töltse le ezt a cikket .PDF formátum Ez a Fájltípus nagy felbontású grafikákat és vázlatokat tartalmaz, ha alkalmazható.

a fenti képek egy tipikus orsószelep (balra) és egy poppet szelep (jobbra) egyszerű keresztmetszetei). (Az Unicontrols Signapore jóvoltából)

annak eldöntése, hogy melyik szelepet használja hidraulikus vagy pneumatikus rendszerhez, néhány tervezési tényezőtől függ: az áramkör belső kialakításától és a szelepek általános funkciójától. A leggyakrabban használt két fő szelep a poppet és a dugattyús orsó fajták. Ezek a szelepek elsősorban a sűrített levegő szabályozásával foglalkoznak.

“a fő különbség az orsó és a poppet szelep között a konstrukció” – magyarázza Daniella Gonzalez-Olgren, a Festo szeleptermék-szakértője. “A poppet szelep kialakításának módja miatt nincs szükség kenésre, egyszerűsítve a levegő-előkészítő egységeket. Az orsószelepek azonban általában nagyobb áramlással rendelkeznek, mint a poppet szelepek ugyanazon a lábnyomon belül. Ennek oka az, hogy a poppet szelepnek nagy poppet területre van szüksége ahhoz, hogy elég nagy váltóerőt hozzon létre a nyomás leküzdéséhez.”

mindkét szelepnek megvannak az előnyei és hátrányai, de a legnagyobb tényező a működési feltételek megértése lesz.

A Poppet szelep

a Poppet szelepek egyszerű felépítésűek, és bármilyen anyaggal használhatók. A szelep úgy működik, mint a folyadék a bemeneti nyíláson áthalad a vezérlőirodán, és eléri a poppet hátoldalát. A rugós armatúra csúcsa bezárja a kiáramlási nyílást, hogy a folyadék a poppet mögött maradjon. A szelep egy visszacsapó szelep, amely normál állapotban megállítja az áramlást a bemenettől a kimenetig. Az ellenkező irányú áramlás, a kimenet a bemenethez, csökkentett sebességgel történik.

a mágnestekercs feszültség alatt áll, hogy mágneses mezőt hozzon létre, amely felemeli az armatúrát a kiáramlási nyílás kinyitásához. Ez a nyílás nagyobb, mint a vezérlő nyílás, ami nagyobb áramlást és nyomásesést eredményez a poppet mögött. A babának az ülés átmérőjén kívüli gyűrűs területére gyakorolt bemeneti nyomás kiszorítja, hogy folyadék áramoljon a babának a kimenetébe.

amikor a mágnestekercs ki van kapcsolva, a rugóerő újra befogja az armatúra csúcsát-ismét csapdába ejtve a folyadékot a poppet mögött, és lehetővé téve annak bezáródását. A Poppet szelepeket általában előnyben részesítik a válogatási alkalmazásokban, az esetleges szennyeződéssel rendelkező ipari környezetekben és minden olyan alkalmazásban, amely gyors kapcsolási időt igényel.

előnyök

az orsószelepektől eltérően a poppet szelepek azonnali áramlási utat nyitnak a kimenet felé. Ez gyors válaszidőt eredményez. A Poppet szelepek csak annyira nyílnak meg, amennyire az áthaladó áramlás szükséges, minimális távolságot megtéve, ami növeli a válaszidejét. A poppets számára elengedhetetlen nagy felület nagyobb áramlási sebességet eredményez. A Poppet szelepek kis működtetési löketeket igényelnek, ami rövidebb kapcsolási időt tesz lehetővé.

az a tény, hogy a poppets bármilyen anyaggal használható, nagyon olcsó és könnyen használható. A poppet szelepek további előnye, hogy az alkalmazott axiális tömítés ellenáll a szennyeződésnek, és nem igényel kenést. Ez kémiailag kompatibilisvé teszi őket a kenhető sűrített levegővel. A poppetek a hosszú élettartam szempontjából is előnyösek, mivel a belső tömítések kevesebb kopása hosszabb termékélettartamot eredményez.

hátrányok

a szerkezeti korlátok miatt a poppet szelepek nem előnyösek a tér és az áramlás közötti kapcsolat szempontjából. A poppet szelepek hátránya, hogy mivel a poppetek az egyik áramlási útról a másikra váltanak, a levegő bármilyen irányba szabadon haladhat. Ez az úgynevezett ” crossover.”Nyomásfüggetlen modelleknél a poppet szelepek alacsonyabb áramlást kínálnak, mint a tolószelepek.

