วาล์วควบคุมความดันและควบคุมการไหล (Pressure and Flow Control Valves) .

		หลักการเบื้องต้นของวาล์วควบคุมความดัน (Simple Pressure Control Valve) ต่อไปนี้จะกล่าวถึงหลักการทำงานของวาล์วควบคุมความดันอย่างง่าย ๆ ถ้าจะให้คำจำกัดความของวาล์วควบคุมความดันแล้ว คงจะกล่าว
	ได้ว่าวาล์วควบคุมความดันคือ วาล์วที่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่กระทำอยู่กับความดันของสปริง

รูปที่ HYDRO-VALVE-1 วงจรใช้รีลีฟวาล์ว .

		เราสามารถทำให้ระบบมีความดันสูงสุดได้โดยการใช้ววาล์วควบคุมความดันซึ่งปกติมีตำแหน่งปิด โดยใช้รู P ต่อกับความดันในระบบ
	ส่วนรูน้ำมันไหลออกจากวาล์วให้ต่อจากรู T ของวาล์วกับถังน้ำมันและให้สปูลของวาล์วทำงานด้วยความดันภายในระบบเอง หมายถึงเมื่อมีความดันสูงกว่าแรงสปริงภายในของวาล์ว จะทำให้วาล์วตัวเปิดให้น้ำมันไหลจากรู P ไปยังรู T

		จากหลักการดังกล่าวนี้คือหลักการทำงานของรีลีฟวาล์ว ถ้าพิจารณาในรูปที่ 59 จะเห็นได้ว่ารีลีฟวาล์วตัวนี้ตั้งค่าความดันไว้ที่ 700
	ปอนด์ / ตารางนิ้ว และเมื่อกระบอกสูบทำงาน (วิ่งออก) สุดช่วงชักแล้ว จะทำให้ค่าความดันภายในระบบเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ จนในที่สุดมีค่าเท่ากับ 700 ปอนด์ / ตารางนิ้วเท่ากับความดันของสปริงที่รีลีฟวาล์ว เป็นผลให้รีลีฟวาล์วเปิด ทำให้น้ำมันวิ่งผ่านจากรู P ไปยังถังน้ำมัน (T) ได้ เมื่อความดันในระบบยังคงที่อยู่ที่ 700 ปอนด์ / ตารางนิ้ว รีลีฟวาล์วก็ยังคงเปิดอยู่ตลอด แต่เมื่อใดก็ตามที่ความดันลดต่ำลงกว่า 700 ปอนด์ / ตารางนิ้ว จะทำให้รีลีฟวาล์วปิด

		การปรับค่าของความดัน (Pressure Adjustment) ภายในวาล์วควบคุมความดัน จะมีสปริงซึ่งถูกควบคุมโดยการหมุนสกรูที่ใช้ปรับความดันของวาล์วจากภายนอก ทำให้วาล์วมีความดัน
	สูงหรือต่ำแล้วแต่ความต้องการได้

		การใช้วาล์วควบคุมความดันชนิดปกติปิด (Use of a Normally Closed Pressure Valve) วาล์วควบคุมความดันชนิดปกปิดนิยมใช้กันมากในระบบไอดรอลิก นอกเหนือจากใช้เป็นรีลีฟวาล์วแล้วยังใช้เป็น วาล์วควบคุมความดัน
	ชนิดอื่น ๆ ได้อีก เช่น ซีแควนซ์วาล์ว (Sequence valve) เคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์ว (Counterbalance Valve) เป็นต้น

วาล์วควบคุมความดันชนิดปกติเปิด (Normally Open Pressure Valve) วาล์วชนิดนี้จะเปิดให้น้ำมันผ่านออกไปได้ในจังหวะปกติ แต่เมื่อมีความดันไพลอตเข้ามากระทำจะทำให้วาล์วปิด

		วาล์วลดโหลด (Unloading Valve) วาล์วควบคุมความดันชนิดนี้เป็นวาล์วที่ทำงานด้วยความดันจากภายนอก (Remote Operated) ซึ่งตำแหน่งจะเป็นแบบปกติปิด
	เมื่อความดันจากภายนอกมีสูงขึ้นเกินค่าที่ตั้งที่วาล์วนี้ ก็จะทำให้วาล์วเปิดและให้น้ำมันไหลผ่านลงถังน้ำมันไปได้

