Amikor hidraulikus rendszerekkel dolgozik gyárakban vagy építőipari berendezéseken, egy alkatrész újra és újra megjelenik: az irányszabályozó szelep. A Rexroth 4WE 6 E az egyik legszélesebb körben használt szelep az ipari hidraulikában, és ennek jó oka van. Ez a szelep szabályozza a hidraulikafolyadék áthaladását a rendszeren, ami azt jelenti, hogy szabályozza a gépek mozgását és működését.
A 4WE 6 E-t a mérnökök mágnesszeleppel működtetett irányított orsószelepnek hívják. Ez bonyolultnak hangzik, de az alapötlet egyszerű. Amikor az elektromosság a szelep mágnesszelepéhez (elektromágneses tekercshez) áramlik, az egy fémorsót nyom a szeleptest belsejébe. Ez az orsómozgás átirányítja a hidraulikafolyadékot egyik nyílásból a másikba, megváltoztatva a hidraulikus henger vagy motor mozgási irányát. Amikor az elektromosság megszűnik, egy rugó visszatolja az orsót az eredeti helyzetébe.
Mitől más a 4WE 6 E?
Az "E" a modell nevében elárul valami fontosat ennek a szelepnek a kialakításáról. Ez azt jelenti, hogy a szelep nedves tűs mágnesszelepet használ, ahol az elektromágneses tekercs érintkezik a hidraulikafolyadékkal. Ez a tervezési választás számos előnnyel jár. Az olaj segít lehűteni a mágnesszelepet, csökkenti a működési zajt és meghosszabbítja az alkatrész élettartamát. A legtöbb változatnál akár 360 fokkal el is forgathatja a mágnesszelepet, ami megkönnyíti a beszerelést szűk helyeken.
A szelep az NG6 szabványt követi, amelyet a világ különböző részein CETOP 3-nak vagy D03-nak is neveznek. Ez a szabványosítás többet számít, mint gondolnád. Ez azt jelenti, hogy a szelep a szabványos rögzítőlapokra illeszkedik, és a hidraulikus elosztócsere nélkül cserélhető hasonló Parker, Vickers vagy Argo Hytos szelepekre. A karbantartó csapatok számára ez a cserélhetőség csökkenti az állásidőt, amikor gyorsan cserealkatrészre van szüksége.
A Rexroth a 4WE 6 E-t 350 bar nyomásig értékeli, ami körülbelül 5076 PSI-nek felel meg. A maximális áramlási kapacitás eléri a 80 liter/perc értéket az egyenáramú változatoknál, vagyis körülbelül 21 gallon/perc. Ezek a számok a szelepet méretéhez képest a nagy teljesítményű kategóriába sorolják. A fröccsöntő gépektől a kotrógépek és bányászati berendezések hidraulikus rendszeréig mindent vezérel.
Hogyan működik a szelep valójában
A szeleptesten belül az orsó előre-hátra mozog, hogy összekapcsolja a különböző portokat. A szelepnek négy fő portja van, amelyeket a mérnökök P, T, A és B címkékkel látnak el. A P port a hidraulikus szivattyúhoz csatlakozik, amely túlnyomásos folyadékot szállít. A T port a tartályhoz vagy a tartályhoz csatlakozik, ahol a folyadék visszatér. Az A és B portok a hidraulikus működtetőhöz csatlakoznak, mint a henger két oldala.
Amikor bekapcsolja az egyik mágnesszelepet, az orsó elmozdul, hogy P-t A-val, B-t pedig T-vel csatlakoztassa. Ez nyomás alatt lévő folyadékot küld a henger egyik oldalára, míg a másik oldalt visszavezeti a tartályba. Kapcsolja be a másik mágnesszelepet, és a csatlakozások felfordulnak. Most P csatlakozik B-hez, A pedig T-hez, ezzel ellentétes irányba mozgatva a hengert. A középső helyzetben, mágnesszelepek nélkül, a rugóközpontú változatok semleges helyzetben tartják az orsót, amely blokkolja az összes portot.
