lataa tämä artikkeli sisään .PDF-muodossa tämä tiedostotyyppi sisältää korkean resoluution grafiikkaa ja kaavioita soveltuvin osin.

yllä olevat kuvat ovat tyypillisen rullaventtiilin (vas.) ja poppet-venttiilin yksinkertaisia poikkileikkauksia (oik.) (Unicontrols Signapore)

sen päättäminen, mitä venttiiliä käytetään Hydraulisessa tai pneumaattisessa järjestelmässä, riippuu parista suunnittelutekijästä: virtapiirin sisäisestä rakenteesta ja venttiilien yleisestä toiminnasta. Kaksi suurta venttiiliä käytetään yleisimmin ovat poppet ja mäntä kela lajikkeita. Nämä venttiilit osallistuvat ensisijaisesti paineilman säätöön.

”suurin ero kelan ja poppet-venttiilin välillä on rakenne”, selittää feston venttiilituotteiden asiantuntija Daniella Gonzalez-Olgren. ”Koska poppet-venttiili on rakennettu, voitelua ei tarvita, mikä yksinkertaistaa ilmanvalmistusyksiköitä. Kelaventtiileissä on kuitenkin yleensä suuremmat virtaukset kuin saman jalanjäljen sisällä olevissa poppet-venttiileissä. Tämä johtuu siitä, että poppetin venttiili tarvitsee suuren poppetin alueen luodakseen riittävän suuren siirtovoiman paineen voittamiseksi.”

molemmilla venttiileillä on etunsa ja haittansa, mutta suurin tekijä on käyttöolosuhteiden ymmärtäminen.

Poppet-Venttiilit

Poppet-venttiilit ovat rakenteeltaan yksinkertaisia ja niitä voidaan käyttää minkä tahansa materiaalin kanssa. Venttiili toimii, kun tuloportin neste kulkee valvomon läpi ja saavuttaa poppetin takapuolen. Jousikuormitetun armatuurin kärki sulkee ulosvirtausaukon, jotta neste pysyy kiinni poppetin takana. Venttiili on takaiskuventtiili, joka pysäyttää virtauksen normaalitilassa sisääntulosta ulostuloon. Virtaus vastakkaiseen suuntaan, ulostulo sisääntuloon, tapahtuu alennetulla nopeudella.

solenoidikäämiin virtaa magneettikenttä, joka nostaa ankkurin ulosvirtausaukon avaamiseksi. Tämä aukko on suurempi kuin ohjausaukko, joka luo suuremman virtauksen ja painehäviön poppetin taakse. Syöttöpaine poppetin rengasalueella istuimen halkaisijan ulkopuolella työntää sen niin, että neste pääsee virtaamaan poppetin ulostuloon.

kun solenoidikäämi on de-energisoitu, jousivoima sulkee armatuurin kärjen—vangitsee taas nesteen poppetin taakse ja antaa sen sulkeutua. Poppet-venttiilejä suositaan tyypillisesti lajittelusovelluksissa, teollisuusympäristöissä, joissa on mahdollista saastumista, ja kaikissa sovelluksissa, jotka tarvitsevat nopeita vaihtoaikoja.

edut

toisin kuin kelaventtiilit, poppet-venttiilit avaavat välittömän virtausreitin pistorasiaan. Tämä johtaa nopeaan vasteaikaan. Poppetin venttiilit avautuvat vain niin paljon kuin sen läpi kulkeva virtaus tarvitsee kulkiessaan vähimmäisetäisyyden tehdäkseen niin, mikä lisää sen vasteaikaa. Poppetsille välttämätön suuri pinta-ala johtaa suurempaan virtausnopeuteen. Poppet-venttiilit vaativat pieniä käynnistysvetoja, mikä mahdollistaa lyhyemmät kytkentäajat.

se, että poppetteja voi käyttää minkä tahansa materiaalin kanssa, tekee niistä myös erittäin edullisia ja helppokäyttöisiä. Poppet-venttiilien muita etuja ovat se, että käytetty aksiaalinen tiivistys kestää likaantumista, eivätkä ne vaadi voitelua. Tämä tekee niistä kemiallisesti yhteensopivia voidellun paineilman kanssa. Poppets ovat myös hyödyllisiä, kun se tulee pitkäikäisyys, koska vähemmän kulumista sisäiset Tiivisteet johtaa pidempään tuotteen käyttöikää.

haitat

rakenteellisten rajoitteiden vuoksi poppet-venttiilit eivät ole edullisia tilan ja virtauksen suhteen kannalta. Poppet-venttiilien haittapuolena on se, että kun poppetit siirtyvät virtausväylältä toiselle, ilma pääsee kulkemaan vapaasti mihin suuntaan tahansa. Tämä tunnetaan nimellä ” crossover.”Paineriippumattomissa malleissa poppet-venttiilit tarjoavat pienemmän virtauksen kuin liukuventtiilit.

