon.

Cấu trúc cơ bản bao gồm: vỏ 1, ống Bourdon 2 với cơ cấu truyền động chuyển mạch 3, công tắc chuyển mạch 4 và phần tử điều chỉnh.

9.3. Loại piston kín (sealed piston)

Hình 45. Hình dạng chuyển mạch áp suất kiểu piston kín.

Chuyển mạch áp suất kiểu piston kín có thể hoạt động với áp suất từ 15 đến 12.000 psi. Piston tác động trực tiếp lên lẫy của chuyển mạch.

Hình 46. cấu tạo chuyển mạch áp suất kiểu piston kín.

Cơ bản gồm các phần tử vỏ (1), piston (2), lò xo nén (3), cơ cấu điều chỉnh (4) và công tắc chuyển mạch (5).

9.4. Loại kết hợp piston kín-màng

Chuyển mạch áp suất loại piston – màng có thể hoạt động với áp suất từ 0.5 đến 1,600 psi. Loại này có độ chính xác và tuổi thọ cao.

Hình 47. Chuyển mạch áp suất loại piston màng.

Các phần tử chuyển mạch điện trong chuyển mạch áp suất đóng hoặc mở mạch điện theo lực tác động mà chúng nhận được từ cảm biến áp suất. Có 2 loại phần tử chuyển mạch: thường mở (normally open – NO) và thường đóng (normally closed – NC). Như vậy, chuyển mạch áp suất có 3 cực điện: cực chung C (common), NC, NO.

Các phần tử chính: 1-Công tắc chuyển mạch điện; 2-Phần tử màng và piston; 3-Đường nối áp lực vào; 4-Vít chỉnh đặt áp lực; 5-Vỏ.

10. Chuyển mạch nhiệt độ (temperature switches)

Hình 48. Hình dạng của chuyển mạch nhiệt độ.

Chuyển mạch nhiệt độ là thiết bị tự động cảm biến sự thay đổi của nhiệt độ và mở hoặc đóng mạch điện khi nhiệt độ đạt đến giá trị đặt trước. Thông thường, chuyển mạch nhiệt độ là các thiết bị tự reset (tự hồi trạng thái khi nhiệt độ dưới/trên ngưỡng đặt). 

Hình 50. Cấu tạo chuyển mạch nhiệt độ.

Các phần tử: 5. Núm đặt nhiệt độ; 9. Bảng chỉ thị giá trị đặt; 11. Lỗ vào cáp điện PG13.5; 12. Lò xo chính; 14. Cọc đấu dây bên trong; 15. Trục xoay chính; 16. Công tắc chuyển mạch điện; 17. Ống lót dẫn hướng; 18. Lẫy chuyển mạch; 19. Ốc đặt sai lệch nhiệt độ (chỉnh diff.); 23. Phần tử ống xếp; 25. Lỗ bắt ốc giữ thiết bị; 26. Kẹp giữ đầu cảm biến nhiệt; 28. Ống mao dẫn; 29. Đầu cảm biến nhiệt; 38. Cọc tiếp mát; 44. Trục xoay đặt nhiệt độ.

Một cảm biến nhiệt độ đặc biệt sẽ kết hợp với một thiết bị bù để loại bỏ những hiệu ứng phụ do ảnh hưởng của môi trường xung quanh.

11. Thiết bị giảm chấn thủy lực (Shock absorber)

Hình 51. Hình dạng của thiết bị giảm chấn thủy lực.

Chức năng của giảm chấn thủy lực là đưa tải chuyển động dừng lại một cách nhẹ nhàng. 

Hình 52. Nguyên lí hoạt động.

Nguyên lý chung của thiết bị giảm xóc thủy lực là chuyển đổi động năng thành nhiệt năng và lượng nhiệt năng này tỏa ra ngoài môi trường xung quanh thiết bị.

Hình 53. Cấu trúc của thiết bị giảm chấn thủy lực. 

12. Phao mức chất lỏng (floating sensor/switch)

Các công tắc mức chất lỏng được dùng trong điều khiển khởi động – dừng bơm, đóng/mở van hoặc trong hệ thống báo động, … Thông thường các loại phao mức chất lỏng ứng dụng hoạt động của nam châm tác động chuyển đổi trạng thái tiếp điểm

Hình 54. Hình dạng và cấu trúc phao chất lỏng.

Cấu trúc cơ bản gồm: 1-Nắp hộp đấu dây; 2-Nối mát vỏ; 3-Thân phao; 4-Hộp đấu dây; 5-Nối mát trong; 6-Phao; 7-Thanh nối; 8-Nam châm; 9-Đầu dây vào; 10-Ốc lắp cảm biến.

error: Real Group - Efficiency Projects