Питання: Як інженерія «колекторних блоків» зменшує кількість точок витоку й оптимізує складні 20-клапанні пневматичні системи керування?

Відповідь: Інженерна розробка блоків колекторів оптимізує складні пневматичні системи з 20 клапанами шляхом об’єднання індивідуальних повітряних магістралей подачі та випуску клапанів у єдину централізовану алюмінієву підставу, що зменшує кількість зовнішніх точок витоку до 75 відсотків. У традиційній схемі підключення окремих клапанів 20 окремих клапанів типу «5/2» потребуватимуть щонайменше 20 окремих фітингів подачі, 40 фітингів випуску та десятків різьбових з’єднань і розподільників, створюючи сотні потенційних шляхів витоку. Інженерно розроблений блок колектора замінює цей хаос за рахунок використання спільних внутрішніх каналів для головної магістралі подачі тиску та двох магістралей випуску. Клапани монтуються безпосередньо на точно обробленій поверхні блоку колектора блок колектора , герметизуючись високонадійними плоскими прокладками або кільцями О-типу. Це зменшує кількість зовнішніх з’єднань лише до однієї загальної магістралі подачі та двох магістралей випуску, що кардинально зменшує втрати енергії, спрощує діагностику несправностей та полегшує інтеграцію інтелектуальних терміналів клапанів з полевими шинами.

Вступ: Висока вартість витоків стисненого повітря

У сучасних промислових підприємствах стиснене повітря часто називають «четвертою комунальною послугою». Воно також є однією з найбільш дорогих. Для отримання стисненого повітря потрібна величезна кількість електричної енергії, і значну частину цієї енергії часто втрачають через витоки в системі. За статистичними даними галузі, у середньому на виробничому підприємстві 20–30 % стисненого повітря втрачається через витоки ще до того, як воно досягне виконавчого механізму. Один витік діаметром 1 міліметр у трубопроводі з різьбою G1/4 може коштувати понад тисячу доларів США щорічно втрат електроенергії.

У складних системах автоматизації, таких як автомобільні збірні лінії, автоматизовані сортувальні машини або ткацькі верстати, зазвичай використовується 20 або більше золотників для керування напрямком потоку, які працюють у безпосередній близькості один від одного. Якщо ці золотники підключаються окремо, величезна кількість фізичних з’єднань робить витік практично неминучим. Як виробник гідропневматичних керуючих пристроїв із акцентом на інженерні рішення, компанія AIRWORK розробляє передові блоки колекторів та острови клапанів, щоб усунути такі витоки й максимізувати енергоефективність.

Традиційне окреме трубопровідне з’єднання порівняно з проектованими колекторами

Щоб зрозуміти структурні переваги блока колектора, порівняємо фізичну компоновку пневматичної системи з 20 клапанами за двома різними методами трубопровідного з’єднання:

• Індивідуальне трубопровідне з’єднання клапанів (монтаж трубопроводу): Для монтажу 20 окремих направляючих клапанів типу «5/2», кожен клапан має бути з’єднаний власним шлангом подачі, підключеним до його основного вхідного порту. Кожен клапан також має два вихідних порти, що означає необхідність керування 40 вихідними шлангами та глушниками. Це вимагає масивної мережі пластикових трубок, сотень швидкоз’ємних ліктевих фітингів та кількох пневматичних розподільних блоків або Т-подібних з’єднувачів. Кожне різьбове з’єднання є потенційним місцем витоку, якщо воно піддається вібрації або циклічним змінам температури. Фізичний простір, необхідний для розміщення, є значним, а організація трубопроводів ускладнює технічне обслуговування.
• Інтегрований колекторний блок: У системі інтегрованого підстави-колектора 20 клапанів позбавлені окремих різьбових отворів для подачі та випуску. Замість цього вони мають плоскі монтажні поверхні з портами для прокладок на нижніх сторонах. Колекторний блок — це єдиний суцільний блок із твердоанодованого алюмінію з загальними каналами подачі та випуску розміром G1/2 або G3/4, що проходять по всій його довжині. 20 клапанів кріпляться безпосередньо до верхньої поверхні блоку. Плоскі еластомерні прокладки розташовуються між корпусами клапанів та поверхнею колекторного блоку, забезпечуючи повітряну герметичність. Єдиними зовнішніми трубопровідними лініями, необхідними для роботи системи, є 40 вихідних ліній, що йдуть від колекторного блоку безпосередньо до циліндрів.