A szelep különböző orsókonfigurációkban kapható, amelyeket a mérnökök "szimbólumoknak" neveznek. Az E szimbólum a háromállású rugóközpontú szelepeknél gyakori. Amikor a szelep középső helyzetében van, minden nyílás blokkolva van. A HA szimbólum egy kétállású, rugós visszacsatolású szelepet jelöl, amelyet akkor használnak, ha csak egyirányú mozgásra van szüksége. Egyes alkalmazások "OF" jelzésű rögzítő változatokat használnak, ahol egy mechanikus csap rögzíti az orsót a helyén, amikor elmozdul. Ezeknek a reteszszelepeknek csak egy rövid elektromos impulzusra van szükségük a pozícióváltáshoz, ami energiát takarít meg a hosszú ideig pozíciót tartó rendszerekben.
Nyomásmegfontolások és rendszertervezés
A 4WE 6 E-t használó rendszerek tervezésekor egy számra kell figyelni: a maximális tartálynyílás nyomás. Míg a P, A és B portok 350 bar-t képesek kezelni, a T port általában 160 bar-on éri el a maximumot, bár egyes változatok akár 210 bar-t is elérhetnek. Ez a különbség fontos tervezési korlátot teremt. Amikor a szelepet maximális üzemi nyomáson működteti bizonyos orsó szimbólumokkal, a Rexroth figyelmeztet, hogy a T portot leeresztő vezetékként kell használni, nem pedig visszatérő vezetékként, amely ellennyomást láthat a tartályból vagy más alkatrészekből.
Ez a nyomáskorlátozás az orsószelepek belső működéséhez kapcsolódik. Az orsó és a szeleptest közötti szűk hézagok, amelyek lehetővé teszik a szelep működését, szintén belső szivárgást okoznak. Ez nem hiba; ez az orsószelep kialakításának velejárója. Ahogy a szelep idővel elhasználódik, ez a belső szivárgás fokozatosan növekszik. A szivárgó folyadéknak valahova el kell jutnia, ezért a tartálynyílás nyomáshatára számít a hosszú távú megbízhatóság szempontjából.
Egy másik nyomással kapcsolatos probléma a differenciálhengerekkel kapcsolatos, ahol a rúd felőli terület kisebb, mint a dugattyú felőli terület. Ha a szelepszimbólum blokkolja a rúdoldali visszatérést bizonyos kapcsolási körülmények között, a területarány a szelep 350 bar névleges értékén túl fokozhatja a nyomást a rúdkamrában. Ezt a jelenséget nyomásfokozódásnak nevezik, ami a palackok károsodását vagy akár veszélyes meghibásodást is okozhat. A megoldás magában foglalja a külső nyomáscsökkentő szelepek hozzáadását a differenciálhengerek rúdoldalához, vagy olyan orsószimbólumok kiválasztását, amelyek nem hoznak létre ilyen blokkolási állapotot.
Elektromos műszaki adatok és vezérlési lehetőségek
A 4WE 6 E DC és AC elektromos táplálással is működik. A gyakori egyenfeszültségek közé tartozik a 12, 24, 96 és 205 volt. A váltakozó áramú változatok általában 110/120 vagy 230 volton, 50 vagy 60 Hz-en működnek. Az elektromos csatlakozó megfelel az EN 175301-803 szabványnak, hárompólusú kialakítással, amely két tápcsatlakozást és egy földelést tartalmaz. A legtöbb változat beépített elnyomó diódákat tartalmaz, amelyek védelmet nyújtanak a feszültségcsúcsok ellen, amikor a mágnesszelep kikapcsol.
Veszélyes területeken történő alkalmazásokhoz a Rexroth XE vagy VE1 jelzéssel ellátott robbanásbiztos változatokat kínál. Ezek a változatok megfelelnek az európai telepítésekre vonatkozó ATEX szabványoknak vagy az észak-amerikai telephelyekre vonatkozó NEC 505/Class I. 1. zóna követelményeinek. A robbanásbiztos házak és a gyújtószikramentes mágnesszelepek lehetővé teszik a szelep biztonságos működését gyúlékony gázokat vagy gőzöket tartalmazó környezetben, például vegyi üzemekben vagy tengeri olajfúró platformokon.
