-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 2
1. Pneumatika alapfogalmak
Mi a pneumatika?
A nagynyomású, gázhalmazállapotú közegek műszaki alkalmazásokra
felhasználó tudományága. Mivel a pneumatikus eszközök sűrített
levegővel működnek, ezért a továbbiakban úgy definiálnám, hogy a
pneumatika sűrített levegős technológia.
Az ipar főleg automatizálási célokra használja a sűrített
levegős technológiát. Ezzel kapcsolatosan pneumatikáról vagy
pneumatikus rendszerekről beszélhetünk.
Számunkra a pneumatika a sűrített levegővel történő vezérlést és
erőátvitelt fogja jelenteni.
A pneumatika előnyei, hátrányai
A pneumatikus rendszereknek számos előnye van, amelyek közül
általánosságban véve a legfontosabbak:
az energiaforrás, vagyis a sűrített levegő a környezetünkből
származik, amely korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre
használat után a sűrített levegő visszanyeri eredeti állapotát,
anélkül, hogy bármi változáson menne keresztül
a sűrített levegő rugalmas, ezért lengés- és
vibráció-csillapításnál, rugózásnál előnyösen alkalmazható
a sűrített levegő csővezetékeken keresztül gyorsan szállítható
anélkül, hogy jelentős veszteségek lépnének fel
felhasználható olyan területeken is, ahol fokozott a tűz- és
robbanásveszély a nyomás-, és mennyiségszabályozásnak köszönhetően
az energiaátvitel tág határok
között szabályozható a pneumatikus elemek könnyen szerelhetők,
karbantarthatók, működésük megbízható
Az előnyök mellett a legjellemzőbb hátrányokkal is szembesülnünk
kell:
a sűrített levegő – a felhasználás helyétől függően – gondos
előkészítést igényel, mivel a környezeti levegő kompresszálását
követően nedvességet, valamint szilárd és légnemű szennyeződést is
tartalmazhat
a sűrített levegő előállítása a magas energiaárak, valamint a
kompresszorok hatásfoka miatt viszonylag drága energiahordozó
a levegő összenyomhatóságából adódóan nem lehet a
végrehajtóelemek terhelés-független pozícionálását
megvalósítani
Fizikai alapfogalmak, mértékegységek
Az SI [Mértékegységek Nemzetközi Rendszere, röviden SI (Système
International d’Unités)] mértékegységrendszer számos alap és
származtatott mértékegységre épül. Ezek átfogó részletezésére most
nem térnék ki.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 3
Alap mértékegységek, amelyek számunkra – a pneumatikában –
érdekesek lehetnek:
méter - m (hossz) kilogramm - kg (tömeg) másodperc - s (idő)
kelvin - K (hőmérséklet)
Származtatott mértékegységek, amelyet tisztázunk:
newton - N (erő) pascal - Pa (nyomás)
Erő
Azokat a hatásokat, amelyek a testeken alak-, vagy
mozgásállapot-változásokat hoznak létre, erőhatásoknak nevezzük.
Azt a fizikai mennyiséget, amely a testek közötti kölcsönhatást
(erőhatást) jellemzi, erőnek nevezzük.
A fizikában az erő olyan hatás, amely egy tömeggel rendelkező
testet gyorsulásra késztet.
jele: F mértékegysége: newton mértékegységének a jelölése: N
SI-ben kifejezve:
(kilogramm * méter / szekundum-négyzet)
Nyomás
A nyomás fizikai mennyiség, az anyagok egyik fizikai jellemzője,
állapothatározó. A nyomás a folyadékokban és gázokban egyformán
terjed minden irányban. A nyomást a nyomóerő (F) és a nyomott
felület (A) hányadosából számítjuk ki, vagyis
jele: p mértékegysége: pascal mértékegységének a jelölése: Pa
SI-ben kifejezve:
(newton / négyzetméter)
A nyomás esetén a következő többszörösüket szokás használni: 1
kPa (kilopascal) = 1.000 Pa 1 MPa (megapascal) = 1.000.000 Pa
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 4
A bar elnevezés használata általánosan elterjedt a
fluidtechnikában. 1 bar = 100.000 Pa = 0,1 MPa = 0,1 N/mm2 (newton
/ négyzetmilliméter)
Néhány országban, így például Nagy-Britanniában és az Egyesült
Államokban használatos még a psi (font / négyzethüvelyk) 1 psi =
0,07 bar, kerekítve
A normál légköri nyomás, a tengerszintre vonatkoztatott nyomás,
melynek értéke 1 atm (atmoszféra). 1 atm = 101.325 Pa = 1013,25
mbar (millibar) vagy hPa (hektopascal) Ezt a mértékegységet
elsősorban a meteorológiában használják. A gyakorlatban 1 atm = 1
bar.
A túlnyomás a normál légköri nyomás fölötti értéket mutatja. Az
abszolút nyomás értékébe a légköri nyomást is beleszámítjuk, tehát
az abszolút nyomást 0 Pa-tól számoljuk. abszolút nyomás = túlnyomás
+ légköri nyomás.
Jelölések összefoglalása
p(a) : abszolút nyomás p(t) : túlnyomás -p(t) : vákuum
Példák
6 bar túlnyomás = 6 bar(t) 7 bar abszolút nyomás = 7 bar(a) 0,7
bar abszolút nyomás = 0,7 bar(a) vagy
-0,3 bar(t)
A túlnyomás és a vákuum elnevezés arra utal, hogy a nyomás
nagyobb vagy kisebb, mint a légköri nyomás.
A vákuum minőségét osztályokra szokták bontani: Vákuum
osztályozása Normál légköri nyomás 101325 Pa = 1,01325 bar = 1 bar
Elő vákuum (vagy „durva vákuum”) 100 kPa ... 3 kPa = 1 bar ... 0,03
bar Közép vákuum 3 kPa ... 100 mPa = 0,03 bar ... 0,001 mbar Nagy
vákuum 100 mPa ... 1 µPa = 0,001 mbar ... 0,01 nbarUltra nagy
vákuum 100 nPa ... 100 pPa Extrém nagy vákuum < 100 pPa Világűr
100 µPa ... < 3 fPa Tökéletes vákuum 0 Pa
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 5
A pneumatikában a bar mértékegység használatos. Ha nincs egyéb
utalás rá, akkor a nyomás alatt túlnyomás értendő.
Lássuk ezt a gyakorlatban...
Számítsuk ki, hogy mekkora erőt fejt ki egy adott méretű
munkahenger, adott nyomáson.
Pascal törvénye értelmében:
p: nyomás [Pa] F: erő [N] A: felület [m2]
Mekkora erőt fejt ki egy 40 mm átmérőjű munkahenger, 6 bar
nyomáson, ha alaphelyzetéből indulva a véghelyzetbe
működtetjük?
Azért hogy az értékeket mértékegység-helyesen helyettesítsük be
a képletekbe, a nyomásértéket átváltjuk MPa-ba, amely nem más, mint
N/mm2, a hosszméreteket pedig mm-ben adjuk meg.
Munkahenger átmérője: Amely a tulajdonképpen a munkahenger
dugattyújának az átmérője:
A munkahenger dugattyújának a felülete: A kör területének a
számítása, azaz a kör keresztmetszetű munkahenger dugattyújának a
felülete:
A képletbe behelyettesítve az értékeket:
Üzemi nyomás:
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 6
A munkahenger nyomóerejének a számítása: Pascal törvénye
értelmében:
A képletbe behelyettesítve az értékeket:
A kiszámolt érték egy elméleti erő. A gyakorlatban 5%
veszteséggel számolhatunk, amely a súrlódást, valamint az egyéb
veszteséget korrigálja.
Ennek megfelelően egy 40 mm átmérőjű munkahenger, 6 bar nyomáson
megközelítőleg 716 N nyomóerőt fejt ki, amely - gyakorlatias
szemmel nézve - egy közel 73 kg-os tömeg súlyerejének felel
meg.
Mekkora erőt fejt ki ugyanez a munkahenger, ha véghelyzetből
alaphelyzetbe működtetjük?
Ugyanennek a munkahengernek a húzóereje kisebb, mint a
nyomóereje, mivel a dugattyúrúd által lefedett területre a
munkahenger dugattyúján nem hat a levegő nyomása.
A dugattyú felületének számításakor a dugattyúrúd által
csökkentett felületet vesszük figyelembe. Azaz a dugattyú által
meghatározott kör területéből kivonjuk a dugattyúrúd által
meghatározott kör területét. D = dugattyú átmérője (40 mm) d =
dugattyúrúd átmérője (16 mm)
Az 5% veszteséggel való számolást követően a munkahenger
húzóereje megközelítőleg 601 N, szemben a 716 N nyomóerővel.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 7
2. Pneumatikus rendszer elvi felépítése, elemei
A sűrített levegő útja az előállításától a fogyasztóig
Az előzőekben már definiáltuk, hogy számunkra a pneumatika a
sűrített levegővel történő vezérlést és erőátvitelt jelenti. Ebből
adódóan a sűrített levegőt előállító berendezés, valamint a
kiépített léghálózat közvetett módon kötődik a pneumatikához, a
pneumatikus vezérlésekhez.
Azonban a vezérlések és végrehajtó elemek ismerete mellett
szükséges ismernünk, hogy milyen a komplex pneumatikus rendszer
elvi felépítése. Az alábbi ábra a környezeti levegő útját ábrázolja
a kompresszortól a végrehajtó elemekig.
A pneumatikus rendszer szerkezetére jellemző, hogy a különböző
elemek a feladattól függően a térben bármilyen korlátozás nélkül
elhelyezhetők.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 8
Sűrített levegő előállítása és továbbítása
Mivel az alábbi elemek közvetett módon kapcsolódnak a sűrített
levegővel történő vezérlésekhez, ezért ettől részletesebben most
nem kerülnek ismertetésre.
Légszűrő A kompresszor szívóágába van beépítve, amely
megakadályozza, hogy a levegőben lévő szilárd szennyeződés
bekerüljön a rendszerbe. Szűréssel eltávolítható a levegő
nemkívánatos komponenseinek jelentős része.
Kompresszor A kompresszor feladata, hogy megfelelő mennyiségű és
nyomású sűrített levegőt biztosítson a pneumatikus rendszer
számára. A meghajtómotorban keletkező mechanikai munka a
kompresszoron keresztül adódik át a sűrített levegőnek. Ma az
iparban leggyakrabban alkalmazott kompresszor típus a
csavarkompresszor, de használatosak még a hagyományos dugattyús
kompresszorok is.
Hűtve szárító, valamint rendszerszűrők A kompresszorok által
beszívott környezeti levegő nedvességtartalmának jelentős része a
sűrítés utáni visszahűléskor víz formájában kiválik a sűrített
levegőből. A víz bármely halmazállapotú jelenléte nem kívánatos a
pneumatikus rendszerekben. A hűtve szárító berendezés a levegő
gyors lehűtésével kondenzálja, illetve eltávolítja a vizet.
Alkalmazzák még az adszorpciós szárítót, amelyben egy speciális
anyag segítségével megkötik a levegő nedvességtartalmát.
Az olajkenésű kompresszorok által szállított sűrített levegő -
eltérő mennyiségben - olajjal szennyezett. Mindemellett a
környezetből beszívott szennyeződések, valamint a rendszerben
esetlegesen még jelenlévő szennyeződések egy része is a sűrített
levegővel távozik a - sűrített levegőt előállító - berendezésből. A
rendszerszűrők a kompresszor által megtermelt sűrített levegő
utókezelésére használatosak, előkészítve a levegőt a különböző
felhasználási területek számára.
