हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व द्रव विद्युत प्रणालियों के कमांड सेंटर के रूप में कार्य करते हैं, यह निर्धारित करते हैं कि दबावयुक्त द्रव एक्चुएटर्स में कब, कहाँ और कैसे प्रवाहित होता है। ये वाल्व आंतरिक मार्ग की कनेक्शन स्थिति को खोलकर, बंद करके या बदलकर द्रव प्रवाह की दिशा को नियंत्रित करते हैं। मोबाइल उपकरण, औद्योगिक स्वचालन प्रणाली, या भारी मशीनरी को डिजाइन करने वाले इंजीनियरों के लिए, एप्लिकेशन आवश्यकताओं के लिए वाल्व क्षमताओं के मिलान के लिए विभिन्न हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों को समझना आवश्यक है।

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्वों का वर्गीकरण भौतिक संरचना, संचालन सिद्धांतों और नियंत्रण विधियों के आधार पर कई आयामों का पालन करता है। प्रत्येक वर्गीकरण द्रव यांत्रिकी, विद्युत दक्षता और सिस्टम एकीकरण आवश्यकताओं द्वारा परिभाषित विशिष्ट प्रदर्शन सीमाओं को संबोधित करता है।

मार्ग संख्या और स्थिति संख्या द्वारा वर्गीकरण

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों का सबसे मौलिक वर्गीकरण डब्ल्यू/पी नोटेशन सिस्टम का उपयोग करता है, जहां डब्ल्यू तरीकों (पोर्ट) की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है और पी उन पदों की संख्या को इंगित करता है जिन्हें वाल्व बनाए रख सकता है। आईएसओ 1219-1 ग्राफिकल प्रतीकों के साथ संरेखित यह मानकीकृत नामकरण परंपरा, वाल्व की कार्यक्षमता में तत्काल जानकारी प्रदान करती है।

वे नंबर वाल्व बॉडी पर बाहरी कनेक्शन पोर्ट को संदर्भित करता है। मानक औद्योगिक अनुप्रयोगों में, इन बंदरगाहों में पी (दबाव/पंप पोर्ट), टी (टैंक/रिटर्न पोर्ट), और काम करने वाले बंदरगाह शामिल हैं जिन्हें आमतौर पर ए और बी लेबल किया जाता है। एक 4-तरफा वाल्व चार बाहरी लाइनों से जुड़ता है, जबकि 3-तरफा वाल्व में तीन बंदरगाह होते हैं, और 2-तरफा वाल्व केवल दो कनेक्शन बिंदु प्रदान करता है।

स्थिति संख्या इंगित करती है कि वाल्व स्पूल या तत्व कितनी स्थिर स्थिति प्राप्त कर सकता है। 2-स्थिति वाला वाल्व दो अलग-अलग स्थितियों के साथ चालू/बंद तरीके से संचालित होता है। 3-स्थिति वाला वाल्व एक तटस्थ केंद्र स्थिति जोड़ता है, जो सिस्टम स्टैंडबाय व्यवहार और ऊर्जा प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण हो जाता है।

इस वर्गीकरण का उपयोग करने वाले सामान्य हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों में सरल ऑन-ऑफ नियंत्रण के लिए 2/2 वाल्व, एकल-अभिनय सिलेंडर नियंत्रण के लिए 3/2 वाल्व, बुनियादी डबल-अभिनय सिलेंडर संचालन के लिए 4/2 वाल्व और परिभाषित केंद्र स्थितियों के साथ द्विदिश एक्चुएटर नियंत्रण के लिए सबसे बहुमुखी कॉन्फ़िगरेशन का प्रतिनिधित्व करने वाले 4/3 वाल्व शामिल हैं।

4/3 दिशात्मक नियंत्रण वाल्व विशेष ध्यान देने योग्य है क्योंकि इसका केंद्र स्थिति कार्य सीधे सिस्टम दक्षता और एक्चुएटर होल्डिंग बल को प्रभावित करता है। तीन प्राथमिक केंद्र विन्यास मौजूद हैं। बंद केंद्र सभी बंदरगाहों को एक-दूसरे से अवरुद्ध करता है, उच्च स्थैतिक कठोरता के साथ एक्चुएटर स्थिति बनाए रखता है लेकिन पंप अनलोडिंग को रोकता है। अग्रानुक्रम केंद्र (जिसे पी-टू-टी केंद्र भी कहा जाता है) पोर्ट ए और बी को अवरुद्ध करते हुए पी पोर्ट को टी से जोड़ता है, जिससे पंप को स्टैंडबाय के दौरान कम दबाव पर जलाशय में उतारने की अनुमति मिलती है, जिससे गर्मी उत्पादन और बिजली की खपत में काफी कमी आती है। खुला केंद्र सभी बंदरगाहों को एक साथ जोड़ता है, जो विशिष्ट प्राथमिकता सर्किट में उपयोगी है लेकिन न्यूनतम एक्चुएटर धारण क्षमता प्रदान करता है।

मोबाइल उत्खनन के लिए हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार निर्दिष्ट करते समय, इंजीनियर आमतौर पर निष्क्रिय अवधि के दौरान हाइड्रोलिक प्रणाली के ताप भार को कम करने के लिए अग्रानुक्रम केंद्र के साथ 4/3 वाल्व का चयन करते हैं, थर्मल प्रबंधन और ईंधन दक्षता के लिए ट्रेड-ऑफ के रूप में थोड़ी कम होल्डिंग कठोरता को स्वीकार करते हैं।

