Giới thiệu Van cartridge cân bằng

Thủy Lực AZ cung cấp các dòng van cartridge, van điều khiển áp suất và thiết bị sử dụng trong hệ thống thủy lực công nghiệp.

Van cartridge cân bằng là loại van cân bằng dạng cartridge được lắp trực tiếp vào cavity trên block hoặc manifold thủy lực. Van có chức năng giữ tải, hạn chế tải tự tụt và kiểm soát dòng dầu khi xi lanh hoặc motor chịu tải có xu hướng tự chuyển động.

Tên tiếng Anh thường gặp là counterbalance cartridge valve hoặc screw-in counterbalance valve.

So với van cân bằng dạng block có thân và các cổng kết nối bên ngoài, van cartridge được vặn trực tiếp vào block đã gia công cavity phù hợp. Cách thiết kế này giúp cụm điều khiển nhỏ gọn, giảm đường ống và thuận tiện tích hợp nhiều chức năng trên cùng manifold.

Van thường được sử dụng trong:

• Xi lanh nâng hạ.
• Motor thủy lực.
• Bàn nâng.
• Cẩu thủy lực.
• Máy công trình.
• Cơ cấu nghiêng.
• Cơ cấu quay.
• Thiết bị nâng hàng.
• Máy nông nghiệp.
• Hệ thống giữ tải.

Cấu tạo Van cartridge cân bằng

Van cartridge cân bằng có kích thước nhỏ nhưng bên trong tích hợp các bộ phận điều khiển tải.

Cấu tạo cụ thể phụ thuộc từng model, thường gồm thân cartridge, phần tử cân bằng, lò xo, đường pilot, van một chiều và các vị trí làm kín.

Thân cartridge

Thân van được thiết kế dạng ren để vặn trực tiếp vào cavity trên block thủy lực.

Trên thân thường có:

• Ren lắp cartridge.
• Các cửa dầu.
• Vị trí O-ring.
• Vòng chống đùn nếu thiết kế yêu cầu.
• Phần chỉnh áp.
• Các chi tiết điều khiển bên trong.

Hình dạng cavity và ren lắp phải phù hợp chính xác với model van.

Không nên thay một cartridge chỉ vì kích thước bên ngoài hoặc đường kính ren tương tự.

Phần tử cân bằng

Bên trong van có cơ cấu điều khiển dòng dầu chịu tác động của:

• Áp suất tải.
• Lực lò xo.
• Áp suất pilot.

Khi chưa có tín hiệu mở phù hợp, van hạn chế dầu thoát khỏi phía chịu tải để giữ cơ cấu tại vị trí.

Khi áp suất pilot tăng đủ, van mở có kiểm soát để dầu từ phía tải thoát ra.

Lò xo

Lò xo tạo lực cài đặt cho van.

Mức cài đặt ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng giữ tải và áp suất cần thiết để mở van.

Một số model có thể điều chỉnh được, trong khi một số loại được cài đặt theo thiết kế riêng.

Không nên chỉnh van chỉ dựa vào cảm giác vì cài đặt không phù hợp có thể làm tải chuyển động không ổn định hoặc làm tăng tổn thất áp suất.

Đường pilot

Van cartridge cân bằng thường sử dụng áp suất pilot để hỗ trợ mở van.

Áp suất pilot thường được lấy từ đường cấp dầu phía đối diện của xi lanh hoặc motor.

Khi bơm cấp dầu để cơ cấu chuyển động, áp suất pilot tác động lên van cân bằng và làm giảm lực cần thiết để mở đường dầu phía tải.

Tỷ lệ giữa diện tích pilot và diện tích điều khiển được thể hiện bằng tỷ lệ pilot của từng model.

Đây là thông số cần kiểm tra khi lựa chọn van.

Van một chiều tích hợp

Nhiều van cartridge cân bằng tích hợp van một chiều bypass.

Van một chiều cho phép dầu đi tự do hoặc ít cản trở theo một chiều.

Ở chiều ngược lại, dòng dầu phải đi qua phần cân bằng và chịu sự kiểm soát của van.

