Zawory dławiące i dławiąco-zwrotne do pneumatyki

Zawór dławiąco-zwrotny umożliwia nastawę strumienia powietrza w jednym kierunku i przepływ przez tor zwrotny w kierunku przeciwnym. W napędzie pneumatycznym służy do regulacji prędkości przez zmianę warunków napełniania lub opróżniania komory. Dobór obejmuje funkcję meter-out lub meter-in, charakterystykę przepływu, rozmiar portu i przewodu oraz ciśnienie i temperaturę pracy. Kody PU-SC-06-01 i PU-SC-08-02 z oferty Pneumatig mają potwierdzoną w kartach funkcję dławienia wypływu; nie należy przypisywać jej automatycznie każdemu podobnemu zaworowi kolankowemu.

Dławienie w jednym czy w obu kierunkach?

Zwykły dławik ogranicza przepływ przez regulowany przekrój w obu kierunkach. W wykonaniu dławiąco-zwrotnym powietrze płynące w przeciwną stronę omija regulowany przekrój przez tor zwrotny. „Swobodny przepływ” oznacza tu przepływ bez nastawionego dławienia, a nie całkowity brak oporów. Ta różnica pozwala oddzielnie regulować ruchy siłownika dwustronnego działania.

Kierunek należy odczytać z symbolu i dokumentacji zaworu. Kształt korpusu, kolor pokrętła ani możliwość obrócenia przyłącza wężowego nie są wystarczającym oznaczeniem funkcji. Jeżeli wymieniasz element bez czytelnego symbolu, ustal, którą drogą powietrze dopływa do komory i którą ją opuszcza. Nie zakładaj, że każde kolankowe wykonanie działa identycznie.

Dławienie wydechu czy powietrza zasilającego?

W typowym układzie z siłownikiem dwustronnego działania stosuje się dławienie powietrza wypływającego z komory, czyli regulację na wydechu. Komora zasilana otrzymuje powietrze przez tor zwrotny, a kontrolowany odpływ z komory przeciwnej wytwarza przeciwciśnienie. Pomaga to uzyskać spokojniejszy ruch niż ograniczanie samego dopływu w wielu zwykłych zastosowaniach.

Dławienie na zasilaniu jest inną funkcją, potrzebną w określonych układach, między innymi przy niektórych siłownikach jednostronnego działania. Wybór zależy od konstrukcji napędu, obciążenia i schematu. Nie należy zamieniać tych wykonań tylko dlatego, że oba mają gwint o tym samym rozmiarze. Dla szczególnej aplikacji rozstrzygają dokumentacja oraz wymagania projektowanego ruchu.

Przeciwciśnienie a użyteczna siła siłownika

Przy regulacji meter-out kontrolowany odpływ stabilizuje ruch, lecz ciśnienie w opróżnianej komorze zmniejsza siłę wypadkową. Dla wysuwu siłownika z jednostronnym tłoczyskiem bilans ma postać F ≈ p₁ · A₁ − p₂ · A₂ − F_t. A₁ jest pełnym polem tłoka, A₂ polem pierścieniowym po stronie tłoczyska, a p₁ i p₂ nadciśnieniami w odpowiednich komorach. F_t obejmuje opory tarcia. Podczas przyspieszania trzeba uwzględnić także bezwładność obciążenia.

Przykład obliczeniowy: dla tłoka Ø32 mm, tłoczyska Ø12 mm, ciśnienia zasilanej komory 6 bar i przeciwciśnienia 2 bar otrzymujemy około 483 − 138 = 345 N przed odjęciem tarcia. Obliczenie tylko p · A dałoby 483 N i zawyżyło ocenę siły dostępnej podczas ruchu. To przykład bilansu dla zadanej geometrii, a nie charakterystyka konkretnego siłownika ani nastawy zaworu SC.

Który zawór reguluje wysuw, a który powrót?

Przy dławieniu wydechu w zwykłym siłowniku z jednostronnym tłoczyskiem prędkość wysuwu reguluje zawór odprowadzający powietrze z komory po stronie tłoczyska. Podczas powrotu powietrze uchodzi z komory bez tłoczyska, więc jego prędkość reguluje zawór przy tej komorze. Nastawa zaworu nie musi zatem dotyczyć ruchu w stronę, którą sugeruje samo miejsce jego zamontowania.

Dwa zawory umożliwiają osobne nastawy wysuwu i powrotu. Identyczne położenie obu pokręteł nie gwarantuje jednak równych czasów: komory mają różne czynne powierzchnie, a obciążenie może inaczej działać w każdym kierunku. Dobierając osprzęt do siłowników pneumatycznych, uwzględnij średnicę tłoka, skok, oczekiwany czas ruchu i położenie pracy.

