Hydraulic control valves (၂)

Safety valve - control valve နဲ႔အတူ တြဲဖက္ၿပီး၊ circuit အတြင္းမွ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor တိုင္းမွာ safety valve ေတြကို၊ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor ဟာ ပံုမွန္ထက္ပိုမိုမၽားၿပားတဲ႔ဝန္အပို 'excessive load' ကို ထမ္းေဆာင္ရၿခင္းေႀကာင္႔၊ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ abnormal high-pressure fluid ကို safety valve မွ၊ ေလၽွာ႔ခၽေပးပါတယ္။ သာမန္ ordinary hydraulic circuit ေတြမွာ abnormal high-pressure အေနနဲ႔ ၿမင္႔တက္လာလာမယ္႔ hydraulic fluid ကို၊ small relief flow rate ၿဖင္႔စီးဆင္းေလၽွာ႔ခၽေပးရန္၊ safety valve ေတြကို direct acting valve အၿဖစ္၊ တည္ေဆာက္ အသံုးၿပဳပါတယ္။ အရြယ္အစားႀကီးမားတဲ႔ hydraulic circuit ေတြမွာေတာ႔ large relief flow rate ၿဖင္႔စီးဆင္းေလၽွာ႔ခၽေပးရန္၊ safety valve ေတြကို pilot valve အၿဖစ္၊ တည္ေဆာက္အသံုးၿပဳပါတယ္။ safety valves ေတြမွ low peak pressure ၿဖင္႔ေလၽွာ႔ခၽေပးၿခင္းၿဖင္႔ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor တို႔မွာသက္ေရာက္လာမယ္႔၊ excessive shock ကိုကာကြယ္ေပးသလို၊ excessive load ကိုထမ္းေဆာင္ေနစဥ္ relief flow rate ကို ထိမ္းသိမ္းကာေလၽွာ႔ခၽေပးၿခင္းၿဖင္႔၊ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor တို႔မွာ ထမ္းေဆာင္ထားရတဲ႔ ဝန္ေႀကာင္႔၊ ရုတ္တရက္ၿပိဳလဲပၽက္စီးမွဳ fall down မၿဖစ္ေစရန္၊ တားဆီးေပးပါတယ္။

hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor တို႔မွာ external impact ၿဖစ္ေပါါတဲ႔ေနရာအေပါါ မူတည္ၿပီး၊ safety valve ရဲ႕ အလုပ္လုပ္ပံု၊ ကြာၿခားပါတယ္။ hydraulic cylinder ရဲ႕ ထိပ္ဖက္ cylinder head မွ external impact ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔ critical pressure သို႔မဟုတ္ abnormal high-pressure fluid ဟာ၊ hydraulic circuit မွတဆင္႔ safety valve ရဲ႕ port "A" သို႔သာ၊ ဝင္ေရာက္ပါတယ္။ abnormal high-pressure fluid ရဲ႕ တြန္းအားေႀကာင္႔ valve အတြင္းမွ၊ spool ဟာ ဘယ္ဖက္သို႔ေရြွ႕သြားၿပီး၊ relief port ေတြအားလံုးကို ဖြင္႔ေပးလိုက္ၿခင္းေႀကာင္႔၊ tank အတြင္းသို႔ high-pressure fluid flow စီးဆင္းသြားပါတယ္။ hydraulic cylinder ရဲ႕ ေအာက္ေၿခ cylinder bottom နဲ႔ ဆက္သြယ္ထားတဲ႔ hydraulic circuit ကေတာ႔၊ ပိတ္လၽွက္ closed position အေနအထားမွာ၊ ရိွေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ 

