descărcați acest articol în .Format PDF acest tip de fișier include grafică de înaltă rezoluție și scheme, atunci când este cazul.

imaginile de mai sus sunt secțiuni transversale simple ale unei supape tip bobină (stânga) și ale unei supape tip poppet (dreapta). (Prin amabilitatea Unicontrols Signapore)

a decide ce supapă să utilizați pentru un sistem hidraulic sau pneumatic depinde de câțiva factori de proiectare: designul intern al circuitului dvs. și funcția generală a supapelor. Cele două supape majore utilizate cel mai frecvent sunt soiurile de bobină cu poppet și piston. Aceste supape sunt implicate în principal în controlul aerului comprimat.

„principala diferență dintre o bobină și o supapă de tip poppet este construcția”, explică Daniella Gonzalez-Olgren, specialist în produse de supapă de la Festo. „Din cauza modului în care este construită o supapă de tip poppet, nu este nevoie de lubrifiere, simplificând unitățile de pregătire a aerului. Cu toate acestea, supapele de bobină au de obicei fluxuri mai mari decât supapele cu poppet în aceeași amprentă. Acest lucru se datorează faptului că o supapă de poppet are nevoie de o zonă mare de poppet pentru a crea o forță de schimbare suficient de mare pentru a depăși presiunea.”

ambele supape au avantajele și dezavantajele lor, dar cel mai mare factor va fi înțelegerea condițiilor de funcționare.

supapa cu clapetă

supapele cu clapetă au o construcție simplă și pot fi utilizate cu orice material. Supapa funcționează ca fluid la orificiul de admisie trece prin Biroul de control și ajunge în partea din spate a poppet. Vârful armăturii cu arc închide orificiul de ieșire pentru a menține lichidul prins în spatele păpușii. Supapa este o supapă de reținere care oprește fluxul, în stare normală, de la intrare la ieșire. Debitul în direcția opusă, ieșirea la intrare, are loc la o rată redusă.

bobina solenoidului este alimentată pentru a crea un câmp magnetic care ridică armătura pentru a deschide orificiul de ieșire. Acest orificiu este mai mare decât orificiul de control, ceea ce creează un debit mai mare și o scădere de presiune în spatele păpușii. Presiunea de intrare pe zona inelară a poppetului în afara diametrului scaunului o elimină pentru a lăsa fluidul să curgă la ieșirea poppetului.

când bobina solenoidului este dezactivată, forța arcului resetează vârful armăturii-prinzând din nou lichidul din spatele poppetului și permițându—i să se închidă. Supapele Poppet sunt de obicei preferate în aplicațiile de sortare, în mediile industriale cu posibilă contaminare și în orice aplicații care necesită timpi de comutare rapizi.

avantaje

spre deosebire de supapele cu bobină, supapele poppet deschid o cale de curgere imediată către ieșire. Acest lucru duce la un timp de răspuns rapid. Supapele Poppet se deschid doar atât cât este necesar de fluxul care trece prin el, parcurgând o distanță minimă pentru a face acest lucru, ceea ce crește timpul de răspuns. Suprafața mare care este esențială pentru poppets are ca rezultat un debit mai mare. Supapele Poppet necesită curse mici de acționare, ceea ce permite timpi de comutare mai scurți.

faptul că papucii pot fi folosiți cu orice material le face, de asemenea, foarte ieftine și ușor de utilizat. Alte beneficii ale supapelor de tip poppet sunt că etanșarea axială utilizată este rezistentă la murdărire și nu necesită lubrifiere. Acest lucru le face compatibile chimic cu aerul comprimat lubrifiat. Poppets sunt, de asemenea, benefice atunci când vine vorba de longevitate, deoarece uzura mai mică a sigiliilor interne duce la o durată de viață mai lungă a produsului.

dezavantaje

datorită constrângerilor constructive, supapele de tip poppet nu sunt avantajoase atunci când vine vorba de relația dintre spațiu și flux. Dezavantajul supapelor de tip poppet este că, pe măsură ce poppetele se deplasează de la o cale de curgere la alta, aerul este liber să se deplaseze în orice direcție. Acest lucru este cunoscut sub numele de „crossover.”Cu modele independente de presiune, supapele poppet oferă un debit mai mic decât supapele glisante.