Légtartály A légtartály a sűrített levegő átmeneti tárolására
alkalmas, ezáltal az időszakosan megnövekedő levegő-szükségletet
tudja biztosítani a pneumatikus berendezések számára. A
légtartályban kerül elhelyezésre a kondenzátum-leeresztő szelep,
amely manuálisan vagy automatikusan leereszti a tartályban
esetlegesen felgyülemlett kondenzvizet.
Léghálózat A rendszerben áramló sűrített levegőt szállítja a
kompresszortól a felhasználás helyére. Az energiaszállító
csővezeték méretezésekor, lényeges a léghálózat helyes kialakítása
is, amely nagyban befolyásolja a rendszer üzembiztonságát.
Egy "apróbetűs fejezet" mindenkinek
Azt a tényt egyáltalán nem lehet megkerülni, hogy egy
pneumatikus rendszer üzembiztonsága nagyban függ a sűrített levegő
minőségétől, éppen ezért mindenkinek ajánlom a következő fejezetet,
amelyben az ISO 8573-1:2011 szabvány is említésre kerül, amely a
sűrített levegőnek a részecskékre, vízre és az olajra vonatkozó
tisztasági kategóriáit írja elő.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 9
A pneumatikus vezérlésű rendszerek számára elengedhetetlen a
kiváló minőségű sűrített levegő. A kiváló minőség azonban
alkalmazási területektől függően más-más követelményeket
jelent.
A különösen jó minőségű, 100%-ig olajmentes, az ISO 8573-1
szabványnak megfelelő, 0. osztályba sorolt sűrített levegőt
napjainkban már nem csak a gyógyszeripar, az orvoslás, az
élelmiszergyártás és az elektrotechnika használja. Minden olyan
területen igény van rá, ahol kimagasló minőségű termékeket
állítanak elő. Az ISO 8573-1 szabvány szerinti 0. osztály
meghatározza az egyes sűrített levegő termékek kategóriáit. Ez
jelenti többek között a folyadék, gőz és aeroszol formájában
megjelenő olajszennyeződésekre vonatkozó legszigorúbb
osztályozást.
A szabvány szerint a sűrített levegő akkor felel meg az 1.
minőségi osztálynak, amennyiben a visszamaradó olajtartalom kisebb,
mint 0,01 mg/m3, és legfeljebb 0,1 µm átmérőjű és 0,1 mg/m3
sűrűségű szilárd részecskéket tartalmaz. A nedvességtartalomnak a
< -70°C-os harmatpontnak kell megfelelnie.
A sűrített levegő tisztasági osztályba sorolása - ISO 8573-1
szabvány
A sűrített levegőben a szilárd részecskék, a víz, valamint az
olaj a három fő szennyező, amelyeket a sűrített levegő tisztasági
kategóriái szerint osztályokba sorolják. A szennyezők
koncentrációit úgy csoportosítják, hogy minden egyes tartomány
saját tisztasági osztály szerinti indexet kap.
Adott mérési pontban, a sűrített levegő tisztasági osztályának a
jelölési elve a következő adatokat tartalmazza: ISO 8573-1:2010
[A:B:C]
A - részecskeosztályok | 0...8, X B - nedvességtartalom | 0...9,
X C - olajtartalom | 0...4, X
Például: ISO 8573-1:2010 [4:3:3]
Ha a szennyezési szint az X osztályba esik, akkor a szennyező
legnagyobb koncentrációját kerek zárójelben kell megadni. Az alábbi
példában a folyékony víztartalom koncentrációja, Cw 15 g/m3.
Például: ISO 8573-1:2010 [4:X(15):3]
Megfelelő levegő-előkészítés nélkül nem megy...
A levegő tisztántartása érdekében tett minden előrelépés
ellenére a magas károsanyag-terhelés tényét nem lehet figyelmen
kívül hagyni. A környezeti levegő szennyezettségében jelentős
szerepet játszanak az ásványi olaj alapú aeroszolok, valamint a
többi gáz halmazállapotú szénhidrogének.
Még az olyan rendkívül tiszta gyártási folyamatokat igénylő
termékek, mint élelmiszerek vagy gyógyszerek előállítása esetén is
gyakran kimutatható a környezeti levegő magasabb
szénhidrogéntartalma, amely a gyártás, csomagolás során bekerülhet
a termékbe.
A kompresszorállomások gyakran már a környezeti levegővel
jelentős mennyiségű káros anyagot szívnak a rendszerbe. A megfelelő
előkészítés nélkül teljesen lehetetlen a meghatározott minőségű
sűrített levegő előállítása, amennyiben nem ismert, hogy a
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 10
kompresszor által beszívott környezeti levegő milyen
szennyeződéseket tartalmaz. Mindez teljesen független a sűrítés
módjától.
Azok az üzemeltetők, akik azokra a kijelentésekre hagyatkoznak,
amelyek szerint az előkészítés nélküli sűrített levegő minden
további nélkül alkalmazható a nagy precizitású vezérlésekben,
valószínűleg problémákkal fognak szembesülni a berendezések
üzembiztonsága és/vagy a termékminőség terén.
Ennek oka a beszívott levegő bizonytalan minősége és az a tény,
hogy az olajmentes elven működő kompresszorok esetében csak a
sűrítőtér az az egység, ami olajmentesen üzemel. A kompresszorban a
mozgó alkatrészek – mint pl. a csapágyak és a tengelyek – is kenést
igényelnek, ahol a kenési pontokat csak tömítések választják el a
sűrítőtértől.
Következésképpen...
Egy pneumatikus működtetésű berendezés megfelelő üzemeltetése
érdekében,
ismerjük, hogy a sűrített levegőt előállító berendezésünk milyen
minőségű levegőt szív be a környezetből
győződjünk meg arról, hogy a kompresszort követően olyan
egységek (szűrők, hűtveszárító berendezés) vannak beépítve, amelyek
biztosítják a működtetett berendezések számára a megfelelő
tisztaságú sűrített levegőt
legyünk tisztában azzal, hogy a rendszerben lévő folyékony
szennyezők - különösen víz esetén - a levegőhálózaton belül
elősegíthetik a korróziót, ezáltal további szennyezőket
létrehozva
amennyiben olyan pneumatikus elemet működtetünk, amely nagyobb
igénybevételnek van kitéve, gondoskodjunk a megfelelő
ködolajzásról, helyi vagy rendszer szinten
A pneumatikus rendszer legfontosabb elemei
A sűrített levegő előállítását, a megfelelő előkészítését és a
felhasználás helyére történő szállítását tekintsük „adottnak”,
hiszen ettől a ponttól kezdődően tekinthetjük a rendszerünket - a
jelenlegi megközelítésünk szerint - pneumatikus rendszernek.
A pneumatikus rendszer elvi felépítését az alábbi ábra mutatja
be, egy "alapkapcsolás" elemein keresztül.
Az egyes elemeket szimbólumokkal jelöljük, amelyeket vonalakkal
kötünk össze, jelölve ezzel a sűrített levegő útját. A kapcsolási
rajzok összeállításánál jellemzően a levegőelőkészítő egységek
lent, míg a végrehajtó elemek fent kerülnek elhelyezésre,
elősegítve ezzel az áttekinthetőséget.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 11
A pneumatikus elemeket - a fenti ábra szemléltetése alapján -
csoportosíthatjuk:
Levegőelőkészítő egységek o szűrők o nyomásszabályzók o olajozók
o bekapcsoló szelepek o lágyindító egységek o ...
Vezérlő szelepek o útszelepek o különféle vezérlőszelepek o
logikai szelepek o ...
Áramlásszabályzó szelepek o fojtó szelepek o visszacsapó
szelepek o fojtó-visszacsapó szelepek o ...
Végrehajtó elemek, munkahengerek o dugattyúrudas munkahengerek o
dugattyúrúd nélküli munkahengerek o forgatóhengerek o ...
Pneumatika csövek, csatlakozók o a sűrített levegő
továbbítására, valamint az egyes elemek összekötésére alkalmas
elemek
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 12
3. Vezérlőszelepek csoportosítása, kialakítása
Pneumatikus vezérlőelemek
A pneumatikus működtetésű végrehajtó elemek (munkahengerek,
forgatóhengerek, stb.) mozgását az irány, a sebesség, az erő és a
működési sorrend tekintetében szelepek vezérlik.
A szelepeket funkciójuk alapján csoportosítjuk:
A szelepek mellett egy alkalmazási példa kapcsolási rajza is
látható. A funkciót megvalósító szelep szimbóluma piros színnel van
jelölve. A kapcsolási rajzokról és az ábrázolási módokról
részletesen egy következő tananyagban lesz szó.
Útirányt vezérlő szelepek - útszelepek A levegőáramlás irányát
vezérlik. A végrehajtó elemek vagy további vezérlőszelepek
vezérlését látják el. Alkalmazási példa: egy kettősműködésű
munkahenger vezérlése egy kézi működtetésű 5/2-es útszelep
alkalmazásával.
Mennyiségszabályzó szelepek - fojtó-, és fojtó-visszacsapó
szelepek Korlátozzák a szelepen átáramló levegő mennyiségét.
Alkalmazási példa: a fenti példánál maradva, a munkahenger
sebességét fojtó-visszacsapó szelepekkel állítjuk be, ahol mindig a
munkahengerből távozó levegőt fojtjuk.
Nyomást meghatározó szelepek - nyomásszabályzók A beállított
nyomást állandó értéken tartják. Alkalmazási példa: a fenti
példánál maradva, a munkahenger által kifejtett erőt, az azt
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 13
működtető sűrített levegő nyomásával lehet meghatározni. A
sűrített levegő nyomását egy nyomásszabályzó szelepen keresztül
állíthatjuk be a kívánt értékre, amelyet a hozzá kapcsolt
manométeren lehet ellenőrizni.
Gyorsleürítő szelepek A munkahengerek gyorslégtelenítésére
használatos a dugattyúsebesség megnövelése érdekében. Alkalmazási
példa: a fenti munkahenger példájánál maradva, a munkahengernek
rendkívül gyorsan kell véghelyzetbe állni, azért a munkahenger
mínusz kamrájában lévő levegőt rendkívül gyorsan szükséges
leszellőztetni. A kiáramló levegőt nem a vezérlőszelepen, hanem a
gyorsleürítő szelepen keresztül pufogtatjuk ki.
Logikai szelepek Valamely logikai alapműveletet (ÉS, VAGY, NEM)
megvalósító pneumatika szelep. A logikai műveletekkel, a
Bool-algebra alkalmazásával szinte minden matematikai feladat
megoldható. Alkalmazási példa: egy egyszeres működésű munkahenger
vezérlése két darab kézi működtetésű 3/2-es szeleppel és egy
logikai VAGY szeleppel. A kapcsolásban vagy az egyik, vagy a másik
útszeleppel tudjuk működtetni a munkahengert; mindkét szelep
működtetése esetén a munkahenger alaphelyzetben marad.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 14
Visszacsapó szelepek Az egyik irányban zárják, a másik irányban
nyitják az áramlás útját. Alkalmazási példa: a kettősműködésű
munkahenger alaphelyzetbe állításához - levegőtakarékossági
szempontokat figyelembe véve - nincs szükség akkora nyomásra, mint
amekkora a munkahengert véghelyzetbe működteti. Az alaphelyzetbe
állításhoz kisebb nyomást állítunk be a nyomásszabályzón, mint a
rendszernyomás. A visszacsapó szelep biztosítja, hogy a munkahenger
mínusz kamrájából a levegő szabadon átáramolhasson, és a szelepen
kipufogjon, amikor a munkahenger véghelyzetbe áll. Azonban a
visszacsapó szelep visszafelé már zárja az áramló közeg útját, és
csak a nyomásszabályzó szelepen keresztül tud áramolni a sűrített
levegő.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 15
Útszelepekről általánosan
Az útszelepek a pneumatikus vezérlések egyik legfontosabb
elemei. Az útszelepek a sűrített levegő áramlásának indítására,
megállítására és irányítására szolgálnak. Ezek a szelepek
gyakorlatilag a munkahengerek, végrehajtó elemek vagy további
szelepek vezérlését látják el.
