คาร์ทริดจ์วาล์ว (Cartridge Valve)

		ปัญหาต่าง ๆ ที่พบในระบบไฮดรอลิก เช่น การเดินท่อไฮดรอลิกมักจะทำให้เกิดน้ำมันรั่วที่ข้อต่อต่าง ๆ ซึ่งต่อมาก็ได้พัฒนาการใช้
	แมนนิโฟล์ดบล็อก (Manifold Block) เพื่อลดจำนวนข้อต่อต่าง ๆ สำหรับใช้แก้ปัญหาการรั่วของน้ำมันจากข้อต่อหรือจากการเดินท่อได้วิธีหนึ่ง คาร์ทริดจ์วาล์ว (Cartridge Valve) เป็นวาล์วไฮดรอลิก ชนิดหนึ่งที่สอดเข้าไปในห้องมาตรฐานซึ่งเจาะไว้แล้วแต่ขนาดของวาล์วแต่ละตัว

		ต่อไปนี้จะกล่าวถึงคาร์ทริดจ์วาล์วชนิดสลิป - อิน (Slip - in) และชนิดสกรู - อิน (Screw - in) วาล์วแบบสลิป - อินมักจะเป็นป๊อปเป็ต
	วาล์ว (Poppet Valve) ส่วนชนิดสกรู - อินจะเป็นได้ทั้งชนิดป๊อปเป็ตและสปูล (Spool)

ข้อดีของคาร์ทริดจ์วาล์วนั้นจะดีกว่าแบบธรรมดาที่ยึดด้วยแผ่นรอง (Subplate - mounted) ดังต่อไปนี้ 1. การออกแบบสามารถยืดหยุ่นได้ 2. ราคาการติดตั้งต่ำกว่า 3. ขนาดเล็กกว่า 4. มีคุณสมบัติและการควบคุมที่ดีกว่า 5. เชื่อถือได้ 6. มีความดันมากกว่า 7. การทำงานมีประสิทธิภาพกว่า 8. สามารถแยกการรั่วระหว่างการรั่วภายนอกและการรั่วภายในได้ 9. เวลาในแต่ละจังหวะจะรวดเร็วกว่า 10. เสียงดังน้อยกว่า

		การทำงานเบื้องต้นของคาร์ทริดจ์วาล์วชนิดสลิป - อิน (Slip - in) การทำงานของวาล์วชนิดนี้จะคล้าย ๆ กับเช็กวาล์วแบบป๊อปเป็ต (Poppet) ซึ่งประกอบด้วยส่วนที่สอดเข้าไปในห้องของก้อนแมนนิโฟล์ด
	(Manifold) ดูรายละเอียดได้จากรูปที่ 120

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-1 ส่วนประกอบของคาร์ทริดจ์วาล์วชนิดสลิป - อิน.

		หากจะแยกส่วนประกอบใหญ่ ๆ จะแบ่งออกได้คือ ตัววาล์วจะมีช่องน้ำมัน 2 ช่องคือ ช่อง A และช่อง B โดยจะเจาะผ่านก้อนแมนนิโฟล์ด
	ต่อช่อง A และช่อง B ไปยังส่วนอื่น ๆ ในระบบ จุดประสงค์ที่ต้องมีช่องคอคอดก็เพื่อที่จะลดความเร็วเมื่อวาล์วเปิดและปิดซึ่งมีหลายขนาดให้เลือก โดยแต่ละขนาดจะมีความสัมพันธ์ต่อการทำงานเพื่อให้ผู้ออกแบบสามารถลดอาการช็อก (Shock) ที่เกิดขึ้นในระบบให้มีน้อยที่สุด

