I. Kjernefunksjonen tilMagnetventiler
Magnetventilen, som en nøkkelkomponent for elektro-pneumatisk konvertering, påtar seg ansvaret for å effektivt konvertere elektriske signaler til pneumatiske signaler. Etter å ha mottatt kontrollinstruksjonen, kan magnetventilen nøyaktig frigjøre, stoppe ELLER endre strømningsretningen til trykkluften, og dermed oppnå flere funksjoner, inkludert kontroll av handlingsretningen til den pneumatiske aktuatorkomponenten, PÅ/AV bryter mengdekontroll, OG ELLER/NOT/OG logisk kontroll. Blant de forskjellige typene magnetventiler har den elektromagnetiske retningsreguleringsventilen en kjerneposisjon og spiller en avgjørende rolle.
Ii. Arbeidsprinsipp for elektromagnetisk kontroll retningskontrollventil
I pneumatiske systemer spiller den elektromagnetiske retningsreguleringsventilen en avgjørende rolle. Den er ansvarlig for å kontrollere åpning og lukking av luftstrømkanalen eller endre strømningsretningen til trykkluft. Dens kjernearbeidsprinsipp er avhengig av den elektromagnetiske kraften som genereres av den elektromagnetiske spolen. Denne kraften vil drive ventilkjernen til å bytte, og dermed oppnå formålet med å reversere luftstrømmen. I henhold til de forskjellige måtene som den elektromagnetiske kontrolldelen skyver retningsreguleringsventilen på, kan elektromagnetisk kontrollretningsreguleringsventiler deles inn i to typer: direkte-virkende og pilot-betjent. Direkte-virkende magnetventiler bruker direkte elektromagnetisk kraft for å drive ventilkjernen til reversering, mens pilot-styrte retningskontrollventiler er avhengige av pilotlufttrykket generert av den elektromagnetiske pilotventilen for å drive ventilkjernen for å oppnå reversering.
Figur 1 viser et enkelt-tverrsnitt av en 3/2 (tre-to-posisjon) direkte-virkende magnetventil (normalt åpen type) og dens arbeidsprinsipp. Når spolen er energisert, vil den statiske jernkjernen generere elektromagnetisk kraft, og denne kraften vil presse ventilkjernen til å bevege seg oppover. Når ventilkjernen stiger, løftes pakningen, og kobler dermed til portene 1 og 2 mens portene 2 og 3 kobles fra. På dette tidspunktet er ventilen i inntakstilstand og kan kontrollere sylinderens bevegelse. Når strømmen er slått av, vil ventilkjernen stole på at fjærens gjenopprettingskraft går tilbake til sin opprinnelige tilstand, det vil si at portene 1 og 2 kobles fra mens portene 2 og 3 er tilkoblet. På denne måten er ventilen i eksostilstand.
Figur 2 viser et enkelt tverrsnitt av den 5/2 (fem-to-stillings) direkte-virkende magnetventilen (normalt åpen type) og dens virkeprinsipp. I den opprinnelige tilstanden skjer luftinntaket gjennom portene 1 og 2, mens eksosen utføres gjennom portene 4 og 5. Når spolen er energisert, genererer den statiske jernkjernen elektromagnetisk kraft. Denne kraften vil drive pilotventilen til å fungere, og deretter vil komprimert luft komme inn i pilotstempelet til ventilen gjennom luftbanen, noe som får stempelet til å starte. I midten av stempelet åpner den tettende sirkulære overflaten kanalen. På dette tidspunktet kommer luft inn fra portene 1 og 4, mens luft slippes ut fra portene 2 og 3. Når strømmen er slått av, vil pilotventilen stole på at fjærens gjenopprettingskraft går tilbake til sin opprinnelige tilstand.
Deretter skal vi snakke om funksjonen til magnetventilen. Funksjonen til en elektromagnetisk ventil er representert med to tall: M og N, som kalles en M-bane N-posisjon elektromagnetisk ventil. Blant dem representerer "N-posisjon" bytteposisjonen til retningskontrollventilen, det vil si tilstanden til ventilen. Antall ventilposisjoner er verdien av N. For eksempel har en to-ventil to posisjonsalternativer, det vil si at den har to tilstander. Ventilen med tre-posisjoner har tre posisjonsalternativer, det vil si at det er tre forskjellige tilstander. "M-banen" indikerer antall eksterne grensesnitt til ventilen, inkludert luftinntaket, luftutløpet og utløpsporten. Antall veier er verdien av M.
