Как работает трехходовой воздушный клапан?

Вы когда-нибудь смотрели на пневматическую систему и задавались вопросом, что на самом деле делают эти странные клапаны с тремя соединениями?

Я понимаю. Когда я только начинал работать с системами сжатого воздуха, трехходовые клапаны казались мне чем-то вроде инженерной черной магии. Но вот в чем дело: как только вы поймете, как работает трехходовой клапан. воздушный клапан работает, на самом деле все довольно просто.

По сути, эти маленькие устройства являются рабочими лошадками пневматической автоматики. Они управляют всем - от заводских роботов до пневматических тормозов грузовиков.

Сегодня я расскажу о том, как именно 3 способа воздушный клапан работает. Никакой сложной инженерной речи. Только простая, практическая информация, которую вы можете использовать на практике.

Давайте погрузимся.

Что такое 3-ходовой воздушный клапан?

Прежде всего.

Трехсторонний воздушный клапан по сути, является регулятором движения сжатого воздуха. Он имеет три порта (отсюда и название "3-way") и направляет воздушный поток между ними.

Представьте, что это Y-образный перекресток на дороге. В зависимости от того, как настроен светофор, движение может идти с одной дороги на две другие.

То же самое с трехходовым клапаном.

Три порта обычно маркируются:

• P (давление): Место, куда поступает сжатый воздух
• A (привод): Куда поступает воздух для питания вашего устройства
• R или E (выхлоп): В местах выхода отработанного воздуха

Довольно просто, верно?

Два основных типа трехходовых воздушных клапанов

Вот тут-то и становится интересно.

Существует две основные конфигурации трехходовых клапанов:

Нормально закрытые (НЗ) клапаны

Это наиболее распространенный тип, который я вижу в промышленных приложениях.

Когда клапан находится в состоянии "покоя" (не под напряжением):

• Порт давления заблокировано
• Порт привода соединяется с выхлопной трубой
• Ваш пневматический цилиндр остается втянутым

Когда вы заряжаете его энергией:

• Порт давления открывает к порту привода
• Выхлопное отверстие закрывается
• Сжатый воздух подается к вашему устройству

Нормально открытые (НО) клапаны

Эти работают наоборот.

В состоянии покоя:

• Давление поступает к приводу
• Выхлопная труба заблокирована

Под напряжением:

• Давление заблокировано
• Привод подключается к выхлопной трубе

Я обнаружил, что клапаны NC встречаются гораздо чаще. Почему? Безопасность. Если питание отключается, большинство систем хотят сбросить давление, а не поддерживать его.

Как работает трехходовой воздушный клапан?

А теперь самое интересное.

Внутри трехходового клапана, как правило, находится один из двух механизмов:

Дизайн катушек

Именно такие клапаны используются в большинстве промышленных клапанов.

Представьте себе цилиндр, который скользит вперед-назад внутри корпуса клапана. Этот цилиндр (золотник) имеет тщательно обработанные канавки, которые создают различные пути потока при его движении.

Когда катушка сдвигается:

1. Он блокирует один порт
2. Открывает другой
3. Создает новый путь для воздуха

Красота? Это супер надежный. Я видел, как золотниковые клапаны работали миллионы циклов, не выходя из строя.

Poppet Design

В них используется другой подход.

Вместо подвижного золотника в маковых клапанах используются подпружиненные диски, которые открываются или закрываются. Подумайте об этом, как о клапанах в двигателе вашего автомобиля, только гораздо меньше.

Преимущество? Они лучше герметизируют, чем золотниковые клапаны. Недостатки. Они обычно ограничены меньшим расходом.

Применение в реальном мире (где вы их видели, не зная)

Вот что самое интересное.

3-ходовые клапаны везде. Возможно, сегодня вы взаимодействовали с десятками таких людей, даже не подозревая об этом.

Цилиндры одностороннего действия

Это приложение для хлеба и масла.

Цилиндр одностороннего действия требует давления воздуха для движения в одном направлении. Пружина возвращает его в исходное положение.

Трехходовой клапан отлично справляется с этой задачей:

• Зарядить = расширить цилиндр
• Обесточивание = пружина возвращает цилиндр

Я вижу их во всем - от автоматических дверей до промышленных прессов.

Пневматические приводы

Шаровые краны, поворотные затворы, все, что угодно. Если он имеет пневматический привод, то, скорее всего, им управляет трехходовой клапан.

Клапан направляет воздух на открытие или закрытие привода. Все просто.

Применение продувки

Нужно очистить станок от стружки? Удалить пыль с изделия?

Трехходовые клапаны - идеальное решение. Они могут быстро переключаться между подачей воздуха для продувки и выпуском воздуха по окончании работы.

Выбор правильного клапана (не совершайте этих ошибок)

После многих лет работы с такими вещами я понял, что имеет значение.

Пропускная способность

Это ошибка #1, которую я вижу.

Люди выбирают клапан, который слишком мал для их применения. Результат? Медленное движение цилиндра или недостаточное усилие продувки.

