Keď pracujete s hydraulickými systémami v továrňach alebo na stavebných strojoch, jeden komponent sa objavuje znova a znova: smerový regulačný ventil. Rexroth 4WE 6 E je jedným z najpoužívanejších ventilov v priemyselnej hydraulike, a to z dobrého dôvodu. Tento ventil riadi, ako sa hydraulická kvapalina pohybuje systémom, čo znamená, že riadi, ako sa stroje pohybujú a fungujú.
4WE 6 E je to, čo inžinieri nazývajú solenoidom ovládaný smerový cievkový ventil. Znie to komplikovane, ale základná myšlienka je jednoduchá. Keď elektrina prúdi do solenoidu ventilu (elektromagnetická cievka), tlačí kovovú cievku do tela ventilu. Tento pohyb cievky presmeruje hydraulickú kvapalinu z jedného portu do druhého, čím sa zmení smer, ktorým sa pohybuje hydraulický valec alebo motor. Keď sa elektrina zastaví, pružina zatlačí cievku späť do pôvodnej polohy.
Čím sa 4WE 6 E odlišuje
„E“ v názve modelu vám hovorí niečo dôležité o dizajne tohto ventilu. To znamená, že ventil používa solenoid s mokrým kolíkom, kde je elektromagnetická cievka v kontakte s hydraulickou kvapalinou. Tento výber dizajnu má niekoľko výhod. Olej pomáha chladiť solenoid, znižuje prevádzkový hluk a predlžuje životnosť komponentov. Na väčšine verzií môžete dokonca otočiť solenoid o 360 stupňov, čo uľahčuje inštaláciu v stiesnených priestoroch.
Ventil sa riadi štandardom NG6, ktorý sa v rôznych častiach sveta nazýva aj CETOP 3 alebo D03. Na tejto štandardizácii záleží viac, ako by ste si mysleli. To znamená, že ventil sa hodí na štandardné montážne dosky a možno ho vymeniť za podobné ventily od Parker, Vickers alebo Argo Hytos bez výmeny hydraulického potrubia. Pre tímy údržby táto zameniteľnosť znižuje prestoje, keď potrebujete rýchlo náhradný diel.
Rexroth hodnotí 4WE 6 E pre tlaky do 350 barov, čo sa rovná približne 5 076 PSI. Maximálna prietoková kapacita dosahuje 80 litrov za minútu pri verziách napájaných jednosmerným prúdom alebo približne 21 galónov za minútu. Tieto čísla zaraďujú ventil vzhľadom na jeho veľkosť do vysokovýkonnej kategórie. Nájdete v ňom ovládanie všetkého od vstrekovacích lisov až po hydraulické systémy na rýpadlách a banských zariadeniach.
Ako ventil v skutočnosti funguje
Vo vnútri telesa ventilu sa cievka pohybuje tam a späť a spája rôzne porty. Ventil má štyri hlavné porty, ktoré inžinieri označujú P, T, A a B. Port P sa pripája k vášmu hydraulickému čerpadlu, ktoré dodáva tlakovú kvapalinu. Port T sa pripája k nádrži alebo nádrži, kde sa kvapalina vracia. Porty A a B sa pripájajú k vášmu hydraulickému pohonu, ako sú dve strany valca.
Keď zapnete jeden solenoid, cievka sa posunie a pripojí P k A a B k T. To posiela stlačenú kvapalinu na jednu stranu vášho valca, zatiaľ čo druhú stranu odvádza späť do nádrže. Zapnite druhý solenoid a spoje sa obrátia. Teraz sa P pripojí k B a A sa pripojí k T, čím sa valec pohybuje v opačnom smere. Verzie s pružinou držia cievku v neutrálnej polohe, ktorá blokuje všetky porty v strednej polohe bez napájaných solenoidov.
