Van modular thủy lực là một dạng van thủy lực được thiết kế để lắp chồng thành từng lớp giữa van điều hướng và đế van hoặc manifold. Mỗi lớp van đảm nhiệm một chức năng riêng như giảm áp, chống dòng chảy ngược, điều chỉnh lưu lượng hoặc giới hạn áp suất.

Van modular còn thường được gọi là van module, van sandwich hoặc sandwich valve. Thay vì phải lắp từng van riêng biệt và kết nối bằng nhiều đường ống, các van được xếp trực tiếp lên nhau thông qua mặt lắp tiêu chuẩn tương thích.

Các dòng phổ biến gồm:

• Van modular giảm áp.
• Van modular một chiều.
• Van modular tiết lưu.
• Van modular tràn.

Thiết kế dạng module giúp cụm thủy lực gọn hơn, giảm số lượng đường ống và thuận tiện khi cần bổ sung nhiều chức năng trên cùng một trạm van.

Tuy nhiên, van modular không thể lựa chọn chỉ dựa vào kích thước bên ngoài. Cần kiểm tra chính xác chuẩn mặt lắp, chức năng, đường dầu tác động, áp suất, lưu lượng và thứ tự xếp các lớp van.

Van modular thủy lực là gì?

Van modular thủy lực là loại van có mặt lắp được thiết kế để có thể xếp chồng với các van khác trong cùng một cụm.

Một cụm điển hình có thể gồm:

• Đế van hoặc manifold ở phía dưới.
• Một hoặc nhiều van modular ở giữa.
• Van điều hướng ở phía trên.
• Bulông xuyên qua toàn bộ cụm để cố định.

Các cửa dầu như P, T, A và B được nối xuyên qua các lớp van thông qua hệ thống lỗ trên mặt lắp.

Mỗi module chỉ tác động tới những đường dầu được thiết kế cho chức năng của nó.

Ví dụ:

• Một van modular tiết lưu có thể điều chỉnh lưu lượng trên đường A hoặc B.
• Một van modular một chiều có thể hạn chế dòng ngược tại một đường xác định.
• Một van modular giảm áp có thể kiểm soát áp suất tại một nhánh.
• Một van modular tràn có thể giới hạn áp suất theo sơ đồ của van.

Do đó, dù các van có cùng kích thước mặt lắp, chức năng bên trong vẫn có thể hoàn toàn khác nhau.

Van sandwich có phải van modular không?

Trong hệ thống thủy lực, thuật ngữ sandwich valve thường được sử dụng để chỉ các van dạng module được lắp thành từng lớp.

Tên gọi “sandwich” xuất phát từ cách bố trí:

Đế van → van modular → van modular → van điều hướng

Các lớp được ép lại với nhau thành một cụm giống cấu trúc nhiều tầng.

Tùy hãng và thị trường, có thể gặp các tên gọi:

• Modular valve.
• Sandwich valve.
• Stack valve.
• Van module.
• Van xếp tầng.
• Van lắp chồng.

Khi mua sản phẩm nên căn cứ vào model và chuẩn mặt lắp thay vì chỉ dựa vào tên gọi.

Cấu tạo van modular thủy lực

Cấu tạo cụ thể phụ thuộc vào chức năng của từng loại nhưng thường gồm các bộ phận chính sau.

Thân van

Thân van có dạng khối tương đối phẳng để thuận tiện xếp chồng.

Trên hai mặt của van được gia công các vị trí tương ứng với:

• Đường P.
• Đường T.
• Đường A.
• Đường B.
• Lỗ bắt bulông.
• Các đường pilot nếu có.

Mặt trên và mặt dưới phải tương thích với các thiết bị được lắp liền kề.

Đường dầu bên trong

Bên trong thân van có các đường dẫn dầu nối các cửa giữa hai mặt.

Tùy chức năng, một số đường có thể:

• Đi thẳng qua.
• Đi qua van một chiều.
• Đi qua cơ cấu tiết lưu.
• Đi qua van giảm áp.
• Đi qua cơ cấu giới hạn áp suất.

Đây là lý do hai van modular có hình dáng tương tự nhưng nguyên lý hoàn toàn khác nhau.

