K: Kuinka lasketaan 'Cv-arvo' ja tarvittava virtausnopeus korkean nopeuden ilmapohjaiselle lajittelulle.

Nykyaikaisissa automatisoiduissa lajittelujärjestelmissä, kuten niissä, joita käytetään kierrätyslaitoksissa, elintarviketeollisuudessa, logistiikkapakkausteollisuudessa ja lääketeollisuudessa, nopeus on määrittävä mittari. Ilman suuttimet tai kompaktit ilmapohjaiset sylinterit täytyy toimia ja vetäytyä millisekunneissa, jotta vialliset tuotteet voidaan poistaa korkean nopeuden kuljetinpuolesta.

Jos valitset liian pienen magneettiventtiilin, toimilaite ei saa tarpeeksi paineilmaa ajoissa, mikä aiheuttaa hitaan liikkeen ja kohde-esineen ohittamisen. Toisaalta liian suuren venttiilin valinta tuhlaa paineilmaa, lisää energialaskuja ja vie tarpeetonta fyysistä tilaa. Täydellisen synkronoinnin saavuttamiseksi pneumatiikkainsinöörien on laskettava vaadittu virtausnopeus ja venttiilin Cv-arvo (virtauskerroin). Alla AIRWORK:n insinööritiimi esittää yksityiskohtaisen vaiheittaisen oppaan näihin kriittisiin mitoituslaskelmiin.

1. Mikä on Cv-arvo ja miksi se on tärkeä?

Cv-arvo eli virtauskerroin on teollisuuden standardoitu mittaus, joka kuvaa venttiilin virtauskykyä. Määritelmän mukaan Cv-arvo 1,0 tarkoittaa, että venttiili päästää lävitseen 1,0 Yhdysvaltain gallonaa vettä minuutissa, kun venttiilin yli muodostuu painehäviö 1,0 psi. Pneumatiikassa sovelletaan tätä nesteiden perusteista standardia puristuville nesteille (ilman) käyttäen matemaattisia muunnoskaavoja.

Cv-arvo kertoo käytännössä, kuinka suuren vastuksen venttiilin liukusäleikkö aiheuttaa kulkevalle ilmalle. Suurempi Cv-arvo tarkoittaa suurempaa sisäistä läpikuoppaa, pienempää virtausvastusta ja nopeampaa sylinterin liikettä.

2. Mittojen määrittäminen – vaihe 1: Sylinterin tilavuuden ja ilmankulutuksen laskeminen

Vaaditun virtausnopeuden määrittämiseksi on ensin tarkasteltava toimilaitetta, jota yritetään täyttää. Oletetaan esimerkiksi korkean nopeuden lajittelusylinteri seuraavilla parametreilla:

• Sylinterin halkaisija (D): 20 millimetriä (0,02 metriä)
• Sylinterin iskunpituus (L): 50 millimetriä (0,05 metriä)
• Haluttu iskun kesto (t): 0,05 sekuntia (50 millisekuntia)
• Käyttöpaine (P1): 0,5 MPa (5,0 bar tai noin 72,5 psi)

Lasketaan ensin sylinterikammion sisätilavuus (V) ulosmenossa:

• Piston pinta-ala (A) = 3,1416 × (halkaisijan säde²)
• A = 3,1416 × (10 mm × 10 mm) = 314,16 neliömillimetriä (0,000314 neliömetriä)
• Kammion tilavuus (V) = Pinta-ala × iskun pituus = 314,16 mm × 50 mm = 15 708 kuutiomillimetriä (0,0157 litraa)

Koska puristettu ilma on puristuvaa, meidän on muunnettava tämä fyysinen sylinterin tilavuus vapaaksi ilmavolyymiksi (V_free) normaalissa ilmanpaineessa:

• V_free = V × (Absoluuttinen käyttöpaine / Absoluuttinen ilmanpaine)
• Absoluuttinen käyttöpaine = 0,5 MPa + 0,1 MPa (ilmanpaine) = 0,6 MPa (6,0 bar)
• Absoluuttinen ilmanpaine = 0,1 MPa (1,0 bar)
• Suhteellinen paine = 6,0 / 1,0 = 6
• V_free = 0,0157 litraa × 6 = 0,0942 normaalilitraa (NL) ilmaa per isku.

3. Mittojen määrittäminen – vaihe 2: Määritä vaadittu tilavuusvirta (Q)

Nyt meidän on otettava huomioon aikarajoitus. Sylinterin on täytettävä kokonaan 0,05 sekunnissa (t = 0,05 s). Virtausnopeus (Q) saadaan jakamalla vaadittu vapaan ilman tilavuus sallitulla ajalla:

• Q = V_free / t
• Q = 0,0942 litraa / 0,05 sekuntia = 1,884 litraa sekunnissa
• Muuntaaksesi tämän standardilitraan minuutissa (SLPM tai NL/min), kerro tulos luvulla 60:
• Q = 1,884 × 60 = 113,04 standardilitraa minuutissa (NL/min)