Az "OF" jelölésű rögzítési lehetőség jelentős előnyöket biztosít az energiahatékonyság szempontjából. Ahelyett, hogy a mágnesszelepet folyamatosan feszültség alatt tartaná a pozíció megtartásához, 100 ezredmásodperces impulzust küld az orsó eltolásához, majd a mechanikus retesz rögzíti a helyén. Ez csökkenti a hőtermelést, meghosszabbítja a mágnesszelep élettartamát és csökkenti az elektromos fogyasztást. A szerszámgépgyártók ezt a funkciót olyan hidraulikus befogórendszerekhez használják, amelyeknek szilárdan kell tartaniuk a munkadarabokat hosszú megmunkálási műveletek során.
Folyadékkompatibilitás és tömítőanyagok
A szabványos 4WE 6 E NBR (nitril gumi) tömítésekkel érkezik, amelyek a legtöbb ásványi alapú hidraulikaolajjal működnek, amelyek megfelelnek a HLP vagy HVLP előírásoknak. Az NBR tömítések a HFC kategóriába tartozó víz-glikol tűzálló folyadékokat is kezelik. Ha azonban rendszere biológiailag lebomló hidraulikafolyadékokat (például HETG, HEES vagy HEPG) vagy szintetikus tűzálló folyadékokat (például HFDU vagy HFDR) használ, meg kell adnia az FKM (fluor-karbon) tömítéseket a megrendeléskor.
A rossz tömítésanyag gyors károsodást és rendszerhibát okoz. Ha karbantartás közben cseréli ki a tömítéseket, az alkatrészek megrendelése előtt ellenőrizze, hogy a rendszer valójában milyen folyadékot használ. Az NBR tömítéskészlet cikkszáma 3492432, míg az FKM készleté 3120269. Nem megfelelő készlet használata azt jelenti, hogy néhány hónapon belül ismét széttépi a szelepet, miután a nem kompatibilis tömítések megduzzadnak, megrepednek vagy szétesnek.
A Rexroth előírja, hogy a hidraulikafolyadéknak meg kell felelnie az ISO 4406 Class 20/18/15 tisztasági szabványoknak. Ez a három számjegyű kód jelzi a maximális részecskeszámot a különböző mérettartományokban. A tisztítófolyadék csökkenti a precíziósan megmunkált orsó- és furatfelületek kopását. A szennyezett folyadék felgyorsítja a kopást, növeli a belső szivárgást, és az orsó megtapadását vagy szabálytalan mozgását okozhatja. A megfelelő szűrés 10 mikrométeres vagy annál finomabb elemekkel megóvja a szelep befektetését és meghosszabbítja az élettartamot.
Telepítés és első használat
A szelep közvetlenül egy szabványos NG6 vagy CETOP 3 allemezre rögzíthető négy csavar segítségével. A rögzítési minta és a portok elhelyezkedése megfelel az ISO 4401-03-02-0-05 szabványnak, biztosítva a gyártók közötti kompatibilitást. O-gyűrűk tömítenek minden port csatlakozást, és a beszerelés során vékony hidraulikus folyadékréteget kell felvinni ezekre az O-gyűrűkre, hogy megakadályozzák a becsípődést vagy elgurulást.
Mivel a mágnesszelepek nedves tűs kialakításúak, a belső üregeket hidraulikafolyadékkal kell feltölteni a megfelelő működéshez. A kezdeti indítás során előfordulhat, hogy a hidraulikus szivattyú működése közben többször meg kell mozgatnia a szelepet, hogy kiürítse a levegőt a mágnesszelep kamrákból. Az ezekben a terekben rekedt levegő befolyásolja a mágnesszelep erőt és a szelep reakcióidejét. Egyes telepítések kis légtelenítő csavarokat tartalmaznak a mágnesszelep házain, amelyek elősegítik az üzembe helyezés során a rekedt levegőt.
