Keď pracujete s ťažkými priemyselnými strojmi, je nevyhnutné pochopiť, ako sa energia tekutiny pohybuje vo vašom systéme. V srdci mnohých hydraulických systémov s vysokým prietokom je kritický komponent nazývaný smerový regulačný ventil, konkrétne séria WH od Bosch Rexroth. Tieto ventily možno na prvý pohľad nevyzerajú pôsobivo, ale v továrňach a priemyselných prostrediach po celom svete robia poriadne ťažké zdvíhanie.
Prečo sú smerové regulačné ventily také dôležité
Predstavte si smerový regulačný ventil ako dopravného policajta pre hydraulickú kvapalinu. Jeho hlavnou úlohou je rozhodnúť, kam sa tekutina dostane, čo priamo riadi, ako sa pohybuje vaše zariadenie. Bez ohľadu na to, či spúšťate, zastavujete, zrýchľujete alebo meníte smer hydraulického valca, smerový regulačný ventil to robí.
Typ WH sa konkrétne týka pilotom ovládaných smerových regulačných ventilov, ktoré využívajú hydraulický tlak na riadenie hlavného prietoku. Na tom záleží viac, ako si možno myslíte. Keď máte čo do činenia s vysokými prietokmi a veľkými objemami tekutín, jednoduchý priamo ovládaný ventil jednoducho nemá dostatok svalov na to, aby svoju prácu vykonal. Sily pôsobiace na veľkú cievku ventilu sú obrovské, a preto je pilotná prevádzka nevyhnutná.
Bosch Rexroth navrhol svoju sériu WH tak, aby zvládla presne tieto náročné situácie. Tieto ventily dokážu riadiť tlaky až do 350 barov a prietoky dosahujúce 1100 litrov za minútu. Aby sme to uviedli do perspektívy, hovoríme o pohybe dostatočného množstva hydraulickej kvapaliny na pohon veľkých priemyselných lisov, ťažkých formovacích zariadení a veľkých systémov na manipuláciu s materiálom.
Ako vlastne fungujú smerové regulačné ventily série WH
Krása smerového ventilu WH spočíva v jeho dvojstupňovom prevedení. Namiesto toho, aby sa pokúšal presunúť veľkú a ťažkú cievku priamo, systém používa malý riadiaci ventil na ovládanie oveľa väčšieho hlavného ventilu. Je to zosilnenie výkonu v akcii.
Tu je návod, ako to funguje v praxi. Pilotný stupeň využíva malé množstvo hydraulického tlaku na posunutie malej cievky ventilu. To vytvára tlakový rozdiel, ktorý pôsobí na konce oveľa väčšej hlavnej cievky. Tento tlakový rozdiel vytvára dostatočnú silu na prekonanie síl tekutiny a trenia, čo umožňuje hlavnej cievke posunúť polohu a presmerovať celý tok systému.
Označenie WH vám hovorí, že ide o čisto hydraulické pilotné ovládanie. Všetky riadiace signály pochádzajú zo zdrojov hydraulického tlaku, nie z elektrických solenoidov. Vďaka tomu sú ventily WH obzvlášť cenné v prostrediach, kde môžu byť elektrické systémy problematické, ako sú aplikácie pod vodou, extrémne teploty alebo výbušné atmosféry.
Vo vnútri tela ventilu nájdete precízne opracovaný vývrt, kde sa cievka z tvrdenej ocele posúva tam a späť. Cievka má starostlivo navrhnuté plochy a drážky, ktoré sú zarovnané s portami v tele ventilu. Keď sa cievka pohybuje, otvára a zatvára tieto prietokové cesty, čím smeruje kvapalinu do rôznych ovládačov alebo späť do nádrže.
Rôzne konfigurácie pre rôzne potreby
Smerové regulačné ventily sa dodávajú v rôznych konfiguráciách a pochopenie terminológie pomáha pri výbere správneho ventilu. Čísla, ktoré vidíte v popise ventilov, označujú počet portov a pozícií.
Štvorcestný trojpolohový ventil (označovaný ako 4/3) má štyri kvapalinové pripojenia a tri rôzne prevádzkové polohy. Štyri porty zvyčajne zahŕňajú napájanie čerpadla, návrat nádrže a dva pracovné porty, ktoré sa pripájajú k vášmu pohonu. Tieto tri polohy zvyčajne zahŕňajú dve aktívne polohy na pohyb valca alebo motora v oboch smeroch plus stredovú polohu.
