Zawory sterowane pneumatycznie — funkcja, pilot i dobór

Zawory sterowane pneumatycznie przełączają drogi przepływu za pomocą sygnału ciśnieniowego. Dobór zaczyna się od funkcji rozdzielacza i wymaganego zachowania napędu, a następnie obejmuje ciśnienie sterowania, przepustowość i sposób montażu. W Pneumatig ta kategoria prowadzi do rodzin SFP, SCEP, ISO-P, NAMUR oraz EMC. Przy wyborze konkretnego wykonania porównaj symbol pneumatyczny, pełny kod i dane jego karty. Jeżeli sygnałem sterującym ma być napięcie z wyjścia sterownika, przejdź do elektrozaworów pneumatycznych.

3/2, 5/2 czy 5/3 — wybierz połączenia potrzebne napędowi

Oznaczenie zaworu podaje liczbę dróg i położeń. Rozdzielacz 3/2 zasila i odpowietrza jedno wyjście robocze, dlatego służy między innymi do sterowania siłownikiem jednostronnego działania. Rozdzielacz 5/2 kieruje powietrze naprzemiennie do dwóch komór siłownika dwustronnego działania. Wersja 5/3 dodaje położenie środkowe. Jego funkcję trzeba odczytać z symbolu, ponieważ trzy wykonania środka prowadzą do różnych zachowań układu:

• Środek zamknięty odcina kanały robocze. Powietrze pozostaje w komorach, ale jego ściśliwość oraz nieszczelności zaworu, przewodów i siłownika wykluczają traktowanie tego stanu jako mechanicznej blokady tłoczyska.
• Środek odpowietrzający łączy komory z wydechem. Obciążenie zewnętrzne może wtedy poruszyć napęd; samo odpowietrzenie nie oznacza utrzymania pozycji.
• Środek zasilający doprowadza ciśnienie do obu komór. W siłowniku z jednostronnym tłoczyskiem powierzchnie czynne są różne, więc jednakowe ciśnienie nie równoważy sił.

Zawór 5/3 nie zapewnia samodzielnie bezpiecznego zatrzymania ani utrzymania zawieszonego obciążenia. Potrzebną funkcję określa się dla całego układu, uwzględniając napęd, obciążenie, utratę energii i ponowne uruchomienie. Jeżeli zadanie wymaga utrzymania pozycji, sposób jej zabezpieczenia trzeba dobrać oddzielnie.

Monostabilny i bistabilny: ten sam gwint, inne sterowanie

Monostabilność oznacza powrót do położenia spoczynkowego po zaniku sygnału, przy spełnieniu warunków działania mechanizmu powrotnego. Powrót może wykorzystywać sprężynę, ciśnienie powietrza albo oba te elementy. Bistabilny rozdzielacz przełącza się przeciwnym sygnałem; ustanie impulsu nie stanowi polecenia samoczynnego powrotu.

Przykładem różnicy są dwa zawory z przyłączem G1/8. SFP2101, o kodzie YPC-SFP2101, ma funkcję 5/2 monostabilną i powrót opisany jako „powietrze + sprężyna”. SFP2200, o kodzie YPC-SFP2200, jest zaworem 5/2 bistabilnym, bez mechanizmu powrotu wskazanego w karcie. Oba modele mają przyłącze przesterowania M5 i zakres ciśnienia roboczego 1,5–10 bar. Tych wartości nie należy przenosić na pozostałe zawory w kategorii.

Położenie spoczynkowe rozdzielacza nie jest automatycznie pozycją bezpieczną maszyny. Powrót suwaka nie musi oznaczać cofnięcia siłownika: decydują również podłączenie komór, dostępne ciśnienie i obciążenie. Podobnie „pamięć” zaworu bistabilnego opisuje sposób sterowania podczas prawidłowej pracy, a nie gwarancję zachowania położenia po utracie powietrza. W projekcie rozpatrz oddzielnie zanik sygnału, spadek ciśnienia i pierwszy ruch po ponownym zasileniu.

Ciśnienie robocze i ciśnienie pilota sprawdzaj oddzielnie

Ciśnienie robocze zasila odbiornik, natomiast ciśnienie sterujące działa na mechanizm przesterowania. Samo dopuszczalne maksimum nie potwierdza, że zawór przełączy przy niskim ciśnieniu. Potrzebny jest zakres pilota, a w wykonaniach zależnych od ciśnienia roboczego również jego charakterystyka. Warunki te sprawdza się dla konkretnego modelu i sposobu podłączenia.

W rozwiązaniach z pilotem wewnętrznym jego zasilanie jest pobierane z głównego toru. Wykonanie z osobnym zasilaniem pilota może pozwolić rozdzielić warunki sterowania od ciśnienia w torze roboczym, jeżeli dokumentacja dopuszcza taką konfigurację. Nie oznacza to, że każdy zawór można przerobić na pilot zewnętrzny ani że może on pracować z próżnią. Zewnętrzne zasilanie nie usuwa też opóźnienia napełniania i odpowietrzania długiego przewodu sygnałowego.

Przy doborze układu sterującego uwzględnij długość i średnicę przewodu, wymagany czas impulsu oraz możliwość zaniku ciśnienia na przyłączu sterującym. Pomiar wykonany przy regulatorze bez przepływu nie zastępuje kontroli ciśnienia przy zaworze w czasie cyklu. Pozostające ciśnienie w przewodzie pilota może podtrzymywać sygnał mimo zmiany stanu elementu sterującego.