वाल्व डिज़ाइन द्वारा वर्गीकरण: स्पूल वाल्व बनाम पॉपपेट वाल्व

बंदरगाह और स्थिति संख्या से परे, हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार उनके आंतरिक प्रवाह नियंत्रण तत्वों में मौलिक रूप से भिन्न होते हैं। दो प्राथमिक डिज़ाइन स्पूल वाल्व और पॉपपेट वाल्व हैं, प्रत्येक एप्लिकेशन आवश्यकताओं के आधार पर अलग-अलग लाभ प्रदान करते हैं।

स्पूल वाल्व

स्पूल वाल्व प्रवाह पथ को खोलने और बंद करने के लिए एक सटीक मशीनीकृत बोर के भीतर फिसलने वाले बेलनाकार स्पूल का उपयोग करते हैं। स्पूल में भूमि (सीलिंग सतह) और खांचे (प्रवाह मार्ग) होते हैं। जैसे ही स्पूल अक्षीय रूप से चलता है, यह वाल्व बॉडी में मशीनीकृत बंदरगाहों को खोलता है या अवरुद्ध करता है। यह डिज़ाइन अलग-अलग स्थितियों के बीच अनंत स्थिति की अनुमति देता है, जिससे स्पूल-प्रकार के हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व सटीक प्रवाह मॉड्यूलेशन की आवश्यकता वाले आनुपातिक और सर्वो अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बन जाते हैं। स्पूल वाल्वों की विनिर्माण सटीकता के लिए स्पूल और बोर के बीच सख्त रेडियल क्लीयरेंस की आवश्यकता होती है, आमतौर पर 5 से 25 माइक्रोमीटर, ताकि सुचारू संचालन की अनुमति देते हुए आंतरिक रिसाव को कम किया जा सके।

अच्छी सीलिंग को सक्षम करने वाली कड़ी मंजूरी स्पूल वाल्व को द्रव संदूषण के प्रति संवेदनशील बनाती है। रेडियल क्लीयरेंस से बड़े कण स्पूल को चिपकने या पकड़ने का कारण बन सकते हैं, जिससे सिस्टम विफलता हो सकती है। इसलिए, स्पूल-प्रकार के दिशात्मक नियंत्रण वाल्वों का उपयोग करने वाले सिस्टम को सख्त तरल सफाई बनाए रखनी चाहिए, आमतौर पर मानक औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए आईएसओ 4406 सफाई कोड 18/16/13 या बेहतर, सर्वो वाल्वों के लिए 16/14/11 जैसे और भी सख्त स्तर की आवश्यकता होती है।

पॉपपेट वाल्व

पॉपपेट वाल्व शंकु के आकार या गेंद तत्वों का उपयोग करते हैं जो प्रवाह को अवरुद्ध करने के लिए मशीनीकृत वाल्व सीटों के खिलाफ बैठते हैं। सक्रिय होने पर, पॉपपेट अपनी सीट से उठ जाता है, जिससे तत्व के चारों ओर प्रवाह की अनुमति मिलती है। यह सीट-और-डिस्क डिज़ाइन बंद स्थिति में अनिवार्य रूप से शून्य आंतरिक रिसाव के साथ बेहतर सीलिंग प्रदान करता है, जो पॉपपेट-प्रकार के हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्वों को उन अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट बनाता है, जिनके लिए सख्त शटऑफ़ की आवश्यकता होती है या बहाव के बिना गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध भार धारण करना होता है।

पॉपपेट वाल्व स्पूल वाल्व की तुलना में काफी अधिक संदूषण सहनशीलता प्रदर्शित करते हैं क्योंकि कण तंग मंजूरी में नहीं फंसते हैं। पॉपपेट डिज़ाइन तत्काल विफलता के जोखिम के बिना आईएसओ 4406 20/18/15 के द्रव स्वच्छता स्तर या उससे भी थोड़ा अधिक को समायोजित करता है। यह मजबूती खनन, कृषि या निर्माण जैसे गंदे वातावरण में काम करने वाले मोबाइल उपकरणों के लिए पॉपपेट वाल्व को आकर्षक बनाती है।

हालाँकि, सीट-और-डिस्क तंत्र प्रवाह बल बनाता है जो पॉपपेट खुलते ही गैर-रेखीय रूप से बदल जाता है, जिससे सटीक आनुपातिक नियंत्रण स्पूल डिज़ाइन की तुलना में अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है। पॉपपेट-प्रकार के दिशात्मक नियंत्रण वाल्व आम तौर पर प्रवाह को लगातार नियंत्रित करने के बजाय अलग-अलग स्थितियों में काम करते हैं।

एक्चुएशन विधि द्वारा वर्गीकरण

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों को इस आधार पर भी वर्गीकृत किया जाता है कि वाल्व तत्व (स्पूल या पॉपपेट) को स्थितियों के बीच कैसे स्थानांतरित किया जाता है। क्रियान्वयन विधि प्रतिक्रिया समय, नियंत्रण लचीलापन और एकीकरण जटिलता निर्धारित करती है।

मैनुअल एक्चुएशन लीवर, पुश बटन या पैडल के माध्यम से भौतिक ऑपरेटर इनपुट का उपयोग करता है। इन वाल्वों को किसी बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है और ये यांत्रिक कनेक्शन के माध्यम से सीधे ऑपरेटर प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। आपातकालीन कार्यों के लिए या बैकअप सिस्टम के रूप में मोबाइल उपकरणों में मैनुअल दिशात्मक नियंत्रण वाल्व आम रहते हैं, हालांकि वे स्वचालन क्षमता को सीमित करते हैं और ऑपरेटर की उपस्थिति की आवश्यकता होती है।

मैकेनिकल एक्चुएशन सीमा स्विच, कैम या रोलर लीवर को नियोजित करता है जो वाल्व शिफ्ट को ट्रिगर करने के लिए चलती मशीन घटकों से भौतिक रूप से संपर्क करता है। एक मशीनिंग केंद्र यात्रा के अंत तक पहुंचने पर हाइड्रोलिक टेबल को स्वचालित रूप से उलटने के लिए एक कैम-सक्रिय दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग कर सकता है। यांत्रिक सक्रियण विद्युत शक्ति के बिना विश्वसनीय अनुक्रमण प्रदान करता है लेकिन प्रोग्रामयोग्य तर्क के लिए लचीलेपन का अभाव है।

