Jeśli chodzi o układy hydrauliczne wymagające absolutnej niezawodności, grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 firmy Bosch Rexroth wyróżnia się jako poważny konkurent. Zawór ten rozwiązuje problem, z którym tradycyjne zawory suwakowe po prostu nie mogą sobie poradzić: całkowita szczelna izolacja pod wysokim ciśnieniem. Jeśli pracujesz z układami hydraulicznymi, w których liczą się nawet najmniejsze wycieki, zrozumienie, co wyróżnia M-SEW 6, może zaoszczędzić Ci znacznych problemów w przyszłości.
Co wyróżnia zawór grzybkowy
Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 wykorzystuje zasadniczo odmienne podejście niż większość zaworów hydraulicznych, które można spotkać. Zamiast przesuwać metalowe części tworzące uszczelnienia w wąskich tolerancjach, w zaworze tym zastosowano hartowaną kulę lub stożek, który fizycznie blokuje przepływ poprzez osadzenie na precyzyjnie obrobionej powierzchni. Pomyśl o tym jak o zakrętce od butelki i o przesuwanych drzwiach. Zakrętka butelki po naciśnięciu zapewnia całkowite uszczelnienie, podczas gdy drzwi przesuwne zawsze mają pewną szczelinę, niezależnie od tego, jak mocno są dopasowane.
Ten wybór projektu ma ogromne znaczenie w rzeczywistych zastosowaniach. Tradycyjne zawory suwakowe zawsze w pewnym stopniu przeciekają wewnętrznie. Im węższe tolerancje, tym mniej wycieków, ale wyciek nigdy nie spada do zera. Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 całkowicie eliminuje ten problem dzięki konstrukcji opartej na gnieździe. Kiedy element grzybkowy dociska się do gniazda, przepływ zostaje całkowicie zatrzymany.
Możliwości ciśnieniowe, które go wyróżniają
Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 wytrzymuje ciśnienie do 630 barów, co przekłada się na około 9150 psi. Dla kontekstu, większość standardowych zaworów o rozmiarze D03 osiąga maksymalne ciśnienie około 350 barów. To prawie dwukrotnie wyższe ciśnienie znamionowe nie jest tylko liczbą w arkuszu danych. Stanowi to podstawowe zaangażowanie inżynierów w integralność strukturalną, która wpływa na wszystko, od grubości obudowy po wymagania montażowe.
Praca przy ciśnieniu 630 barów powoduje powstawanie ogromnych sił próbujących oddzielić zawór od powierzchni montażowej. Typowy obszar połączenia zaworu D03 poddawany jest działaniu siły oddzielającej wynoszącej ponad 4000 funtów przy tym ciśnieniu. Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 radzi sobie z tym zadaniem dzięki specyficznym wymaganiom montażowym, których należy dokładnie przestrzegać. Powierzchnia montażowa wymaga płaskości w granicach 0,01 mm na 100 mm i chropowatości powierzchni Rz 0,8. Śruby mocujące M5x45 klasa 10.9 należy dokręcić momentem dokładnie 8,9 Nm.
Jak faktycznie działa M-SEW 6
Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 działa poprzez bezpośrednie sterowanie elektromagnetyczne. Kiedy zasilasz cewkę, wytwarza ona siłę magnetyczną, która wyciąga element grzybkowy z jego gniazda, umożliwiając przepływ. Po odłączeniu zasilania sprężyna powrotna i ciśnienie w systemie wciskają grzybek z powrotem w jego gniazdo, natychmiast blokując przepływ. Dzięki temu grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 charakteryzuje się wyjątkowo krótkimi czasami przełączania, szczególnie podczas zamykania.
Prędkości przełączania opowiadają ważną historię. Podczas pracy na czystym napięciu 24 V DC zawór jest zasilany w ciągu 25 do 40 milisekund, a wyłączany w ciągu zaledwie 10 do 15 milisekund. Czas wyłączenia zasilania jest wyjątkowo krótki w porównaniu do zaworów hydraulicznych, co ma ogromne znaczenie w zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem. Jeśli coś pójdzie nie tak i konieczne będzie natychmiastowe zatrzymanie przepływu, te dodatkowe milisekundy mogą mieć kluczowe znaczenie.
Jeśli jednak zawór kierunkowy grzybkowy M-SEW 6 zostanie podłączony do napięcia prądu przemiennego przez prostownik, jego działanie znacznie się zmieni. Czas wyłączenia wzrasta do 35 do 55 milisekund, ponieważ obwód prostownika posiada kondensatory filtrujące, które spowalniają zanik prądu w cewce. Ta trzy do czterech razy wolniejsza reakcja może być akceptowalna w niektórych zastosowaniach, ale w przypadku systemów wyłączania awaryjnego bezpośrednie działanie DC wyraźnie zapewnia lepszą wydajność.
