Compreender as válvulas de descarga e redutoras de pressão: Um guia completo

I. Válvula de transbordo e válvula reguladora de pressão

As principais funções da válvula de alívio são duas: uma é manter uma pressão de saída constante da bomba hidráulica no sistema de regulação do acelerador da bomba quantitativa, e transbordar o excesso de óleo da bomba hidráulica de volta para o tanque. Neste momento, a válvula de alívio actua como uma válvula de alívio de pressão; a segunda é atuar como um dispositivo de segurança no sistema.

1. A estrutura e o princípio de funcionamento da válvula de alívio

De acordo com as diferentes estruturas, as válvulas de segurança podem ser divididas em válvulas de ação direta e válvulas de pilotagem.

(1) Válvula de segurança de ação direta

As válvulas de alívio de ação direta podem ser divididas em tipo de válvula de esfera, tipo de válvula de cone, tipo de válvula de corrediça, etc., de acordo com a forma das suas bobinas. Agora, tome a válvula de alívio de ação direta Rexroth DBD como um exemplo para explicar a estrutura e o princípio de funcionamento da válvula de alívio de ação direta. A sua estrutura é a seguinte.

As duas imagens seguintes são os objectos físicos da válvula de segurança.

A pressão de abertura da válvula de alívio é P

P_k -A=P_R =KX₀ , ou P_k =KX₀ /A

Quando a bobina está numa determinada posição, o equilíbrio de forças da bobina é:

P-A=K(X₀ +x)

Na fórmula, x é a quantidade de compressão adicional da mola.

A fórmula acima mostra que, quando a bobina está em posições diferentes, a pressão de transbordo muda. No entanto, uma vez que a quantidade de compressão adicional x da mola é relativamente pequena em comparação com a quantidade de pré-compressão X ₀ pode considerar-se que a pressão de transbordo P permanece essencialmente constante. Este é o princípio de funcionamento da válvula de descompressão que actua como uma válvula de descompressão.

A válvula de segurança de ação direta controla a pressão de descarga equilibrando diretamente a força da mola na extremidade superior da bobina com a pressão hidráulica na extremidade inferior. Geralmente, as válvulas de ação direta são fabricadas apenas como válvulas de descarga de baixa pressão e baixo caudal.

(2) Válvula de alívio pilotada

A válvula de alívio operada por piloto é composta por uma válvula principal e uma válvula piloto. O princípio estrutural da válvula piloto é o mesmo que o da válvula de alívio de ação direta, mas adopta geralmente uma estrutura de válvula de assento cónico. A válvula principal pode ser dividida em: estrutura do tipo carretel (concêntrica de estágio único), estrutura concêntrica de dois estágios e estrutura concêntrica de três estágios. A figura abaixo mostra o diagrama do princípio de funcionamento de uma válvula de segurança concêntrica de fase única.

Vamos agora estudar o estado em que a bobina da válvula principal se encontra numa determinada posição de equilíbrio. Ignorando o peso da bobina e o atrito, a força de equilíbrio da válvula principal é:

PA=P ₁ A+F _a =P ₁ A+K(x ₀ +x) ou P=P ₁ +K(x ₀ +x)/A

• P - a pressão na câmara inferior da válvula principal controlada pela válvula de segurança, ou seja, a pressão de entrada;
• P ₁ - a pressão na câmara superior da bobina da válvula principal;
• A - a área da superfície da extremidade superior da bobina da válvula principal;
• K - a rigidez da mola de equilíbrio da bobina da válvula principal;
• x ₀ - o valor de pré-compressão da mola de equilíbrio;
• x - o aumento da quantidade de compressão da mola de equilíbrio após a abertura da válvula principal;
• F _a - A força da mola de equilíbrio sobre a bobina principal.

Da equação acima, sabe-se que a pressão controlada pela válvula de alívio operada por piloto consiste em P ₁ e F _a /A. Devido à presença da câmara principal da válvula P ₁ . Mesmo que a pressão controlada P seja elevada, a força da mola de equilíbrio na válvula principal só precisa de ser pequena, desde que consiga superar a fricção para repor a bobina principal.