Phần tử điều khiển

Tùy loại van có thể sử dụng:

• Poppet.
• Bi.
• Con trượt.
• Piston.
• Kim tiết lưu.

Bộ phận này trực tiếp kiểm soát dòng dầu hoặc áp suất.

Lò xo

Lò xo thường được sử dụng trong:

• Van một chiều.
• Van giảm áp.
• Van tràn.
• Một số cơ cấu điều chỉnh khác.

Lực lò xo được thiết kế theo đặc tính của từng model.

Vít hoặc núm điều chỉnh

Van modular điều chỉnh áp suất hoặc lưu lượng có thể có:

• Vít chỉnh.
• Núm xoay.
• Cơ cấu khóa.

Bộ phận này cho phép thay đổi giá trị làm việc trong phạm vi thiết kế của van.

O-ring làm kín

Giữa các lớp van thường có O-ring tại những vị trí đường dầu.

O-ring có nhiệm vụ hạn chế:

• Dầu rò ra ngoài cụm.
• Dầu rò chéo giữa các đường P, T, A và B.

O-ring phải đúng kích thước và nằm đúng rãnh trước khi siết cụm van.

Nguyên lý hoạt động của van modular

Van modular hoạt động dựa trên việc dầu đi xuyên qua từng lớp van trong cụm.

Các đường dầu trên từng module phải trùng với mặt lắp của van phía trên và phía dưới.

Khi dầu đi qua một module, chức năng của module đó sẽ tác động lên đường dầu tương ứng.

Ví dụ:

• Modular tiết lưu hạn chế lưu lượng.
• Modular một chiều chống dòng dầu ngược.
• Modular giảm áp giảm áp suất tại đường được kiểm soát.
• Modular tràn giới hạn áp suất theo mức cài đặt.

Các đường còn lại có thể đi xuyên qua module mà không bị tác động tùy theo thiết kế.

Vì vậy thứ tự xếp van có thể ảnh hưởng trực tiếp tới nguyên lý của mạch.

Không nên thay đổi thứ tự các lớp chỉ vì chúng có cùng kích thước mặt lắp.

Các loại van modular thủy lực phổ biến

Van modular giảm áp

Van modular giảm áp được sử dụng khi cần duy trì mức áp suất thấp hơn tại một đường hoặc một phần của mạch.

Van có thể được bố trí để kiểm soát áp suất trên:

• Đường P.
• Đường A.
• Đường B.

tùy cấu tạo và model.

Ứng dụng thường gặp:

• Mạch kẹp.
• Máy CNC.
• Máy ép.
• Bộ nguồn thủy lực.
• Cơ cấu phụ.
• Hệ thống có nhiều mức áp suất khác nhau.

Ví dụ, nguồn chính của máy có thể làm việc ở mức áp suất cao nhưng một xy lanh phụ chỉ cần áp suất thấp hơn. Modular giảm áp được tích hợp vào cụm để tạo điều kiện áp suất phù hợp cho nhánh đó.

Khi lựa chọn cần xác định:

• Đường dầu cần giảm áp.
• Áp suất đầu vào.
• Áp suất đầu ra mong muốn.
• Dải điều chỉnh.
• Lưu lượng.
• Chuẩn mặt lắp.
• Model van.

Không nên lựa chọn chỉ dựa vào mức áp suất tối đa.

Van modular một chiều

Van modular một chiều cho phép dầu đi qua theo một hướng và hạn chế dòng chảy theo chiều ngược lại tại đường dầu được thiết kế.

Van có thể tác động trên:

• Đường P.
• Đường A.
• Đường B.
• Hoặc cấu hình khác theo model.

Ứng dụng gồm:

• Chống dầu chảy ngược.
• Hỗ trợ giữ áp.
• Cô lập một đường dầu.
• Bảo vệ một phần mạch.
• Kết hợp với các van modular khác.

Phần tử một chiều thường sử dụng poppet hoặc bi cùng lò xo.

Khi lựa chọn cần kiểm tra:

• Đường dầu được kiểm soát.
• Chiều dòng cho phép.
• Áp suất mở.
• Lưu lượng.
• Áp suất làm việc.
• Chuẩn mặt lắp.