		แรงที่ใช้ปิดและเปิดวาล์ว แรงที่ใช้สำหรับปิดวาล์วจะทำให้เกิดความดันที่กระทำต่อพื้นที่ AAP บวกด้วยแรงของสปริงส่วนแรงที่เปิดวาล์วจะเกิดจากความดัน
	ที่กระทำกับพื้นที่ที่ช่อง A และช่อง B ถ้าผลบวกของแรงที่ทำให้วาล์วปิดมีมากกว่าผลบวกของแรงที่ทำให้วาล์วเปิด จะทำให้วาล์วนี้อยู่ในลักษณะปิด และในทำนองเดียวกัน ถ้าผลบวกของแรงที่ทำให้วาล์วเปิดมีมากกว่าผลบวกของแรงที่ทำให้วาล์วปิด วาล์วจะอยู่ในลักษณะเปิด

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-2 ตัวอย่างวงจร.

		รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-2 เป็นตัวอย่างวงจรที่ใช้พื้นที่ 1 : 2 และมีแรงสปริง 40 ปอนด์ ในวงจรนี้จะทำให้น้ำมันเข้าไปใน
	กระบอกสูบโดยผ่านทาง คาร์ทริดจ์วาล์วได้ จะสังเกตเห็นว่าพื้นที่ AP จะต่อท่อไปยังถังน้ำมันโดยผ่านทาง DC วาล์ว ฉะนั้นแรงที่ทำให้วาล์วปิดจึงเกิดจากแรงของสปริงเพียงอย่างเดียว ถ้าให้ความดันที่ดันกระบอกสูบเท่ากับ 1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว ก็หมายความว่ามีความดันที่พื้นที่ A เท่ากับ 1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว และพื้นที่ B เท่ากับ 1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว และที่พื้นที่ AP เท่ากับศูนย์ หากจะคำนวณว่าวาล์วปิดหรือเปิดสามารถทำได้ดังต่อไปนี้

สมมติให้ AAP = 2 ตารางนิ้ว AA = 1 ตารางนิ้ว AB = 1 ตารางนิ้ว แรงที่ทำให้วาล์วปิด (Fc) = 40 ปอนด์ + (0 ปอนด์ / ตารางนิ้ว) = 40 ปอนด์ แรงที่ทำให้วาล์วเปิด (Fo) = (1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว x 1 ตารางนิ้ว) + (1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว x 1 ตารางนิ้ว) แรงที่ทำให้วาล์วเปิด (Fo)= 2,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว

วงจรรีเจนเนอเรชัน (Regeneration)

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-3 วงจรรีเจนเนอเรทีฟ.

		จากรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-3 เป็นวงจรที่ทำให้กระบอกสูบ ทำงานเป็นแบบรีเจนเนอเรชันโดยที่ไม่ต้องเพิ่มโซลินอยด์วาล์ว
	แต่ให้ใช้ โซลินอยด์ 2 ตำแหน่ง 2 ตัว ไปแทนโซลินอยด์ 3 ตำแหน่ง เพราะฉะนั้นถ้าให้โซลินอยด์ทั้งสองตัวทำงานพร้อมกันจะได้วงจรรีเจนเนอเรทีฟ

		ถ้าเพิ่มวาล์ว 2 ตำแหน่งมีโซลินอยด์ด้านเดียวตามรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-4 เพื่อให้ไพลอตควบคุม (Pilot Control)
	มีความดันอิสระ ก็จะได้ลักษณะของ สปูลวาล์วดังในรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-4 (ขวามือล่าง) มีจำนวนถึง 16 ตำแหน่ง ดังนั้นการทำงานของคาร์ทริดจ์วาล์วแต่ละตัวจึงเป็นอิสระ และทำให้การส่งการทำงานเฟสหนึ่งไปยังอีกเฟสหนึ่งเป็นไปอย่างราบเรียบ

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-4 วงจรควบคุมทิศทางอิสระ.

ฝาครอบของวาล์วบังคับทิศทาง

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-5 ฝาครอบมาตรฐาน.