Tämä johtuu suuremmasta rakenteellisesta kysynnästä—paineesta riippuvaisissa venttiileissä säätöpaine riippuu käyttöpaineesta. Venttiilit ovat epätasapainossa ja paine on syötettävä alle poppet pitää venttiili ei-aktivoitu asennossa. Ilmavirran mahdollistamiseksi venttiilien aktivoimiseen tarvitaan suurempi voima, koska sen on voitettava Jousi ja Ilmanpaine. Venttiilin on myös mahdollista avautua vastapaineen vuoksi, jos syöttöpaine poistetaan. Tämä tekee niistä huonoja valintoja paineen pitämiseksi alavirtaan.

Poppet-venttiilit toimivat myös tyypillisesti yhdellä tavalla. Esimerkiksi kaksisuuntaista, normaalisti suljettua poppet-venttiiliä ei voi vaihtaa avoimeksi. Poppetteja ei yleensä suositella tyhjiöolosuhteisiin. Lopuksi, venttiili rakenne ei ole aina ilman päällekkäisyyttä. Riippuen suunnittelusta poppet venttiili, vaihtaminen kantoja voi johtaa ylivuotoa kanavien välillä. Tämä voi aiheuttaa tarpeetonta vuotoa ja melua.

tässä kaaviossa eritellään erilaiset venttiilitekniikat ja tiivistetyypit, jotka ovat saatavilla sekä poppet-että spool-venttiileille. (Feston luvalla)

Mäntäventtiilit

kelaventtiilissä on tiivisteitä pitkin sen pintaa. Venttiiliä kytkemällä kela siirtyy, jolloin Tiivisteet kulkevat porausta pitkin ja portit avautuvat ilmavirtauksen mahdollistamiseksi. Järjestelmissä, joiden virtaus on 100 gpm tai vähemmän, käytetään yleisimmin rullaventtiilejä virtauksen ohjaamiseen. Laskemalla porttien määrä, että neste voi matkustaa tietyn venttiilin tarjoaa sen useita tapoja.

esimerkiksi kaksiportainen venttiili on myös kaksisuuntainen venttiili. Kaksisuuntainen venttiili on vain kaksi asentoa, koska se voi vain pysäyttää tai sallia virtauksen. Muut rullaventtiilikonfiguraatiot ovat kolmi -, nelisuuntainen ja viisisuuntainen. Viisitieventtiilit ovat erikoistapauksia siinä, että poistoportti ei huoleta.

nelitieventtiilissä voi olla viisi porttia, joihin sen säiliöportit on kytketty sisäisesti ylimääräisen portin poistamiseksi rungosta. Tämä kokoonpano on tärkeä hydraulisissa tarkoituksissa, koska se auttaa vähentämään vuotokohtia ja putkistoja. Kelaventtiilit ovat tyypillisesti edullisia kevyissä koneissa tai pääty-of-arm robot työkalut; puhdas työympäristö; ja erityisesti kaappi asennukset tai kun on tilaa rajoituksia.

kelojen arvot voivat olla jompikumpi kahdesta tiivistysjärjestelmätyypistä: kova tai pehmeä tiivistys. Kovakantiset järjestelmät ovat kestävämpiä. Männän kelaventtiilin pehmeiden kumitiivisteiden puuttuminen tekee niistä kestävämpiä. Tämäntyyppistä tiivistettä käyttävä venttiili on välittömästi valmis täyteen dynaamiseen käyttöön riippumatta siitä, onko se ollut pitkään toimimaton. Tämä tekee kuitenkin kovista hylkeistä vaativampia.

haasteena on, että liikkuvaa mäntää ympäröivä ilmarako ei voi olla muutamaa mikrometriä suurempi. Usein käytetty metalli holkki toimii sekä tiiviste ja opas venttiilin kela. Holkin ja Kelan on oltava valmistettu samasta materiaalista, koska lämpölaajenemiskertoimien ero voi aiheuttaa suurempaa vuotoa ja jopa Kelan jumittumista.

pienikin muodonmuutos kotelossa voi vaurioittaa holkkia ja vaikuttaa pelastusventtiiliin sekä lisätä vuotoja. Vankkarakenteisissa ja kestävissä rullaventtiileissä on aina tietty määrä ilmarakosta johtuvia vuotoja, ja niiden virtauskapasiteetti on pienempi verrattuna muihin samankokoisiin venttiileihin.

poppet-venttiilissä ohjauspaine riippuu käyttöpaineesta. Tämä johtuu ilmavirrasta. Yllä olevassa paineriippuvaisessa poppet-venttiilissä ilma virtaa venttiilin läpi kanavalta 1 kanavalle 2. Koska pinta-ala D2 on suurempi kuin D1, syntyy voimien epätasapaino, koska molempiin pintoihin kohdistuu sama käyttöpaine. Tämä on kompensoitava, jotta venttiili pysyy tasapainossa. (Feston luvalla)