Ki kell hangsúlyozni, hogy az útváltó szelepek nem szabályozási
feladatokra lettek megalkotva, tehát nem tud a nyomáson és
tömegáramon változtatni.
Az útszelepeket - különböző szempontok szerint -
csoportosíthatjuk:
szerkezet szerint o tolattyús o ülékes
működtetés és vezérlési mód szerint o mechanikus működtetésű o
kézi működtetésű o pneumatikus vezérlésű o elektromos vezérlésű
helyzetstabilitás szerint o monostabil (egy stabil helyzete van
a szelepnek) o bistabil (két stabil helyzete van a szelepnek) o
három-, vagy több állású
kapcsolási állapot szerint - egyes szelepek esetén o 2/2-es és
3/2-es szelepek esetén
alaphelyzetben nyitott alaphelyzetben zárt
o 3/3-as, 4/3-as és 5/3-as szelepek esetén középállásban zárt
középállásban nyitott középállásban leszellőztetett
csatlakozások és működési helyzet o 2/2-es o 3/2-es o 3/3-as o
4/2-es o 5/2-es o 4/3-as o 5/3-as
Ezeken kívül vannak még további, egyedi kivitelű szelepek,
azonban azok alkalmazása nem általános. A legáltalánosabban
használatos szelepek vastag betűvel vannak jelölve.
A fenti csoportosításokat az alábbiakban tekintjük át
részletesebben.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 16
Útszelepek szerkezeti kialakítása
A szelepek szerkezeti kialakítása alapvetően meghatározzák a
szelep felépítését, kialakítását. Ezért ismerjük meg, hogy mi a
különbség a két változat között.
Minden útszelep egyik alapeleme a szeleptest. A szeleptest
egyesíti és tartja össze a szelep többi elemét. Másik legfontosabb
eleme a mozgórész vagy záróelem, amely nyitja, zárja illetve
összeköti a szelep csatlakozásait.
A mozgórész elmozdításával a megfelelő nyílások kapcsolódnak
össze, meghatározva ezzel a sűrített levegő áramlásának irányát
is.
A záróelem lehet tolattyú vagy szeleptányér. Ennek megfelelően
megkülönbözetünk:
tolattyús és ülékes szelepeket
Tolattyús szelepek
A tolattyús szelepeknél a megfelelő csatlakozások kapcsolatát a
hengeres tolattyú axiális irányú (tengelyirányú) elmozdulása hozza
létre. Az alábbi két ábrán a tolattyús szerkezetű szelep zárt és
nyitott helyzete látható.
Ülékes szelepek
Ülékes szelepek esetén a szeleptányér és az ülék záródásával
megakadályozza a közeg szabad áramlását. Az alábbi két ábrán az
ülékes szerkezetű szelep zárt és nyitott helyzete látható.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 17
Útszelepek működtetés és vezérlési mód szerinti
csoportosítása
Az útszelep működtetése lényegében a mozgórész egyik stabil
helyzetből a másikba való elmozdítására korlátozódik. Az elmozdulás
a szelep működtetésére fordított mechanikai munka segítségével
történik. Ennek megfelelően megkülönböztetünk:
mechanikus működtetésű, kézi működtetésű, pneumatikus vezérlésű,
elektromos vezérlésű szelepeket
A vezérlési mód szerinti csoportosítást együtt kezeljük a szelep
működtetésével, amely lehet:
közvetlen vagy direkt vezérlésű A szelep átváltása közvetlenül,
az áramló közeg energiájának a felhasználása nélkül kerül
átváltásra.
elővezérelt Ebben az esetben létezik egy kisebb útszelep -
úgynevezett elővezérlő szelep -, amely a főszelep átváltását
vezérli. Az elővezérlő szelep működéséhez szükséges energiát a
vezérelt közegből nyeri.
segédlevegős elővezérelt Működésében megegyezik az
elővezéreltnél leírtakkal, azzal a különbséggel, hogy az elővezérlő
szelep működtetéséhez külön táplevegő-ellátást biztosítunk, tehát
nem a vezérelt közegből nyeri az átkapcsoláshoz szükséges
energiát.
Útszelepek helyzetstabilitás szerinti csoportosítása
A szelep helyzetstabilitása tulajdonképpen arra utal, hogy a
szelepnek hány stabil helyzete lehetséges abban az esetben, ha
megszűnik a szelepet működtető mechanikai munka (amely lehet,
mechanikus, kézi, pneumatikus vagy elektromos).
Helyzetstabilitás szerint megkülönböztetünk:
monostabil A szelepnek egy stabil helyzete van. A működtető-
vagy vezérlő jel hatására a szelep átvált; majd ennek megszűnésekor
a szelep alaphelyzetbe áll vissza. (Ha nagyon leegyszerűsítve
szeretnénk példát hozni, akkor ez olyan, mint a "kapucsengő". Addig
jelez a csengő, ameddig nyomjuk a kapcsolót...)
bistabil A szelepnek két stabil helyzete van. A működtető vagy
vezérlő jel hatására a szelep átvált; és mindaddig abban a
pozícióban marad, ameddig a vezérlő jel a szelep visszaállására nem
készteti. A bistabil szelepeket impulzusszelepnek is szokás
nevezni, mert elektromos vagy pneumatikus vezérlés esetén egy
impulzus is elegendő a szelep átváltására. (A fenti egyszerűsített
példánál maradva, a bistabil kapcsolás olyan, mint a
"villanykapcsoló". Elegendő csak egy pillanatra működtetni a
kapcsolót, és a lámpa égve marad...)
három-, vagy több állású Elvevezéséből adódóan a szelepnek több
állása lehetséges, annak kialakításától és működtetésétől
függően.
Útszelepek csatlakozási számuk és működési helyzetük
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 18
A szelepek "kapcsolási állapota", valamint a "csatlakozási
számuk és működési helyzetük" részletes ismertetése egy következő
tananyagban lesz elérhető. Most csak azért tekintjük át, hogy
értelmezni tudjuk a szelepek jelölését.
Az útváltó szelepek jelölése a munkaági csatlakozónyílások száma
(a vezérlőcsatlakozásokat nem számítva) és a működési helyzetek
száma szerint történik:
[csatlakozások száma] / [működési helyzetek száma]
Például:
3/2-es útszelep (ejtsd: "három per kettes") A szelepnek 3
munkaági csatlakozása és 2 működési helyzete van.
Csatlakozások és működési helyzetek száma alapján a
leggyakrabban alkalmazott szelepek: 2/2-es, 3/2-es, 5/2-es, és
5/3-as
Tekintsük át a gyakorlatban...
Az elektromos vezérlésű szelepek, vezérlési mód szerinti
csoportosítására példák:
Elektromos, direkt vezérlésű szelep (pl.: MH 311 015)
Szerkezeti kialakítás szerint: ülékes szelep Vezérlési mód
szerint: direkt vezérlésű Helyzetstabilitás szerint: monostabil
Kapcsolási állapot szerint: alaphelyzetben zárt Csatlakozási szám
és működési helyzet szerint: 3/2-es
A mágnestekercs által létrehozott mágneses erő közvetlenül
működteti a szeleptányért, átkapcsolva ezzel a szelepet.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 19
Elektromos, elővezérelt vezérlésű szelep (pl.: MH 310 701) A
szelep logikailag két részre bontható: főszelepre és elővezérlő
szelepre, azonban mindig a főszelep tulajdonságai a
meghatározók.
Szerkezeti kialakítás szerint: tolattyús szelep (elővezérlő:
ülékes) Vezérlési mód szerint: elővezérelt vezérlésű (elővezérlő:
direkt vezérlésű) Helyzetstabilitás szerint: monostabil Kapcsolási
állapot szerint: alaphelyzetben zárt Csatlakozási szám és működési
helyzet szerint: 3/2-es
A mágnestekercs által létrehozott mágneses erő működteti az
elővezérlő szelepet, amely ennek hatására átkapcsolja a főszelepet.
Az elővezérlő szelep a táplevegő-ellátását a vezérelt közegből
kapja.
Elektromos, segédlevegős elővezérelt szelep (pl.: MEH 311 701)
(részlet a szelepről - elővezérlő szelep)
Szerkezeti kialakítás szerint: tolattyús szelep (elővezérlő:
ülékes) Vezérlési mód szerint: elővezérelt segédlevegős vezérlésű
(elővezérlő: direkt vezérlésű) Helyzetstabilitás szerint:
monostabil Kapcsolási állapot szerint: alaphelyzetben zárt
Csatlakozási szám és működési helyzet szerint: 3/2-es
A mágnestekercs által létrehozott mágneses erő működteti az
elővezérlő szelepet, amely ennek hatására átkapcsolja a
főszelepet.
Segédlevegős működtetés esetén az elővezérlő szelep
táplevegő-ellátása külön csatlakozáson történik, így független a
vezérlet levegőtől. A segédlevegő csatlakozás az elővezérlő
szelepen található.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 20
4. Pneumatikus útszelepek működése
Elektromos, direkt vezérlésű szelepek működése
A közvetlen, vagy direkt vezérlésű útszelepek szerkezeti
kialakításuk szerint - jellemzően - ülékes szelepek, ahol a
szeleptányér elmozdulása nyitja vagy zárja a közeg áramlását.
Az alábbi ábrán egy elektromos, direkt vezérlésű, 3/2-es
útszelep metszeti ábrája látható.
Vezérlés: elektromos vezérlésű Az elektromos áram által keltett
mágneses teret használjuk fel az ankercsőben lévő vasmag
elmozdítására, amely ezáltal működteti a szeleptányért.
Vezérlési mód: közvetlen, direkt vezérlésű Közvetlenül a
mágneses tér erejét használjuk fel a szelep nyitásához. Nincs
további energiaforrás, nem alkalmazunk segédenergiát.
Helyzetstabilitás: monostabil Egy stabil helyzete van a
szelepnek. A vezérlő feszültség megszűnésekor a szeleptányér a
rugóerő által visszazár a szelepüléken.
Kapcsolási állapot: alaphelyzetben zárt Működtető feszültség
hiányában a szelep zár. Az 1-es tápcsatlakozáson keresztül nem
áramlik tovább a közeg a 2-es vezérelt csatlakozás felé.
Csatlakozások és működési helyzetek száma alapján: 3/2-es, a
szelepnek 3 munkaági csatlakozása és 2 működési helyzete van.
A direkt vezérlésű, ülékes szelepek jellemző paraméterei:
Névleges átmérő: DN 1,2 … 3 mm Névleges nyomás: PN 10 bar
Átáramlás: QN 10 … 210 l/min Csatlakozások: M5, G1/8” és G1/4”
Elektromos teljesítmény: 3W / 5VA
A 10 bar üzemi nyomású közeget csak - relatíve - kis
keresztmetszeteken keresztül tudja vezérelni, amely így kisebb
átáramlást biztosít, azonban ez kis elektromos teljesítmény mellett
biztosítható.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 21
Működési folyamat:
Az 1-es csatlakozáson keresztül csatlakozik a szelep a
táplevegőre. A rugóerő a szeleptányért az üléken tartja, az 1-es
csatlakozás zárva van, miközben a 2-es csatlakozás felől a 3-as
csatlakozáson leszellőzik a szelep. (Ez az állapot a 3/2-es,
alaphelyzetben zárt szelep alaphelyzete.)
