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  1. 1. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 2 INTRODUÇÃO A TÉCNICA DE VÁLVULAS DE CARTUCHO Em uma época onde o conhecimento da energia tem proporcionado aumento da demanda de sistemas hidráulicos, os fabricantes têm procurado aumentar o desempenho de seus componentes com o objetivo de alcançar o máximo rendimento no consumo de energia. Na década de 70 foram introduzidas as válvulas de assentamento cônico, com grande aceitação na indústria de transmissão de energia fluídica. O projeto com características de assentamento cônico foi inicialmente utilizado para funções de controle de pressão, principalmente nas válvulas limitadoras de pressão pré- operadas fig.1. Fig.1 Antes desta introdução, as válvulas limitadoras de pressão pré-operadas eram compostas de êmbolo balanceado hidraulicamente. Com esse novo projeto utilizando pistões de assentamento cônico, o tempo de resposta das válvulas tem melhorado sensivelmente, devido à pequena massa do pistão em movimento.
  2. 2. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 3 Os elementos lógicos possuem diversos tamanhos nominais: TN 16; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; e 160 fig. 3. Fig. 3 A bucha não é utilizada somente como guia do êmbolo, ela proporciona fluxo de óleo ao redor de toda periferia, e cria uma superfície de assentamento para o elemento normalmente fechado. O êmbolo serve para controlar o fluxo de óleo principal concorrendo para sua abertura ou fechamento. Uma mola com pequena tensão mantém o elemento fixado no pórtico de saída. O pórtico principal é furado diretamente no bloco manifold e é indicado “A”, para o pórtico da saída central e “B”, para o pórtico lateral fig. 4. Fig. 4
  3. 3. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 4 montagem das válvulas piloto. Os dois pórticos de fluxo são usinados no bloco, embaixo (A) e o outro na lateral (B). Dependendo da função da válvula o êmbolo varia de forma, as dimensões do rebaixo no bloco manifold permanecem constantes para qualquer tipo de cartucho. As válvulas de cartucho são classificadas utilizando-se como referencia o diâmetro externo do pistão móvel, por exemplo: TN 16 = êmbolo com ø 16 mm, TN 25 = com ø 25 mm. Fig. 10 O pistão pode ser considerado o principal elemento da válvula. O fluxo pode escoar através dos pórticos A e B, entretanto o piloto da válvula determina se a válvula estará aberta ou fechada. Uma das vantagens mais significativas das válvulas de cartucho ocorre com o elemento fechado, praticamente não existe vazamento entre os pórticos A e B, pois a superfície cônica do pistão em contato com a sede promove uma vedação positiva. Entretanto vazamentos podem ocorrer entre o pórtico B e a câmara de pilotagem (ou vice-versa), pois existe uma pequena folga entre a superfície interna da camisa e o embolo, para permitir o deslizamento. IMPORTANTE: Ao projetarmos um sistema é necessário analisar com cuidado a pilotagem de cada válvula com o intuito de se minimizar os vazamentos internos. SEM VAZAMENTO DE A PARA B OU B PARA A VAZAMENTO DE B PARA AP OU AP PARA B
  4. 4. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 5 ÊMBOLO COM RELAÇÃO DE ÁREA 1.1:1 – Nesta versão, o diâmetro da sede é maior em relação ao diâmetro do pistão, o seu efeito é de aumento da área exposta ao pórtico A e redução da área exposta a B, como mostra a fig. 12. Fig. 12 ÊMBOLO COM RELAÇÃO DE ÁREAS DE 1:1 – Os elementos com relação de área 1:1 são empregados para funções de controle de pressão. Nestes elementos a área exposta ao pórtico A é exatamente igual a área de pilotagem (AX), sendo assim, o pistão não apresenta área exposta ao pórtico B. A força para fechar deve-se, como nos dois elementos anteriormente vistos, à pressão de pilotagem e à pressão exercida pela mola, enquanto que a força para abrir deve-se apenas à pressão atuante na área exposta ao pórtico A.
