Kérdés: Hogyan csökkentik a „kollektorblokkok” mérnöki megoldásai a szivárgási pontokat, és optimalizálják az összetett 20-szelepes neumatikus vezérlőrendszereket?

Válasz: A többcsatornás blokkok mérnöki tervezése optimalizálja a bonyolult 20-szelepes neumátikus rendszereket úgy, hogy az egyes szelepek levegőellátását és kifúvását egyetlen, központosított, alumínium alaplemezre összevonja, ezzel csökkentve a külső szivárgási pontok számát akár 75 százalékkal. A hagyományos, egyedi szelepekhez vezetett csövezésnél 20 darab különálló 5/2-utas szelep legalább 20 különálló ellátó illesztőelemet, 40 kifúvó illesztőelemet és tucatnyi menetes csatlakozást és elosztót igényelne, ami százakban számítható lehetséges szivárgási útvonalat eredményezne. Egy mérnöki tervezésű többcsatornás blokk ezt a káoszt helyettesíti a fő nyomásellátás és a két kifúvó közös belső csatornáinak felhasználásával. A szelepek közvetlenül a pontosan megmunkált felületre kerülnek felszerelve, és magas megbízhatóságú lapos tömítésekkel vagy O-gyűrűkkel záródnak. manifold blokk ezzel a külső csatlakozások számát csupán egy közös ellátó vezetékre és két kifúvó vezetékre csökkentve, ami drasztikusan csökkenti az energiaveszteséget, egyszerűsíti a hibaelhárítást, és elősegíti az intelligens mezőbusz-szelepterminálok integrálását.

Bevezetés: A sűrített levegő szivárgásainak magas költsége

A modern ipari üzemekben a sűrített levegőt gyakran a negyedik közüzemi szolgáltatásnak nevezik. Ugyanakkor ez egyben az egyik legdrágább is. A sűrített levegő előállítása hatalmas mennyiségű elektromos energiát igényel, és ezen energia jelentős része gyakran a rendszer szivárgásai miatt megy kárba. Az ipari statisztikák szerint az átlagos gyártóüzem a sűrített levegőjének 20–30 százalékát veszti el szivárgások miatt, még mielőtt az elérné a munkahengert. Egyetlen 1 milliméteres szivárgási nyílás egy G1/4-es vezetékben évente több mint ezer dollárnyi felesleges villamosenergia-költséget eredményez.

Összetett automatizált rendszerekben – például autógyári szerelőszalagokon, automatizált szortírozógépeken vagy textilszövőgépeken – gyakran előfordul, hogy 20 vagy annál több irányítószelep működik egymáshoz közel. Ha ezeket a szelepeket külön-külön csatlakoztatják, a fizikai kapcsolatok számának nagysága miatt a szivárgás majdnem elkerülhetetlen. Mint folyadékenergiás vezérlők mérnöki megközelítésű gyártója, az AIRWORK fejlett kollektorblokkokat és szelephidakat tervez, amelyek kiküszöbölik ezeket a szivárgásokat, és maximalizálják az energiahatékonyságot.

Hagyományos egyedi csövezés vs. mérnöki szempontból tervezett kollektorblokkok

A kollektorblokk szerkezeti előnyeinek megértéséhez hasonlítsuk össze egy 20 szelepből álló neumás rendszer fizikai elrendezését két különböző csövezési módszer alkalmazása esetén:

• Egyedi szelepek csövezése (csővezeték-hálózat): 20 darab különálló 5/2-utas irányítószelep csővezeték-hálózatának kialakításához minden egyes szelephez saját tápellátó csőre van szükség, amelyet a szelep fő tápellátó portjához kell csatlakoztatni. Minden szelep két kifúvó porttal is rendelkezik, ami azt jelenti, hogy összesen 40 kifúvó cső és halkító kezelendő. Ez egy hatalmas műanyag csőhálózatot, százakban számolt nyomókuplungos könyökfogókat, valamint több pneumatikus elosztóblokkot vagy T-elágazást igényel. Minden menetes csatlakozó potenciális szivárgási pont lehet rezgés vagy hőmérséklet-ingadozás hatására. A szükséges fizikai tér nagy, és a csövek rendezése karbantartási rémálom.
• Integrált elosztóblokk: Az integrált alapblokk-elosztó rendszerben a 20 szelep különálló beszerelési és lefúvató menetét eltávolítják. Ehelyett lapos rögzítőfelülettel és tömítéses portokkal rendelkeznek az alsó oldalukon. Az elosztóblokk egyetlen, szilárd, keményanódolt alumínium blokk, amelyben G1/2 vagy G3/4-es közös beszerelési és lefúvató csatornák futnak végig az egész hosszán. A 20 szelepet közvetlenül a blokk felső felületére csavarják. A szeleptestek és az elosztóblokk felülete közé lapos elasztomer tömítéseket helyeznek, hogy légmentes tömítést érjenek el. Az egyetlen külső csövek, amelyekre szükség van, a 40 kimeneti vezeték, amelyek az elosztóblokkról közvetlenül a hengerekhez vezetnek.