Lắp một van có hướng tác động khác có thể làm thay đổi hoàn toàn chức năng của hệ thống.

Van modular tiết lưu

Van modular tiết lưu được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng dầu tại một hoặc nhiều đường làm việc.

Loại này thường dùng để kiểm soát tốc độ:

• Xy lanh.
• Motor thủy lực.
• Cơ cấu kẹp.
• Cơ cấu nâng hạ.
• Các chuyển động phụ trên máy.

Van có thể điều chỉnh:

• Đường A.
• Đường B.
• Cả A và B.

tùy model.

Một số thiết kế kết hợp tiết lưu với van một chiều để tạo chức năng tiết lưu một chiều.

Khi đó dầu bị hạn chế theo một hướng nhưng được phép đi qua dễ hơn theo hướng ngược lại.

Điều này đặc biệt hữu ích khi cần điều chỉnh riêng tốc độ:

• Tiến.
• Hồi.
• Nâng.
• Hạ.

Khi lựa chọn phải kiểm tra rõ van đang thực hiện meter-in hay meter-out theo sơ đồ của nhà sản xuất.

Van modular tràn

Van modular tràn được sử dụng để kiểm soát hoặc giới hạn áp suất trong một phần của mạch.

Khi áp suất đạt tới mức cài đặt, van mở theo nguyên lý thiết kế để dầu được giải phóng về đường có áp suất thấp hơn.

Tùy model, van có thể kiểm soát:

• Đường P.
• Đường A.
• Đường B.
• Một phần mạch cụ thể.

Van được sử dụng để:

• Hạn chế áp suất.
• Bảo vệ một nhánh.
• Tạo giới hạn áp suất riêng.
• Kết hợp với van điều hướng và các module khác.

Van modular tràn không nên được lựa chọn chỉ vì có cùng dải áp suất với van đang sử dụng.

Cần kiểm tra thêm:

• Đường dầu tác động.
• Dải chỉnh áp.
• Lưu lượng.
• Chuẩn mặt lắp.
• Kiểu điều khiển.
• Model cụ thể.

Phân loại van modular theo chuẩn lắp

Nhiều dòng modular sử dụng mặt lắp tiêu chuẩn tương thích với van điều hướng thủy lực.

Các kích thước thường gặp trên thị trường gồm:

• NG6.
• NG10.
• Các kích thước lớn hơn tùy hệ thống.

Van modular NG6

NG6 là một kích thước mặt lắp rất phổ biến trong các hệ thống thủy lực công nghiệp.

Một số cách gọi có thể gặp gồm:

• NG6.
• Size 6.
• CETOP 3.
• D03.

Tuy nhiên các cách gọi và tiêu chuẩn cần được đối chiếu theo catalog cụ thể của nhà sản xuất.

Van NG6 thường được sử dụng trên:

• Bộ nguồn nhỏ và vừa.
• Máy CNC.
• Máy ép.
• Máy công nghiệp.
• Các hệ thống tự động hóa.

Van modular NG10

NG10 có kích thước mặt lắp lớn hơn NG6 và thường được sử dụng với các cụm có yêu cầu lưu lượng lớn hơn.

Một số tên gọi thường gặp:

• NG10.
• Size 10.
• CETOP 5.
• D05.

Kích thước lớn hơn không đồng nghĩa mọi van NG10 đều có cùng lưu lượng hoặc áp suất.

Thông số phải được kiểm tra theo model cụ thể.

Cách xếp van modular trong một cụm

Đây là điểm quan trọng khi sử dụng van modular.

Một cụm thông thường có thể gồm:

1. Đế van hoặc manifold.
2. Một hoặc nhiều van modular.
3. Van điều hướng.
4. Bulông xuyên qua toàn bộ cụm.

Tuy nhiên thứ tự của các modular không được xếp tùy ý.

Thứ tự phụ thuộc vào:

• Chức năng từng van.
• Đường dầu cần kiểm soát.
• Vị trí cần đo hoặc giới hạn áp suất.
• Hướng dòng dầu.
• Sơ đồ mạch.

Ví dụ, vị trí của một van giảm áp so với một van một chiều có thể làm thay đổi phần mạch chịu tác động của van giảm áp.