Ta ventilen i figur 1 som et eksempel. Det er en 3/2 direkte-magnetventil, det vil si at ventilen har to posisjoner, nemlig "på" og "av" tilstander. Samtidig har den tre luftporter: 1 er luftinntaket, 2 er luftuttaket og 3 er avtrekksporten.
Analyse av magnetventilens luftvei
I venstre ende av gassbanediagrammet representerer symbolet helt til venstre vanligvis bunnfjæren. Den midtre delen er ventilhuset, som inneholder nøkkelinformasjonen for å bestemme typen magnetventil. For eksempel indikerer de to boksene i figuren at dette er en to-magnetventil, mens A/B/R/P/S representerer hullposisjonene til ventilhuset, det vil si fem-ventilen. Derfor er denne magnetventilen en to-5-posisjons fem-magnetventil. På samme måte kan vi bestemme antall bits og antall passeringer av magnetventilen ved antall hull og antall bokser.
I tillegg viser gassbanediagrammet også gassbanedriftsrutene når strømmen er av og når strømmen er på. Når strømmen brytes, går luftbanen inn gjennom hull P, virker på aktuatoren gjennom hull A, passerer deretter gjennom hull B, og blir til slutt tømt ut av hull S, mens hull R forblir lukket. Når den slås på, kommer luftbanen også inn fra hull P, men på dette tidspunktet slippes luft ut fra hull B, som virker på aktuatoren og passerer gjennom hull A, og til slutt slippes ut fra hull R, mens hull S er lukket.
Den høyre delen av figur 3 representerer generelt spoler eller små pilotventiler, som spiller en viktig rolle i driften av magnetventiler. Ved å tolke disse luftveisdiagrammene kan vi få en dypere forståelse av arbeidsprinsippet til magnetventilen og driften av luftveien under forskjellige forhold.
Figur 4 viser det elektriske skjematisk diagram av den pneumatiske magnetventilen. Det elektriske skjemaet er nøkkelen til å forstå arbeidsprinsippet til en elektromagnetisk ventil. Den viser tydelig spolen, kontaktene og forbindelsesforholdet til andre elektriske komponenter. Ved å observere det elektriske skjematiske diagrammet kan vi få en dypere forståelse av de elektriske endringene til magnetventilen når den slås på og av, og dermed bedre forstå dens arbeidsegenskaper.
Iv. Utvalg av enkle-kontrollmagnetventiler og doble-kontrollmagnetventiler
Den enkle elektrisk styrte magnetventilen, som navnet antyder, er utstyrt med kun en spole. Når den slås på, vil den endres og gå inn i en annen tilstand. Når strømmen slås av, vil den automatisk gå tilbake til den opprinnelige tilstanden. Dette arbeidsprinsippet er vist i figur 5. I motsetning til dette er den doble elektro-styrte magnetventilen utstyrt med to spoler. Ved å kontrollere de energiserte tilstandene til forskjellige spoler, kan den oppnå flere brytere og fortsatt opprettholde sin tidligere tilstand etter strøm-av, som vist i figur 6. Denne funksjonelle forskjellen bestemmer direkte deres forskjellige valg i praktiske applikasjoner.
Figurene 5 og 6 viser arbeidsprinsippene for enkelt-kontrollmagnetventiler og doble-kontrollmagnetventiler. Når du gjør et valg, hvis reverseringstiden til ventilen er relativt kort, er en enkelt-kontrollmagnetventil tilstrekkelig til å håndtere den. Men hvis kommuteringstiden er lang, må spolen slås på kontinuerlig, noe som kan føre til at spolen varmes opp på grunn av forlenget strøm-på og til og med brenner ut. For å unngå denne situasjonen kan en dobbel-kontrollventil velges. I tillegg, hvis tilbakestillingsfunksjonen må oppnås etter strømbrudd, er en enkelt elektrisk styrt magnetventil mer egnet. Hvis det er nødvendig å opprettholde gjeldende tilstand etter strømbrudd, er en dobbel-kontrollmagnetventil mer egnet.
