Что такое пневмоклапан. Характеристика. Виды пневмоклапанов.

Одним из самых востребованных и распространенных устройств запорной арматуры в пневматике считается пневмоклапан. И не случайно:

Пневмоклапан - это небольшое устройство, которое предназначается для изменения направления движения потока сжатого воздуха в воздушных линиях пневматического привода (рисунок 1).

Рисунок 1. Пневмоклапаны Camozzi

Пневмоклапаны следует рассматривать в разрезе их классификации. Принято выделять несколько видов пневмоклапанов:

- Обратные

- Быстрого выхлопа,

- Последовательности,

- Логические

- Выдержки времени.

Итак, начнем с обратных пневмоклапанов. Данные устройства предназначаются для пропуска сжатого воздуха по пневмолинии только в одном направлении, при этом, в обратную сторону такие клапана воздух не пускают. В зависимости от конструктивного исполнения запорного элемента, обратный пневмоклапан может быть конусным, плоским или сферическим (рисунок 2).

Обратный пневмоклапан со сферическим или конусным запорным элементом наиболее эффективен, поскольку обеспечивает наименьшее гидравлическое сопротивление относительно потока сжатого воздуха. Сферический запорный элемент представляет собой резиновый шарик. Примером такого пневмоклапана может служит пневмоклапан обратный серии ПО

Рисунок 2. Обратные пневмоклапаны.

Обратные клапаны, также, могут быть с пружиной или без пружины. Пневмоклапаны без пружины, как правило, применяются для использования в системах с большими проходными сечениями диаметром более 25 мм. Это делается для того, чтобы снизить гидравлическое сопротивление. Рекомендуется устанавливать обратные пневмоклапаны без пружины строго вертикальном положении, седлом запорного элемента вниз – таким образом можно повысить герметичность устройства и сократить время закрытия клапана. Клапаны без пружины, обычно, имеют сферический запорный элемент, а давление в них должно быть более 0,5 – 0,7 бар.

Пневмоклапан быстрого выхлопа предназначается для ускорения реакции и быстродействия пневмопривода. Достигается это благодаря уменьшению сопротивления выхода отработанной воздушной линии. В качестве примера пневмоклапана быстрого выхлопа приведем пневмоклапан модели П-КБВ.

На рисунке 3 представлена схема применения клапана быстрого выхлопа. Такая конструкция позволяет ускорить втягивание штока пневмоцилиндра за счет пружины. При включении пневмораспределителя (5) сжатый воздух под давлением проходит через клапан быстрого выхлопа (3). Благодаря такому пневмоклапану, воздух по трубопроводу (2) беспрепятственно поступает в цилиндр, перемещая поршень вправо. Когда пневмораспределитель (5) выключается, и в трубопроводе пневмолинии (4) падает давление, клапан быстрого выхлопа (3) переключается, обеспечивая, мгновенный выпуск отработанного воздуха из пневмоцилиндра уже в атмосферу, минуя трубопровод пневмолинии (4) и сам пневмораспределитель (5).

Рисунок 3. Схема применения клапана быстрого выхлопа.

Таким образом, при условии установки клапанов быстрого выхлопа рядом с цилиндром, они помогают увеличить скорость полного цикла срабатывания поршня, а также позволяют использовать распределители и трубопроводы пневмолинии с меньшим проходным сечением, что дает возможность уменьшить массу и общий размер системы, к тому же, значительно сократить потери сжатого воздуха.

Для примера, приведем конструкцию клапана быстрого выхлопа с защемленной мембраной (рисунок 4). Отверстие, обозначенное как (А) предназначено для соединения с распределителем, подающим сжатый воздух, отверстие (Б) служит для присоединения с цилиндром, а высверленные по кругу отверстия (В) – для выхлопа отработанного воздуха в атмосферу. Присоединение глушителя, в данной конструкции, не предусмотрено.

Рисунок 4. Пример конструкции клапана быстрого выхлопа.

В случае, когда необходимо применять глушитель, используются клапаны быстрого выхлопа с резьбовым присоединением, для присоединения такого глушителя к отверстию для выброса в атмосферу. Пример такого клапана изображен на рисунке 5.

Рисунок 5. Клапан быстрого выхлопа с летающей мембраной и отверстием с резьбовым соединением для выброса в атмосферу.