Vì vậy trước khi thay đổi thứ tự cần đọc:

• Sơ đồ thủy lực.
• Ký hiệu trên van.
• Catalog.
• Bản vẽ cụm hiện tại.

Bulông lắp van modular

Khi tăng số lượng lớp modular, chiều dài bulông cũng phải phù hợp.

Không nên sử dụng bulông:

• Quá ngắn.
• Quá dài.
• Sai cấp bền.
• Sai ren.

Số lớp tối đa cũng cần tuân theo thiết kế của hệ thống và yêu cầu của nhà sản xuất.

Không nên xếp thêm nhiều van chỉ vì vẫn còn đủ chiều dài bulông.

Ưu điểm của van modular thủy lực

Thiết kế nhỏ gọn

Nhiều chức năng có thể được xếp theo chiều dọc trên cùng một đế.

Điều này giúp giảm diện tích lắp đặt so với việc bố trí từng van riêng biệt.

Giảm đường ống bên ngoài

Các đường P, T, A và B đi trực tiếp xuyên qua các lớp van.

Do đó có thể giảm:

• Ống cứng.
• Ống mềm.
• Co.
• Tê.
• Đầu nối.

Giảm số lượng điểm kết nối

Giảm đường ống cũng giúp giảm số lượng vị trí cần làm kín ngoài cụm.

Điều này có thể hạn chế các điểm tiềm ẩn rò dầu, rung hoặc lỏng đầu nối.

Dễ bổ sung chức năng

Trong một số hệ thống, có thể bổ sung một module phù hợp để thêm chức năng như:

• Tiết lưu.
• Giảm áp.
• Một chiều.
• Giới hạn áp suất.

Tuy nhiên phải kiểm tra lại sơ đồ và chiều dài bulông trước khi bổ sung.

Thuận tiện bảo trì

Các van được tập trung trên một cụm nên dễ xác định vị trí và tháo kiểm tra hơn so với hệ thống có nhiều van lắp rời trên đường ống.

Dễ tiêu chuẩn hóa cụm van

Các máy cùng thiết kế có thể sử dụng những cụm modular tương tự nhau, giúp thuận tiện hơn trong:

• Lắp ráp.
• Thay thế.
• Dự phòng linh kiện.
• Bảo trì.

Hạn chế và những điểm cần lưu ý

Phải đúng chuẩn mặt lắp

Hai van có kích thước tương đối giống nhau chưa chắc có thể lắp chồng.

Cần kiểm tra:

• Chuẩn mặt lắp.
• Vị trí các cửa.
• Lỗ bulông.
• Kích thước danh nghĩa.
• Model.

Thứ tự xếp ảnh hưởng tới chức năng

Các module không phải những miếng đệm có thể đổi vị trí tùy ý.

Thay đổi thứ tự có thể khiến:

• Sai đường dầu.
• Sai vị trí giảm áp.
• Sai vị trí tiết lưu.
• Chức năng một chiều bị thay đổi.
• Mạch hoạt động khác thiết kế.

Tăng tổn thất áp suất khi xếp nhiều lớp

Mỗi van tạo ra một mức tổn thất nhất định.

Khi dầu đi qua nhiều lớp, tổng tổn thất áp suất của cụm có thể tăng.

Cần đặc biệt chú ý khi:

• Lưu lượng cao.
• Cụm có nhiều module.
• Đường dầu bị tiết lưu.
• Hệ thống làm việc liên tục.

Có giới hạn về số lớp

Không nên xếp số lượng module không giới hạn.

Cần xem xét:

• Chiều dài bulông.
• Độ bền bulông.
• Khả năng làm kín.
• Độ cứng của cụm.
• Lưu lượng.
• Tổn thất áp suất.
• Hướng dẫn của nhà sản xuất.

Yêu cầu bề mặt sạch

Bụi hoặc mạt nằm giữa hai lớp van có thể:

• Làm xước mặt lắp.
• Làm O-ring lệch.
• Gây rò dầu.
• Gây rò chéo bên trong.

