Gdy układy hydrauliczne muszą utrzymać ciśnienie bez wycieków, płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 staje się niezbędnym elementem. Ten sterowany pilotem zawór zwrotny firmy Bosch Rexroth od lat jest niezawodnym wyborem w hydraulice przemysłowej, a zrozumienie jego działania może pomóc w podejmowaniu lepszych decyzji dotyczących sprzętu.
Co wyróżnia Z2S 10
Z2S 10 to nie tylko prosty zawór zwrotny. Jest to konstrukcja sterowana pilotem, umieszczona pomiędzy elementami hydraulicznymi w konfiguracji zwanej przez inżynierów płytą warstwową. Oznacza to, że można go układać bezpośrednio pomiędzy innymi zaworami lub siłownikami, bez konieczności stosowania dodatkowych rur lub wsporników montażowych. Zawór całkowicie blokuje przepływ w jednym kierunku, umożliwiając jednocześnie kontrolowane zwolnienie w razie potrzeby za pomocą sygnału pilota.
Projekt wykorzystuje dwie główne części współpracujące ze sobą. Suwak sterujący reaguje na ciśnienie pilota, a zawór kulowy pełni funkcję blokującą. Gdy ciśnienie pilota osiągnie port X lub Y, szpula przesuwa się i otwiera gniazdo kuli, umożliwiając przepływ płynu do tyłu. Bez tego sygnału sterującego płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 utrzymuje obwód szczelnie zamknięty i zerowy wyciek.
Dane techniczne, które mają znaczenie
Zrozumienie liczb kryjących się za Z2S 10 pomoże Ci dowiedzieć się, czy pasuje do Twojego systemu. Zawór ten wytrzymuje ciśnienia do 315 barów, co pokrywa większość zastosowań przemysłowych. Wydajność przepływu sięga 120 litrów na minutę, odpowiednia dla średnich i dużych siłowników. Ciśnienie pękania w kierunku swobodnego przepływu występuje w czterech opcjach: 1,5, 3, 6 lub 10 barów. Wybierasz wersję w zależności od tego, jakiego przeciwciśnienia potrzebuje Twój system.
Zakres temperatur też ma znaczenie. Standardowe uszczelnienia NBR pracują w temperaturach od -30°C do +80°C, natomiast uszczelnienia FKM wytrzymują temperatury od -20°C do +80°C, ale zapewniają lepszą kompatybilność z biodegradowalnymi płynami hydraulicznymi. Zawór waży około 3 kilogramy i można go zamontować w dowolnej pozycji, chociaż w przypadku większości instalacji najlepiej sprawdza się ustawienie pionowe.
Czystość płynu ma kluczowe znaczenie dla płyty warstwowej zaworu zwrotnego Z2S 10. Producent zaleca poziom czystości ISO 4406 wynoszący 20/18/15 lub wyższy. Brudny olej powoduje sklejanie się wewnętrznych części, co prowadzi do nieprawidłowego działania. Zainstalowanie odpowiedniej filtracji zapobiega tym problemom i wydłuża żywotność zaworu.
Jak działa operacja pilotażowa
Funkcja sterowana pilotem odróżnia ten zawór od podstawowych zaworów zwrotnych. W typowej konfiguracji port A1 podłącza się do siłownika, a port A2 do rozdzielacza. Przepływ przepływa swobodnie od A1 do A2, gdy ciśnienie przekracza ustawienie ciśnienia pękania. Ale kiedy próbujesz przepchnąć płyn do tyłu z A2 do A1, gniazdo kulowe całkowicie go blokuje.
Aby uwolnić uwięzione ciśnienie, należy podać ciśnienie pilota do portu X. To ciśnienie pilota może być dość niskie, często od 1,5 do 10 barów, w zależności od konfiguracji. Suwak sterujący przesuwa się, mechanicznie otwierając zawór gniazda kulowego. Teraz płyn może powrócić od strony siłownika z powrotem przez zawór. To kontrolowane zwalnianie zapobiega wstrząsom i hałasowi w obwodzie hydraulicznym.