Ventil sa dodáva v rôznych konfiguráciách cievky, ktoré inžinieri nazývajú „symboly“. Symbol E je spoločný pre trojpolohové ventily s pružinovým centrovaním. Keď je ventil v strednej polohe, všetky porty sú zablokované. Symbol HA predstavuje dvojpolohový ventil s vratnou pružinou, ktorý sa používa, keď potrebujete pohyb iba jedným smerom. Niektoré aplikácie používajú verzie s aretáciou označené „OF“, kde mechanický kolík uzamkne cievku na mieste, keď sa pohne. Tieto aretačné ventily potrebujú na prepnutie polohy iba krátky elektrický impulz, čo šetrí energiu v systémoch, ktoré držia polohu po dlhú dobu.
Úvahy o tlaku a dizajn systému
Jedno číslo si vyžaduje pozornosť pri navrhovaní systémov s použitím 4WE 6 E: maximálny tlak v otvore nádrže. Zatiaľ čo porty P, A a B dokážu spracovať 350 barov, port T zvyčajne dosahuje maximálny tlak 160 barov, hoci niektoré varianty dosahujú až 210 barov. Tento rozdiel vytvára dôležité konštrukčné obmedzenie. Keď spustíte ventil pri maximálnom pracovnom tlaku s určitými symbolmi cievky, Rexroth varuje, že port T by sa mal používať ako vypúšťacie potrubie, nie ako spätné potrubie, ktoré môže vidieť spätný tlak z vašej nádrže alebo iných komponentov.
Toto obmedzenie tlaku súvisí s tým, ako vnútorne fungujú cievkové ventily. Tesné medzery medzi cievkou a telom ventilu, ktoré umožňujú fungovanie ventilu, tiež vytvárajú vnútorné netesnosti. Toto nie je chyba; je to prirodzená vlastnosť konštrukcie cievkového ventilu. Ako sa ventil časom opotrebováva, tento vnútorný únik sa postupne zvyšuje. Unikajúca kvapalina musí niekam odchádzať, a preto je pre dlhodobú spoľahlivosť dôležitý limit tlaku v hrdle nádrže.
Ďalší problém súvisiaci s tlakom prichádza s diferenciálnymi valcami, kde je plocha na strane tyče menšia ako plocha na strane piestu. Ak váš symbol ventilu blokuje spiatočku na strane tyče počas určitých podmienok spínania, pomer plochy môže zintenzívniť tlak v komore tyče nad hodnotu 350 barov ventilu. Tento jav sa nazýva zosilnenie tlaku a môže poškodiť valce alebo dokonca spôsobiť nebezpečné poruchy. Riešenie zahŕňa pridanie externých poistných ventilov na strane tyče diferenciálnych valcov alebo výber symbolov cievok, ktoré nevytvárajú túto podmienku blokovania.
Elektrické špecifikácie a možnosti ovládania
4WE 6 E funguje s jednosmerným aj striedavým napájaním. Bežné jednosmerné napätia zahŕňajú 12, 24, 96 a 205 voltov. AC verzie zvyčajne bežia na 110/120 alebo 230 voltov pri 50 alebo 60 Hz. Elektrický konektor spĺňa normu EN 175301-803 s trojpólovým dizajnom, ktorý obsahuje dve napájacie prípojky a uzemnenie. Väčšina verzií obsahuje vstavané odrušovacie diódy na ochranu pred napäťovými špičkami, keď sa solenoid vypne.
Pre aplikácie v nebezpečných priestoroch ponúka Rexroth verzie odolné proti výbuchu označené XE alebo VE1. Tieto varianty spĺňajú normy ATEX pre európske inštalácie alebo požiadavky NEC 505/trieda I zóna 1 pre lokality v Severnej Amerike. Kryty odolné voči výbuchu a iskrovo bezpečné solenoidy umožňujú ventilu bezpečne pracovať v prostrediach s horľavými plynmi alebo parami, ako sú chemické závody alebo ropné plošiny na mori.