Táto stredová poloha je dôležitá viac, ako si mnohí ľudia uvedomujú. V konfigurácii s uzavretým stredom sa všetok prietok zastaví, keď sa ventil vráti do stredu. Toto funguje dobre s čerpadlami s pevným objemom a keď potrebujete presné držanie polohy. Otvorený stred umožňuje, aby sa prietok čerpadla vrátil do nádrže v neutrálnej polohe, čím sa znižuje tvorba tepla, ale môže sa vášmu pohonu pri záťaži pohybovať. Konfigurácie tandemového centra ponúkajú strednú cestu, odľahčujú čerpadlo a zároveň blokujú porty ovládača.
Séria WH ponúka všetky tieto stredové podmienky a ešte viac. Môžete si objednať ventily s pružinovým centrovaním, kde pružiny tlačia cievku späť do neutrálu, alebo tlakové centrovanie, kde hydraulický tlak udržuje cievku vycentrovanú. Niektoré aplikácie vyžadujú konfiguráciu odsadenia pružiny alebo hydraulické zarážky, ktoré držia cievku v akejkoľvek polohe, do ktorej bol naposledy prikázaný.
Technické špecifikácie, na ktorých záleží
Keď porovnávate smerové ventily, určité špecifikácie vám povedia, čo ventil skutočne dokáže vo vašom systéme. Séria WH pokrýva menovité veľkosti od NG10 do NG32. Táto menovitá veľkosť priamo súvisí s tým, koľko prietoku ventil zvládne.
Ventil NG10 dokáže spracovať 200 až 300 litrov za minútu, čo vyhovuje stredne veľkým strojom. Prejdite na NG32 a pozeráte sa na maximálny prietok 1100 litrov za minútu. Táto väčšia veľkosť je to, čo by ste špecifikovali pre najväčšie priemyselné lisy alebo vysokorýchlostné výrobné zariadenia.
Maximálny pracovný tlak 350 barov radí ventily WH do kategórie vysokovýkonných. Mnoho priemyselných systémov pracuje pri 200 až 250 baroch, takže extra tlaková kapacita poskytuje bezpečnostnú rezervu a umožňuje ventilu pracovať v najnáročnejších okruhoch.
Všetky smerové ventily WH sa montujú podľa noriem ISO 4401. Táto medzinárodná norma presne definuje, kde sú porty umiestnené a ako je opracovaný montážny povrch. Prečo na tom záleží? Pretože to znamená, že môžete potenciálne vymeniť ventil Bosch Rexroth za ekvivalent Parker alebo Eaton bez výmeny rozdeľovača alebo potrubia. Táto štandardizácia šetrí obrovské množstvo času a peňazí pri navrhovaní a údržbe systému.
Ventily pracujú s minerálnymi olejmi alebo hydraulickými kvapalinami na báze esterov kyseliny fosforečnej v teplotnom rozsahu od mínus 30 do plusových 80 stupňov Celzia. Toto široké prevádzkové okno pokrýva väčšinu priemyselných prostredí bez potreby špeciálnej teplotnej kompenzácie.
Aplikácie v reálnom svete, kde WH Valves Excel
Vstúpte do akéhokoľvek ťažkého výrobného závodu a pravdepodobne tam nájdete smerové regulačné ventily série WH. Oceliarne ich využívajú na riadenie masívnych tvárniacich lisov. Vstrekovacie závody sa na ne spoliehajú pri vysokosilných upínacích systémoch, ktoré držia formy zatvorené pod extrémnym tlakom.
Veľké obrábacie stroje predstavujú ďalšiu bežnú aplikáciu. Keď CNC obrábacie centrum potrebuje rýchlo umiestniť ťažký stôl alebo upnúť obrobok, smerový riadiaci ventil WH poskytuje rozhodujúcu a potrebnú spínaciu akciu. Schopnosť ventilu zvládnuť vysoké prietoky znamená, že tieto pohyby sa dejú rýchlo, čím sa skracuje čas cyklu a zvyšuje sa produktivita.
Technológiu WH využívajú aj zariadenia na manipuláciu s materiálom, ako sú hydraulické výťahy a zdvíhacie plošiny. Tieto aplikácie vyžadujú spoľahlivosť nad takmer všetko ostatné a jednoduchý, robustný dizajn pilotom ovládaného smerového ventilu presne to poskytuje.
To, čo robí ventily WH obzvlášť vhodnými pre tieto aplikácie, je ich tolerancia pre menej ako dokonalé prevádzkové podmienky. Priemyselné hydraulické systémy často nedokážu udržiavať ultračisté podmienky kvapaliny, ktoré vyžadujú sofistikovanejšie proporcionálne ventily. Ventily WH fungujú spoľahlivo s čistotou hydraulickej kvapaliny okolo ISO 4406 20/18/15, zatiaľ čo proporcionálne ventily môžu potrebovať 19/16/13 alebo lepšiu. Tento rozdiel v požiadavkách na filtráciu sa priamo premieta do nižších prevádzkových nákladov a dlhších servisných intervalov.