hydraulic cylinder ရဲ႕ေအာက္ေၿခ cylinder bottom မွ external impact ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔ abnormal high-pressure fluid ကေတာ႔၊ hydraulic circuit မွတဆင္႔ safety valve ရဲ႕ port "B" သို႔၊ ဝင္ေရာက္ပါတယ္။ abnormal high-pressure fluid ရဲ႕ တြန္းအားေႀကာင္႔ valve အတြင္းမွ၊ spool ဟာ ညာဖက္သို႔ေရြွ႕သြားၿပီး၊ relief port ေတြအားလံုးကို ဖြင္႔ေပးလိုက္ၿခင္းေႀကာင္႔၊ tank အတြင္းသို႔ high-pressure fluid flow စီးဆင္းသြားပါတယ္။ hydraulic cylinder ရဲ႕ ထိပ္ဖက္ cylinder head နဲ႔ ဆက္သြယ္ထားတဲ႔ hydraulic circuit ကေတာ႔၊ ပိတ္လၽွက္ closed position အေနအထားမွာ၊ ရိွေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ အလားတူ hydraulic motor ေတြမွာလည္း external impact ေႀကာင္႔ေပါါေပါက္လာတဲ႔ abnormal high-pressure fluid ဟာ၊ motor ရဲ႕ လည္ပတ္မွဳလားရာ direction of rotation ေပါါ မူတည္ၿပီး၊ hydraulic circuit မွတဆင္႔ safety valve ရဲ႕ port "A" သို႔မဟုတ္ port "B" သို႔၊ ေရြွးခၽယ္ဝင္ေရာက္ပါတယ္။

Fig. Peak pressure

hydraulic cylinder ဟာ excessive load ေႀကာင္႔ hydraulic circuit မွာ abnormal high-pressure fluid ၿဖစ္ေပါါစဥ္ သို႔မဟုတ္ hydraulic cylinder ဟာ အဆံုးအေနအထား stroke end position သို႔ေရာက္ရိွ သြားတဲ႔အတြက္ abnormal high-pressure fluid ၿဖစ္ေပါါစဥ္၊ safety valve မွ high-pressure fluid ကို relief အေနနဲ႔မေလၽွာ႔ခၽခင္အခၽိန္အခိုက္အတန္႔မွာ၊ 'set pressure' ပမာဏထက္ ပိုမိုၿမင္႔မားတဲ႔ pressure တန္ဖိုးတခု၊ ေပါါေပါက္လာၿပီး 'surge pressure' လို႔ေခါါပါတယ္။ hydraulic motor ေတြမွာလည္း excessive load ေႀကာင္႔ surge pressure ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။ surge pressure ေႀကာင္႔ hydraulic circuit အတြင္းမွ components ေတြမွာ 'cavitation' ၿဖစ္ေပါါနိဳင္သလို၊ hydraulic fluid flow ကို အေနွာက္အယွက္ေပးတဲ႔အတြက္၊ control valve ေတြရုတ္တရက္ ပိတ္ဆို႔သြားတတ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ valve ပြင္႔စဥ္၊ hydraulic fluid flow ဟာ high pressure side အၿခမ္းမွ low pressure side အၿခမ္းသို႔၊ ရုတ္တရက္ စီးဆင္းသြားတတ္ပါတယ္။

(၂) - Flow control valve - pressure-compensated flow control valve, quick drop valve တို႔ဟာ flow control valve ေတြၿဖစ္ႀကပါတယ္။ flow control valve ေတြဟာ hydraulic circuit အတြင္းမွာ load အေၿပာင္းအလဲ ရိွေနေပမယ္႔ circuit အတြင္းမွ hydraulic fluid ကို၊ constant flow rate ၿဖင္႔ တသမတ္တည္း စီးဆင္းေနေစရန္၊ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။