V. Forskjeller og bruksområder mellom pilot-betjente magnetventiler og direkte-virkende magnetventiler
Blant typene magnetventiler er pilot-betjent og direkte-virkende to vanlige typer. De er forskjellige i arbeidsprinsipper og bruksscenarier. Pilot-betjente magnetventiler bytter mellom gass og væske gjennom pilothull, mens direkte-virkende magnetventiler er avhengige av trykkforskjeller for å kontrollere bevegelsen til ventilkjernen. Denne forskjellen gjør at de to typene magnetventiler har hver sine fordeler når de svarer på ulike industrielle krav. For eksempel, i noen situasjoner som krever rask respons og høy følsomhet, kan direkte-magnetventiler være mer egnet. I situasjoner der finkontroll og lavere energiforbruk kreves, kan pilotstyrte{10}}magnetventiler ha en kant.
Den strukturelle utformingen av direkte-magnetventiler er relativt enkel. Arbeidsprinsippet deres er hovedsakelig avhengig av elektromagnetisk kraft for å direkte drive ventilkjernen til å virke. Imidlertid har dette designet også to store mangler. For det første, på grunn av den store etterspørselen etter elektromagnetisk kraft, øker volumet til elektromagnetspolen tilsvarende, noe som igjen fører til høyere energiforbruk. For det andre er direkte-magnetventiler relativt følsomme for trykk. Når trykket overskrider en viss grense (vanligvis over 0,7MPA), kan mange direkte-magnetventiler ikke fungere ordentlig. Dette skyldes hovedsakelig det for høye trykket som virker på ventilkjernen, noe som gjør det vanskelig for den elektromagnetiske kraften å drive ventilkjernen til å fungere. Til tross for dette har direkte-magnetventiler også sine fordeler: enkel struktur, rimelig pris og lav feilfrekvens.
2. Den pilot-betjente magnetventilen er genialt utformet. Den forlater den tradisjonelle elektromagnetiske kraftdriften og bruker i stedet lufttrykk for å drive ventilkjernen til å virke. For magnetventiler med en diameter over 4 mm, er de vanligvis sammensatt av en pilotventil og en hovedventil. Etter at magnetventilen er slått på, vil pilotventilen åpne og kontrollere åpningen av hovedventilen gjennom utgangssignalet. Det er verdt å merke seg at hovedventilen faktisk er en pneumatisk kontrollventil, og dens drift krever koordinert handling av to luftkilder: den ene er hovedventilens luftkilde, og den andre er pilotventilens luftkilde.
Hvis hovedluftkilden tilfører luft til pilotventilen gjennom den indre luftpassasjen til magnetventilen, kalles denne utformingen en intern pilottype. Hvis pilotventilen forsynes med gass fra en kilde uavhengig av hovedgasskilden, kalles den en ekstern pilottype. I figur 8 viser venstre side et eksempel på en ekstern pilot-betjent magnetventil, mens høyre side viser et eksempel på en intern pilot-betjent magnetventil.
Den fysiske sammenligningen mellom den interne ledningen og den eksterne ledningen er vist i følgende figur.
Disse to typene magnetventiler, nemlig intern pilot og ekstern pilot, eksisterer ofte samtidig i samme system. Vanligvis kan den interne piloten allerede møte behovene ved de fleste anledninger. Men i noen spesifikke omstendigheter blir ekstern ledelse enda mer nødvendig. For eksempel når gasskildetrykket til hovedventilen svinger og kan falle under 0,2MPA, eller når det er i et vakuummiljø, siden gasskilden til pilotventilen ikke kan deles med hovedventilen, ellers kan det føre til at hovedventilen ikke kan åpnes. På dette tidspunktet kreves det en uavhengig luftkilde med et trykk som overstiger 0,2MPA for å drive pilotventilen. I tillegg, når trykkforskjellen mellom luftinntaket og utløpet er betydelig, eller når hovedluftveistrykket overstiger 1MPA, kan den interne piloten trenge å øke det strukturelle volumet ved å laste luftveistrykket direkte på ventilkjernen. Den eksterne piloten løser problemet ved å direkte innføre en gasskanal i pilotporten uten å måtte legge til en elektromagnetisk ventil; bare et luftrør må legges til.