Head

		ฝาครอบของวาล์วบังคับทิศทางมีหลายแบบ แต่หลักการพื้นฐานพิจารณาได้จากรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-5 ซึ่ง ประกอบ
	ด้วยช่องไพลอต (Pilot) ที่มีคอ คอดที่สามารถเปลี่ยนขนาดได้ เพราะฉะนั้นอาการช็อกจึงไม่เกิดขึ้นหรือสามารถหลีกเลี่ยงได้ ผิดกับวาล์วควบคุมทิศทาง (DC Valve) แบบธรรมดา ซึ่งเมื่อทำงานจะเปิดช่องน้ำมันทั้ง 4 ช่องพร้อม ๆ กัน โอกาสช็อกจึงเกิดขึ้นได้

ฝาครอบร่วมของไพลอตวาล์ว (Pilot Valve Interface Cover)

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-6 ฝาครอบวาล์วที่มีไพลอตวาล์วร่วมอยู่ด้วย.

		จากรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-6 แสดงฝาครอบที่มีวาล์วไพลอตร่วมกันคือ อันแรกจะมี NFPA - D03 ร่วม ส่วนอีกอันหนึ่งจะมี
	NFPA - D05 ร่วม และช่อง Z1 อาจจะต่อในแมนนิโฟล์ดไปยังวาล์วตัวอื่นสำหรับเตรียมไว้เมื่อมีคาร์ทริดจ์วาล์วมากกว่า 1 ตัวทำงานพร้อมกันในไพลอตวาล์ว 1 ตัว

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-7 ฝาครอบวาล์วที่สมบูรณ์แบบอยู่บนก้อนแมนนิโฟล์ด.

		และแน่นอนที่สุดสามารถนำโซลินอยด์วาล์วหลาย ๆ แบบติดเข้าไปที่ฝาครอบได้ เช่น แบบกลับด้วยสปริง แบบล็อกตำแหน่ง หรือแบบสปริง
	ดันวาล์วให้อยู่ในตำแหน่งกลาง (Spring Centered) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวงจรที่ต้องการ รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-7 แสดงแมนนิโฟล์ดที่สมบูรณ์แบบ ประกอบด้วยฝาครอบ และช่องสอด (Insert) ซึ่งเหมือนกับคาร์ทริดจ์วาล์วชนิด 4 ทิศทาง (Cartridge Type Four - Way)

ฝาครอบของชัตเติลวาล์ว (Shuttle Valve Cover)

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-8 ฝาครอบของชัตเติลวาล์ว.

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-9 ฝาครอบของชัตเติลวาล์วมีวาล์วควบคุมทิศทางร่วมอยู่ด้วย.

		จากรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-8 เป็นฝาครอบของชัตเติลวาล์ว จะเห็นว่าช่อง X และ Y จะส่งน้ำมันเข้าไปยังชัตเติลวาล์ว
	แต่ละด้าน ส่วนพื้นที่ AP และช่อง Z2 ต่อที่ส่วนกลางของตัวชัตเติลวาล์ว สำหรับฝาครอบนี้สามารถใช้ NFPA - D03 ต่อร่วมกันได้ จากรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-9 เมื่อโซลินอยด์ไม่ทำงานตามรูปที่ที่แสดงนั้น น้ำมันจากช่อง X และช่อง Y จะเข้าไปในชัตเติลวาล์ว และผ่านออกไปดันให้ป็อปเป็ตปิด เมื่อโซลินอยด์ทำงานทำให้สปริงป็อปเป็ต (Spring Poppet) ระบายน้ำมัน จึงทำให้แรงที่ทำให้ชัตเติลวาล์วปิดนั้นเพียงแรงสปริงเท่านั้น เมื่อชนะแรงสปริงนี้น้ำมันก็ไหลผ่านออกไปได้