acest lucru se datorează cererii structurale mai mari—în supapele dependente de presiune, presiunea de control depinde de presiunea de funcționare. Supapele sunt dezechilibrate și presiunea trebuie furnizată sub poppet pentru a menține supapa în poziția neactuată. Pentru a permite fluxul de aer, este necesară o forță mai mare pentru a acționa supapele, deoarece trebuie să depășească Arcul și presiunea aerului. De asemenea, este posibil ca supapa să se deschidă din cauza contrapresiunii dacă presiunea de alimentare este îndepărtată. Acest lucru le face alegeri proaste pentru menținerea presiunii în aval.

supapele de tip Poppet funcționează de obicei într-o singură manieră. De exemplu, o supapă cu două sensuri, normal închisă, nu poate fi schimbată pentru a fi deschisă. Poppets nu sunt de obicei recomandate pentru condiții de vid. În cele din urmă, construcția supapei nu este întotdeauna fără suprapunere. În funcție de designul supapei poppet, comutarea pozițiilor poate duce la revărsarea între canale. Acest lucru poate provoca scurgeri inutile și zgomot.

această diagramă descompune diferitele tehnologii de supape și tipurile de sigilii disponibile atât pentru supapele de tip poppet, cât și pentru cele de tip bobină. (Prin amabilitatea Festo)

supape de bobină cu Piston

o supapă de bobină prezintă garnituri de-a lungul suprafeței sale. Prin acționarea supapei, bobina se deplasează, determinând garniturile să se deplaseze în josul găurii și deschizând orificiile pentru a permite fluxul de aer. Pentru sistemele care au un debit de 100 gpm sau mai puțin, supapele de bobină sunt utilizate cel mai frecvent pentru a direcționa fluxul. Numărând numărul de porturi pe care fluidul le poate călători în orice supapă dată vă oferă numărul său de moduri.

de exemplu, o supapă cu două portări este, de asemenea, o supapă cu două sensuri. Supapa cu două căi va avea doar două poziții,deoarece poate opri sau permite curgerea. Alte configurații ale supapei de bobină sunt cu trei căi, cu patru căi și cu cinci căi. Supapele cu cinci căi sunt cazuri speciale în faptul că un port de evacuare nu este o preocupare.

o supapă cu patru căi poate avea cinci porturi cu porturile rezervorului conectate intern pentru a elimina un port suplimentar din corp. Această configurație este importantă în scopuri hidraulice, deoarece ajută la reducerea punctelor de scurgere și a conductelor. Supapele de bobină sunt de obicei preferate în mașinile ușoare sau în sculele robotului cu capăt de braț; medii de lucru curate; și în special instalațiile dulapului sau ori de câte ori există constrângeri de spațiu.

Valorile bobinei pot adopta unul dintre cele două tipuri de sisteme de etanșare: etanșare tare sau moale. Sistemele de etanșare dură sunt mai durabile. Absența elementelor de etanșare din cauciuc moale în supapa bobinei pistonului este ceea ce le face mai durabile. O supapă care utilizează acest tip de etanșare este imediat pregătită pentru o utilizare dinamică completă, indiferent dacă a fost inactivă pentru o perioadă lungă de timp. Cu toate acestea, acest lucru face ca sigiliile dure să fie mai exigente.

provocarea este că spațiul de aer din jurul pistonului în mișcare nu poate fi mai mare de câțiva micrometri. Manșonul metalic adesea folosit acționează atât ca o etanșare, cât și ca un ghid pentru bobina supapei. Manșonul și bobina trebuie să fie fabricate din același material, deoarece o diferență de coeficienți de dilatare termică poate provoca scurgeri mai mari și chiar blocarea bobinei.

chiar și o mică deformare în carcasă poate deteriora manșonul și poate afecta supapa de viață și poate crește scurgerile. În timp ce sunt robuste și durabile, supapele de bobină etanșe vor avea întotdeauna o anumită cantitate de scurgere datorită golului de aer, iar capacitatea lor de curgere este mai mică în comparație cu alte supape de dimensiuni similare.

într-o supapă poppet, presiunea de control depinde de presiunea de funcționare. Acest lucru se datorează fluxului de aer. În supapa de presiune dependentă de presiune de mai sus, aerul curge prin supapă de la canalul 1 la canalul 2. Deoarece suprafața D2 este mai mare decât D1, apare un dezechilibru al forțelor deoarece aceeași presiune de funcționare este exercitată pe ambele suprafețe. Acest lucru trebuie compensat pentru a menține un echilibru în supapă. (Prin amabilitatea Festo)

supapele cu bobină etanșă moale folosesc garnituri de cauciuc (inele O sau garnituri de elastomer turnate) pe piston. Prin utilizarea supapelor de bobină sigilate moale, evitați complicațiile de a avea configurații metal-pe-metal. Cu toate acestea, supapele de bobină sigilate moale se vor uza rapid în timp atunci când sunt în contact cu marginea canalului sau cu marginea de control. Planificarea optimă pentru marginea de control este necesară și trebuie acordată o atenție deosebită garniturii elastomerului turnat și ghidajului pistonului, pentru a asigura un pasaj moale cu un grad minim de uzură.