Opcje konfiguracji i ich znaczenie
Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 występuje w kilku konfiguracjach funkcjonalnych. Najpopularniejsze są wersje 3/2-drogowe z symbolami U i C. Symbol U oznacza konfigurację normalnie otwartą, w której przyłącze P łączy się z przyłączem A, gdy zawór nie jest zasilany. Symbol C oznacza normalnie zamknięty, gdzie P do A jest zablokowany, gdy nie jest pod napięciem. W tych konfiguracjach 3/2 zawory grzybkowe naprawdę błyszczą, ponieważ mogą utrzymać doskonałą izolację przy prostej geometrii.
Zawór jest również dostępny w konfiguracjach 4/2-drogowych z symbolami D i Y, chociaż są one nieco mniej powszechne. Tworzenie funkcji 4/2 z elementami grzybkowymi jest mechanicznie bardziej złożone, ponieważ należy zachować szczelną izolację na wielu portach jednocześnie. Kompromisy projektowe stają się coraz trudniejsze, dlatego Rexroth kładzie nacisk na wersje 3/2, w których grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 może zapewnić maksymalną niezawodność i ciśnienie.
Maksymalny przepływ wynosi 25 litrów na minutę. Może to wydawać się niskie w porównaniu z niektórymi zaworami suwakowymi, ale w rzeczywistości jest rozsądne w przypadku zaworu grzybkowego o rozmiarze D03, sterowanego bezpośrednio. Cewka musi pokonać zarówno siłę sprężyny, jak i siłę nacisku działającą na element grzybkowy. Zwiększenie przepustowości wymagałoby większej powierzchni grzybka, co wymagałoby niepraktycznie dużego elektrozaworu do bezpośredniego działania.
Wyjaśnienie struktury kodu zamówienia
Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 wykorzystuje 16-pozycyjny kod zamówieniowy, który określa każdy szczegół techniczny. Zrozumienie tego kodu pomoże Ci uzyskać dokładnie taki zawór, jakiego potrzebujesz. Pozycja 01 określa typ płynu, czyli M dla oleju mineralnego. Pozycja 02 wskazuje, czy jest to zawór 2-drogowy, 3-drogowy czy 4-drogowy. Pozycja 03 to SEW, co potwierdza, że jest to zawór grzybkowy sterowany bezpośrednio.
Pozycja 04 potwierdza rozmiar jako 6, co odpowiada standardowi NG6 lub D03. Pozycja 05 to wybrany symbol, taki jak U lub C. Pozycja 07 określa ciśnienie znamionowe, 420 lub 630 barów. Pozycja 09 obsługuje napięcie, przy czym G24 to standardowe napięcie 24 V DC. Opcje takie jak G96 i G110 wskazują pracę przy napięciu 110 V lub 120 V AC poprzez prostowanie.
Pozycja 12 staje się ważna, jeśli potrzebujesz monitorowania pozycji. Rozdzielacz grzybkowy M-SEW 6 może być wyposażony w czujniki indukcyjne (QMAG24 lub QMBG24), które potwierdzają aktualne położenie zaworu. Jednakże te opcje monitorowania działają tylko w wersji 420 barów. Grubsza obudowa wymagana do pracy przy ciśnieniu 630 barów nie pozostawia miejsca na standardowy układ mocowania czujnika.
Pozycja 13 pozwala na dodanie wkładów przepustnicy lub zaworu zwrotnego. Wkładki przepustnicy, oznaczone od B12 do B22, ograniczają przepływ w różnym stopniu. Gdy grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 pracuje przy maksymalnym ciśnieniu i przepływie, wkładki te mogą zapobiegać uderzeniom wodnym i kawitacji podczas przełączania. Pozycja 14 określa materiał uszczelnienia, standardowy NBR lub FKM (oznaczony przyrostkiem V) w celu zapewnienia kompatybilności z płynami specjalnymi.
Rozważania dotyczące kompatybilności płynów
Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 współpracuje ze standardowymi olejami mineralnymi spełniającymi wymagania normy DIN 51524. Obsługuje również różne płyny biodegradowalne i ognioodporne, w tym typy HEES, HEPG, HETG, HFDR i HFDU. Wybór materiału uszczelnienia staje się tutaj krytyczny. Standardowe uszczelki NBR dobrze współpracują z olejem mineralnym i działają w temperaturach od -30°C do +80°C. Jeśli używasz niektórych estrów syntetycznych lub płynów poliglikolowych, musisz określić uszczelki FKM z przyrostkiem V. Uszczelki FKM mają nieco węższy zakres temperatur od -20°C do +80°C, ale zapewniają niezbędną odporność chemiczną.
