Что такое пневматический клапан и как он используется?

Термин «пневматический клапан» обычно используется в двух различных контекстах, которые требуют некоторого пояснения.

В первом контексте пневматический клапан — это устройство, которое используется для управления или модуляции потока воздуха (или другого инертного газа) в пневматической системе.

Они делают это, контролируя воздух или газ в источнике, регулируя его прохождение по мере необходимости в трубопроводы, трубы или устройства в автоматизированной пневматической системе.

Приводной компонент, который заставляет пневматический клапан открываться или закрываться, может выполняться любым из нескольких способов, в том числе вручную, электрически через электромагнитный или моторизованный привод или пневматически.

Ключевая концепция, которую следует отметить в этом случае, заключается в том, что контролируется сжатый воздух или газ, который течет через порты клапана в пневматической системе.

Во втором контексте воздух используется в качестве механизма управления клапаном, но среда, протекающая через порты клапана, не является воздухом, возможно, водой, маслом или какой-либо другой жидкостью.

В этом контексте пневматический воздушный клапан обеспечивает управление потоком в клапане, но управляемая жидкость не является воздухом.

Воздух служит управляющей средой, проходя через пневматический привод, чтобы открывать, закрывать или модулировать поток по мере необходимости. Поэтому эти клапаны иногда называют клапанами с пневматическим приводом.

Подводя итог, в первом варианте воздух контролируется, но он может или не может управлять механизмом управления клапана. Во втором контексте контролируется нечто иное, чем воздух, но механизмом управления является воздух.

Различие между этими двумя вариантами поможет лучше понять пневматические клапаны и их использование. Приведенные ниже типы пневматических клапанов обычно относятся к первому контексту.

Типы пневматических клапанов

Пневматические клапаны, также называемые направляющими клапанами, можно классифицировать с использованием нескольких различных подходов, включая:

количество входных и выходных портов, которыми они обладают
количество путей потока или положений переключения, которые доступны
механизм, который используется для открытия или закрытия портов
положение, в котором находится клапан в незадействованном состоянии

Функциональные направляющие регулирующие клапаны, которые одновременно контролируют направление воздушного потока или препятствуют потоку, представляют собой большой класс пневматических клапанов, который включает несколько вариантов.

Эти устройства могут использоваться в гидравлической системе по-разному, например, для подключения или отключения основного источника сжатого воздуха от системы или для выдвижения или втягивания воздушных цилиндров, которые движутся как часть машины или процесса, для которого пневматическая система была предназначена. созданный.

Имея это в виду, мы можем в общих чертах выделить основные типы пневматических клапанов:

Пневматические клапаны с двухходовым управлением
Пневматические клапаны с трехходовым управлением
Пневматические клапаны с четырехходовым управлением
Пневматические клапаны со смещением пружины

Пневматические клапаны с двухходовым управлением

Двухходовой клапан пропускает воздух в двух направлениях через два порта, которые могут быть открытыми или закрытыми. Если порты клапана закрыты, воздух не может проходить через клапан.

Если порты открыты, воздух может двигаться из первого порта через клапан и через второй порт или в обратном направлении.

Пневматические клапаны с трехходовым управлением

Направленный трехходовой клапан управления воздухом имеет три порта, каждый из которых служит для разных целей. Первый порт используется для подключения клапана к приводу или другому устройству.

Второй порт подключен к воздушному потоку. Третий порт используется как выход выхлопа. Когда первый и второй порты открыты, а третий закрыт, воздух проходит через клапан к устройству.

Когда первый и третий порты открыты, а второй порт закрыт, привод может выпускать выхлоп. Трехходовые клапаны часто соединяются с приводами в цилиндрах или используются попарно и соединяются с цилиндрами двойного действия.

Пневматические клапаны с четырехходовым управлением

Четырехходовой направляющий клапан имеет четыре отдельных порта, два из которых соединяются с исполнительными механизмами, один подключается к потоку сжатого воздуха, а третий служит в качестве выпускного канала.

Они являются одними из наиболее распространенных типов клапанов в пневматических системах, потому что четыре различных пути позволяют клапану эффективно реверсировать движение двигателя или базового цилиндра.

К четырехходовому клапану иногда добавляют дополнительный порт, что делает его пятиходовым четырехходовым клапаном.