Head

		ระบบไฮ - โล (Hi - Lo System) การใช้วาล์วลดโหลดในวงจรอื่น ๆ ที่รู้จักกันดีคือ การใช้กับวงจรไฮ - โล ซี่งประกอบด้วยปั๊ม 2 ตัว ตัวแรกเป็นชนิดส่งน้ำมันได้มาก
	ส่วนอีกตัวหนึ่งส่งน้ำมันได้น้อย จุดประสงค์ของการใช้วงจรนี้ก็เพื่อให้มีความเร็วของตัวทำงานสูงขึ้น เช่น การส่งชิ้นงานหรือจังหวะหดกลับ เป็นต้น เมื่อให้ตัวทำงานวิ่งออกจนไปแตะกับโหลดแล้ว ที่จุดนี้จะทำให้ความดันในระบบเพิ่มสูงขึ้น เป็นผลให้วาล์วลดโหลดเปิด และปั๊มตัวที่ส่งปริมาตรน้ำมันได้มากจะส่งน้ำมันลงถังน้ำมันผ่านทางวาล์วลดโหลดตัวนี้ ส่วนปั๊มตัวที่ส่งน้ำมันได้น้อยกว่าก็ยังคงส่งน้ำมันเข้าไประบบที่ความดันสูงเพื่อทำงานในระบบต่อไป

รูปที่ HYDRO-VALVE-2 วงจรไฮ-โล

การใช้เคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วชนิดทำงานโดยตรงในวงจรเครื่องเพรส (Directly Operated Counterbalance Valve in a Press Circuit)

รูปที่ HYDRO-VALVE-3 การใช้เคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์ว.

		กระบอกสูบมีโหลดติดตั้งอยู่ที่ก้านสูบ 5,000 ปอนด์ และมีเคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วติดตั้งอยู่ที่ช่องน้ำมันด้านก้านสูบ พื้นที่ของลูกสูบ
	ด้านก้านสูบเท่ากับ 10 ตารางนิ้ว และพื้นที่ของลูกสูบเท่ากับ 20 ตารางนิ้ว ความดันด้านก้านสูบได้เท่ากับ 500 ปอนด์ / ตารางนิ้ว และค่าของเคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วตั้งไว้ที่ 55 ปอนด์ / ตารางนิ้ว เมื่อให้วาล์วควบคุมทิศทางเปลี่ยนตำแหน่ง ทำให้ความดัน 25 ปอนด์ / ตารางนิ้ว เข้าไปกระทำกับพื้นที่ของลูกสูบทำให้ลูกสูบวิ่งออก สมมติว่าตั้งค่าความดันของรีลีฟวาล์วไว้เท่ากับ 1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว เมื่อกระบอกสูบวิ่งออกไปแตะกับชิ้นงานจะได้ค่าความดันที่ด้านลูกสูบเท่ากับ 1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว กับด้านก้านสูบเท่ากับ 550 ปอนด์ / ตารางนิ้ว ด้านลูกสูบได้แรงเท่ากับ 25,000 ปอนด์ (10,000/ ตารางนิ้ว x 20 ตารางนิ้ว และน้ำหนักของโหลดอีก 5,000 ปอนด์) ส่วนแรงทางด้านลูกสูบเท่ากับ 550 ปอนด์ / ตารางนิ้ว x 10 ตารางนิ้ว = 5,500 ปอนด์ ฉะนั้นจึงทำให้ทิศทางการวิ่งของลูกสูบเป็นทิศทางวิ่งลง เท่ากับ 25,000 - 5,500 = 19,500 ปอนด์ ซี่งเป็นแรงอัดชิ้นงานนั้นเอง

		เคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วชนิดควบคุมระยะไกล สมมติให้การใช้งานเหมือนกับรูปที่ 66 ดังกล่าวมาแล้ว แต่เปลี่ยนค่าของเคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วเป็น 100 ปอนด์ /ตารางนิ้ว
	ทำงานชนิดควบคุมระยะไกล (Remotely Operated) และให้ความดันที่เกิดจากน้ำหนักโหลดเท่ากับ 500 ปอนด์ / ตารางนิ้ว (ความดันนี้ไม่มีผลต่อเคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์ว)

รูปที่ HYDRO-VALVE-4 การใช้เคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วชนิดควบคุมระยะไกล .