На этом рисунке, схематично изображено отверстие (А) корпуса (2) для подвода воздуха от распределителя. Под действием давления сжатого воздуха, летающая мембрана (3) смещается и прижимается к атмосферному каналу (В) крышки. При этом воздух из распределителя подается через отверстие (Б) на цилиндр. При снятии давления, мембрана отбрасывается вниз потоком воздуха из цилиндра. Таким образом, освобождается проход для воздуха через канал (В), где, пройдя глушитель, он выбрасывается в атмосферу.

Пневмоклапан последовательности предназначается для контролирования рабочего цикла по давлению (или разности давления) в различных пневмо-системах управления. Контроль осуществляется путем подачи пневмо-сигнала при повышении контролируемого давления до определенного предела. Также, такие пневмоклапаны используют для переключения пневматически управляемых узлов в пневмосистемах в случаях, когда использование для этих целей конечных выключателей затруднено или не представляется возможным. Клапаны последовательности могут быть активными и пассивными.

Конструкция активного клапана последовательности приведена на рисунке 6. Пожалуй, основное отличие таких клапанов состоит в том, что для того, чтобы исключить возникновение ложного сигнала до начала и в процессе работы поршня цилиндра, здесь используется дифференциальный поршень. Полости дифференциального поршня присоединены к напорной (отверстие Цн) и выхлопной (отверстие Цв) полости цилиндра. Поскольку до начала и в процессе работы поршня цилиндра разность давлений в его полостях меньше, чем после окончания хода, то дифференциальный поршень надежно держится в верхнем положении давлением выхлопной полости и пружиной (2), которая настраивается при помощи винта (3).

Рисунок 6. Активный клапан последовательности.

Когда поршень цилиндра приходит в конечное положение и останавливается, давление в напорной полости уравнивается с давлением в магистрали. В тот же момент, давление в выхлопной полости становится равным атмосферному давлению. Как следствие, поршень, преодолевая воздействие пружины (2), движется вниз, перемещая при этом, через толкатель (4), клапан (5). В результате происходит соединение выхода (0) и канала питания (П). На выходе получается пневмо-сигнал, который используется, например, для реверсирования того же пневмоцилиндра, либо же для управления работой других элементов пневмосхемы. После запуска пневмоцилиндра в обратную сторону (реверсирование), поршень благодаря воздействию пружины (2) и благодаря разности давлений в полостях, идет вверх. При этом, через отверстие (А), выход сообщается с атмосферой.

Схематичное изображение пневмоклапана последовательности пассивного типа представлено на рисунке 7. На этом рисунке, конический клапан (4) при помощи пружины прижимается к седлу. Через отверстие (А), выходное отверстие (Б) сообщается с атмосферой. К каналу (Г) подведен сжатый воздух, под давлением которого на площадь конического клапана, преодолевается усилие пружины. Клапан, при этом, отрывается от седла, а давление начинает действовать на большую площадь в полости (В). Поскольку выйти воздуху из полости (В) мешает пружинка (6), прижимающая втулку (5) к поверхности клапана (3), то уплотнение (2) четко и быстро прижимается к седлу, а отверстие (Б) больше не сообщается с отверстием (А). Под действием давления в полости (В), преодолевается усилие пружинки (6) и втулка (5) опускается, освобождая проход к отверстию (Б). Возврат в исходное положение осуществляется благодаря пружинным элементам (1) и (6).

Рисунок 7. Пассивный клапан последовательности.

На рисунке 8 мы разместили пример схемы управления цилиндром, в которой использованы клапаны последовательности.

Рисунок 8. Схема управления цилиндром с использованием клапанов последовательности.

Логические пневмоклапаны подразделяются на клапаны «И» и «ИЛИ».

- Логический пневмоклапан «ИЛИ» предназначается для подачи выходного пневмо-сигнала, при условии подачи одного из нескольких входных сигналов.

- Логический пневмоклапан «И» предназначается для подачи выходного пневмо-сигнала, только при наличии двух входных сигналов.

Существуют логические пневмоклапаны с распределительными механизмами мембранного, клапанного, шарикового, а также, золотникового типов. На рисунке 9. представлена конструкция пневмоклапана «ИЛИ», где под буквами обозначены пневмоклапаны: (а) – с шариковым распределительным элементом, (б) – с клапанным, (в) – с золотниковым.