Błędny dobór uszczelki powoduje szybką degradację. Uszczelki NBR pęcznieją i ulegają uszkodzeniu w przypadku niektórych płynów syntetycznych, natomiast uszczelki FKM mogą twardnieć i pękać, jeśli są używane poza ich zakresem temperatur. Dokumentacja grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6 jasno określa, które uszczelnienie współpracuje z jakim płynem, a ścisłe przestrzeganie tych wytycznych nie jest opcjonalne.
Wymagania instalacyjne, których nie można zignorować
Prawidłowy montaż grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6 pozwala określić, czy działa on zgodnie z projektem, czy też przecieka pod ciśnieniem. Zawór montowany jest do kolektora lub płyty przyłączeniowej D03/NG6 za pomocą czterech śrub M5x45. Śruby te muszą mieć wytrzymałość klasy 10.9 i być dokręcone momentem dokładnie 8,9 Nm. Zbyt małe dokręcenie umożliwia oddzielenie obudowy od powierzchni montażowej pod ciśnieniem. Nadmierne dokręcenie może wypaczyć powierzchnię montażową, tworząc koncentrację naprężeń, która prowadzi do uszkodzenia uszczelnienia.
O-ringi na portach też mają znaczenie. Port P wykorzystuje O-ring 10x2mm, podczas gdy porty A i B używają O-ringów 9,25x1,78mm. To nie są dowolne rozmiary. Dopasowuje się je do wymiarów rowka i przewidywanych obciążeń ciśnieniowych. Użycie niewłaściwych lub uszkodzonych O-ringów gwarantuje wyciek, który w pierwszej kolejności niweczy cały cel wyboru grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6.
Cewkę elektromagnesu mocuje się za pomocą nakrętki zabezpieczającej dokręconej momentem 4 Nm. Może się to wydawać mniej krytyczne niż główne śruby mocujące, ale luźne mocowanie elektromagnesu powoduje problemy z wyrównaniem, które zwiększają szczelinę magnetyczną, zmniejszając siłę i potencjalnie uniemożliwiając pełny ruch grzybka. Zawór może sprawiać wrażenie działającego, ale nie jest całkowicie otwarty lub zamknięty, co powoduje ograniczenia przepływu lub niepełne uszczelnienie.
Zalety konserwacji wbudowane w konstrukcję
Sprytnym aspektem grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6 jest wyjmowana i obrotowa cewka. Cewkę elektromagnesu można zdemontować i wymienić bez naruszania obudowy hydraulicznej znajdującej się pod ciśnieniem. Oznacza to, że można wykonywać konserwację elektryczną bez rozszczelniania całego układu hydraulicznego. W układach wysokociśnieniowych rozprężanie i ponowne zwiększanie ciśnienia jest czasochłonne i potencjalnie ryzykowne. Możliwość wymiany uszkodzonej cewki bez dotykania obwodu hydraulicznego znacznie skraca przestoje.
Cewka obraca się o 90 stopni, co ułatwia prowadzenie kabli w ciasnych blokach kolektorów. Można tak ustawić połączenie elektryczne, aby uniknąć zakłóceń z sąsiednimi komponentami. Ta elastyczność sprawia, że grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 jest łatwiejszy do zintegrowania ze złożonymi zespołami, w których przestrzeń jest ograniczona.
Sama konstrukcja grzybka wymaga mniej konserwacji niż zawory suwakowe. Nie ma precyzyjnie obrobionych powierzchni ślizgowych, które stopniowo zużywają się i zwiększają wycieki. Grzybek albo uszczelnia, albo nie. Dopóki zanieczyszczenia nie uszkodzą powierzchni uszczelniających, zawór zachowuje swoją szczelność w zasadzie przez czas nieokreślony.
Gdzie ten zawór ma największy sens
Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 doskonale sprawdza się w zastosowaniach, w których obciążenia muszą być utrzymywane bez dryfu przez dłuższy czas. Hydrauliczne systemy mocowania w obrabiarkach stanowią doskonały przypadek zastosowania. Gdy zacisk zamknie się na przedmiocie obrabianym, musi pozostać zaciśnięty przy zerowej stracie ciśnienia podczas obróbki. Nawet niewielka nieszczelność może spowodować powolne zwolnienie zacisku, co może spowodować przesunięcie przedmiotu obrabianego podczas operacji cięcia.
