Într-un sistem hidraulic, energia hidraulică disponibilă de la o pompă este transformată în mișcare și forță cu ajutorul unui actuator. Controlul acestor ieșiri mecanice (mișcare și forță) este una dintre cele mai importante funcții într-un sistem hidraulic.  Selectarea corectă a sistemului de control asigură ieșirea dorită și funcționarea sigură a sistemului. Pentru a controla ieșirile hidraulice, sunt necesare diferite tipuri de supape de control. Este importantă cunoașterea diverselor tipuri de supape de control și funcțiile acestora. Acest lucru ajută la proiectarea unui sistem hidraulic adecvat, dar ajută și la descoperirea modalităților inovatoare de îmbunătățire a sistemelor existente. În cadrul acestei prelegeri și a următoarelor prelegeri, vor fi discutate diverse tipuri de supape.  

Există, în principiu, trei tipuri de supape folosite în sistemele hidraulice:

1. Supape de control direcțional  

2. Supape de reglare a debitului

3. Supape de control a presiunii 

1. Supapa de control a direcției  

Supapele de control direcțional sunt utilizate pentru a controla distribuția de energie într-un sistem de putere cu fluid. Ele permit  direcția fluidului și curgerea într-o direcție particulară. Sunt folosite pentru a controla pornirea, oprirea și schimbarea în direcție a  curgerii fluidului. Aceste supape reglează direcția de curgere în circuitul hidraulic. Conțin porturi care sunt deschideri externe pentru ca fluidul să intre și să plece. Numărul de porturi este de obicei identificat prin termenul „way-cale“. De exemplu, o supapă cu patru porturi este numită supapă cu patru căi. Debitul fluidului este responsabil de viteza actuatorului (mișcarea ieșirii) și trebuie controlat într-un sistem hidraulic. Această operație poate fi efectuată cu ajutorul unor supape de reglare a debitului. Presiunea poate crește treptat atunci când sistemul este în operare. Supapele de control a presiunii protejează sistemul menținând presiunea sistemului în gama dorită. De asemenea, forța de ieșire este direct proporțională cu presiunea și, prin urmare, supapele de control a presiunii asigură ieșirea de forță dorită la actuator.  

Supapele de control direcționale pot fi clasificate în felul următor:

1. Tip de construcție: 

• Supape poppet (de aerisire)

• Supape spool     

2. Număr de porturi:

• Supape cu două căi 

• Supape cu trei căi

• Supape cu patru căi  

3. Numărul de poziții de comutare:

• Două-poziții 

• Trei-poziții

4. Mecanismul de acționare: 

• Acționare manuală

• Acționare mecanică

• Acționare cu solenoid

• Acționare hidraulică

• Acționare pneumatică

• Acționare indirectă 

1.1 Tipul de construcție

1.1.1 Supape de control                                   

Figura 5.4.1 Supapa de control în linie   

Acestea sunt supape unidirecționale și permit curgerea liberă într-o singură direcție. Aceste supape au două orificii: unul pentru intrarea fluidului și celălalt pentru evacuare. Ele sunt formate dintr-un orificiu în carcasă în care bila sau poppetul este ținută de o forță de arc mică. Supapa având bila ca element de închidere este cunoscută sub numele de supapă de control cu bilă. Diferite tipuri de supape de control sunt disponibile pentru o serie de aplicații. Aceste supape sunt, în general, de dimensiuni mici, simple în construcție și ieftine. În general, supapele de control sunt acționate automat. Intervenția umană sau orice sistem de control extern nu este necesară. Aceste supape se pot uza sau pot genera fisuri după o utilizare îndelungată și, prin urmare, sunt realizate în cea mai mare parte din materiale plastice pentru repararea și înlocuirea ușoară.  

Un concept important în supapele de control este presiunea de fisurare. Supapa de control este proiectată pentru o presiune de fisurare specifică, care este presiunea minimă în amonte la care funcționează supapa. Cea mai simplă supapă de control este o supapă de control în linie, așa cum se arată în figura 5.4.1. Bila este ținută de scaunul supapei prin forța arcului. Se poate observa  din figură că fluxul de fluid nu este posibil de la partea arcului, dar fluidul din partea opusă poate trece prin ridicarea bilei. Dar, există o oarecare cădere de presiune de-a lungul supapei, datorită restricționării prin forța arcului. Prin urmare, aceste supape nu sunt adecvate pentru aplicații cu debit ridicat. Când presiunea de operare crește, supapa devine mai bine așezată în acest model.  

Avantajele supapelor poppet includ lipsa de scurgeri, durată de viață lungă și potrivire cu aplicații de înaltă presiune. Aceste supape sunt utilizate în mod obișnuit în ștuțuri distribuitor cu mini-pompe de lichid sau gel, dispozitive de pulverizare, unele becuri de cauciuc pentru pomparea aerului, pompe de aer manuale, și seringi de distribuire reîncărcabile. Uneori, supapa de control cu unghi drept, așa cum se arată în figura 5.4.2, este utilizată pentru aplicațiile cu debit mare. Căderea de presiune este relativ mai mică în supapa de control în unghi drept. 

