Въпрос: Как инженерното решение за «колекторни блокове» намалява точките за течове и оптимизира сложните 20-клапанни пневматични системи за управление?

Отговор: Инженерното проектиране на колекторни блокове оптимизира сложните пневматични системи с 20 клапани, като консолидира индивидуалните въздушни подавания и изпускателни линии на клапаните в един-единствен централизиран алуминиев подставки, намалявайки външните точки на възможна течност до 75 процента. При традиционната индивидуална тръбопроводна инсталация за 20 отделни клапани тип 5/2 биха били необходими поне 20 отделни фитинга за подаване, 40 фитинга за изпускане и десетки резбовани съединения и разклонители, което води до стотици потенциални пътища за течност. Проектиран колекторен блок заменя този хаос, като използва общи вътрешни канали за основното налягане и двойните изпускателни линии. Клапаните се монтират директно върху прецизно обработената предна повърхност на манифолд блок , запечатана с високонадеждни плоски уплътнителни пръстени или O-пръстени. Това намалява външните съединения само до една обща подаваща линия и две изпускателни линии, значително намалявайки загубите на енергия, опростявайки диагностика и подпомагайки интеграцията на интелигентни клапанни терминали с полева шина.

Въведение: Високата цена на течовете в компресиран въздух

В съвременните индустриални предприятия компресираният въздух често се нарича четвъртата комунална услуга. Той е също така и една от най-скъпите. Производството на компресиран въздух изисква огромно количество електрическа енергия, а значителна част от тази енергия често се губи поради течове в системата. Статистиката от индустрията показва, че средното производствено предприятие губи от 20 % до 30 % от компресирания си въздух поради течове, преди той изобщо да стигне до изпълнителния механизъм. Единична дупка за теч с диаметър 1 мм в тръба с резба G1/4 може да струва над хиляда долара годишно в загубена електроенергия.

В сложните системи за автоматизация, като например автомобилни сборъчни линии, автоматизирани машини за сортиране или текстилни тъкачки станци, е често срещано да има 20 или повече клапани за насочване на потока, които работят в непосредствена близост един до друг. Ако тези клапани се монтират поотделно, огромният брой физически връзки почти неизбежно води до течове. Като производител с инженерен фокус в областта на контрола на течности и пневматични системи, AIRWORK проектира напреднали блокове-колектори и острови от клапани, за да елиминира тези течове и да максимизира енергийната ефективност.

Традиционно отделно тръбопроводно свързване срещу проектирани колекторни блокове

За да разберем структурните предимства на колекторния блок, нека сравним физическото разположение на пневматична система с 20 клапани при два различни метода на тръбопроводно свързване:

• Индивидуално тръбопроводно свързване на клапани (инсталация): За инсталиране на 20 отделни насочващи клапани 5/2-пътни всеки клапан трябва да има собствена подаваща маркуча, свързана към основния му входен отвор. Всеки клапан също разполага с два изпускателни отвора, което означава, че трябва да се управляват 40 изпускателни маркучи и шумопоглътители. Това изисква обширна мрежа от пластмасови тръбички, стотици бързосвързващи лакти и множество пневматични разпределителни блокове или Т-разклонители. Всеки резбов фитинг представлява потенциална точка за течност, ако е изложен на вибрации или цикли на температурни промени. Физическото пространство, необходимо за тази инсталация, е значително, а организирането на тръбопроводите представлява истинско предизвикателство за поддръжката.
• Интегриран блок за разпределителна плоча: В интегрирана система с подложка-разпределителна плоча 20-те клапани са лишени от отделните си резбовани входни и изходни отвори. Вместо това те имат равни монтажни повърхности с уплътнителни портове на долната си страна. Блокът за разпределителна плоча е единичен, цялостен блок от твърдо анодиран алуминий с общи входни и изходни канали G1/2 или G3/4, преминаващи през цялата му дължина. 20-те клапани се монтират директно върху горната повърхност на блока чрез болтове. Плоски еластомерни уплътнения се поставят между корпусите на клапаните и повърхността на разпределителната плоча, за да се осигури въздушно непроницаемо уплътнение. Единствените външни тръбни линии, които са необходими, са 40-те изходни линии, които минават направо от разпределителната плоча до цилиндрите.

