Kiedy ludzie szukają informacji na temat kierunkowego zaworu sterującego WE 5 firmy Rexroth, zazwyczaj chcą zrozumieć, do czego ten zawór służy, jak działa i czy odpowiada ich potrzebom. Oznaczenie WE 5 odnosi się do określonej kategorii wielkości w ofercie zaworów Rexroth, ale historia jest bardziej interesująca niż tylko jeden model zaworu.
Co to jest kierunkowy zawór sterujący WE 5
Oryginalny WE 5 firmy Rexroth był kierunkowym zaworem sterującym zbudowanym zgodnie ze standardem wielkości NG5. Zawory te kontrolowały przepływ płynu hydraulicznego w układach wymagających umiarkowanego ciśnienia i natężenia przepływu. Tradycyjny WE 5 może wytrzymać ciśnienie do 250 barów i natężenie przepływu od 14 do 20 litrów na minutę. Przez wiele lat ten poziom wydajności dobrze sprawdzał się w mniejszych układach hydraulicznych, takich jak maszyny kompaktowe i lekki sprzęt przemysłowy.
Jednak nowoczesne zastosowania przemysłowe wymagają większej mocy i wyższych przepływów. W tym miejscu istotna staje się ewolucja kierunkowego zaworu sterującego WE 5. Rexroth opracował serię 5X, która obejmuje modele 5-.WE 10. Te nowsze zawory zachowują filozofię projektowania oryginalnego WE 5, ale można je skalować do rozmiaru NG10. Rezultatem jest zawór, który może obsłużyć do 160 litrów na minutę przy ciśnieniach sięgających 420 barów. Kiedy dziś inżynierowie szukają kierunkowego zaworu sterującego WE 5, często wybierają modele NG10, ponieważ spełniają one aktualne wymagania dotyczące wydajności.
Rodzina kierunkowych zaworów regulacyjnych WE 5 spełnia międzynarodowe standardy, takie jak ISO 4401-05 i NFPA D05. Ta standaryzacja oznacza, że zawory można montować na standardowych płytach przyłączeniowych i zastępować podobne zawory innych producentów bez konieczności przeprojektowywania całego systemu.
Jak zawór działa wewnątrz
Podstawowa konstrukcja kierunkowego zaworu sterującego WE 5 jest prosta. Wewnątrz korpusu zaworu znajduje się przesuwana szpula, która porusza się tam i z powrotem, łącząc różne porty. Kiedy szpula zmienia pozycję, zmienia się, które porty łączą się ze sobą. Na przykład szpula może łączyć port P (ciśnienie) z portem A, jednocześnie łącząc port B z portem T (zbiornik). Kiedy szpula porusza się w innym kierunku, odwraca te połączenia.
Co sprawia, że kierunkowy zawór sterujący WE 5 porusza tą szpulą? Odpowiedzią jest elektromagnes. Rexroth stosuje tak zwaną „mokrą” konstrukcję elektromagnesu. Elektrozawór znajduje się wewnątrz płynu hydraulicznego, a nie jest od niego odizolowany. Może to wydawać się ryzykowne, ale w rzeczywistości zapewnia lepsze chłodzenie i dłuższą żywotność. Płyn hydrauliczny odprowadza ciepło z cewki, umożliwiając ciągłą pracę elektromagnesu bez przegrzania.
Po wyłączeniu zasilania elektrozaworu sprężyny wewnątrz zaworu popychają suwak z powrotem do położenia środkowego. Różne konfiguracje sprężyn powodują różne zachowania. Standardowa konfiguracja wykorzystuje sprężyny powrotne po obu stronach. W niektórych wersjach zastosowano mocniejsze sprężyny, aby przyspieszyć przełączanie zaworu. Inne wersje całkowicie eliminują sprężyny do zastosowań specjalnych, w których szpula powinna pozostać w dowolnej pozycji, do której została przesunięta.
Wiele modeli kierunkowych zaworów sterujących WE 5 posiada funkcję ręcznego sterowania. Jest to przycisk na górze zaworu, który umożliwia ręczne przesuwanie szpuli. Podczas konfiguracji lub rozwiązywania problemów, to ręczne sterowanie okazuje się bardzo przydatne. Można przetestować system bez podłączania zasilania elektrycznego.