वायवीय सक्रियण वाल्व को स्थानांतरित करने के लिए पिस्टन या डायाफ्राम पर संपीड़ित हवा का उपयोग करता है। इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के प्रभावी होने से पहले ये एयर-पायलट दिशात्मक नियंत्रण वाल्व औद्योगिक स्वचालन में लोकप्रिय थे। वे अभी भी विस्फोटक वातावरण में दिखाई देते हैं जहां विद्युत स्विचिंग से प्रज्वलन का खतरा होता है।

वाल्व एकीकरण कई कार्यों को एकल निकायों में संपीड़ित करना जारी रखता है। मैनिफोल्ड-माउंटेड दिशात्मक नियंत्रण वाल्व अलग-अलग घटकों की आवश्यकता के बजाय दबाव क्षतिपूर्ति, लोड-होल्डिंग चेक वाल्व और वाल्व असेंबली में सीधे इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण को शामिल कर रहे हैं। यह एकीकरण रिसाव बिंदुओं को कम करता है, संयोजन को सरल बनाता है, और हाइड्रोलिक सिस्टम के भौतिक पदचिह्न को कम करता है।

इन क्रियान्वयन विधियों के बीच चयन नियंत्रण वास्तुकला, सुरक्षा आवश्यकताओं और पर्यावरणीय बाधाओं पर निर्भर करता है। हालाँकि, सोलनॉइड-सक्रिय वाल्वों के भीतर, एक महत्वपूर्ण उपखंड उभरता है जो मूल रूप से प्रवाह क्षमता और विद्युत दक्षता को प्रभावित करता है।

डायरेक्ट-एक्टिंग बनाम पायलट-ऑपरेटेड: कोर ऑपरेटिंग सिद्धांत

विद्युत चालित हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों के बीच, प्रत्यक्ष-अभिनय और पायलट-संचालित डिज़ाइन के बीच का अंतर शायद सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन सीमा का प्रतिनिधित्व करता है। ये दो आर्किटेक्चर द्रव बलों और स्प्रिंग भार के खिलाफ वाल्व तत्व को स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त बल उत्पन्न करने की मूलभूत इंजीनियरिंग चुनौती को संबोधित करते हैं।

डायरेक्ट-एक्टिंग सोलेनॉइड वाल्व

डायरेक्ट-एक्टिंग सोलनॉइड वाल्व मुख्य वाल्व स्पूल या पॉपपेट को सीधे स्थानांतरित करने के लिए कॉइल से विद्युत चुम्बकीय बल का उपयोग करते हैं। जब कुंडल सक्रिय होता है, तो परिणामी चुंबकीय क्षेत्र आर्मेचर को खींचता है, जो यांत्रिक रूप से वाल्व तत्व से जुड़ता है। यह सीधा तंत्र कई लाभ प्रदान करता है। डायरेक्ट-एक्टिंग वाल्वों को कार्य करने के लिए इनलेट और आउटलेट के बीच दबाव अंतर की आवश्यकता नहीं होती है, जिसका अर्थ है कि वे 0 बार से अधिकतम सिस्टम दबाव तक काम कर सकते हैं। यह दबाव स्वतंत्रता प्रत्यक्ष-अभिनय दिशात्मक नियंत्रण वाल्वों को उन अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक बनाती है जहां सिस्टम दबाव बनने से पहले वाल्व को स्थानांतरित करना होगा, जैसे मशीन स्टार्टअप अनुक्रमों के दौरान या कम दबाव वाले पायलट सर्किट में।

प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्वों का प्रतिक्रिया समय आम तौर पर पायलट-संचालित डिज़ाइनों की तुलना में तेज़ होता है क्योंकि केवल एक यांत्रिक चरण मौजूद होता है। 20 मिलीसेकंड से कम का स्विचिंग समय छोटे प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्वों के साथ प्राप्त किया जा सकता है, जो उन्हें तेजी से साइकिल चलाने की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

हालाँकि, प्रत्यक्ष-अभिनय डिज़ाइनों को प्रवाह क्षमता में गंभीर सीमाओं का सामना करना पड़ता है। सोलनॉइड को वाल्व तत्व, घर्षण बल और स्प्रिंग रिटर्न बलों पर कार्य करने वाले द्रव बलों पर काबू पाने के लिए पर्याप्त बल उत्पन्न करना चाहिए। द्रव बल दबाव और प्रवाह क्षेत्र दोनों के साथ बढ़ता है। जैसे-जैसे उच्च प्रवाह दर को संभालने के लिए वाल्व का आकार बढ़ता है, स्पूल व्यास और पोर्ट आकार में वृद्धि होनी चाहिए, जिससे वाल्व गति का विरोध करने वाले द्रव बलों में नाटकीय रूप से वृद्धि होगी। इन बड़ी ताकतों पर काबू पाने के लिए, सोलनॉइड आकार और विद्युत शक्ति इनपुट में काफी वृद्धि होनी चाहिए।

यह रिश्ता एक आर्थिक और थर्मल सीलिंग बनाता है। उच्च दबाव पर लगभग 60 लीटर प्रति मिनट से अधिक संभालने वाले प्रत्यक्ष-अभिनय दिशात्मक नियंत्रण वाल्वों को इतने बड़े और बिजली की खपत वाले सोलनॉइड की आवश्यकता होती है कि डिजाइन अव्यावहारिक हो जाता है। विद्युत शक्ति 50 से 100 वाट या अधिक तक पहुंच सकती है, जिससे महत्वपूर्ण गर्मी उत्पन्न होती है जिसके लिए वाल्व बॉडी और माउंटिंग सतह के माध्यम से अपव्यय की आवश्यकता होती है। कॉम्पैक्ट हाइड्रोलिक सिस्टम या सघन रूप से पैक किए गए विद्युत कैबिनेट में, यह ताप भार विश्वसनीयता की समस्याएं पैदा कर सकता है।

