Keď ľudia hľadajú informácie o Smerovom riadiacom ventile WE 5 pre Rexroth, zvyčajne chcú pochopiť, čo tento ventil robí, ako funguje a či vyhovuje ich potrebám. Označenie WE 5 odkazuje na špecifickú veľkostnú kategóriu v zostave ventilov Rexroth, ale príbeh je zaujímavejší ako len jeden model ventilov.
Čo je to smerový regulačný ventil WE 5
Pôvodný WE 5 od Rexroth bol smerový regulačný ventil postavený podľa veľkostného štandardu NG5. Tieto ventily riadili prietok hydraulickej kvapaliny v systémoch, ktoré potrebovali mierny tlak a prietok. Tradičný WE 5 dokázal zvládnuť tlaky až 250 barov a prietoky medzi 14 a 20 litrami za minútu. Po mnoho rokov táto úroveň výkonu dobre fungovala pre menšie hydraulické systémy, ako sú kompaktné stroje a ľahké priemyselné zariadenia.
Moderné priemyselné aplikácie však vyžadujú väčší výkon a vyššie prietoky. Tu je dôležitý vývoj smerového riadiaceho ventilu WE 5. Rexroth vyvinul sériu 5X, ktorá zahŕňa modely 5-.WE 10. Tieto novšie ventily si zachovávajú filozofiu dizajnu pôvodného WE 5, ale môžu sa rozšíriť až na veľkosť NG10. Výsledkom je ventil, ktorý zvládne až 160 litrov za minútu pri tlakoch dosahujúcich 420 barov. Keď dnes inžinieri hľadajú smerový regulačný ventil WE 5, často si vyberú tieto modely NG10, pretože spĺňajú aktuálne požiadavky na výkon.
Rad smerových regulačných ventilov WE 5 sa riadi medzinárodnými normami ako ISO 4401-05 a NFPA D05. Táto štandardizácia znamená, že ventily je možné namontovať na štandardné podložky a nahradiť podobné ventily od iných výrobcov bez prepracovania celého systému.
Ako funguje ventil vo vnútri
Základná štruktúra smerového regulačného ventilu WE 5 je jednoduchá. Vo vnútri tela ventilu je umiestnená posuvná cievka, ktorá sa pohybuje tam a späť a spája rôzne porty. Keď sa cievka posunie do polohy, zmení sa, ktoré porty sa navzájom spájajú. Cievka môže napríklad pripojiť port P (tlak) k portu A a zároveň pripojiť port B k portu T (nádrž). Keď sa cievka pohybuje opačným smerom, obráti tieto spojenia.
Čo spôsobuje, že smerový regulačný ventil WE 5 posúva túto cievku? Odpoveďou je elektromagnetický solenoid. Rexroth používa to, čo nazývajú „mokrý“ dizajn elektromagnetu. Solenoid je umiestnený vo vnútri hydraulickej kvapaliny a nie je od nej utesnený. Môže to znieť riskantne, ale v skutočnosti to poskytuje lepšie chladenie a dlhšiu životnosť. Hydraulická kvapalina odvádza teplo z cievky, čo umožňuje solenoid nepretržitý chod bez prehriatia.
Keď vypnete napájanie elektromagnetu, pružiny vo ventile zatlačia cievku späť do jej strednej polohy. Rôzne konfigurácie pružín vytvárajú rôzne správanie. Štandardné nastavenie používa vratné pružiny na oboch stranách. Niektoré verzie používajú silnejšie pružiny, aby sa ventil prepínal rýchlejšie. Iné verzie úplne eliminujú pružiny pre špeciálne aplikácie, kde by cievka mala zostať v akejkoľvek polohe, do ktorej sa posunula.
Mnoho modelov smerových regulačných ventilov WE 5 obsahuje funkciu manuálneho ovládania. Toto je tlačidlo na vrchu ventilu, ktoré niekomu umožňuje posúvať cievku rukou. Počas nastavovania alebo odstraňovania problémov sa toto manuálne ovládanie ukazuje ako veľmi užitočné. Systém môžete otestovať bez použitia elektrickej energie.
