Hydraulic control valves (၁)

ၿမန္မာအင္ဂၽင္နီယာဖိုရမ္မွ 'ကိုတင္မင္းထူး' က "Hydraulic Control Valve" ဆိုတဲ႔ Instruction Manual စာအုပ္တအုပ္၊ ဖိုရမ္မွာ တင္ေပးပါတယ္။ ဖတ္ႀကည္႔တဲ႔အခါ သမရိုးကၽ hydraulic ဆိုင္ရာ အၿခားစာအုပ္ေတြနဲ႔ မတူပဲ၊ ရွင္းလင္းလြယ္ကူတာေတြ႔ရပါတယ္။ အဲဒီစာအုပ္ထဲမွ အခၽက္အလက္ေတြကို ကိုးကားၿပီး၊ ၿပန္လည္ေဖာ္ၿပဖို႔ရည္ရြယ္ထားသလို၊ ရွာေဖြကာစာအုပ္ေပးပို႔တဲ႔ 'ကိုတင္မင္းထူး' ကိုလည္း၊ ေကၽးဇူးတင္ပါတယ္။

 Fig. Hydraulic control valve

hydraulic pump မွတဆင္႔ရလာတဲ႔ hydraulic pressure ကို၊ hydraulic cylinders ေတြနဲ႔ hydraulic motors ေတြေရြွ႕လၽွားလည္ပတ္ရန္၊ ေမာင္းနွင္အသံုးၿပဳရာမွာ၊ လံုေလာက္တဲ႔ flow rate နဲ႔ flow direction တို႔လိုအပ္ၿပီး၊ hydraulic control valves ေတြမွေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ hydraulic control valves ေတြကို တည္ေဆာက္ဖြဲ႔စည္းပံု structure နဲ႔ အလုပ္လုပ္ပံု function တို႔အရ၊ (၁) - pressure control valve၊ (၂) - flow control valve နဲ႔ (၃) - directional control valve ဆိုၿပီးခြဲၿခား၊ သတ္မွတ္ပါတယ္။

Fig. Relief valve

(၁) - pressure control valve - pressure relief valve နဲ႔ safety valve တို႔ဟာ pressure control valve ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ pressure relief valve ေတြကို၊ poppet type relief valve, spool type relief valve နဲ႔ pilot type relief valve ဆိုၿပီး၊ ထပ္မံခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ relief valve ေတြဟာ hydraulic circuit အတြင္းမွ pressure ကို constant pressure အၿဖစ္ တည္ၿငိမ္ေနေစရန္၊ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ hydraulic circuit အတြင္းမွာ pressure ၿမင္႔တက္လာတဲ႔အခါ၊ အလိုအေလၽွက္ပြင္႔သြားၿခင္းၿဖင္႔၊ hydraulic fluid ရဲ႕ pressure ကို၊ မူလ ခၽိန္ညွိထားတဲ႔ 'set pressure' အတိုင္းသာ ရိွေနေစရန္ ထိန္းေပးတယ္လို႔၊ ေယဘုယၽ အေနနဲ႔ေၿပာနိဳင္ပါတယ္။ relief valves ေတြကို၊ အသံုးၿပဳပံု application အရ၊ pressure regulating valve, emergency relief valve နဲ႔ safety valve ဆိုၿပီးထပ္မံ၊ ခြဲၿခားႀကပါေသးတယ္။