Minden 4WE 6 E rendelkezik egy kézi vezérléssel, amely lehetővé teszi a szelep elektromos áram nélkül történő eltolását. A szabványos rejtett verzió eléréséhez speciális eszköz szükséges. Az opcionális változatok között megtalálhatók a recézett gombok vagy a zárható gombafejű gombok, amelyek lehetővé teszik a kézi működtetést karbantartás vagy vészhelyzet esetén. Két mágnesszelepen soha ne nyomja meg egyszerre mindkét kézi felülírást, mivel ez mechanikai ütközést idéz elő, amely károsíthatja a belső alkatrészeket.
Áramlásszabályozás és lágy kapcsolás
A 4WE 6 E egyes változatai fojtószelep-betétekkel vannak felszerelve, amelyek alapvetően kalibrált nyílások, amelyeket meghatározott portokba szerelnek be. A „/B12” jelölés 1,2 milliméteres nyílást jelez a P porton. Ezek a fojtószelepek nem csak a maximális áramlást korlátozzák. Fő céljuk a gyors szelepváltáskor fellépő nyomáscsúcsok és áramlási hullámok kezelése. Az áramlási sebesség változásának szabályozásával a fojtószelep-betétek csökkentik a rendszer lökéseit, védik az alsó komponenseket, és meghosszabbítják a rendszer teljes élettartamát.
Egyes ".73…A12" jelölésű modellváltozatok lágy kapcsolást tartalmaznak módosított orsógeometrián keresztül. Ezek a változatok nagyjából 85 százalékos ütéscsökkentést biztosítanak a szabványos kapcsoláshoz képest. A lágyabb átmenet segít azokban az alkalmazásokban, ahol a szelepeltolódás kifogásolható zajt kelt, vagy ahol a hidraulikus ütés idővel károsítja a csőcsatlakozásokat és az elosztókat. A kompromisszum valamivel lassabb reakció, ami számít a nagy sebességű alkalmazásokban, de egyértelmű előnyöket kínál azokban a rendszerekben, amelyek előnyben részesítik a zavartalan működést és a hosszú élettartamot.
Gyakori alkalmazások és használati esetek
A 4WE 6 E irányított szabályozószelep az ipari automatizálásban megjelenik. A fröccsöntő gépek ezeket a szelepeket használják a szerszám szorítóerőinek és a kilökő mozgásának szabályozására. A szelep nagynyomású besorolása és megbízható kapcsolása alkalmassá teszi a műanyagfeldolgozás megterhelő munkaciklusaihoz. A gumiformázó berendezések hasonló szelepkonfigurációkat használnak a présvezérléshez és az alkatrész kilökéséhez.
Az építőiparban és a mobil berendezésekben megtalálható a 4WE 6 E a kotrókar áramköreiben, a buldózerlapát-vezérlőkben és a daru gém funkcióiban. A szelep áramlási kapacitásához képest kompakt mérete helyet takarít meg a zsúfolt mobil hidraulikus rendszerekben. Szabványos rögzítése lehetővé teszi a berendezésgyártók számára, hogy több beszállítótól szerezzenek be beszerzést anélkül, hogy átterveznék az elosztókat.
A szerszámgépgyártók ezeket a szelepeket köszörűgépekbe, maróközpontokba és automatizált gyártósorokba szerelik be. A rögzítős változatok különösen jól működnek olyan szerelvényekben és rögzítőrendszerekben, amelyeknek megbízhatóan kell helyüket tartaniuk anélkül, hogy folyamatosan áramot fogyasztanának. A felügyelet nélküli megmunkálási műveletek az impulzus-működtetésű reteszszelepek energiamegtakarítását és csökkentett hőtermelését eredményezik.
Hibaelhárítás és karbantartás
Ha egy 4WE 6 E nem működik megfelelően, akkor általában számos gyakori probléma magyarázza a problémát. A lassú vagy következetlen váltás gyakran szennyezett folyadékra utal, ami lehetővé teszi, hogy az orsó beleragadjon a furatába. A rendszerszűrő nyomáskülönbség-jelzőjének ellenőrzése megmutatja, hogy a szűrés lépést tart-e a szennyeződés képződésével. Ha a szűrők cseréje esedékes, ez az első javítás.