Výkonové schopnosti a limity
Moderné verzie NG10 systému Directional Control Valve WE 5 zvládajú pôsobivé výkonové čísla. Štandardné modely pracujú pri tlaku 350 barov, špeciálne verzie sú dimenzované na 420 barov. Prietok dosahuje 160 litrov za minútu pri jednosmernej prevádzke alebo 120 litrov za minútu pri striedavom napätí po usmernení.
Teplotný rozsah sa pohybuje od mínus 30 stupňov Celzia do plus 80 stupňov Celzia. Ventil pracuje s hydraulickými kvapalinami v rozsahu od veľmi tenkých (2,8 milimetrov štvorcových za sekundu) až po pomerne hrubé (500 milimetrov štvorcových za sekundu). Táto flexibilita znamená, že jeden dizajn ventilu slúži mnohým rôznym aplikáciám.
Vysoký výkon však prichádza s určitými úvahami. Keď tekutina preteká ventilom pri maximálnych rýchlostiach, hydraulické sily pôsobiace na cievku sa stávajú značnými. Tieto sily môžu spôsobiť nestabilitu alebo vibrácie. Aby to bolo možné zvládnuť, Rexroth ponúka kazety škrtiacej klapky, ktoré sa inštalujú do portov. Tieto kazety mierne obmedzujú prietok, čo znižuje dynamické sily a vyhladzuje prevádzku. Kompromisom je vyšší pokles tlaku na ventile, ale lepšia stabilita zvyčajne stojí za to.
Vnútorná netesnosť je ďalšou charakteristikou konštrukcie smerového riadiaceho ventilu WE 5. Všetky cievkové ventily unikajú cez cievku, pretože cievka potrebuje voľný priestor, aby sa mohla voľne pohybovať. Tento únik sa postupne zvyšuje, keď sa ventil opotrebováva počas tisícok cyklov. Pri aplikáciách, ktoré potrebujú držať bremená na mieste po dlhú dobu, nemusí samotný smerový regulačný ventil WE 5 poskytnúť dostatočnú prídržnú silu. Pridanie externých spätných ventilov alebo výber konfigurácie cievky s uzavretým stredom pomáha vyriešiť tento problém.
Elektrické ovládanie a čas odozvy
Elektrická strana smerového riadiaceho ventilu WE 5 pracuje na štandardných priemyselných napätiach. Verzie DC akceptujú 12, 24, 110 alebo 220 voltov, pričom najbežnejšie sú 24 volty. AC verzie potrebujú konektor usmerňovača na konverziu striedavého prúdu na jednosmerný prúd, ktorý vyžaduje solenoid.
Spotreba energie sa pohybuje od 17 do 38 wattov v závislosti od konkrétneho modelu. Ventily sú dimenzované na 100-percentný pracovný cyklus, čo znamená, že môžu zostať pod napätím nepretržite bez poškodenia. Toto nepretržité hodnotenie je dôležité, pretože mnohé hydraulické systémy si udržujú pozíciu po dlhú dobu.
Čas odozvy sa líši v závislosti od niekoľkých faktorov. Zapnutie štandardných elektromagnetov trvá 65 až 150 milisekúnd a vypnutie 48 až 104 milisekúnd. Tieto časy sa môžu zdať rýchle, ale niektoré aplikácie potrebujú ešte rýchlejšiu odozvu. Rexroth ponúka modulačné kazety so šírkou impulzu, ktoré skrátia čas spínania na polovicu. Tieto PWM kazety rýchlo pulzujú solenoidové napätie v riadenom vzore, ktorý urýchľuje pohyb cievky.
Ďalšia možnosť PWM znižuje spotrebu energie a nie zvyšuje rýchlosť. Táto kazeta na zníženie energie zníži teplotu cievky najmenej o 30 stupňov Celzia. Nižšia teplota predlžuje životnosť ventilu v horúcom prostredí alebo v aplikáciách s vysokým zaťažením. Inžinieri si musia vybrať medzi optimalizáciou rýchlosti alebo optimalizáciou tepelného manažmentu. Systém Directional Control Valve WE 5 poskytuje možnosti pre obe priority.
Keď sa solenoid vypne, zrútiace sa magnetické pole generuje napäťovú špičku. Tento hrot môže poškodiť citlivú elektroniku pripojenú k rovnakému zdroju napájania. Štandardné solenoidy K4 vyžadujú externé odrušovacie diódy na uchytenie tohto napätia pod 500 voltov. Verzia solenoidu K72L obsahuje integrovanú ochranu, ktorá zjednodušuje kabeláž a zabezpečuje súlad s normami elektrickej bezpečnosti.