Izolacja akumulatora to kolejne naturalne rozwiązanie. Kiedy ładujesz akumulator, a następnie musisz odizolować go od reszty obwodu, nieszczelny zawór odcinający stopniowo powoduje upuszczanie ciśnienia z akumulatora. Grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 utrzymuje to ciśnienie przez czas nieokreślony. Obwody bezpieczeństwa również przynoszą ogromne korzyści. Jeśli system bezpieczeństwa polega na zapobieganiu przepływowi w przypadku braku zasilania, wewnętrzny wyciek przez zawór suwakowy może pozwolić na niezamierzony ruch nawet przy wyłączonym sygnale sterującym.
Systemy testowe, które muszą utrzymać ciśnienie w celu wykrycia nieszczelności, wymagają zaworów odcinających o zerowej nieszczelności. Wysokociśnieniowe prasy do formowania i kucia pracują pod ciśnieniami, przy których wartości znamionowe M-SEW 6 wynoszące 630 barów stają się wartościowe. Podmorskie układy hydrauliczne stawiają czoła zarówno wysokim ciśnieniom, jak i surowym wymaganiom dotyczącym niezawodności, gdzie szczelna konstrukcja grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6 zapewnia krytyczne marginesy bezpieczeństwa.
Porównanie z opcjami konkurencyjnymi
Seria D1SE firmy Parker Hannifin stanowi najbliższą bezpośrednią konkurencję dla grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6 w zakresie wielkości D03. D1SE wytrzymuje ciśnienie do 350 barów i przepływ do 20 litrów na minutę. Wykorzystuje podobną filozofię projektowania grzybków z elementami siedzisk typu stożkowego. Czasy przełączania są wolniejsze i wynoszą około 50 ms w przypadku zasilenia i 60 ms w przypadku wyłączenia w trybie prądu stałego.
Różnica ciśnień pomiędzy 350 barami a 630 barami ujawnia różne strategie rynkowe. Parker kieruje D1SE na szerszy rynek zastosowań, które wymagają szczelnej izolacji przy normalnych ciśnieniach przemysłowych. Firma Rexroth pozycjonuje grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 dla segmentu premium, w którym odporność na ekstremalne ciśnienia uzasadnia wyższy koszt. Zastosowania, które naprawdę wymagają wydajności 630 barów, mają ograniczone alternatywy, co zapewnia firmie Rexroth silną pozycję w tej niszy.
Krótsze czasy przełączania M-SEW 6, w szczególności czas wyłączenia zasilania wynoszący 10–15 ms, zapewniają wymierną przewagę w zakresie bezpieczeństwa w scenariuszach awaryjnego wyłączania. Różnica 45 ms między M-SEW 6 i D1SE może decydować o tym, czy maszyna zatrzyma się, zanim spowoduje uszkodzenie lub obrażenia. W przypadku zastosowań o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa krótsze czasy reakcji to nie tylko atrakcyjne funkcje, to zasadnicze wymagania.
Zrozumienie kompromisów
Wybór rozdzielacza grzybkowego M-SEW 6 wiąże się z akceptacją pewnych ograniczeń. Wydajność przepływu wynosząca 25 litrów na minutę nie zaspokoi zastosowań wymagających dużych przepływów. Brak równowagi ciśnień charakterystyczny dla konstrukcji grzybka oznacza, że elektromagnes pracuje ciężej, aby otworzyć zawór wbrew ciśnieniu w układzie. Zawory grzybkowe sterowane bezpośrednio osiągają praktyczne granice w zakresie przepływu i ciśnienia osiąganego przez M-SEW 6. Znacznie większe przedsięwzięcie wymagałoby operacji pilotażowej, co zwiększa złożoność i koszty.
Wymagania dotyczące dokładności montażu są bardziej rygorystyczne niż w przypadku typowych zaworów suwakowych. Nie można przykręcić grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6 do szorstkiej powierzchni i oczekiwać, że będzie szczelny przy ciśnieniu 630 barów. Rozdzielacz lub płyta przyłączeniowa wymagają odpowiedniej obróbki, aby spełnić wymagania dotyczące płaskości i wykończenia. Zwiększa to koszt całego systemu, ale zapewnia zerową szczelność, która przede wszystkim uzasadnia wybór zaworu grzybkowego.