ennek oka a nagyobb szerkezeti igény—nyomásfüggő szelepekben a vezérlőnyomás az üzemi nyomástól függ. A szelepek kiegyensúlyozatlanok, és nyomást kell biztosítani a szelep alatt, hogy a szelepet nem működő helyzetben tartsa. A légáramlás lehetővé tétele érdekében nagyobb erőre van szükség a szelepek működtetéséhez, mivel ennek le kell győznie a rugót és a légnyomást. Az is lehetséges, hogy a szelep az ellennyomás miatt kinyílik, ha a tápnyomást eltávolítják. Ez rossz döntéseket hoz a nyomás lefelé tartására.

a Poppet szelepek általában egy módon működnek. Például egy kétirányú, általában zárt poppet szelep nem változtatható nyitottra. A Poppets általában nem ajánlott vákuum körülmények között. Végül a szelepszerkezet nem mindig átfedés nélküli. A poppet szelep kialakításától függően a pozíciók váltása a csatornák közötti túlcsorduláshoz vezethet. Ez szükségtelen szivárgást és zajt okozhat.

ez a táblázat a különböző szeleptechnológiákat és tömítéstípusokat mutatja be, amelyek mind a poppet, mind a spool szelepekhez rendelkezésre állnak. (A Festo jóvoltából)

dugattyús Orsószelepek

az orsószelep felülete mentén tömítésekkel rendelkezik. A szelep működtetésével az orsó elmozdul, aminek következtében a tömítések lefelé haladnak a furaton, és kinyitják a nyílásokat, hogy lehetővé tegyék a légáramlást. A 100 gpm vagy annál kisebb áramlási sebességű rendszerek esetében az orsószelepeket leggyakrabban az áramlás irányítására használják. Megszámolva a portok számát, hogy a folyadék utazhat bármely adott szelep biztosítja az Ön számára a számos módon.

például egy kétportos szelep is kétutas szelep. A kétutas szelepnek csak két pozíciója lesz, mivel csak leállíthatja vagy megengedheti az áramlást. Más orsó-szelep konfigurációk háromutas, négyutas és ötutas. Az ötutas szelepek különleges esetek abban a tényben, hogy a kipufogónyílás nem aggodalomra ad okot.

a négyutas szelepnek öt portja lehet, a tartály portjaival belsőleg csatlakoztatva, hogy kiküszöbölje a testben lévő extra portot. Ez a konfiguráció fontos hidraulikus célokra, mert segít csökkenteni a szivárgási pontokat és a csöveket. Az orsószelepeket általában előnyben részesítik a könnyű gépekben vagy a kar végén lévő robotszerszámokban; tiszta munkakörnyezet; és különösen a szekrényberendezések, vagy amikor helykorlátok vannak.

Az orsó értékei kétféle tömítő rendszer egyikét alkalmazhatják: kemény vagy puha tömítés. A kemény tömítő rendszerek tartósabbak. A lágy gumi tömítőelemek hiánya a dugattyú orsó szelepében tartósabbá teszi őket. Az ilyen típusú tömítést használó szelep azonnal készen áll a teljes dinamikus használatra, függetlenül attól, hogy hosszú ideig inaktív volt-e. Ez azonban a kemény tömítéseket igényesebbé teszi.

a kihívás az, hogy a mozgó dugattyút körülvevő légrés nem lehet több, mint néhány mikrométer. A gyakran használt fémhüvely mind tömítésként, mind vezetőként működik a szelep orsójához. A hüvelynek és az orsónak ugyanabból az anyagból kell készülnie, mivel a hőtágulási együtthatók különbsége nagyobb szivárgást, sőt az orsó elakadását okozhatja.

még egy kis deformáció a házban károsíthatja a hüvely és befolyásolja az élet szelep és növeli a szivárgást. Bár robusztus és tartós, a kemény tömítésű orsószelepek mindig bizonyos mennyiségű szivárgást mutatnak a légrés miatt, és áramlási kapacitásuk alacsonyabb, mint más hasonló méretű szelepekhez képest.