hydraulic circuit အတြင္းမွ fluid စီးဆင္းမွဳမရိွခင္၊ spring force ၿဖင္႔ flow control valve ဟာ closed position အေနအထားၿဖင္႔၊ ပိတ္ၿမဲပိတ္ေနပါတယ္။ hydraulic circuit အတြင္းမွ fluid ဟာ၊ ပံုမွာေဖာ္ၿပထားတဲ႔ flow direction အတိုင္း၊ valve အတြင္းသို႔ ဝင္ေရာက္လာတဲ႔အခါ၊ port 'A', 'B' နဲ႔ 'C' တို႔အားလံုး ပြင္႔သြားမွာၿဖစ္ၿပီး၊ large flow rate ပမာဏၿဖင္႔ ၿဖတ္သန္းစီးဆင္းသြားမွာၿဖစ္ပါတယ္။ flow control valve မွာ rusting အေနနဲ႔ သံေခၽးတက္ေနၿခင္းနဲ႔ existence of foreign matters ဆိုတဲ႔ အရာဝထၱဳ တခုခုဝင္ေရာက္ၿပီး၊ ပိတ္ဆို႔ေနၿခင္းတို႔ၿဖစ္ေပါါေနပါက၊ hydraulic fluid ဟာ valve ရဲ႕ port 'B' မွသာ၊ restricted flow အၿဖစ္ ၿဖတ္သန္း စီးဆင္းသြားနိဳင္ပါတယ္။  

hydraulic circuit အတြင္းမွ fluid ဟာ၊ ပံုမွာေဖာ္ၿပထားတဲ႔ ဆန္႔ကၽင္ဖက္ flow direction အတိုင္း၊ valve အတြင္းသို႔ ဝင္ေရာက္လာတဲ႔အခါမွာေတာ႔၊ flow control valve ဟာ closed position အေနအထားၿဖင္႔၊ ပိတ္ၿမဲပိတ္ေနၿပီး၊ port 'B' မွသာ၊ restricted flow အၿဖစ္ ၿဖတ္သန္းစီးဆင္းသြားမွာၿဖစ္ပါတယ္။ အကယ္၍ flow control valve မွာ rusting အေနနဲ႔ သံေခၽးတက္ေနၿခင္းနဲ႔ existence of foreign matters ဆိုတဲ႔ အရာဝထၱဳတခုခုဝင္ေရာက္ၿပီး၊ ပိတ္ဆို႔ေနၿခင္းတို႔ၿဖစ္ေပါါေနပါက၊ port 'A', 'B' နဲ႔ 'C' တို႔အားလံုး ပြင္႔သြားမွာၿဖစ္ၿပီး၊ fluid flow rate ကို control အၿဖစ္ထိမ္းသိမ္းလို႔မရရိွေတာ႔ပဲ၊ free flow rate အေနနဲ႔သာ စီးဆင္းသြားနိဳင္ပါတယ္။

Pressure compensated flow control valve - hydraulic pump အထြက္ discharge မွရရိွလာတဲ႔ fluid ရဲ႕ total flow rate "Q" ဟာ၊ flow control valve အတြင္းမွ return spring ရဲ႕ force ထက္ပိုမၽားမွသာ၊ valve ပြင္႔မွာၿဖစ္ပါတယ္။ flow control valve အတြင္းမွ orifice ကိုၿဖတ္သန္းၿပီး၊ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor သို႔စီးဆင္းဝင္ေရာက္မယ္႔ flow rate ကို "Q1" လို႔သတ္မွတ္ၿပီး၊ valve shoulder နဲ႔ drain hole တို႔မွတဆင္႔ hydraulic tank သို႔ drain အၿဖစ္ return အေနနဲ႔ စီးဆင္း ဝင္ေရာက္မယ္႔ flow rate ကိုေတာ႔ "Q2" လို႔သတ္မွတ္ပါတယ္။ flow rate "Q1" ဟာ orifice ကို ၿဖတ္သန္းစဥ္ differential pressure (P1 - P2) ေပါါေပါက္ပါတယ္။ differential pressure (P1 - P2) နဲ႔ return spring ရဲ႕ force တို႔ဟာ balance အေနနဲ႔ ညီမၽွေနစဥ္၊ valve ေရြွ႕လၽွားမွဳ၊ မရိွပဲ closed position မွာသာရပ္တန္႔ေနမွာၿဖစ္ပါတယ္။ flow control valve အတြင္းမွ return spring ရဲ႕ pre-load အၿဖစ္ ခၽိန္ညိွထားတဲ႔ set pressure ဟာ differential pressure (P1 - P2) နဲ႔ return spring ရဲ႕ force တို႔ဟာ balance အေနနဲ႔ ညီမၽွေနစဥ္၊ ၿဖစ္ေပါါလာမယ္႔ pressure နဲ႔ တူညီေနခဲ႔လၽွင္၊ drain hole ပြင္႔သြားမွာၿဖစ္ၿပီး၊ hydraulic fluid ဟာ "Q2" အေနနဲ႔ hydraulic tank သို႔ စီးဆင္းသြားပါတယ္။

