Ha nehézipari gépekkel dolgozik, elengedhetetlen annak megértése, hogy a folyadékenergia hogyan mozog a rendszerben. Számos nagy átfolyású hidraulikus rendszer középpontjában az irányított szabályozószelep nevű kritikus alkatrész található, különösen a Bosch Rexroth WH sorozata. Lehet, hogy ezek a szelepek első pillantásra nem tűnnek lenyűgözőnek, de a világ gyáraiban és ipari létesítményeiben komoly súlyemelést végeznek.
Mitől olyan fontosak az irányított szabályozó szelepek?
Gondoljon az irányszabályozó szelepre a hidraulikafolyadék közlekedési rendőreként. Fő feladata annak eldöntése, hogy hova kerüljön a folyadék, amely közvetlenül szabályozza a gépek mozgását. Legyen szó indításról, leállításról, gyorsításról vagy a hidraulikus henger irányának megváltoztatásáról, az irányszabályozó szelep gondoskodik erről.
A WH típus kifejezetten a pilóta által működtetett irányított szelepekre vonatkozik, amelyek hidraulikus nyomást használnak a fő áramlás szabályozására. Ez többet számít, mint gondolnád. Ha nagy áramlási sebességgel és nagy mennyiségű folyadékkal van dolgod, egy egyszerű, közvetlen működtetésű szelepnek nincs elég izma a munka elvégzéséhez. A nagy szeleporsóra ható erők óriásiak, és itt válik szükségessé a pilóta működés.
A Bosch Rexroth WH sorozatát pontosan ezekre a nehéz helyzetekre tervezte. Ezek a szelepek akár 350 bar nyomást és 1100 liter/perc áramlási sebességet is képesek kezelni. Hogy ezt szemléljük, elegendő hidraulikafolyadék mozgatásáról beszélünk a hatalmas ipari prések, nehéz formázóberendezések és nagy anyagmozgató rendszerek működtetéséhez.
Hogyan működnek a WH sorozatú irányított vezérlőszelepek?
A WH irányszabályozó szelep szépsége a kétlépcsős kialakításban rejlik. Ahelyett, hogy megpróbálna közvetlenül mozgatni egy nagy, nehéz orsót, a rendszer egy kis vezérlőszelepet használ egy sokkal nagyobb főszelep vezérlésére. Ez teljesítményerősítés működés közben.
Íme, hogyan működik a gyakorlatban. A kísérleti szakasz kis mennyiségű hidraulikus nyomást használ egy kis szeleporsó eltolásához. Ez nyomáskülönbséget hoz létre, amely a sokkal nagyobb fő orsó végeire hat. Ez a nyomáskülönbség elegendő erőt generál a folyadékerők és a súrlódás leküzdéséhez, lehetővé téve a fő orsó helyzetének elmozdulását és a teljes rendszer áramlását.
A WH jelölés azt jelzi, hogy ez tisztán hidraulikus pilótavezérlés. Minden vezérlőjel hidraulikus nyomásforrásból érkezik, nem elektromos mágnesszelepekből. Ez különösen értékessé teszi a WH szelepeket olyan környezetben, ahol az elektromos rendszerek problémásak lehetnek, például víz alatti alkalmazásokban, szélsőséges hőmérsékleten vagy robbanásveszélyes környezetben.
A szeleptest belsejében egy precíziósan megmunkált furat található, ahol az edzett acél orsó ide-oda csúszik. Az orsón gondosan megtervezett felületek és hornyok vannak, amelyek egy vonalban vannak a szelepház nyílásaival. Ahogy az orsó mozog, kinyitja és bezárja ezeket az áramlási utakat, és a folyadékot a különböző működtetőkhöz vagy vissza a tartályhoz irányítja.
Különböző konfigurációk különböző igényekhez
Az irányított vezérlőszelepek különféle konfigurációkban kaphatók, és a terminológia megértése segít a megfelelő szelep kiválasztásában. A szelepleírásokban látható számok a portok és pozíciók számára vonatkoznak.