Figura 5.4.2 Supapă de control în unghi drept  

Când elementul de închidere nu este o bilă, ci un poppet împins de un arc este cunoscut sub numele de supapă poppet. Supapa tipică poppet este prezentată în figura 5.4.3. Unele supape sunt destinate unei aplicații în care debitul liber este necesar într-o direcție și debitul restricționat necesar într-o altă direcție. Aceste tipuri de supape sunt denumite supapă de control cu restricție (a se vedea  figura 5.4.3). Aceste supape sunt utilizate atunci când este necesar un debit sensibil la direcție. De exemplu, vitezele actuatoarelor diferite sunt necesare în ambele direcții. Șurubul de reglare a debitului poate fi utilizat pentru a seta debitul (descărcarea) în direcția restricționată. 

         Figura 5.4.3 Supapă de control cu restricție   

Un alt tip important de supapă de control, cunoscut sub numele de supapă de control cu acționare pilot, este prezentat în figura 5.4.4. Funcția supapei de control acționate de pilot este similară cu supapa de control normală, cu excepția cazului în care aceasta primește un semnal de presiune suplimentară printr-o linie pilot. Pilotul permite curgere liberă într-o direcție și previne curgerea într-o altă direcție până la aplicarea presiunii pilot. Dar când acționează presiunea pilot, poppet-ul se deschide și fluxul se blochează din ambele părți. Aceste supape sunt folosite pentru a opri brusc fluidul. 

Figura 5.4.4 Supapă de control operată cu ​​pilot   

1.1.2 Supapă spool

Supapele spool își derivă numele de la aspectul lor. Sunt formate dintr-un arbore care glisează într-un locaș care are o canelură mare în jurul circumferinței. Acest tip de construcție îl face să arate ca o bobină. Bobina este etanșată de-a lungul jocului între bobina în mișcare și carcasă (corpul supapei). Calitatea etanșării sau cantitatea de scurgere depinde de valoarea jocului, vâscozitatea fluidului și nivelul presiunii. Șanțurile ghidează curgerea fluidului prin interconectarea sau blocarea orificiilor (porturilor). Supapele spool sunt  clasificate în funcție de numărul pozițiilor de operare și căile de interconexiuni ale liniilor hidraulice. Una din cele mai simple supape cu două căi este prezentată în figura 5.4.5. Termenii standard sunt denumiți ca port „P“ = portul de presiune, Port „T“ = portul rezervor și Port „A“ și portul „B” = porturile de acționare (sau de lucru). Actuatoarele se pot deplasa în direcție înainte sau înapoi, în funcție de conectivitatea portului de presiune și a rezervorului cu portul de acționare.  

1.2 Număr de porturi

1.2.1 Supape cu două căi  

Supapele cu două căi au doar două porturi, așa cum se arată în figura 5.4.5 și în figura 5.4.6. Aceste supape sunt cunoscute și sub numele de supape on-off, deoarece permit curgerea lichidului doar într-o direcție. În mod normal, supapa este închisă. Aceste supape sunt disponibile ca funcție normal deschisă și normal închisă. Acestea sunt cele mai simple tipuri de supape spool. Atunci când forța de acționare nu este aplicată spre dreapta, portul P nu este conectat cu portul A, așa cum se arată în figura  5.4.5. Prin urmare, acționarea nu are loc. În mod similar, Figura 5.4.6 prezintă supapa spool cu două căi în condiția deschisă. Aici, portul de presiune P este conectat cu portul actuator A.

1.2.2 Supape cu trei căi 

Când o supapă are un port de presiune, un port de rezervor și un port de acționare, așa cum se arată în figurile 5.4.7 și 5.4.8, este cunoscută ca supapă cu trei căi. În această supapă, portul de presiune presurizează un port și evacuează altul. Așa cum se arată în figuri, un singur port actuator este deschis la un moment dat. În unele cazuri, o poziție neutră este de asemenea disponibilă când ambele porturi sunt blocate. În general, aceste supape sunt utilizate pentru a acționa cilindri cu o singură acțiune. 

Figura 5.4.7 Supapă cu trei căi: P conectat la A și T este blocat   

Figura 5.4.8 Supapă cu trei căi în poziție închisă  

1.2.3 Supape cu patru căi 

Figura 5.4.9 prezintă o supapă cu patru căi. Este utilizată în general pentru a acționa cilindrii și motoarele cu fluid în ambele direcții. Cele patru căi sunt: ​​portul pompei P, portul rezervorului T și două porturi de lucru A și B conectate la actuator. Funcția principală a unei supape cu patru căi constă în presurizarea și evacuarea alternativă a două porturi de lucru A și B. 

Figura 5.4.9 Supapă cu patru căi și trei poziții în modul central deschis