Možnosť aretácie s označením „OF“ poskytuje významné výhody pre energetickú účinnosť. Namiesto toho, aby ste držali solenoid nepretržite napájaný, aby ste udržali polohu, vyšlete 100-milisekundový impulz na posunutie cievky, potom ju mechanická zarážka zablokuje na mieste. To znižuje tvorbu tepla, predlžuje životnosť solenoidu a znižuje spotrebu elektrickej energie. Výrobcovia obrábacích strojov používajú túto funkciu pre hydraulické upínacie systémy, ktoré musia pevne držať obrobky počas dlhých operácií obrábania.
Kompatibilita s kvapalinami a tesniace materiály
Štandardný 4WE 6 E sa dodáva s tesneniami NBR (nitrilkaučuk), ktoré fungujú s väčšinou hydraulických olejov na minerálnej báze, ktoré spĺňajú špecifikácie HLP alebo HVLP. Tesnenia NBR si poradia aj s vodou-glykolovými ohňovzdornými kvapalinami v kategórii HFC. Ak však váš systém používa biologicky odbúrateľné hydraulické kvapaliny ako HETG, HEES alebo HEPG, alebo syntetické ohňovzdorné kvapaliny ako HFDU alebo HFDR, musíte pri objednávke špecifikovať tesnenia FKM (fluorokarbón).
Nesprávny materiál tesnenia spôsobuje rýchle poškodenie a zlyhanie systému. Ak vymieňate tesnenia počas údržby, pred objednaním dielov skontrolujte, akú kvapalinu váš systém skutočne používa. Súprava tesnení NBR má číslo dielu 3492432, zatiaľ čo súprava FKM je 3120269. Použitie nesprávnej súpravy znamená, že po niekoľkých mesiacoch, keď nekompatibilné tesnenia napučia, prasknú alebo sa rozpadnú, ventil opäť roztrhnete.
Rexroth špecifikuje, že hydraulická kvapalina musí spĺňať normy čistoty ISO 4406 triedy 20/18/15. Tento trojčíselný kód označuje maximálny počet častíc v rôznych rozsahoch veľkosti. Čistiaca kvapalina znižuje opotrebovanie presne opracovaných povrchov cievky a vývrtu. Znečistená kvapalina urýchľuje opotrebovanie, zvyšuje vnútorný únik a môže spôsobiť prilepenie alebo nepravidelný pohyb cievky. Inštalácia správnej filtrácie s prvkami dimenzovanými na 10 mikrometrov alebo jemnejšie chráni vašu investíciu do ventilu a predlžuje životnosť.
Inštalácia a prvá prevádzka
Ventil sa montuje priamo na štandardnú dosku NG6 alebo CETOP 3 pomocou štyroch skrutiek. Montážny vzor a umiestnenie portov je v súlade s normou ISO 4401-03-02-0-05, čím je zabezpečená kompatibilita medzi výrobcami. O-krúžky utesňujú každé spojenie portu a počas inštalácie by ste mali na tieto O-krúžky naniesť tenkú vrstvu hydraulickej kvapaliny, aby ste zabránili zovretiu alebo rolovaniu.
Pretože solenoidy používajú mokrý kolík, musia sa vnútorné dutiny naplniť hydraulickou kvapalinou, aby správne fungovali. Počas prvého spustenia možno budete musieť niekoľkokrát zacykliť ventil počas prevádzky hydraulického čerpadla, aby sa vyčistil vzduch z komôr elektromagnetu. Vzduch zachytený v týchto priestoroch ovplyvňuje silu solenoidu a čas odozvy ventilu. Niektoré inštalácie obsahujú malé odvzdušňovacie skrutky na krytoch elektromagnetov, ktoré pomáhajú uvoľniť zachytený vzduch počas uvádzania do prevádzky.
Každý 4WE 6 E obsahuje ručné ovládanie, ktoré vám umožňuje posúvať ventil bez elektrického napájania. Štandardná skrytá verzia vyžaduje na prístup špeciálny nástroj. Voliteľné verzie zahŕňajú ryhované gombíky alebo uzamykateľné tlačidlá s hríbovou hlavou, ktoré umožňujú manuálne ovládanie počas údržby alebo núdzových situácií. Na dvojelektromagnetických ventiloch nikdy nestláčajte obe ručné ovládače súčasne, pretože to vytvára mechanický konflikt, ktorý môže poškodiť vnútorné komponenty.