Egy négyutas, háromállású szelep (4/3-ként írva) négy folyadékcsatlakozással és három különböző működési pozícióval rendelkezik. A négy port általában szivattyú-ellátást, tartály visszatérőt és két munkaportot tartalmaz, amelyek az aktuátorhoz csatlakoznak. A három pozíció általában tartalmaz két aktív pozíciót a henger vagy a motor mindkét irányba történő mozgatásához, valamint egy középső pozíciót.
Ez a középső pozíció többet számít, mint azt sokan gondolják. Zárt középső konfigurációban minden áramlás leáll, amikor a szelep visszatér a középpontba. Ez jól működik fix lökettérfogatú szivattyúkkal és akkor, ha pontos pozíciótartásra van szüksége. A nyitott központ lehetővé teszi, hogy a szivattyú áramlása semleges helyzetben visszatérjen a tartályba, csökkentve a hőtermelést, de potenciálisan lehetővé teszi, hogy az aktuátor terhelés alatt elsodródjon. A tandem középső konfigurációk középutat kínálnak, a szivattyú tehermentesítésére, miközben blokkolják a működtető portokat.
A WH sorozat mindezeket a központi feltételeket és még sok minden mást kínál. Rendelhet rugós központosítású szelepeket, ahol a rugók visszanyomják az orsót üresbe, vagy nyomásközpontosítót, ahol a hidraulikus nyomás középen tartja az orsót. Egyes alkalmazásokhoz rugóeltolásos konfigurációkra vagy hidraulikus rögzítőkre van szükség, amelyek az orsót az utolsó parancsolt pozícióban tartják.
A lényeges műszaki adatok
Ha összehasonlítja az irányított szabályozószelepeket, bizonyos specifikációk megmondják, hogy a szelep valójában mire képes a rendszerben. A WH sorozat az NG10-től az NG32-ig terjedő névleges méreteket fedi le. Ez a névleges méret közvetlenül kapcsolódik ahhoz, hogy a szelep mekkora áramlást képes kezelni.
Egy NG10 szelep percenként 200-300 litert képes kezelni, ami közepes méretű gépekhez illik. Lépjen fel az NG32-re, és már az 1100 liter/perc maximális áramlási kapacitást látja. Ezt a nagyobb méretet a legnagyobb ipari présekhez vagy nagy sebességű gyártóberendezésekhez kell megadni.
A 350 bar maximális üzemi nyomás a WH szelepeket a nagy teljesítmény kategóriába sorolja. Sok ipari rendszer 200-250 bar nyomáson működik, így az extra nyomáskapacitás biztonsági ráhagyást biztosít, és lehetővé teszi, hogy a szelep a legigényesebb körökben is működjön.
Minden WH irányított szabályozószelep az ISO 4401 szabvány szerint van felszerelve. Ez a nemzetközi szabvány pontosan meghatározza, hogy hol helyezkednek el a portok, és hogyan történik a rögzítési felület megmunkálása. Miért számít ez? Mert ez azt jelenti, hogy potenciálisan kicserélheti a Bosch Rexroth szelepet egy Parker vagy Eaton megfelelőre anélkül, hogy cserélné az elosztót vagy a vízvezetéket. Ez a szabványosítás óriási időt és pénzt takarít meg a rendszertervezés és -karbantartás során.
A szelepek ásványolajjal vagy foszfát-észter hidraulikafolyadékokkal működnek a negatív 30 és pozitív 80 Celsius fok közötti hőmérséklet-tartományban. Ez a széles működési ablak lefedi a legtöbb ipari környezetet anélkül, hogy speciális hőmérséklet-kompenzációt igényelne.