Výber správnej konfigurácie cievky
Cievka vo vnútri smerového riadiaceho ventilu WE 5 určuje, čo ventil robí v každej polohe. Najbežnejšie sú štvorcestné, trojpolohové cievky. Tieto cievky majú štyri porty (P, T, A, B) a tri rôzne polohy (ľavý, stredný, pravý).
Obzvlášť dôležité je správanie sa stredovej polohy. Cievka "E" uzatvára všetky štyri porty v strednej polohe. Tým sa vytvorí uzavretý stred, ktorý uzamkne náklad na mieste a vytvorí tlak v čerpadle. Konfigurácia E poskytuje maximálne udržanie zaťaženia, ale vyžaduje poistný ventil na ochranu čerpadla pred pretlakom.
Cievka "H" uzatvára porty P, A a B pri pripájaní T v strednej polohe. Tým sa vyprázdni čerpadlo do nádrže, čím sa zníži plytvanie energiou, keď je ventil vycentrovaný. Záťaž zostane zablokovaná, pretože A a B sú zatvorené, ale prídržná sila nie je taká silná ako pri E cievke.
Cievka "J" zatvára P, zatiaľ čo spája A, B a T dohromady v strednej polohe. To umožňuje, aby sa náklad voľne vznášal a tepelná expanzia mohla uniknúť do nádrže. Konfigurácia J je užitočná pre systémy, ktoré sa potrebujú ľahko pohybovať v neutrálnej polohe alebo na zabránenie nárastu tlaku v dôsledku zmien teploty.
Výber nesprávneho typu cievky spôsobuje problémy. Napríklad použitie H cievky pri aplikácii vertikálneho zdvíhania môže spôsobiť, že náklad bude pomaly klesať nadol v dôsledku vnútorného úniku. E cievka by držala lepšie. Na druhej strane, použitie E cievky na vodorovnej osi, ktorá sa musí voľne pohybovať, spôsobí, že systém bude stuhnutý a bude plytvať energiou. Pochopenie vašej aplikácie vám pomôže vybrať správnu konfiguráciu smerového riadiaceho ventilu WE 5.
Úvahy o inštalácii a údržbe
Inštalácia smerového regulačného ventilu WE 5 vyžaduje pozornosť na niekoľko kľúčových bodov. Ventil sa montuje na pomocnú dosku, ktorá musí spĺňať normy ISO 4401-05. Podložky Rexroth majú špecifické čísla dielov a je potrebné ich objednať samostatne. Pred inštaláciou ventilu sa uistite, že pomocná doska je čistá a správne nainštalovaná na rozdeľovači alebo bloku.
Elektrické pripojenia používajú štandardné konektory DIN EN 175301-803. Konektor je možné otočiť o 90 stupňov, aby vyhovoval rôznym potrebám smerovania vodičov. Niektoré konektory obsahujú vstavané usmerňovače pre AC prevádzku, zatiaľ čo iné pridávajú LED indikátory pre vizuálne potvrdenie stavu solenoidu.
Na čistote tekutín záleží viac, ako si väčšina ľudí uvedomuje. Vôľa vo vnútri smerového riadiaceho ventilu WE 5 meria len niekoľko mikrometrov. Častice nečistôt môžu upchať cievku, čo spôsobí, že sa ventil prilepí alebo sa neposunie. Dôrazne sa odporúča filtrácia na 25 mikrometrov alebo jemnejšiu. Pravidelná údržba filtra predchádza väčšine problémov s ventilmi.
Ventil pracuje s hydraulickými olejmi na minerálnej báze a niekoľkými druhmi biologicky odbúrateľných kvapalín. Tesniace materiály sa dodávajú v NBR (nitril) pre štandardné oleje alebo FKM (Viton) pre syntetické kvapaliny a vysoké teploty. Uistite sa, že materiál tesnenia zodpovedá kvapaline vo vašom systéme.
