bovenstaande afbeeldingen zijn eenvoudige doorsneden van een typische spoelklep (links) en een poppetklep (rechts). (Met dank aan Unicontrols Signapore)

De keuze van de klep voor een hydraulisch of pneumatisch systeem hangt af van een aantal ontwerpfactoren: het interne ontwerp van uw circuit en de algemene functie van uw kleppen. De twee belangrijkste kleppen die het meest worden gebruikt zijn de poppet en zuiger spoel variëteiten. Deze kleppen zijn voornamelijk betrokken bij het regelen van perslucht.

” het belangrijkste verschil tussen een spoel en een klapklep is de constructie, ” legt Daniella Gonzalez-Olgren, een ventielspecialist uit Festo, uit. “Door de manier waarop een poppet ventiel is gebouwd, is er geen behoefte aan smering, het vereenvoudigen van uw luchtvoorbereiding eenheden. Echter, spoelkleppen hebben meestal hogere stromen dan poppet kleppen binnen dezelfde voetafdruk. Dit komt omdat een poppetklep een groot poppetgebied nodig heeft om een groot genoeg verschuivingskracht te creëren om de druk te overwinnen.”

beide kleppen hebben hun voor-en nadelen, maar de grootste factor is het begrijpen van uw bedrijfsomstandigheden.

De Kleppen van de Klapklep

hebben een eenvoudige constructie en kunnen met elk materiaal worden gebruikt. De klep functioneert als vloeistof bij de inlaatpoort gaat door het controlekantoor en bereikt de achterkant van de poppet. De punt van het veerbelaste armatuur sluit de uitstroomopening om de vloeistof achter de pop gevangen te houden. De klep is een terugslagklep die de stroom, in normale toestand, van inlaat naar uitlaat stopt. De stroom in de tegenovergestelde richting, uitlaat naar inlaat, vindt plaats bij een verlaagd tarief.

De magneetspoel wordt geactiveerd om een magnetisch veld te creëren dat het anker omhoog brengt om de uitstroomopening te openen. Deze opening is groter dan de controleopening, waardoor een grotere stroom en een drukval achter de pop ontstaat. De inlaatdruk op de annulus van de pop buiten de diameter van de zitting verdrijft het om vloeistof te laten stromen naar de uitlaat van de pop.

wanneer de magneetspoel wordt gedeactiveerd, wordt de punt van het anker door de veerkracht opnieuw vastgezet, waardoor de vloeistof weer achter de pop wordt opgesloten en deze kan sluiten. Poppet kleppen hebben meestal de voorkeur in sorteertoepassingen, industriële omgevingen met mogelijke verontreiniging, en alle toepassingen die snelle schakeltijden nodig hebben.

voordelen

In tegenstelling tot spoelafsluiters openen kleppen een onmiddellijk stroompad naar de uitlaat. Dit resulteert in een snelle reactietijd. Klapkleppen openen alleen zoveel als nodig is door de stroom die er doorheen gaat, reizen een minimale afstand om dit te doen, waardoor de reactietijd toeneemt. Het grote oppervlak dat essentieel is voor poppets resulteert in een hoger debiet. Klapkleppen vereisen kleine aandrijvingsslagen, waardoor kortere schakeltijden mogelijk zijn.

het feit dat poppets kunnen worden gebruikt met elk materiaal maakt ze ook zeer goedkoop en gemakkelijk te gebruiken. Andere voordelen van poppet kleppen zijn dat de axiale afdichting gebruikt is bestand tegen vervuiling, en ze vereisen geen smering. Dit maakt ze chemisch compatibel met gesmeerde perslucht. Poppets zijn ook gunstig als het gaat om een lange levensduur, omdat minder slijtage aan de interne afdichtingen leidt tot een langere levensduur van het product.

nadelen

vanwege de constructiebeperkingen zijn kleppen niet voordelig als het gaat om de relatie tussen ruimte en flow. Het nadeel van poppet kleppen is dat, als de poppets verschuiven van het ene stroompad naar de andere, lucht is vrij om te reizen in elke richting. Dit staat bekend als “crossover.”Met drukonafhankelijke modellen bieden kleppen een lagere stroom dan schuifafsluiters.

