1. Pneumatika alapfogalmak...Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 4 A bar elnevezés használata általánosan elterjedt a fluidtechnikában.1 bar = 100.000

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.


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


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


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:


A munkahenger nyomóerejének a számítása: Pascal törvénye értelmében:


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.


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.


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.


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


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.


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


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


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.


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.


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.


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.


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


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.


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.


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.


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


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.


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


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.


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


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.


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


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


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


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


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.


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.


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.


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.


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


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


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


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)


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.


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)


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)


G1/4"-os menetes csatlakozású (mert a névleges átmérő: 7, amelyhez a G1/4"-os menetes csatlakozás tartozik)


Összefoglalva Az alábbiakat tudhatjuk meg a szelep típusszámából:(HVR 520 701)

kézikaros működtetésű szelep 5/2-es, bistabil G1/4"-os menetes csatlakozású, amelyek



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)


G1/8"-os menetes csatlakozású (mert a névleges átmérő: 4, amelyhez a G1/8"-os menetes csatlakozás tartozik, mert a 2. karakter nulla)


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


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)


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



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.


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.


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


A munkahenger dugattyújának a felülete: A kör területének a számítása, azaz a kör keresztmetszetű munkahenger dugattyújának a felülete:


Üzemi nyomás:

A munkahenger nyomóerejének a számítása: Pascal törvénye értelmében:


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.


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:


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.


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...


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.


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


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


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

Documents

1. Pneumatika alapfogalmak...Pneumatika oktatási tréning (szerző: Kéri János) Oldal 4 A bar elnevezés használata általánosan elterjedt a fluidtechnikában.1 bar = 100.000