Flow Control a Soft Switching
Niektoré verzie 4WE 6 E sa dodávajú s vložkami škrtiacej klapky, čo sú v podstate kalibrované otvory inštalované v špecifických portoch. Označenie „/B12“ označuje 1,2-milimetrový otvor na porte P. Tieto škrtiace klapky neobmedzujú len maximálny prietok. Ich hlavným účelom je riadenie tlakových špičiek a prietokových rázov, ku ktorým dochádza pri rýchlom prepínaní ventilov. Riadením rýchlosti, akou sa môže prietok meniť, škrtiace vložky znižujú nárazy systému, chránia nadväzujúce komponenty a predlžujú celkovú životnosť systému.
Niektoré modelové varianty označené „.73…A12“ obsahujú mäkké prepínanie vďaka upravenej geometrii cievky. Tieto verzie poskytujú zhruba 85-percentné zníženie otrasov v porovnaní so štandardným prepínaním. Mäkší prechod pomáha v aplikáciách, kde radenie ventilov vytvára nežiaduci hluk alebo kde hydraulické rázy poškodzujú potrubné spoje a rozvody v priebehu času. Kompromisom je o niečo pomalšia odozva, na ktorej záleží pri vysokorýchlostných aplikáciách, no ponúka jasné výhody v systémoch, ktoré uprednostňujú plynulú prevádzku a dlhú životnosť.
Bežné aplikácie a prípady použitia
Smerový regulačný ventil 4WE 6 E sa objavuje v celej priemyselnej automatizácii. Vstrekovacie stroje používajú tieto ventily na riadenie upínacích síl formy a pohybov vyhadzovača. Vďaka vysokému tlaku a spoľahlivému spínaniu je ventil vhodný pre náročné pracovné cykly pri spracovaní plastov. Gumové formovacie zariadenie používa podobné konfigurácie ventilov na ovládanie lisu a vysúvanie dielov.
Konštrukčné a mobilné vybavenie zahŕňa 4WE 6 E v obvodoch ramena rýpadla, ovládanie radlice buldozéra a funkcie výložníka žeriavu. Kompaktná veľkosť ventilu v pomere k jeho prietokovej kapacite šetrí miesto v preplnených mobilných hydraulických systémoch. Jeho štandardizovaná montáž umožňuje výrobcom zariadení nakupovať od viacerých dodávateľov bez prepracovania rozdeľovačov.
Výrobcovia obrábacích strojov inštalujú tieto ventily do brúsok, frézovacích centier a automatizovaných výrobných liniek. Verzie s aretáciou fungujú obzvlášť dobre v prípravkoch a upínacích systémoch, ktoré musia spoľahlivo držať polohu bez neustálej spotreby elektrickej energie. Bezobslužné obrábacie operácie ťažia z úspor energie a zníženej tvorby tepla pulzne ovládaných aretačných ventilov.
Riešenie problémov a údržba
Keď 4WE 6 E nefunguje správne, problém zvyčajne vysvetľuje niekoľko bežných problémov. Pomalé alebo nekonzistentné radenie často poukazuje na kontaminovanú kvapalinu, ktorá umožňuje, aby sa cievka zachytila vo svojom otvore. Kontrola systémového indikátora rozdielu tlaku filtra vám povie, či filtrácia drží krok s tvorbou kontaminácie. Ak sú filtre po termíne výmeny, je to vaša prvá oprava.