Funkcja wstępnego otwarcia w wersjach standardowych oznacza, że zawór zaczyna się otwierać nieco przed osiągnięciem pełnego ciśnienia pilota. To stopniowe działanie wygładza zmianę ciśnienia. Niektóre wersje, takie jak SO41, eliminują wstępne otwieranie w zastosowaniach, w których wymagana jest ostrzejsza kontrola, chociaż może to powodować większy hałas podczas przełączania.
Szczegóły instalacji i montażu
Montaż płyty warstwowej zaworu zwrotnego Z2S 10 odbywa się zgodnie z normą ISO 4401 dla zaworów o wielkości 05. Schemat montażu wykorzystuje cztery śruby M6 dokręcone momentem 15,5 niutonometra. Wykończenie powierzchni płyty montażowej powinno wynosić Rz 4 mikrometry lub gładsze, aby zapobiec wyciekom przez pierścienie uszczelniające.
Podczas układania komponentów w stos należy dokładnie obliczyć długość śrub. Trzeba przejść przez wszystkie płyty warstwowe plus zawór bazowy lub kolektor. Z2S 10 dodaje 50 milimetrów do wysokości stosu w standardowej konfiguracji. Połączenia portów odpowiadają standardowym wzorcom ISO, dzięki czemu są kompatybilne z większością przemysłowych komponentów hydraulicznych.
O-ringi uszczelniają wszystkie połączenia portów. Muszą być one kompatybilne z używanym płynem hydraulicznym. W układach na olej mineralny stosuje się uszczelki NBR, natomiast w układach zasilanych olejem HETG lub innymi płynami biodegradowalnymi potrzebne są uszczelnienia FKM. Zamontowanie uszkodzonych lub niewłaściwego typu uszczelek powoduje problemy z wyciekami i zanieczyszczeniami.
Typowe zastosowania w przemyśle
Obrabiarki wykorzystują płytę warstwową zaworu zwrotnego Z2S 10 do utrzymywania pozycji przedmiotu obrabianego podczas wymiany narzędzia. Bez tego zaworu siłownik hydrauliczny dryfowałby w wyniku wycieku oleju, rujnując precyzję. Zwolnienie pilota umożliwia kontrolowany ruch po wznowieniu cyklu maszyny.
Wtryskarki wykorzystują te zawory do utrzymywania stałego ciśnienia zwarcia formy podczas fazy chłodzenia. Jakikolwiek spadek ciśnienia spowoduje uszkodzenie części. Z2S 10 solidnie blokuje cylinder zaciskowy, używając minimalnego ciśnienia pilota do zwolnienia pomiędzy cyklami.
Prasy hydrauliczne wymagają dokładnego utrzymywania pozycji podczas wieloetapowych operacji formowania. Płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 zapobiega pełzaniu tłoka w dół pomiędzy skokami prasy. Poprawia to jakość części i bezpieczeństwo operatora, eliminując nieoczekiwane ruchy.
Urządzenia do transportu materiałów, takie jak wózki widłowe, wykorzystują te zawory, aby zapobiec spadkowi ładunku w przypadku awarii przewodów hydraulicznych. Konstrukcja sterowana pilotem umożliwia normalne podnoszenie i opuszczanie, zapewniając jednocześnie blokadę bezpieczeństwa w kierunku utrzymywania ładunku.
Kody zamówieniowe i warianty
Firma Bosch Rexroth stosuje specyficzny system kodowania dla serii Z2S 10. Podstawowy format to Z2S 10, po którym następują litery i cyfry wskazujące konkretne funkcje. Pusta pozycja oznacza, że oba porty A i B mają funkcję blokowania. Litera A oznacza tylko bloki portu A, natomiast B oznacza tylko bloki portu B.
Liczba znajdująca się po nim wskazuje ciśnienie pękania: 1 dla 1,5 bara, 2 dla 3 barów, 3 dla 6 barów i 4 dla 10 barów. Następnie pojawia się 3X pokazujący serię komponentów. Litera V pojawia się, gdy uszczelki FKM zastępują standardowe uszczelki NBR. Dodatkowe kody, takie jak SO14, SO40, SO41 lub SO60, wskazują specjalne funkcje, takie jak ograniczenie skoku lub zewnętrzne porty sterujące.