Проверьте себя:

• Требуемый расход (SCFM или литры/мин)
• Номинальное значение Cv клапана (коэффициент расхода)
• Размеры портов

Совет: если сомневаетесь, берите на размер больше. Разница в стоимости минимальна, но улучшение производительности может быть огромным.

Время отклика

Как быстро должен переключаться ваш клапан?

Стандартные электромагнитные клапаны: 10-50 миллисекунд
Высокоскоростные клапаны: Менее 10 миллисекунд
Клапаны с воздушным управлением: 50-200 миллисекунд

Для большинства задач подойдет стандартная скорость. Но если вы выполняете высокоскоростную сортировку или функции безопасности, обратите внимание на эту спецификацию.

Экологические соображения

Куда направляется клапан?

Крытый, чистая среда? Стандартный клапан подходит.
Зона мойки? Получить IP65 или лучше.
Взрывоопасная атмосфера? Вам нужен искробезопасный или взрывозащищенный прибор.

Я узнал об этом на собственном опыте, когда на пищевом заводе в зоне промывки вышел из строя стандартный клапан. Невесело.

Советы по установке, которые избавят вас от головной боли

За годы работы я видел все возможные ошибки при установке. Вот как их избежать:

Ориентация порта имеет значение

Всегда проверяйте, к какому порту относится тот или иной порт. до соединяющий.

На корпусе большинства клапанов есть крошечные метки (P, A, R). Но их легко пропустить. Я видел, как опытные техники подключали их в обратном порядке.

Результат? Цилиндр выдвигается, когда должен втягиваться. Упс.

Фильтрация не является дополнительной

Сжатый воздух грязный. Например, действительно грязный.

Установите 5-микронный фильтр перед клапаном. Минимум.

Пропустите это, и вы будете заменять клапаны гораздо раньше, чем нужно. Загрязнение - вот убийца клапанов #1.

Монтируйте правильно

Трехходовые клапаны обычно можно устанавливать в любой ориентации. Но вот в чем дело:

Закрепите их для удобства доступа. Вы воля рано или поздно их придется обслуживать или заменять. Не прячьте их за другим оборудованием.

Также используйте монтажные отверстия. Не позволяйте им просто висеть на трубках. Вибрация в конечном итоге приведет к утечкам или поломкам.

Устранение распространенных проблем

Когда трехходовой клапан выходит из строя, обычно возникает одна из этих проблем:

Клапан не переключается

Во-первых, проверьте очевидное:

• Получает ли он питание? (Проверьте с помощью измерительного прибора)
• Правильное ли напряжение? (12 В, 24 В, 110 В?)
• Хорошие ли соединения?

Если с электричеством все в порядке, возможно, клапан заклинило. Попробуйте привести его в действие вручную (у большинства из них есть кнопка ручного управления).

Медленная работа

Это почти всегда означает низкое давление воздуха или ограничение потока.

Проверьте:

• Давление питания (должно быть в пределах номинального диапазона клапана)
• Состояние фильтра (может быть засорен)
• Размер трубки (трубка меньшего размера ограничивает поток)

Протекание

Внутренние утечки (утечка через поперечный порт) означают износ уплотнений. Время для восстановления или замены.

Внешние утечки обычно связаны с ослаблением фитингов или повреждением резьбы порта. Часто их можно устранить без замены клапана.

Передовые стратегии управления

Разобравшись с основами, вы сможете делать с трехходовыми клапанами самые разные вещи.

Контроль скорости

Добавьте регуляторы расхода воздуха в выпускной порт. Это позволит вам управлять скоростью вращения цилиндра независимо в каждом направлении.

Я постоянно использую его для:

• Двери с плавным закрыванием
• Контролируемые операции прессования
• Амортизация

Регулирование давления

Установите регулятор между клапаном и цилиндром. Теперь вы можете управлять не только движением, но и силой.

Отлично подходит для:

• Деликатные сборочные операции
• Переменное усилие зажима
• Тестирование различных настроек давления

Схемы с несколькими клапанами

Подключите несколько 3-ходовых клапанов, чтобы создать сложные схемы движения.

Пример: Два клапана могут управлять цилиндром двойного действия, что дает больше возможностей для управления, чем один 5-ходовой клапан.

Правильный выбор для вашего применения

Итог?

Понимание как 3 способа воздушный клапан работает открывает мир возможностей пневматического управления. Эти простые устройства являются строительными блоками автоматизации.

Независимо от того, разрабатываете ли вы новую систему или устраняете неполадки в существующей, принципы остаются неизменными:

• Знайте свои требования к расходу
• Выберите правильный тип клапана (NC или NO)
• Установите его правильно
• Регулярно поддерживайте его в рабочем состоянии

Освойте эти основы, и вы будете поражены тем, чего можно добиться с помощью сжатого воздуха.

Что самое интересное? Как только вы поймете один трехходовой клапан, вы поймете их все. Принципы работы универсальны, будь то крошечный клапан $20 или огромный промышленный агрегат.

Поэтому в следующий раз, когда вы увидите пневматическую систему, внимательно посмотрите на эти трехходовые клапаны. Теперь вы точно знаете, что они делают и как работают.

Очень круто, правда?