A figura abaixo mostra o diagrama do princípio estrutural de uma válvula de alívio de alta pressão concêntrica de dois estágios. A válvula é constituída por uma válvula piloto e uma válvula principal. A superfície de guia e a superfície cónica da sua bobina principal encaixam bem na manga da válvula e os requisitos de concentricidade em ambos os locais são elevados, daí a designação concêntrica de duas fases.

Quando a pressão do sistema é inferior ao valor definido da mola reguladora de pressão, a bobina principal é pressionada para baixo na sede da válvula e os orifícios de entrada e de transbordo não estão ligados. Quando a pressão do sistema excede o valor definido da mola reguladora de pressão, a válvula piloto abre-se e o óleo regressa à câmara de óleo.

Desta forma, a bobina principal é levantada, ligando a câmara P e a câmara 0, permitindo que o óleo sob pressão transborde da câmara P para a câmara 0. O orifício de amortecimento amortece o movimento da bobina para melhorar a estabilidade do funcionamento da válvula de alívio. Este tipo de válvula tem boa vedação, elevada capacidade de passagem de óleo, baixa perda de pressão e estrutura compacta.

1 - Carretel da válvula principal
2, 3, 4 - Orifício do acelerador
5 - Sede da válvula piloto
6 - Corpo da válvula piloto
7 - Carretel da válvula piloto
8 - Mola de ajuste da pressão
9 - primavera suave
10 - Corpo da válvula

2. Desempenho principal da válvula de alívio

(1) Características de pressão-fluxo

Quando o volume de transbordo se altera, o grau de abertura da válvula também se altera em conformidade e a pressão de transbordo também se altera. Esta é a caraterística pressão-fluxo da válvula de segurança. A figura abaixo mostra duas posições de funcionamento de uma válvula de segurança de ação direta. A figura a é o estado fechado e a figura b é o estado aberto.

Quando a pressão do sistema Pk é tal, a pressão hidráulica equilibra-se com a pré-carga da mola e a válvula encontra-se num estado crítico de abertura. Neste momento, a equação de equilíbrio de forças da bobina é:

P_k.πd²/4=KX₀

onde

• P _k - Pressão de abertura;
• d - diâmetro da válvula da bobina;
• k - rigidez da mola;
• X ₀ - quantidade de compressão superior da mola.

Quando a pressão do óleo aumenta para P, a abertura da válvula é x, e a equação de equilíbrio de forças do núcleo da válvula é P _k . πd ² /4=K(x ₀ +x)

Subtraindo as duas equações, obtém-se x= (πd ² /4K)(p-p _k )

O caudal através do orifício da válvula pode ser calculado utilizando a fórmula de caudal do orifício de parede fina:

Ou seja, Q=C_q.a.(2/ρ)^1/2p=C_q. πdx(2/ρ)^1/2p

Rearranjando as duas equações, obtém-se Q=(Cq π²d³/4K)(2/ρ)^1/2(p^3/2-p_k.p^1/2)

A equação acima é a equação caraterística de pressão-fluxo da válvula de alívio, e a curva caraterística correspondente é mostrada na figura abaixo.

Da equação acima podem ser retiradas as seguintes conclusões:

1) Diferentes pressões de abertura p _k correspondem a curvas diferentes.

O tamanho de P _k pode ser ajustado alterando a quantidade de pré-compressão x ₀ da mola;

2) Quando a pressão de abertura p _k é constante, a pressão de transbordo aumenta com o aumento do volume de transbordo.

Quando o volume de transbordo atinge o caudal nominal QT da válvula, o valor de pressão correspondente é designado por pressão de transbordo de caudal total PT da válvula de transbordo. A fórmula acima mostra que quanto menor for a rigidez da mola K, mais acentuada será a curva, menor será a variação de pressão causada pela alteração do volume de transbordo e melhor será o desempenho da pressão constante.

Em contrapartida, o desempenho da regulação da pressão é fraco. O desvio da regulação da pressão (P _k - P _k ) e o rácio de abertura P _k /PT são normalmente utilizados para medir a qualidade do desempenho da pressão constante. Quanto menor for o desvio de regulação da pressão, melhor será o desempenho da válvula em termos de pressão constante. Além disso, o rácio de abertura é utilizado para medir a qualidade do desempenho da pressão constante, quanto mais elevado for o seu valor, melhor.