Четырехходовой клапан с дополнительным портом часто используется для обеспечения двойного давления, что означает, что клапан может подавать один из двух видов давления и переключаться между ними в зависимости от требований приложения.

В качестве альтернативы клапан может использовать другой порт в качестве вторичного выпускного порта.

Пневматические клапаны со смещением пружины

Этот тип классификации пневматических клапанов относится к способу переключения направления потока воздуха. Например, в двухходовом распределителе клапан либо открыт (поток воздуха разрешен), либо закрыт (поток воздуха запрещен).

Для того чтобы каждый порт принял открытое или закрытое положение, привод перемещает золотник клапана в нужное положение.

Чтобы освободить золотник клапана и вернуть пневматический клапан в прежнее положение, пружина освобождает золотник. Двухходовой распределитель, работающий таким образом, также называется клапаном со смещением пружины.

Обозначения и конфигурации пневматических клапанов

В рамках широкой классификации пневматических клапанов, таких как двухходовые, трехходовые и четырехходовые, существуют различные комбинации конфигураций клапанов, которые отражают параметры, определенные ранее, а именно порты, положения переключения и неактивное состояние (по умолчанию открытое или закрытое положение).

При определении этих конфигураций обычно используется стандартизированная система нумерации, включающая два числа, разделенных косой чертой (/). Первое число — это количество портов в клапане, а второе число — количество положений переключения.

Например, 2/2-ходовой пневматический клапан представляет собой клапан с двумя положениями переключения и двумя портами. 3/2-ходовой клапан представляет собой двухпозиционный клапан с тремя портами.

В более широком смысле 4/2-ходовой клапан представляет собой клапан с двумя положениями переключения и четырьмя портами; 5/2-ходовой клапан имеет два положения переключения и пять портов.

Среди этих вариантов также есть вопрос о неактивированном состоянии, которое относится к управлению потоком. 2/2-ходовой клапан может быть доступен в нормально закрытом положении, что означает, что, когда он не приводится в действие, клапан закрыт и не пропускает воздух между портами. Чтобы открыть клапан, необходимо срабатывание.

В нормально открытом клапане верно обратное — без срабатывания клапан пропускает воздух, требуя срабатывания для закрытия клапана.

В трехходовых клапанах один порт всегда открыт. В таких случаях закрытое состояние покоя обычно приводит к блокировке порта воздушного потока, поэтому воздух не движется, если устройство не включено.

Например, пятиходовой трехпозиционный клапан может иметь порт 1 в качестве входа давления, порты 2 и 4 в качестве рабочих портов и порты 3 и 5 в качестве выпускных портов.

Конфигурации для пневматических клапанов, которые обычно используются, включают 5/3, 5/2, 4/2, 3/2 и 2/2.

Пневматические клапаны могут иметь пружинное смещение или фиксацию. В клапанах с пружинным смещением (как описано выше) клапан возвращается в исходное состояние или состояние, когда прекращается любое срабатывание.

В клапанах с фиксацией клапан остается в последнем активированном положении до тех пор, пока он снова не будет переключен оператором.

Характеристики пневматических клапанов

Существуют спецификации для пневматических клапанов, некоторые ключевые из которых приведены ниже. Эти параметры предназначены для общего ознакомления, и читатель должен знать, что отдельные производители и поставщики клапанов могут по-разному характеризовать свои клапаны.

Кроме того, точные характеристики будут зависеть от нескольких факторов, таких как конструкция коллектора, желаемое расположение портов и приводной механизм клапана.

Рабочее давление или диапазон давлений — величина давления или диапазон давлений (например, в фунтах на кв. дюйм, барах или Па), на которые рассчитан клапан.
Рабочая среда – типы сред, которыми клапан может безопасно управлять. В большинстве случаев это будет сжатый воздух.
Пропускная способность или коэффициент расхода — мера способности клапана перемещать или пропускать через него воздух, при этом коэффициент расхода (Cv) представляет собой константу пропорциональности между расходом и перепадом давления.
Частота циклов – максимальное количество циклов клапана, при котором клапан может работать в единицу времени.
Время отклика — количество времени, необходимое клапану для переключения состояний или положений после срабатывания.
Размер порта — параметры физического размера, которые определяют размеры порта на клапане и тип резьбы.
Номинальное напряжение катушки — для клапанов с электрическим приводом мера максимального напряжения, которое может поддерживаться катушкой срабатывания, и может быть выражено в вольтах постоянного и переменного тока.