So sánh van modular và van cartridge

Tiêu chí	Van modular	Van cartridge
Kiểu lắp	Xếp chồng trên mặt đế	Lắp vào cavity trong block
Thân van	Nằm ngoài block	Phần lớn nằm trong block
Thay thế	Tháo từng lớp	Tháo trực tiếp khỏi cavity
Yêu cầu tương thích	Chuẩn mặt lắp	Cavity
Tích hợp chức năng	Xếp nhiều module	Tích hợp trong manifold
Thay đổi mạch	Tương đối thuận tiện	Phụ thuộc block đã gia công
Đường dầu	Đi xuyên các lớp	Gia công trong block
Ứng dụng	Máy công nghiệp, bộ nguồn	Manifold, máy di động, bộ nguồn

Hai giải pháp đều giúp tạo cụm thủy lực nhỏ gọn nhưng theo hai cách khác nhau.

Van modular phù hợp khi cần xếp thêm hoặc thay đổi các chức năng theo từng lớp.

Van cartridge phù hợp khi cần tích hợp nhiều phần tử trực tiếp bên trong manifold.

Ứng dụng của van modular thủy lực

Bộ nguồn thủy lực

Đây là một trong những ứng dụng phổ biến nhất.

Một bộ nguồn có thể sử dụng:

• Đế van.
• Van modular.
• Van điện từ điều hướng.

để tạo thành một cụm điều khiển gọn.

Các module có thể bổ sung chức năng:

• Điều chỉnh tốc độ.
• Giảm áp.
• Chống dòng ngược.
• Giới hạn áp suất.

Máy CNC

Van modular có thể sử dụng trong các mạch:

• Kẹp phôi.
• Mâm cặp.
• Thay dao.
• Xy lanh phụ.
• Cơ cấu điều khiển bàn máy.

Khả năng tích hợp nhiều chức năng trên cùng một trạm giúp cụm thủy lực gọn hơn.

Máy ép thủy lực

Ứng dụng gồm:

• Điều chỉnh tốc độ xy lanh.
• Giới hạn áp suất.
• Giảm áp cho nhánh phụ.
• Kiểm soát dòng chảy.
• Chống dòng dầu ngược.

Máy ép nhựa

Các cụm modular có thể được sử dụng tại những vị trí cần nhiều chức năng điều khiển nhưng không muốn bố trí nhiều đường ống riêng.

Máy công nghiệp

Van modular còn được sử dụng trên:

• Máy chấn.
• Máy dập.
• Máy uốn.
• Máy cắt.
• Máy công cụ.
• Dây chuyền tự động.
• Máy chuyên dụng.

Thiết bị nâng hạ

Van modular tiết lưu hoặc một chiều có thể được sử dụng trong các cụm điều khiển cơ cấu nâng hạ.

Tuy nhiên với tải có nguy cơ tự tụt, không nên coi van tiết lưu hoặc van một chiều thông thường là giải pháp giữ tải đầy đủ. Cần đánh giá mạch và sử dụng giải pháp kiểm soát tải phù hợp.

Lưu ý khi lắp đặt van modular

Kiểm tra đúng chuẩn mặt lắp

Trước khi lắp cần đối chiếu:

• Model.
• Kích thước danh nghĩa.
• Vị trí P, T, A, B.
• Lỗ bắt bulông.
• Bản vẽ mặt lắp.

Không nên chỉ đặt hai van lên nhau rồi kết luận chúng tương thích.

Xác định đúng thứ tự van

Trước khi tháo cụm cũ nên:

• Chụp ảnh thứ tự từng lớp.
• Ghi lại model.
• Đánh dấu vị trí.
• Kiểm tra sơ đồ.

Điều này giúp hạn chế lắp sai khi bảo trì.

Kiểm tra O-ring từng lớp

Mỗi mặt tiếp xúc phải có đầy đủ O-ring theo thiết kế.

O-ring cần:

• Đúng kích thước.
• Không rách.
• Không xoắn.
• Không chai.
• Nằm đúng rãnh.

Làm sạch bề mặt

Không để:

• Mạt kim loại.
• Bụi.
• Sợi giẻ.
• Cặn bẩn.

nằm giữa hai lớp van.

Sử dụng đúng bulông

Khi thay đổi số lượng module cần tính lại chiều dài bulông.

Không nên dùng bulông dài rồi chèn thêm long đen tùy ý để bù kích thước.