Możliwości i ograniczenia wydajności
Nowoczesne wersje NG10 systemu kierunkowego zaworu sterującego WE 5 charakteryzują się imponującą wydajnością. Modele standardowe pracują pod ciśnieniem 350 barów, a wersje specjalne pracują pod ciśnieniem 420 barów. Wydajność przepływu osiąga 160 litrów na minutę przy zasilaniu napięciem stałym lub 120 litrów na minutę przy napięciu prądu przemiennego po prostowaniu.
Zakres temperatur waha się od minus 30 stopni Celsjusza do plus 80 stopni Celsjusza. Zawór współpracuje z płynami hydraulicznymi od bardzo rzadkich (2,8 milimetrów kwadratowych na sekundę) do dość grubych (500 milimetrów kwadratowych na sekundę). Ta elastyczność oznacza, że jedna konstrukcja zaworu obsługuje wiele różnych zastosowań.
Jednak wysoka wydajność wiąże się z pewnymi kwestiami. Kiedy płyn przepływa przez zawór z maksymalną szybkością, siły hydrauliczne działające na suwak stają się znaczne. Siły te mogą powodować niestabilność lub wibracje. Aby sobie z tym poradzić, Rexroth oferuje wkłady przepustnicy instalowane w portach. Wkłady te nieznacznie ograniczają przepływ, co zmniejsza siły dynamiczne i zapewnia płynną pracę. Kompromisem jest większy spadek ciśnienia na zaworze, ale zazwyczaj lepsza stabilność jest tego warta.
Wewnętrzny wyciek to kolejna cecha charakterystyczna konstrukcji kierunkowego zaworu sterującego WE 5. Ze wszystkich zaworów suwakowych wycieka trochę płynu obok szpuli, ponieważ szpula potrzebuje luzu, aby móc się swobodnie poruszać. Wyciek ten zwiększa się stopniowo w miarę zużywania się zaworu po tysiącach cykli. W przypadku zastosowań, które wymagają utrzymywania ładunku w pozycji przez długi czas, sam kierunkowy zawór sterujący WE 5 może nie zapewnić wystarczającej siły trzymania. Dodanie zewnętrznych zaworów zwrotnych lub wybór konfiguracji suwaka z zamkniętym środkiem pomaga rozwiązać ten problem.
Sterowanie elektryczne i czas reakcji
Strona elektryczna kierunkowego zaworu sterującego WE 5 działa na standardowych napięciach przemysłowych. Wersje na prąd stały akceptują napięcie 12, 24, 110 lub 220 woltów, przy czym najczęściej spotykane jest napięcie 24 woltów. Wersje AC wymagają złącza prostownika, aby przekształcić prąd przemienny w prąd stały wymagany przez elektrozawór.
Pobór mocy waha się od 17 do 38 watów w zależności od konkretnego modelu. Zawory są przystosowane do 100-procentowego cyklu pracy, co oznacza, że mogą pozostawać pod napięciem w sposób ciągły bez uszkodzeń. Ta ciągła ocena jest ważna, ponieważ wiele układów hydraulicznych utrzymuje pozycję przez dłuższy czas.
Czas reakcji różni się w zależności od kilku czynników. Włączenie standardowych elektrozaworów zajmuje od 65 do 150 milisekund, a wyłączenie od 48 do 104 milisekund. Czasy te mogą wydawać się szybkie, ale niektóre aplikacje wymagają jeszcze szybszej reakcji. Rexroth oferuje wkłady do modulacji szerokości impulsu, które skracają czas przełączania o połowę. Te wkłady PWM szybko pulsują napięcie cewki w kontrolowany sposób, co przyspiesza ruch szpuli.
Inna opcja PWM zmniejsza zużycie energii zamiast poprawiać prędkość. Ten wkład redukujący energię obniża temperaturę cewki o co najmniej 30 stopni Celsjusza. Niższa temperatura wydłuża żywotność zaworu w gorącym środowisku lub w zastosowaniach o dużych obciążeniach. Inżynierowie muszą wybierać pomiędzy optymalizacją pod kątem szybkości a optymalizacją pod kątem zarządzania ciepłem. System kierunkowego zaworu sterującego WE 5 zapewnia opcje dla obu priorytetów.
Kiedy elektrozawór wyłącza się, zanikające pole magnetyczne generuje skok napięcia. Ten skok może uszkodzić wrażliwą elektronikę podłączoną do tego samego źródła zasilania. Standardowe solenoidy K4 wymagają zewnętrznych diod tłumiących, aby utrzymać to napięcie poniżej 500 woltów. Wersja elektromagnesu K72L zawiera zintegrowane zabezpieczenie, które upraszcza okablowanie i zapewnia zgodność z normami bezpieczeństwa elektrycznego.
