10/10/2019
Che cosa sono una valvola e un collettore in linea?
Questo articolo spiega cos'è e come funziona un collettore di valvole.
What is an collettore in linea?
Le valvole in linea sono il tipo più comunemente utilizzato nei sistemi di automazione industriale. Come suggerisce il nome, si inseriscono direttamente nella singola linea di ciascuna applicazione.
La definizione di collettore è "un tubo o una camera che si ramifica in diverse aperture". Per le applicazioni di pneumatica, ciò significa la possibilità di montare diverse valvole su un'unica base, o collettore, in modo da ottenere un'alimentazione e uno scarico dell'aria in comune, semplificare le tubazioni e centralizzare le valvole utilizzate per un determinato processo.
Il prodotto viene anche indicato come...
Le valvole in linea vengono denominate anche valvole di controllo direzionale e collettori come basi.
Come funzionano le valvole e i collettori in linea?
Una valvola è un dispositivo di commutazione pneumatico che blocca o cambia la direzione del flusso d'aria. Prima di esaminare il funzionamento di questi dispositivi, è importante illustrare il significato di alcuni termini. In questo settore sono spesso presenti termini come 2/2, 3/2 ecc. La prima cifra indica il numero di porte, ovvero di connessioni in entrata e uscita dalla parte principale del corpo, escluse le porte dei cappucci terminali. La seconda cifra indica il numero delle posizioni che il cursore della valvola può occupare. Detto ciò, ad esempio, una valvola 5/3 presenta 5 porte e 3 posizioni possibili per il cursore.
Il cursore scorre all'interno di un foro nella valvola: un profilo lavorato sul cursore fa in modo che, quando il cursore scorre nel foro, le porte vengano bloccate o aperte per consentire il flusso d'aria richiesto. I diagrammi indicano il modo in cui azionare la valvola per consentire il movimento in uscita ed entrata di un cilindro a doppio effetto. Le diverse costruzioni delle valvole a cursore vengono analizzate di seguito.
Occorre quindi spostare o azionare il cursore per far funzionare la valvola. Esistono diversi tipi di operatori (vedi sotto), ma nell'immagine precedente un solenoide viene posizionato in una delle due estremità e viene azionato dall'elettromagnetismo.
L'immagine qui sopra presenta un tipico collettore. Le guarnizioni nere sulla parte superiore indicano un'unità in grado di accogliere quattro valvole: sono disponibili soluzioni in grado di accoglierne dieci. Le porte sulla destra consentono un flusso comune a tutte le valvole. In questo modo, è possibile montare insieme le valvole utilizzate per un particolare processo, semplificando la tubazione. L'ingombro delle porte di ciascuna valvola deve essere compatibile con le uscite del collettore.
In che modo è possibile scegliere una valvola e un collettore in linea?
I fattori principali nella scelta di una valvola in linea sono:
Considerazioni sul flusso. Il flusso nominale che passa attraverso la valvola deve soddisfare i requisiti del processo a valle, elemento correlato alle dimensioni dell'attacco. La costruzione e tecnologia delle valvole moderne consentono un flusso maggiore rispetto alle valvole del passato: consigliamo di calcolare il massimo flusso istantaneo richiesto e dimensionare la valvola in base a questo elemento piuttosto che a valori medi.
Funzione della valvola: se l'applicazione richiede, ad esempio, una valvola a 3/2 o 5/2.
Funzionamento della valvola. La modalità di funzionamento migliore della valvola. Può essere azionata elettricamente da un solenoide o adattarsi a una data applicazione mediante un'alimentazione ad aria (pilota). Il meccanismo di ritorno richiesto, meccanico a molla o elettrico/ad aria, dipende dall'applicazione. La valvola deve essere normalmente aperta o chiusa (vedi sotto).
Considerazioni sul sistema. La velocità di ciclo è un elemento critico, così come la capacità di lavorare a pressioni di esercizio più elevate. Ciò potrebbe influenzare il tipo di costruzione della valvola scelta, come indicato di seguito.
