Vraag: Hoe vermindert de techniek achter 'verdeelblokken' lekpunten en optimaliseert complexe pneumatische regelsystemen met 20 kleppen?

Antwoord: De engineering van verdeelblokken optimaliseert complexe pneumatische systemen met 20 kleppen door de individuele luchttoevoer en -afvoer van de kleppen te consolideren in een enkele, gecentraliseerde aluminium subbasis, waardoor externe lekplaatsen met maximaal 75 procent worden verminderd. Bij traditionele individuele klepinstallaties zouden 20 afzonderlijke 5/2-wegkleppen ten minste 20 afzonderlijke toevoeraansluitingen, 40 afvoeraansluitingen en tientallen schroefverbindingen en verdeelstukken vereisen, wat honderden potentiële lekpaden creëert. Een geëngineerd verdeelblok vervangt deze rommel door gebruik te maken van gedeelde interne kanalen voor de hoofddruktoevoer en dubbele afvoerkanalen. De kleppen worden direct gemonteerd op het precisie-gefrezen vlak van de manifoldblok , afgedicht met hoogbetrouwbare vlakke pakkingen of O-ringen. Hierdoor worden externe aansluitingen teruggebracht tot slechts één gemeenschappelijke toevoerleiding en twee afvoerleidingen, wat energieverliezen drastisch vermindert, het opsporen van storingen vereenvoudigt en de integratie van slimme fieldbus-klepterminals vergemakkelijkt.

Inleiding: De hoge kosten van lekkages in persluchtinstallaties

In moderne industriële installaties wordt perslucht vaak aangeduid als de vierde nutsvoorziening. Het is ook een van de duurste. Het opwekken van perslucht vereist een enorme hoeveelheid elektrische energie, waarvan een aanzienlijk deel vaak verloren gaat door lekkages in het systeem. Volgens branchegegevens verliest een gemiddelde productie-installatie 20% tot 30% van zijn perslucht via lekkages voordat deze ooit een actuator bereikt. Een enkele lekgaten met een diameter van 1 millimeter in een G1/4-leiding kan jaarlijks meer dan duizend dollar kosten aan verspilde elektriciteit.

In complexe automatiseringssystemen, zoals autoassemblagelijnen, geautomatiseerde sorteerapparaten of textielweefmachines, is het gebruikelijk dat 20 of meer richtingsregelkleppen in nauwe nabijheid van elkaar werken. Als deze kleppen afzonderlijk worden aangesloten, maakt het grote aantal fysieke verbindingen lekkage bijna onvermijdelijk. Als een op engineering gerichte fabrikant van stuur- en regelsystemen voor vloeistofkracht ontwerpt AIRWORK geavanceerde verdeelblokken en kleppeneilanden om deze lekkages te elimineren en de energie-efficiëntie te maximaliseren.

Traditionele afzonderlijke leidingen versus ingenieurbouwkundige verdeelblokken

Om de structurele voordelen van een verdeelblok te begrijpen, vergelijken we de fysieke opstelling van een pneumatisch systeem met 20 kleppen onder twee verschillende leidingmethoden:

• Afzonderlijke klepinstallatie (leidingen): Om 20 afzonderlijke 5/2-weg richtingskleppen aan te sluiten, moet elke klep zijn eigen toevoerslang hebben die is aangesloten op de hoofdtoevoerpoort van de klep. Elke klep heeft ook twee uitlaatpoorten, wat betekent dat 40 uitlaatslangen en geluidsdempers moeten worden beheerd. Dit vereist een uitgebreid netwerk van kunststof buisjes, honderden insteek-elbow-fittingen en meerdere pneumatische verdeelblokken of T-verbinders. Elk schroefdraadaansluitpunt vormt een potentieel lek punt indien het wordt blootgesteld aan trillingen of temperatuurwisselingen. De benodigde fysieke ruimte is groot en het organiseren van de leidingen is een onderhoudsprobleem.
• Geïntegreerd verdeelblok: In een geïntegreerd subbasis-verdeelsysteem zijn de 20 kleppen ontdaan van hun individuele aansluit- en uitlaatdraadverbindingen. In plaats daarvan beschikken ze over vlakke montagevlakken met pakkingaansluitingen aan de onderzijde. Het verdeelblok is één massief blok van hardgeanodiseerd aluminium met gemeenschappelijke aanvoer- en afvoerkanalen van G1/2 of G3/4 die zich over de gehele lengte van het blok uitstrekken. De 20 kleppen worden direct op de bovenzijde van het blok bevestigd met bouten. Vlakke elastomeerpakkingen worden tussen de kleplichamen en het verdeelvlak ingeklemd om een luchtdichte verbinding te vormen. De enige externe buisleidingen die nodig zijn, zijn de 40 afvoerleidingen die rechtstreeks vanaf het verdeelblok naar de cilinders lopen.