		คาร์ทริดจ์วาล์วแบบสกรู - อิน (Screw - in Cartridge Valve) คาร์ทริดจ์วาล์วแบบสกรู - อิน เป็นคาร์ทริดจ์วาล์วของระบบไฮดรอลิกกลุ่มที่สองที่ใช้ในการควบคุมความดัน ทิศทาง และน้ำมัน
	วาล์วเหล่านี้จะทำหน้าที่คล้าย ๆ กัน แต่ทำงานแตกต่างไปจากคาร์ทริดจ์วาล์วแบบสกรู - อิน (Slip - in Cartridge Valve) ต่อไปนี้จะกล่าวถึงส่วนที่แตกต่างกันของวาล์วทั้งสอง

		ลักษณะเด่นของวาล์วสกรู - อิน (Screw - in Cartridge Valve) ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างสกรู - อิน (Screw - in Cartridge Valve) และสลิป - อิน (Slip - in Cartridge Valve)
	คือการทำงานของน้ำมัน ที่สำคัญนั้นวาล์วสลิป - อิน จะอาศัยไพลอตวาล์วเป็นหลักในการทำงาน ส่วนวาล์วแบบสกรู - อิน จะทำงานควบคุมด้วยตัวมันเอง

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-10 คาร์ทริดจ์วาล์วแบบสกรู - อิน ชนิด 2 ทาง,3 ทาง และ 4 ทาง.

Head

		นอกจากนี้วาล์วสลิป - อิน และสกรู - อิน ยังมีความแตกต่างกันในด้านการออกแบบ (Design) ด้วยวาล์วแบบสลิป - อิน ส่วนใหญ่จะเป็น
	แบบป๊อปเป็ต ส่วนสกรู - อินจะมีทั้งแบบป๊อปเป็ตและสปูล แบบสกรู - อิน สามารถติดตั้งเข้ากับก้อนแมนนิโฟล์ด หรือใช้เป็นวาล์วแยกก็ได้ แต่ที่แตกต่างไปจากวาล์วสลิป - อินก์คือด้านนอกของวาล์วสกรู - อินแบบสอด (Screw - in Valve Insert) มีเกลียวที่ไขเข้าไปในก้อนแมนนิโฟล์ดหรือร่องเฉพาะได้ เกลียวนี้จะแตกต่างไปจากเกลียวของวาล์วสลิป - อิน ซึ่งไม่มีเกลียวแต่มีฝาครอบปิดแทน

		แต่ทั้งสกรู - อิน และสลิป - อิน มีส่วนประกอบที่เป็นมาตรฐานเดียวกัน ซึ่งทำให้ใช้ทดแทนกันได้และบำรุงรักษาได้ง่ายกว่าวาล์วชนิดอื่น ๆ
	จากรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-10 แสดงให้เห็นวาล์วแบบสกรู - อิน และรูซึ่งเป็นชนิดต่อ 2 ทาง, 3 ทาง, 4 ทาง ซึ่งหมายถึงวาล์วและรูวาล์วชนิด 2 ช่อง, 3 ช่อง, 4 ช่อง ส่วนชนิด 3 ช่อง มีช่องหนึ่งทำหน้าที่เป็นช่องไพลอต (3 Way Short)

		วาล์วชนิดควบคุมทิศทางชนิดทำงานด้วยมือ (Manual Direction Control Valve) นอกเหนือจากวาล์วชนิดที่ควบคุมด้วยโซลินอยด์ทำงานด้วยไพลอตแล้ว ยังมีคาร์ทริดจ์วาล์วแบบสกรู - อินชนิดทำงานด้วยมือที่ทำหน้าที่
	ควบคุมทิศทางการไหลของน้ำมันด้วย จากรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-11 แสดงให้เห็นวาล์วชนิดโรตารีแบบมือหมุนแบบสปูล (Manual Rotary Spool - type) ซึ่งมี 3 ช่องทางสามารถเปลี่ยนตำแหน่งของสปูลและทิศทางการไหลของน้ำมันได้โดยการหมุนมือหมุน ตำแหน่งหนึ่งจะทำให้น้ำมันไหลระหว่างช่อง C และ B และปิดช่อง A ตำแหน่งที่ 2 น้ำมันจะไหลระหว่างช่อง A และ B และปิดช่อง C ถ้าเปลี่ยนมือหมุนให้เป็นคันโยก (Lever) และการล๊อกตำแหน่ง (Detent) ก็จะทำให้กลายเป็นวาล์วชนิด 3 ช่องทาง ที่ทุกช่องจะถูกปิดเมื่ออยู่ในตำแหน่งกลาง (Neutral Position)