पायलट-संचालित सोलेनॉइड वाल्व

पायलट-संचालित सोलनॉइड वाल्व दो-चरण डिज़ाइन के माध्यम से प्रवाह सीमा को हल करते हैं। सोलनॉइड एक छोटे पायलट वाल्व को नियंत्रित करता है जो नियंत्रण द्रव को मुख्य स्पूल के सिरों पर कक्षों तक निर्देशित करता है। इस पायलट प्रवाह द्वारा निर्मित मुख्य स्पूल में दबाव का अंतर, इसके आकार की परवाह किए बिना मुख्य स्पूल को स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त बल उत्पन्न करता है। इस आर्किटेक्चर में, सोलनॉइड केवल सिग्नल जेनरेशन करता है, जिसके लिए समान प्रवाह को संभालने वाले प्रत्यक्ष-अभिनय डिज़ाइन की तुलना में बहुत कम विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती है। पायलट-संचालित दिशात्मक नियंत्रण वाल्व 10 से 20 वाट से नीचे सोलनॉइड बिजली की खपत को बनाए रखते हुए प्रति मिनट सैकड़ों या हजारों लीटर का प्रबंधन कर सकते हैं।

कम विद्युत मांग का मतलब कम गर्मी उत्पादन, छोटे सोलनॉइड हाउसिंग और सरल थर्मल प्रबंधन है। उच्च-प्रवाह अनुप्रयोगों के लिए, पायलट-संचालित डिज़ाइन न केवल बेहतर हैं बल्कि इंजीनियरिंग और आर्थिक दोनों दृष्टिकोण से आवश्यक हैं।

इस दक्षता लाभ का समाधान दबाव पर निर्भरता है। मुख्य स्पूल शिफ्टिंग के लिए आवश्यक बल उत्पन्न करने के लिए पायलट-संचालित वाल्वों को इनलेट और पायलट दबाव कक्षों के बीच पर्याप्त दबाव अंतर की आवश्यकता होती है। यदि स्टार्टअप या खराबी की स्थिति के दौरान सिस्टम दबाव अपर्याप्त है, तो मुख्य स्पूल पूरी तरह से शिफ्ट नहीं हो सकता है या धीमी गति से शिफ्ट हो सकता है। वाल्व के आकार के आधार पर न्यूनतम पायलट दबाव आमतौर पर 3 से 5 बार तक होता है। डिजाइनरों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि पायलट सर्किट को आपूर्ति करने वाला दबाव स्रोत विश्वसनीय बना रहे, चाहे वह मुख्य दबाव लाइन से आंतरिक रूप से खींचा गया हो या बाहरी संचायक या अलग पंप से आपूर्ति किया गया हो।

रिस्पांस टाइम भी अलग-अलग होता है। शिफ्टिंग के लिए दबाव अंतर बनाने के लिए पायलट-संचालित वाल्वों को प्रत्येक स्पूल छोर पर पायलट कक्षों को भरना और निकालना होगा। यह हाइड्रोलिक विलंब समान आकार के प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्वों की तुलना में स्विचिंग समय में 10 से 50 मिलीसेकंड जोड़ता है। अधिकांश औद्योगिक और मोबाइल अनुप्रयोगों के लिए, यह देरी स्वीकार्य है, लेकिन उच्च-आवृत्ति साइक्लिंग अनुप्रयोगों को उनकी प्रवाह सीमाओं के बावजूद प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्व की आवश्यकता हो सकती है।

200 लीटर प्रति मिनट उत्खनन सर्किट के लिए हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार का चयन करने वाले इंजीनियर विद्युत ताप भार और नियंत्रण जटिलता को कम करने के लिए मुख्य बूम, बांह और बाल्टी कार्यों के लिए पायलट-संचालित वाल्व निर्दिष्ट करेंगे। हालाँकि, वही मशीन उपकरण लॉकिंग तंत्र जैसे कम-प्रवाह सहायक सर्किट में प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्व का उपयोग कर सकती है जो शून्य सिस्टम दबाव पर विश्वसनीय रूप से काम करना चाहिए।

उन्नत नियंत्रण: आनुपातिक और सर्वो दिशात्मक नियंत्रण वाल्व

जबकि मानक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व अलग-अलग ऑन-ऑफ स्थितियों में काम करते हैं, उन्नत हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार आनुपातिक या सर्वो नियंत्रण के माध्यम से प्रवाह और दबाव का निरंतर मॉड्यूलेशन प्रदान करते हैं। ये वाल्व प्रदर्शन और जटिलता के उच्च स्तर का प्रतिनिधित्व करते हैं।

आनुपातिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व आनुपातिक सोलनॉइड का उपयोग करते हैं जो सरल ऑन-ऑफ इलेक्ट्रोमैग्नेट के बजाय इनपुट वर्तमान के आनुपातिक बल उत्पन्न करते हैं। नियंत्रक से कमांड सिग्नल को अलग करके, वाल्व स्पूल स्थिति को उसके पूर्ण स्ट्रोक में लगातार समायोजित किया जा सकता है। यह एक्चुएटर गति, त्वरण और बल के सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है। एक आनुपातिक वाल्व एक क्रेन की बूम गति को नियंत्रित कर सकता है, जो एक मानक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व को चालू या बंद करने से उत्पन्न होने वाली अचानक गति के बजाय सुचारू शुरुआत, सटीक स्थिति और कोमल स्टॉप प्रदान करता है।

आनुपातिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व में आम तौर पर नियंत्रण लूप को आंतरिक रूप से बंद करने के लिए एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक्स और एक स्थिति प्रतिक्रिया सेंसर, अक्सर एक रैखिक चर अंतर ट्रांसफार्मर (एलवीडीटी) शामिल होता है। ऑनबोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स कमांड की गई स्थिति की तुलना सेंसर द्वारा मापी गई वास्तविक स्पूल स्थिति से करता है, स्थिति संबंधी त्रुटियों को खत्म करने के लिए सोलनॉइड करंट को समायोजित करता है। यह बंद-लूप आर्किटेक्चर घर्षण, द्रव बल और आपूर्ति दबाव में भिन्नता के लिए क्षतिपूर्ति करता है जो अन्यथा स्थिति संबंधी अशुद्धि का कारण बनता है।

सर्वो दिशात्मक नियंत्रण वाल्व और भी उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए आनुपातिक वाल्व अवधारणाओं का विस्तार करते हैं। ये वाल्व 10 मिलीसेकंड से कम प्रतिक्रिया समय और 100 हर्ट्ज से अधिक आवृत्ति प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए टॉर्क मोटर्स, नोजल-फ्लैपर तंत्र या जेट-पाइप कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हैं। सर्वो वाल्व गति सिमुलेटर, सामग्री परीक्षण मशीन और सक्रिय कंपन डंपिंग सिस्टम जैसे तीव्र, सटीक नियंत्रण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों को सक्षम करते हैं।

आनुपातिक और सर्वो हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों की प्रदर्शन मांगें डिजिटल संचार इंटरफेस की आवश्यकता को पूरा करती हैं। 4-20 एमए या 0-10 वीडीसी वर्तमान लूप का उपयोग करने वाले पारंपरिक एनालॉग नियंत्रण सिग्नल विद्युत शोर, सिग्नल बहाव और सीमित नैदानिक ​​क्षमता से ग्रस्त हैं। जैसे-जैसे वाल्व प्रतिक्रिया समय कम होता जाता है और स्थिति संबंधी आवश्यकताएं सख्त होती जाती हैं, एनालॉग सिग्नल अखंडता सिस्टम प्रदर्शन में सीमित कारक बन जाती है।

डिजिटल एकीकरण: उच्च प्रदर्शन दिशात्मक नियंत्रण वाल्व में आईओ-लिंक प्रोटोकॉल

उद्योग 4.0 कनेक्टिविटी की ओर औद्योगिक बदलाव ने नियंत्रण प्रणालियों के साथ उन्नत हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार इंटरफ़ेस में महत्वपूर्ण परिवर्तन उत्पन्न किए हैं। डिजिटल संचार प्रोटोकॉल, विशेष रूप से आईओ-लिंक, पारंपरिक वायरिंग के साथ असंभव नैदानिक ​​क्षमताओं को सक्षम करते हुए एनालॉग सिग्नलिंग की सीमाओं को संबोधित करते हैं।

आईओ-लिंक एक मानक अनशील्ड केबल पर वाल्व और मास्टर नियंत्रक के बीच पॉइंट-टू-पॉइंट डिजिटल संचार स्थापित करता है। यह एकल केबल बिजली, डिजिटल कमांड सिग्नल और द्विदिशात्मक डेटा संचार वहन करती है। फील्डबस नेटवर्क के विपरीत, जिसके लिए महंगी परिरक्षित केबल और जटिल नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है, आईओ-लिंक डिजिटल एन्कोडिंग के माध्यम से मजबूत शोर प्रतिरक्षा बनाए रखते हुए सरल तीन-तार कनेक्शन का उपयोग करता है।

आनुपातिक और सर्वो दिशात्मक नियंत्रण वाल्व के फायदे पर्याप्त हैं। डिजिटल कमांड सिग्नल बहाव और शोर पिकअप को खत्म करते हैं जो एनालॉग परिशुद्धता को कम करते हैं। भौतिक समायोजन के बजाय सॉफ़्टवेयर के माध्यम से पैरामीटर परिवर्तन किए जा सकते हैं, जिससे कमीशनिंग समय नाटकीय रूप से कम हो जाता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि आईओ-लिंक कॉइल तापमान, संचयी परिचालन घंटे, चक्र गणना, स्पूल स्थिति प्रतिक्रिया और विस्तृत त्रुटि कोड सहित आंतरिक वाल्व डेटा तक निरंतर पहुंच प्रदान करता है।

यह डायग्नोस्टिक डेटा स्ट्रीम उन स्थिति निगरानी रणनीतियों को सक्षम बनाता है जो पहले असंभव थीं। समय के साथ कुंडल तापमान के रुझान को ट्रैक करके, सिस्टम भयावह विफलता होने से पहले शीतलन पथों के क्रमिक क्षरण या इन्सुलेशन टूटने का पता लगा सकता है। प्रतिक्रिया समय बहाव की निगरानी से पायलट चरण में घिसाव या संदूषण-प्रेरित घर्षण बढ़ने का पता चलता है। ये अंतर्दृष्टि पूर्वानुमानित रखरखाव शेड्यूलिंग की अनुमति देती है जो अनियोजित डाउनटाइम को कम करती है।

आईओ-लिंक से सुसज्जित हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों का जुलाई 2022 में बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हुआ और अब ये प्रत्यक्ष-अभिनय और पायलट-संचालित कॉन्फ़िगरेशन दोनों में उपलब्ध हैं। प्रौद्योगिकी आनुपातिक और मानक ऑन-ऑफ वाल्व दोनों का समर्थन करती है, हालांकि सबसे बड़ा लाभ उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में दिखाई देता है जहां सिग्नल गुणवत्ता और नैदानिक ​​​​गहराई मामूली लागत प्रीमियम को उचित ठहराती है।

