Co je to vestavný ventil a připojovací blok?
Tento článek vysvětluje, co je to vestavný ventil a připojovací blok a princip jejich činnosti.
Co je to vestavný ventil a připojovací blok?
Vestavné ventily jsou pravděpodobně nejběžnějším typem ventilů používaných v průmyslových automatizačních systémech; jak jejich název napovídá, zapadají přímo do jednotlivého potrubí každé aplikace.
Připojovací blok má definici: „vedení nebo komora s rozvětvením do několika otvorů“. Pro pneumatické aplikace to znamená, že na jednu základnu neboli připojovací blok lze namontovat několik ventilů, které mají společný přívod a odvod vzduchu. To samozřejmě zjednodušuje potrubí a centralizuje ventily používané pro určitý proces.
Jsou také známé jako...
Vestavné ventily mohou být také známy jako směrové regulační ventily a připojovací bloky jako základny.
Jak fungují vestavné ventily a připojovací bloky?
Ventil je pneumatické spínací zařízení, které buď blokuje, nebo mění směr proudění vzduchu. Než se budeme zabývat jeho fungováním, je důležité vysvětlit si některé pojmy. V souvislosti s ventily se setkáte s pojmy jako 2/2, 3/2 atd. První číslo udává počet kanálů, tj. počet vstupů a výstupů z hlavní části tělesa – bez kanálů v koncovkách. Druhé číslo označuje počet poloh, které může šoupátko ventilu zaujmout. Ventil 5/3 má tedy 5 kanálů a 3 možné polohy pro šoupátko ventilu.
Šoupátko se posouvá uvnitř vrtání ventilu; vhodný obrobený profil na šoupátku znamená, že jak se šoupátko posouvá ve vrtání, kanály tělesa jsou správně uzavřeny nebo otevřeny tak, aby umožnily průtok vzduchu podle potřeby. V diagramech je znázorněno, jak může být ventil ovládán, aby umožnil pohyb do dvojčinného válce a ven. Různé konstrukce šoupátkových ventilů jsou popsány níže.
Je zřejmé, že funkce ventilu je podmíněna pohybem nebo ovládáním šoupátka. Existují různé typy ovládání (viz níže), ale na výše uvedeném obrázku je na obou koncích umístěn elektromagnet, jehož elektromagnetismus vyvolává pohyb šoupátka.
Obrázek výše ukazuje typický připojovací blok. Černá těsnění na horní straně ukazují, že tato jednotka může pojmout čtyři jednotlivé ventily; k dispozici jsou i jednotky schopné pojmout deset ventilů. Kanály vpravo umožňují průtok společný pro všechny ventily; tímto způsobem lze ventily používané pro určitý proces namontovat společně a zjednodušit potrubní rozvody. Plocha kanálů každého ventilu musí být kompatibilní s výstupy na připojovacím bloku.
Jak vybrat vestavný ventil a připojovací blok?
Klíčové faktory při výběru vestavného ventilu jsou následující:
Průtok - jmenovitý průtok ventilem musí být dostatečný pro splnění požadavků navazujícího procesu, což souvisí s velikostí kanálu. Je nutno poznamenat, že moderní konstrukce a technologie ventilů umožňují větší průtok, než tomu bylo u ventilů v minulosti; zlatým pravidlem, které je třeba stále uplatňovat, je výpočet největšího požadovaného okamžitého průtoku a dimenzování ventilu podle něj, nikoli podle zprůměrovaných hodnot.
Funkce ventilu - zda aplikace vyžaduje například funkci ventilu 3/2 nebo 5/2.
Provoz ventilu - jaký je nejlepší režim provozu ventilu. Může být ovládán elektricky pomocí elektromagnetu, nebo je pro danou aplikaci vhodnější přívod vzduchu (tlakový signál). Jaký je požadován vratný mechanismus – zda je pro danou aplikaci nejvhodnější mechanický pružinový nebo elektrický/vzduchový princip provozu. Má být ventil normálně otevřený, nebo normálně zavřený (viz níže)?
Systémové aspekty - zda je rozhodující rychlost cyklu a schopnost pracovat při vyšším provozním tlaku. To může ovlivnit typ zvolené konstrukce ventilu, jak je uvedeno níže.
Okolní prostředí - při jaké okolní teplotě musí ventil pracovat a zda existují nějaké odchylky od této teploty. Zahrnuje proces nepříznivé prostředí, například schopnost pracovat ve výbušné atmosféře?
