油圧バルブのスプール形状により、シール性能、流量特性、さまざまな用途への適合性が決まります。産業用油圧機器では 3 つのスプール構造が主流であり、それぞれに明確な利点があります。
スライドスプールバルブ精密なボア内で移動する円筒形のスプールを使用します。スプールランドとバルブ本体のポートエッジの間の環状開口部が可変オリフィスを形成します。このオリフィスを通る流れは、よく知られた関係 Q=Cd × πD × x × √(2Δp/ρ) に従います。ここで、Cd は吐出係数、D はスプール直径、x はスプール変位、Δp は圧力損失、ρ はオイル密度です。流量はスプール変位と差圧の平方根の積に比例するため、スライディング スプール バルブはスムーズで比例した流量制御を実現します。そのため、事実上すべての方向制御バルブとレックスロス タイプの比例方向制御バルブがこの構造を使用しています。
スライディング スプール バルブの主な制限は内部漏れです。スプールとボア間の隙間 (通常、半径方向 3 ～ 8 μm) により、完全に密閉されない漏れ経路が形成されます。絶対的な漏れゼロの遮断が必要な用途には、ポペットバルブが推奨されます。
ポペット（コーン）バルブ円錐形の金属同士のシートによってシールを実現します。閉じると、コーン面が対応する座面に押し付けられ、漏れがほぼゼロになります。これにより、ポペットバルブは、双方向カートリッジバルブ（ロジックエレメント）、パイロット操作式チェックバルブ、および圧力リリーフバルブのメインステージの標準構造になります。トレードオフは、ポペットバルブには本質的に方向性があるということです。機械的に開いたままにしない限り、一方向にのみ密閉されます。
ボールバルブ円錐形または平坦な表面に設置する球形のシール要素を使用します。球面形状により、滑りスプール設計と比較して、セルフセンタリング動作、高速応答、および優れた耐汚染性が実現します。ボール逆止弁は、小口径回路、高圧デッドエンド用途、および複雑な油圧マニホールドのパイロット要素として広く使用されています。その主な制限は、ボール周囲の有効流動面積が小さいため、流動容量が制限されることです。
バルブの選択では、材質の選択も重要です。スプールは通常、硬化鋼または窒化鋼です。シートはスチール オン スチール (耐久性はありますが、汚染に対する許容度はゼロ) にすることも、低圧シールを改善するために NBR や FKM などのソフト シールを組み込むこともできます。