O desempenho a pressão constante das válvulas de descarga varia consoante a sua estrutura. As curvas das válvulas de segurança de ação direta e pilotadas com a mesma pressão de regulação são desenhadas abaixo para comparação. Pode ver-se na figura que o desempenho a pressão constante das válvulas de segurança de pilotagem é melhor do que o das válvulas de segurança de ação direta.

A análise acima ignora o impacto da força de atrito quando a bobina da válvula se move. Se a força de atrito for considerada, a equação de equilíbrio de forças para a bobina quando a válvula se fecha para abrir é

P'_k. πd²/4=KX₀+F_f

Por conseguinte

P'_k=4(KX₀+F_f)/ πd²

E quando a válvula passa de aberta para fechada, a equação de equilíbrio de forças para a bobina é

P "k.πd²/4=KX₀-F_f

Isto é

P "k=4(KX₀-F_f)/πd²

A partir das duas equações anteriores, pode ver-se que, devido à presença de resistência de atrito, a pressão de abertura e a pressão de fecho da válvula de descarga não são iguais.

A pressão de fecho é inferior à pressão de abertura, e a curva pressão-fluxo durante o processo de abertura não coincide com a do processo de fecho, como mostra a figura abaixo.

A linha tracejada 2 na figura representa a curva ideal sem resistência ao atrito. Devido à necessidade de ultrapassar a resistência de atrito F _f a perda de pressão efectiva deve ser superior a P _k e subir para P' _k antes da abertura da válvula. Quando o caudal excessivo aumenta, a pressão aumenta ao longo da curva 1. Quando o caudal excessivo é Q _T , a pressão é P' _T . Do mesmo modo, a pressão deve diminuir para P" _T para que desça ao longo da curva 3. Quando totalmente fechada, a pressão é P" _k .

(2) Estabilidade da pressão

Há dois significados para a estabilidade da pressão de trabalho de uma válvula de alívio. Um refere-se à variação da pressão ajustada quando o dispositivo de ajuste da válvula permanece inalterado. O outro significado refere-se à flutuação ou oscilação da pressão do sistema quando a válvula de descompressão está a funcionar, o que está relacionado com a pulsação do fluxo da fonte da bomba e com as características dinâmicas da válvula e da tubagem, representando um indicador abrangente.

(3) Perda de pressão

Quando a mola reguladora de pressão está totalmente relaxada e a válvula passa o caudal nominal, a diferença entre a pressão da câmara de entrada e a pressão da câmara de retorno é a perda de pressão da válvula. Está principalmente relacionada com o amortecimento no percurso principal do óleo da válvula, mas ao testar a perda de pressão da válvula de descompressão pilotada, é também afetada pela força de pré-carga da mola de equilíbrio.

(4) Pressão de descarga

Para a válvula de alívio operada por piloto, quando a sua porta de controlo remoto está diretamente ligada ao tanque de óleo e a válvula passa o fluxo nominal, a diferença entre a pressão da câmara de entrada e a pressão da câmara de retorno é chamada de pressão de descarga. Obviamente, está relacionada com a resistência do canal e a força de pré-carga da mola de equilíbrio.

3. Aplicação de válvulas de alívio e circuitos de regulação da pressão

(1) Como uma válvula de alívio

Na utilização da regulação quantitativa da velocidade do acelerador da bomba, o ajuste do tamanho da abertura da válvula do acelerador pode regular o fluxo para o atuador, e o excesso de óleo da bomba quantitativa flui de volta para o tanque através da válvula de descarga. Durante o processo de trabalho, a válvula está sempre aberta e a pressão de trabalho da bomba hidráulica é determinada pela pressão de regulação da válvula de descarga e é basicamente constante. Ver a figura abaixo.

(2) Utilizado como válvula de segurança

Neste momento, a válvula está normalmente fechada. Apenas quando a pressão do sistema excede a pressão de regulação da válvula de descarga, a válvula abre-se e o óleo flui de volta para o depósito através da válvula, para que a pressão do sistema não aumente ainda mais, evitando assim a sobrecarga do sistema e servindo como uma função de segurança. Ver a figura abaixo.

