Comprender las válvulas paralelas

En números anteriores de Motion Control, se introdujeron dos tipos de válvulas de centro abierto: en línea total y en línea parcial. En esta entrega, veremos la tercera y última configuración: paralelo. Si bien sería útil consultar estas preguntas para comparar los detalles de los tres tipos de válvulas de centro abierto, aquí hay un breve resumen en términos de características y características principales:

Figura 1. Esquema ISO convencional de una válvula de control direccional de doble función, configuración en paralelo y centro dividido.


Todas las series — Esta configuración hace que el flujo del bypass aguas arriba y el retorno de 4 vías aguas arriba estén disponibles para la función de 4 vías aguas abajo. Proporciona la interacción más compleja entre funciones transformadas simultáneamente, en particular, la intensificación del flujo y la presión y la regeneración del flujo. Esto equivale a una especie de «bucle» o recuperación del efluente aguas arriba, lo que permite el uso de bombas más pequeñas en comparación con una configuración en paralelo, pero dentro de las limitaciones impuestas por la interacción.

parte de la serie — La configuración en línea parcial reutiliza solo el efluente del bypass, por lo que hay una interacción mucho menos compleja entre las funciones que se cambian simultáneamente. La regeneración y la intensificación no son posibles, pero nuevamente, el tamaño de la bomba se puede reducir en relación con las válvulas de centro abierto conectadas en paralelo debido a la «circulación» del flujo. Se pueden activar funciones simultáneas, sin embargo, si la función aguas arriba cambia por completo, se corta el flujo total de todas las funciones aguas abajo.

Figura 2. Esquema analítico simplificado de conexiones paralelas en una pila de doble función que muestra claramente cómo no hay recuperación de flujo, no hay oportunidad de refuerzo y conexiones de alimentación desde la bomba a cada función.


paralela — Los grupos de válvulas paralelas y de centro abierto no realizan la recuperación del flujo de aguas residuales. En cambio, todas las secciones de 4 vías son alimentadas directamente por la bomba, mientras que la derivación y el retorno de 4 vías regresan directamente al tanque. La interacción entre las funciones conmutadas simultáneamente es causada por la diferencia en la presión de carga, especialmente por la acción de la válvula de retención de transición y, por supuesto, por la capacidad de la bomba en relación con las demandas de flujo de carga de los múltiples actuadores.

Figura 3. Esquema de análisis tradicional que muestra una sección de 4 vías como un circuito puente con sus esquinas abiertas y cerradas alternativamente para cambiar la dirección del flujo de energía.


La Figura 1 muestra un esquema ISO convencional de una válvula de control direccional de 4 vías semiabierta en una configuración en paralelo. Se requieren válvulas de retención de transición para esta configuración y las dos configuraciones anteriores. Evitan que un cilindro cargado por gravedad caiga inesperadamente cuando hay un cambio tan pequeño en su función que la presión de suministro aún no se ha acumulado lo suficiente para soportar la carga. Estas importantes válvulas de retención se explican con más detalle en ediciones anteriores de Motion Control.

El término «paralelo» proviene del hecho de que cada carrete de 4 vías (función) recibe flujo de bomba a través de las galeras en la pila, etiquetadas como PSegundoen la figura 1. Por lo tanto, todos los carretes son paralelos. Esto también significa que no se recupera el tráfico gastado a través de la ruta de desvío o el tráfico que regresa de la función de 4 vías ascendente en movimiento. Recuerde que la recuperación del flujo en series parciales y completas es posible y puede resultar en interacciones muy complejas entre cargas durante cambios de carrete simultáneos.

Verifica la interacción
La interacción entre funciones definitivamente ocurre en una configuración paralela. La Figura 2 es un esquema analítico simplificado que muestra la plataforma activa a medida que los dos carretes activos de 4 vías se mueven para expandir cada cilindro de carga respectivo. Por ejemplo, suponga que hay una carga relativamente equilibrada en cada una de las dos funciones que se van a mover. Si una función se cambia por completo mientras la otra está centrada, el cilindro operativo se extenderá a una velocidad determinada por el área del pistón y el flujo de salida de la bomba. Si también se desvía otra función, «robará» tráfico de la primera función, lo que hará que la primera función sea más lenta.

Figura 4. Una vista transversal del colector de válvulas en una configuración paralela ayuda a aclarar algunos detalles de construcción.


Por otro lado, suponga que existe una diferencia considerable entre las cargas de las dos funciones y, además, suponga que la función con mayor carga se mueve primero en una cantidad arbitraria. Si también se cambia la función de carga ligera, la presión de la bomba caerá porque la ruta de resistencia en la función de carga ligera es menor. Además, un cilindro muy cargado disminuirá la velocidad y, en casos extremos, se detendrá.

Un diagrama esquemático más completo del análisis se muestra en la Figura 3. Esto es tradicional, ya que muestra la sección de 4 vías como un circuito de puente, con expansión y retracción realizadas al abrir dos «esquineros», mientras se alimentan los esquineros opuestos en un mayor grado de superposición.

Los terrenos de esquina actúan al unísono para controlar el flujo.es decir kVPL PAy kVRL, BTUn par de esquinas que se abren juntas. Al mismo tiempo K.VPL, PBy kVRL, ENson pares de terrenos de esquinas opuestas, cuando los otros dos terrenos están abiertos, entrarán en una superposición mayor (cerrada). Por otro lado, mover el carrete en la dirección opuesta abre KVPL, BTy kVRL, EN, entonces kVPL PAy kVRL, BTen la superposición. Las flechas opuestas sobre cada orificio sugieren esta apertura y superposición opuestas.

La figura 4 muestra una vista en sección transversal de una válvula de control direccional de 2 funciones, 4 vías y centro partido configurada en paralelo. Brinda más información sobre la estrategia de construcción real, pero es una demostración combinada, ya que solo muestra las interconexiones como cables en lugar de la extracción interna y la perforación de canales. Sin embargo, la naturaleza de la función de derivación se visualiza fácilmente en esta figura.

Esta discusión muestra que las diferencias en las tres configuraciones de válvula de puerto abierto son sutiles en términos de diferencias esquemáticas o de circuito. Sin embargo, las diferencias en la interacción de carga durante el cambio de carrete pueden ser muy diferentes. Además, diferentes tipos de diagramas pueden ayudar a comprender la función, la estructura y las características.

Revisar versiones anteriores de Motion Control puede darle una idea de las diversas configuraciones. He estado usando estas válvulas durante años, pero todavía siento la necesidad de revisar los detalles de vez en cuando.

Lo que tienen en común las configuraciones de válvula de rango completo, rango parcial y paralelo es la forma en que se logra la función de corazón abierto. La funcionalidad de derivación completa requiere un conjunto especial de plataformas de carrete y cuerpo para aliviar la presión de la bomba cuando todos los carretes están centrados. Los diseños de derivación son una práctica común entre los diseñadores de válvulas abiertas. Una consecuencia de este enfoque es que el flujo neutral (centrado en el carrete) debe pasar a través de todos los carretes de la pila. Las rutas de flujo pueden ser tortuosas debido a la extracción de muestras, la perforación y el uso de placas base. Cuantos más carretes haya en la pila, mayor será la caída de presión en punto muerto.

Esta característica es objetable para los usuarios porque representa un desperdicio total de energía y plantea la pregunta: «¿Hay alguna otra forma de implementar la mitigación que no sea enhebrar el proceso a través de toda la pila?»Por supuesto que lo hay. Es la función de desinstalación, que será discutida el próximo mes.

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