Údržba je pomerne jednoduchá. Cievky solenoidu sú vymeniteľné bez odstránenia ventilu zo systému. Pravidelne kontrolujte odpor cievky, aby ste zistili degradáciu skôr, ako dôjde k poruche. Ak ventil začne reagovať pomaly alebo sa neposunie, najpravdepodobnejšou príčinou je kontaminácia. Problém zvyčajne vyrieši prepláchnutie systému a výmena filtrov. Opotrebované vnútorné komponenty je možné nahradiť originálnymi náhradnými dielmi Rexroth, ktoré sú zvyčajne dostupné desať rokov od výroby.
Rozhodnutie o kúpe
Keď sa rozhodnete kúpiť smerový regulačný ventil WE 5 alebo jeho moderný ekvivalent NG10, výber ovplyvňuje niekoľko faktorov. Najprv skontrolujte svoje požiadavky na prietok a tlak. Ak potrebujete menej ako 20 litrov za minútu pri miernom tlaku, môže vám stačiť tradičná veľkosť NG5. Pre vyšší výkon sú súčasným štandardom modely NG10 série 5X.
Po druhé, zvážte dostupné elektrické napätie vo vašom zariadení. Verzia 24 V DC je najbežnejšia v priemyselnej automatizácii, zatiaľ čo 110 alebo 220 V možnosti vyhovujú rôznym regiónom a aplikáciám.
Po tretie, zhodnoťte, či potrebujete špeciálne funkcie, ako je rýchle prepínanie, zníženie energie alebo sledovanie polohy. Tieto možnosti zvyšujú náklady, ale poskytujú skutočné výhody v náročných aplikáciách.
Cena sa značne líši v závislosti od špecifikácií a dodávateľa. Autorizovaní distribútori a priemyselní dodávatelia majú tieto ventily, často s technickou podporou, ktorá vám pomôže s výberom. Hromadné nákupy sa zvyčajne kvalifikujú na množstevné zľavy. Oficiálny katalóg Rexroth poskytuje podrobné špecifikácie a objednávacie kódy, aby ste zaistili, že dostanete presne ten správny ventil.
Alternatívni dodávatelia ponúkajú kompatibilné ventily za nižšie ceny, ale kompatibilita a spoľahlivosť sa môžu líšiť. Pre kritické aplikácie poskytujú originálne ventily Rexroth lepšiu dlhodobú hodnotu vďaka konzistentnému výkonu a dostupnosti dielov.
Praktické aplikácie a faktory úspechu
Smerový regulačný ventil WE 5 a jeho potomkovia nachádzajú svoje miesto v nespočetných aplikáciách. Vstrekovacie stroje ich používajú na ovládanie svoriek foriem a vyhadzovačov. Robotické systémy sa na ne spoliehajú pri presnom riadení pohybu. Vysokozdvižné vozíky sú od nich závislé, pokiaľ ide o funkcie riadenia a zdvíhania. Tieto ventily obsahujú lisy na tvárnenie kovov, obrábacie stroje a zariadenia na manipuláciu s materiálom.
Úspech pri inštalácii akéhokoľvek smerového riadiaceho ventilu WE 5 závisí od prispôsobenia ventilu požiadavkám aplikácie. Aplikácie s vysokým prietokom potrebujú na udržanie stability škrtiace klapky. Prostredia s vysokou teplotou ťažia zo solenoidov na zníženie energie. Aplikácie na udržiavanie záťaže vyžadujú cievky s uzavretým stredom a prípadne externé spätné ventily.
Elektrický systém musí poskytovať správne napätie a zahŕňať ochranu proti napäťovým špičkám. Konštrukcia hydraulického systému by mala zohľadňovať poklesy tlaku cez ventil a poskytovať primeranú filtráciu.
Pravidelná údržba predlžuje životnosť ventilu a zabraňuje neočakávaným prestojom. Jednoduché postupy, ako je monitorovanie stavu filtra, kontrola vonkajších únikov a testovanie odozvy solenoidu, udržujú systém v spoľahlivom chode.
Vývoj od pôvodného WE 5 k modernému radu 5X ukazuje, ako sa priemyselné hydraulické komponenty posúvajú vpred, aby uspokojili meniace sa potreby. Pochopenie dedičstva a súčasných možností pomáha inžinierom robiť informované rozhodnutia o tom, ktorý variant smerového regulačného ventilu WE 5 najlepšie vyhovuje ich aplikácii. Pri správnom výbere, inštalácii a údržbe tieto ventily poskytujú roky spoľahlivej služby v náročných priemyselných prostrediach.
