Amikor az emberek a Rexrothhoz készült WE 5 irányított vezérlőszelepről keresnek információt, általában meg akarják érteni, mit csinál ez a szelep, hogyan működik, és hogy megfelel-e az igényeiknek. A WE 5 jelölés egy adott méretkategóriára utal a Rexroth szelepkínálatában, de a történet érdekesebb, mint egyetlen szelepmodell.
Mi az a WE 5 irányított vezérlőszelep
A Rexroth eredeti WE 5 egy irányszabályozó szelep volt, amelyet az NG5 méretszabványnak megfelelően építettek. Ezek a szelepek szabályozták a hidraulikafolyadék áramlását olyan rendszerekben, ahol mérsékelt nyomásra és áramlási sebességre volt szükség. A hagyományos WE 5 akár 250 bar nyomást és 14 és 20 liter/perc közötti áramlási sebességet is képes kezelni. Ez a teljesítményszint sok éven át jól működött kisebb hidraulikus rendszerekben, például kompakt gépeknél és könnyűipari berendezéseknél.
A modern ipari alkalmazások azonban nagyobb teljesítményt és nagyobb áramlási sebességet igényelnek. Itt válik fontossá a WE 5 irányított vezérlőszelep fejlesztése. A Rexroth kifejlesztette az 5X sorozatot, amely magában foglalja az 5-.WE 10 modelleket. Ezek az újabb szelepek megtartják az eredeti WE 5 tervezési filozófiáját, de NG10 méretig méretezhetők. Az eredmény egy olyan szelep, amely percenként akár 160 litert is képes kezelni 420 bar nyomáson. Amikor manapság a mérnökök egy WE 5 irányított vezérlőszelepet keresnek, gyakran végül ezeket az NG10 modelleket választják, mert megfelelnek a jelenlegi teljesítménykövetelményeknek.
A WE 5 irányított vezérlőszelep család megfelel az olyan nemzetközi szabványoknak, mint az ISO 4401-05 és az NFPA D05. Ez a szabványosítás azt jelenti, hogy a szelepek felszerelhetők szabványos allemezekre, és kicserélhetők más gyártók hasonló szelepei anélkül, hogy a teljes rendszert újraterveznék.
Hogyan működik a szelep belül
A WE 5 irányított vezérlőszelep alapvető felépítése egyszerű. A szeleptest belsejében egy csúszó orsó található, amely előre-hátra mozog, hogy összekapcsolja a különböző portokat. Amikor az orsó pozíciót vált, megváltoztatja, hogy mely portok csatlakoznak egymáshoz. Például az orsó csatlakoztathatja a P portot (nyomás) az A porthoz, míg a B portot a T porthoz (tartály). Amikor az orsó a másik irányba mozog, megfordítja ezeket a kapcsolatokat.
Mi készteti a WE 5 irányított vezérlőszelepet ennek az orsónak a mozgatására? A válasz egy elektromágneses szolenoid. A Rexroth az úgynevezett "nedves" mágnesszelep-konstrukciót használja. A mágnesszelep a hidraulikafolyadék belsejében helyezkedik el, ahelyett, hogy el lenne zárva tőle. Ez kockázatosnak tűnhet, de valójában jobb hűtést és hosszabb élettartamot biztosít. A hidraulikafolyadék elvezeti a hőt a tekercsről, lehetővé téve a mágnesszelep folyamatos működését túlmelegedés nélkül.
Amikor kikapcsolja a mágnesszelep áramellátását, a szelep belsejében lévő rugók visszanyomják az orsót középső helyzetébe. A különböző rugókonfigurációk eltérő viselkedést hoznak létre. A standard beállítás mindkét oldalon visszatérő rugókat használ. Egyes változatok erősebb rugókat használnak a szelepváltás gyorsabbá tételéhez. Más változatok teljesen kiiktatják a rugókat speciális alkalmazásokhoz, ahol az orsónak bármilyen pozícióban kell maradnia, amíg utoljára mozgott.
Sok irányított vezérlőszelep WE 5 modell rendelkezik kézi felülírás funkcióval. Ez egy nyomógomb a szelep tetején, amely lehetővé teszi, hogy valaki kézzel mozgassa az orsót. A beállítás vagy hibaelhárítás során ez a kézi vezérlés nagyon hasznosnak bizonyul. A rendszert elektromos áram alkalmazása nélkül is tesztelheti.