		เมื่อวาล์วควบคุมความดันทำงาน ทำให้ความดัน 100 ปอนด์/ตารางนิ้ว กระทำกับพื้นที่ของลูกสูบและความดัน 700 ปอนด์/ตารางนิ้ว
	กระทำกับพื้นที่ด้านก้านสูบ (ความดันเพิ่มขึ้นจาก 500 ปอนด์ / ตารางนิ้วเพราะลูกสูบเคลื่อนที่ลง) และความดัน 100 ปอนด์ / ตารางนิ้ว ก็กระทำกับเคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วด้วยเป็นผลให้กระบอกสูบเคลื่อนที่ลงด้วยแรงเท่ากับ 7,000 ปอนด์ (5,000 ปอนด์ + (100 ปอนด์ / ตารางนิ้ว x 20 ตารางนิ้ว)) และแรงที่ทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่เท่ากับ 7,000 ปอนด์เช่นกัน (700 ปอนด์ / ตารางนิ้ว x 10 ตารางนิ้ว ตั้งค่าของรีลีฟวาล์วเท่ากับ 1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว และเมื่อก้านสูบเคลื่อนที่ลงไปแตะชิ้นงานทำให้แรงของกระบอกสูบเพิ่มขึ้นเป็น 1,000 ปอนด์ / ตารางนิ้ว x 20 ตารางนิ้ว = 20,000 ปอนด์ + 5,000 ปอนด์ = 25,000 ปอนด์ จะเห็นว่าเคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วจะถูกเปิดกว้างสุด และค่าความดันที่ด้านก้านสูบกระบอกสูบตัวนี้เท่ากับศูนย์

การควบคุมวาล์วความดันด้วยรีโมท

รูปที่ HYDRO-VALVE-5 การใช้เคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์วชนิดควบคุมระยะไกล .

		ตามปกติแล้วส่วนของไพลอตจะมีช่องสำหรับต่อให้เป็นการควบคุมแบบรีโมทได้ (Vent) ถ้าไม่ต้องการใช้ช่องนี้ให้อุดรูไว้ แต่ถ้าต้อง
	การใช้เป็นรีโมทก็ให้ต่อท่อน้ำมันไปยังชุดรีโมท

		ชุดรีโมทมักจะใช้รีลีฟวาล์วชนิดทำงานโดยตรงเป็นตัวควบคุมค่าความดันของระบบ แต่ความดันสูงสุดที่แท้จริงจะถูกปรับตั้งค่า ไว้ที่
	รีลีฟวาล์วหลัก ส่วนค่าความดันที่ชุดรีโมทควบคุมอยู่นั้นเป็นเพียงค่า ๆ หนึ่งที่อยู่ภายใต้ค่าความดันของชุดหลัก ชุดรีโมทนี้สามารถปรับค่าความดันได้จำนวนหนึ่งดังกล่าวมาแล้วและยังสามารถ ที่จะต่อสายออกไปไว้ที่แผงควบคุมเพื่อสะดวกต่อการปรับแต่งอีกด้วย นอกจากใช้รีลีฟวาล์วแล้วยังใช้ได้กับวาล์วควบคุมความดันตัวอื่น ๆ ได้อีกคือ วาล์วโหลด เคาน์เตอร์บาลานซ์วาล์ว ซีเควนวาล์ว และรีดิวซี่งวาล์ว

Head

วาล์วควบคุมอัตราการไหลของน้ำมัน (Flow Control Valves)

รูปที่ HYDRO-VALVE-6 สัญลักษณ์ของวาล์วควบคุมการไหล .

		วาล์วควบคุมอัตราการไหลของน้ำมันไฮดรอลิกในระบบไฮดรอลิกนั้น จะทำให้ลดจำนวนน้ำมันที่เข้าไปยัง กระบอกสูบหรือมอเตอร์
	ไฮดรอลิก จึงทำให้ความเร็วของลูกสูบหรือมอเตอร์ไฮดรอลิกลดลง หรือกล่าวอีกอย่างหนึ่งว่าวาล์วที่กีดขวางการไหลของน้ำมัน (Restriction) รูปที่ 70 ถ้าให้ปั๊มส่งน้ำมันออกไปได้ 5 แกลลอน / นาที ในกรณีที่กระบอกสูบไม่ม่โหลดเลย ภายในระบบก็จะมีความดันเพิ่มขึ้น 100 ปอนด์ / ตารางนิ้ว ค่าความดัน 100 ปอนด์ / ตารางนิ้วนี้เกิดจากค่าความดันเสียดทาน หรือค่าความหนืดของน้ำมัน เป็นต้น และค่าต่าง ๆ ที่กล่าวนี้จะเป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำมันทีความร้อนเกิดขึ้น

รูปที่ HYDRO-VALVE-7 วงจรการใช้วาล์วควบคุมการไหล .