'pressure relief valve' ဟာ အထက္မွာဆိုခဲ႔သလို၊ hydraulic circuit အတြင္းမွာ pressure ၿမင္႔တက္ လာတဲ႔အခါ၊ အလိုအေလၽွာက္ပြင္႔သြားၿခင္းၿဖင္႔၊ hydraulic fluid ရဲ႕ pressure ကိုမူလခၽိန္ညွိထားတဲ႔ 'set pressure' အတိုင္းသာ ရိွေနေစရန္ထိန္းေပးတဲ႔ valve ၿဖစ္ပါတယ္။ 'emergency relief' valve ကေတာ႔ normally closed အေနအထားၿဖင္႔၊ အၿမဲပိတ္ေနတဲ႔ valve ၿဖစ္ၿပီး၊ hydraulic circuit အတြင္းမွ အစိတ္အပိုင္း တခုခုေႀကာင္႔ impact အေနနဲ႔ ပံုမွန္မဟုတ္တဲ႔ abnormal high pressure သက္ေရာက္လာတဲ႔အခါ၊ hydraulic fluid ရဲ႕ pressure ကိုေလၽွာ႔ခၽေပးမယ္႔ valve ၿဖစ္ပါတယ္။ 'safety valve' ဟာလည္း hydraulic circuit အတြင္း၊ excessive pressure အေနနဲ႔ ၿမင္႔မားလြန္းတဲ႔ pressure ေပါါေပါက္လာတဲ႔အခါ၊ circuit အတြင္းမွ အစိတ္အပိုင္း devices and parts ေတြ ထိခိုက္ပၽက္စီးမွဳ မၿဖစ္ေပါါေစရန္၊ hydraulic fluid ရဲ႕ pressure ကိုေလၽွာ႔ခၽေပးၿခင္းၿဖင္႔၊ တားဆီးကာကြယ္ေပးပါတယ္။

Fig. Spring-loaded relief valve  

relief valves ေတြဟာ 'spring-loaded valves' ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ valve အေပါါမွ သက္ေရာက္ေနတဲ႔ spring force ၿဖင္႔ valve seat အေပါါမွာ normally close contact အၿဖစ္၊ အထိုင္ခၽထားတဲ႔ valves ေတြ ၿဖစ္ပါတယ္။ valve အတြင္းသို႔ opposite hydraulic fluid pressure ဝင္ေရာက္လာေပမယ္႔၊ spring fore ထက္ေလၽွာ႔နည္းတဲ႔အခါ၊ valve ဟာ ပိတ္ၿမဲပိတ္ေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ အကယ္၍ opposite hydraulic fluid pressure ဟာ spring fore ထက္ပိုမၽားၿပီး၊ ဝင္ေရာက္လာတဲ႔အခါ valve ပြင္႔သြားမွာၿဖစ္သလို၊ pressure ထပ္မံၿမင္႔တက္လာၿခင္းကိုလည္း၊ တားဆီးေပးပါတယ္။ 

Fig. Poppet type relief valve

Poppet type relief valve - set screw မွာ ေသးငယ္တဲ႔ small hole အေပါက္ (၁) ေပါက္ကို ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ hydraulic circuit အတြင္း pressure ၿမင္႔တက္လာၿခင္းေႀကာင္႔ valve ေရြွ႕လၽွားရာမွာ အလံုပိတ္ enclosed spring housing အတြင္းမွာရိွေနမယ္႔ hydraulic fluid သို႔မဟုတ္ ေလတို႔ေႀကာင္႔ restrict အေနနဲ႔ အတားအဆီးၿဖစ္ေပါါနိဳင္ပါတယ္။ set screw မွ ေသးငယ္တဲ႔ small hole ဟာ enclosed spring housing အတြင္းမွာရိွေနမယ္႔ hydraulic fluid သို႔မဟုတ္ ေလတို႔ကို relieve အၿဖစ္ ေၿဖေလၽွာ႔ကာထုတ္ေပးလိုက္တဲ႔အတြက္၊ valve ဟာလည္း ေခၽာေမြ႔လြယ္ကူစြာ smooth movement ၿဖင္႔ေရြွ႕သြားနိဳင္ပါတယ္။