Valós alkalmazások, ahol a WH szelepek Excel
Sétáljon be bármely nehéz gyártóüzembe, és valószínűleg WH sorozatú irányított szelepeket talál a munkahelyén. Az acélgyárak masszív formázóprések vezérlésére használják őket. A fröccsöntő üzemek támaszkodnak rájuk a nagy erejű szorítórendszereknél, amelyek extrém nyomás alatt tartják zárva a formákat.
A nagy szerszámgépek egy másik gyakori alkalmazást jelentenek. Amikor egy CNC megmunkálóközpontnak gyorsan kell pozícionálnia egy nehéz asztalt vagy rögzítenie kell egy munkadarabot, egy WH irányszabályozó szelep biztosítja a szükséges döntő, erőteljes kapcsolási műveletet. A szelep nagy áramlási sebességek kezelésére való képessége azt jelenti, hogy ezek a mozgások gyorsan történnek, csökkentve a ciklusidőt és növelve a termelékenységet.
Az anyagmozgató berendezések, például a hidraulikus felvonók és az emelőplatformok szintén profitálnak a WH technológiából. Ezek az alkalmazások szinte minden másnál nagyobb megbízhatóságot követelnek meg, és a pilótavezérlésű irányított szelep egyszerű, robusztus kialakítása pontosan ezt biztosítja.
Ami a WH szelepeket különösen alkalmassá teszi ezekre az alkalmazásokra, az az, hogy tolerálják a kevésbé tökéletes működési feltételeket. Az ipari hidraulikus rendszerek gyakran nem tudják fenntartani a kifinomultabb arányos szelepekhez szükséges ultratiszta folyadékkörülményeket. A WH szelepek megbízhatóan működnek az ISO 4406 20/18/15 körüli hidraulikafolyadék-tisztaság mellett, míg az arányos szelepeknek 19/16/13 vagy jobbra lehet szükségük. A szűrési követelmények közötti különbség közvetlenül alacsonyabb működési költségeket és hosszabb szervizintervallumokat jelent.
A WH szelepek összehasonlítása a versennyel
Az ipari irányított szabályozószelepek piacán a Bosch Rexroth mellett több jelentős szereplő is helyet kapott. Az Eaton Vickers részlege a DG3V-10 sorozatot kínálja a hidraulikus pilóta működéshez és a DG5V-10 sorozatot a szolenoid pilóta működéshez. Ezek közvetlenül versenyeznek a WH és WEH szelepekkel, hasonló áramlási kapacitást és nyomásértéket kínálva.
A Parker Hannifin nagyméretű, kísérleti működtetésű szelepeket gyárt a D81VW sorozatban és a szélesebb D-sorozatban. A többihez hasonlóan ezek a szelepek is megfelelnek az ISO 4401 szerelési szabványoknak, és összehasonlítható teljesítményt nyújtanak.
Ebben a versenykörnyezetben az az érdekes, hogy a csúcsminőségű specifikációk mennyire hasonlóakká váltak. Mindhárom nagy gyártó 350 bar nyomásra és 1100 liter/perc áramlásra alkalmas szelepeket kínál. Mindegyik ugyanazt a szerelési szabványt követi. Ez a konvergencia tükrözi a felcserélhetőség iránti piaci igényeket, és olyan helyzetet teremtett, ahol a verseny inkább másodlagos tényezőkön, mint a szállítási idő, a műszaki támogatás és a specifikus konfigurációs lehetőségek, nem pedig a teljesítmény korlátai miatt zajlik.
Ázsiai gyártók is megjelentek a piacon ISO 4401 kompatibilis szelepekkel. Az olyan cégek, mint a Huade és a Shanghai Lixin, WH-kompatibilis termékeket kínálnak versenyképes áron, különösen vonzóak a gyorsan iparosodó régiók vásárlói számára. Bár ezek az alternatívák nem biztos, hogy ugyanazt a márka ismertséget hordozzák, ugyanazokat az alapvető tervezési elveket és szerelési szabványokat követik.