Teljesítményképességek és korlátok
A Directional Control Valve WE 5 rendszer modern NG10-es változatai lenyűgöző teljesítményt nyújtanak. A standard modellek 350 bar nyomáson, a speciális változatok 420 bar nyomáson működnek. Az áramlási kapacitás eléri a 160 liter/perc értéket egyenfeszültségű működés mellett, vagy 120 liter/perc AC feszültség mellett egyenirányítás után.
A hőmérsékleti tartomány mínusz 30 Celsius foktól plusz 80 Celsius fokig terjed. A szelep nagyon vékony (2,8 milliméter/másodperc) és egészen vastag (500 mm/s) hidraulikafolyadékokkal működik. Ez a rugalmasság azt jelenti, hogy egy szelepkonstrukció számos különböző alkalmazást szolgál ki.
A nagy teljesítmény azonban bizonyos szempontokkal jár. Amikor a folyadék maximális sebességgel áramlik át a szelepen, az orsóra ható hidraulikus erők jelentőssé válnak. Ezek az erők instabilitást vagy vibrációt okozhatnak. Ennek kezelésére a Rexroth a portokba szerelhető fojtószelep-patronokat kínál. Ezek a patronok enyhén korlátozzák az áramlást, ami csökkenti a dinamikus erőket és egyenletesebbé teszi a működést. A kompromisszum a nagyobb nyomásesés a szelepen, de a jobb stabilitás általában megéri.
A belső szivárgás a WE 5 irányszabályozó szelep másik jellemzője. Minden orsószelepből folyadék szivárog az orsón túl, mert az orsónak szabad mozgásra van szüksége. Ez a szivárgás fokozatosan növekszik, ahogy a szelep több ezer ciklus alatt elhasználódik. Azoknál az alkalmazásoknál, ahol a terheket hosszú ideig helyben kell tartani, előfordulhat, hogy a WE 5 irányított vezérlőszelep önmagában nem biztosít elegendő tartóerőt. Külső visszacsapó szelepek hozzáadása vagy a zárt központú orsókonfiguráció kiválasztása segít megoldani ezt a problémát.
Elektromos vezérlés és válaszidő
A WE 5 irányított vezérlőszelep elektromos oldala szabványos ipari feszültségeken működik. Az egyenáramú változatok 12, 24, 110 vagy 220 voltos feszültséget fogadnak el, a 24 volt a leggyakoribb. A váltakozó áramú változatokhoz egyenirányító csatlakozóra van szükség a váltakozó áramnak a mágnesszelep által igényelt egyenárammá alakításához.
Az energiafogyasztás az adott modelltől függően 17 és 38 watt között mozog. A szelepek 100 százalékos munkaciklusra vannak besorolva, ami azt jelenti, hogy károsodás nélkül folyamatosan feszültség alatt maradhatnak. Ez a folyamatos besorolás azért fontos, mert sok hidraulikus rendszer hosszabb ideig tart egy pozíciót.
A válaszidő több tényezőtől függően változik. A szabványos mágnesszelepek bekapcsolása 65 és 150, kikapcsolása pedig 48 és 104 ezredmásodperc között van. Ezek az idők gyorsnak tűnhetnek, de egyes alkalmazásoknak még gyorsabb válaszra van szükségük. A Rexroth impulzusszélesség-modulációs kazettákat kínál, amelyek felére csökkentik a kapcsolási időt. Ezek a PWM kazetták gyorsan pulzálják a mágnesszelep feszültségét, szabályozott mintázatban, ami felgyorsítja az orsó mozgását.
Egy másik PWM-opció a sebesség növelése helyett csökkenti az energiafogyasztást. Ez az energiacsökkentő kazetta legalább 30 Celsius-fokkal csökkenti a tekercs hőmérsékletét. Az alacsonyabb hőmérséklet meghosszabbítja a szelep élettartamát forró környezetben vagy nagy igénybevételű alkalmazásokban. A mérnököknek választaniuk kell a sebesség vagy a hőkezelés optimalizálása között. Az irányított vezérlőszelep WE 5 rendszer mindkét prioritásra lehetőséget kínál.
Amikor a mágnesszelep kikapcsol, az összeomló mágneses tér feszültségcsúcsot generál. Ez a tüske károsíthatja az ugyanahhoz a tápegységhez csatlakoztatott érzékeny elektronikát. A szabványos K4 mágnesszelepekhez külső elnyomó diódák szükségesek, hogy ezt a feszültséget 500 volt alá szorítsák. A K72L mágnesszelepes változat integrált védelmet tartalmaz, amely leegyszerűsíti a vezetékezést és biztosítja az elektromos biztonsági előírások betartását.