Vezérlő feszültség hatására a szeleptányér nyit, ugyanakkor
zárja a levegő útját a 3-as kipufogó csatlakozás felé. Az 1-es
csatlakozástól a 2-es csatlakozás irányába áramlik a sűrített
levegő, amely tulajdonképpen a szelep működtetett helyzete.
A vezérlő feszültség megszűnésekor a szeleptányér zár, és a 2-es
vezérelt csatlakozástól a 3-as kipufogó csatlakozáson keresztül
leszellőzik, amely által újra alaphelyzetbe kerül a szelep.
Fontos! A direkt vezérlésű szelepeknél csak a mágnestekercs
által keltett mágneses erővel tudjuk működtetni a szelepet. Ezért
csak kisebb névleges keresztmetszetű szelepek működtetésére
használatos, hiszen a mágneses erőnek le kell küzdenie a rugóerőt,
amely a szeleptányért alaphelyzetben tartja.
Hogyan működnek a „nagyobb” névleges átmérővel rendelkező,
direkt vezérlésű szelepek?
Az alábbi ábrán egy elektromos, direkt vezérlésű, 2/2-es
útszelep metszeti ábrája látható.
Minél nagyobb a szelep névleges átmérője (DN),annál nagyobb
rugóerőt kell alkalmazni a szelep alaphelyzetben tartásához, hiszen
ellensúlyozniszükséges a szeleptányérra ható közeg nyomását.
Az elektromos áram által keltett mágneses terethasználjuk fel a
szeleptányér nyitásához.
Működtetés során a nagyobb rugóerő leküzdéséhez,viszont
nagyteljesítményű mágnestekercsekszükségesek…
A példában szereplő szelep elektromosteljesítményfelvétele 24VDC
esetén 16W, amelyjelentős teljesítményfelvételt jelent a
direktvezérlésű szelepek teljesítményfelvételéhez képest.
Példaként a mellékelt szelep jellemző paraméterei:
Névleges átmérő: DN 10 mm Névleges nyomás: PN 2,5 bar
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 22
Átáramlás: QN 1670 l/min Csatlakozások: G3/8” és G1/2”
Elektromos teljesítmény: 16W / 20VA
A nagyobb keresztmetszet, nagyobb átáramlást eredményez, azonban
ezt csak - relatíve - kisebb üzemi nyomás és jelentősen nagyobb
elektromos teljesítmény mellett biztosítható.
A fenti példák alapján, ahhoz, hogy nagy névleges átmérővel
rendelkező szelepeket kis elektromos teljesítmény mellett
vezéreljük, segédenergiára van szükségünk. A segédenergiát
általában a vezérelt közegből vagy valamely más közegből nyerjük,
amelyet az elővezérlő szeleppel kapcsoljuk.
Elektromos vezérlésű, elővezérelt 5/2-es szelep működése
Az elővezérelt szelepek logikailag két szeleprészből állnak,
azonban mindig a főszelep paraméterei a meghatározóak.
Az alábbi ábrán egy elektromos vezérlésű, elővezérelt, 5/2-es
útszelep metszeti ábrája látható.
Az elővezérlő szelep 3/2-es ülékes szerkezetű, a főszelep 5/2-es
tolattyús szerkezetű, mégis a főszelep jellemzői a
meghatározóak.
Szerkezet szerint: tolattyús szelep A tolattyú axiális irányú
elmozdulása hozza létre a megfelelő csatlakozások kapcsolatát.
Vezérlés: elektromos vezérlésű Az elővezérlő szelepet
vezéreljük, amely teljesen megegyezik a fent ismertetett direkt
vezérlésű, 3/2-es szelep működésével.
Vezérlési mód: elővezérelt Az elővezérlő szelep által a
vezérlő-levegő működteti a főszelepben lévő tolattyút.
Segédenergiaként a rendszerben lévő közeg nyomását használjuk fel a
szelep kapcsolására.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 23
Helyzetstabilitás: monostabil Egy stabil helyzete van a
szelepnek. A vezérlő feszültség megszűnésekor a tolattyú rugóerő,
vagy légrugó, vagy ezek kombinációja által kapcsol vissza
alaphelyzetébe.
Kapcsolási állapot: 5/2-es szelepek esetén nem értelmezhető az
„alaphelyzetben nyitott” és „alaphelyzetben zárt” állapot, hiszen a
2-es és a 4-es vezérelt csatlakozások felváltva vannak nyitott,
illetve zárt helyzetben.
Csatlakozások és működési helyzetek száma alapján: 5/2-es, a
szelepnek 5 munkaági csatlakozása és 2 működési helyzete van.
A tolattyús szelepek jellemző paraméterei:
Névleges átmérő: DN 1,2 … 18 mm Névleges nyomás: PN 10 bar
Átáramlás: QN 100 … 6000 l/min Csatlakozások: M5 ... G3/4” Közeg:
sűrített levegő Elektromos teljesítmény: 3W / 5VA
A 10 bar üzemi nyomású közeget nagy keresztmetszeteken keresztül
tudja vezérelni, amely így nagy átáramlást biztosít, amely kis
elektromos teljesítmény mellett biztosítható.
Az 5/2-es elektromos vezérlésű útszelep működési folyamata az
alábbi részben részletesen kerül ismertetésre, ahol a HAFNER
szelepek egyedisége kerül ismertetésre.
Következésképpen...
A vezérlések elektromos teljesítményfelvétele és a pneumatikus
kapacitásuk szempontjából az lenne a legideálisabb, ha alacsony
elektromos teljesítmény mellett, nagy nyomású közeget lehetne, nagy
átáramlási keresztmetszet mellett vezérelni.
Az alábbi táblázatban - relatíve értékeket alapján -
összefoglaljuk a fent ismertetett szelepek jellemző
paramétereit...
Direkt vezérlésű,
kis átáramlású szelepek
Direkt vezérlésű, nagy átáramlású
szelepek
Elővezérelt, nagy átáramlású
szelepek Keresztmetszet, átáramlás kicsi nagy nagy
Nyomás nagy kicsi nagy
Elektromos teljesítmény alacsony nagy alacsony
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 24
HAFNER szelepek egyedisége
Az alábbi ábrán egy elektromos vezérlésű, elővezérelt, 5/2-es
útszelep metszeti ábrája látható, amely megfelel az MH 510 701
típusú szelep elvi felépítésének.
A HAFNER szelep működése
Az 1-es csatlakozáson keresztül csatlakozik a szelep a
táplevegőre. Ekkor a tolattyúban lévő hosszanti furaton a levegő a
szelep végébe, a végdugóhoz kerül; ugyanakkor a szeleptestben lévő
vezérlő-levegő furaton keresztül pedig az elővezérlő szelepbe jut.
(A levegő áramlását kék szín jelzi.)
A végdugónál kialakuló nyomás a tolattyút alaphelyzetbe állítja,
tehát a tolattyú az elővezérlő szelep felé mozdul el, amennyiben
nem abban a pozícióban volt. (Ez tulajdonképpen egy légrugó, amely
helyettesíti a mechanikus rugót. Természetesen mechanikus rugóval
kombinálva is szerelhetőek a szelepek.) A szelepben lévő egyes
cellarészeket a – később ismertetésre kerülő – dinamikus tömítési
rendszer tömíti le.
Ebben a helyzetben az 1-es csatlakozástól a levegő a 2-es
vezérelt csatlakozás felé áramlik, valamint a 4-estől az 5-ös
kipufogás felé; a 3-as csatlakozás pedig zárt. (Ez az állapot az
5/2-es monostabil szelep alaphelyzete.)
A szelep működtetését biztosító elővezérlő szelep tulajdonképpen
egy 3/2-es direkt vezérlésű ülékes szelep, amely a szeleptestben
lévő vezérlő-levegő furaton keresztül kapja meg a táplevegőt.
Amikor az ankercsőre épített mágnestekercs elektromos jelet kap, a
szeleptányér elemelkedik az ülékről, és a szelepbe áramló levegő a
tolattyút a másik véghelyzetbe állítja. Mivel a tolattyúnak az
elővezérlő szelep felé eső felülete nagyobb átmérőjű, mint a
tolattyú ellentétes oldalán lévő felület, ezért a
felületkülönbségből adódóan nagyobb erőhatás lép fel, leküzdve a
„légrugó” erejét.
A szelep átvált, s ekkor az 1-es csatlakozáson keresztül a
levegő a 4-es felé áramlik, valamint a 2-től a 3-as kipufogás felé;
az 5-ös csatlakozás pedig zárt.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 25
Amint megszűnik a szelepet működtető elektromos jel, az
elővezérlő szelep zár, s a tolattyút működtetett levegő az ankercső
kipufogóján (x-el jelölve) keresztül leszellőzik. A végdugónál
folyamatosan jelenlévő légrugó pedig újból alaphelyzetbe állítja a
tolattyút, s ezzel a szelepet.
HAFNER szelepek egyedisége, tömítési rendszere
A szelepek gyártása során felhasznált anyagoknak és
technológiáknak köszönhetően, cégünk egy magas minőségű, megbízható
működésű termékcsaládot állít elő.
Felhasznált anyagok
Szeleptest: eloxált, forgácsolt alumínium
Tolattyú: rozsdamentes acél Anker-rendszer: réz,
rozsdamentes acél Belső alkatrészek: sárgaréz,
POM műanyag, rozsdamentes acél
Tömítések: NBR, Viton
Tömítési rendszer
A HAFNER szelepeknek olyan különleges, dinamikus tömítési
rendszere van, melynek működése során nagyon csekély a súrlódása,
mivel a tömítőgyűrű statikusan nem feszül rá a tolattyúra, fékezve
annak gyors mozgását.
A tömítő hatás azáltal jön létre, hogy a sűrített levegő nyomása
nyomja hozzá a tömítőgyűrűt a tolattyúhoz. A tömítő erő arányos a
levegőnyomással és csak akkora erősségű, amekkora a két kamra
közötti biztonságos tömítéshez szükséges.
Dinamikus tömítési rendszer jellemzői
a csekély súrlódás miatt a tömítések alig kopnak és ez a kopás
automatikusan kiegyenlítődik
a szelepek alacsony nyomás esetén éppolyan biztosan kapcsolnak,
mint magas nyomásnál
azok a tömítések, amelyek nincsenek nyomás alatt, vagy mindkét
oldalon azonos nyomás alatt vannak, nem okoznak súrlódást
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 26
mivel a tömítőgyűrűk nem feszülnek rá a tolattyúra, ezért a
szelepek gyorsan, megbízhatóan kapcsolnak, biztosítva ezzel a
pneumatikus rendszer üzembiztonságát
Átáramlás
A szelepek átáramlási értékeit specifikus átáramlási faktorokkal
számíthatók ki, amelyek meghatározása az alábbi szabványokon
alapulnak:
CETOP RP 50P ISO 6358
Gyakorlati okokból a katalógus a névleges átáramlást
tartalmazza, l/min-ben (liter/perc) kifejezve. Névleges átáramlás:
p1=6 bar bemeneti nyomás esetén, a sűrített levegő átáramlási
értéke (l/min), Δp=1 bar nyomáscsökkenés esetén.
