วาล์วควบคุมทิศทาง (Directional Control Valve) ในระบบนิวเมติกส์

วาล์วควบคุมทิศทาง (Directional Control Valve) ใช้ใน ระบบนิเมติกส์ เพื่อควบคุมหรือหยุดการไหลของอากาศอัดหรือน้ำมันไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า อาจเป็นองค์ประกอบที่ใช้กันมากที่สุดในระบบนิวเมติกส์ และสามารถใช้เพื่อควบคุม กระบอกลม (Pneumatic Cylinder) วาล์วอุตสาหกรรม (Industrial Valve) หรือเครื่องมือลม วาล์วสามารถมีได้ตั้งแต่สองพอร์ตขึ้นไปและตอบสนองการทำงานของวงจรต่างๆ สัญลักษณ์แสดงการทำงานและการทำงานของวาล์วได้ สัญลักษณ์นี้ไม่ได้อธิบายโครงสร้างของวาล์ว วาล์วควบคุมทิศทางสามารถสั่งงานได้หลายวิธี เช่น การสั่งงานด้วยมือหรือการสั่งงานด้วยโซลินอยด์ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่โซลินอยด์วาล์วทิศทางต่างๆ สำหรับระบบนิวเมติกส์

แรงที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายแกนม้วนสายอาจมีขนาดค่อนข้างเล็ก ความดันอากาศมีอิทธิพลจำกัดต่อแรงที่ต้องการ นอกจากนี้แรงของสปริงในวาล์วที่มีเสถียรภาพแบบโมโนก็ค่อนข้างน้อย เป็นผลให้โซลินอยด์มักจะใช้พลังงานในปริมาณต่ำ เนื่องจากวาล์วส่วนใหญ่ทำงานแบบนำร่อง แรงที่ต้องการของโซลินอยด์จึงน้อยลงไปอีก การทำงานนำร่อง (การทำงานทางอ้อม) หมายความว่าวาล์วใช้แรงดันอากาศเพื่อกระตุ้นวาล์ว แรงดันอากาศจะถูกควบคุมโดยโซลินอยด์ ด้วยการออกแบบนี้ โซลินอยด์จะต้องส่งแรงที่ต่ำกว่าแรงที่ส่งมาจากแรงดันอากาศมาก สามารถขับวาล์วภายในหรือขับภายนอกได้ วาล์วที่ขับภายในใช้แรงดันทางเข้าเพื่อสั่งงานวาล์ว วาล์วที่ขับภายนอกใช้ช่องทางแยกต่างหากสำหรับการทำงานของนำร่อง วาล์วควบคุมภายในต้องใช้แรงดันต่างปกติที่ 0.1 – 1.5 บาร์จึงจะทำงาน หากแรงดันต่ำเกินไป วาล์วจะไม่เปลี่ยนสถานะเมื่อโซลินอยด์ทำงาน วาล์วควบคุมภายในไม่เหมาะสำหรับใช้ในระบบแรงดันต่ำหรืองานสุญญากาศ

บางครั้งวิศวกรถามว่าโซลินอยด์วาล์วแบบนิวแมติกสามารถใช้กับตัวกลางอื่น เช่น น้ำหรือน้ำมันได้หรือไม่ คำตอบสั้น ๆ ก็คือไม่แนะนำ โซลินอยด์วาล์วแบบนิวแมติกหลายตัวถูกขับภายในและระบายอากาศในปริมาณน้อยที่สุดซึ่งจำเป็นในการสั่งงานวาล์ว การสูญเสียอากาศเล็กน้อยสู่สิ่งแวดล้อมเป็นที่ยอมรับในการใช้งานส่วนใหญ่ แต่ไม่ใช่ในกรณีของน้ำ น้ำมัน หรือตัวกลางประเภทอื่นๆ นอกจากนี้ วัสดุวาล์วยังได้รับการปรับให้เหมาะกับการใช้งานกับอากาศอีกด้วย โดยปกติแล้ววาล์วจะทำจากชิ้นส่วนอะลูมิเนียมและซีล NBR หรือ HNBR ตัวกลางอื่นที่ไม่ใช่อากาศอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนหรือปฏิกิริยาทางเคมีอื่นๆ ซึ่งอาจส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของวาล์ว

วาล์ว Mono-stable จะถูกยึดโดยสปริง (นิวแมติกหรือคอยล์) ให้อยู่ในตำแหน่งเริ่มต้น ทันทีที่วาล์วถูกกระตุ้น (เช่น โดยโซลินอยด์) วาล์วจะสลับไปที่สถานะมีพลังงาน เมื่อปล่อยพลังงาน (ไฟฟ้า) วาล์วจะกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้น วาล์วเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าวาล์วโซลินอยด์แบบออกฤทธิ์เดี่ยว

วาล์ว Bi-stable valves สามารถเปลี่ยนได้โดยการทำงานชั่วขณะและจะยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิม ดังนั้นเมื่อหยุดการทำงาน วาล์วจะไม่กลับสู่สถานการณ์เริ่มต้นก่อนการทำงาน โซลินอยด์วาล์วแบบเสถียรสองทางมักจะมีโซลินอยด์อยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของวาล์ว โซลินอยด์แต่ละตัวมีหน้าที่ในการสลับเป็นสถานะเดียว วาล์วเหล่านี้เรียกว่าโซลินอยด์วาล์วแบบสองทาง