Karbantartási szempontok és gyakori problémák
A WH sorozatú irányított szelepek egyik jelentős előnye a viszonylag egyszerű karbantartási profil. Ellentétben a kifinomult arányos szelepekkel, amelyek szűk tűréshatárai és összetett visszacsatoló rendszerei vannak, a hagyományos pilóta működtetésű szelepek meglehetősen elnézőek.
A leggyakoribb meghibásodási mód az orsó elakadása, amelyet általában a hidraulikafolyadék szennyeződése okoz. Az orsó és a furat közötti kis hézagokban apró részecskék halmozódhatnak fel, ami megakadályozza a zökkenőmentes mozgást. A rendszeres folyadékcsere és a megfelelő szűrés megakadályozza a legtöbb ilyen problémát.
A belső szivárgás idővel kialakul, mivel a normál kopás növeli az orsó és a furat közötti hézagot. Ez a hajtómű lassabb fordulatszámaként, csökkentett erőként és fokozott hőtermelésként jelenik meg. Ha a belső szivárgás túlzott lesz, az egyetlen igazi megoldás a szelepcsere. Az újjáépítés költsége a legtöbb méretnél általában meghaladja az új szelep költségeit.
A tömítésekből vagy a szerelvénycsatlakozásokból származó külső szivárgás általában könnyebben kezelhető. Sok tömítés speciális szerszámok nélkül cserélhető. Ha azonban maga az orsó megsérül a tömítési területen, csere szükségessé válik.
A WH szelepeknél az előtápnyomás különös figyelmet érdemel. Mivel a vezérlőáramkör vezérli a fő orsó helyzetét, a vezérlőnyomással kapcsolatos problémák közvetlenül befolyásolják a szelep működését. Akár a fő szivattyú belső előtápellátásáról, akár egy külön forrásból származó külső előtápellátásról van szó, ennek a nyomásnak stabilnak és megfelelőnek kell maradnia a megbízható váltáshoz.
A minőségi irányított szelep kezdeti költsége jelentősnek tűnhet. A középkategóriás Bosch Rexroth szerelvények körülbelül 450 dollárba kerülhetnek, a nagyobb vagy összetettebb konfigurációk pedig többe kerülnek. A teljes birtoklási költség azonban nagymértékben függ a megbízhatóságtól és az élettartamtól. A WH szelepek évekig tartó, megbízható működést biztosítanak minimális odafigyeléssel.
Az irányított vezérlési technológia jövője
A hidraulikus szelepipar nem áll meg. Két fő trend alakítja át a tájat, bár még egyik sem tette elavulttá a WH stílusú szelepeket.
Az arányos irányú szabályozószelepek az egyszerű ki- és kikapcsolás helyett folyamatosan változtatható áramlásszabályozást kínálnak. A bemeneti jel változtatásával precízen szabályozhatja a hajtómű sebességét és erejét. Ez jelentős előnyökkel jár a sima mozgást vagy pontos pozicionálást igénylő alkalmazásoknál. Az arányos szelepek azonban sokkal tisztább hidraulikafolyadékot igényelnek, rendszeres kalibrálást igényelnek, és általában többe kerül a beszerzés és karbantartás.
A digitális hidraulika alapvetőbb szemléletváltást jelent. Ahelyett, hogy analóg szelepeket, például a WH sorozatot vagy arányos szelepeket használnának, a digitális hidraulikus rendszerek gyorsan kapcsolható ki-be szelepeket használnak. Ezeknek a szelepeknek a gyors pulzálásával a rendszer olyan precíz vezérlést érhet el, amely vetekszik vagy meghaladja az arányos szelepeket, miközben megőrzi a ki-be kapcsoló alkatrészek egyszerűségét és robusztusságát.