(3) Utilizado como válvula de contrapressão

Ao instalar a válvula de descarga no caminho de retorno do óleo, o ajuste da mola de pressão da válvula de descarga pode regular o tamanho da contrapressão. Ver a figura abaixo.

(4) Circuito de regulação da pressão à distância

Ligar o orifício de controlo remoto K da válvula de descompressão pilotada à entrada da válvula de regulação da pressão remota e a saída da válvula de regulação da pressão remota ao reservatório, formando assim um circuito de regulação da pressão remota. Ver a figura à direita. A estrutura da válvula de ajuste remoto da pressão é mostrada na figura da esquerda, que é semelhante à válvula piloto na válvula de alívio. A regulação da mola de pressão da válvula de regulação remota da pressão permite obter uma regulação remota da pressão.

(5) Circuito de regulação da pressão em duas fases

A Figura 7-15 é um exemplo de um circuito de ajuste de pressão de dois estágios. O pistão desce para o curso de trabalho e a válvula de segurança de alta pressão 4 limita a pressão máxima do sistema. O pistão sobe para o curso sem trabalho, e a pressão de regulação da válvula de segurança de baixa pressão 3 só precisa de vencer o peso próprio das peças móveis e a resistência ao atrito. Este circuito é normalmente utilizado no sistema hidráulico das prensas.

A figura 7-16 é outro exemplo de um circuito de regulação da pressão em duas fases. A pressão descendente do pistão é ajustada pela válvula de descompressão de alta pressão 3. A pressão do sistema durante a subida do pistão é ajustada pela válvula remota de regulação da pressão 5.

II. Válvula redutora de pressão e circuito redutor de pressão

1. Estrutura e princípio de funcionamento da válvula redutora de pressão

Uma válvula redutora de pressão é um tipo de válvula de controlo da pressão que utiliza o princípio da queda de pressão gerada pelo fluxo de fluido através de uma abertura para tornar a pressão de saída inferior à pressão de entrada. As válvulas redutoras de pressão podem ser divididas em três tipos: válvulas redutoras de pressão constante, válvulas redutoras de rácio constante e válvulas redutoras de diferença constante. Entre estas, a válvula redutora de pressão constante é a mais utilizada, sendo comummente designada por válvula redutora de pressão.

As válvulas redutoras de pressão também se dividem em tipos de ação direta e de pilotagem. A figura abaixo mostra o princípio de funcionamento de uma válvula redutora de pressão pilotada. Está dividida em duas partes, com a válvula piloto a regular a pressão e a válvula principal a reduzir a pressão. O óleo hidráulico entra pela entrada e sai pela saída. A pressão à saída é mais baixa do que à entrada.

A equação de equilíbrio de forças na bobina da válvula principal é:

P₂A=P₃A+F_a=P₃A+K(x₀+x)

Nomeadamente

P₂=P₃+K(x₀+x)/A

onde

• A - A área de força da bobina da válvula principal;
• P0 - A pressão na câmara superior da bobina da válvula principal, que se mantém essencialmente constante quando a mola de regulação está regulada;
• x0 - A quantidade de pré-compressão da mola da válvula principal;
• x - O aumento da quantidade de compressão da mola após a subida da válvula principal;
• K - Rigidez da mola da válvula principal.

Uma vez que a mola da válvula principal só precisa de vencer a força de fricção do movimento da bobina, a pré-carga da mola é pequena e a sua rigidez também é pequena. Durante o projeto, x ₀ >>x, pelo que a equação acima pode ser expressa aproximadamente como:

P ₂ =P ₃ +KX ₀ /A= constante

A figura abaixo mostra a estrutura e os símbolos gráficos de uma válvula redutora de pressão concêntrica de um só estágio. Em comparação com uma válvula de descompressão concêntrica de fase única, a estrutura é muito semelhante, mas existem diferenças óbvias na forma da bobina da válvula e na ligação dos orifícios de óleo.