Fig. Poppet type relief valve

hydraulic circuit အတြင္းမွ fluid pressure ဟာ၊ စတင္ၿမင္႔တက္လာၿပီး၊ ဖိထားတဲ႔ spring force ထက္ ပိုမၽားလာတဲ႔အခါ၊ valve ဟာ crack open အေနနဲ႔ အနည္းငယ္စတင္ပြင္႔ပါတယ္။ valve ဟာ crack open position ၿဖင္႔ high-pressure fluid ကိုစတင္ေလၽွာ႔ခၽသလို၊ fluid pressure ဟာ continuous အေနနဲ႔ ဆက္လက္ၿမင္႔တက္ေနသမၽွ၊ ပိုမိုပြင္႔ၿပီး high-pressure fluid ကိုဆက္လက္ေလၽွာ႔ခၽကာ၊ fluid pressure ၿမင္႔တက္လာမွဳ ရပ္ဆိုင္းသြားတဲ႔အထိ ေလၽွာ႔ခၽေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Set pressure and Crack pressure

valve မွ fluid pressure ၿမင္႔တက္လာမွဳရပ္ဆိုင္းသြားတဲ႔အထိ၊ ေလၽွာ႔ခၽသြားတဲ႔ pressure ကို 'set pressure' လို႔ေခါါၿပီး၊ ဖိထားတဲ႔ spring force ထက္ပိုမၽားလာတဲ႔အခါ၊ valve ဟာ crack open အေနနဲ႔ အနည္းငယ္ စတင္ပြင္႔တဲ႔ pressure ကို 'crack pressure' လို႔ေခါါပါတယ္။ set pressure ဟာ crack pressure ပမာဏထက္ ပိုမၽားသလို၊ valve မွ relief အေနနဲ႔ ေလၽွာ႔ခၽေပးတဲ႔ hydraulic fluid ရဲ႕ စီးဆင္းမွဳ flow rate ပမာဏဟာလည္း၊ ကြာၿခားပါတယ္။ set pressure ဟာ relief fluid flow rate နဲ႔ဆက္စပ္ေနၿပီး၊ ရိုးရွင္းတဲ႔ ordinary hydraulic circuit ေတြမွာ၊ relief valve ရဲ႕ set pressure ဟာ hydraulic pump မွ discharge pressure တခုလံုးကိုပါ၊ ေလၽွာ႔ခၽေပးတာေတြ႔ရပါတယ္။ လံုးပတ္ diameter အရြယ္အစားေသးငယ္တဲ႔ 'poppet type relief valve' ေတြမွာ 'set pressure' နဲ႔ 'crack pressure' ပမာဏတို႔ဟာ၊ ကြာၿခားမွဳမရိွပဲ hydraulic circuit အတြင္းမွ pressure ၿမင္႔တက္လာလာမယ္႔ fluid ကို၊ fixed relief flow rate ၿဖင္႔စီးဆင္းေစကာ၊ ေလၽွာ႔ခၽေပးပါတယ္။ အရြယ္အစားႀကီးမားတဲ႔ 'poppet type relief valve' ေတြမွာေတာ႔ 'set pressure' နဲ႔ 'crack pressure' ပမာဏတို႔အႀကားမွာ၊ ႀကီးမားတဲ႔ ကြာၿခားမွဳရိွပါတယ္။

Fig. Spool type relief valve

Spool type relief valve - hydraulic circuit အတြင္းမွ fluid pressure ဟာ၊ relief valve ရဲ႕ piston သို႔ သက္ေရာက္ေနၿပီး၊ spring fore ထက္ေလၽွာ႔နည္းတဲ႔အခါ၊ piston ဟာေရြွ႕လၽွားမွဳမရိွတဲ႔အတြက္၊ valve ဟာ ပိတ္ၿမဲပိတ္ေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ အကယ္၍ opposite hydraulic fluid pressure ဟာ spring fore ထက္ ပိုမၽားၿပီး၊ ဝင္ေရာက္လာတဲ႔အခါ piston ေရြွ႕လၽွားမွဳၿဖစ္ေပါါၿပီး၊ valve ပြင္႔သြားမွာၿဖစ္သလို၊ pressure ထပ္မံၿမင္႔တက္လာၿခင္းကိုလည္း၊ တားဆီးေပးပါတယ္။ 