Technische principes voor verdeelblokken met veel aansluitpunten

Het ontwerpen van een verdeelblok met veel aansluitpunten (zoals een assemblage van 20 kleppen) vereist zorgvuldige berekeningen op het gebied van stromingsleer om prestatievermindering te voorkomen:

• Voorkoming van luchttekort: Wanneer veel kleppen op een verdeelblok tegelijk schakelen, onttrekken zij een groot volume lucht aan het gemeenschappelijke toevoerkanaal. Als het interne toevoerkanaal te smal is, daalt de druk in het verdeelblok snel, wat leidt tot luchttekort. Dit veroorzaakt dat de aangedreven cilinders traag bewegen of niet hun volledige bedrijfskracht kunnen bereiken. Om dit te voorkomen, ontwerpen AIRWORK-ingenieurs de gemeenschappelijke toevoerkanalen met ruime doorsnede-oppervlakten. Bij systemen met 20 stations is het bovendien standaardpraktijk om de hoofdtoevoerdruck aan beide uiteinden van het verdeelblok aan te sluiten, zodat een evenwichtige luchtverdeling naar alle stations wordt gewaarborgd.
• Eliminatie van uitlaat-tegen-druk: Net zoals lucht snel in de verdeelkamer moet binnenkomen, moet de uitlatende lucht onmiddellijk weer naar buiten kunnen. Als 20 kleppen via een smalle, gedeelde afvoerkanaliseren, kan er tegen-druk opbouwen binnen de verdeelkamer. Deze tegen-druk kan zich terug naar andere niet-actieve kleppen verplaatsen, waardoor hun spindels langzaam verschuiven of hun cilinders onverwacht in beweging komen. AIRWORK-verdeelkamers zijn voorzien van dubbele, ruime uitlaatkanalen met hoogdebiet-demper(s) om snelle, onbelemmerde drukverlaging te garanderen.
• Afdichtingsintegriteit van de pakking: Het afdichtingsvlak van een verdeelkamerblok moet tot zeer strakke vlakheidstoleranties worden bewerkt (doorgaans binnen 0,05 mm). De montagebouten voor elke klep moeten exact op het juiste moment worden aangemaakt om ongelijke pakkingcompressie te voorkomen, wat een veelvoorkomende oorzaak is van micro-lekkage. AIRWORK maakt gebruik van hoogwaardige NBR-vlakke pakkingen die bestand zijn tegen synthetische compressorolie en ozonafbraak, waardoor jarenlang een perfecte afdichting wordt gewaarborgd.
• Modulariteit en afdekplaten: Productielijnen veranderen vaak. Een goed ontworpen verdeelblok moet modulariteit bieden. Als u vandaag slechts 16 kleppen nodig hebt, maar morgen wilt uitbreiden naar 20, kunt u een verdeelblok met 20 stations installeren en de ongebruikte 4 stations afdekken met AIRWORK-afdekplaten. Dit houdt het systeem afgedicht en klaar voor toekomstige upgrades, zonder dat de gehele onderplaat opnieuw moet worden aangesloten.

Slimme integratie: van verdeelblokken naar kleppeneilanden

De ultieme evolutie van het verdeelblok is het pneumatische kleppeneiland (of klepterminaal). Bij een kleppeneiland wordt het mechanische verdeelblok gecombineerd met een gecentraliseerde elektrische besturingsmodule. In plaats van 20 afzonderlijke solenoïdecables van een PLC-uitgangskaart naar elke klep op het verdeelblok te leiden, wordt er één multi-pins kabel of een digitale fieldbus-kabel (zoals EtherCAT, Profinet of IO-Link) aangesloten op de geïntegreerde elektrische kop van het kleppeneiland.

Deze slimme elektrische integratie biedt verschillende belangrijke B2B-voordelen:

• Verminderde bedradingstijd: De bedradingstijd wordt teruggebracht van uren naar seconden, aangezien slechts één communicatiekabel en één stroomkabel nodig zijn.
• Geavanceerde diagnosemogelijkheden: Moderne fieldbus-klepislanden kunnen elke solenoïdebobine bewaken op onderbrekingen of kortsluitingen, het aantal klepcycli bijhouden voor voorspellend onderhoud en lokale drukdalingen detecteren, waarbij deze gegevens direct naar de centrale PLC worden gerapporteerd.
• Ruimtebesparing: De volledige elektrische en pneumatische besturingsopstelling is opgenomen in een compacte, schone behuizing, waardoor ruimte in de schakelkast wordt bespaard en het gewicht van de machine wordt verminderd.

Precisie-ontworpen verdeelstukken kopen van AIRWORK

Voor systeemintegrators en OEM-machinebouwers is het standaardiseren op AIRWORK-verdeelstukken en kleptermen de sleutel tot het bouwen van zeer efficiënte, lekvrije automatisering. Onze verdeelstukken zijn gefreesd uit hoogwaardig geëxtrudeerd aluminium, hard-anodiseerd voor uitstekende corrosieweerstand en ondergaan 100% lekdetectietests voordat ze ons fabriek verlaten.

Door samen te werken met AIRWORK kunt u uw machineassemblagetijden verkorten, kostbare luchtlekken elimineren en een schone, professioneel ogende besturingssysteem aan uw klanten leveren. Bezoek jzpnu.com om 3D CAD-bestanden te downloaden, onze klepterminalconfigurators te bekijken of om te spreken met ons technisch applicatieteam om vandaag nog uw aangepaste pneumatische subbasis te ontwerpen.