egy szelepen a vezérlőnyomás az üzemi nyomástól függ. Ennek oka a légáramlás. A fenti nyomásfüggő poppet szelepben a levegő a szelepen keresztül áramlik az 1 csatornától a 2 csatornáig. Mivel a D2 felület nagyobb, mint a D1, az erők kiegyensúlyozatlansága következik be, mivel mindkét felületen ugyanazt az üzemi nyomást fejtik ki. Ezt kompenzálni kell a szelep egyensúlyának fenntartása érdekében. (A Festo jóvoltából)

a Lágyzárású orsószelepek gumi tömítéseket (O-gyűrűket vagy öntött elasztomer tömítéseket) használnak a dugattyún. Lágyzárású orsószelepek használatával elkerülheti a fém-fém konfigurációk komplikációit. A lágyzárású orsószelepek azonban idővel gyorsan elhasználódnak, amikor érintkeznek a csatorna szélével vagy a vezérlőéllel. A vezérlőszél optimális megtervezése szükséges, és gondosan mérlegelni kell az öntött elasztomer tömítést és a dugattyúvezetőt, hogy a puha áthaladás minimális kopás mellett biztosított legyen.

a tömítések közvetlenül a szelepházra szerelhetők. A szükséges mélyedéseket ismét nehéz előállítani, és a Bernoulli-effektus miatt a tömítések 8 bar vagy annál nagyobb nyomáson elmozdulnak. Ez nagyobb kopást okoz a tömítésen.

a probléma megoldásához öntött tömítéseket lehet használni fém ketrecekben, ezért a mélyedésekben tartják őket. Ez az úgynevezett patron principal. Ennek az az előnye, hogy a szelepet még nagy üzemi nyomáson sem húzzák ki a helyzetből. A tömítések a fém ketrecekben akár 16 bar nyomással is fennmaradhatnak. Az ilyen típusú konfiguráció hosszú szelep élettartammal rendelkezik, és a tömítés vákuumműveletekben használható.

előnyök

az orsószelepek fő előnye, hogy az orsó mozgását nem befolyásolja a szelepbe belépő folyadék bármely működő nyíláson. A nyomást mindig két egyenlő ellentétes területre alkalmazzák. Ennek eredményeként a nyomás nem tudja mozgatni az orsót, mert ki vannak törölve. Az orsószelepek manuálisan, elektromosan, mechanikusan, pneumatikusan vagy hidraulikusan ugyanolyan erővel mozoghatnak, függetlenül a szelep belsejében lévő üzemi nyomástól.

A Kis teljesítményű mágnesszelepek orsószelepekkel együtt használhatók, mivel mechanikai súrlódás és könnyű rugók révén könnyen mozgathatók. Mint korábban említettük, az orsószelepek vákuumműveletekben is használhatók. Magas és alacsony nyomáson is alkalmazhatók választószelepként. Ezenkívül felhasználhatók a nyomás lefelé történő rögzítésére.

hátrányok

a fém-fém csúszószerelvények a tömítést megkerülő folyadékot eredményezhetnek, ami, mint korábban említettük, szivárgást eredményez. A hajtómű elveszíti helyzetét, ha külső erőt fejt ki. Ez az energia-és hőpazarlás formájában nem hatékony. A bypass csökkentése érdekében az orsószelepek általában átfedésben vannak a földdel, de ez késleltetést eredményez a folyadék áramlása előtt. A késleltetés kicsi—csak néhány milliszekundum—, de problémát okozhat, ha a ciklusok nagyon gyorsak és/vagy ha ciklusonként több szelepeltolódás van.

késleltetés akkor is előfordul, ha az orsó visszahúzódik a löket végére. Az orsószelep többet mozog, mint amennyire szüksége van a szükséges áramláshoz. Ennek eredményeként több időt vesz igénybe, hogy visszaforduljon a központba vagy az ellenkező áramlási útra. Ha több szelep is érintett, ez jelentősen lelassítja a ciklusidőt.

a löketkorlátozók használata segít kiküszöbölni a késleltetést, de a leggyakoribb megközelítés a szivattyú méretének növelése. Annak ellenére, hogy nagyobb energiabevitelt és gyorsabb működtető mozgást ér el egy nagyobb szivattyú telepítésével, sokkot és hőt adhat a rendszerhez. Az orsószelepek másik hátránya, hogy a nyitott kereszteződés akkor következik be, amikor az összes port pillanatnyilag nyitva van az áramláshoz a működtetés során.

Hogyan válasszuk ki a megfelelő szelepet a munkához

a mellékelt táblázat egy szelepválasztási segédeszköz. Mind az orsó, mind a poppet szelepek előnyökkel és hátrányokkal járnak, de az, amelyik a legjobban megfelel az alkalmazásnak, az üzemi körülményektől függ. Figyelembe kell venni például, hogy az alacsony szivárgási értékek és a kettős nyomású működés vákuum-és kidobóimpulzussal a tervezési prioritások. Vagy ha jobban aggódik a magas üzemi nyomás miatt, némi szivárgás megengedhető. A működési feltételek jobb megértése segít kiválasztani a munkához megfelelő szelepet.

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