Az elektromos problémák a váltás teljes meghibásodásaként vagy gyenge, tétova szelepműködésként jelentkeznek. Ellenőrizze a tápfeszültséget a szelepcsatlakozón, miközben a mágnesszelepnek feszültség alatt kell lennie. Az alacsony feszültség csökkenti a mágnesszelep erőt és lassítja a reakciót. A meglazult csatlakozótüskék szaggatott működést idéznek elő, aminek diagnosztizálása bosszantó. A legtöbb szelepbe beépített nyomódiódák rövidre zárva vagy megszakadhatnak, ami befolyásolja a mágnesszelep viselkedését.
A belső szivárgás növekedése a szelep élettartama során végül tömítéscserét vagy szelepcserét igényel. Ha azt észleli, hogy egy hidraulikus henger terhelés alatt lefelé kúszik, amikor a szelepnek tartó helyzetben kell lennie, akkor a belső szivárgás a valószínű oka. Ha a szivárgás nem súlyos, a külső tehertartó szelep beszerelése egyszerűbb megoldás lehet, mint a szelepcsere. A kritikus helyzetmegtartó alkalmazásoknál a külső visszacsapó szelepek vagy az előirányzott visszacsapó szelepek pozitív terheléstartást biztosítanak, függetlenül az irányított szelep állapotától.
A nedves tűs szolenoid kialakítás karbantartási előnyt kínál: a tekercset a rendszer leürítése vagy a hidraulikafolyadék elvesztése nélkül cserélheti ki. Egyszerűen válassza le az elektromos csatlakozót, csavarja le a mágnesszelep szerelvényt, és cserélje ki a tekercset. Ez a helyszíni szervizelhetőség csökkenti a javítások alatti állásidőt. Cseretekercsek rendelésekor ellenőrizze, hogy a névleges feszültség és a csatlakozó típusa megfelel-e a telepítésnek.
Méretezési és kiválasztási szempontok
A megfelelő irányított szabályozószelep kiválasztásához több paramétert is össze kell hangolni az alkalmazási követelményekkel. Kezdje a nyomással: ha a rendszere 350 bar felett működik, a 4WE 6 E nem fog működni. Az áramlási kapacitást ellenőrizni kell a hajtómű sebességére vonatkozó követelményekkel. Egy 80 literes percenkénti szelep papíron megfelelőnek tűnhet, de ha közeledik ehhez a határértékhez, megnő a nyomásesés a szelepen, és a hőtermelés problémát jelent.
Gondoljon a munkaciklusra és a kapcsolási gyakoriságra. A folyamatosan kapcsoló alkalmazásoknál előnyösek az AC mágnesszelepek, amelyek a nagyobb termikus tömegnek köszönhetően jobban kezelik a hőt. Az egyenáramú mágnesszelepek jól működnek szakaszos üzemben, és gyorsabb válaszidőt kínálnak. Ha a rendszernek hosszabb ideig kell pozíciót tartania mozgás nélkül, adja meg a rögzítés konfigurációját a folyamatos mágnesszelep feszültség kiküszöbölése érdekében.
Az orsó szimbólum a szelep működését határozza meg középső helyzetben és minden szélső pozícióban. Gondosan tanulmányozza át a hidraulikus kapcsolási rajzokat, hogy megértse, mit tesz az egyes portcsatlakozási konfigurációk a hajtóművével. Az E szimbólum (az összes port középen blokkolva) olyan alkalmazásokhoz használható, ahol azt szeretné, hogy a leállított aktuátorok ellenálljanak a külső erőknek. A közepén található P-T szimbólum szabad keringést biztosít, ami csökkenti a hőtermelést az üresjárati időszakokban. Válassza ki a funkcionális követelményeinek megfelelő szimbólumot.
Versenyképes alternatívák és kereszthivatkozások
Míg a Rexroth 4WE 6 E vezető termék, számos más gyártó gyárt funkcionálisan egyenértékű szelepeket. A Parker D1VW009CNT sorozata közvetlen cserelehetőséget kínál hasonló nyomás- és áramlási értékekkel. A Vickers, amely ma az Eaton része, gyártja a DG4V-3-8C sorozatot, amely közvetlenül NG6 allemezekre cserélhető. Az Argo Hytos egy másik cserélhető opcióként kínálja az RPE3-063C11-et.
