Питання: вибір між триходовими та п’ятиходовими соленоїдними клапанами: технічне керівництво для реалізації складної пневматичної логіки.

У проектуванні пневматичних систем напрямкові керувальні клапани виступають «мозком», спрямовуючи стиснене повітря до різних виконавчих пристроїв для забезпечення точних рухів. При виборі соленоїдного клапана одним із найфундаментальніших інженерних рішень є вибір між триходовою (3/2-ходовою) та п’ятиходовою (5/2- або 5/3-ходовою) конфігураціями. Неправильний вибір не лише впливає на функціональність системи, а й може призвести до пневматичної неефективності, збільшення енергоспоживання та загроз безпеці.

Щоб допомогти менеджерам з закупівель B2B та інтеграторам систем приймати обґрунтовані рішення, цей технічний посібник детально розглядає відмінності у портах, напрямках потоку, сумісності з виконавчими пристроями та складну пневматичну логіку, яка визначає, який клапан підходить для вашого конкретного застосування.

1. Розбір термінології: що означають цифри?

Перш ніж порівнювати застосування, необхідно з’ясувати стандартизовану пневматичну термінологію, яку зазвичай подають у вигляді дробу (наприклад, 3/2 або 5/2):

• Перша цифра вказує кількість портів (з’єднань) на корпусі клапана.
• Друга цифра вказує кількість положень перемикання, які може займати золотник клапана.

Отже, триходовий клапан (3/2) має 3 порти й 2 положення, тоді як п’ятиходовий клапан (5/2) має 5 портів і 2 положення. П’ятиходовий клапан (5/3) має 5 портів і 3 окремих положення, причому третє положення зазвичай є нейтральним або центральним станом.

2. Технічна характеристика триходових соленоїдних клапанів

Типовий триходовий клапан (3/2) містить три окремі порти:

• Порт 1: Вхід повітря (P) від компресора або блока фільтрації, регулювання та змащення (FRL).
• Порт 2: Вихідний порт/робочий порт (A), підключений до виконавчого механізму.
• Порт 3: Вихідний порт (R) для скидання повітря в атмосферу.

Як це працює

У стані де-енергізації порт 1 закритий, а порт 2 з’єднаний з портом 3, що дозволяє повітрю виходити з виконавчого механізму. У стані енергізації внутрішній ковзний затвор зміщується, перекриваючи порт 3 й одночасно відкриваючи шлях від порта 1 до порта 2, що створює тиск у виконавчому механізмі.

Основні застосування

триходові клапани в основному використовуються для керування односторонніми виконавчими механізмами. Це пневматичні пристрої, які потребують стисненого повітря лише для руху в одному напрямку й повертаються у вихідне положення за рахунок внутрішньої механічної пружини або зовнішнього навантаження під дією сили тяжіння. Приклади таких пристроїв:

• Односторонні циліндри (циліндри з пружинним поверненням).
• Пневматичні пристрої для затискання.
• Повітряні мішки або мембрани.
• Контур керування за допомогою пілотного сигналу для більших технологічних клапанів (наприклад, важких кутових сідлових клапанів).

Використання триходового клапана тут є дуже ефективним, оскільки це усуває необхідність у другій робочій лінії, спрощує трубопровідну систему й зменшує вартість компонентів.

3. Технічна характеристика п’ятиходових соленоїдних клапанів

П’ятиходовий клапан є більш складним і має п’ять окремих портів:

• Порт 1: Вхід повітря (P).
• Порт 2: Робочий порт A (для витягування циліндра).
• Порт 4: Робочий порт B (для втягування циліндра).
• Порт 3: Вихідний порт R (виводить повітря з робочого порту A).
• Порт 5: Вихідний порт S (виводить повітря з робочого порту B).

Як це працює

У стандартному п’яти-двухходовому клапані, коли соленоїд неактивний, повітря надходить з вхідного порту 1 до робочого порту 2, тоді як робочий порт 4 з’єднаний з вихідним портом 5. Коли соленоїд активується, золотник зміщується, перенаправляючи вхідне повітря з порту 1 до робочого порту 4, а робочий порт 2 одночасно з’єднується з вихідним портом 3. Таке двонаправлене перенаправлення забезпечує точний контроль у обох напрямках.