A digitális hidraulika jelentős energiamegtakarítást ígér azáltal, hogy kiküszöböli a hagyományos rendszerekben rejlő számos fojtó veszteséget. A technológia beépített redundanciát is biztosít, mivel több kis szelep képes kompenzálni az egyik meghibásodását. A gyártási költségek jelentősen csökkenhetnek a mennyiség növekedésével, mivel a digitális szelepek gyártása egyszerűbb, mint a precíziós arányos szelepek.
E fejlesztések ellenére a hagyományos WH irányszabályozó szelepek fontos előnyökkel rendelkeznek. Kevésbé kifinomult vezérlőelektronikát igényelnek, jobban tolerálják a szennyeződést, mint a proporcionális szelepek, és zökkenőmentesen integrálódnak az ISO 4401 szabványok köré épülő meglévő rendszerekbe. Azon alkalmazásokban, ahol robusztus, nagy átfolyású kapcsolást igényelnek folyamatos szabályozás nélkül, a WH szelepek továbbra is a legköltséghatékonyabb megoldás.
A Bosch Rexroth felismeri ezeket a versengő nyomásokat, és kidolgozta Connected Hydraulics stratégiáját. Ez a megközelítés érzékelőkkel és digitális interfészekkel egészíti ki a hagyományos hidraulikus komponenseket, és beilleszti őket az Ipar 4.0 környezetbe anélkül, hogy teljes rendszer-újratervezésre lenne szükség. A beépített nyomásérzékelőkkel és helyzetfelügyelettel ellátott WH szelep értékes adatokat szolgáltathat a megelőző karbantartáshoz, miközben továbbra is ellátja alapvető kapcsolási funkcióját.
A megfelelő szelep kiválasztása
A hagyományos WH irányszabályozó szelep és az újabb technológiák közötti választás az Ön speciális alkalmazási követelményeitől függ. A precíz fordulatszám-szabályozást vagy összetett mozgásprofilokat igénylő új rendszerekben az arányos szelepek vagy a digitális hidraulika logikusak a magasabb költségek és karbantartási igények ellenére.
A meglévő rendszerek cserealkatrészeihez általában a WH szelepek jelentik a legpraktikusabb választást. A szabványos ISO 4401 szerelési mintákba illeszkednek, a meglévő pilot áramkörekkel működnek, és bizonyítottan megbízhatóak. Koncentrálja a beszállító kiválasztását azokra a cégekre, amelyek jó műszaki támogatást és a szükséges konfigurációs lehetőségeket kínálnak, például állítható kapcsolási időket vagy nyomásközpontosítást.
Ha a szennyeződés szabályozása nehéz vagy lehetetlen, a hagyományos pilóta működtetésű irányított szelepek egyértelműen felülmúlják az arányos alternatívákat. Az olyan iparágak, mint a bányászat, az erdészet és a bontás, gyakran ebbe a kategóriába tartoznak. A WH szelep nagyobb belső hézaga és egyszerűbb kialakítása elviseli azokat a körülményeket, amelyek gyorsan tönkretennék a kifinomultabb vezérléseket.
A kulcs az, hogy a szeleptechnológiát a tényleges rendszerigényekhez igazítsák, ahelyett, hogy automatikusan a legújabb opciót választanák. A WH sorozatú irányított szelepeket évtizedek óta gyártják, mert hatékonyan oldják meg a valós problémákat. Mindaddig kiszolgálják az ipari rendszereket, amíg léteznek olyan alkalmazások, amelyek az egyszerűséget, a robusztusságot és a nagy áramlási kapacitást értékelik a folyamatos változó szabályozással szemben.
Ha megérti, hogyan működnek ezek a szelepek, mit csinálnak jól, és hol szolgálhatnak jobban az alternatívák, az segít megalapozott döntéseket hozni az adott hidraulikus rendszerrel kapcsolatban. Akár a meglévő berendezéseket karbantartja, akár új telepítéseket tervez, a WH irányított szabályozószelep megérdemli a figyelmet, mint bevált, megbízható megoldás a nagy teljesítményű folyadékszabályozási alkalmazásokhoz.