Nhờ đó cơ cấu có thể nhận dầu theo chiều làm việc nhưng vẫn được giữ tải khi dòng dầu đổi chiều.

Gioăng làm kín

Van cartridge thường sử dụng O-ring và các vòng làm kín trên thân.

Khi thay van cần kiểm tra:

• Đúng loại O-ring.
• Đúng vị trí.
• Không bị rách.
• Không bị xoắn.
• Không bị chai cứng.
• Cavity sạch.
• Không có ba via trên mép lỗ.

Sai gioăng hoặc cavity bị xước có thể gây rò rỉ trong hoặc rò dầu ra ngoài.

Nguyên lý hoạt động của Van cartridge cân bằng

Van cartridge cân bằng hoạt động dựa trên sự cân bằng giữa áp suất tải, lực lò xo và áp suất pilot.

Khi cơ cấu đứng yên, van hạn chế dòng dầu thoát khỏi phía chịu tải. Nhờ đó xi lanh hoặc motor được giữ tại vị trí và hạn chế chuyển động do trọng lực hoặc tải tác động.

Khi cần di chuyển tải, bơm cấp dầu vào phía đối diện của cơ cấu chấp hành.

Áp suất này đồng thời được đưa tới cổng pilot của van cân bằng.

Khi áp suất pilot kết hợp với áp suất tải đủ để tác động lên cơ cấu điều khiển, van bắt đầu mở.

Dầu ở phía chịu tải được dẫn qua van với mức độ kiểm soát phù hợp.

Nhờ đó tải không tự kéo xi lanh hoặc motor chuyển động quá nhanh.

Khi áp suất pilot mất hoặc giảm, van trở lại trạng thái giữ tải theo đặc tính thiết kế.

Thông số kỹ thuật Van cartridge cân bằng

Thông số	Giá trị tham khảo
Tên sản phẩm	Van cartridge cân bằng
Tên tiếng Anh	Counterbalance Cartridge Valve
Kiểu van	Screw-in cartridge
Chức năng	Giữ tải, kiểm soát tải
Điều khiển	Pilot thủy lực
Van một chiều	Tích hợp trên nhiều model
Số cổng	Theo từng model
Cavity	Theo tiêu chuẩn của từng van
Tỷ lệ pilot	Theo từng model
Dải cài đặt áp suất	Theo từng model
Lưu lượng	Theo từng model
Môi chất	Dầu thủy lực
Kiểu lắp	Vặn trực tiếp vào manifold hoặc block
Ứng dụng	Xi lanh, motor, thiết bị nâng hạ

Thông số trên mang tính tham khảo. Khi lựa chọn cần kiểm tra đúng model, cavity, tỷ lệ pilot, dải áp suất và lưu lượng.

Các loại Van cartridge cân bằng phổ biến

Van cartridge cân bằng đơn

Van cân bằng đơn kiểm soát một đường tải.

Loại này thường được lắp tại một cổng của:

• Xi lanh.
• Motor.
• Cơ cấu nâng.
• Cơ cấu nghiêng.
• Cơ cấu giữ tải.

Van phù hợp với hệ thống cần kiểm soát tải theo một hướng.

Van cartridge cân bằng cho xi lanh

Van được tích hợp vào block đặt gần cổng xi lanh.

Trong quá trình nâng, dầu có thể đi qua van một chiều tích hợp để vào xi lanh.

Khi hạ tải, dầu từ phía chịu tải phải đi qua phần cân bằng và được kiểm soát bằng áp suất pilot.

Ứng dụng thường gặp gồm:

• Bàn nâng.
• Cẩu.
• Cần nâng.
• Xe nâng.
• Máy công trình.

Van cartridge cân bằng cho motor

Van cũng có thể được sử dụng để kiểm soát motor thủy lực khi tải có khả năng kéo motor vượt tốc.

Ứng dụng có thể gồm:

• Cơ cấu quay.
• Tời thủy lực.
• Cơ cấu truyền động.
• Máy công trình.
• Thiết bị nâng hạ.

Với motor hoạt động hai chiều, hệ thống có thể cần hai chức năng cân bằng tương ứng với hai chiều tải.