Fontos! Egyes gyártók katalógusai a maximális átáramlás értékét
adják meg, amely maximális nyomás mellett értelmezhető. Szelepek
összehasonlítása esetén ez azért megtévesztő, mert a pneumatikus
vezérléseket jellemzően 6 bar nyomásra méretezik és ezen a nyomáson
üzemeltetik - nem maximális 10 bar nyomáson.
A HAFNER pneumatika 0…6.000 l/min átáramlási értékek között
kínál átfogó szelepprogramot az útváltó szelepekre.
A technológiai szelepek részletes ismertetésével egy következő
fejezetben foglalkozunk. Ezek a különféle ülékes és
membránszelepek, amelyek nem csak sűrített levegő, hanem folyadékok
vezérléséhez is alkalmazhatók.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 27
5. Útszelepek ábrázolása, jelölése szimbólumokkal
Útszelepek ábrázolása
Az útszelepek egységes ábrázolását a DIN ISO 1219 szabványban
rögzítették. A szabvány célja az egységes ábrázolásmód, amely
alapján egyértelműen látható, értelmezhető az adott szelep
működése.
Fontos! A szimbólumok csak a szelep működésére utalnak, és nem
tartalmaz információt a szelep kiviteléről, hogy az ülékes vagy
éppen tolattyús szerkezetű.
A szelepeket jelölő szimbólumok alapvető jellemzői:
minden egyes kapcsolási helyzet egy-egy négyzetben van ábrázolva
a négyzetek száma megadja a lehetséges működési helyzetek számát az
áramlási utak vonalakkal vannak jelölve az áramlási irányok
jelölése nyilakkal történik a zárt csatlakozások jelölése
keresztirányú vonallal lezárt a csatlakozások sorszámozottak
szimbólumokkal jelöljük a szelepműködtetést, valamint a
helyzetstabilitásra utaló
információkat
Az útváltó szelepek jelölése a munkaági csatlakozónyílások száma
(a vezérlőcsatlakozásokat nem számítva) és a működési helyzetek
száma szerint történik:
[csatlakozások száma] / [működési helyzetek száma]
Például:
3/2-es útszelep (ejtsd: "három per kettes") A szelepnek 3
munkaági csatlakozása és 2 működési helyzete van.
Minden egyes kapcsolási helyzet egy-egy négyzetben van
ábrázolva. A példában egy 3/2-es alaphelyzetben zárt szelep
látható.
Az első ábrán a szelep alaphelyzete látható.Az 1-es
csatlakozáson csatlakozik a táplevegőre, amelyjelen esetben zárt.
(kék színnel jelölve)A 2-es csatlakozás a vezérelt csatlakozás,
amelyalaphelyzetben össze van kötve a 3-as kipufogással. (piros
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 28
színnel jelölve)A szelep aktuális kapcsolási helyzete zöld
színnel jelölve.
A második ábrán a szelep működtetett helyzete látható.A szelepet
átváltottuk a másik kapcsolási helyzetébe.Az 1-es csatlakozás össze
van kötve a 2-es vezérelt csatlakozással. A 3-as kipufogó
csatlakozás zárt.
Csatlakozások és működési helyzetek száma alapján a
leggyakrabban alkalmazott szelepek: 2/2-es, 3/2-es, 4/2-es, 5/2-es,
4/3-as és 5/3-as útszelepek
2/2-es útszelep
alaphelyzetben zárt
alaphelyzetben nyitott
3/2-es útszelep
alaphelyzetben zárt
alaphelyzetben nyitott
4/2-es útszelep
5/2-es útszelep
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 29
4/3-as útszelep
középhelyzetben zárt
5/3-as útszelep
középhelyzetben zárt
Szelepcsatlakozások számozottak, amely utal a csatlakozás
funkciójára.
A jelölések mindig a szelep alaphelyzetére vonatkoznak. Ha nincs
ilyen, akkor a jelölések arra a működési helyzetre vonatkoznak,
amit a szelep a berendezés alaphelyzetében vesz fel. Az alaphelyzet
az a működési helyzet, amelyet a szelep a működtető erő megszűnése
után felvesz.
Táplevegő 1 P
Vezérelt csatlakozás 2, 4, 6 A, B, C
Kipufogás 3, 5, 7 R, S, T
Vezérlő csatlakozás 10, 12, 14 X, Y, Z
Szelepműködtetést és helyzetstabilitást ábrázoló szimbólumok
A szelep funkcióját jelölő szimbólum kiegészítéseként - a jobb
illetve a bal oldalán - ábrázolhatjuk a működtetést és
szelepvezérlést, valamint a helyzetstabilitásra utaló
jelöléseket.
mechanikus működtetésű, nyomócsapos
rugó-visszatérítéses
mechanikus működtetésű, görgőkaros
légrugó-visszatérítéses
mechanikus működtetésű, billenőgörgős
rugó-, és légrugó visszatérítéses
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 30
kézi működtetésű, nyomógombos
kézi működtetésű, kézikaros
kézi működtetésű, reteszelt kézikaros (bistabil)
pedál működtetésű
pneumatikus vezérlésű
elektromos, direkt vezérlésű
elektromos vezérlésű, elővezérelt
kézi segédműködtetés
pneumatikus vezérlésű, differenciáltolattyús, domináns
pneumatikus vezérlésű, differenciáltolattyús
Tekintsük át a gyakorlatban...
Konkrét példákon keresztül elemezzük a szimbólumokat.
A példában szereplő kézi működtetésű és pneumatikus vezérlésű
szelepek esetén a kétirányú áramlás (a szimbólumon kétirányú nyíl
jelzi az áramlást) azt jelenti, hogy a levegő mindkét irányban
áramolhat.
Ez esetben a csatlakozások igény szerint változtathatók.
Amennyiben a 1-es tápcsatlakozást más jelzésekre kötjük, különböző
szelepműködést tudunk alkalmazni.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 31
Ez a funkció a HAFNER szelepek egyedi tömítési rendszerének
köszönhető.
szelep működtetése: kézi működtetésű (kézi
karral)helyzetstabilitás: bistabil (reteszelhető karral)pneumatikus
csatlakozások száma: 5működési helyzetek száma: 2, tehát 5/2-es
szelep
Kézi működtetésű, 5/2-es, bistabil szelep Pl.: HVR 520 701
szelep működtetése: pneumatikus vezérlésűhelyzetstabilitás:
monostabil (rugó-visszatérítésű)pneumatikus csatlakozások száma: 5
és 1 vezérlő csatlakozás (14-es jelölés)működési helyzetek száma:
2, tehát 5/2-es szelep
Pneumatikus vezérlésű, 5/2-es, monostabil, rugó-visszatérítéses
szelep Pl.: P 511 701
szelep működtetése: elektromos vezérlésű, elővezérelt, kézi
segédműködtetéssel helyzetstabilitás: 3 állású, stabil
középállással (rugó-visszatérítésű) pneumatikus csatlakozások
száma: 5 működési helyzetek száma: 3, tehát 5/3-as szelep
Elektromos vezérlésű, elővezérelt 5/3-as szelep, stabil
középállással, középállásban zárt kivitelben Pl.: MH 531 701
Egyszerűbb alapkapcsolások
Az alábbi alapkapcsolásokon keresztül áttekintjük a különféle
útszelepek alkalmazási lehetőségét.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 32
A 2/2-es szelepek, nyit-zár szelepek, amelyek nyitják vagy
zárják a közeg útját, amelyek lehetnek alaphelyzetben zárt vagy
nyitott kivitelűek. Az alábbi kapcsolásban két darab elektromos
vezérlésű, alaphelyzetben zárt 2/2-es szeleppel (S1, S2) vezéreljük
az egyszeres működtetésű munkahengert (C1).
Ahhoz, hogy a munkahenger pozitív mozgást végezzen, az S2
szelepet kell működtetni. A vezérlő jel hatására az S2 szelep
átvált (az 1-es csatlakozástól a 2-es felé áramlik a levegő)
működtetve ezzel a munkahengert. A mínusz mozgáshoz az S1 szelepet
szükséges működtetni. Ha egyik szelepet sem működtetjük, a
dugattyúmozgás megáll, vagyis a munkahenger dugattyúját bármilyen
helyzetben megállíthatjuk.
A kapcsolás alján szereplő szimbólum egy levegőelőkészítő
egység, amely tartalmaz szűrőt, nyomásszabályozót és olajozót. A
munkahengerek kialakításáról, szimbólummal történő ábrázolásáról,
valamint a levegőelőkészítő egységekről egy későbbi fejezetben lesz
szó.
A 3/2-es szelepeket széleskörűen alkalmazzák a pneumatikus
vezérlésekben, amelyek egyik helyzetükben töltést végeznek, másik
helyzetben légtelenítést. Kapcsolási állapotuk szerint
alaphelyzetben zárt vagy nyitott kivitelűek lehetnek. Az alábbi
kapcsolásban két különböző vezérlést látható.
Egy elektromos vezérlésű, alaphelyzetben zárt 3/2-es szeleppel
(S1) vezérlünk egy egyszeres működtetésű munkahengert (C1). Az S1
szelep a vezérlő jel hatására átvált (az 1-es csatlakozástól a 2-es
felé áramlik a levegő) és a C1 munkahenger pozitív mozgást végez. A
vezérlő jel megszűnésekor az S1 szelep visszavált és a
munkahengerben lévő levegő a szelepen keresztül leszellőzik (a 2-es
csatlakozástól a 3-as felé áramlik a levegő) és a munkahengerbe
épített rugó a munkahenger dugattyúját alaphelyzetbe állítja.
A kettősműködésű munkahengert (C2) egy pneumatikus vezérlésű
5/2-es monostabil szelep (Y1) vezérli. Az Y1 szelep vezérlését
pedig szintén egy elektromos vezérlésű, alaphelyzetben zárt 3/2-es
szeleppel (S2) látjuk el. Az S2 szelep a vezérlő jel hatására
átvált (az 1-es csatlakozástól a 2-es felé áramlik a levegő), amely
ezáltal működteti az Y1 szelepet, amely szintén átvált (az 1-es
csatlakozástól a 4-es felé áramlik a levegő). Az Y1 szelep pedig
közvetlenül működteti a munkahengert, amely így pozitív mozgást
végez. A vezérlő jel megszűnésekor az S2 szelep leszellőzik (a 2-es
csatlakozástól a 3-as felé áramlik a levegő), az Y1 szelep a rugó
hatására átvált (az 1-es csatlakozástól a 2-es felé áramlik a
levegő), aminek eredményeként a munkahenger negatív mozgást végez
és alaphelyzetbe áll vissza.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 33
A 4/2-es és az 5/2-es, valamint a 4/3-as és 5/3-as szelepek a
pneumatikus vezérlésekben hasonló funkciót látnak el. Az alábbi
példában egy-egy kézi működtetésű szeleppel (S1, S2) vezérlünk
egy-egy kettősműködésű munkahengert (C1, C2), amelynek a
sebességének a beállításához fojtó-hangtompítót használunk.
A 4/2-es szelepvezérlés (S1) esetén azonos lesz a munkahenger
(C1) pozitív és negatív mozgásának a sebessége, mivel a 4/2-es
szelepnek egy kipufogó-csatlakozása van, amelyen keresztül a
munkahenger cellái fojtva leszellőznek.