		เมื่อติดตั้งวาล์วควบคุมการไหลเข้าไป จะทำให้ความดันในระบบมีความดันเพิ่มมากขึ้นเป็น 500 ปอนด์ / ตารางนิ้ว สาเหตุเป็นเพราะ
	จำนวนน้ำมันถูกกักเอาไว้ 3 แกลลอน / นาที ให้ไหลกลับถังน้ำมันส่วนที่เหลืออีก 2 แกลลอน / นาที จะยอมให้ผ่านออกไปได้เพื่อเข้าไปในกระบอกสูบจึงทำให้ความเร็วของลูกสูบลดลง

คอคอด (Orifice)

รูปที่ HYDRO-VALVE-8 คอคอด (Orifice).		รูปที่ HYDRO-VALVE-9 เช็กวาล์ว.

น้ำมันที่ไหลผ่านคอคอด จะมีผลกระทบ 3 ข้อดังต่อไปนี้ 1. ขนาดของคอคอด 2. ความดันแตกต่างที่เกินขึ้นที่คอคอด 3. อุณหภูมิของน้ำมัน

อุณหภูมิมีผลกระทบต่อการไหล

รูปที่ HYDRO-VALVE-10 ความร้อนมีผลกระทบต่อการไหล

		ของน้ำมัน การไหลของน้ำมันที่ผ่านท่อหรือคอคอดจะมีผลกระทบต่อการไหลของน้ำมันต่าง ๆ ถ้าขนาดท่อหรือคอคอดหรือค่าความ
	แตกต่างหรืออุณหภูมิของน้ำมันเปลี่ยนแปลง ก็จะทำให้การไหลของน้ำมันยิ่งมีค่าเปลี่ยนแปลงมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าความหนืดของน้ำมันเมื่อมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น น้ำมันจะมีค่าความหนืดน้อยลง การไหลจะไหลได้มากขึ้น ในทางตรงข้ามถ้าอุณหภูมิต่ำลง ค่าความหนืดของน้ำมันจะมากขึ้น การไหลก็จะช้าลง ดังนั้นจึงต้องมีการชดเชยอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงโดยการใช้แท่งโลหะในวาล์วควบคุมความเร็ว เพื่อที่จะควบคุมอัตราการไหลของน้ำมันให้คงที่ ซึ่งเป็นผลให้ความเร็วของอุปกรณ์ทำงานคงที่ด้วย

-การใช้แท่งโลหะควบคุมอัตราการไหล

รูปที่ HYDRO-VALVE-11 แท่งโลหะในวาล์วควบคุมการไหล

		วิธีการอีกวิธีหนึ่งที่ใช้ในการชดเชยอุณหภูมิในวาล์วควบคุมการไหลคือ การใช้แท่งอะลูมิเนียม (Aluminum Rod) โดยให้แท่ง
	อะลูมิเนียมนี้สอดอยู่กับส่วนที่ใช้ปรับช่องการไหลของน้ำมันภายในวาล์ว (Orifice) ถ้าอุณหภูมิของน้ำมันเพิ่มสูงขึ้นจะทำให้แท่งโลหะนี้ขยายตัว ทำให้ช่องน้ำมันผ่านมีขนาดเล็กลงอัตราการไหลของน้ำมันที่ผ่านช่องนี้ก็จะน้อยลง ในทำนองเดียวกันถ้าอุณหภูมิลดต่ำลง แท่งโลหะก็จะยอมให้น้ำมันไหลมากขึ้นเพราะแท่งอะลูมิเนียมหดตัว ส่วนสภาวะปกติ ช่องน้ำมันนี้จะให้อัตราการไหลได้ตามปกติ

- การใช้ขอบแหลมของวาล์วควบคุมการไหลของน้ำมัน

รูปที่ HYDRO-VALVE-12 การใช้ขอบแหลมของวาล์วควบคุมการไหลของน้ำมัน.

		จากการทดลองในห้องทดลองพบว่า ถ้าใช้วาล์วที่มีขอบแหลมควบคุมอัตราการไหลของน้ำมันนั้นจะทำให้ ค่าอัตราการไหลของ น้ำมัน
	ไม่มีผลต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง จึงทำให้น้ำมันยังคงที่แตกต่างการออกแบบหรือ ผลิตอุปกรณ์ชิ้นนี้จะต้องใช้วิธีการออกแบบและผลิตที่ค่อนข้างจะละเอียดเพื่อให้วาล์วทำงานได้ตามต้องการ

Head