Van cartridge cân bằng điều chỉnh được

Một số model cho phép thay đổi mức áp suất cài đặt.

Việc điều chỉnh cần căn cứ vào:

• Áp suất tải.
• Dải chỉnh của van.
• Tỷ lệ pilot.
• Áp suất hệ thống.
• Yêu cầu chuyển động.

Không nên điều chỉnh vượt ngoài phạm vi thiết kế của cartridge.

Van cartridge cân bằng cài đặt cố định

Một số sản phẩm được cung cấp với mức cài đặt xác định hoặc cấu hình theo yêu cầu.

Loại này giúp hạn chế việc thay đổi cài đặt ngoài ý muốn nhưng cần lựa chọn đúng thông số ngay từ đầu.

Ưu điểm của Van cartridge cân bằng

Van cartridge cân bằng có nhiều ưu điểm:

• Giữ tải.
• Hạn chế tụt tải.
• Kiểm soát quá trình hạ tải.
• Hạn chế tải chạy vượt tốc.
• Kích thước nhỏ gọn.
• Lắp trực tiếp vào manifold.
• Giảm đường ống bên ngoài.
• Giảm số lượng đầu nối.
• Có thể tích hợp van một chiều.
• Phù hợp với block điều khiển nhỏ gọn.
• Thuận tiện cho máy OEM.
• Có thể bố trí gần xi lanh hoặc motor.
• Phù hợp nhiều thiết bị nâng hạ.

Nhược điểm của Van cartridge cân bằng

Một số hạn chế cần lưu ý:

• Phải chọn đúng cavity.
• Phải chọn đúng tỷ lệ pilot.
• Cần xác định đúng dải cài đặt áp suất.
• Không thể thay thế chỉ dựa vào kích thước ren.
• Cài đặt quá cao làm tăng tổn thất áp suất.
• Cài đặt không phù hợp có thể làm tải chuyển động không ổn định.
• Dầu bẩn có thể ảnh hưởng tới chi tiết bên trong.
• Cavity gia công sai có thể làm van hoạt động không đúng.
• Cần kiểm tra O-ring khi thay van.
• Không phải mọi cartridge cân bằng đều có sơ đồ cổng giống nhau.

So sánh Van cartridge cân bằng và Van cân bằng dạng block

Tiêu chí	Van cartridge cân bằng	Van cân bằng dạng block
Kiểu lắp	Vặn vào cavity	Kết nối bằng cổng trên thân
Kích thước	Gọn	Lớn hơn
Đường ống	Ít hơn	Có thể nhiều hơn
Manifold	Tích hợp trực tiếp	Lắp ngoài hoặc gần cơ cấu
Thay thế	Phải đúng cavity	Cần đúng cổng và thông số
Tích hợp hệ thống	Cao	Linh hoạt khi lắp ngoài
Máy OEM	Phù hợp	Cũng sử dụng phổ biến

Hai loại có thể thực hiện chức năng giữ và kiểm soát tải tương tự nhau, nhưng cách lắp đặt khác nhau.

Van cartridge phù hợp với cụm manifold nhỏ gọn, trong khi dạng block thuận tiện khi cần lắp độc lập trên đường ống hoặc trực tiếp gần cơ cấu chấp hành.

So sánh Van cartridge cân bằng và Van cartridge một chiều

Tiêu chí	Cartridge cân bằng	Cartridge một chiều
Giữ tải	Có	Có thể khóa một chiều
Điều tiết hạ tải	Có	Không phải chức năng chính
Điều khiển pilot	Thường có	Tùy loại
Kiểm soát tải vượt tốc	Có	Không
Cấu tạo	Phức tạp hơn	Đơn giản hơn
Ứng dụng	Tải treo, nâng hạ	Chặn dòng ngược

Van một chiều không nên được xem là sản phẩm thay thế trực tiếp cho van cân bằng trong những mạch cần tải hạ xuống có kiểm soát.