Інженерні принципи проектування колекторних блоків для багатостанційних систем

Проектування колекторного блоку для багатостанційної системи (наприклад, збірки з 20 клапанів) вимагає ретельних розрахунків гідродинаміки, щоб запобігти погіршенню продуктивності:

• Запобігання нестачі повітря: коли багато клапанів на колекторі зміщуються одночасно, вони відбирають великий об’єм повітря з загального каналу подачі. Якщо внутрішній канал подачі надто вузький, тиск усередині колектора різко падає, що призводить до нестачі повітря. Це спричиняє повільне переміщення циліндрів униз за потоком або їхню неможливість досягти повної робочої сили. Щоб запобігти цьому, інженери AIRWORK проектують загальні канали подачі з достатнім поперечним перерізом. У системах із 20 станціями також є стандартною практикою подавати основний тиск повітря в обидва кінці блока колектора, забезпечуючи збалансоване розподілення повітря на всі станції.
• Усунення зворотного тиску вихлопних газів: як і повітря має швидко надходити до колектора, так і вихлопне повітря має негайно виходити з нього. Якщо 20 клапанів випускають повітря в загальний вузький канал, усередині колектора може утворитися зворотний тиск. Цей зворотний тиск може поширюватися назад у інші неактивні клапани, спричиняючи повільне зміщення їхніх золотників або неочікуване переміщення циліндрів. Колектори AIRWORK оснащені двома надмірно великими вихлопними каналами та високопродуктивними глушниками, що забезпечує швидке й безперешкодне зниження тиску.
• Цілісність ущільнення прокладки: ущільнювальна поверхня блоку колектора має бути оброблена з дуже високою точністю за параметром плоскості (зазвичай в межах 0,05 мм). Кріпильні гвинти кожного клапана мають бути затягнуті з точно встановленим моментом, щоб запобігти нерівномірному стисканню прокладки — це поширена причина мікропідтікань. AIRWORK використовує преміальні плоскі прокладки з NBR, стійкі до синтетичних компресорних мастил та деградації під впливом озону, що забезпечує ідеальне ущільнення протягом багатьох років експлуатації.
• Модульність та заглушувальні пластина: Виробничі лінії часто змінюються. Надійно спроектований колекторний блок має забезпечувати модульність. Якщо сьогодні вам потрібно лише 16 клапанів, але в майбутньому плануєте розширити систему до 20 клапанів, ви можете встановити колекторний блок на 20 позицій і заглушити невикористані 4 позиції заглушувальними пластинами AIRWORK. Це зберігає систему герметичною та готовою до майбутніх оновлень без необхідності повторного підключення всього підстави.

Розумна інтеграція: від колекторних блоків до клапанних островів

Остаточна еволюція колекторного блоку — це пневматичний клапанний острів (або клапанна термінал). У клапанному острові механічний колекторний блок поєднується з централізованим електричним керуючим модулем. Замість того щоб підключати 20 окремих соленоїдних кабелів від вихідної карти ПЛК до кожного клапана на колекторному блоці, до інтегрованої електричної головки клапанного острова підключається один багатоконтактний кабель або цифровий полевий шинний кабель (наприклад, EtherCAT, Profinet або IO-Link).

Ця розумна електрична інтеграція забезпечує кілька ключових B2B-переваг:

• Зменшення трудомісткості прокладання кабелів: час прокладання кабелів скорочується з годин до секунд, оскільки потрібно лише один кабель зв’язку та один силовий кабель.
• Потужна діагностика: Сучасні клапанні острови з полевою шиною можуть контролювати кожну соленоїдну котушку на наявність розімкнення або короткого замикання, відстежувати кількість циклів роботи клапанів для передбачувального технічного обслуговування та виявляти локальні падіння тиску, передаючи ці дані безпосередньо до центрального ПЛК.
• Економія простору: Усі електричні й пневматичні системи керування розміщені в компактному, чистому корпусі, що дозволяє економити простір у шафі та зменшити вагу машини.

Замовлення прецизійно виготовлених колекторів від AIRWORK

Для інтеграторів систем та виробників обладнання (OEM) стандартизація на блоках колекторів і клапанних терміналах AIRWORK є ключем до створення автоматизованих систем високої ефективності й без витоків. Наші колектори виготовлені з високоякісного алюмінієвого профілю, мають тверде анодне покриття для відмінного захисту від корозії та проходять 100-відсоткове тестування на герметичність перед відправленням із нашого заводу.

Завдяки співпраці з AIRWORK ви можете скоротити час збирання ваших машин, усунути дорогі витоки повітря та надати своїм клієнтам чисту й професійно виглядаючу систему керування. Відвідайте сайт jzpnu.com, щоб завантажити 3D CAD-файли, переглянути наші конфігуратори клапанних терміналів або зв’язатися з інженерно-додатковою командою для розробки вашої спеціальної пневматичної підстави вже сьогодні.