Ezzel szemben az 5/2-es szelepvezérlés (S2) esetén a munkahenger
mindkét cellája külön kipufogó-csatlakozáson keresztül szellőzik
le, amellyel így két fojtó-hangtompító szelepen keresztül
külön-külön beállítható a munkahenger (C2) pozitív és negatív
mozgásának a sebessége.
A fenti példák olyan alapkapcsolások, amelyeken keresztül
áttekinthetjük a szelepek alkalmazását. A különféle vezérlésekről,
valamint az összetettebb kapcsolásokról egy következő tananyagban
lesz szó.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 34
6. Gyakorlati útmutató a típusszámok értelmezéséhez
HAFNER szelepek típusszámainak az értelmezése
A HAFNER szelepek típusszámainak a felépítése rendkívül
"beszédes". Az alábbiak ismeretében egyértelműen definiálhatók a
szelep legfontosabb paraméterei.
Három alap helyi érték
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3 4
Három alap és egy opcionális (4.) helyi érték
M H 5 1 0 7 0 1 G
1 2 3 4
A típusszám-értelmezés során egy konkrét szelep típusszámát (MH
510 701) vesszük alapul, amelyet a szintaktika szerint három alap
és egy opcionális helyi értékre tagolunk. A három alap helyi
értéken definiáljuk a szelepet és az opcionális helyi értéken pedig
a szelep további kivitelére, változatára utalunk.
Ettől a szintaktikától vannak eltérések, azonban a standard
tolattyús szelepek jelölésének a megismerése a cél.
Az egyes karakterek piros színnel vannak kiemelve, amelyről a
magyarázat szól.
1. helyi érték
A szelep típusát az 1-es helyi érték tartalmazza, amely a
működtetésre, vezérlési módra utal, valamint további információt
jelöl a szelep kiviteléről.
Szelep típusa
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3
A típusszám kezdőbetűje utal a szelep működtetésére, amely a
legmeghatározóbb:
B = mechanikus, vagy kézi működtetésű H = kézikaros működtetésű
P = pneumatikus vezérlésű M = elektromos vezérlésű
Szelep típusa további kivitelre utaló információk
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3
Az első karaktert követő jelölések további információt
tartalmaznak a szelep kiviteléről.
FONTOS! A teljes típus-értelmezést mindig az első karakterrel
együtt vizsgáljuk.
B = mechanikus, vagy kézi működtetésű o BV = nyomócsapos o BR =
görgőkaros o BL = billenőgörgős o BA = nyomógombos kapcsolótáblába
o BH = nyomógombos
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 35
H = kézikaros működtetésű
o HV = rugó-visszatérítéses o HVR = reteszelt karral o HVRN =
NAMUR kivitelű HVR szelep
P = pneumatikus vezérlésű
o P = standard (nincs további karakter) o PN = NAMUR kivitel
M = elektromos vezérlésű
o MH = kézi segédműködtetővel (bistabil) o MD = kézi
segédműködtetővel (monostabil) o MOH = alaphelyzetben nyitott MH
szelep o MOD = alaphelyzetben nyitott MD szelep o MEH =
segédlevegős működtetésű MH szelepo MEOH = segédlevegős működtetésű
MOH
szelep o MK = MA16 elővezérlővel szerelt MH szelepo MOK = MA16
elővezérlővel szerelt MOH
szelep o MNH = NAMUR kivitelű MH szelep o MNOH = NAMUR kivitelű
MOH szelep
A típusszámok a teljesség igénye nélkül - a legjellemzőbbek
-lettek felsorolva.
2. helyi érték
A szelep csatlakozásaira és működési helyzetére, valamint a
helyzetstabilitására és kapcsolási állapotára utal.
Csatlakozás és működési helyzet
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3
Meghatározza, hogy milyen utú szelepet jelöl:
2 = 2-utú (2/2-es) 3 = 3-utú (3/2-es vagy 3/3-as) 5 = 5-utú
(5/2-es vagy 5/3-as)
Helyzetstabilitás
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3
A szelep helyzetstabilitására utal:
1 = monostabil 2 = bistabil 3 = három állású
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 36
Helyzetstabilitás alaphelyzetbe-állítás módja
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3
Monostabil szelep esetén a jelölés utal a szelep
alaphelyzetbe-állítás módjára is:
10 = légrugó-visszatérítéses (nincs mechanikus rugó)
11 = rugó-visszatérítéses (van mechanikus rugó)
Elektromos vezérlésű szelepek esetén a 11-es jelölés arra utal,
hogy kombinált, rugó-, és légrugó visszatérítést alkalmazunk a
szelepben.
Bistabil szelep esetén a 3. helyi érték 3. karaktere mindig
nulla, mert a bistabil szelepnek két stabil helyzete van, nem
értelmezhető az alaphelyzetbe állítás.
Helyzetstabilitás háromállású szelep esetén (pl. MH 531 701)
M H 5 3 1 7 0 1
1 2 3
Háromállású szelep esetén a jelölés utal a szelep kapcsolási
állapotára is:
31 = középállásban zárt 32 = középállásban nyitott 33 =
középállásban leszellőztetett
3. helyi érték
A szelep névleges átmérőjére, az ennek megfelelő csatlakozásra,
valamint a pneumatikus csatlakozás elhelyezkedésére utal.
Névleges átmérő
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3
A szelep névleges átmérőjére (DN), valamint a csatlakozás
kivitelére, méretére utal:
20 = DN 2 mm, csatlakozás: M5 30 = DN 3 mm, csatlakozás: M5, D4
(push
in), G1/8" 40 = DN 4 mm, csatlakozás: G1/8", D6
(push in) 50 = DN 5 mm, csatlakozás: G1/8" 70 = DN 7 mm,
csatlakozás: G1/4" 80 = DN 8 mm, csatlakozás: G1/4" 10 = DN 10 mm,
csatlakozás: G3/8" 12 = DN 12 mm, csatlakozás: G1/2" 18 = DN 18 mm,
csatlakozás: G3/4"
A 3. helyi érték 2. karaktere a csatlakozás kivitelére utal,
amely csak a DN 3 és DN 4 esetén érvényes; egyébként menetes
csatlakozású a
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 37
szelep:
0 = menetes csatlakozás 4 = D4, dugaszolható csatlakozóval
szerelt
(push in) 6 = D6, dugaszolható csatlakozóval szerelt
(push in)
A névleges átmérő alapján, a szelep átáramlására is kapunk
információt:
20 = DN 2 mm, átáramlás: 115 ... 125 l/min
30 = DN 3 mm, átáramlás: 280 l/min 40 = DN 4 mm, átáramlás: 450
l/min 50 = DN 5 mm, átáramlás: 650 l/min 70 = DN 7 mm, átáramlás:
1250 l/min 80 = DN 8 mm, átáramlás: 1450 l/min 10 = DN 10 mm,
átáramlás: 2250 l/min 12 = DN 12 mm, átáramlás: 3000 l/min 18 = DN
18 mm, átáramlás: 6000 l/min
Gyakorlati okokból a katalógus a névleges átáramlást
tartalmazza, l/min-ben (liter/perc) kifejezve. Névleges átáramlás:
p1=6 bar bemeneti nyomás esetén, a sűrített levegő átáramlási
értéke (l/min), Δp=1 bar nyomáscsökkenés esetén.
Csatlakozások elhelyezkedése
M H 5 1 0 7 0 1
1 2 3
A szeleptesten lévő pneumatikus csatlakozások elhelyezkedésére
utal:
1 = standard elhelyezkedés, csatlakozók két oldalon
2 = csatlakozók egy oldalon 3 = alaplapos kivitel, a táplevegő-,
és a
kipufogó csatlakozások az alaplapon vannak
4 = alaplapos kivitel, a táplevegő-, és a kipufogó-, valamint a
vezérelt csatlakozások az alaplapon vannak
Standard elhelyezkedés (pl. MH 510 701)
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 38
Csatlakozók egy oldalon (pl. MH 510 502)
Az alaplapos standard és az alaplapos, csatlakozók egy oldalon
kivitel esetén a csatlakozások elrendezése megegyezik a fenti két
példával, azzal a különbséggel, hogy az alaplap és a szelep között
O-gyűrűs tömítés van és nem menetes csatlakozás.
Tekintsük át a gyakorlatban...
Pár konkrét szeleptípuson keresztül értelmezzük a szelep
jellemző paramétereit.
BV 311 201
1. helyi érték típus: BV
mechanikus működtetésű (mert a típusszám első karaktere: B)
nyomócsapos (mert a típusszám második karaktere: V)
2. helyi érték csatlakozás és működési helyzet: 3 (1. karakter)
helyzetstabilitás: 1 (2. karakter) alaphelyzetbe-állítás módja: 1
(3. karakter)
3/2-es szelep (mert a típusszám 3-utú szelepet jelöl és egyben
monostabil is)
monostabil (mert a helyzetstabilitás: 1)
rugó-visszatérítéses (mert az alaphelyzetbe-állítás: 1)
3. helyi érték névleges átmérő: 20 (1-2. karakter) csatlakozás
elhelyezkedése: 1 (3. karakter)
M5-ös menetes csatlakozású (mert a névleges átmérő: 2, amelyhez
az M5-ös menetes csatlakozás tartozik)
a csatlakozások elhelyezkedése a szelep két oldalán (mert az
elhelyezkedés: 1)
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 39
Összefoglalva Az alábbiakat tudhatjuk meg a szelep
típusszámából:(BV 311 201)
mechanikus működtetésű, nyomócsapos kivitelű szelep
3/2-es, monostabil, rugó-visszaállítással M5-ös menetes
csatlakozású, amelyek
elhelyezkedése a szelep két oldalán
HVR 520 701
1. helyi érték típus: HVR
kézikaros működtetésű (mert a típusszám első karaktere: H)
retesztelt karral (bistabil) (mert a típusszám további
karaktere: VR)
2. helyi érték csatlakozás és működési helyzet: 5 (1. karakter)
helyzetstabilitás: 20 (2-3. karakter)
5/2-es szelep (mert a típusszám 5-utú szelepet jelöl és egyben
bistabil is)
bistabil (mert a helyzetstabilitás: 2)
3. helyi érték névleges átmérő: 70 (1-2. karakter) csatlakozás
elhelyezkedése: 1 (3. karakter)
G1/4"-os menetes csatlakozású (mert a névleges átmérő: 7,
amelyhez a G1/4"-os menetes csatlakozás tartozik)
a csatlakozások elhelyezkedése a szelep két oldalán (mert az
elhelyezkedés: 1)
Összefoglalva Az alábbiakat tudhatjuk meg a szelep
típusszámából:(HVR 520 701)
kézikaros működtetésű szelep 5/2-es, bistabil G1/4"-os menetes
csatlakozású, amelyek
elhelyezkedése a szelep két oldalán
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 40
MD 531 401 - 24 DC
1. helyi érték típus: MD
elektromos vezérlésű (mert a típusszám első karaktere: M)
kézi segédműködtetővel (nyomógombos) (mert a típusszám második
karaktere: D)
2. helyi érték csatlakozás és működési helyzet: 5 (1. karakter)
helyzetstabilitás:31 (2-3. karakter)
5/3-as szelep (mert a típusszám 5-utú szelepet jelöl és egyben
háromállású is)
háromállású, középállásban zárt (mert a helyzetstabilitás:
31)
3. helyi érték névleges átmérő: 40 (1-2. karakter) csatlakozás
elhelyezkedése: 1 (3. karakter)
G1/8"-os menetes csatlakozású (mert a névleges átmérő: 4,
amelyhez a G1/8"-os menetes csatlakozás tartozik, mert a 2.
karakter nulla)
a csatlakozások elhelyezkedése a szelep két oldalán (mert az
elhelyezkedés: 1)
4. helyi érték (opcionális, nem minden szelep esetén van)
változat: 24 DC
24V DC mágnestekerccsel szerelve
Összefoglalva Az alábbiakat tudhatjuk meg a szelep
típusszámából:(MD 531 401 - 24 DC)
elektromos vezérlésű szelep kézi segédműködtetéssel
5/3-as, középállásban zárt G1/8"-os menetes csatlakozású,
amelyek
elhelyezkedése a szelep két oldalán 24V DC vezérlő
feszültségű
mágnestekerccsel szerelve
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 41
MNH 311 701
1. helyi érték típus: MNH
elektromos vezérlésű (mert a típusszám első karaktere: M)
NAMUR kivitelű (mert a második karakter: N)
kézi segédműködtetővel (nyomógombos) (mert a típusszám további
karaktere: D)
Ez a szelep tulajdonképpen az MH típusú szelep NAMUR kivitele,
amely forgatóhengerek vezérléséhez alkalmazható. Erről a
szeleptípusról, alkalmazásáról egy következő tanagyagban
részletesen lesz szó.