Pehmeäsaumaisissa kelaventtiileissä käytetään männässä kumitiivisteitä (O-renkaita tai valettuja elastomeeritiivisteitä). Käyttämällä pehmeä suljettu kela venttiilit, voit välttää komplikaatioita ottaa Metalli-Metalli kokoonpanoissa. Pehmeäsaumaiset kelaventtiilit kuluvat kuitenkin ajan myötä nopeasti joutuessaan kosketuksiin kanavan reunan tai ohjausreunan kanssa. Ohjausreunan optimaalinen suunnittelu on tarpeen, ja valettu elastomeeritiiviste ja männänohjain on otettava huolellisesti huomioon, jotta varmistetaan pehmeä kulku mahdollisimman vähällä kulumisasteella.

tiivisteet voidaan asentaa suoraan venttiilin koteloon. Vaadittavia syvennyksiä on jälleen vaikea valmistaa, ja Bernoullin vaikutus saa Tiivisteet irtoamaan 8 baarin tai sitä suuremmassa paineessa. Tämä aiheuttaa enemmän kulumista Tiiviste.

tämän ongelman ratkaisemiseksi voidaan käyttää valettuja tiivisteitä metallihäkeissä, jolloin ne pidetään syvennyksissä. Tätä kutsutaan patruunapesuriksi. Etuna on, että venttiiliä ei vedetä pois paikoiltaan korkeillakaan käyttöpaineilla. Hylkeet pystyivät säilymään metallihäkeissä jopa 16 baarin paineella. Tämäntyyppisellä kokoonpanolla on pitkä venttiilin käyttöikä, ja tiivistettä voidaan käyttää tyhjiötoiminnoissa.

edut

kelaventtiilien tärkein etu on se, että venttiiliin pääsevä neste ei vaikuta Kelan liikkeeseen missään toimivassa portissa. Paine kohdistuu aina kahteen yhtä suureen vastustajan alueeseen. Tämän seurauksena paine ei voi siirtää kelaa, koska ne peruutetaan. Rullaventtiilit voivat siirtyä joko manuaalisesti, sähköisesti, mekaanisesti, pneumaattisesti tai hydraulisesti samalla voimalla riippumatta venttiilin sisällä olevasta käyttöpaineesta.

Matalavoimaisia solenoideja voidaan käyttää yhdessä kelaventtiilien kanssa, koska ne liikkuvat helposti mekaanisen kitkan ja valojousien avulla. Kuten aiemmin mainittiin, kelaventtiilejä voidaan käyttää tyhjiötoiminnoissa. Niitä voidaan käyttää myös korkeissa ja matalissa paineissa valintaventtiileinä. Lisäksi niitä voidaan käyttää paineen lukitsemiseen alavirtaan.

haitat

metallilevyjen liitososat voivat johtaa siihen, että neste ohittaa tiivisteen, mikä, kuten aiemmin mainittiin, johtaa vuotoon. Toimilaite menettää asentonsa, jos siihen kohdistuu ulkopuolista voimaa. Tämä aiheuttaa tehottomuutta hukkaenergian ja lämmön muodossa. Ohituksen vähentämiseksi kelaventtiileissä on tyypillisesti maa-aines päällekkäin, mutta tämä johtaa viiveeseen ennen nestevirtausta. Viive on pieni-vain muutamia millisekunteja-mutta voi aiheuttaa ongelmia, jos syklit ovat hyvin nopeita ja/tai jos venttiilinsiirtoja on useita per sykli.

aikaviive syntyy myös, jos kela siirtyy takaisin vetonsa loppuun. Rullaventtiili liikkuu enemmän kuin tarvitaan tarvittavan virtauksen aikaansaamiseksi. Tämän seurauksena se vie enemmän aikaa siirtyminen takaisin keskelle tai vastakkaiselle virtauspolulle. Kun mukana on useita venttiilejä, tämä hidastaa syklin aikaa merkittävästi.

iskunrajoittimien käyttö auttaa poistamaan viivettä, mutta yleisempi tapa on kasvattaa pumpun kokoa. Vaikka saat suuremman pumpun avulla aikaan suuremman energiasyötön ja nopeamman toimilaitteen liikkeen, se voi lisätä iskua ja lämpöä järjestelmään. Toinen haitta kela venttiilit on, että avoin jakosuodin tapahtuu, kun kaikki portit ovat hetkellisesti auki virtaamaan käytön aikana.

Miten valita tehtävään oikea venttiili

oheinen taulukko on venttiilinvalinnan apuväline. Sekä kela-että poppet-venttiileissä on etuja ja haittoja, mutta se, joka sopii parhaiten sovellukseesi, riippuu käyttöolosuhteistasi. On otettava huomioon esimerkiksi, jos matalat vuotoarvot ja kaksoispaineen toiminta tyhjiöllä ja ejektorin pulssilla ovat suunnittelun painopisteitä. Tai jos olet enemmän huolissasi korkeista käyttöpaineista, jotkut vuodot voivat olla sallittuja. Parempi ymmärrys käyttöolosuhteistasi auttaa sinua valitsemaan oikean venttiilin tehtävään.

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