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-11 วาล์วชนิดควบคุมทิศทางชนิดสปูลแบบมือหมุน.

วาล์วควบคุมทิศทางชนิดทำงานด้วยไพลอต (Pilot - operated Directional Contral Valve)

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-12 สปูลวาล์ว 3 ทิศทาง 2 ตำแหน่ง กลับด้วยสปริงทำงานโดยไพลอต.

		ตามรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-12 แสดงการทำงานของวาล์วไพลอตที่มี 3 ช่องคือ ช่อง A ช่อง B และช่อง C สปูลของวาล์ว
	จะมี 2 จังหวะ และเป็นแบบ สปริง ดันวาล์วกลับตำแหน่งกลาง (Spring - offset) เมื่อแรงของสปริงมีมากกว่าไพ - ลอต น้ำมันจะไหลระหว่างช่อง A และช่อง B และปิดช่อง C

		น้ำมันจะไหลจากห้องสปริงไปยังช่อง A ดังนั้นความดันของไพลอตจะต้องมีมากกว่าแรงของสปริงบวกแรงใด ๆ ในช่อง A เพื่อยกวาล์ว
	ขึ้นเมื่อความดันของไพลอตมีมากกว่า แล้วก็ทำให้สปูลปิดช่อง A ทำให้น้ำมันไหลระหว่างช่อง C และช่อง B

		เช็กวาล์ว (Check Valve) เช็กวาล์วจัดอยู่ในจำพวกสกรู - อินอย่างหนึ่งในรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-13 แสดงลักษณะของเช็กวาล์วชนิดป๊อปเป็ต วาล์ว
	ชนิดนี้มีสปริงแบบต่าง ๆ ที่ต้อง ใช้ความดันเริ่มเปิดวาล์ว (Cracking Pressere) สูงถึง 300 ปอนด์ / ตารางนิ้ว และยังใช้เป็นวาล์วที่ทำงานด้วยไพลอตได้ดังในรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-14

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-13 เช็กวาล์วชนิดป๊อปเป็ต.

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-14 เช็กวาล์วชนิดไพลอต.

		วาล์วชนิดนี้ทำงานด้วยไพลอตนี้ บริเวณของลูกสูบไพลอต (Pilot Piston) จะใหญ่กว่าบริเวณบ่าวาล์วถึง 4 เท่า น้ำมันจะไหลย้อนกลับ
	เมื่อความดันของไพลอตมีค่าอย่างน้อยที่เป็น 1/4 ของความดันในห้องสปริงรวมกับแรงของสปริง

ชัตเติลวาล์ว (Shuttle Valve)

รูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-15 ชัตเติลวาล์ว.

		ตามรูปที่ HYDRO-CARTRIDGE-15 เป็นชัตเติลวาล์วชนิดใช้ลูกบอลล์ (Ball - type) ที่มี 3 ช่องทาง เมื่อลูกบอลล์อยู่ในตำแหน่ง
	ไหลเข้าทางด้านใดด้านหนึ่ง น้ำมันจะไหลระหว่างช่องไหลเข้าและช่องไหลออก เมื่อความดันในช่องไหลเข้าที่เคยเปิดอยู่เดิมนั้นทำให้น้ำมันไหลจากช่องไหลเข้าที่ลูกปิดอยู่ก่อนหน้านั้นไปยังช่องไหลออก

Head