Dit is te wijten aan de grotere structurele vraag—in drukafhankelijke kleppen, de regeldruk is afhankelijk van de bedrijfsdruk. De kleppen zijn ongebalanceerd en de druk moet onder de pop worden geleverd om de klep in de niet-aangeboren stand te houden. Om luchtstroom mogelijk te maken, is een hogere kracht nodig om de kleppen te bedienen, omdat het de veer en de luchtdruk moet overwinnen. Het is ook mogelijk om de klep te openen door tegendruk als de toevoerdruk wordt verwijderd. Dit maakt hen slechte keuzes voor het houden van druk stroomafwaarts.

Poppetkleppen werken meestal ook op één manier. Bijvoorbeeld, een tweerichtings, normaal gesloten klapklep kan niet worden veranderd in open. Poppets worden meestal niet aanbevolen voor vacuümomstandigheden. Ten slotte is de afsluiterconstructie niet altijd zonder overlap. Afhankelijk van het ontwerp van de poppeklep kan het wisselen van posities leiden tot overlopen tussen kanalen. Dit kan onnodige lekkage en lawaai veroorzaken.

deze grafiek geeft een overzicht van de verschillende ventieltechnologieën en de soorten afdichtingen die beschikbaar zijn voor zowel poppet-als spoelkleppen. (Met dank aan Festo)

Zuigerspoelkleppen

een spoelklep heeft afdichtingen langs het oppervlak. Door het in werking stellen van de klep, verschuift de spoel, waardoor de afdichtingen naar beneden de boring en het openen van de poorten om luchtstroom mogelijk te maken. Voor systemen met een debiet van 100 gpm of minder, worden spoelkleppen meestal gebruikt om de flow te sturen. Door het tellen van het aantal poorten dat vloeistof kan reizen in een bepaalde klep biedt u het aantal manieren.

bijvoorbeeld, een twee-poortklep is ook een tweewegklep. De tweewegklep heeft slechts twee standen, omdat het alleen kan stoppen of stroom toestaan. Andere spool-ventiel configuraties zijn drie-weg, vier-weg, en vijf-weg. Vijfwegkleppen zijn speciale gevallen in het feit dat een uitlaatpoort geen probleem is.

een vierwegklep kan vijf poorten hebben waarvan de tankpoorten intern zijn aangesloten om een extra poort in de behuizing te elimineren. Deze configuratie is belangrijk voor hydraulische doeleinden omdat het helpt lekpunten en leidingen te verminderen. Spoelkleppen hebben meestal de voorkeur in lichtgewicht machines of end-of-arm robot tooling; schone werkomgevingen; en vooral kastinstallaties of wanneer er ruimte beperkingen.

Spoelwaarden kunnen een van twee soorten afdichtingssystemen gebruiken: harde of zachte afdichting. Hard-sealing systemen zijn duurzamer. De afwezigheid van de zachte rubberen afdichtingselementen in de zuiger spoelklep is wat ze duurzamer maakt. Een klep met dit type afdichting is onmiddellijk klaar voor een volledig dynamisch gebruik, ongeacht of deze al lange tijd inactief is. Dit maakt harde afdichtingen echter veeleisender.

de uitdaging is dat de luchtspleet rond de bewegende zuiger niet groter mag zijn dan een paar micrometer. De veelgebruikte metalen huls fungeert als afdichting en als geleider voor de klepspoel. De huls en de spoel moeten van hetzelfde materiaal zijn gemaakt, omdat een verschil in thermische uitzettingscoëfficiënten Grotere lekkage en zelfs jamming van de spoel kan veroorzaken.

zelfs een kleine vervorming in de behuizing kan de huls beschadigen en de levensklep aantasten en de lekkage vergroten. Terwijl ze robuust en duurzaam zijn, zullen hard-sealed spoelkleppen altijd een bepaalde hoeveelheid lekkage hebben als gevolg van de luchtspleet, en hun stroomcapaciteit is lager in vergelijking met andere kleppen van vergelijkbare afmetingen.

In een regelklep hangt de regeldruk af van de bedrijfsdruk. Dit komt door de luchtstroom. In de drukafhankelijke klapklep hierboven stroomt de lucht door de klep van kanaal 1 naar kanaal 2. Omdat de oppervlakte D2 groter is dan D1, ontstaat een onbalans van krachten omdat dezelfde werkdruk op beide oppervlakken wordt uitgeoefend. Dit moet worden gecompenseerd om een evenwicht in de klep te behouden. (Met dank aan Festo)

