Hent Denne artikel i .PDF-format Denne filtype indeholder grafik og skemaer i høj opløsning, når det er relevant.

billederne ovenfor er enkle tværsnit af en typisk spoleventil (til venstre) og en poppet ventil (højre). (Venligst udlånt af Unicontrols Signapore)

at beslutte, hvilken ventil der skal bruges til et hydraulisk eller pneumatisk system, afhænger af et par designfaktorer: det interne design af dit kredsløb og den samlede funktion af dine ventiler. De to store ventiler, der anvendes mest almindeligt er poppet og stempel spole Sorter. Disse ventiler er primært involveret i styring af trykluft.

“den største forskel mellem en spole og en poppetventil er konstruktionen,” forklarer Daniella. “På grund af den måde, hvorpå en poppetventil er konstrueret, er der ikke behov for smøring, hvilket forenkler dine luftforberedelsesenheder. Spoleventiler har dog normalt højere strømme end klappeventiler inden for det samme fodaftryk. Dette skyldes, at en poppetventil har brug for et stort poppetområde for at skabe en stor nok skiftende kraft til at overvinde trykket.”

begge ventiler har deres fordele og ulemper, men den største faktor vil være at forstå dine driftsforhold.

Klappeventilen

Klappeventiler har en enkel konstruktion og kan bruges med ethvert materiale. Ventilen fungerer som væske ved indløbsporten passerer gennem kontrolkontoret og når bagsiden af poppet. Spidsen af den fjederbelastede anker lukker udstrømningsåbningen for at holde væsken fanget bag poppet. Ventilen er en kontraventil, der stopper strømmen i normal tilstand fra indløb til udløb. Strømmen i modsat retning, udløb til indløb, sker med en reduceret hastighed.

magnetspolen er aktiveret for at skabe et magnetfelt, der hæver ankeret for at åbne udstrømningsåbningen. Denne åbning er større end kontrolåbningen, hvilket skaber større strømning og et trykfald bag poppet. Indløbstrykket på poppets ringområde uden for sædediameteren uddriver det for at lade væske strømme til poppets udløb.

når magnetspolen er slukket, nulstiller fjederkraften ankerspidsen-fanger igen væsken bag klappen og lader den lukke. Poppetventiler foretrækkes typisk i sorteringsapplikationer, industrielle miljøer med mulig forurening og alle applikationer, der har brug for hurtige skiftetider.

fordele

I modsætning til spoleventiler åbner klappeventiler en øjeblikkelig strømningsvej til udløbet. Dette resulterer i en hurtig responstid. Poppetventiler åbnes kun så meget som nødvendigt af strømmen, der går igennem den, og kører en minimumsafstand for at gøre det, hvilket øger responstiden. Det store overfladeareal, der er vigtigt for poppets, resulterer i en højere strømningshastighed. Klappeventiler kræver små aktiveringsslag, hvilket giver mulighed for kortere skiftetider.

det faktum, at poppets kan bruges med ethvert materiale, gør dem også meget billige og nemme at bruge. Andre fordele ved poppetventiler er, at den anvendte aksiale tætning er modstandsdygtig over for tilsmudsning, og de kræver ikke smøring. Dette gør dem kemisk kompatible med smurt trykluft. Poppets er også gavnlige, når det kommer til lang levetid, da mindre slid på de indre tætninger fører til en længere produktlevetid.

ulemper

på grund af de konstruktionsmæssige begrænsninger er klappeventiler ikke fordelagtige, når det kommer til forholdet mellem rum og strømning. Ulempen ved poppetventiler er, at når popperne skifter fra en strømningsvej til en anden, er luften fri til at bevæge sig i enhver retning. Dette er kendt som ” crossover.”Med trykuafhængige modeller tilbyder klappeventiler en lavere strømning end glideventiler.

dette skyldes den større strukturelle efterspørgsel—i trykafhængige ventiler afhænger styretrykket af driftstrykket. Ventilerne er ubalancerede, og der skal tilføres tryk under klappen for at holde ventilen i uaktueret position. For at tillade luftstrøm kræves en højere kraft for at aktivere ventilerne, da den skal overvinde fjederen og lufttrykket. Det er også muligt for ventilen at åbne på grund af modtryk, hvis forsyningstrykket fjernes. Dette gør dem dårlige valg for at holde trykket nedstrøms.