Инженерни принципи за разпределителни плочи с голям брой станции

Проектирането на разпределителна плоча с голям брой станции (например със сборка от 20 клапани) изисква внимателни изчисления на течностната динамика, за да се предотврати намаляване на производителността:

• Предотвратяване на недостиг на въздух: Когато много клапани на колектора променят положението си едновременно, те изтеглят голям обем въздух от общия канал за подаване. Ако вътрешният канал за подаване е твърде тесен, налягането вътре в колектора ще спадне бързо, което води до недостиг на въздух. Това кара цилиндрите по-нататък по веригата да се движат бавно или да не достигнат пълната си работна сила. За да се предотврати това, инженерите на AIRWORK проектират каналите за общо подаване с достатъчно големи напречни сечения. За системи с 20 станции е също стандартна практика главното налягане за подаване да се вкарва в двата края на блока на колектора, за да се осигури балансирано разпределение на въздуха към всички станции.
• Елиминиране на обратното налягане в изпускателната система: Точно както въздухът трябва да навлезе бързо в колектора, така и изпускателният въздух трябва да напусне веднага. Ако 20 клапана изпускат в тесен обобщен канал, в колектора може да се натрупа обратно налягане. Това обратно налягане може да се предаде обратно към други неактивни клапани, което води до бавно преместване на техните плунжери или до неочаквано движение на цилиндрите им. Колекторите AIRWORK са оснащени с два надмерни изпускателни канала и високопроизводителни шумопоглъщатели, за да гарантират бързо и неограничено разтоварване.
• Цялостност на уплътняването с прокладки: Повърхността за уплътняване на блока на колектора трябва да бъде изработена с изключително строги допуски за равнинност (обикновено в рамките на 0,05 мм). Монтажните винтове за всяка клапан трябва да бъдат затегнати с точно определен момент, за да се предотврати неравномерното компресиране на прокладката, което е честа причина за микротечове. AIRWORK използва премиум плоски прокладки от NBR, устойчиви към синтетични компресорни смазки и деградация под въздействието на озон, което гарантира съвършено уплътняване в продължение на години работа.
• Модулност и запушващи плочи: Производствените линии често се променят. Добре проектираната блок-разпределителна плоча трябва да предлага модулност. Ако днес имате нужда само от 16 клапана, но планирате утре да разширите до 20, можете да инсталирате блок-разпределителна плоча за 20 станции и да запушите неизползваните 4 станции със запушващи плочи AIRWORK. Това поддържа системата герметизирана и готова за бъдещи модернизации, без да е необходимо повторно монтиране на цялата подложка.

Умна интеграция: От блок-разпределителни плочи към клапанни острови

Най-висшата еволюция на блок-разпределителната плоча е пневматичният клапанен остров (или клапанен терминал). При клапанния остров механичната блок-разпределителна плоча се обединява с централизиран електрически контролен модул. Вместо да се извеждат 20 отделни соленоидни кабела от изходната карта на ПЛК към всеки клапан на разпределителната плоча, към интегрираната електрическа глава на клапанния остров се свързва един-единствен многоконтактен кабел или цифров полеви шинен кабел (като EtherCAT, Profinet или IO-Link).

Тази умна електрическа интеграция осигурява няколко основни B2B предимства:

• Намален труд за електрическото свързване: Времето за свързване се намалява от часове на секунди, тъй като са необходими само един кабел за комуникация и един кабел за захранване.
• Напреднала диагностика: Съвременните клапани-острови с полеви шини могат да следят всяка соленоидна бобина за прекъсвания или къси съединения, да отчитат броя на циклите на клапаните за предиктивно поддържане и да откриват локални спадове на налягането, като докладват тези данни директно на централния ПЛК.
• Економия на място: Цялата електрическа и пневматична система за управление е разположена в компактен и чист корпус, което освобождава място в шкафовете и намалява теглото на машината.

Закупуване на прецизно проектирани колектори от AIRWORK

За системни интегратори и производители на машини ОЕМ стандартизирането върху блокове за колектори и клапанни терминали AIRWORK е ключът към изграждането на автоматизация с висока ефективност и без течове. Колекторите ни са изработени от алуминиев профил от премиум клас, хард-анодирани за отлична корозионна стойкост и подлагани на 100% тест за течове преди напускане на нашата фабрика.

Чрез сътрудничество с AIRWORK можете да намалите времето за сглобяване на машините си, да елиминирате скъпите течове на въздух и да предложите на клиентите си чиста и професионално изглеждаща система за управление. Посетете jzpnu.com, за да изтеглите 3D CAD файлове, да разгледате нашите конфигуратори за клапанни терминали или да се свържете с нашия инженерен екип за приложения, за да проектирате вашата персонализирана пневматична подставка днес.