2. helyi érték csatlakozás és működési helyzet: 3 (1. karakter)
helyzetstabilitás: 1 (2. karakter) alaphelyzetbe-állítás módja: 1
(3. karakter)
3/2-es szelep (mert a típusszám 3-utú szelepet jelöl és egyben
monostabil is)
monostabil (mert a helyzetstabilitás: 1)
rugó-visszatérítéses (mert az alaphelyzetbe-állítás: 1)
3. helyi érték névleges átmérő: 70 (1-2. karakter) csatlakozás
elhelyezkedése: 1 (3. karakter)
G1/4"-os menetes csatlakozású (mert a névleges átmérő: 7,
amelyhez a G1/4"-os menetes csatlakozás tartozik, mert a 2.
karakter nulla)
A csatlakozások elhelyezkedése a NAMUR standardnak megfelelően a
szelep két oldalán(mert az elhelyezkedés: 1)
Összefoglalva Az alábbiakat tudhatjuk meg a szelep
típusszámából:(MNH 311 701)
elektromos vezérlésű NAMUR szelep kézi segédműködtetéssel
3/2-es, monostabil G1/4"-os menetes csatlakozású, amelyek
elhelyezkedése a szelep két oldalán
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 43
7. Dugattyúrudas munkahengerek
Munkahengerek csoportosítása
Az oktatási fejezetek legelején szó volt arról, hogy hogyan épül
fel egy pneumatikus rendszer és melyek a legfontosabb elemei.
Levegőelőkészítő egységek Vezérlő szelepek Áramlásszabályzó
szelepek Végrehajtó elemek, munkahengerek Pneumatika csövek,
csatlakozók
Ebben a fejezetben a munkahengerekről, mint végrehajtó elemekről
lesz szó.
A pneumatikában a legfontosabb működtető szerkezet, végrehajtó
elem a munkahenger. A munkahenger egy olyan energia-átalakító
eszköz, amely az áramló közeg nyomási energiáját alakítja át
lineáris vagy forgó mozgássá.
A munkahengereket - különböző szempontok szerint -
csoportosíthatjuk:
kivitel szerint o dugattyúrudas munkahenger o dugattyúrúd
nélküli munkahenger o tömlő henger o membrán henger o forgató
henger
létrehozott mozgás szerint o lineáris mozgású (egyenes vonalú) o
forgó mozgású
működtetés szerint o egyszeres működésű o kettős működésű
helyzetstabilitás szerint o egyállású o kétállású o három-, vagy
négyállású
véghelyzet-csillapítás szerint o állítható pneumatikus
löketvég-csillapítással o rugalmas löketvég-csillapítással o
löketvég-csillapítás nélkül
Mivel kialakításában és működésében nagyon sokféle munkahenger
létezik, ezért számos szempont szerint csoportosíthatók a
munkahengerek. Az oktatási sorozatban csak a legáltalánosabb
munkahengereket és a hozzá kötődő szükséges ismereteket nézzük
át.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 44
Dugattyúrudas munkahengerek
A munkahenger alapkivitele nagyon egyszerű, mégis a különböző
gyártók, különféle változatokat alakítottak ki. Annak megfelelően,
hogy milyen feladatot kell elvégezni a hengereknek, különféle
szabványos-, és szabványon kívüli típusai terjedtek el.
A teljesség igénye nélkül, a legáltalánosabban használatos
típusok, amelyeknek további változatai, speciális kivitelei is
ismeretesek:
mini ceruza henger körprofil henger | DIN ISO 6432 profil henger
| ISO 15552 | VDMA 24562 kompakt henger | ISO 21287 | UNITOP
rövidlöketű henger összehúzócsavaros henger | ISO 15552
A munkahengerek kialakításával, működésével kapcsolatosan az
alábbi fogalmakat szükséges tisztázni:
munkahenger felépítése átmérő és lökethossz hengermozgások
definiálása henger-működtetés értelmezése munkahenger szimbólumok
löketvég-csillapítás munkahenger mágneses helyzetérzékelése
pneumatikus munkahengerek sebességének a beállítása
Munkahenger felépítése
Általánosan a dugattyúrudas munkahenger hengercsőből áll,
amelyet mindkét végén fedél zár le. Ebben a hengercsőben dugattyú
mozog, amelyhez a dugattyúrúd csatlakozik.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 45
A dugattyú mozgását útszelepen keresztül a sűrített levegő
vezérli, attól függően, hogy melyik hengertér kapja a vezérelt
levegőt. Az erőátvitel a dugattyúrúddal történik.
A dugattyúrudas munkahengerek a létrehozott mozgás szerint
lineáris munkahengerek, mert a dugattyúrúd - amelyen az erőátvitel
történik - egyenes vonalú mozgást végez.
Átmérő és lökethossz
A dugattyúrudas munkahengereknek a típus-kialakítás mellett két
meghatározó paramétere van:
henger átmérő lökethossz
Például (HAFNER DIL típusú munkahenger jelölése):
DIL 40/320 Típusszám értelmezése:
o DIL | a munkahenger típusa, amely egyértelműen definiálja a
munkahenger kivitelét (DIL = ISO 15552 szabványú kettősműködésű
munkahenger, állítható löketvég-csillapítással, érintésmentes
érzékeléssel - amelynél a helyzetérzékelő a profilcsőben kerül
elhelyezésre)
o 40 | a munkahenger átmérője [mm] o 320 | a munkahenger
lökethossza [mm]
A munkahenger átmérője tulajdonképpen a hengercső belső
átmérője, amelyben a dugattyú mozog. Ez határozza meg, hogy adott
nyomáson mekkora nyomóerő kifejtésre képes a munkahenger.
A lökethossz a munkahengernek egy szerkezeti mérete. Ezen a
hosszon képes a henger munkavégzésre.
-
Pneumat
A nagy kihajlásszempona dugatt
Nagy löa megfe
A munklegjellem Munka| ø8 | ø1| ø160 |
Löketh| 5 | 10 |
A munk
A munkvalamin
Számítsnyomóe
MunkaAmely a
tika oktatási
lökethosszs kiküszöböntok szerinttyúrúd-átmé
ökethosszakelelő megve
kahengerekmzőbb mére
ahenger átm0 | ø12 | ø1ø200 | ø250
ossz méret 15 | 20 | 25
kahenger átm
kahenger áltnt a tömítőe
suk ki a ferőt 6 bar üz
ahenger átma tulajdonké
tréning (szer
z jelentősen ölése érdekt, nagyobb érője.
k esetén - a tezetésről.
k átmérői éetek:
mérője [mm6 | ø20 | ø250 | ø320 |
e [mm]: 5 | 30 | 40 | 5
mérő- és lök
tal kifejtett elemek súrl
fenti példábzemi nyomá
mérője: éppen a mu
rző: Kéri Ján
megnövelikében a duátmérőjű m
terhelés mé
és lökethoss
m]: 5 | ø32 | ø40
50 | 60 | 80
kethossz mé
erő a sűrítelódási ellen
ban szerepáson.
unkahenger d
nos)
i a vezetőpeugattyúrúd
munkahenge
értékének és
szai szabvá
0 | ø50 | ø63
| 100 | 125
éretei a hen
ett levegő nnállásától fü
plő DIL 40
dugattyúján
ersely valamátmérőjét
ert szüksége
s irányának
ányosítottak
3 | ø80 | ø10
| 160 | 200 |
nger típusátó
nyomásától,ügg.
0/320 típus
nak az átmé
mint a dugameg kell n
es választan
megfelelőe
k, amelyek
00 | ø125 |
250 | 320 |
ól, kivitelétő
, a dugattyú
sú munkah
rője:
attyúrúd terhnövelni - g
ni, amelynek
en - gondosk
közül a
400 | 500 |
ől függ.
ú átmérőjé
henger álta
Oldal 46
helését. A gyakorlati k nagyobb
kodni kell
...
étől,
l kifejtett
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 47
A munkahenger dugattyújának a felülete: A kör területének a
számítása, azaz a kör keresztmetszetű munkahenger dugattyújának a
felülete:
A képletbe behelyettesítve az értékeket:
Üzemi nyomás:
A munkahenger nyomóerejének a számítása: Pascal törvénye
értelmében:
A képletbe behelyettesítve az értékeket:
A kiszámolt érték egy elméleti erő. A gyakorlatban 5%
veszteséggel számolhatunk, amely a súrlódást, valamint az egyéb
veszteséget korrigálja.
Ennek megfelelően egy 40 mm átmérőjű munkahenger, 6 bar nyomáson
megközelítőleg 716 N nyomóerőt fejt ki.
Amennyiben a nyomóerőt elosztjuk a nehézségi gyorsulással (9,81
m/s2), akkor - gyakorlatias szemmel nézve - a munkahengerünk egy
közel 73 kg-os tömeg súlyerejének felelő nyomóerőt fejt ki.
FONTOS! Ezzel az erővel - amelyet a munkahengerünk kifejt - csak
megtartani lehet ezt a tömeget és nem felemelni!
Ha egyenletesen felemelünk egy tárgyat, akkor a gravitációs erő
ellenében munkát kell végezni. Fizikai értelemben munkavégzésről
akkor beszélünk, ha egy test erő hatására elmozdul. Emeléskor az
erő irányában a test elmozdul, így munkavégzés is történik.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 48
Hengermozgások definiálása
A munkahenger két véghelyzetét pozitív és negatív véghelyzetnek
nevezzük. Ennek megfelelően a munkahenger két kamráját plusz és
mínusz kamrának vagy hengertérnek nevezzük.
pozitív mozgás negatív mozgás
A kitolt dugattyúrúd a pozitív véghelyzetben van, mert a plusz
kamrába irányítjuk a vezérelt levegőt. A negatív véghelyzetben a
munkahenger dugattyúrúdja betolt helyzetben van, mert a mínusz
kamrába kapja a vezérlést. Az ellentétes kamra légtelenítése
alapfeltétel, hogy a benne lévő levegő szabadon kiáramolhasson.
Henger-működtetés értelmezése
Működtetés szempontjából megkülönböztetünk egyszeres- és kettős
működtetésű munkahengereket.
Az egyszeres működtetésű munkahengereknél csak az egyik
hengertér kap vezérelt sűrített levegőt. Ennek megfelelően csak az
egyik irányban végeznek munkát a sűrített levegő által. A másik
mozgásirányban rugóerő vagy külső terhelőerő biztosítja a
dugattyúmozgást.