विभिन्न हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों के लिए चयन मानदंड

उपयुक्त हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों का चयन करने के लिए कई प्रदर्शन आयामों में व्यवस्थित मूल्यांकन की आवश्यकता होती है। निर्णय ढांचे को तरल ऊर्जा आवश्यकताओं, विद्युत बाधाओं, नियंत्रण आवश्यकताओं और आर्थिक कारकों को संतुलित करना चाहिए।

प्रवाह दर प्राथमिक निर्धारक के रूप में है। 60 लीटर प्रति मिनट से कम की आवश्यकता वाले एप्लिकेशन या तो प्रत्यक्ष-अभिनय या पायलट-संचालित वाल्व का उपयोग कर सकते हैं, जिसमें दबाव की उपलब्धता और प्रतिक्रिया समय की जरूरतों के अनुसार विकल्प होता है। उच्च प्रवाह दर को संभालने वाले सिस्टम को अत्यधिक सोलनॉइड आकार और गर्मी उत्पादन से बचने के लिए पायलट-संचालित वाल्व का उपयोग करना चाहिए। उच्च-प्रवाह अनुप्रयोगों के लिए प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्व निर्दिष्ट करने का प्रयास करने से गंभीर थर्मल प्रबंधन चुनौतियों के साथ अलाभकारी डिजाइन सामने आते हैं।

दो मुख्य वाल्व प्रकारों के लिए ऑपरेटिंग दबाव सीमा अलग-अलग मायने रखती है। प्रत्यक्ष-अभिनय दिशात्मक नियंत्रण वाल्व शून्य से सिस्टम अधिकतम तक पूर्ण दबाव सीमा को संभालते हैं, जिससे उन्हें उन सर्किटों के लिए अनिवार्य बना दिया जाता है जिन्हें दबाव बनने से पहले या दबाव हानि परिदृश्यों के दौरान कार्य करना चाहिए। विश्वसनीय संचालन के लिए पायलट-संचालित वाल्वों को न्यूनतम दबाव अंतर की आवश्यकता होती है, आमतौर पर 3 से 5 बार। ऐसे अनुप्रयोग जहां इस न्यूनतम की गारंटी नहीं दी जा सकती, उन्हें प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्व या बाहरी पायलट आपूर्ति व्यवस्था की आवश्यकता होती है।

नियंत्रण परिशुद्धता की आवश्यकताएं यह निर्धारित करती हैं कि क्या मानक ऑन-ऑफ वाल्व पर्याप्त हैं या क्या आनुपातिक या सर्वो दिशात्मक नियंत्रण वाल्व आवश्यक हैं। क्लैम्पिंग, एक्सटेंडिंग या रिट्रैक्टिंग जैसे सरल अनुक्रमिक संचालन के लिए केवल अलग स्थिति स्विचिंग की आवश्यकता होती है। सुचारू गति प्रोफाइल, सटीक स्थिति या बल विनियमन की मांग करने वाले अनुप्रयोगों को आनुपातिक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। सक्रिय स्थिरीकरण या उच्च-बैंडविड्थ ट्रैकिंग जैसे अत्यधिक गतिशील अनुप्रयोगों को उनकी उच्च लागत और रखरखाव आवश्यकताओं के बावजूद सर्वो वाल्व की आवश्यकता होती है।

द्रव सफाई क्षमताओं को वाल्व डिजाइन संवेदनशीलता के साथ संरेखित होना चाहिए। स्पूल-प्रकार के दिशात्मक नियंत्रण वाल्व सख्त सफाई रखरखाव की मांग करते हैं, आमतौर पर आईएसओ 4406 18/16/13 या बेहतर, सर्वो वाल्व के लिए और भी सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है। दूषित वातावरण में या जहां निस्पंदन रखरखाव असंगत हो सकता है, वहां अनुप्रयोगों को पॉपपेट-प्रकार के वाल्वों का समर्थन करना चाहिए जो आईएसओ 4406 20/18/15 या थोड़ा अधिक संदूषण स्तर को सहन करते हैं।

पर्यावरणीय कारक वाल्व प्रकार और एकीकरण दृष्टिकोण दोनों को प्रभावित करते हैं। कंपन, अत्यधिक तापमान और गंदी स्थितियों के अधीन मोबाइल उपकरण आमतौर पर मजबूत यांत्रिक इंटरफेस के साथ पायलट-संचालित पॉपपेट वाल्व का उपयोग करते हैं। नियंत्रित वातावरण में औद्योगिक स्वचालन आनुपातिक नियंत्रण और डिजिटल नेटवर्किंग के साथ स्पूल वाल्व का लाभ उठा सकता है। विस्फोटक वातावरण अन्य प्राथमिकताओं की परवाह किए बिना वायवीय सक्रियण या आंतरिक रूप से सुरक्षित विद्युत डिजाइन को अनिवार्य कर सकता है।

विद्युत ऊर्जा उपलब्धता और थर्मल प्रबंधन बाधाएं कभी-कभी हाइड्रोलिक विचारों पर हावी हो जाती हैं। सीमित शीतलन क्षमता वाली एक कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक इकाई पूरी तरह से गर्मी उत्पादन को कम करने के लिए पायलट-संचालित वाल्व निर्दिष्ट कर सकती है, दबाव निर्भरता को एक आवश्यक ट्रेड-ऑफ के रूप में स्वीकार कर सकती है। इसके विपरीत, पर्याप्त विद्युत क्षमता और शीतलन वाली लेकिन लोड-सेंसिंग सिस्टम में काम करने वाली एक मोबाइल मशीन दबाव स्वतंत्रता बनाए रखने के लिए प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्व का उपयोग कर सकती है।