Ez a több gyártó kompatibilitás rugalmasságot biztosít a beszerzési osztályoknak. Ha az elsődleges szállítója hosszú átfutási időkkel vagy készlethiánnyal néz szembe, léteznek alternatívák a hidraulikus rendszer újratervezése nélkül. Az e gyártók közötti árverseny a vásárlók javát szolgálja, bár a Rexroth kiterjedt elosztóhálózata és műszaki támogatása gyakran indokolja az árprémiumot.
Különböző gyártók szelepeinek cseréjekor ellenőrizze, hogy az orsó szimbólumai funkcionálisan egyeznek-e, nem csak névlegesen. Amit az egyik gyártó "Symbol E"-nek hív, annak finoman eltérő portcsatlakozásai lehetnek, mint egy másik gyártó verziójának. Tekintse át a részletes portcsatlakozási diagramokat az egyes gyártók katalógusában, mielőtt befejezné a kereszthivatkozások helyettesítését.
Árképzési és beszerzési stratégia
A 4WE 6 E piaci ára régiónként, konfigurációnként és vásárlási mennyiségenként változik. Észak-Amerikában az egyenként vásárolt standard konfigurációk ára 140 dollár körül várható. Az indiai piacok árai 7799 és 9203 ₹ között vannak, míg a malajziai forgalmazók 196,50 RM körüliek. Ezek az eltérések a helyi elosztási költségeket, az importvámokat és a piaci versenyt tükrözik.
A legtöbb forgalmazónál a minimális rendelési mennyiségek egy darabtól kezdődnek, így a kis vásárlások praktikusak. A szabványos konfigurációk esetében az átfutási idő általában hét-tíz napig tart, bár a gyakori feszültség- és szimbólumkombinációkat gyakran a forgalmazó készletéről szállítják. A kevésbé elterjedt konfigurációk több hétig is eltarthatnak, ha gyári rendelésre történő összeállítást igényelnek.
A kritikus tartalékkészletet kezelő karbantartó részlegek esetében fontolja meg egy vagy két gyakran használt konfiguráció tárolását a váratlan meghibásodások elleni biztosításként. A szelep hosszú élettartama azt jelenti, hogy a pótalkatrészek évekig ülhetnek a polcokon, de a tartalék készletezési költsége minimális a berendezés leállási költségeihez képest. Ha rendszere nem szabványos folyadékokat használ, győződjön meg róla, hogy a készlet tartalmaz bármilyen speciális konfigurációt, például FKM tömítéseket.
Végső ajánlások
A Rexroth 4WE 6 E irányszabályozó szelep megbízható teljesítményt nyújt egy kompakt, ipari szabványnak megfelelő csomagolásban. 350 bar nyomásértéke és 80 liter/perc áramlási kapacitása erős teljesítményt biztosít az NG6 méretosztályban. A nedves tűs mágnesszelep kialakítás egyensúlyt teremt a teljesítmény és a használhatóság között, a szabványos rögzítés pedig széleskörű kompatibilitást biztosít a hidraulikus rendszerek között.
A szelepek meghatározásakor vagy karbantartásakor ügyeljen a legfontosabb részletekre. Illessze a tömítés anyagokat a hidraulikafolyadék kémiájához. A szelepet óvatosan kell méretezni, hogy elkerülje a túlzott nyomásesést és hőképződést. Fontolja meg a rögzítő változatok használatát az energiamegtakarítás érdekében a pozíciómegtartó alkalmazásokban. Megfelelő áramkör-tervezés révén védje a differenciálhengereket a nyomás fokozódásától.
A szelep működésének, korlátainak és a versenykörnyezetbe való illeszkedésének megértése segít jobb döntéseket hozni a kiválasztással, karbantartással és hibaelhárítással kapcsolatban. A 4WE 6 E nem tökéletes minden alkalmazáshoz, de tervezési keretein belül bizonyított teljesítményt nyújt, ami megmagyarázza az ipari hidraulikában való széles körű alkalmazását.