Az egyszeres működésű munkahengerek lökethosszát a beépített
rugó szerkezeti mérete korlátozza, ezért az egyszeres működésű
munkahengerek - relatíve - rövid löketűek.
Kétféle kivitele létezik, annak megfelelően, hogy a rugó a
dugattyú előtt vagy mögött helyezkedik el:
egyszeres működésű munkahenger, alaphelyzetben betolt
dugattyúrúddal (a rugó a dugattyú előtt helyezkedik el)
egyszeres működésű munkahenger, alaphelyzetben kitolt
dugattyúrúddal (a rugó a dugattyú mögött helyezkedik el)
A kettősműködésű munkahengerek esetében a bevezetett sűrített
levegő energiája a dugattyút mindkét irányban működteti. A
kettősműködésű munkahengert ott alkalmazzák, ahol a munkahenger
mindkét irányban munkát kell végezni.
A széleskörű alkalmazási lehetőségeiből adódóan különféle
kivitelei léteznek:
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 49
kettősműködésű munkahenger (alap kivitel)
kettősműködésű munkahenger, átmenő dugattyúrúddal (a munkahenger
mindkét fedelén ki van vezetve a dugattyúrúd)
kettősműködésű munkahenger, elfordulásmentes dugattyúrúddal
(amikor a dugattyúrúd tengelye körüli elfordulás nem megengedett,
akkor vagy speciális, nem kör keresztmetszetű dugattyúrúddal van
szerelve a munkahenger, vagy dupla dugattyúrúd van beépítve)
kettősműködésű munkahenger, megvezetett dugattyúrúddal (a
nagyobb terhelések felvétele érdekében beépített megvezetéssel van
ellátva a munkahenger, amely egyben elfordulásmentes kivitel
is)
többállású munkahenger (két darab munkahenger van háttal
összeépítve, amelyekkel 3 vagy 4 állás különböző működési hossz
megvalósítható, attól függően, hogy mekkorák az egyes munkahengerek
lökethosszai)
tandem munkahenger (két vagy több munkahenger úgy van
összeépítve, hogy a dugattyúrúdjuk is közösítve vannak. Így
megnöveljük a dugattyúk - ezáltal a munkahenger nyomóerejét is
egyben - felületét, anélkül, hogy nagyobb átmérőjű munkahengert
alkalmaznánk.)
Munkahengerek jelölése szimbólumokkal
Az egységes ábrázolásmód alapján egyértelműen látható az adott
munkahenger működése, kivitele.
Fontos! A szimbólumok csak a munkahengerek működésére,
kivitelére utalnak, és nem tartalmaz információt a munkahenger
típusára, hogy az éppen kompakt-, vagy profilhengert ábrázol.
Kettősműködésű "alap" munkahenger
Szimbóluma jelzi a munkahenger legfontosabb elemeit: hengercső,
fedelek, dugattyú, dugattyúrúd és a levegőcsatlakozás.
Kettősműködésű munkahenger, érintésmentes érzékeléssel
A szimbólumban jelölve van a mágnes. A dugattyú ketté van osztva
és közötte helyezkedik el a mágnes.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 50
Kettősműködésű munkahenger, állítható
löketvég-csillapítással
Állítható löketvég-csillapítást szimbolizál a dugattyún lévő
fékeződugattyú és a nyíl. A nyíl szimbolizálja a
löketvég-csillapítás beállíthatóságát.
Kettősműködésű munkahenger, állítható löketvég-csillapítással,
érintésmentes érzékeléssel
A fentiek kombinációja szimbolizálja a munkahenger kivitelét:
állítható löketvég-csillapítás, érintésmentes érzékeléssel
Kettősműködésű munkahenger, átmenő dugattyúrúddal, állítható
löketvég-csillapítással, érintésmentes érzékeléssel
A szimbólumban jelölve van az átmenő dugattyúrúd, valamint a
fent már ismertetett állítható löketvég-csillapítás és
érintésmentes érzékelés
Egyszeres működésű munkahenger
Egyszeres működésű munkahengert szimbolizál a hengerbe épített
rugó.
Egyszeres működésű munkahenger, alaphelyzetben kitolt
dugattyúrúddal
Alaphelyzetben kitolt dugattyúrúddal rendelkező henger esetén a
rugó hátul található.
A szimbólumok jelölésénél két olyan fogalommal is találkoztunk,
amelyekről a következő tananyagban lesz részletesen szó:
Löketvég-csillapítás Munkahenger mágneses helyzetérzékelése
A szimbólumok értelmezéséhez most csak említést teszünk
róluk...
A löketvég-csillapítás célja a dugattyú sebességének a
lecsökkentése, még mielőtt a fedéllel érintkezne...
A pneumatikus munkahengerek dugattyújának helyzetérzékelésére a
mágneses elven működő helyzetérzékelőket alkalmazunk. A dugattyúba
épített állandó mágnest érzékeli a hengercsőre épített
közelítéskapcsoló. Így lehet érintésmentesen érzékelni a
munkahenger dugattyújának a helyzetét...
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 51
8. Dugattyúrudas munkahengerek, alapfogalmak
Ebben a fejezet az alábbi témákkal folytatjuk a munkahengerekre
vonatkozó alapismeretek áttekintését:
löketvég-csillapítás munkahenger mágneses helyzetérzékelése
pneumatikus munkahengerek sebességének a beállítása
Löketvég-csillapítás
A sűrített levegő igen nagy sebességgel áramolhat a munkahenger
hengercsövében. Amennyiben hagynánk, hogy a dugattyú nagy
sebességgel ütközzön a hengerfedélnek, akkor a munkahenger és a
hozzá kapcsolódó alkatrészek is károsodhatnak. Ezért a legtöbb
munkahengert löketvég-csillapítással szerelik, amely a dugattyú
sebességét lecsökkenti, még mielőtt a fedéllel érintkezne.
Két féle löketvég-csillapítás létezik:
rugalmas löketvég-csillapítás állítható pneumatikus
löketvég-csillapítás
A rugalmas löketvég-csillapítás legegyszerűbb formája az
úgynevezett ütközőgyűrű, amely valamilyen rugalmas anyagból készül,
és a hengerfedél belső kialakításán - a fedél és a dugattyú között
- helyezkedik el. Anyagát tekintve általában poliuretán, amelynek
nagyon jó az energiaelnyelő tulajdonsága. A mozgó dugattyú
tulajdonképpen ennek a gyűrűnek ütközik a véghelyzetben.
A rugalmas löketvég-csillapítást jellemzően kisméretű
munkahengerek esetén alkalmazzák, ahol kisebb terhelések jellemzők.
A kompakt hengerek esetén is ezt a csillapítási módszert
alkalmazzák, mivel a munkahenger kisebb beépítési mérete nem teszi
lehetővé az állítható pneumatikus löketvég-csillapítás
beépítését.
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 52
Az állítható pneumatikus löketvég-csillapítást nagyobb
sebességek és terhelések esetén szükséges alkalmazni.
Kialakításából és működéséből adódóan jóval hatékonyabb, mint a
rugalmas csillapítás, mivel ennél a megoldásnál egy fojtás alatt
lévő "légpárnának" ütközik a dugattyú, amely a teljes lökethossz
utolsó 10 ... 50 mm-én lelassítja a dugattyú sebességét.
A csillapítás mindkét munkahenger-fedélbe be van építve. A
csillapítás mértékét a fedélen lévő állítócsavarral lehet
beállítani.
Állítható löketvég-csillapítása van az ISO 15552 szabványú
profil- és összehúzócsavaros hengereknek, a dugattyúrúd nélküli
hengereknek, valamint egyes körprofil munkahengernek, valamint
számos egyedi kivitelű munkahengernek, amelyeknél a nagyobb
terhelések miatt szükséges a pneumatikus löketvég-csillapítást
beépíteni.
Az alábbi sematikus ábrán látható az állítható pneumatikus
löketvég-csillapítás működése.
1. hengerfedél 2. fojtócsavar 3. hengercső 4. fékeződugattyú 5.
dugattyú 6. dugattyúrúd 7. fékezőkamra 8. levegőcsatlakozás
1. ábra 2. ábra
Negatív mozgás esetén, amikor a munkahenger dugattyúja
alaphelyzetbe áll vissza, a plusz kamrában lévő levegő a
levegőcsatlakozáson (8) keresztül kipufog (1. ábra).
A véghelyzet elérése előtt a fékeződugattyú (4) – amely a
munkahenger dugattyújának (5) része – egy önbeálló tömítés
segítségével elzárja a hengertérben lévő levegő szabad kiáramlását
a levegőcsatlakozáson (8) keresztül (2. ábra). A munkahenger plusz
kamrájában lévő levegő csak
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 53
egy szűkebb keresztmetszeten, egy állítható fojtáson keresztül
áramolhat tovább a levegőcsatlakozáshoz.
A fékezőkamrában (7) így megnő a nyomás, és a dugattyú
mozgásával ellentétes irányú erőt hoz létre, amely lefékezi a mozgó
tömeget. Ez a fékező erő mindaddig jelen van, amíg a dugattyú el
nem éri a véghelyzetet. Az átáramlás mértékét egy fojtócsavar (2)
segítségével lehet beállítani, amellyel egyenletes lassítás érhető
el a munkahenger véghelyzetében.
FONTOS! Az állítócsavarral csak a munkahenger löketvégeinek
utolsó 10 ... 50 mm-én lehetséges beállítani a csillapítás
mértékét.
A lökethossz teljes szakaszára vonatkozó sebesség-beállítást
fojtó-visszacsapó vagy fojtó-hangtompító szelepek alkalmazásával
lehet megtenni, amelyet az alábbiakban részletesen átnézünk.
Munkahenger mágneses helyzetérzékelése
Az ipari automatizálás nélkülözhetetlen elemei az érzékelők. Az
érzékelők feladata, hogy figyeljék az irányítandó folyamatot és az
információkat könnyen kiértékelhető formában továbbítsák a
jelfeldolgozáshoz.
A pneumatikus munkahengerek dugattyújának helyzetérzékelésére a
mágneses elven működő helyzetérzékelőket alkalmaznak. A munkahenger
dugattyújába egy állandó mágnes van beépítve, amelyet a
közelítéskapcsoló mechanikus kapcsolat nélkül érzékel. A
munkahenger pozíciójának a vizsgálatakor tulajdonképpen a dugattyú
pozícióját érzékeljük.
A munkahenger hengercsövén abban a pozícióban szükséges
rögzíteni a közelítéskapcsolót, amilyen pozícióban információt
szükséges továbbítani.
Egyes munkahengerek profilcsöve olyan kialakítású, amelynek a
hornyaiba lehet illesztés rögzíteni az érzékelőt.
A pneumatikus munkahengerek helyzetérzékelésére két típus
terjedt el:
REED érzékelő Induktív, PNP érzékelő
-
Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 54
REED érzékelő
A REED relé két érintkezőből áll, amelyek egy védőgázzal töltött
üvegcsőben helyezkednek el, megvédve ezáltal a szennyeződéstől,
korróziótól és nedvességtől. Az érintkezők anyaga ferromágneses
anyag.
A munkahenger dugattyújában lévő állandó mágnes által keltett
mágneses tér hatására az érintkező-nyelvek átmágneseződnek, köztük
vonzóerő ébred és egymáshoz kapcsolódnak. Ezzel zárják az áramkört,
jelet biztosítva a jelfeldolgozás számára.
A közelítéskapcsolókat a kapcsolási állapotot jelző