Avslutningsvis har pilot-betjente magnetventiler fordelene med små elektromagnetiske hoder og lavt strømforbruk. Det er estetisk tiltalende og sparer installasjonsplass. I mellomtiden genererer den mindre varme og har en bemerkelsesverdig-energisparende effekt. Enda viktigere, på grunn av den lave varmeutviklingen, er det mindre sannsynlig at spolen brenner ut og kan slås på i lang tid. Dette er spesielt viktig i praktiske applikasjoner. For eksempel er effekten til noen magnetventiler fra SMC redusert til så lavt som 0,1W, noe som muliggjør kontinuerlig strømforsyning uten overoppheting. Effektområdet til direkte-virkende magnetventiler er 4-20W, med relativt kort effekt-på tid. I tillegg utgjør hyppig strøm{15}}en risiko for utbrenthet. Derfor, i situasjoner der strømforsyning over lengre perioder eller ved høye frekvenser er nødvendig, blir pilot{17}}betjente magnetventiler det foretrukne valget. Faktisk har de fleste av de vanligste magnetventilene i dag tatt i bruk pilot{19}}styrt design. Blant magnetventilene som bare lar væske passere, utgjør de direktevirkende fortsatt en viss andel. Dette skyldes hovedsakelig at urenheter i væsken kan tette de trange pilotventilkanalene.
Deretter skal vi gå nærmere inn på de tre typene tre-posisjons fem-magnetventiler: middels-forseglet, middels-ventilert og middels-trykk, så vel som deres applikasjoner. Denne typen magnetventil bruker doble elektriske kontrollspoler. Når ingen av de to elektromagnetene er aktivert, vil ventilkjernen være i midtposisjon under det balanserte trykk av fjærene på begge sider. På dette tidspunktet vil på-av-tilstanden til gassbanen i magnetventilen avgjøre dens spesifikke type - mellomtetning, midtventilasjon eller middels trykk. Vi vil analysere prinsippene og anvendelsesscenarioene for disse tre typene én etter én.
1. Analyse av den midterste tetningstilstanden: Når ingen av de to spolene er aktivert, vil trykket i sylinderens fremre og bakre kammer forbli i tilstanden etter at spolene er slått av- og vil ikke endres. Samtidig er både luftinntaks- og avtrekksportene stengt. Men å opprettholde denne tilstanden i lang tid kan gradvis føre til at den mister balansen på grunn av mindre lekkasjer. Det skjematiske diagrammet er vist i (Figur 10).
På grunn av komprimerbarheten til gass og det faktum at pneumatiske komponenter som sylindere, ventiler og gassrørskjøter ikke kan være helt lekkasjefrie-, kan ikke sylinderen holdes stabilt i mellomstoppposisjonen over lang tid. Denne balanserte tilstanden vil gradvis gå tapt over tid, noe som resulterer i en reduksjon i posisjoneringsnøyaktigheten til sylinderen. Imidlertid, for de arbeidsforholdene der posisjoneringsnøyaktigheten til sylinderen ikke er svært krevet og stoppetiden er relativt kort, kan den midterste-forseglede sylinderen fortsatt vurderes for bruk.
2. Middels utladningsmetode: Når ingen av de to spolene er aktivert, er det ikke noe trykk i sylinderens fremre og bakre kammer, og luftinntaksporten forblir lukket samtidig. På dette tidspunktet vil trykket i sylinderens fremre og bakre kammer slippes ut gjennom de to utløpsportene til magnetventilen. Arbeidsprinsippet kan refereres til i figur 11.
Sammenlignet med den midterste-forseglede ventilen, kan den midterste-utløpskretsdesignen gi en lengre mellomstopptid-. I scenarier der sylinderen trenger å bevege seg vertikalt, er midtstopptiden relativt lang, men kravet til posisjoneringsnøyaktighet er ikke veldig strengt. Midt-utløserkretsen er et valg verdt å vurdere.
3. Middels trykktilstand: Når ingen av de to spolene er aktivert, vil trykket i sylinderens fremre og bakre kammer forbli i tilstanden da den forrige spolen ble slått av-, og kontinuerlig trykk vil påføres for å sikre at trykket i sylinderens fremre og bakre kammer er konsistent med det ved inntaksenden. På dette tidspunktet er luftinntaket åpent mens eksosen er lukket. Arbeidsprinsippet er vist i figur 12.
Hvis sylinderen ikke utsettes for en aksial ekstern belastningskraft, vil stempelet forbli i en balansert tilstand og dermed nøyaktig holde seg i enhver posisjon under slaget. Egenskapene til denne kretsen krever at sylinderen må installeres horisontalt. Derfor, i arbeidsforhold der høy-posisjonering er nødvendig og det ikke er noen aksial ekstern lastkraft, anbefales det å bruke en middels-trykkventil i kombinasjon med en dobbel stempelstangsylinder.