 Fig. 'spool type relief valve' diameter & 'poppet type relief valve' diameter

opposite hydraulic fluid pressure ရဲ႕တြန္းအားၿမင္႔တက္လာတာနဲ႔အမၽွ၊ piston ပိုမိုေရြွ႕လၽွားသလို valve မွ relief port ဟာလည္း၊ ပိုမိုပြင္႔လာၿပီး၊ relief flow rate လည္းၿမင္႔တက္လာမွာၿဖစ္ပါတယ္။ 'spool type relief valve' ေတြမွာေတာ႔ 'set pressure' နဲ႔ 'crack pressure' ပမာဏတို႔အႀကားမွာ၊ ကြာၿခားမွဳရိွပါတယ္။ အရြယ္အစားႀကီးမားတဲ႔ 'poppet type relief valve' ေတြနဲ႔နိွဳင္းယွဥ္ႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ valve diameter အရြယ္အစား ပိုမိုႀကီးမားတဲ႔အတြက္၊ relief flow rate ၿမင္႔မားၿပီး၊ 'set pressure' နဲ႔ 'crack pressure' တို႔အႀကား၊ ကြာၿခားမွဳပမာဏဟာ၊ နည္းပါးတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

Pilot type relief valve - pilot valve တလံုးကို၊ main valve ၿဖင္႔တြဲဖက္တတ္ဆင္ကာ၊ relief valve အၿဖစ္ အသံုးၿပဳၿပီး၊ high-pressure fluid ကိုေလၽွာ႔ခၽေပးပါတယ္။ main valve မွာသက္ေရာက္ေနတဲ႔ hydraulic circuit မွ fluid pressure အနည္းငယ္ slight quantity ပမာဏကို၊ pilot valve သို႔ေပးသြင္းၿပီး၊ pilot valve ရဲ႕ ေရြွ႕လၽွားမွဳမွတဆင္႔၊ main valve မွ relief port အား ပြင္႔ေစကာ၊ high-pressure fluid ကို၊ မၽားၿပားတဲ႔ large quantity ပမာဏၿဖင္႔၊ ေလၽွာ႔ခၽေပးၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

 Fig. Pilot type relief valve

valve အတြင္းသို႔ opposite hydraulic fluid pressure ဝင္ေရာက္လာေပမယ္႔၊ spring fore ထက္ေလၽွာ႔နည္းတဲ႔အခါ၊ main valve ကိုဖိထားတဲ႔ spring force ေႀကာင္႔ေရြွ႕လၽွားမွဳမရိွပဲ relief port ဟာ၊ closed position ၿဖင္႔ ပိတ္ၿမဲပိတ္ေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ main valve အတြင္းဝင္ေရာက္လာတဲ႔ opposite hydraulic fluid pressure ဟာ pilot valve အတြင္းသို႔လည္း၊ ဝင္ေရာက္ေနပါတယ္။ opposite hydraulic fluid pressure ဝင္ေရာက္လာေပမယ္႔၊ pilot valve ရဲ႕ spring fore ထက္ေလၽွာ႔နည္းတဲ႔အခါ၊ valve ဟာ ပိတ္ၿမဲ ပိတ္ေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Pilot type relief valve

balanced hole ကိုၿဖတ္သန္းၿပီး၊ hydraulic fluid flow စီးဆင္းမွဳ မရိွတဲ႔အေၿခအေနမွာ၊ main valve ရဲ႕ နွစ္ဖက္စလံုးမွာညီမၽွစြာသက္ေရာက္ေနတဲ႔၊ balanced pressure ေႀကာင္႔ valve ေရြွ႕လၽွားမွဳမၿဖစ္ေပါါပဲ၊ relief port ဟာလည္း၊ ပိတ္ေနပါတယ္။ hydraulic circuit အတြင္း fluid pressure စတင္ ၿမင္႔တက္လာတဲ႔အခါ၊ pilot valve ဟာ balanced မွတဆင္႔ relief fluid ကိုစတင္စီးဆင္းေစပါတယ္။ main valve ရဲ႕ တဖက္မွာရိွတဲ႔ balanced hole မွာ fluid pressure ၿမင္႔တက္လာကာ၊ spring fore ထက္ ပိုမၽားၿပီး၊ ဝင္ေရာက္လာတဲ႔အခါ main valve စတင္ပြင္႔သလို၊ relief port မွတဆင္႔ high-pressure fluid ကို စီးဆင္းေစပါတယ္။ fluid pressure ဆက္လက္ၿမင္႔တက္ေနသမၽွ၊ relief port ပိုမိုပြင္႔ၿပီး high-pressure fluid ကိုဆက္လက္ေလၽွာ႔ခၽကာ၊ fluid pressure ၿမင္႔တက္လာမွဳ ရပ္ဆိုင္းသြားတဲ႔အထိ၊ ေလၽွာ႔ခၽေနမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။