 

Fig. Pressure compensated flow control valve

အကယ္၍ flow control valve အတြင္းမွ orifice ကိုၿဖတ္သန္းစီးဆင္းမယ္႔ flow rate "Q1" ၿမင္႔တက္ လာတဲ႔အခါ၊ differential pressure (P1 - P2) လိုက္ပါၿမင္႔တက္လာၿပီး၊ valve ဟာ ညာဖက္သို႔ေရြွ႕လၽွားသြားကာ၊ drain hole လည္း ပိုမိုပြင္႔လာမွာၿဖစ္ပါတယ္။ orifice ကိုၿဖတ္သန္း စီးဆင္းမယ္႔ flow rate ဟာ hydraulic cylinder သို႔မဟုတ္ hydraulic motor သို႔စီးဆင္းဝင္ေရာက္မယ္႔ flow rate ထက္ပိုမၽားမွသာ၊ drain hole အတြင္းသို႔ စီးဆင္းဝင္ေရာက္သြားမယ္႔ fluid ကို၊ recover အေနနဲ႔ အစားထိုးနိဳင္ၿပီး၊ standard "Q1" ကိုရရိွနိဳင္ပါတယ္။ orifice ကိုၿဖတ္သန္းစီးဆင္းမယ္႔ flow rate ေလၽွာ႔နည္းေနခဲ႔လၽွင္၊ differential pressure (P1 - P2) လည္းလိုက္ပါကၽဆင္းၿပီး၊ valve ဟာ ဘယ္ဖက္သို႔ေရြွ႕လၽွားသြားတဲ႔အတြက္၊ drain hole အနည္းငယ္သာ၊ ပြင္႔ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ flow control valve မွ drain hole အတြင္းသို႔ စီးဆင္းဝင္ေရာက္သြားမယ္႔ fluid ကို restrict fluid flow အၿဖစ္ စီးဆင္းေစၿပီး၊ 'compensated' အေနနဲ႔ အစားထိုးနိဳင္မွသာ၊ standard "Q1" ကိုရရိွနိဳင္မွာၿဖစ္ပါတယ္။

load pressure "P2" ၿမင္႔တက္လာတဲ႔အခါ၊ orifice ရဲ႕ထိပ္မွာသက္ေရာက္ေနတဲ႔ pressure "P1" လည္း၊ လိုက္ပါၿမင္႔တက္ၿပီး differential pressure (P1 - P2) ဟာ အေၿပာင္းအလဲမရိွ unvaried အေနအထားၿဖင္႔ constant flow rate ကိုစီးဆင္းေစတဲ႔အတြက္ 'pressure compensated flow control valve' လို႔ေခါါၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ pressure compensated flow control valve မွာ load pressure "P2" ရရိွေစဖို႔အၿပင္ pressure "P1" ပါလိုက္ပါၿမင္႔တက္ေစဖို႔ back pressure ရရိွေစမယ္႔၊ throttled passage ကိုထည္႔သြင္းတည္ေဆာက္ထားပါတယ္။ load pressure "P2" ဟာ valve မွ throttled passage ကိုၿဖတ္စီးစဥ္၊ pressure compensated flow တခုၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ back pressure ၿဖင္႔၊ လံုေလာက္တဲ႔ standard "Q1" ရရိွေစရန္ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။

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.