ক্লাস II

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार द्वारा सामान्य अनुप्रयोग

विभिन्न हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकार उद्योग की आवश्यकताओं से मेल खाने वाली उनकी प्रदर्शन विशेषताओं के आधार पर विशिष्ट अनुप्रयोग श्रेणियों पर हावी होते हैं।

उत्खनन, व्हील लोडर और बुलडोजर जैसे मोबाइल निर्माण उपकरण मुख्य रूप से 4/3 कॉन्फ़िगरेशन में पायलट-संचालित, लोड-सेंसिंग दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करते हैं। इन मशीनों को उचित विद्युत प्रणाली जटिलता को बनाए रखते हुए बड़े बूम सिलेंडर और ट्रैवल मोटर्स को बिजली देने के लिए उच्च प्रवाह क्षमता (अक्सर 200 से 600 लीटर प्रति मिनट) की आवश्यकता होती है। पायलट-संचालित डिज़ाइन उच्च प्रवाह दर के बावजूद सोलनॉइड पावर ड्रॉ को कम रखता है। टेंडेम सेंटर वाल्व के साथ लोड-सेंसिंग सर्किट निष्क्रिय अवधि के दौरान इंजन ईंधन की खपत को कम करते हैं, जो कार्य चक्रों के बीच महत्वपूर्ण प्रतीक्षा समय के साथ ड्यूटी चक्रों में एक महत्वपूर्ण लाभ है।

कृषि ट्रैक्टर कार्यान्वयन नियंत्रण के लिए समान वाल्व प्रकार का उपयोग करते हैं लेकिन अक्सर हिच और स्टीयरिंग सिस्टम के लिए इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक आनुपातिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व शामिल होते हैं जहां चिकनी गति ऑपरेटर आराम और सटीकता में सुधार करती है। कृषि कार्यों का विशिष्ट कठोर, गंदा वातावरण मुख्य कार्यान्वयन सर्किट में पॉपपेट-शैली वाल्वों का पक्ष लेता है जहां संदूषण सहनशीलता आनुपातिक स्पूल नियंत्रण के लाभों से अधिक होती है।

औद्योगिक इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनें मोल्ड खोलने, बंद करने और इजेक्शन अनुक्रमों को नियंत्रित करने के लिए स्पूल-प्रकार आनुपातिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करती हैं। सटीक गति नियंत्रण साँचे या भागों को क्षति से बचाते हुए चक्र समय के अनुकूलन को सक्षम बनाता है। नियंत्रित फ़ैक्टरी वातावरण इन सर्वो-गुणवत्ता वाले वाल्वों के लिए आवश्यक सख्त तरल स्वच्छता के रखरखाव की अनुमति देता है। बंद-केंद्र वाल्व कॉन्फ़िगरेशन इंजेक्शन दबाव भार के तहत मोल्ड स्थिति का कठोर नियंत्रण बनाए रखता है।

मिलिंग मशीन, ग्राइंडिंग मशीन और लेथ के लिए मशीन टूल हाइड्रोलिक्स आमतौर पर अक्ष फ़ीड दरों और टूल क्लैंपिंग को नियंत्रित करने वाले आनुपातिक या सर्वो दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करते हैं। सतह की फिनिश गुणवत्ता के लिए आवश्यक स्थिति सटीकता और सुचारू गति इन वाल्व प्रकारों द्वारा प्रदान की जाने वाली निरंतर मॉड्यूलेशन क्षमता की मांग करती है। हाई-एंड मशीन टूल्स में, 100 हर्ट्ज से अधिक आवृत्ति प्रतिक्रिया वाले सर्वो वाल्व कंपन डंपिंग को सक्षम करते हैं जो काटने की गुणवत्ता में सुधार करता है।

सामग्री परीक्षण उपकरण और एयरोस्पेस सिमुलेशन सिस्टम प्रदर्शन आवश्यकताओं के चरम अंत का प्रतिनिधित्व करते हैं। ये एप्लिकेशन 10 मिलीसेकंड से कम प्रतिक्रिया समय और माइक्रोन में मापे गए पोजिशनिंग रिज़ॉल्यूशन के साथ सर्वो दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करते हैं। वाल्व बेहद साफ तरल पदार्थ के साथ काम करते हैं, अक्सर आईएसओ 4406 15/13/10 या बेहतर, और आवश्यक सफाई स्तर बनाए रखने के लिए विशेष निस्पंदन और कंडीशनिंग उपकरण की आवश्यकता होती है।

क्रेन, चरखी और हैच कवर जैसी समुद्री डेक मशीनरी संक्षारक खारे पानी के वातावरण में काम करने में सक्षम मजबूत पायलट-संचालित दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करती है। निलंबित भार रखते समय ये वाल्व अक्सर तंग शटऑफ के लिए पॉपपेट डिज़ाइन का उपयोग करते हैं और समुद्री सुरक्षा मानकों को पूरा करने के लिए विस्फोट-प्रूफ सोलनॉइड बाड़ों का उपयोग करते हैं।

हाइड्रोलिक प्रेस, लिफ्ट टेबल या सामग्री प्रबंधन उपकरण को नियंत्रित करने वाले सरल वायवीय सर्किट अक्सर बुनियादी प्रत्यक्ष-अभिनय 4/2 या 4/3 दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करते हैं। ये एप्लिकेशन उन्नत सुविधाओं की तुलना में सादगी और कम लागत को महत्व देते हैं, और उनकी मामूली प्रवाह आवश्यकताएं (आमतौर पर 40 लीटर प्रति मिनट से कम) प्रत्यक्ष-अभिनय वाल्व क्षमताओं के भीतर रहती हैं।

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रौद्योगिकी में उभरते रुझान

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों का विकास उद्योग 4.0 एकीकरण, ऊर्जा दक्षता जनादेश और लघुकरण मांगों द्वारा संचालित कई समानांतर पथों के साथ जारी है।