pilot type relief valve ေတြမွာ ေပါါေပါါက္တဲ႔ set pressure နဲ႔ crack pressure တို႔အႀကား၊ ကြာၿခားမွဳဟာ၊ အၿခား relief valve ေတြၿဖစ္တဲ႔ poppet type နဲ႔ spool type relief valve ေတြနဲ႔ နိွဳင္းယွဥ္ႀကည္႔လၽွင္၊ ကြာၿခားမွဳပမာဏ အနည္းဆံုးၿဖင္႔ hydraulic circuit ကို quick regulating အေနနဲ႔ အထိေရာက္ဆံုး ထိမ္းသိမ္းေပးနိဳင္တာကို၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

 Fig. Adjustment of relief valve set pressure by 'shim'

Adjustment of relief valve set pressure - relief valve ရဲ႕ set pressure ကိုတိုးၿမွင္႔ခၽိန္ညိွတဲ႔အခါ၊ crack pressure လည္း increase အေနနဲ႔ လိုက္ပါ တိုးၿမင္႔လာမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။ set pressure တိုးၿမွင္႔ခၽိန္ညိွၿခင္းဟာ valve ရဲ႕ closing position အပိတ္ အေနအထားမွ spring ရဲ႕ pre-load ကိုတိုးၿမွင္႔ၿခင္းၿဖစ္ၿပီး၊ တနည္းအားၿဖင္႔ spring ကိုတြန္းထားမယ္႔ 'shim' အၿပားရဲ႕ အထူ thickness ကိုေလၽွာ႔ခၽၿခင္းလည္းၿဖစ္ပါတယ္။ အၿပန္အလွန္အားၿဖင္႔ spring ကို တြန္းထားမယ္႔ shim အၿပားရဲ႕ အထူ thickness ကို တိုးၿမွင္႔ၿခင္းၿဖင္႔၊ relief valve ရဲ႕ set pressure ကိုေလၽွာ႔ခၽနိဳင္ပါတယ္။ 

Fig. Adjustment of relief valve set pressure by 'set pressure adjustment screw'

အခၽိဳ႕ relief valve ေတြရဲ႕ set pressure တိုးၿမွင္႔ၿခင္းအား၊ spring ကိုတြန္းထားမယ္႔ shim အၿပားရဲ႕ အထူ thickness ကိုေလၽွာ႔ခၽၿခင္းၿဖင္႔ ေဆာင္ရြက္စရာမလိုပဲ၊ lock nut ၿဖင္႔တတ္ဆင္ထားတဲ႔ relief valve မွ 'set pressure adjustment screw' ကိုေလၽွာ႔ခၽကာ၊ spring ရဲ႕ pre-load ကိုတိုးၿမွင္႔ၿခင္းၿဖင္႔ ေဆာင္ရြက္နိဳင္ပါတယ္။

Measurement of set pressure - set pressure ကိုတိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ hydraulic circuit ရဲ႕ အသံုးၿပဳထားတဲ႔ application အရ၊ open loop system နဲ႔ closed loop system တို႔အေပါါ မူတည္ၿပီး၊ ကြာၿခားမွဳရိွပါတယ္။ 'open loop system' ဆိုတာကေတာ႔၊ အသံုးၿပဳၿပီး cycle ရဲ႕ အဆံုးမွာ၊ ဖိအားနိမ္႔ unpressurized fluid return အေနနဲ႔ hydraulic tank သို႔၊ hydraulic fluid ၿပန္လည္ေရာက္ရိွလာတဲ႔ system ၿဖစ္ပါတယ္။ open loop system မွာ hydraulic pump ရဲ႕ outlet နဲ႔ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor မွ tank သို႔ၿပန္လာမယ္႔ return line တို႔အႀကားမွာ၊ directional control valve တလံုးကို၊ ထည္႔သြင္းတတ္ဆင္ထားပါတယ္။