Considerazioni ambientali: a quale temperatura ambiente occorre azionare la valvola? Esistono deviazioni di processo rispetto a tale temperatura? Il processo ha luogo in un ambiente ostile, ad esempio in un'atmosfera esplosiva?
Nella scelta del collettore occorre tenere conto di quanto segue:
Compatibilità delle valvole: abbinare il collettore alla valvola scelta, garantendo l'allineamento delle porte e l'assenza di restrizioni al flusso
Numero di vie: quante valvole utilizzare in un medesimo posto per un determinato processo. È necessario prevedere una certa "ridondanza" per l'espansione futura.
Ambiente: come per la valvola, il collettore potrebbe dover funzionare o essere protetto da un ambiente di lavoro ostile
Quali sono i tipi di valvole e collettori in linea?
Come già indicato, esistono diversi tipi di valvole a cursore in grado di soddisfare le diverse esigenze applicative. Le valvole a cursore appartengono a una linea più generale denominata "valvole ad azione di taglio", denominazione legata al fatto che il meccanismo a cursore scorre attraverso gli ingressi e le uscite, determinando il percorso del flusso d'aria in base alla posizione.
Il cursore profilato si inserisce all'interno di un foro metallico lavorato: la tenuta tra le superfici è fondamentale per ridurre al minimo le perdite. In un sistema (tenuta morbida) vengono utilizzati anelli di tenuta elastici ma più morbidi rispetto al metallo. Le guarnizioni vengono fissate al cursore in movimento con un'opzione denominata tenuta dinamica: nella tenuta statica, le guarnizioni vengono mantenute nel corpo della valvola e il cursore si sposta attraverso di esse.
Un secondo sistema (senza premistoppa) si basa sulla tolleranza tra le superfici metalliche del cursore e del foro metallico, un valore talmente preciso da rendere superflue le guarnizioni più morbide (principio del "cuscinetto d'aria").
L'opzione soft-seal offre un flusso più elevato e tassi di perdita inferiori rispetto a quella senza premistoppa, ma la durata di quest'ultimo è molto più lunga (con le soft-seal, in genere 30-50 milioni di cicli rispetto ai 250-300 milioni di cicli del premistoppa), in grado di lavorare a tassi di ciclo più rapidi e con pressioni operative più elevate.
Il termine "normale" indica la funzione della valvola in assenza di influenze esterne. Quindi, una valvola normalmente chiusa (N/C) bloccherà il flusso nella posizione di riposo. Avverrà il contrario per una valvola normalmente aperta (N/O) (si tratta del contrario di quanto avviene per un interruttore elettrico).
La posizione "normale" di una valvola 5/3 è quella centrale. In questo caso, sono possibili tre opzioni. APB indica "All Ports Blocked": tutte le 5 porte vengono sigillate. COE (Centre Open Exhaust) significa che l'alimentazione è bloccata e le porte di uscita vengono scaricate. Infine, COP (Centre Open Pressure) indica una porta di alimentazione collegata a entrambe le uscite con gli scarichi bloccati.
Quali sono le applicazioni tipiche di una valvola e un collettore in linea?
Le valvole vengono impiegate in una vasta gamma di applicazioni industriali. La funzione delle valvole consiste nel controllare i componenti a valle, di solito un attuatore. Ad esempio, una valvola 3/2 consente di controllare un cilindro a singolo effetto, mentre una valvola 5/2 controlla un cilindro a doppio effetto. Se un processo richiede il funzionamento infrequente dell'attuatore, consigliamo di usare una valvola normalmente chiusa, in modo che il sistema resti senza pressione quando non è richiesta alcuna forza.
Se un processo richiede più valvole, è consigliabile utilizzare un collettore per montare le valvole necessarie. Si tratta di una "centralizzazione" utile per alloggiare le valvole in un contenitore e soddisfare i requisiti ambientali.
Cos'altro occorre a una valvola in linea e un collettore?
Raccordi e tubi in base alle dimensioni dell'attacco della valvola utilizzata. Consigliamo di installare silenziatori sulle porte di scarico. Per la progettazione di un nuovo sistema è possibile usare un'ampia gamma di attuatori e attrezzature per la preparazione dell'aria.