As diferenças são:

• No estado original, a entrada e a saída de óleo da válvula de alívio estão completamente desligadas, enquanto a entrada e a saída de óleo da válvula redutora de pressão estão abertas;
• As posições da entrada e da saída de óleo são exatamente opostas;
• A válvula de alívio utiliza a pressão de entrada para controlar o movimento da bobina, mantendo uma pressão de entrada constante, enquanto a válvula redutora de pressão utiliza a pressão de saída para controlar o movimento da bobina, mantendo uma pressão de saída constante;
• A passagem interna da câmara da mola de ajuste da pressão da válvula de alívio conduz à saída de óleo, enquanto o óleo na câmara da mola de ajuste da pressão da válvula redutora de pressão é ligado separadamente ao depósito de óleo.

A figura abaixo mostra a estrutura de uma válvula redutora de alta pressão. O seu princípio é basicamente o mesmo que o de uma válvula redutora de pressão concêntrica de um só estágio.

2. Circuito de redução da pressão

Os circuitos de redução de pressão são frequentemente necessários em sistemas de aperto, sistemas de controlo e sistemas de lubrificação. A figura mostra um tipo comum de circuito de redução de pressão. A pressão máxima do óleo descarregado pela bomba hidráulica é ajustada pela válvula de alívio de acordo com as necessidades do sistema principal.

Quando o cilindro hidráulico A necessita de uma pressão inferior à pressão de alimentação da bomba, pode ser ligada em série uma válvula redutora de pressão no circuito de óleo. A válvula redutora de pressão pode manter uma pressão constante após a redução, mas deve ser pelo menos 0,5 MPa inferior à pressão definida pela válvula de alívio. Quando a velocidade do atuador precisa de ser ajustada, o elemento de estrangulamento deve ser instalado à saída da válvula redutora de pressão.

A figura abaixo mostra um circuito de regulação de pressão de duas fases, em que a porta de controlo remoto da válvula redutora de pressão está ligada à regulação de pressão remota através de uma válvula solenoide bidirecional de duas posições para obter dois tipos de pressões predefinidas.

No circuito de controlo ilustrado, o óleo de controlo da bomba de controlo hidráulico 2 entra na válvula redutora de pressão do tipo válvula de controlo piloto 3 e, em seguida, accionando o manípulo da válvula, a válvula direcional hidráulica 4 no circuito principal pode ser comutada, fazendo assim funcionar a válvula hidráulica.

Inclui um grupo de válvulas piloto com duas válvulas pequenas, accionadas por um manípulo. O manípulo pode rodar em torno de uma dobradiça esférica para aplicar uma força de acionamento em qualquer uma das pequenas válvulas. Uma vez que cada válvula pequena controla uma ação unidirecional, este tipo de válvula pode controlar as acções de comutação à esquerda e à direita entre os circuitos direccionais principais do circuito principal.

A figura mostra a estrutura da válvula redutora de pressão tipo válvula de controlo piloto. Quando o manípulo é acionado, a haste de pressão 9, a mola de ajuste de pressão 10 e o núcleo da válvula 13 movem-se para baixo. Depois de se moverem uma certa distância, a abertura no núcleo da válvula 13 fica virada para o orifício P, permitindo que a saída de óleo hidráulico da bomba de controlo hidráulico seja reduzida para P _A e, em seguida, flui através do orifício A para a extremidade de controlo hidráulico da válvula direcional, fazendo com que a válvula direcional principal funcione, conseguindo assim o controlo da velocidade e o controlo da rotação inversa do motor hidráulico.

1. Mola de retorno
2. Carretel de válvula
3. Ligar ao orifício de óleo da bomba de controlo P
4. Ligação ao porto do tanque
5. Mola de ajuste da pressão
6. Gira-discos
7. Giratório
8. Punho de controlo
9. Porca
10. Parafuso de ajuste

III. Válvula de sequência

Uma válvula de sequência é uma válvula de pressão que pode ligar ou desligar automaticamente um determinado circuito de óleo sob uma determinada pressão de controlo.

De acordo com os diferentes métodos de controlo, pode ser dividida em dois tipos: um é a válvula de sequência controlada internamente, que utiliza diretamente a pressão na entrada da válvula para controlar a abertura e o fecho da válvula, simplesmente designada por válvula de sequência; o outro é a válvula de sequência controlada externamente, que é controlada por pressão externa independente da entrada da válvula, também designada por válvula de sequência. De acordo com as diferentes estruturas, pode ser dividida em válvulas de sequência de ação direta e de ação piloto.