Při výběru terminálu je nutno vzít v úvahu následující skutečnosti:
Kompatibilita s ventilem - je zřejmé, že terminál musí být přizpůsoben volbě ventilu, aby bylo zajištěno vyrovnání kanálů a nedocházelo k omezování průtoku.
Počet cest - kolik ventilů je nutno pro daný proces umístit společně. Měla by být zabudována určitá „redundance“ pro budoucí rozšíření?
Prostředí - stejně jako u ventilů může být nutné, aby terminál pracoval v nepříznivém pracovním prostředí nebo byl před ním chráněn.
Typy vestavných ventilů a připojovacích bloků?
Jak bylo uvedeno výše, existují různé typy šoupátkových ventilů, které vyhovují různým požadavkům na použití. Šoupátkový ventil je součástí obecnější skupiny nazývané střižné ventily; nazývají se tak proto, že mechanismus šoupátka se posouvá přes vstupy a výstupy a jeho poloha řídí směrování proudu vzduchu.
Profilované šoupátko zapadá do obrobeného kovového otvoru a je zřejmé, že těsnění mezi povrchy je rozhodující pro minimalizaci úniku. V jednom systému (měkké těsnění) jsou použity pružné, ale měkčí (v porovnání s kovem) těsnicí kroužky. V jedné variantě jsou těsnění připevněna k pohyblivému šoupátku a tato varianta se nazývá dynamické těsnění; u statického těsnění jsou těsnění uložena v tělese ventilu a šoupátko se pohybuje přes ně.
Druhý systém (bezucpávkový) spoléhá na to, že tolerance mezi kovovým šoupátkem a kovovým povrchem otvoru je natolik přesná, že měkčí těsnění nejsou nutná (princip „vzduchového ložiska“).
Varianta s měkkým těsněním nabízí ve srovnání s bezucpávkovým provedením vyšší průtok a nižší míru těsnosti; bezucpávková varianta má však výrazně delší životnost – měkké těsnění obvykle 30 až 50 milionů cyklů ve srovnání s 250 až 300 miliony cyklů u bezucpávkové varianty, která je navíc schopna pracovat při rychlejších cyklech a vyšších provozních tlacích.
Také jsme zmínili normálně zavřené nebo normálně otevřené ventily. „Normální“ se vztahuje k funkci ventilu, na který nepůsobí žádné vnější vlivy. Normálně zavřený ventil (N/C) tedy bude v klidové poloze blokovat průtok, u normálně otevřeného ventilu (N/O) je tomu naopak (upozorňujeme, že u elektrického spínače je tomu naopak).
Pro ventil 5/3 je „normální“ střední poloha; zde jsou možné tři možnosti. APB znamená All Ports Blocked (všechny kanály zablokovány) – všech 5 kanálů je zavřeno; COE (Centre Open Exhaust) znamená, že přívod je zablokován a výstupní kanály jsou vypuštěny. A konečně COP (Centre Open Pressure) znamená, že přívodní kanál je připojen k oběma vývodům a výstupy jsou zablokovány.
Typické aplikace pro vestavný ventil a připojovací blok?
Ventily se používají v mnoha průmyslových aplikacích. Jak již bylo řečeno, funkcí ventilů je ovládat navazující součásti, obvykle pohon nebo akční člen. Například ventil 3/2 se používá k ovládání jednočinného válce a ventil 5/2 k ovládání dvojčinného válce. V případě, že proces vyžaduje pouze zřídkavé ovládání pohonu, použije se normálně zavřený ventil; ten zajišťuje, že systém zůstane bez tlaku, pokud není vyžadována síla.
Pokud proces vyžaduje více ventilů, je efektivní použít k montáži potřebného počtu ventilů terminál; tato „centralizace" je obzvláště užitečná, pokud je ventily nutno umístit do skříně z důvodu ochrany před nepříznivými vlivy okolního prostředí.
Potřebuji pro vestavný ventil a terminál ještě něco dalšího?
Je třeba použít šroubení a trubky odpovídající velikosti kanálu použitého ventilu. Na vypouštěcích kanálech se doporučují tlumiče hluku. V případě návrhu nového systému je k dispozici široká škála pohonů, akčních členů a zařízení pro přípravu vzduchu.