Elektrické problémy sa prejavujú ako úplné zlyhanie radenia alebo slabý, váhavý chod ventilu. Skontrolujte napájacie napätie na konektore ventilu, kým by mal byť solenoid pod napätím. Nízke napätie znižuje silu solenoidu a spomaľuje odozvu. Uvoľnené kolíky konektora spôsobujú prerušovanú činnosť, ktorá je frustrujúca pri diagnostike. Odrušovacie diódy zabudované do väčšiny ventilov môžu zlyhať, skratovať alebo otvoriť, čo ovplyvňuje správanie solenoidu.
Zvyšovanie vnútornej netesnosti počas životnosti ventilu si nakoniec vyžaduje výmenu tesnenia alebo výmenu ventilu. Ak si všimnete, že hydraulický valec sa pri zaťažení posúva smerom nadol, keď by mal ventil držať polohu, pravdepodobnou príčinou je vnútorný únik. Inštalácia externého ventilu na zadržiavanie záťaže môže byť jednoduchšou opravou ako výmena ventilu, ak únik nie je závažný. Pre aplikácie kritického udržiavania polohy poskytujú externé spätné ventily alebo pilotne ovládané spätné ventily pozitívne udržanie zaťaženia bez ohľadu na stav smerového ventilu.
Konštrukcia elektromagnetu s mokrým kolíkom ponúka výhodu údržby: môžete vymeniť cievku bez vypustenia systému alebo straty hydraulickej kvapaliny. Jednoducho odpojte elektrický konektor, odskrutkujte zostavu solenoidu a vymeňte cievku. Táto použiteľnosť v teréne znižuje prestoje počas opráv. Pri objednávaní náhradných cievok skontrolujte, či sa menovité napätie a typ konektora zhodujú s vašou inštaláciou.
Úvahy o veľkosti a výbere
Výber správneho smerového ventilu zahŕňa prispôsobenie niekoľkých parametrov požiadavkám vašej aplikácie. Začnite s tlakom: ak váš systém pracuje nad 350 barov, 4WE 6 E nebude fungovať. Prietokovú kapacitu je potrebné porovnať s požiadavkami na rýchlosť pohonu. Ventil s prietokom 80 litrov za minútu sa môže zdať na papieri dostatočný, ale ak sa blížite k tejto hranici, tlakový spád na ventile sa zvyšuje a vytváranie tepla sa stáva problémom.
Zamyslite sa nad pracovným cyklom a frekvenciou spínania. Aplikácie, ktoré sa neustále spínajú, ťažia zo striedavých solenoidov, ktoré lepšie zvládajú teplo vďaka vyššej tepelnej hmotnosti. Jednosmerné solenoidy fungujú dobre pre prerušovanú prevádzku a ponúkajú rýchlejšie časy odozvy. Ak váš systém potrebuje udržať polohu dlhší čas bez pohybu, špecifikujte konfiguráciu aretácie, aby ste eliminovali nepretržité napájanie solenoidu.
Symbol cievky určuje funkciu ventilu v strednej polohe a v každej krajnej polohe. Pozorne si preštudujte hydraulické schematické symboly, aby ste pochopili, čo každá konfigurácia pripojenia portu robí s vaším pohonom. Symbol E (všetky porty zablokované v strede) vyhovuje aplikáciám, kde chcete, aby zastavené pohony odolávali vonkajším silám. Symbol P-to-T v strede poskytuje voľný obeh, ktorý znižuje tvorbu tepla počas nečinnosti. Vyberte si symbol, ktorý zodpovedá vašim funkčným požiadavkám.
Konkurenčné alternatívy a krížové referencie
Zatiaľ čo Rexroth 4WE 6 E je popredným produktom, niekoľko ďalších výrobcov vyrába funkčne ekvivalentné ventily. Séria Parker D1VW009CNT ponúka možnosť priamej výmeny s podobnými menovitými hodnotami tlaku a prietoku. Vickers, teraz súčasť spoločnosti Eaton, vyrába sériu DG4V-3-8C, ktorá sa vymieňa priamo na pomocné dosky NG6. Argo Hytos poskytuje RPE3-063C11 ako ďalšiu vymeniteľnú možnosť.