Typowym numerem części jest R900407394 dla standardowej wersji z dwoma portami i ciśnieniem otwarcia 1,5 bara. Wersja A z jednym portem ma numer R900407424. Jeśli potrzebujesz uszczelek FKM do oleju biodegradowalnego, poszukaj numerów części, takich jak R900407439.
Zgodność płynów i konserwacja
Płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 współpracuje z większością płynów hydraulicznych. Wersje standardowe bez problemu radzą sobie z olejami mineralnymi, takimi jak HL, HLP i HVLP. Zakres lepkości waha się od 2,8 do 500 milimetrów kwadratowych na sekundę i obejmuje wszystko, od rzadkich płynów hydraulicznych po gęste oleje w niskich temperaturach.
Płyny biodegradowalne wymagają szczególnej uwagi na materiał uszczelnienia. Płyny HFC współpracują z uszczelkami NBR, ale oleje HETG i HFDU wymagają uszczelek FKM, aby zapobiec ich pogorszeniu. Użycie niewłaściwego materiału uszczelniającego prowadzi do pęcznienia, stwardnienia lub pękania, co powoduje wyciek i zanieczyszczenie.
Regularna konserwacja polega na sprawdzaniu czystości płynu hydraulicznego i wymianie elementów filtrujących przed ich obejściem. Zanieczyszczenie objawia się powolną reakcją zaworu lub brakiem zwolnienia po zastosowaniu ciśnienia pilota. Pobieranie próbek oleju i analizowanie ich zgodnie z normami ISO 4406 pozwala wcześnie wykryć problemy.
Częstotliwość wymiany uszczelek zależy od warunków pracy. Praca w wysokiej temperaturze lub agresywne płyny skracają żywotność uszczelnienia. Podczas regeneracji zaworu dopasuj materiał uszczelki do rodzaju cieczy i sprawdź wszystkie części wewnętrzne pod kątem zużycia lub uszkodzenia.
Porównanie rozwiązań alternatywnych
Inni producenci oferują sterowane pilotowo zawory zwrotne, ale konstrukcja płyty warstwowej Z2S 10 ma zalety. Seria CVS firmy Parker zapewnia podobną funkcję przy większej wydajności przepływu do 150 litrów na minutę, ale brakuje jej funkcji wstępnego otwarcia, która wygładza zmiany ciśnienia w Z2S 10. Seria PVG firmy Eaton ma bardziej kompaktowe wymiary, ale oferuje mniej opcji ciśnienia pękania.
Niektórzy azjatyccy producenci, tacy jak Huade, produkują zawory kompatybilne z Z2S 10 po niższych cenach. Działają one odpowiednio w mniej wymagających zastosowaniach, ale mogą nie dorównywać trwałości Bosch Rexroth w trudnych warunkach lub przy zanieczyszczonym oleju. Jakość metalurgii i uszczelnień w oryginalnym wyposażeniu ogólnie okazuje się lepsza w długim okresie użytkowania.
Proste zawory zwrotne bez obsługi pilota są tańsze i można je zamontować w bardziej kompaktowy sposób. Jednakże nie mogą zapewnić kontrolowanego uwolnienia uwięzionego ciśnienia. To ograniczenie sprawia, że nie nadają się one do zastosowań, w których konieczne jest kontrolowane poruszanie siłownikiem w obu kierunkach.
Wymagania dotyczące ciśnienia pilota
Zrozumienie wymagań dotyczących ciśnienia pilota pomaga w projektowaniu niezawodnych obwodów. Płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 potrzebuje jedynie około 1,5 do 10 barów na porcie pilotowym, aby całkowicie otworzyć się, w zależności od głównego ciśnienia i przepływu. To niskie wymagania oznaczają, że często można pobrać ciśnienie pilota z istniejących zaworów regulacyjnych bez dodawania obwodów wzmacniających.
Stosunek otwarcia sterowania wynoszący około 1 do 11,5 pomiędzy obszarem pilota a obszarem głównego grzybka zapewnia korzystne zwielokrotnienie ciśnienia. Małe siły pilota wytwarzają duże siły otwierające na gnieździe kulowym. Ta wydajność zmniejsza zużycie energii i wytwarzanie ciepła w systemie.