डिजिटल संचार प्रोटोकॉल उच्च-प्रदर्शन आनुपातिक और सर्वो वाल्व से आगे मानक ऑन-ऑफ दिशात्मक नियंत्रण वाल्व में विस्तारित हो रहे हैं। जैसे ही आईओ-लिंक इंटरफ़ेस इलेक्ट्रॉनिक्स की वृद्धिशील लागत कम हो गई है, यहां तक ​​कि बुनियादी 4/3 वाल्व भी अब डिजिटल कनेक्टिविटी विकल्प प्रदान करते हैं। डायग्नोस्टिक डेटा का यह लोकतंत्रीकरण केवल प्रीमियम घटकों के बजाय संपूर्ण हाइड्रोलिक सिस्टम में स्थिति की निगरानी करने में सक्षम बनाता है, जिससे बेहतर रखरखाव योजना के माध्यम से समग्र उपकरण प्रभावशीलता (ओईई) में सुधार होता है।

ऊर्जा दक्षता दबाव उन्नत केंद्र स्थिति डिजाइन और लोड-सेंसिंग हाइड्रोलिक्स को अपनाने को प्रेरित करता है। आधुनिक मोबाइल उपकरण तेजी से इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाइयों के साथ आनुपातिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व का उपयोग करते हैं जो परिष्कृत दबाव क्षतिपूर्ति एल्गोरिदम को लागू करते हैं, जिससे पारंपरिक प्रवाह डिवाइडर और प्राथमिकता वाल्व में निहित बिजली के नुकसान को कम किया जाता है। कुछ प्रणालियाँ अब प्रत्येक एक्चुएटर पर छोटे पंप चलाने वाली अलग-अलग इलेक्ट्रिक मोटरों का उपयोग करती हैं, जिससे दिशात्मक नियंत्रण वाल्व पूरी तरह से इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक एक्चुएटर्स (ईएचए) की ओर स्थानांतरित हो जाता है।

वाल्व एकीकरण कई कार्यों को एकल निकायों में संपीड़ित करना जारी रखता है। मैनिफोल्ड-माउंटेड दिशात्मक नियंत्रण वाल्व अलग-अलग घटकों की आवश्यकता के बजाय दबाव क्षतिपूर्ति, लोड-होल्डिंग चेक वाल्व और वाल्व असेंबली में सीधे इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण को शामिल कर रहे हैं। यह एकीकरण रिसाव बिंदुओं को कम करता है, संयोजन को सरल बनाता है, और हाइड्रोलिक सिस्टम के भौतिक पदचिह्न को कम करता है।

संदूषण सहनशीलता में सुधार सेवा अंतराल को बढ़ाने और स्वामित्व की कुल लागत को कम करने पर केंद्रित है। कुछ निर्माता अब परिष्कृत सीट ज्यामिति और नियंत्रण एल्गोरिदम के माध्यम से स्पूल वाल्व प्रदर्शन के करीब निरंतर प्रवाह मॉड्यूलेशन के साथ पॉपपेट वाल्व के संदूषण सहनशीलता को मिलाकर हाइब्रिड डिजाइन पेश करते हैं।

आईएसओ 13849 और आईईसी 61508 जैसे मानकों की कार्यात्मक सुरक्षा आवश्यकताएं दिशात्मक नियंत्रण वाल्व डिजाइन को तेजी से प्रभावित कर रही हैं। सुरक्षा-रेटेड वाल्वों में अनावश्यक सेंसर, संभावित विफलता मोड के लिए नैदानिक ​​कवरेज और खतरनाक दोषों का पता लगाने वाली एकीकृत निगरानी शामिल है। ये विशेषताएं हाइड्रोलिक सिस्टम को आवश्यक सुरक्षा अखंडता स्तर (एसआईएल 2 या एसआईएल 3) प्राप्त करने की अनुमति देती हैं, जिसे पहले द्रव ऊर्जा घटकों के साथ प्राप्त करना मुश्किल था।

हाइड्रोलिक दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रकारों के पूर्ण स्पेक्ट्रम को समझने से इंजीनियरों को सिस्टम प्रदर्शन, विश्वसनीयता और लागत को अनुकूलित करने वाले सूचित निर्णय लेने में मदद मिलती है। मार्ग और स्थिति संख्या, वाल्व तत्व डिजाइन, सक्रियण विधि और संचालन सिद्धांत द्वारा वर्गीकरण वाल्व चयन के लिए एक संरचित ढांचा प्रदान करता है। इस ढांचे के भीतर, प्रत्यक्ष-अभिनय और पायलट-संचालित डिज़ाइन के बीच मूलभूत अंतर प्रवाह क्षमता सीमाएं निर्धारित करता है जिसे कोई भी डिज़ाइन अनुकूलन दूर नहीं कर सकता है। आनुपातिक और सर्वो प्रौद्योगिकियां डिजिटल इंटरफेस को अपनाने के दौरान मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए नियंत्रण परिशुद्धता का विस्तार करती हैं जो वाल्व को निष्क्रिय घटकों से नेटवर्क नियंत्रण आर्किटेक्चर में बुद्धिमान नोड्स में बदल देती हैं। जैसे-जैसे हाइड्रोलिक सिस्टम औद्योगिक नेटवर्क और उच्च दक्षता मानकों के साथ अधिक एकीकरण की ओर विकसित होते हैं, अनुप्रयोग आवश्यकताओं के लिए वाल्व क्षमताओं का मिलान तेजी से परिष्कृत होता जाता है, जिसके लिए द्रव यांत्रिकी और नियंत्रण प्रणाली इंजीनियरिंग दोनों के गहन ज्ञान की आवश्यकता होती है।