Основні застосування

5-ходові клапани є галузевим стандартом для керування двосторонніми циліндрами. Оскільки двосторонні циліндри потребують стисненого повітря як для витягування, так і для зворотного ходу, їм потрібний пристрій керування, який може подавати повітря на одну сторону поршня, одночасно випускаючи його з іншої. Поширені сфери застосування включають:

• Стандартні двосторонні лінійні циліндри (наприклад, серії JZPNU DNC або SC).
• Пневматичні поворотні виконавчі механізми (для кульових або дискових клапанів).
• Роботизовані маніпулятори для швидкого захоплення та розміщення деталей.

4. Складна пневматична логіка: вийти за межі 2 положень

Хоча 3/2- та 5/2-клапани ідеально підходять для простих бінарних станів (увімкнено/вимкнено, відкрито/закрито), складна автоматизація часто вимагає проміжного керування, для чого й використовуються 3-позиційні 5-ходові (5/3) клапани. Ці клапани мають центральне положення, яке підтримується центральними пружинами, коли жоден з соленоїдів не активований. Існує три основні конфігурації центрального положення, кожна з яких виконує певну логічну функцію:

• Закритий центр: У нейтральному положенні всі порти заблоковані. Повітря залишається утриманим у обох камерах циліндра. Це використовується для підвішування або блокування навантаження в середині ходу під час аварійної зупинки або для тимчасового утримання положення циліндра.
• Центр із випуском (відкритий центр): У нейтральному положенні робочі порти 2 і 4 з’єднуються з вихідними портами 3 і 5. Циліндр повністю депресурізується, що дозволяє операторам вручну переміщати шток циліндра або ковзну частину. Це ідеально підходить для систем безпеки, де обладнання має бути зроблене безпечним для дотику під час технічного обслуговування.
• Центр із подачею тиску: У нейтральному положенні вхідний повітряний порт 1 одночасно з’єднується з обох робочими портами 2 і 4. Оскільки тиск вирівнюється з обох сторін, шток циліндра утримується жорстко. Через різницю площі між поршневою та штоковою сторонами цей принцип також може використовуватися в спеціалізованих схемах повільного руху або гальмування.

5. Параметри прийняття рішень для інженерів B2B

Під час проектування наступного колектора або панелі керування враховуйте ці технічні рекомендації для вибору оптимальної конфігурації:

• Тип приводу: односторонній завжди відповідає 3-ходовому клапану, двосторонній — завжди 5-ходовому клапану.
• Безпека та стан аварійного відключення: чи повинна система випускати повітряний тиск, утримувати повітряний тиск або вільно «плавати» під час відключення живлення? Виберіть 5/3-конфігурацію з відповідною центральною функцією, щоб відповідати стандартам безпеки.
• Розміщення колектора з кількома 3-ходовими або 5-ходовими клапанами на єдиному блоці — чудовий спосіб оптимізації простору. Компанія AIRWORK пропонує спеціальні колекторні блоки для обох серій, що дозволяє зменшити загальний об’єм трубопроводів.
• Ефективність потокового шляху: використання окремих вихідних отворів (наприклад, незалежних вихідних отворів R і S у 5-ходовому клапані) дозволяє встановлювати регулятори швидкості з глушниками безпосередньо на вихідних отворах. Це забезпечує незалежне регулювання швидкості висування й втягування поршня, що неможливо при базовій 3-ходовій схемі, якщо не встановлювати додаткові регулятори потоку в лінії.

Рішення AIRWORK

У компанії Zhejiang Jinzhi Pneumatic Technology Co., Ltd. (JZPNU) ми пропонуємо повний асортимент соленоїдних керувальних клапанів марки AIRWORK, зокрема серії 3V (триходові) та серії 4V (п’ятиходові). Виготовлені з високоякісних алюмінієвих сплавів і оснащені міцними плунжерами з низьким коефіцієнтом тертя з NBR/HNBR, наші клапани забезпечують точне перемикання, низьку витрату й надзвичайно тривалий термін служби в складних промислових умовах B2B. Зверніться до нашої технічної інженерної команди вже сьогодні, щоб підібрати оптимальну конфігурацію клапана для логіки вашого конкретного обладнання.