Jautājums: Kā izvēlēties un ieviest 'drošības vārstus' vertikālās slodzes noturēšanai, lai pārvaldītu negaidīta gaisa spiediena zuduma riskus?

Atbilde: Lai droši noturētu vertikālos slodzes un pārvaldītu negaidītas gaisa spiediena zuduma riskus, sistēmu integrātoriem jāuzstāda vadības vārsti ar pilotvadību (PO vārsti) tieši vertikālā cilindra portos. Standarta virziena vadības sviru vārstiem ir mikroskopiskas iekšējās spraugas noplūde, kas ļauj gaisam izplūst un izraisa lēnu vertikālo slodžu nolaišanos. Vēl būtiskāk, ja galvenais piegādes spiediens tiek zaudēts, piemēram, pārtraukta caurule vai kompresora darbības pārtraukums, standarta shēma uzreiz izplūdīs, un smagā vertikālā slodze bez kontroles kritīs. Vadības vārsts ar pilotvadību to novērš, darbojoties kā mehāniska noplūdes brīva blīvējuma ierīce. Tas ļauj gaisam brīvi iekļūt cilindrā, bet bloķē gaisa izplūdi no cilindra porta, līdz tā iekšējam pilotsviru saņem pozitīvu pneimatisko pilotsignālu. Ja sistēmas spiediens samazinās, pilotsignāls tiek zaudēts, un atpakaļvērtības vērtijumā uzreiz aizveras, noslēdzot saspiesto gaisu cilindra kamerā un droši noturot slodzi vietā.

Ievads: Vertikālo pneimatisko slodžu bīstamība

Rūpnieciskajā automatizācijā vertikālie soļi ir ļoti izplatīti. Vertikālie pneimatiskie cilindri tiek plaši izmantoti smagu komponentu pacelšanai, sortēšanas vārtu pacelšanai, vertikālo skavu stiprinājumu vadībai un iepakojuma indeksēšanas galviņu darbināšanai. Tomēr vertikālās pneimatiskās sistēmas rada nopietnu inženierijas izaicinājumu, jo tām nepārtraukti jācīnās ar gravitācijas spēku.

Atšķirībā no horizontālajiem izpildmehānismiem, kuri vienkārši pārvietojas un apstājas, ja spiediens tiek zaudēts, vertikāls cilindrs, kas nes smagu slodzi, tūlīt nokristīs, ja atvienos saspiestais gaiss, kas to tur. Šis pēkšņais krišanas process var saspiest operatorus, iznīcināt dārgu rīku, bojāt lineāros vadītājus un izraisīt milzīgu ražošanas atkritumu daudzumu. Šīs briesmas novēršanai nepieciešams izvēlēties pareizos pasīvos noturēšanas komponentus. Kā pierādīts augstas uzticamības drošības pneimatikas ražotājs AIRWORK nodrošina automatizācijas projektētājiem komponentus un izmēru aprēķinu vienādojumus, kas nepieciešami, lai īstenotu drošības režīmā darbojošos vertikālos noturēšanas ciklus.

Kāpēc standarta virziena vadības vārsti ir nepietiekami

Bieža kļūda, ko pieļauj jaunie automātikas projektētāji, ir atkarība no standarta 5/3 ceļu slēgta centra solenoīdventila, lai noturētu vertikālu slodzi vietā. Loģiskā pieņēmuma pamatā ir tas, ka, kad vārsts atrodas centrālajā (slēgtajā) stāvoklī, visi porti ir bloķēti, gaisa iekšējās tvertnes abās kamerās tiek noturētas un kustība tiek novērsta. Tomēr šis risinājums ir ļoti bīstams divu iemeslu dēļ:

• Sprauslas un korpusa sprauga caurlaide: standarta 5 caurumu virziena vadības vārsti izmanto slīdošu metāla uz metāla vai mīksto blīvējumu sprauslu. Lai sprausla varētu viegli pārvietoties uz priekšu un atpakaļ, starp sprauslu un vārsta dobumu jābūt ļoti nelielai spraugai. Laika gaitā vai pat jaunos vārstos saspiestais gaiss lēnām izplūst caur šo spraugu. Šī mikroskopiskā caurlaide ir pietiekama, lai vertikāls cilindrs lēnām nolaidtos vairākus collus stundā, īpaši lielas slodzes gadījumā.
• Galvenās spiediena zudums: Ja pārtraucas galvenā gaisa piegādes līnija no kompresora vai ja nospiež avārijas apstāšanās pogu un galvenais iztukšošanas vārsts izlaiž sistēmu, tad visā spiediena līmenī augšpus kontroles vārstam spiediens kritīs līdz nullei. Standarta kontroles vārsts nevar novērst gaisa izplūšanu atpakaļ caur pārtraukto piegādes šļūteni, kas izraisa nekavējoties un strauji vertikālās slodzes sabrukumu.

Pilota darbināmo drošības vārstu (PO drošības vārstu) mehānismi

Pilota darbināms drošības vārsts ir nulles noplūdes, sēdekļa veida vārsts, kas darbojas kā mehāniskā barjera. Tas ir aprīkots ar ieejas portu (P), cilindra portu (A) un pilota portu (X). Vārsta iekšpusē sprūda atbalsta spriegošanas svira piespiež aizbāzni cieši pret polierētu metāla sēdekli, veidojot ideālu, gaisa necaurlaidīgu blīvējumu.