Wybór właściwej konfiguracji bufora
Suwak wewnątrz kierunkowego zaworu sterującego WE 5 określa działanie zaworu w każdym położeniu. Najczęściej spotykane są szpule czterokierunkowe i trójpozycyjne. Te szpule mają cztery porty (P, T, A, B) i trzy różne pozycje (lewa, środkowa, prawa).
Szczególnie ważne jest zachowanie pozycji środkowej. Szpula „E” zamyka wszystkie cztery porty w pozycji środkowej. Tworzy to zamknięty środek, który blokuje ładunek na miejscu i wytwarza ciśnienie w pompie. Konfiguracja E zapewnia maksymalne utrzymanie obciążenia, ale wymaga zaworu nadmiarowego chroniącego pompę przed nadciśnieniem.
Szpula „H” zamyka porty P, A i B, łącząc T w pozycji środkowej. Spowoduje to odciążenie pompy do zbiornika, redukując straty energii, gdy zawór jest wyśrodkowany. Ładunek pozostaje zablokowany, ponieważ A i B są zamknięte, ale siła trzymania nie jest tak duża, jak w przypadku szpuli E.
Szpula „J” zamyka P podczas łączenia A, B i T w położeniu środkowym. Umożliwia to swobodne unoszenie się ładunku i umożliwia ucieczkę rozszerzalności cieplnej do zbiornika. Konfiguracja J jest przydatna w systemach, które muszą łatwo poruszać się w pozycji neutralnej lub aby zapobiec wzrostowi ciśnienia na skutek zmian temperatury.
Wybór niewłaściwego typu szpuli stwarza problemy. Na przykład użycie szpuli typu H w przypadku podnoszenia pionowego może spowodować powolne opadanie ładunku z powodu wewnętrznego wycieku. Szpula E trzymałaby się lepiej. Z drugiej strony użycie szpuli E na osi poziomej, która musi się swobodnie poruszać, spowodowałoby, że system wydawałby się sztywny i powodowałby marnowanie energii. Zrozumienie aplikacji pomoże Ci wybrać właściwą konfigurację kierunkowego zaworu sterującego WE 5.
Uwagi dotyczące instalacji i konserwacji
Instalacja kierunkowego zaworu sterującego WE 5 wymaga zwrócenia uwagi na kilka kluczowych punktów. Zawór montowany jest na płycie przyłączeniowej, która musi spełniać normy ISO 4401-05. Płyty przyłączeniowe Rexroth mają określone numery katalogowe i należy je zamawiać osobno. Przed montażem zaworu należy upewnić się, że płyta przyłączeniowa jest czysta i prawidłowo zamontowana na rozdzielaczu lub bloku.
Połączenia elektryczne wykorzystują standardowe złącza DIN EN 175301-803. Złącze można obrócić o 90 stopni, aby dostosować się do różnych potrzeb w zakresie prowadzenia przewodów. Niektóre złącza zawierają wbudowane prostowniki do pracy w trybie prądu przemiennego, podczas gdy inne dodają wskaźniki LED do wizualnego potwierdzenia stanu cewki.
Czystość płynów ma większe znaczenie, niż większość ludzi zdaje sobie sprawę. Luzy wewnątrz kierunkowego zaworu sterującego WE 5 mierzą zaledwie kilka mikrometrów. Cząsteczki zanieczyszczeń mogą zablokować suwak, powodując zakleszczenie zaworu lub brak jego przesunięcia. Zdecydowanie zaleca się filtrację do 25 mikrometrów lub dokładniej. Regularna konserwacja filtra zapobiega większości problemów z zaworami.
Zawór współpracuje z mineralnymi olejami hydraulicznymi i kilkoma rodzajami płynów biodegradowalnych. Materiały uszczelniające są dostępne w wersji NBR (nitryl) dla standardowych olejów lub FKM (Viton) dla płynów syntetycznych i wysokich temperatur. Upewnij się, że materiał uszczelki pasuje do płynu w systemie.
Konserwacja jest stosunkowo prosta. Cewki elektromagnesu można wymieniać bez konieczności demontażu zaworu z układu. Okresowo sprawdzaj rezystancję cewki, aby wykryć pogorszenie, zanim wystąpi awaria. Jeśli zawór zaczyna powoli reagować lub nie przesuwa się, najbardziej prawdopodobną przyczyną jest zanieczyszczenie. Płukanie układu i wymiana filtrów zwykle rozwiązuje problem. Zużyte elementy wewnętrzne można zastąpić oryginalnymi częściami zamiennymi firmy Rexroth, które są zazwyczaj dostępne przez dziesięć lat od daty produkcji.