Рисунок 9. Логический клапан «ИЛИ»: (а) – шариковый, (б) – клапанный, (в) – золотниковый.

Принцип действия логического пневмоклапана «ИЛИ» с шариковым элементом состоит в следующем: при подаче сжатого рабочего воздуха на отверстие (В) – резиновый шарик с силой прижимается к седлу, изолируя отверстие (А) от выхода (Б), при этом, пневмолиния выглядит как (В)-(Б). Соответственно, если сжатый воздух подаётся через отверстие (А), то резиновый шарик занимает крайнее правое положение, закрывая отверстие (В). Пневмолиния будет выглядеть как (А)-(Б). таким образом, система работает при подаче сжатого воздуха от одного входного отверстия, при условии отключения от пневмолинии второго.

Логический пневмоклапан «И» с клапанным распределительным элементом представлен на рисунке 10. Он устроен таким образом, что при подаче сжатого рабочего воздуха к отверстию (А), клапан перекрывается, давая возможность протянуть пневмолинию от отверстия (В) к выходному отверстию (Б). При этом, отверстие (В) может иметь сообщение с атмосферным воздухом, или воздушным потоком намного меньшего давления, причем не будет создано достаточного давления в системе для совершения пневмоработы. Система работает идентично, при подаче сжатого воздуха на отверстие (В), а схема пневмолинии будет выглядеть как (А)-(Б). Только при подаче сжатого рабочего воздуха одновременно к отверстиям (А) и (В), воздух под давлением будет поступать к выходному отверстию (Б), поскольку распределительный элемент конструктивно не способен одновременно перекрыть выход от входных отверстий (А) и (В). Таким образом, система работает только при условии подачи сжатого воздуха от обоих входных отверстий.

Рисунок 10. Логический пневмоклапан «И».

Пневмоклапан выдержки времени предназначается для изменения направления, пуска или остановки подачи потока сжатого рабочего воздуха через определенные промежутки времени и только после подачи управляющего сигнала. В качестве примера, приведем пневмоклапан П-КВВ выдержки времени.

В современных конструкциях пневмоклапанов выдержки времени в одном корпусе содержатся: пневмоклапан последовательности, пневмораспределитель, а также инерционное звено, которое, как правило, состоит из пневмоемкости и пневмодросселя. Некоторые пневмоклапаны выдержки времени не содержат пневмоклапан последовательности и пневмораспределитель, и их следует приобретать отдельно. Темп изменения давления здесь регулируется инерционным звеном, путем настройки проходного сечения дросселя или объема пневмоёмкости.

По достижении определенного уровня давления в емкости, пневмоклапан последовательности формирует выходной дискретный пневмо-сигнал, который может быть использован для переключения пневмораспределителя или последующего управления другими устройствами пневмосистемы (в качестве входного сигнала устройства).

Если говорить вообще о клапанах, используемых в пневматике и распределении воздушных потоков, то выделяют:

- Пневматические клапана – например пневмоклапан КИ-4;

- Электромагнитные или соленоидные клапана – как полностью электромагнитные (КРВ-4), так и электропневматические (ПК-300).

По назначению, выделяют пневмоклапана:

- Клапан безопасности – например клапан КБ;

- Клапан высокого давления – например клапан КВД;

- Клапан низкого давления – например клапан КНД;

- Клапан распределительный - например клапаны серий КРП и взрывозащищенные КРВ

Таким образом, выбрать пневмоклапан под конкретные задачи, как видно, есть из чего. Существует множество производителей таких устройств, как отечественных, так и импортных. Цена, также варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч рублей. Поэтому для подбора оптимального, по соотношению «цена-качество», оборудования, рекомендуем обратиться к нашим менеджерам, ведь цель ООО «ТД «Автоматика» не обмануть клиента и впарить «что подороже», а сделать так, чтобы Вы остались довольны сделанным решением. Наша компания является официальным представителем известного Итальянского производителя Camozzi, Российского завода ОАО «Автоматика», и нескольких других. Оставить заявку на подбор оборудования на нашем сайте предельно просто – достаточно заполнить небольшую форму заказа в разделе «Контакты».