Magasállású elosztóblokkok műszaki elvei

Egy magasállású elosztóblokk (például egy 20 szelepből álló összeállítás) tervezése gondos áramlástechnikai számításokat igényel a teljesítménycsökkenés megelőzése érdekében:

• A levegőhiány megelőzése: Amikor egy elosztóegység több szelepe egyszerre vált, nagy mennyiségű levegőt vonnak el a közös ellátócsatornából. Ha a belső ellátócsatorna túl keskeny, az elosztóegység belsejében a nyomás gyorsan leesik, ami levegőhiányhoz vezet. Ez azt eredményezi, hogy a fogyasztó oldali hengerek lassan mozognak, illetve nem érik el teljes működési erejüket. Ennek megelőzése érdekében az AIRWORK az elosztóegységek közös ellátócsatornáit nagy keresztmetszetűre tervezi. 20 állomásos rendszerek esetén szokásos gyakorlat továbbá, hogy a főellátó nyomást mindkét végéről bevezessék az elosztóegység blokkjába, így biztosítva az összes állomás egyenletes levegőellátását.
• A kipufogó ellenállás megszüntetése: Ahogy a levegőnek gyorsan be kell jutnia a kollektorba, úgy kell az elhasznált levegőnek azonnal távoznia. Ha 20 szelep egy keskeny, közös csatornába vezeti ki a levegőt, nyomásépülés alakulhat ki a kollektor belsejében. Ez az ellennyomás visszatérhet más, éppen nem aktív szelepekbe is, ami lassú tolattyúmozgást vagy váratlan hengermozgást eredményezhet. Az AIRWORK kollektorok kettős, túlméretezett kipufogócsatornákkal és nagyáteresztésű zajcsökkentőkkel vannak felszerelve, hogy biztosítsák a gyors, korlátozásmentes nyomáscsökkentést.
• Tömítési integritás: Egy kollektorblokk tömítőfelületét rendkívül szigorú síklagszabványoknak megfelelően (általában 0,05 mm-en belül) kell megmunkálni. Minden szelep rögzítőcsavarját pontosan meg kell húzni, hogy elkerüljük a tömítés egyenetlen összenyomódását, amely gyakori okozója a mikro-szivárgásoknak. Az AIRWORK premium NBR lapostömítéseket használ, amelyek ellenállók a szintetikus kompresszorolajokkal és az ózonnal szemben, így évekig tökéletes tömítést biztosítanak.
• Modularitás és lezáró lemezek: A gyártósorok gyakran változnak. Egy jól megtervezett elosztóblokknak modularitást kell nyújtania. Ha ma például csak 16 szelepre van szüksége, de holnap 20-ra tervezi a bővítést, akkor felszerelhet egy 20 állomásos elosztóblokkot, és az 4 nem használt állomást AIRWORK lezáró lemezekkel zárhatja le. Ez biztosítja a rendszer tömítettségét, és készen áll a jövőbeni bővítésre anélkül, hogy az egész alaplapot újra kellene vezetni.

Okos integráció: Az elosztóblokkoktól a szelep-szigetekig

Az elosztóblokk legfejlettebb fejlődési szakasza a neumás szelep-sziget (vagy szelep-terminál). A szelep-szigetben a mechanikus elosztóblokk összeolvad egy központi elektromos vezérlőmodullal. Ehelyett, hogy 20 különálló mágnesszelepes kábelt vezetne egy PLC kimeneti kártyáról az elosztóblokk minden egyes szelepéhez, egyetlen többpín-es kábel vagy egy digitális mezőbusz-kábel (pl. EtherCAT, Profinet vagy IO-Link) csatlakozik a szelep-sziget beépített elektromos fejéhez.

Ez az okos elektromos integráció számos jelentős B2B előnyt kínál:

• Csökkentett vezetékezési munka: A vezetékezés ideje órákról másodpercekre csökken, mivel csak egy kommunikációs és egy tápellátó kábel szükséges.
• Fejlett diagnosztika: A modern mezőbusz szelep-szigetek minden tekercsrelét ellenőrizhetik nyitott vagy rövidzárlatos állapotukra, nyomon követhetik a szelepek ciklusszámát az előrejelző karbantartáshoz, valamint észlelhetik a helyi nyomáscsökkenéseket, és ezt az adatot közvetlenül jelentik a központi PLC-nek.
• Helytakarékosság: Az egész elektromos és neumás vezérlőegység egy kompakt, tiszta burkolatban helyezkedik el, így csökken a szekrényben elfoglalt hely és a gép súlya.

Pontosan megmunkált kollektorok beszerzése az AIRWORK-től

A rendszert integráló cégek és az OEM gépgyártók számára az AIRWORK kollektorblokkok és szelepterminálok szabványosítása kulcsfontosságú a hatékony, szivárgásmentes automatizáció építéséhez. Kollektorainkat kiváló minőségű extrudált alumíniumból gyártjuk, keményanódolt felülettel, amely kiváló korrózióállóságot biztosít, és minden terméket 100%-os szivárgásvizsgálatnak vetünk alá a gyárból történő kiszállítás előtt.

Az AIRWORK-kal kötött partnerség révén csökkentheti gépei összeszerelésének idejét, kiküszöbölheti a drága sűrített levegő-szivárgásokat, és tiszta, professzionális megjelenésű vezérlőrendszert szállíthat ügyfelei számára. Látogassa meg a jzpnu.com weboldalt a 3D CAD fájlok letöltéséhez, szelepterminál-összeállítóink megtekintéséhez vagy lépjen kapcsolatba mérnöki alkalmazási csapatunkkal, hogy ma még megtervezhesse egyedi pneumatikus alaplemezét.