Poppetventiler fungerer også typisk på en måde. For eksempel kan en tovejs, Normalt lukket poppetventil ikke ændres til åben. Poppets anbefales typisk ikke til vakuumforhold. Endelig er ventilkonstruktionen ikke altid uden overlapning. Afhængigt af klappeventilens design kan omskiftning af positioner føre til overfyldning mellem kanaler. Dette kan forårsage unødvendig lækage og støj.

dette diagram nedbryder de forskellige ventilteknologier og de typer tætninger, der er tilgængelige for både poppet-og spoleventiler. (Venligst udlånt af Festo)

Stempelspoleventiler

en spoleventil har tætninger langs dens overflade. Ved at aktivere ventilen skifter spolen, hvilket får tætningerne til at bevæge sig ned ad boringen og åbne portene for at give mulighed for luftstrøm. For systemer, der har en strøm på 100 gpm eller mindre, bruges spoleventiler mest til direkte strømning. Ved at tælle antallet af porte, som væske kan rejse i en given ventil, giver du antallet af måder.

for eksempel er en to-porteret ventil også en tovejsventil. Tovejsventilen har kun to positioner, da den kun kan stoppe eller tillade strømning. Andre spole-ventil konfigurationer er tre-vejs, fire-vejs og fem-vejs. Fem-vejs ventiler er specielle tilfælde i det faktum, at en udstødningsport ikke er et problem.

en firevejsventil kan have fem porte med dens tankporte tilsluttet internt for at eliminere en ekstra port i kroppen. Denne konfiguration er vigtig til hydrauliske formål, fordi den hjælper med at reducere lækagepunkter og rørledninger. Spoleventiler foretrækkes typisk i lette maskiner eller end-of-arm robotværktøj; rene arbejdsmiljøer; og især kabinetinstallationer eller når der er pladsbegrænsninger.

Spoleværdier kan vedtage en af to typer tætningssystemer: hård eller blød forsegling. Hårdforseglingssystemer er mere holdbare. Fraværet af de bløde gummitætningselementer i stempelspoleventilen er det, der gør dem mere holdbare. En ventil, der bruger denne type tætning, er straks klar til fuld dynamisk brug, uanset om den har været inaktiv i lang tid. Dette gør dog hårde sæler mere krævende.udfordringen er, at luftspalten omkring det bevægelige stempel ikke kan være større end nogle få mikrometer. Den ofte anvendte metalhylster fungerer som både en tætning og en guide til ventilspolen. Muffen og spolen skal være lavet af det samme materiale, da en forskel i termiske ekspansionskoefficienter kan forårsage større lækage og endda fastklemning af spolen.

selv en lille deformation i huset kan beskadige muffen og påvirke levetiden ventil og øge lækage. Selvom de er robuste og holdbare, vil hårdt forseglede spoleventiler altid have en vis mængde lækage på grund af luftspalten, og deres strømningskapacitet er lavere sammenlignet med andre ventiler med lignende dimensioner.

i en klappeventil afhænger kontroltrykket af driftstrykket. Dette skyldes luftstrømmen. I den trykafhængige klappeventil ovenfor strømmer luften gennem ventilen fra kanal 1 til kanal 2. Da overfladearealet D2 er større end D1, opstår der en ubalance af kræfter, fordi det samme driftstryk udøves på begge overflader. Dette skal kompenseres for at opretholde en balance i ventilen. (Med tilladelse fra Festo)