Podjęcie decyzji o zakupie
Kiedy decydujesz się na zakup kierunkowego zaworu sterującego WE 5 lub jego nowoczesnego odpowiednika NG10, na wybór wpływa kilka czynników. Najpierw sprawdź wymagania dotyczące przepływu i ciśnienia. Jeśli potrzebujesz mniej niż 20 litrów na minutę przy umiarkowanym ciśnieniu, wystarczy tradycyjny rozmiar NG5. Aby zapewnić wyższą wydajność, obecnym standardem są modele NG10 serii 5X.
Po drugie, weź pod uwagę napięcie elektryczne dostępne w Twojej placówce. Wersja 24 V DC jest najczęściej stosowana w automatyce przemysłowej, natomiast opcje 110 lub 220 V są odpowiednie dla różnych regionów i zastosowań.
Po trzecie, oceń, czy potrzebujesz specjalnych funkcji, takich jak szybkie przełączanie, redukcja energii lub monitorowanie pozycji. Opcje te zwiększają koszty, ale zapewniają realne korzyści w wymagających zastosowaniach.
Cena różni się znacznie w zależności od specyfikacji i dostawcy. Autoryzowani dystrybutorzy i dostawcy przemysłowi oferują te zawory, często korzystając ze wsparcia technicznego pomagającego w wyborze. Zakupy hurtowe zazwyczaj kwalifikują się do rabatów ilościowych. Oficjalny katalog Rexroth zawiera szczegółowe specyfikacje i kody zamówieniowe, dzięki którym możesz mieć pewność, że otrzymasz dokładnie właściwy zawór.
Alternatywni dostawcy oferują kompatybilne zawory po niższych cenach, ale kompatybilność i niezawodność mogą się różnić. W przypadku zastosowań krytycznych oryginalne zawory Rexroth zapewniają lepszą długoterminową wartość dzięki stałej wydajności i dostępności części.
Praktyczne zastosowania i czynniki sukcesu
Kierunkowy zawór regulacyjny WE 5 i jego następcy znajdują zastosowanie w niezliczonych zastosowaniach. Wtryskarki wykorzystują je do sterowania zaciskami form i wypychaczami. Systemy robotyczne polegają na nich w celu precyzyjnego sterowania ruchem. Wózki widłowe są od nich zależne w zakresie funkcji kierowania i podnoszenia. Prasy do formowania metalu, obrabiarki i sprzęt do transportu materiałów są wyposażone w te zawory.
Sukces instalacji dowolnego kierunkowego zaworu sterującego WE 5 zależy od dopasowania zaworu do wymagań aplikacji. Zastosowania o dużym przepływie wymagają wkładów przepustnicy, aby utrzymać stabilność. Środowiska o wysokiej temperaturze korzystają z elektromagnesów redukujących energię. Zastosowania związane z utrzymywaniem ładunku wymagają szpul o zamkniętym środku i ewentualnie zewnętrznych zaworów zwrotnych.
Instalacja elektryczna musi zapewniać odpowiednie napięcie i posiadać zabezpieczenie przed skokami napięcia. Konstrukcja układu hydraulicznego powinna uwzględniać spadki ciśnienia na zaworze i zapewniać odpowiednią filtrację.
Regularna konserwacja wydłuża żywotność zaworu i zapobiega nieoczekiwanym przestojom. Proste praktyki, takie jak monitorowanie stanu filtra, sprawdzanie wycieków zewnętrznych i testowanie reakcji elektromagnesu, zapewniają niezawodne działanie systemu.
Ewolucja oryginalnej serii WE 5 do nowoczesnej serii 5X pokazuje, jak przemysłowe komponenty hydrauliczne rozwijają się, aby sprostać zmieniającym się potrzebom. Zrozumienie zarówno dziedzictwa, jak i obecnych możliwości pomaga inżynierom podejmować świadome decyzje dotyczące tego, który wariant kierunkowego zaworu sterującego WE 5 najlepiej sprawdzi się w ich zastosowaniu. Przy właściwym doborze, instalacji i konserwacji zawory te zapewniają lata niezawodnej pracy w wymagających środowiskach przemysłowych.