Przyłącza i przykładowe wykonania w Pneumatig

W tej kategorii dostępne są między innymi zawory z przyłączem wtykowym oraz wykonania skręcane. Poniższe zestawienie pokazuje konkretne kody i ich przyłącza. Jest pomocą przy rozpoznaniu wariantu, a nie potwierdzeniem zamienności między wszystkimi seriami.

Dla wymienionych PU-SC-06-01 i PU-SC-08-02 karty podają zakres ciśnienia 0–10 bar oraz temperatury 0–60°C. Dla PU-RSSC-01-06 podano 0–10 bar i −10–80°C. Nie należy przenosić szerszego zakresu temperatury wykonania skręcanego na modele SC. W całym połączeniu obowiązują także ograniczenia przewodu i pozostałych elementów.

Przy złączce wtykowej oznaczenie Ø6 mm odnosi się do średnicy zewnętrznej przewodu. Zapis 6 × 4 mm określa natomiast średnicę zewnętrzną i wewnętrzną. Zbieżność pierwszej liczby nie wystarcza do zatwierdzenia przewodu do każdego typu mocowania: liczą się również materiał, tolerancja i wymagana grubość ścianki. Oznaczenie gwintu możesz porównać z tabelą gwintów calowych i metrycznych.

Dlaczego większy gwint nie gwarantuje szybszego ruchu?

O prędkości decyduje cały tor przepływu: zawór rozdzielający, dławik, przewód, przyłącza i droga wydechu. Zbyt mały przekrój w jednym miejscu może ograniczać układ mimo większych elementów w pozostałych miejscach. Do porównania zaworów potrzebny jest przepływ podany przy określonych warunkach pomiaru. Sam rozmiar gwintu ani średnica węża nie zastępują tej informacji.

Dławik nie jest regulatorem utrzymującym stałe ciśnienie. Podczas przepływu powoduje spadek ciśnienia, ale nie oznacza to utrzymywania zadanej wartości za zaworem. Nie jest też układem stabilizacji prędkości: po zmianie ciśnienia zasilania, obciążenia lub oporów ruchu czas cyklu może się zmienić mimo niezmienionej nastawy.

Przepływ normalny, objętość komory i czas cyklu

Zależność Q ≈ A · v opisuje strumień objętości w komorze przy przybliżeniu stałego ciśnienia. Nie podstawiaj do niej bez przeliczenia przepływu normalnego podanego w Nl/min. Dla gazu doskonałego przeliczenie uwzględnia ciśnienia bezwzględne i temperatury bezwzględne: Q_N ≈ Q · (p_abs/p_N) · (T_N/T). Warunki odniesienia trzeba odczytać z danych przepływowych.

W fazie rozruchu część dopływającego powietrza zwiększa ciśnienie w komorze i przewodzie, zanim tłok pokona siłę obciążenia. Dlatego obliczenie objętości skokowej podzielonej przez katalogowy przepływ nie daje pewnego czasu cyklu. Do oceny dynamicznej potrzebne są charakterystyka zaworu, ciśnienia po obu stronach, objętości martwe oraz opory ruchu.

Co sprawdzić, gdy regulacja nie daje oczekiwanego efektu?

Jeżeli siłownik porusza się zbyt wolno mimo otwarcia dławika, sprawdź ciśnienie w czasie ruchu, drożność przewodów i wydechu oraz wydajność zaworu rozdzielającego. Gdy ruch jest nierówny, przyczyną może być również tarcie, obciążenie boczne albo niewłaściwy kierunek dławienia. Dokręcanie pokrętła nie usuwa mechanicznego problemu prowadzenia napędu.

Zawór montowany blisko przyłącza siłownika ogranicza objętość przewodu między dławieniem a komorą. Trzeba pozostawić dostęp do regulacji i uniknąć naprężeń przewodu. Montaż wykonuje się po odcięciu oraz rozładowaniu ciśnienia; uruchomienie i nastawy należy przeprowadzić zgodnie z procedurą maszyny, z zabezpieczoną strefą ruchu. Zwykły dławik nie zastępuje elementu bezpieczeństwa ani układu podtrzymującego pionowe obciążenie.

Do zapytania o dobór przygotuj kod siłownika, gwinty obu komór, wymiary przewodu, ciśnienie robocze, temperaturę oraz wymagane czasy wysuwu i powrotu. Dodaj schemat lub zdjęcie obecnego zaworu ze strzałką albo symbolem. Przekazanie tych danych przez kontakt z Pneumatig ułatwia wskazanie właściwego kierunku regulacji i wariantu przyłączy.