Przepływ Qn, Kv i Cv — warunki są częścią parametru

Gwint określa przyłącze, lecz nie wystarcza do oceny przepustowości. Do porównania przepływu potrzebne są ciśnienie wejściowe, ciśnienie wyjściowe lub spadek ciśnienia Δp, medium oraz warunki odniesienia objętości. Qn oznacza przepływ odniesiony do określonych warunków normalnych. Kv i Cv są współczynnikami przepływu o różnych konwencjach jednostek; nie można ich utożsamiać bezpośrednio z liczbą litrów powietrza na minutę. Obliczenie przepływu gazu wymaga także uwzględnienia temperatury i ciśnień bezwzględnych.

Karty wskazanych SFP2101 i SFP2200 podają 700 l/min przy 5 bar. Bez pełnego określenia spadku ciśnienia i warunków odniesienia nie należy zmieniać tej jednostki na Nl/min ani wyliczać z niej gwarantowanego czasu skoku. Do doboru przygotuj średnicę i skok siłownika, wymagane czasy wysuwu i powrotu, obciążenie oraz długość przewodów.

Przepływ ogranicza cały tor: przygotowanie powietrza, zawór, złączki, przewody, dławiki i wydech. Większy rozdzielacz nie usunie ograniczenia pozostawionego w cienkim przewodzie albo niedrożnym tłumiku. Spadek ciśnienia podczas ruchu wpływa na dostępne siły w komorach; wolny ruch i niedostateczna siła wymagają więc sprawdzenia warunków pracy, a nie tylko wymiany gwintu na większy.

Zabudowa przewodowa, płytowa, ISO-P i NAMUR

Przed zamianą zaworu sprawdź, gdzie znajdują się przyłącza i jak doprowadzone jest powietrze. W wykonaniu płytowym część połączeń realizuje płyta, więc dobór obejmuje jej kanały, uszczelnienie i mocowanie. W rodzinie ISO-P występują zawory o oznaczeniach SIP; sam napis ISO nie potwierdza pełnej zamienności. Porównaj właściwy standard i wielkość interfejsu, rysunek montażowy, funkcję, sterowanie oraz warunki ciśnieniowe.

W przypadku NAMUR sprawdź powierzchnię przyłączeniową napędu obrotowego, rozmieszczenie kanałów i sposób uszczelnienia. Bezpośredni montaż wymaga zgodności obu elementów, nie tylko podobnego wyglądu zaworu. Funkcję rozdzielacza dobierz również do jednostronnego lub dwustronnego działania napędu. Nazwy SFP, SCEP i EMC pomagają znaleźć rodzinę, ale właściwy wariant nadal trzeba wybrać według jego karty i rysunku.

Montaż i diagnostyka bez przypadkowej wymiany części

Przed montażem usuń z przewodów opiłki i zanieczyszczenia, sprawdź oznaczenia zasilania, wyjść i wydechów oraz zabezpiecz kanały przed dostaniem się uszczelniacza. Zastosuj uszczelnienia i momenty dokręcania właściwe dla danego wykonania. Jakość powietrza, dopuszczalna temperatura i smarowanie muszą odpowiadać dokumentacji zaworu oraz pozostałych odbiorników; jedno zalecenie oleju nie obowiązuje automatycznie wszystkich rodzin.

• Brak przełączenia: sprawdź ciśnienie robocze i sterujące podczas próby, właściwy port sygnału oraz napełnianie i odpowietrzanie przewodu pilota.
• Powolny ruch napędu: zmierz ciśnienie podczas cyklu i sprawdź nastawy dławienia, przewody, złączki oraz tłumiki. Zbyt duże przeciwciśnienie w wydechu może zmieniać działanie układu.
• Niestabilne przełączanie: skontroluj jakość powietrza, wahania ciśnienia i powtarzalność sygnału. Nie przypisuj objawu zużyciu suwaka bez sprawdzenia zasilania.
• Syk i utrata ciśnienia: ustal, czy wyciek występuje na połączeniu, płycie czy w torze wydechowym. Dopiero lokalizacja nieszczelności pozwala określić zakres naprawy.

Przed rozłączeniem układu odetnij zasilanie, usuń ciśnienie także z odcinków odciętych zaworami i zabezpiecz napęd przed ruchem obciążenia. Po montażu wykonaj próbę szczelności i funkcji, w tym kontrolę pierwszego ruchu. Naprawy i demontaż zaworu prowadź zgodnie z jego instrukcją.

Jakie dane przekazać do doboru zaworu?

Do zapytania w Pneumatig dołącz kod lub zdjęcie symbolu dotychczasowego zaworu, typ napędu, wymagane połączenia 3/2, 5/2 albo 5/3, ciśnienie minimalne i maksymalne oraz dostępny sygnał sterujący. Podaj czasy ruchu, dane siłownika, długość przewodów, medium i temperaturę. Przy montażu płytowym lub na napędzie potrzebny jest rysunek interfejsu. Opisz również oczekiwane zachowanie po zaniku sygnału i powietrza — te informacje pozwalają rozstrzygnąć dobór funkcji, pilota i zabudowy.