Soft-sealed spoelkleppen gebruiken rubberen pakkingen (O-ringen of gegoten elastomeerafdichtingen) op de zuiger. Door het gebruik van soft-sealed spool kleppen, voorkomt u de complicaties van het hebben van metaal-op-metaal configuraties. Echter, zacht-verzegelde spoelkleppen zullen snel slijten na verloop van tijd wanneer in contact met de kanaalrand of controlerand. Optimale planning voor de controle rand is noodzakelijk, en zorgvuldige overweging moet worden gegeven aan de gegoten elastomeer afdichting en zuigergeleiding, om een zachte passage met minimale mate van slijtage te garanderen.

de afdichtingen kunnen direct op de klepbehuizing worden gemonteerd. Nogmaals, de benodigde uitsparingen zijn moeilijk te produceren, en het Bernoulli-effect zal ervoor zorgen dat de afdichtingen losraken bij een druk van 8 bar of hoger. Dit zorgt voor meer slijtage aan de afdichting.

om dit probleem op te lossen, kan men gegoten afdichtingen in metalen kooien gebruiken, waardoor ze in de uitsparingen worden gehouden. Dit staat bekend als de cartridge principal. Het voordeel is dat de klep zelfs bij hoge bedrijfsdrukken niet uit de positie wordt getrokken. De afdichtingen konden in de metalen kooien blijven met een druk tot 16 bar. Dit type configuratie heeft een lange kleplevensduur en de afdichting kan worden gebruikt in vacuümbewerkingen.

voordelen

het belangrijkste voordeel van spoelkleppen is dat de spoelbeweging niet wordt beïnvloed door vloeistof die in een werkpoort de klep binnendringt. De druk wordt altijd uitgeoefend op twee gelijke tegengestelde gebieden. Als gevolg hiervan kan de druk de spoel niet bewegen omdat ze worden opgeheven. Spoelkleppen kunnen handmatig, elektrisch, mechanisch, pneumatisch of hydraulisch met dezelfde kracht verschuiven, onafhankelijk van de bedrijfsdruk in de klep.

solenoïden met lage kracht kunnen worden gebruikt in combinatie met spoelkleppen, vanwege hun gemakkelijke beweging via mechanische wrijving en lichte veren. Zoals eerder vermeld, spoelkleppen kunnen worden gebruikt in vacuüm operaties. Ze kunnen ook worden gebruikt in hoge en lage druk als keuzeventielen. Bovendien kunnen ze worden gebruikt om de druk stroomafwaarts te vergrendelen.

nadelen

de metaal-op-metaal schuiffittingen kunnen leiden tot vloeistof die de afdichting omzeilt, wat, zoals eerder vermeld, leidt tot lekkage. De actuator zal positie verliezen als externe kracht wordt uitgeoefend. Dit leidt tot inefficiënties in de vorm van verspilde energie en warmte. Om bypass te helpen verminderen, hebben spoelkleppen meestal landoverlapping, maar dit resulteert in een vertraging voorafgaand aan de vloeistofstroom. De vertraging is klein – slechts enkele milliseconden-maar kan een probleem veroorzaken als de cycli zeer snel zijn en/of als er meerdere klepverschuivingen per cyclus zijn.

Er treedt ook een tijdsvertraging op als de spoel terugschuift naar het einde van zijn penseelstreek. De spoelklep beweegt meer dan nodig is voor de vereiste stroom. Als gevolg hiervan neemt het meer tijd in beslag om terug te schakelen naar het centrum of naar het tegenovergestelde stroompad. Wanneer er meerdere kleppen bij betrokken zijn, vertraagt dit de cyclustijd aanzienlijk.

het gebruik van slagbegrenzers helpt de vertraging te elimineren, maar de meest gebruikelijke aanpak is het vergroten van de pompgrootte. Hoewel u een hogere energie-input en snellere actuatorbeweging bereikt door het installeren van een grotere pomp, kan het schokken en warmte toevoegen aan het systeem. Een ander nadeel van spoelkleppen is dat open crossover optreedt wanneer alle poorten tijdelijk open zijn voor stroom tijdens de activering.

hoe kiest u de juiste afsluiter voor de taak

de bijgevoegde tabel is een klepselectiehulpmiddel. Zowel spool als poppet kleppen komen met voor-en nadelen, maar degene die het beste past bij uw toepassing zal afhangen van uw bedrijfsomstandigheden. Men moet bijvoorbeeld overwegen of lage lekwaarden en dubbele drukbediening met vacuüm en ejectorpuls uw ontwerpprioriteiten zijn. Of als u zich meer zorgen maakt over hoge bedrijfsdrukken, kan er wat lekkage worden toegestaan. Een beter begrip van uw bedrijfsomstandigheden zal u helpen om de juiste klep voor de taak te kiezen.

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