1. Estrutura e Princípio da Válvula de Sequência

Como mostra a figura abaixo, as duas figuras seguintes referem-se, respetivamente, a uma válvula sequencial de ação direta e a uma válvula sequencial pilotada. Pode ver-se na figura que são muito semelhantes às válvulas de segurança. A principal diferença é que a saída da válvula de alívio está ligada ao depósito de óleo, enquanto a saída da válvula de sequência está ligada a outros circuitos de óleo do sistema. Por conseguinte, o seu orifício de drenagem de óleo deve ser ligado ao reservatório de óleo separadamente. Além disso, a válvula de sequência tem um bom desempenho de vedação, pelo que o comprimento do vedante de óleo entre a bobina e o corpo da válvula é maior.

A figura abaixo mostra o esquema estrutural e o símbolo gráfico da válvula de sequência de controlo. É composta por uma válvula de sequência e uma válvula de retenção em paralelo.

Quando o óleo entra pelo porto P ₁ a válvula de retenção está fechada; quando a pressão de entrada excede o valor de regulação da mola de pressão, a válvula de sequência abre-se e o óleo sai de P ₂ . Quando o óleo entra pelo porto P ₂ o óleo sai pelo porto P ₁ através da válvula de retenção.

A figura seguinte mostra a estrutura de uma válvula de sequência controlada hidraulicamente, que difere principalmente da válvula de sequência pelo facto de a bobina ser sólida e de o óleo sob pressão entrar pelo orifício P ₁ não pode entrar no fundo da válvula de corrediça. O óleo de pressão de controlo na parte inferior da válvula de corrediça é introduzido a partir do orifício de controlo K.

Quando a pressão do óleo de controlo excede a pressão de regulação da mola, o orifício da válvula abre-se, ligando o orifício P ₁ e P ₂ . A abertura e o fecho do orifício da válvula são independentes da pressão de entrada do circuito principal de óleo da válvula, mas são determinados pelo nível de pressão do óleo de controlo introduzido pelo orifício de controlo K.

2. Aplicação da válvula de sequência

(1) Utilizado para fazer com que dois ou mais actuadores actuem numa determinada sequência.

A figura abaixo mostra um circuito de posicionamento e fixação, que requer primeiro o posicionamento e depois a fixação. Como se mostra na figura, a bomba hidráulica fornece óleo, uma via para o sistema principal e outra via através da válvula redutora de pressão, da válvula de retenção e da válvula direcional para a câmara superior do cilindro de posicionamento, empurrando o pistão para baixo para o posicionamento. Após o posicionamento, o pistão do cilindro pára de se mover, a válvula de sequência abre-se e o óleo sob pressão entra na câmara superior do cilindro hidráulico de fixação, empurrando o pistão para baixo para fixar.

(2) Utilizada como válvula de contrapressão

(3) A válvula de sequência unidirecional pode ser utilizada como válvula de equilíbrio para evitar que as peças móveis verticais deslizem para baixo devido ao seu próprio peso quando a bomba não está a funcionar.

(4) A válvula sequencial pilotada pode ser utilizada como válvula de segurança.

(5) Para garantir a pressão mínima no circuito de óleo, como se mostra na figura, o êmbolo do cilindro hidráulico I começa a subir e só quando a pressão ultrapassa a pressão de regulação da válvula de sequência A é que o cilindro hidráulico II actua; assim, quando o cilindro hidráulico II actua, o êmbolo do cilindro hidráulico I não cai devido à baixa pressão e ao seu próprio peso.

IV. Relé de pressão

Um relé de pressão é um dispositivo de conversão que converte sinais de pressão no sistema hidráulico em sinais eléctricos. A sua função é ligar ou desligar automaticamente os circuitos relacionados de acordo com as alterações na pressão do sistema hidráulico, através do microinterruptor no interior do relé de pressão, para realizar acções sequenciais ou proteção de segurança, etc.