วาล์วควบคุมทิศทาง ได้รับการแต่งตั้งด้วยตัวเลขสองตัว ตัวเลขแรกแสดงจำนวนพอร์ตที่วาล์วมี และตัวเลขที่สองคือจำนวนสถานะ ตัวอย่างเช่น วาล์ว 2/2 ทางมีสองพอร์ต (เข้า/ออก) และสองสถานะ (เปิด/ปิด) วาล์ว 5/2 ทางมีห้าพอร์ตและสองสถานะ วาล์วทิศทางมักจะมีพอร์ตสอง สาม หรือห้าพอร์ต ในส่วนต่อไปนี้ จะอธิบายประเภทต่างๆ โดยละเอียดเพิ่มเติม

• 2/2-way valve
• 3/2-way valve
• 5/2-way valve
• 5/3-way valve

เป็นวาล์วที่พบมากที่สุดและง่ายที่สุด คือ วาล์ว 2/2 ทาง มีสองพอร์ตและสองสถานะ (เปิดและปิด) ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าวาล์วปิด จะใช้ในงานนิวเมติกส์ที่ต้องปิดการจ่ายอากาศเป็นระยะ วาล์ว 2/2 ทางสามารถมีความเสถียรแบบโมโนหรือมีความเสถียรสองทาง วาล์ว 2/2 ทางแบบ Bi-stable มักจะมีโซลินอยด์หนึ่งตัวและทํางานแบบพัลส์เพื่อสลับสถานะ วาล์วเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าการล็อค วาล์ว 2/2 ทางที่เสถียรแบบโมโนสามารถปิดได้ตามปกติ (เปิดเมื่อกระตุ้น) หรือเปิดตามปกติ (ปิดเมื่อกระตุ้น) โซลินอยด์วาล์ว 2/2 ทางส่วนใหญ่มีความเสถียรแบบโมโนและปิดตามปกติ ภาพด้านล่างแสดงสัญลักษณ์สําหรับวาล์วปิดตามปกติ

วาล์ว 3/2 ทางมีสามพอร์ตและสองสถานะ ตัวอย่างเช่นใช้เพื่อควบคุมกระบอกสูบแบบเดี่ยว วาล์วใช้เพื่อเติมกระบอกสูบ และเพื่อระบายกระบอกสูบ หลังจากนั้นเพื่อให้เกิดจังหวะการทํางานใหม่ ดังนั้นวาล์วที่มีสองพอร์ตจะไม่เพียงพอ ต้องใช้พอร์ตที่สามสําหรับการระบายอากาศ วาล์ว 3/2 ทางสามารถเป็นโมโนเสถียรหรือสองเสถียร เช่นเดียวกับวาล์ว 2/2 ทางวาล์ว 3/2 ทางที่เสถียรแบบโมโนสามารถปิดหรือเปิดได้ตามปกติ สัญลักษณ์ด้านล่างแสดงถึง mono-stable 3/2-way ที่ปกติจะปิด

วาล์วที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ทั้งหมดมีสองสถานะ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะมีสถานะที่สามเช่น โซลินอยด์วาล์ว 5/3 ทาง สถานะที่สามใช้เพื่อหยุดกระบอกสูบที่ออกฤทธิ์สองครั้งในตําแหน่งกลาง วาล์วเหล่านี้มีความเสถียรแบบโมโนและกลับสู่ตําแหน่งกึ่งกลางเมื่อโซลินอยด์ไม่ได้รับพลังงาน โซลินอยด์สองตัวใช้เพื่อเปลี่ยนวาล์วเป็นอีกสองสถานะ วาล์ว 5/3 มีให้เลือกสามแบบ ด้วยตําแหน่งศูนย์กลางปิดพร้อมตําแหน่งศูนย์กลางการระบายอากาศและตําแหน่งศูนย์กลางแรงดัน วาล์วกลางปิดจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ที่แสดงด้านล่าง

โซลินอยด์วาล์ว จํานวนมากมีการออกแบบหน้าแปลนที่ได้มาตรฐาน เพื่อ ติดตั้งโดยตรงกับเครื่องใช้ไฟฟ้าเช่นตัวกระตุ้นนิวเมติก มาตรฐานที่พบบ่อยที่สุดคือ มาตรฐาน NAMUR (VDI / VDE 3845) ซึ่งเป็นมาตรฐานยุโรปที่กําหนดอินเทอร์เฟซมาตรฐานเพื่อติดตั้ง วาล์วควบคุมทิศทาง (Control Valve) โดยตรง กับ แอคชูเอเตอร์โรตารี่ มาตรฐานนี้ถูกนํามาใช้ทั่วโลก วาล์วติดตั้งอยู่บนแอคชูเอเตอร์ด้วยสกรู M5 แอคชูเอเตอร์ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาโดยทั่วไปมีหัวข้อ 10-24 วาล์วมีโอริงสองตัวเพื่อปิดผนึกการเชื่อมต่อพอร์ตระหว่างวาล์วและแอคชูเอเตอร์ การออกแบบอินเทอร์เฟซช่วยให้สามารถติดตั้งวาล์วได้สองตําแหน่งโดยหมุนวาล์ว 180 องศา สิ่งนี้จะเปลี่ยนการหมุนของแอคชูเอเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานของวาล์วควบคุมรูปด้านล่างแสดงขนาดของวาล์วที่มีพอร์ต G1 / 4 “และ G1 / 2”