  5. 5. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 6 O pórtico de pressão piloto (X) é conectado através de furos, usinados na tampa e no bloco, ao pórtico B, com um gicleur incorporado à tampa. Fig. 14 É possível obter-se uma válvula de retenção se conectado, através de um orifício usinado no bloco, o pórtico X ao pórtico A. Note-se que ocorrerá um pequeno vazamento de A para B, pela câmara de pilotagem X, através da folga existente entre a superfície da camisa e a externa do êmbolo fig.15. Incorporando uma válvula direcional, operada por solenóide, á linha de pilotagem obtém- se uma válvula de retenção operada por solenóide fig. 16. Fig. 15 Fig. 16 Quando o solenóide estiver desenergizado, o pórtico X estará conectado ao B obtendo-se assim, as funções da válvula de retenção, mostradas na fig. 14, (fluxo livre de A para B). Quando o solenóide estiver energizado, a câmara de pilotagem estará despressurizada, a válvula permite, então, fluxo de A para B, ou B para A, pois apenas a carga da mola deve ser vencida.
  6. 6. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 7 Com ambos os solenóides desligados, os quatro cartuchos mantêm-se fechados, mas, se uma força comprimir a haste, esta força fará aumentar a pressão na câmara traseira do cilindro, aumentando assim a pressão no pórtico A do cartucho 2, tendendo a abri-lo, permitindo que o cilindro mova-se para trás. Para promover uma vedação positiva e impedir que o cilindro se movimente pela ação de uma força externa, com os solenóides desenergizados, uma tampa com válvula alternadora (tipo J) deve ser empregada. A fig. 25 mostra um circuito no qual, uma carga seria suficiente para abrir o cartucho numero 4, e para evitar o movimento do cilindro, a tampa tipo J foi empregada. Fig.25 Fig. 24 – Tampa com retenção alternadora
  7. 7. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 8 FUNÇÃO DA VÁLVULA DE SEGURANÇA O elemento de relação 1:1 é utilizado em válvulas que operam como reguladores de pressão. A configuração básica da válvula operando como segurança é vista na fig.35. Fig. 35 O funcionamento desta válvula é muito semelhante ao da válvula de segurança pré- operada. A pressão do sistema atua no pórtico A e o pórtico B esta ligado ao tanque. Uma válvula piloto, incorporada á tampa, é alimentada por um gicleur, ligado ao pórtico de entrada A o gicleur corresponde ao pequeno orifício existente no pistão balanceado da válvula pré-operada. Sendo a pressão do pórtico A insuficiente para abrir a válvula piloto, não ocorre fluxo pelo gicleur e conseqüentemente não há queda de pressão, logo a pressão agindo sob área exposta ao pórtico A e acima, AP (área pilotagem), do pistão serão iguais e a mola manterá a válvula fechada. Quando a pressão for suficiente para abrir a válvula piloto, inicia-se o fluxo pelo gicleur, provocando uma queda de pressão, fazendo com que a pressão acima do pistão seja menor do que a pressão sob o pistão, quando a diferença for 2 bar será suficiente para, agindo na superfície exposta ao pórtico A, abrir passagem em direção ao reservatório. A velocidade de abertura (e fechamento) da válvula é determinada pelo gicleur colocado no pórtico X da tampa. O dreno da válvula piloto Y pode ser ligado ao pórtico de saída B ou pode ter tubulação independente para tanque. GICLEUR MOLA DE 2 Bar GICLEUR DE AMORTECIMENTO
  8. 8. Válvulas de Cartucho – Prof. Luiz Sérgio M. Rabelo www.partnerstreina.com.br - contato@partnerstreina.com.br – 31 2564-5623 – 31 9909-8837 9 Por termos áreas diferenciais no cilindro hidráulico, ao fazermos o estrangulamento na saída (com relação ao avanço do cilindro) criamos urna intensificação de pressão, nesse ramo do circuito, que pode atuar no pórtico A do cartucho 3 abrindo o (lembrar que o pórtico B do cartucho 3 também está submetido à pressão do sistema), isto criará um circuito regenerativo fazendo com que o cilindro aumentasse a velocidade e perdesse força. Fig. 40 – Circuito com 4 vias com controle de vazão Uma forma de se evitar isto é a mostrada no circuito na fig. 41, utilizando-se duas válvulas de retenção (ou uma retenção alternadora) na linha de pilotagem, utilizamos a própria pressão intensificada para fechar o cartucho 3. Fig. 41 – Circuito com regulagem na saída

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