Porovnanie ventilov WH s konkurenciou
Trh priemyselných smerových ventilov zahŕňa okrem Bosch Rexroth niekoľko významných hráčov. Divízia Vickers spoločnosti Eaton ponúka sériu DG3V-10 pre hydraulickú pilotnú prevádzku a DG5V-10 pre solenoidovú pilotnú prevádzku. Tieto priamo konkurujú ventilom WH a WEH a ponúkajú podobné prietokové kapacity a tlakové menovité hodnoty.
Parker Hannifin vyrába veľké pilotne ovládané ventily v sérii D81VW a širšom rade D. Rovnako ako ostatné, aj tieto ventily spĺňajú montážne normy ISO 4401 a poskytujú porovnateľný výkon.
Zaujímavosťou tohto konkurenčného prostredia je, ako podobné sa top-end špecifikácie stali. Všetci traja hlavní výrobcovia ponúkajú ventily dimenzované na tlak 350 barov a prietok 1100 litrov za minútu. Všetky dodržiavajú rovnaké montážne normy. Táto konvergencia odráža požiadavky trhu na vzájomnú zameniteľnosť a vytvorila situáciu, v ktorej sa konkurencia odohráva skôr na sekundárnych faktoroch, ako je dodacia lehota, technická podpora a špecifické možnosti konfigurácie, než na čisto výkonové limity.
Ázijskí výrobcovia tiež vstúpili na trh s ventilmi kompatibilnými s normou ISO 4401. Spoločnosti ako Huade a Shanghai Lixin ponúkajú produkty kompatibilné s WH za konkurencieschopné ceny, čo je obzvlášť príťažlivé pre kupujúcich v rýchlo industrializovaných regiónoch. Aj keď tieto alternatívy nemusia mať rovnaké uznanie značky, riadia sa rovnakými základnými konštrukčnými princípmi a montážnymi štandardmi.
Úvahy o údržbe a bežné problémy
Významnou výhodou smerových ventilov série WH je ich relatívne jednoduchý profil údržby. Na rozdiel od sofistikovaných proporcionálnych ventilov s ich úzkymi toleranciami a zložitými systémami spätnej väzby sú tradičné pilotne ovládané ventily celkom zhovievavé.
Najbežnejším spôsobom poruchy je zaseknutie cievky, zvyčajne spôsobené kontamináciou v hydraulickej kvapaline. Drobné častice sa môžu hromadiť v malých medzerách medzi cievkou a otvorom, čo bráni hladkému pohybu. Pravidelné výmeny tekutín a dostatočná filtrácia predchádzajú väčšine týchto problémov.
Vnútorná netesnosť sa časom vyvíja, pretože bežné opotrebovanie zväčšuje vôľu medzi cievkou a otvorom. To sa prejavuje pomalšími otáčkami pohonu, zníženou silou a zvýšeným vývinom tepla. Keď sa vnútorný únik stane nadmerným, jediným skutočným riešením je výmena ventilu. Náklady na prestavbu zvyčajne prevyšujú náklady na nový ventil pre väčšinu veľkostí.
Vonkajšie úniky z tesnení alebo spojov armatúr sa zvyčajne riešia ľahšie. Mnohé tesnenia je možné vymeniť bez špeciálnych nástrojov. Ak je však samotná cievka poškodená v oblasti tesnenia, je potrebná výmena.
Na ventiloch WH si osobitnú pozornosť zasluhuje pilotný napájací tlak. Keďže riadiaci okruh riadi polohu hlavnej cievky, akékoľvek problémy s riadiacim tlakom priamo ovplyvňujú funkciu ventilu. Či už používate interné napájanie pilota z hlavného čerpadla alebo externé napájanie pilota zo samostatného zdroja, tento tlak musí zostať stabilný a primeraný pre spoľahlivé radenie.
Počiatočné náklady na kvalitný smerový regulačný ventil sa môžu zdať značné. Zostavy Bosch Rexroth strednej triedy môžu stáť okolo 450 dolárov, pričom väčšie alebo zložitejšie konfigurácie budú stáť viac. Celkové náklady na vlastníctvo však vo veľkej miere závisia od spoľahlivosti a životnosti. Ventily WH si vydržia roky spoľahlivej prevádzky s minimálnou pozornosťou.
Budúcnosť technológie smerového riadenia
Priemysel hydraulických ventilov nestojí na mieste. Dva hlavné trendy pretvárajú krajinu, aj keď ani jeden z nich ešte nespôsobil, že ventily v štýle WH sú zastarané.