• Brīvais plūsmas režīms (celšana): Kad gaiss tiek novirzīts, lai paceltu vertikālo cilindru, spiediena pakļautais gaiss iekļūst ieejas portā P, pārvar iekšējās atsperes spriegumu, paceļ atveres vārstu no tā sēdekļa un brīvi plūst uz cilindra portu A, lai izvirzītu dzinēja stieni un paceltu slodzi.
• Bloķētā plūsma (noturēšana): Kad cilindrs apstājas, gravitācija cenšas stumt dzinēja stieni lejup, palielinot spiedienu portā A. Šis ieslēgtais gaisa spiediens kopā ar iekšējo vārsta atsperi piespiež atveres vārstu vēl ciešāk pie tā metāla sēdekļa. Gaiss pilnībā ir bloķēts cilindra kamerā, nodrošinot nulles nobīdi.
• Vadīta atgriešanās (nolaišana): Lai nolaistu slodzi, saspiestais gaiss tiek novirzīts uz cilindra pretējo pusi (lai spiestu virzuli uz leju) un vienlaikus uz PO drošības vārsta vadības atveri (X). Vadības spiediens pavelk iekšējo virzuli uz priekšu, fiziski pārvietojot metāla stieni, kas atvirza drošības vārsta aizbīdni no tā sēdekļa. Tas atver izplūdes ceļu, ļaujot iesprostotajam gaisam izplūst no portā A atpakaļ caur portu P, ļaujot cilindram viegli ievelkties.

B2B sistēmu integratoriem būtiski izvēles parametri

Lai nodrošinātu drošu darbību, sistēmu integratoriem jāaprēķina un jāpielāgo šādi tehniskie parametri, izvēloties PO drošības vārstus:

• Pilota attiecība: Tas ir iekšējā pilota cilindra laukuma un atpakaļvārsta vārstlūkas sēdekļa laukuma attiecība. Parastās attiecības ir 3:1, 4:1 un 5:1. Piemēram, 3:1 vārstā 1 bar pilota spiediens pie X pieslēguma var pārvarēt 3 bar iekšējo spiedienu pie cilindra pieslēguma A. Ja vertikāls cilindrs tur ļoti smagu slodzi, gaisa spiediens apakšējā kamerā var pacelties daudz augstāk par galvenās līnijas spiedienu. Ja iekšējais spiediens ir 9 bar, bet jūsu pilota līnija nodrošina tikai 2,5 bar, tad 3:1 vārsts neatvērsies, un mašīna apstāsies. Augstas slodzes pielietojumos inženieriem jāizvēlas vārsti ar augstāku pilota attiecību (piemēram, 5:1 vai 6:1) vai jānodrošina, ka pilota līnijās ir pietiekams, regulēts spiediens.
• Tiešais pievienošanas ports: Lai samazinātu šļūtenes pārtraukšanās risku, PO apgrieztās strāvas vārsts jāuzskrūvē tieši cilindra portā. Nedrīkst montēt PO apgrieztās strāvas vārstu uz attālinātas vārsta rozetes ar vairākus pēdas garas elastīgas poliuretāna šļūtenes starpā. Ja šļūtene starp cilindru un attālināti montēto apgrieztās strāvas vārstu pārtrūkst, noturēšanas kontūra tiek izlaista un slodze tūlīt nokrīt. AIRWORK ražo kompaktus, pievienojamus portam PO apgrieztās strāvas vārstus, kas tieši uzskrūvējas cilindra portos, nodrošinot maksimālu drošību.
• Termiskā izplešanās un pārspiediens: Ja vertikāls cilindrs ilgu laiku tur smagu slodzi karstā rūpnīcas vidē, ieslēgtā gaisa tilpums var izpleties, spiediens palielinās un pārsniedz drošības normas. Ja pastāv termiskās izplešanās risks, jānodrošina, ka sistēmā ir drošības atbrīvošanas vārsti.

Dublēta drošība: Mekhānisko stieņu bloķētāju integrācija

Lai gan PO drošības vārsti nodrošina lielisku aizsardzību, tie balstās uz cilindra iekšējo pistona blīvējumu integritāti. Ja cilindra pistona blīvējums nodilst vai rodas apvadīšanas noplūde, gaiss izplūst no apakšējās kamerās uz augšējo kameru, tādējādi izraisot slodzes pārvietošanos, pat ja drošības vārsti paliek cieti.

Drošībai kritiskām lietojumprogrammām (piemēram, pacēlājiem, kas darbojas tieši virs montāžas darbiniekiem), drošības standarti prasa redundanto mehānisko noturēšanas sistēmu. To sasniedz, kombinējot PO drošības vārstus ar AIRWORK mehānisko stieņa bloķētāju. Stieņa bloķētājs ir ar spriegojumu ieslēgts, pneimatiski atbrīvojams skavēšanas ierīces elements, kas integrēts cilindra priekšējā vāka daļā. Kad zūd pneimatiskais vadības spiediens, stipri iekšējie spriegumi piespiež metāla apvalku cieši satvert pistona stieni, noturot to vietā ar ļoti lielu fizisko berzi un nodrošinot pilnīgu mehānisko drošību neatkarīgi no gaisa blīvējuma integritātes.

Fail-Safe risinājumu iegāde no AIRWORK

AIRWORK drošība ir inženierijas prasība. Mūsu VB sērijas vadītās atpakaļvadības vārsti izgatavoti no augstas kvalitātes anodizēta alumīnija un aprīkoti ar precīzi apstrādātiem vara pultiem un augstas izturības fluoroglikola blīvēm, lai nodrošinātu nulles noplūdes veiktspēju miljoniem ciklu garumā.

Standartizējot AIRWORK drošības atpakaļvadības vārstus un integrētos stieņa bloķēšanas cilindrus, izplatītāji un sistēmu integrātori var nodrošināt maksimālu operatora drošību un pilnu atbilstību mašīnu drošības standartiem. Apmeklējiet vietni jzpnu.com, lai lejupielādētu 3D CAD zīmējumus, vadības attiecību diagrammas un drošības atbilstības sertifikātus savam nākamajam vertikālā celšanas iekārtu projektam.