Fig. Open loop system

Fig. Closed loop system

'closed loop system' မွာေတာ႔၊ အသံုးၿပဳၿပီး cycle ရဲ႕အဆံုးမွာ၊ fluid return အေနနဲ႔ hydraulic tank သို႔၊ hydraulic fluid ၿပန္လည္ဝင္ေရာက္လာၿခင္းမရိွပဲ၊ system အတြင္းမွာသာ၊ ဖိအားၿမင္႔ closed pressurized loop အၿဖစ္ရိွေနမယ္႔ system ၿဖစ္ပါတယ္။ closed loop system မွာ hydraulic pump ရဲ႕ inlet နဲ႔ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor မွ tank သို႔ၿပန္လာမယ္႔ return line တို႔ကို၊ တိုက္ရိုက္ ဆက္သြယ္ထားပါတယ္။

'open loop system' မွ control valve ရဲ႕ 'set pressure' ကိုတိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ hydraulic circuit တခုလံုးကို closed position မွာထားရိွၿပီး၊ hydraulic pump ရဲ႕ outlet မွရရိွလာတဲ႔ fluid pressure ကို relief valve မွ၊ high-pressure fluid အေနနဲ႔လက္ခံၿပီးမွ၊ relief flow rate တခုၿဖင္႔ မေလၽွာ႔ခၽခင္ေနာက္ဆံုးအခၽိန္မွာ၊ ဖတ္ယူပါတယ္။ 'closed loop system' မွ control valve ရဲ႕ 'set pressure' ကိုတိုင္းတာတဲ႔ အခါမွာေတာ႔၊ hydraulic cylinder အား အဆံုးအထိ end stroke position ၿဖင္႔ဆန္႔ထုတ္ထားစဥ္ သို႔မဟုတ္ hydraulic motor အား ဝန္အၿပည္႔ full load ၿဖင္႔လည္ပတ္ေနစဥ္၊ relief valve မွာ၊ ဖတ္ယူပါတယ္။ hydraulic fluid ဟာ ပတ္ဝန္းကၽင္ရဲ႕ ambient temperature အပူရိွန္ေပါါမူတည္ၿပီး၊ ေစးပၽစ္မွဳ viscosity ေၿပာင္းလဲတတ္ပါတယ္။ ambient temperature နိမ္႔တဲ႔အခါ၊ hydraulic fluid ရဲ႕ temperature လည္းလိုက္ပါကၽဆင္းၿပီး၊ ေစးပၽစ္မွဳ viscosity ၿမင္႔တက္လာတဲ႔အတြက္၊ 'set pressure' တိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ ရရိွလာမယ္႔ တန္ဖိုးပမာဏ ၿမင္႔မားပါတယ္။ အလားတူ ambient temperature ၿမင္႔မားတဲ႔အခါ၊ ေစးပၽစ္မွဳ viscosity ကၽဆင္းၿပီး 'set pressure' တိုင္းတာတဲ႔အခါ၊ ရရိွလာမယ္႔ တန္ဖိုးပမာဏဟာလည္း၊ ကၽဆင္းသြားမွာၿဖစ္ပါတယ္။ 'set pressure' တိုင္းတာရာမွာ၊ မွန္ကန္တဲ႔တန္ဖိုးပမာဏ ရရိွေစရန္၊ အသံုးၿပဳထားတဲ႔ hydraulic fluid အတြက္ သတ္မွတ္ထားေသာ 'specific temperature range' အတြင္းမွာသာ၊ ဖတ္ယူသင္႔ပါတယ္။ 

Reference and image credit to : ကိုတင္မင္းထူး၊ "Unit Instruction Manual - Hydraulic Control Valves" - KOMATSU

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.