Ứng dụng của Van cartridge cân bằng

Van cartridge cân bằng được sử dụng trong:

• Xi lanh nâng hạ.
• Bàn nâng.
• Cẩu thủy lực.
• Xe nâng.
• Thiết bị nâng người.
• Máy xúc.
• Máy công trình.
• Máy nông nghiệp.
• Motor thủy lực.
• Tời thủy lực.
• Cơ cấu quay.
• Cơ cấu nghiêng.
• Hệ thống kẹp giữ.
• Xe chuyên dụng.
• Máy công nghiệp.
• Manifold thủy lực.
• Block điều khiển.
• Hệ thống có tải treo.

Một ứng dụng thường gặp là block van gắn gần xi lanh nâng.

Van cartridge được vặn trực tiếp vào block để giữ dầu trong phía chịu tải. Khi có áp pilot, van mở có kiểm soát để xi lanh hạ xuống.

Vị trí lắp Van cartridge cân bằng

Van cartridge được lắp vào cavity trên block hoặc manifold.

Block thường được bố trí:

• Gần xi lanh.
• Gắn trực tiếp trên xi lanh.
• Gần motor thủy lực.
• Trong cụm manifold của máy.

Đối với chức năng giữ tải, việc giảm chiều dài đường dầu giữa van và cơ cấu chấp hành thường có lợi cho cách bố trí mạch.

Tuy nhiên vị trí chính xác phải tuân theo sơ đồ thủy lực của hệ thống.

Lưu ý khi lựa chọn Van cartridge cân bằng

Trước khi lựa chọn cần xác định:

• Model van.
• Cavity.
• Số cổng.
• Sơ đồ cổng.
• Tỷ lệ pilot.
• Dải áp suất.
• Áp suất tải.
• Áp suất hệ thống.
• Lưu lượng.
• Loại cơ cấu chấp hành.
• Xi lanh hay motor.
• Hướng tải.
• Kiểu điều chỉnh.
• Loại dầu.
• Block hoặc manifold đang sử dụng.

Cavity là một trong những thông tin quan trọng nhất.

Hai cartridge có hình dạng gần giống và cùng cỡ ren chưa chắc có thể lắp thay thế cho nhau.

Ngoài cavity, tỷ lệ pilot cũng cần được kiểm tra vì thông số này ảnh hưởng tới đặc tính mở và khả năng kiểm soát tải của van.

Lưu ý khi lắp đặt Van cartridge cân bằng

Trong quá trình lắp cần chú ý:

• Xác định đúng model.
• Kiểm tra đúng cavity.
• Làm sạch cavity.
• Kiểm tra O-ring.
• Kiểm tra vòng chống đùn nếu có.
• Bôi trơn gioăng phù hợp trước khi lắp.
• Không làm xước O-ring.
• Lắp đúng chiều và vị trí.
• Siết theo yêu cầu của model.
• Không để phoi kim loại trong block.
• Kiểm tra đường pilot.
• Chạy thử ở điều kiện tải an toàn.
• Điều chỉnh từ từ nếu van cho phép chỉnh.
• Kiểm tra chuyển động của tải.
• Kiểm tra rò rỉ.

Với thiết bị nâng tải, không nên thử van khi có người đứng dưới hoặc trong vùng chuyển động nguy hiểm của cơ cấu.

Tư vấn lựa chọn Van cartridge cân bằng

Khi thay Van cartridge cân bằng, thông tin quan trọng nhất là model và cavity của van cũ.

Nên cung cấp:

• Hình ảnh cartridge.
• Hình ảnh mã trên thân van.
• Model.
• Thương hiệu.
• Bản vẽ cavity nếu có.
• Ký hiệu thủy lực.
• Tỷ lệ pilot.
• Dải áp suất.
• Lưu lượng.
• Loại xi lanh hoặc motor.
• Sơ đồ manifold.
• Thông tin tải.

Nếu không còn mã van, chỉ đo đường kính ren thường chưa đủ để xác định sản phẩm thay thế.

Cần kiểm tra thêm kích thước cavity, vị trí các cửa dầu, chức năng van và thông số hệ thống để tránh lắp vừa nhưng hoạt động sai.

Tham khảo thêm các dòng tại danh mục Van áp suất thủy lực.

Câu hỏi thường gặp