1. Estrutura e princípio de funcionamento do relé de pressão

A figura abaixo mostra a estrutura de um relé de pressão do tipo diafragma. O seu princípio de funcionamento consiste em controlar o orifício de óleo K para ligar ao circuito hidráulico onde o sinal hidráulico é necessário e, em seguida, a pressão do óleo faz com que o êmbolo 3 suba, fazendo com que os assentos da mola de ambos os lados toquem no ombro da manga exterior; ao mesmo tempo, a esfera de aço move-se horizontalmente fazendo com que a alavanca rode em torno do eixo, a outra extremidade da alavanca pressiona o contacto do microinterruptor, enviando um sinal elétrico.

1. Alavanca
2. Filme
3. Êmbolo
4. Bola de aço
5. primavera
6. Bola de aço
7. Parafuso
8. Esfera de aço
9. Assento de mola
10. primavera
11. Parafuso
12. Fulcro
13. Parafuso
14. Microinterruptor
15. Máquina de lavar roupa

2. Exemplos de aplicação do relé de pressão

O relé de pressão está instalado entre a válvula do acelerador e o cilindro hidráulico, como se mostra na figura da esquerda, designado por envio de sinal de impulso. Instalado no trajeto de retorno do óleo, situado entre o cilindro hidráulico e a válvula do acelerador, como se mostra na figura da direita, é designado por envio de sinal de pressão zero.

V. Circuito de equilíbrio

Para evitar que o cilindro hidráulico vertical e os seus elementos de trabalho ligados deslizem para baixo devido ao seu próprio peso, é frequentemente utilizado um circuito de equilíbrio.

1. Circuito de equilíbrio com válvula de sequência de controlo

A figura abaixo mostra um circuito de equilíbrio composto por válvulas de sequência de controlo. A pressão de regulação da válvula de sequência de retenção deve ser ajustada para equilibrar o peso das peças móveis.

Tensão teórica

P=W/A

onde

• P - A pressão de regulação da válvula de sequência;
• W - O peso total das partes móveis;
• A - A área efectiva da câmara de retorno do óleo do cilindro hidráulico.

Devido à presença da válvula de sequência, as peças móveis não deslizam para baixo devido ao seu próprio peso. O pistão só se desloca para baixo quando o solenoide 1DT é ativado, fazendo com que a pressão hidráulica na câmara inferior do cilindro exceda a pressão de regulação da válvula de sequência.

Como mostra a figura abaixo, adicionamos uma válvula de retenção controlada hidraulicamente entre a válvula de sequência de retenção e o cilindro hidráulico. Uma vez que a válvula de retenção controlada hidraulicamente tem uma boa vedação quando fechada, pode impedir que as peças móveis deslizem lentamente para baixo devido a fugas da válvula de sequência quando a válvula direcional solenoide de quatro vias de três posições está no estado de paragem do atuador.

2. Circuito de equilíbrio com válvula de sequência controlada hidraulicamente

A figura abaixo mostra um circuito de equilíbrio de elevação que utiliza uma válvula de sequência hidráulica. Este circuito é adequado para situações em que o peso da balança muda. Quando a válvula direcional é comutada para a posição correcta, o cilindro hidráulico levanta o peso.

Quando a válvula direcional é comutada para a posição esquerda, o pistão move-se para baixo para baixar o peso. A mudança da válvula direcional para a posição intermédia pára o movimento do pistão. A caraterística deste circuito é que a abertura e o fecho da válvula de sequência hidráulica dependem da pressão do óleo na porta de controlo, independentemente do tamanho da carga.

No entanto, o circuito de equilíbrio na figura acima é imperfeito. Quando o óleo sob pressão abre a válvula de sequência hidráulica e o pistão começa a mover-se para baixo, a pressão na câmara superior do cilindro hidráulico diminui rapidamente, o que pode fazer com que a válvula de sequência hidráulica se feche e o pistão pare de se mover.

Posteriormente, à medida que a pressão aumenta, a válvula de sequência hidráulica abre-se novamente e o pistão começa a mover-se. Por conseguinte, o pistão continua a descer, criando o chamado fenómeno de "acenar". Para resolver este problema, pode ser instalada uma válvula de estrangulamento no circuito do óleo de controlo para abrandar as acções de abertura e fecho da válvula de sequência hidráulica. A figura abaixo mostra-o.