Gdy ciśnienie pilota spadnie poniżej progu, zawór natychmiast się zamyka. Siła sprężyny mocno osadza kulę w gnieździe. To szybkie zamykanie zapobiega przepływowi wstecznemu, ale może powodować skoki ciśnienia, jeśli obwód nie ma odpowiedniej absorpcji wstrząsów. Dodanie małych akumulatorów lub zaworów ograniczających tłumi te stany nieustalone.
Rozważania dotyczące integracji systemu
Integracja płyty warstwowej zaworu zwrotnego Z2S 10 z obwodem hydraulicznym wymaga planowania. Zawór musi znajdować się pomiędzy kierunkowym zaworem sterującym a siłownikiem na porcie, który chcesz zablokować. Linie pilota łączą się z przeciwległym portem roboczym zaworu kierunkowego, więc ciśnienie pilota pojawia się automatycznie po zmianie kierunku.
Przyłącza zbiornika do drenażu suwaka sterującego są ważne. Wersja SO60 posiada oddzielny port T do opróżniania sekcji pilota do zbiornika, zapobiegając wzrostowi ciśnienia, które mogłoby zakłócać działanie zaworu. Wersje standardowe odprowadzają wodę wewnętrznie przez obwód główny, który działa dobrze w większości zastosowań, ale może powodować problemy w obwodach specjalistycznych.
W przypadku stosowania wielu zaworów Z2S 10 w jednym systemie każdy z nich potrzebuje własnego sygnału sterującego. Krzyżowe łączenie portów pilotowych może powodować nieoczekiwane interakcje, gdy otwarcie jednego zaworu wpływa na inny. Zachowaj niezależność obwodów pilotowych, chyba że projektujesz specjalnie do pracy łączonej.
Rozwiązywanie typowych problemów
Kiedy płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 nie blokuje się prawidłowo, zwykle przyczyną jest zanieczyszczenie. Cząsteczki brudu dostają się pomiędzy kulę a gniazdo, tworząc ścieżkę wycieku. Płukanie systemu i poprawa filtracji rozwiązuje większość przypadków. Jeśli po czyszczeniu wyciek nie ustąpi, może to oznaczać uszkodzenie siedziska wymagające wymiany.
Brak otwarcia pod ciśnieniem pilota często oznacza zablokowanie suwaka sterującego. Dzieje się tak, gdy z przegrzanego oleju gromadzi się lakier lub gdy zanieczyszczenie wodą powoduje korozję. Demontaż i czyszczenie zaworu przywraca jego działanie, ale należy również zająć się pierwotną przyczyną, czyli stanem płynu hydraulicznego.
Nadmierny hałas podczas otwierania zwykle wskazuje na kawitację lub gwałtowne zmiany ciśnienia. Funkcja wstępnego otwierania zwykle temu zapobiega, więc hałas sugeruje albo wersję bez wstępnego otwierania, albo zużyte części wewnętrzne, które opóźniają sekwencję otwierania. Sprawdzenie wersji i sprawdzenie pod kątem zużycia pomaga zidentyfikować potrzebną naprawę.
Powolna reakcja na sygnały pilota może wskazywać na niskie ciśnienie pilota lub wewnętrzny wyciek wokół suwaka sterującego. Pomiar ciśnienia pilota na wlocie zaworu potwierdza, czy obwód zapewnia wystarczający sygnał. Wewnętrzny wyciek wymaga przebudowy zaworu z nowymi uszczelkami i sprawdzenia stanu otworu szpuli.
Koszt i dostępność
Ceny płyty warstwowej zaworu zwrotnego Z2S 10 różnią się w zależności od regionu i dostawcy. Oryginalne zawory Bosch Rexroth dostępne u autoryzowanych dystrybutorów w Wielkiej Brytanii kosztują około 605 GBP bez VAT w przypadku wersji standardowych. Ceny w innych regionach różnią się w zależności od lokalnych sieci dystrybucji i ceł importowych.