Siết bulông đều

Các bulông nên được siết đều theo trình tự phù hợp.

Nếu siết lệch một phía có thể làm:

• Mặt van ép không đều.
• O-ring dịch chuyển.
• Cụm bị cong hoặc lệch.
• Xuất hiện rò dầu.

Mô-men siết cần theo tài liệu của hệ thống hoặc nhà sản xuất.

Một số lỗi thường gặp ở van modular

Rò dầu giữa các lớp van

Nguyên nhân có thể gồm:

• O-ring hỏng.
• O-ring lệch.
• Thiếu O-ring.
• Bề mặt bị xước.
• Bụi nằm giữa hai lớp.
• Bulông siết không đều.

Không nên chỉ tiếp tục siết mạnh hơn nếu chưa kiểm tra nguyên nhân.

Hệ thống hoạt động sai sau khi tháo lắp

Cần kiểm tra:

• Thứ tự các module.
• Chiều của từng van.
• P, T, A, B.
• Model van.
• O-ring.
• Van điều hướng phía trên.

Một module bị lắp đảo hoặc sai vị trí có thể làm thay đổi toàn bộ mạch.

Xy lanh chạy quá nhanh hoặc quá chậm

Có thể liên quan tới:

• Modular tiết lưu.
• Chiều lắp van.
• Vị trí meter-in hoặc meter-out.
• Lưu lượng bơm.
• Tải.
• Các van khác trong mạch.

Không nên kết luận van tiết lưu hỏng khi chưa kiểm tra toàn bộ hệ thống.

Áp suất không đúng

Nếu sử dụng modular giảm áp hoặc tràn cần kiểm tra:

• Dải điều chỉnh.
• Mức cài đặt.
• Đường dầu được kiểm soát.
• Vị trí van trong cụm.
• Bơm.
• Tải.
• Các van áp suất khác.

Dầu nóng

Có thể liên quan tới:

• Tổn thất qua nhiều lớp van.
• Tiết lưu quá nhiều.
• Van tràn hoạt động liên tục.
• Lưu lượng vượt khả năng của cụm.
• Thiết kế mạch chưa phù hợp.

Cần kiểm tra tổng thể thay vì chỉ thay một module.

Tư vấn lựa chọn van modular thủy lực

Van modular có nhiều loại với chức năng, chuẩn mặt lắp và đường dầu tác động khác nhau. Vì vậy không nên lựa chọn sản phẩm chỉ dựa vào hình dáng hoặc kích thước của thân van.

Khi lựa chọn cần xác định các thông tin chính gồm:

• Loại van: giảm áp, một chiều, tiết lưu hay tràn.
• Model và thương hiệu.
• Kích thước hoặc chuẩn mặt lắp.
• Đường dầu cần tác động: P, A, B hoặc đường khác theo model.
• Áp suất làm việc.
• Lưu lượng dầu.
• Dải điều chỉnh đối với van áp suất hoặc lưu lượng.
• Chiều dòng dầu đối với van một chiều và tiết lưu.
• Thứ tự van trong cụm.
• Model van điều hướng và đế đang sử dụng.

Nếu cần thay van đang sử dụng, nên cung cấp model đầy đủ, ảnh tem, ảnh từng lớp của cụm van, ảnh mặt lắp và thông tin máy đang sử dụng. Trước khi tháo cụm nên chụp lại thứ tự các module để tránh lắp sai vị trí khi thay thế.

Trường hợp hai van có cùng chuẩn mặt lắp cũng không nên mặc định có thể thay thế cho nhau. Cần đối chiếu thêm chức năng, đường dầu tác động, dải áp suất, lưu lượng và ký hiệu thủy lực của từng model.

Đối với hệ thống thiết kế mới, cần xác định chức năng của từng module và sơ đồ mạch trước khi quyết định thứ tự xếp van. Đồng thời phải kiểm tra tổng chiều cao cụm, chiều dài bulông và tổn thất áp suất khi dầu đi qua nhiều lớp.

Tham khảo các dòng Van modular thủy lực gồm modular giảm áp, một chiều, tiết lưu và tràn để lựa chọn sản phẩm phù hợp với từng hệ thống.

Câu hỏi thường gặp