Táto kompatibilita medzi výrobcami poskytuje oddeleniam obstarávania flexibilitu. Ak váš primárny dodávateľ čelí dlhým dodacím lehotám alebo nedostatku zásob, existujú alternatívy bez prepracovania vášho hydraulického systému. Cenová konkurencia medzi týmito výrobcami prináša výhody kupujúcim, hoci rozsiahla distribučná sieť a technická podpora Rexroth často odôvodňujú akúkoľvek cenovú prirážku.
Pri výmene ventilov od rôznych výrobcov skontrolujte, či sa symboly cievok zhodujú funkčne, nielen nominálne. To, čo jeden výrobca nazýva „Symbol E“, môže mať jemne odlišné pripojenia portov ako verzia iného výrobcu. Pred dokončením výmeny krížových odkazov si prečítajte podrobné schémy pripojenia portov v katalógu každého výrobcu.
Stratégia tvorby cien a obstarávania
Trhové ceny pre 4WE 6 E sa líšia podľa regiónu, konfigurácie a objemu nákupu. V Severnej Amerike očakávajte ceny okolo 140 USD za štandardné konfigurácie zakúpené jednotlivo. Indické trhy vykazujú ceny medzi 7 799 a 9 203 ₹, zatiaľ čo malajskí distribútori uvádzajú okolo 196,50 RM. Tieto variácie odrážajú miestne distribučné náklady, dovozné clá a konkurenciu na trhu.
Minimálne objednané množstvá od väčšiny distribútorov začínajú pri jednom kuse, vďaka čomu sú malé nákupy praktické. Dodacie lehoty zvyčajne trvajú sedem až desať dní pre štandardné konfigurácie, hoci bežné kombinácie napätia a symbolov sa často dodávajú zo skladu distribútora. Menej bežné konfigurácie sa môžu predĺžiť na niekoľko týždňov, ak vyžadujú výrobu na objednávku.
Pre oddelenia údržby spravujúce zásoby kritických náhradných dielov zvážte skladovanie jednej alebo dvoch bežne používaných konfigurácií ako poistku proti neočakávaným poruchám. Dlhá životnosť ventilu znamená, že náhradné diely môžu ležať na policiach roky, ale náklady na skladovanie náhradných dielov sú minimálne v porovnaní s nákladmi na prestoje zariadenia. Ak váš systém používa neštandardné kvapaliny, uistite sa, že váš sklad obsahuje akékoľvek špeciálne konfigurácie, ako sú tesnenia FKM.
Záverečné odporúčania
Smerový regulačný ventil Rexroth 4WE 6 E poskytuje spoľahlivý výkon v kompaktnom štandardnom balení. Jeho menovitý tlak 350 barov a prietoková kapacita 80 litrov za minútu poskytujú veľkú kapacitu vo veľkostnej triede NG6. Konštrukcia elektromagnetu s mokrým kolíkom vyvažuje výkon a prevádzkyschopnosť a štandardizovaná montáž zaisťuje širokú kompatibilitu medzi hydraulickými systémami.
Pri špecifikácii alebo údržbe týchto ventilov venujte pozornosť detailom, na ktorých záleží najviac. Prispôsobte tesniace materiály chémii vašej hydraulickej kvapaliny. Dimenzujte ventil konzervatívne, aby ste predišli nadmernému poklesu tlaku a tvorbe tepla. Zvážte verzie s aretáciou pre úsporu energie v aplikáciách držania polohy. Chráňte diferenciálne valce pred zintenzívnením tlaku pomocou vhodného návrhu okruhu.
Pochopenie toho, ako ventil funguje, aké sú jeho obmedzenia a ako zapadá do konkurenčného prostredia, vám pomôže lepšie sa rozhodovať pri výbere, údržbe a riešení problémov. 4WE 6 E nie je ideálny pre každú aplikáciu, ale v rámci svojho dizajnu poskytuje osvedčený výkon, ktorý vysvetľuje jeho široké uplatnenie v priemyselnej hydraulike.