Alternatywni dostawcy i kompatybilne produkty kosztują mniej. Odpowiedniki produkowane w Azji mogą być od 30 do 50 procent tańsze od cen Bosch, przy jednoczesnym zachowaniu rozsądnej jakości w przypadku mniej krytycznych zastosowań. Kupowanie za pośrednictwem platform dostaw przemysłowych, takich jak MISUMI, lub ogólnych rynków, takich jak eBay, czasami daje rabaty, chociaż weryfikacja autentyczności staje się ważna.
Czas realizacji zależy od tego, czy dystrybutorzy posiadają w magazynie konkretną wersję, której potrzebujesz. Typowe warianty, takie jak wersja z podwójnym portem 1,5 bara, są szybko dostarczane z magazynu. Nietypowe konfiguracje ze specjalnymi opcjami mogą wymagać zamówień fabrycznych z kilkutygodniowym terminem dostawy. Planowanie z wyprzedzeniem i utrzymywanie części zamiennych do krytycznych maszyn zapobiega kosztownym przestojom.
Trendy środowiskowe i przyszłe
W sprzęcie hydraulicznym coraz częściej stosuje się płyny biodegradowalne, aby zmniejszyć wpływ wycieków i wycieków na środowisko. Płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 dostosowuje się do tego trendu dzięki opcjom uszczelnień FKM kompatybilnych z HETG i innymi płynami pochodzenia biologicznego. Ta kompatybilność umożliwia przejście na hydraulikę przyjazną dla środowiska bez wymiany wszystkich zaworów.
Bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące emisji wymuszają lepsze uszczelnienie układów hydraulicznych. Blokowanie zerowych wycieków w Z2S 10 pomaga maszynom spełniać te standardy. Urządzenia pracujące w wrażliwych środowiskach, takich jak przetwórstwo żywności lub pomieszczenia czyste, szczególnie czerpią korzyści z niezawodnego uszczelnienia, jakie zapewnia ten zawór.
Przyszły rozwój może spowodować elektroniczne monitorowanie zaworów hydraulicznych. Czujniki wykrywające ciśnienie pilota, natężenie przepływu lub położenie zaworu można zintegrować z systemami sterowania maszyną. Chociaż podstawowa konstrukcja Z2S 10 pozostaje czysto mechaniczna, te dodatki umożliwią konserwację predykcyjną i lepszą optymalizację systemu.
Dokonanie właściwego wyboru
Wybór płyty warstwowej zaworu zwrotnego Z2S 10 ma sens, gdy potrzebne jest niezawodne utrzymanie ciśnienia w kompaktowej obudowie. Montaż na płycie warstwowej oszczędza miejsce i zmniejsza potencjalne punkty wycieków w porównaniu z instalacjami zaworów inline. Działanie pilota zapewnia kontrolowane wyzwalanie bez skomplikowanych dodatkowych obwodów.
Przy zamawianiu należy wziąć pod uwagę poziomy ciśnienia, wymagania dotyczące przepływu i rodzaj płynu. Dopasuj ciśnienie pękania do potrzeb swojego systemu, balansując pomiędzy niskim oporem swobodnego przepływu a odpowiednim napięciem wstępnym zapewniającym pewne osadzenie. Jeśli używasz innego oleju niż olej mineralny, wybierz uszczelki FKM, aby zapewnić długą żywotność uszczelek.
Z2S 10 działa najlepiej w systemach o dobrej czystości płynów i regularnej konserwacji. Jeśli w Twojej pracy występują zaniedbania konserwacyjne lub bardzo brudne warunki, zawór może mieć problemy z niezawodnością. W takich przypadkach solidniejsze konstrukcje z większymi prześwitami mogą działać lepiej pomimo wyższych współczynników wycieków.
W przypadku większości przemysłowych zastosowań hydraulicznych wymagających utrzymywania pozycji i kontrolowanego zwalniania, płyta warstwowa zaworu zwrotnego Z2S 10 zapewnia niezawodne działanie za rozsądną cenę. Długie doświadczenie i szeroka dostępność sprawiają, że jest to bezpieczny wybór zarówno w przypadku nowych projektów, jak i zastosowań zamiennych.