Muuntaaksesi NL/min-standardikuutiota jalkaa minuutissa (SCFM), joka on yleinen B2B-yksikkö länsimaisilla markkinoilla, jaa tulos luvulla 28,316:

• Q = 113,04 / 28,316 = 3,99 SCFM (noin 4,0 SCFM)

Tämä on keskimääräinen virtausnopeus aktiivisen iskun aikana. Korkean nopeuden sovelluksissa kuitenkin on otettava huomioon turvakerroin 1,5–2,0 alustavien painehäviöiden, putkiston kitkan ja venttiilin ohjausviiveen kompensoimiseksi. Käytetään turvakerrointa 1,5:

• Vaadittu suunnitteluvirtausnopeus (Q_design) = 4,0 SCFM × 1,5 = 6,0 SCFM (tai noin 170 NL/min)

4. Mittojen määrittäminen – vaihe 3: Laske vaadittu Cv-arvo

Kun suunnitteluvirtausmäärä (Q_design) on määritetty, voidaan laskea vaadittu venttiilin Cv-arvo. Ilman virtausta venttiilin läpi käytetty standardikaava (kun painehäviö on alakriittinen, eli ulostulopaine on suurempi kuin 53 prosenttia sisäänmenopaineesta) on:

• Cv = Q_design / (22,48 x neliöjuuri (Delta P x P2))

Mistä:

• Q_design = virtausmäärä SCFM-yksiköissä (6,0 SCFM)
• Delta P = sallittu painehäviö venttiilin yli psi-yksiköissä. Suurimman hyötysuhteen saavuttamiseksi suunnitellaan yleensä painehäviöksi 10 prosenttia sisäänmenopaineesta. 10 prosenttia 72,5 psi:stä = 7,25 psi.
• P2 = absoluuttinen ulostulopaine psi-yksiköissä (sisäänmenopaine absoluuttisena – Delta P). Sisäänmenopaine absoluuttisena = 72,5 psi + 14,7 psi (ilmanpaine) = 87,2 psi. P2 = 87,2 psi – 7,25 psi = 79,95 psi.

Sijoitetaan nyt arvot kaavaan:

• Delta P x P2 = 7,25 x 79,95 = 579,6
• Neliöjuuri 579,6:sta = 24,07
• Jakaja = 22,48 x 24,07 = 541,1
• Cv = 6,0 / 541,1 = 0,011

Tämä on pienin vaadittu Cv-arvo yksisuuntaiselle toiminnalle. Käytännössä putkien kitka ja liitokset pakottavat B2B-suunnittelijat valitsemaan venttiilin, jonka Cv-arvo on huomattavasti suurempi, yleensä välillä 0,15–0,3, jotta järjestelmä toimii täysin tarkasti ja turvallisesti.

5. Oikean AIRWORK-venttiilin valinta

Kun olet laskenut vaaditun Cv-arvon, voit tarkistaa tekniset tiedot meidän teknisistä tietolehtistä. Tässä on nopea viite AIRWORK-sarjan venttiileihin:

• 100-sarja (M5/M6-liitännät): Cv-arvoalue 0,2–0,4. Ihanteellinen pienikokoisille korkean nopeuden lajittelusylintereille (pohjapinnan halkaisija 10–20 mm).
• 200-sarja (1/8 tuumaa tai 1/4 tuumaa -liitännät): Cv-arvoalue 0,7–0,89. Suosituin vaihtoehto standardipakkauskoneisiin.
• 300-sarja (3/8 tuumaa -liitännät): Cv-arvoalue 1,4–1,68. Käytetään raskaille lajittelukäsivarsille ja massamateriaalin ohjaamiseen.

AIRWORK (JZPNU) -etulyöntiasema

Zhejiang Jinzhi Pneumatic Technology Co., Ltd. (JZPNU) -yrityksessä tiedämme, että laskelmat ovat yhtä tarkkoja kuin niiden perustana olevat fyysiset komponentit. AIRWORK-brändin venttiilit on suunniteltu täyttämään niiden ilmoitetut Cv-kapasiteetit erinomaisen tarkasti:

• Peilipinnat sisäpinnat: Alhaisempi sisäinen kitka mahdollistaa venttiilin liukusävyn hetkellisen avaumisen, jolloin täysi virtaus saavutetaan alle 10 millisekunnissa.
• Yhtenäiset valmistustoleranssit: Käytämme tilan edistyneitä CNC-koneistuslinjoja varmistaaksemme, että jokainen venttiilin runko vastaa tarkasti teknisiä virtauskaavioitamme, mikä takaa, että fyysiset järjestelmänne toimivat täsmälleen niin kuin teoreettiset laskelmat ennustavat.

Suorittamalla nämä laskelmat ja valitsemalla siihen sopivan, suuren läpivirtauksen AIRWORK-solenoideventtiilin B2B-insinöörit voivat taata virheettömän korkeanopeuksisen lajittelun suorituskyvyn, vähentää hylättyjen tuotteiden lukumäärää ja optimoida paineilman käytön tehokkuutta.