VI. Circuito de descarga

No ciclo de trabalho das máquinas de construção, para manter uma grande quantidade de força, ocorrerá perda de potência e aquecimento do óleo. Para reduzir a perda, a bomba deve funcionar em condições sem carga, o que se designa por descarga.

Nos sistemas actuais, existem dois métodos de descarga: um consiste em dirigir a saída da bomba de volta para o reservatório, com a bomba a trabalhar a pressão zero, o que se designa por descarga de caudal; o outro consiste em manter o caudal da bomba a zero, mantendo a pressão original, também designado por descarga de caudal. A seguir, apresentam-se vários circuitos de descarga típicos.

1. Circuito de descarga em que o atuador não necessita de manter a pressão

(1) Circuito de descarga com uma válvula direcional de três posições

Quando uma válvula direcional de três posições com uma função de posição intermédia de "H", "K" ou "M" está na posição intermédia, a saída de óleo da bomba volta diretamente para o depósito. A figura abaixo mostra isso. Este método é relativamente simples, mas não é adequado para sistemas em que uma bomba acciona dois ou mais actuadores.

Quando o fluxo é grande, pode ser utilizada uma válvula direcional electro-hidráulica, como mostra a figura abaixo. A válvula direcional electro-hidráulica utilizada na figura adopta controlo interno e retorno interno de óleo. Para fornecer pressão de óleo de controlo, uma válvula de contrapressão com uma pressão de ajuste de 0,3 a 0,5 MPa é adicionada ao circuito de retorno de óleo. Isto pode aumentar de forma correspondente a pressão de descarga.

(2) Circuito de descarga com uma válvula bidirecional de duas posições

Como mostra a figura abaixo, uma válvula solenoide de duas posições e duas vias é adicionada especificamente para descarregar a bomba. O caudal da válvula solenoide de duas posições e duas vias deve corresponder ao caudal da bomba.

(3) Circuito de descarga com uma válvula de segurança pilotada

Como mostra a figura abaixo, a porta de controlo remoto da válvula de alívio operada por piloto pode ser ligada ao tanque através de uma válvula direcional solenoide de duas posições e duas vias. Quando o solenoide da válvula bidirecional de duas posições é ativado, o orifício de controlo remoto da válvula de alívio é ligado ao tanque, neste momento a válvula principal da válvula de alívio é totalmente aberta e todo o óleo descarregado pela bomba regressa ao tanque, descarregando a bomba hidráulica.

Neste circuito, a válvula bidirecional de duas posições passa apenas uma pequena quantidade de fluxo, pelo que pode ser utilizada uma pequena especificação de fluxo. Nos produtos, uma válvula direcional solenoide de pequena especificação e uma válvula de alívio operada por piloto podem ser combinadas, sendo esta combinação designada por válvula de alívio solenoide.

2. Circuito de descarga que necessita de manter a pressão para o atuador

(1) Manutenção da pressão através de um acumulador

Como se mostra na figura abaixo, a bomba hidráulica fornece óleo ao sistema e ao acumulador. Quando a pressão atinge a pressão definida do relé de pressão, este envia um sinal, energizando o solenoide da válvula direcional solenoide de duas posições e duas vias, descarregando a bomba hidráulica, e o acumulador mantém a pressão do sistema. O tempo de manutenção depende da fuga do sistema, da capacidade do acumulador e do intervalo de retorno do relé de pressão, etc.

(2) Circuito de descarga que mantém a pressão utilizando uma bomba variável de pressão limitada

Como mostra a figura abaixo. Quando o pistão se move até ao fim e pára de se mover, a pressão da bomba sobe até ao valor máximo. Neste momento, o fornecimento de óleo da bomba é reduzido para compensar apenas a sua própria fuga e a fuga da válvula, o fornecimento de óleo da bomba é pequeno, enquanto o atuador ainda é mantido a uma certa pressão pela bomba e a potência consumida pela bomba é muito pequena.

Em princípio, este tipo de método de descarga tem um desempenho ideal, mas a bomba em si precisa de ter uma eficiência mais elevada, caso contrário, mesmo que a bomba esteja num estado descarregado, o seu consumo de energia continua a ser considerável.