A megfelelő spool konfiguráció kiválasztása
A WE 5 irányított vezérlőszelepben található orsó határozza meg, hogy a szelep mit csinál az egyes pozíciókban. A legelterjedtebbek a négyirányú, háromállású orsók. Ezeknek az orsóknak négy portja (P, T, A, B) és három különböző pozíciója van (bal, közép, jobb).
A középső pozíció viselkedése különösen fontos. Egy "E" orsó zárja mind a négy portot középső helyzetben. Ez egy zárt központot hoz létre, amely rögzíti a terhelést és nyomást hoz létre a szivattyúban. Az E konfiguráció maximális terheléstartást biztosít, de szükség van egy biztonsági szelepre, amely megvédi a szivattyút a túlnyomástól.
A "H" orsó lezárja a P, A és B portokat, miközben a T középső pozícióban csatlakoztatja. Ez kiüríti a szivattyút a tartályba, csökkentve az energiapazarlást, ha a szelep középre van állítva. A terhelés zárva marad, mert A és B zárva van, de a tartóerő nem olyan erős, mint egy E orsónál.
A „J” orsó lezárja a P-t, miközben A, B és T összekapcsolja a középső pozícióban. Ez lehetővé teszi a rakomány szabad lebegését, és lehetővé teszi, hogy a hőtágulás a tartályba kerüljön. A J konfiguráció hasznos azoknál a rendszereknél, amelyeknek semleges helyzetben kell könnyen mozogniuk, vagy meg kell akadályozni a hőmérséklet-változások miatti nyomásnövekedést.
A rossz orsótípus kiválasztása problémákat okoz. Ha például egy H orsót használ függőleges emelőalkalmazásban, akkor a rakomány a belső szivárgás miatt lassan lefelé sodródhat. Egy E orsó jobban bírná. Másrészt, ha egy vízszintes tengelyen egy E orsót használunk, amelynek szabadon kell mozognia, a rendszer merevnek érezné magát, és energiát pazarolna. Az alkalmazás megértése segít kiválasztani a megfelelő irányított vezérlőszelep WE 5 konfigurációt.
Telepítési és karbantartási szempontok
A WE 5 irányított vezérlőszelep felszerelése néhány kulcsfontosságú pontra figyelmet igényel. A szelepet egy allemezre kell felszerelni, amelynek meg kell felelnie az ISO 4401-05 szabványnak. A Rexroth allemezek meghatározott cikkszámmal rendelkeznek, és külön kell megrendelni. A szelep beszerelése előtt győződjön meg arról, hogy az allemez tiszta és megfelelően van felszerelve az elosztóra vagy a blokkra.
Az elektromos csatlakozások DIN EN 175301-803 szabvány szerinti csatlakozókat használnak. A csatlakozó 90 fokkal elfordítható, hogy megfeleljen a különböző vezeték-elvezetési igényeknek. Egyes csatlakozók beépített egyenirányítókat tartalmaznak a váltakozó áramú működéshez, míg mások LED-jelzőket adnak hozzá a mágnesszelep állapotának vizuális megerősítéséhez.
A folyadékok tisztasága többet számít, mint azt a legtöbb ember gondolná. A WE 5 irányított vezérlőszelep belsejében lévő hézagok mindössze néhány mikrométert tesznek ki. A szennyező részecskék elakadhatnak az orsóban, ami a szelep megtapadását vagy elmozdulását okozhatja. Erősen javasolt a 25 mikrométeres vagy finomabb szűrés. A szűrő rendszeres karbantartása megelőzi a legtöbb szelepproblémát.
A szelep ásványi alapú hidraulikaolajokkal és többféle biológiailag lebomló folyadékkal működik. A tömítések NBR (nitril) színűek a szabványos olajokhoz vagy FKM (Viton) szintetikus folyadékokhoz és magas hőmérsékletekhez. Győződjön meg arról, hogy a tömítés anyaga megegyezik a rendszerben lévő folyadékkal.
A karbantartás viszonylag egyszerű. A mágnestekercsek a szelep rendszerből való eltávolítása nélkül cserélhetők. Rendszeresen ellenőrizze a tekercs ellenállását, hogy a meghibásodás előtt észlelje a romlást. Ha a szelep lassan reagál, vagy nem tud elmozdulni, akkor a szennyeződés a legvalószínűbb oka. A rendszer átöblítése és a szűrők cseréje általában megoldja a problémát. Az elhasználódott belső alkatrészek eredeti Rexroth pótalkatrészekre cserélhetők, amelyek jellemzően a gyártás után tíz évig állnak rendelkezésre.