Ograniczenie monitorowania położenia w wersji 630 barów ma znaczenie w zastosowaniach wymagających weryfikacji bezpieczeństwa funkcjonalnego. Jeśli analiza bezpieczeństwa wykaże, że potrzebujesz informacji zwrotnej o położeniu, aby udowodnić, że zawór jest zamknięty, musisz zaakceptować limit ciśnienia wynoszący 420 barów. Stanowi to zasadniczy kompromis inżynieryjny, w ramach którego Rexroth zdecydował się nie narażać na szwank integralności strukturalnej wymaganej przy ciśnieniu 630 barów, aby pomieścić czujniki.
Dokonanie właściwego wyboru dla swojej aplikacji
Jeśli Twoje zastosowanie absolutnie wymaga zerowego wycieku wewnętrznego, grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 należy na Twoją krótką listę. Jeśli chcesz utrzymać ciśnienie powyżej 400 barów, Twoje możliwości znacznie się zawężają, a M-SEW 6 staje się jednym z niewielu realnych wyborów w rozmiarze D03. Jeśli szybka reakcja na wyłączenie zasilania ma znaczenie dla bezpieczeństwa, czas przełączania 10-15 ms zapewnia realne korzyści. Jeśli pracujesz z płynami biodegradowalnymi lub ognioodpornymi, opcja uszczelnienia FKM zapewnia zgodność, której nie zapewniają niektóre konkurencyjne zawory.
I odwrotnie, jeśli potrzebujesz dużego przepływu powyżej 30 litrów na minutę, grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 nie będzie działać. Jeśli Twoje zastosowanie wymaga częstych cykli pracy przy maksymalnym przepływie i ciśnieniu, powinieneś dokładnie ocenić, czy zawór mieści się w granicach swoich parametrów, czy też potrzebne są wkładki dławiące, aby zarządzać tymi warunkami. Jeśli potrzebujesz funkcjonalności 4/2 ze złożonymi wymaganiami dotyczącymi przełączania, zawór suwakowy może być w rzeczywistości prostszy pomimo jego charakterystyki nieszczelności.
Obliczenie całkowitego kosztu posiadania faworyzuje grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 w zastosowaniach, w których przestoje są kosztowne. Długa żywotność, minimalne zużycie i łatwa wymiana cewki zmniejszają koszty konserwacji i przestoje systemu. Początkowa cena zakupu jest wyższa niż w przypadku standardowych zaworów suwakowych, ale w zastosowaniach krytycznych, w których liczy się niezawodność, ten koszt szybko się zwraca.
Dokumentacja techniczna i wsparcie
Firma Bosch Rexroth zapewnia obszerną dokumentację techniczną grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6, w tym modele CAD w wielu formatach, rysunki pełnowymiarowe i szczegółowe krzywe wydajności. Dokumentacja jasno określa wszystkie wymagania instalacyjne, specyfikacje pierścieni O-ring, wartości momentu obrotowego i informacje o kompatybilności płynów. Dokładne przestrzeganie tych specyfikacji ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia znamionowej wydajności.
Zawór jest zgodny ze standardami montażu ISO 4401-03-02-0-05 i DIN 24340 Form A, zapewniając kompatybilność ze standardowymi w branży rozdzielaczami i płytami przyłączeniowymi. Ta standaryzacja zmniejsza ryzyko integracji i sprawia, że grzybkowy zawór kierunkowy M-SEW 6 jest prostym zamiennikiem innych zaworów D03 podczas modernizacji systemu w celu uzyskania lepszej szczelności.
Uwagi końcowe
Grzybkowy zawór kierunkowy Bosch Rexroth M-SEW 6 stanowi specjalistyczne rozwiązanie do wymagających zastosowań. Nie stara się być wszystkim dla wszystkich zastosowań. Zamiast tego koncentruje się na wyjątkowo dobrym wykonywaniu jednego zadania: zapewnieniu szczelnej izolacji przy ciśnieniach do 630 barów w znormalizowanym opakowaniu D03. Technologia, która to umożliwia, wymaga dbałości o szczegóły podczas instalacji i stosowania, ale zapewnia wydajność, której konwencjonalne zawory suwakowe po prostu nie mogą dorównać.
Inżynierom pracującym nad obwodami utrzymującymi obciążenie, systemami bezpieczeństwa lub zastosowaniami wysokociśnieniowymi zrozumienie możliwości grzybkowego zaworu kierunkowego M-SEW 6 pomaga w dokonaniu świadomego wyboru komponentów. Możliwości zaworu odpowiadają konkretnym wymaganiom, gdzie jego mocne strony mają największe znaczenie. Wybór go do odpowiedniego zastosowania zapewnia niezawodne, wolne od wycieków działanie, które uzasadnia jego najwyższą pozycję na rynku.