Proporcionálne smerové ventily ponúkajú plynulé regulovanie prietoku namiesto jednoduchého zapínania a vypínania. Zmenou vstupného signálu môžete presne ovládať rýchlosť a silu pohonu. To prináša významné výhody pre aplikácie vyžadujúce plynulý pohyb alebo presné polohovanie. Proporcionálne ventily však vyžadujú oveľa čistejšiu hydraulickú kvapalinu, vyžadujú pravidelnú kalibráciu a vo všeobecnosti sú drahšie na nákup a údržbu.
Digitálna hydraulika predstavuje zásadnejší posun v prístupe. Namiesto použitia analógových ventilov, ako je séria WH alebo proporcionálne ventily, digitálne hydraulické systémy používajú polia rýchlo zapínateľných ventilov. Rýchlym pulzovaním týchto ventilov môže systém dosiahnuť presné ovládanie, ktoré konkuruje alebo prevyšuje proporcionálne ventily pri zachovaní jednoduchosti a robustnosti komponentov zapnutia a vypnutia.
Digitálna hydraulika sľubuje veľké úspory energie odstránením mnohých strát pri škrtení, ktoré sú vlastné tradičným systémom. Technológia tiež poskytuje vstavanú redundanciu, pretože viacero malých ventilov môže kompenzovať, ak jeden zlyhá. Výrobné náklady by mohli výrazne klesnúť, keď sa objemy zvýšia, pretože digitálne ventily sa vyrábajú jednoduchšie ako presné proporcionálne ventily.
Napriek týmto pokrokom si tradičné smerové ventily WH zachovávajú dôležité výhody. Vyžadujú menej sofistikovanú riadiacu elektroniku, lepšie znášajú znečistenie ako proporcionálne ventily a bezproblémovo sa integrujú do existujúcich systémov postavených na normách ISO 4401. Pre aplikácie, ktoré vyžadujú robustné spínanie s vysokým prietokom bez nepretržitého ovládania, zostávajú ventily WH cenovo najefektívnejším riešením.
Bosch Rexroth si uvedomuje tieto konkurenčné tlaky a vyvinul svoju stratégiu Connected Hydraulics. Tento prístup pridáva senzory a digitálne rozhrania k tradičným hydraulickým komponentom, čím ich prináša do prostredí Priemyslu 4.0 bez toho, aby bolo potrebné prepracovať celý systém. Ventil WH s integrovanými tlakovými snímačmi a monitorovaním polohy môže poskytnúť cenné údaje pre prediktívnu údržbu, pričom stále vykonáva svoju základnú spínaciu funkciu.
Výber správneho ventilu
Výber medzi tradičným smerovým ventilom WH a novšími technológiami závisí od vašich špecifických požiadaviek aplikácie. Pre nové systémy vyžadujúce presnú reguláciu otáčok alebo zložité profily pohybu majú proporcionálne ventily alebo digitálnu hydrauliku zmysel napriek ich vyšším nákladom a nárokom na údržbu.
Pre náhradné diely v existujúcich systémoch predstavujú ventily WH zvyčajne najpraktickejšiu voľbu. Zapadajú do štandardných montážnych vzorov ISO 4401, pracujú s existujúcimi pilotnými obvodmi a poskytujú overenú spoľahlivosť. Zamerajte svoj výber dodávateľa na spoločnosti, ktoré ponúkajú dobrú technickú podporu a špecifické možnosti konfigurácie, ktoré potrebujete, ako sú nastaviteľné časy spínania alebo centrovanie tlaku.
Keď je ťažké alebo nemožné dosiahnuť kontrolu kontaminácie, tradičné pilotne ovládané smerové riadiace ventily jednoznačne prekonávajú proporcionálne alternatívy. Do tejto kategórie často patria odvetvia ako baníctvo, lesníctvo a demolácie. Väčšie vnútorné vôle a jednoduchší dizajn ventilu WH tolerujú podmienky, ktoré by sofistikovanejšie ovládacie prvky rýchlo zničili.
Kľúčom je prispôsobenie technológie ventilov skutočným potrebám systému namiesto automatického výberu najnovšej možnosti. Smerové ventily série WH zostávajú vo výrobe už desaťročia, pretože efektívne riešia skutočné problémy. Budú naďalej slúžiť priemyselným systémom, pokiaľ budú existovať aplikácie, ktoré oceňujú jednoduchosť, robustnosť a vysokú prietokovú kapacitu pred plynulým variabilným riadením.
Pochopenie toho, ako tieto ventily fungujú, čo robia dobre a kde môžu lepšie poslúžiť alternatívy, vám pomôže robiť informované rozhodnutia pre vaše konkrétne hydraulické systémy. Či už udržiavate existujúce zariadenia alebo navrhujete nové inštalácie, smerový regulačný ventil WH si zaslúži pozornosť ako osvedčené a spoľahlivé riešenie pre aplikácie na reguláciu vysokovýkonných tekutín.