bløde forseglede spoleventiler bruger gummipakninger (O-ringe eller støbte elastomerforseglinger) på stemplet. Ved at bruge blødforseglede spoleventiler undgår du komplikationerne ved at have Metal-på-metal-konfigurationer. Blødforseglede spoleventiler slides dog hurtigt over tid, når de er i kontakt med kanalkanten eller kontrolkanten. Optimal planlægning af kontrolkanten er nødvendig, og der skal tages nøje hensyn til den støbte elastomerforsegling og stempelstyring for at sikre en blød passage med minimal slitage.tætningerne kan monteres direkte på ventilhuset. Igen er de krævede udsparinger vanskelige at fremstille, og Bernoulli-effekten får tætningerne til at løsne sig ved et tryk på 8 bar eller højere. Dette skaber større slid på forseglingen.

for at løse dette problem kan man bruge støbte sæler i metalbure og dermed holde dem i udsparingerne. Dette er kendt som patron principal. Fordelen er, at ventilen ikke trækkes ud af position selv ved høje driftstryk. Tætningerne kunne opretholde i metalbure med tryk så højt som 16 bar. Denne type konfiguration har en lang ventillevetid, og tætningen kan bruges i vakuumoperationer.

fordele

den største fordel ved spoleventiler er, at spolebevægelsen ikke påvirkes af væske, der kommer ind i ventilen på nogen arbejdsport. Trykket anvendes altid på to lige modsatte områder. Som et resultat kan trykket ikke flytte spolen, fordi de annulleres. Spoleventiler kan skifte enten manuelt, elektrisk, mekanisk, pneumatisk eller hydraulisk med samme kraft uafhængigt af driftstrykket inde i ventilen.

solenoider med lav kraft kan bruges sammen med spoleventiler på grund af deres lette bevægelse via mekanisk friktion og lette fjedre. Som tidligere nævnt kan spoleventiler anvendes i vakuumoperationer. De kan også anvendes i høje og lave tryk som vælgerventiler. Desuden kan de bruges til at låse trykket nedstrøms.

ulemper

metal-til-metal glidebeslag kan resultere i væske, der omgår tætningen, hvilket som tidligere nævnt resulterer i lækage. Aktuatoren mister position, hvis der påføres ekstern kraft. Dette skaber ineffektivitet i form af spildt energi og varme. For at hjælpe med at reducere bypass har spoleventiler typisk jordoverlapning, men dette resulterer i en forsinkelse inden væskestrømmen. Forsinkelsen er lille—kun få millisekunder-men kan forårsage et problem, hvis cyklusserne er meget hurtige, og/eller hvis der er flere ventilskift pr.

en tidsforsinkelse opstår også, hvis spolen skifter tilbage til slutningen af dens slag. Spoleventilen bevæger sig mere, end den har brug for for den krævede strømning. Som et resultat tager det mere tid at skifte tilbage til midten eller til den modsatte strømningsvej. Når flere ventiler er involveret, sænker dette cyklustiden betydeligt.

brug af slagbegrænsere hjælper med at eliminere forsinkelsen, men den mere almindelige tilgang er at øge pumpestørrelsen. Selvom du opnår en højere energiindgang og hurtigere aktuatorbevægelse ved at installere en større pumpe, kan den tilføje stød og varme til systemet. En anden ulempe ved spoleventiler er, at Åben crossover opstår, når alle porte øjeblikkeligt er åbne for strømning under aktiveringen.

Sådan vælger du den rigtige ventil til jobbet

den medfølgende tabel er et ventilvalgshjælpemiddel. Både spole-og poppetventiler har fordele og ulemper, men den, der bedst passer til din applikation, afhænger af dine driftsforhold. Man skal for eksempel overveje, om lave lækageværdier og dobbelttryksdrift med vakuum-og ejektorpuls er dine designprioriteter. Eller hvis du er mere optaget af høje driftstryk, kan en vis lækage være tilladt. Bedre forståelse af dine driftsforhold hjælper dig med at vælge den rigtige ventil til jobbet.

Download this article in .PDF format This file type includes high resolution graphics and schematics when applicable.