A vásárlási döntés meghozatala
Amikor úgy dönt, hogy WE 5 irányított vezérlőszelepet vagy annak modern NG10 megfelelőjét vásárol, számos tényező befolyásolja a választást. Először ellenőrizze az áramlási és nyomási követelményeket. Ha 20 liternél kevesebbre van szüksége mérsékelt nyomáson, akkor egy hagyományos NG5-ös méret is elegendő lehet. A nagyobb teljesítmény érdekében az 5X sorozatú NG10 modellek a jelenlegi szabványok.
Másodszor, vegye figyelembe a létesítményében rendelkezésre álló elektromos feszültséget. A 24 voltos egyenáramú változat a legelterjedtebb az ipari automatizálásban, míg a 110 vagy 220 voltos opciók különböző régióknak és alkalmazásoknak felelnek meg.
Harmadszor, értékelje, hogy szüksége van-e speciális funkciókra, például gyors kapcsolásra, energiacsökkentésre vagy helyzetfigyelésre. Ezek a lehetőségek növelik a költségeket, de valódi előnyöket biztosítanak az igényes alkalmazásokban.
Az ár jelentősen eltér a specifikációtól és a szállítótól függően. A hivatalos forgalmazók és ipari beszállítók szállítják ezeket a szelepeket, gyakran technikai támogatással, hogy segítsenek a kiválasztásban. A tömeges vásárlások általában mennyiségi engedményekre jogosultak. A hivatalos Rexroth katalógus részletes specifikációkat és rendelési kódokat tartalmaz, hogy biztosan a megfelelő szelepet kapja meg.
Az alternatív beszállítók kompatibilis szelepeket kínálnak alacsonyabb áron, de a kompatibilitás és a megbízhatóság eltérő lehet. A kritikus alkalmazásokhoz az eredeti Rexroth szelepek jobb hosszú távú értéket biztosítanak az egyenletes teljesítmény és az alkatrészek rendelkezésre állása révén.
Gyakorlati alkalmazások és sikertényezők
A WE 5 irányított vezérlőszelep és leszármazottai számtalan alkalmazásban találnak otthonra. A fröccsöntő gépek ezeket a szerszámbilincsek és kidobók vezérlésére használják. A robotrendszerek rájuk támaszkodnak a precíz mozgásszabályozás érdekében. A targoncák kormányzási és emelési funkciói tőlük függenek. A fémalakító prések, szerszámgépek és anyagmozgató berendezések mindegyike tartalmazza ezeket a szelepeket.
A WE 5 irányított szabályozószelepek telepítésének sikere attól függ, hogy a szelep megfelel-e az alkalmazás követelményeinek. A nagy áramlású alkalmazásokhoz fojtószelep-patronokra van szükség a stabilitás fenntartásához. A magas hőmérsékletű környezetekben előnyösek az energiacsökkentő mágnesszelepek. A terhelésmegtartó alkalmazásokhoz zárt központú orsók és esetleg külső visszacsapó szelepek szükségesek.
Az elektromos rendszernek megfelelő feszültséget kell biztosítania, és védelmet kell biztosítania a feszültségcsúcsok ellen. A hidraulikus rendszer kialakításának figyelembe kell vennie a szelepen keresztüli nyomásesést, és megfelelő szűrést kell biztosítania.
A rendszeres karbantartás meghosszabbítja a szelep élettartamát és megakadályozza a váratlan leállásokat. Az olyan egyszerű gyakorlatok, mint a szűrő állapotának felügyelete, a külső szivárgás ellenőrzése és a mágnesszelep reakciójának tesztelése biztosítják a rendszer megbízható működését.
Az eredeti WE 5-től a modern 5X sorozatig történő evolúció megmutatja, hogy az ipari hidraulikus alkatrészek hogyan tudnak megfelelni a változó igényeknek. Az örökség és a jelenlegi képességek megértése segít a mérnököknek tájékozott döntéseket hozni arról, hogy melyik irányszabályozó szelep WE 5 változata szolgálja a legjobban alkalmazásukat. Megfelelő kiválasztásával, telepítésével és karbantartásával ezek a szelepek évekig megbízható szolgáltatást nyújtanak igényes ipari környezetben.