garniturile pot fi montate direct pe carcasa supapei. Din nou, adânciturile necesare sunt dificil de fabricat, iar efectul Bernoulli va determina dislocarea sigiliilor la o presiune de 8 bari sau mai mare. Acest lucru creează o uzură mai mare a sigiliului.

pentru a rezolva această problemă, se pot folosi sigilii turnate în cuști metalice, păstrându-le astfel în adâncituri. Acesta este cunoscut sub numele de cartuș principal. Avantajul este că supapa nu va fi scoasă din poziție chiar și la presiuni mari de funcționare. Sigiliile s-ar putea menține în cuștile metalice cu presiuni de până la 16 bari. Acest tip de configurație va avea o durată lungă de viață a supapei, iar sigiliul poate fi utilizat în operațiuni de vid.

avantaje

principalul avantaj al supapelor de bobină este că mișcarea bobinei nu este afectată de intrarea fluidului în supapă în niciun port de lucru. Presiunea este întotdeauna aplicată pe două zone opuse egale. Ca urmare, presiunea nu poate muta bobina, deoarece acestea sunt anulate. Supapele de bobină se pot deplasa manual, electric, mecanic, pneumatic sau hidraulic cu aceeași forță, independent de presiunea de funcționare din interiorul supapei.

solenoizii cu forță redusă pot fi utilizați împreună cu supapele bobinei, datorită ușurinței lor de mișcare prin frecare mecanică și arcuri ușoare. După cum sa menționat anterior, supapele de bobină pot fi utilizate în operații de vid. Ele pot fi, de asemenea, utilizate în presiuni ridicate și joase ca supape selector. Mai mult, ele pot fi folosite pentru a bloca presiunea în aval.

dezavantaje

fitingurile glisante metal-metal pot duce la ocolirea fluidului etanșării, ceea ce, așa cum am menționat mai devreme, duce la scurgeri. Actuatorul își va pierde poziția dacă se aplică forță exterioară. Acest lucru creează ineficiențe sub formă de energie și căldură irosite. Pentru a ajuta la reducerea ocolirii, supapele bobinei au de obicei suprapunere de teren, dar acest lucru are ca rezultat o întârziere înainte de curgerea fluidului. Întârzierea este mică—doar câteva milisecunde-dar poate provoca o problemă dacă ciclurile sunt foarte rapide și/sau dacă există mai multe schimbări de supapă pe ciclu.

o întârziere de timp apare și dacă bobina se deplasează înapoi la sfârșitul cursei sale. Supapa bobinei se mișcă mai mult decât trebuie pentru debitul necesar. Drept urmare, este nevoie de mai mult timp pentru a reveni la centru sau la calea de curgere opusă. Când sunt implicate mai multe supape, acest lucru încetinește semnificativ timpul ciclului.

utilizarea limitatoarelor de cursă ajută la eliminarea întârzierii, dar abordarea mai comună este creșterea dimensiunii pompei. Chiar dacă obțineți o intrare mai mare de energie și o mișcare mai rapidă a actuatorului prin instalarea unei pompe mai mari, aceasta poate adăuga șoc și căldură sistemului. Un alt dezavantaj al supapelor de bobină este că crossover-ul deschis apare atunci când toate porturile sunt momentan deschise pentru a curge în timpul acționării.

cum se alege supapa potrivită pentru lucrare

tabelul de însoțire este un ajutor pentru selectarea supapei. Atât supapele cu bobină, cât și cele cu poppet vin cu avantaje și dezavantaje, dar cea care se potrivește cel mai bine aplicației dvs. va depinde de condițiile dvs. de funcționare. Trebuie să luați în considerare, de exemplu, dacă valorile scăzute ale scurgerilor și funcționarea cu presiune dublă cu vid și puls ejector sunt prioritățile dvs. de proiectare. Sau dacă sunteți mai preocupat de presiuni mari de funcționare, unele scurgeri pot fi permise. O mai bună înțelegere a condițiilor de funcționare vă va ajuta să vă ghidați să alegeți supapa potrivită pentru lucrare.

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