Przewodnik do wyboru efektywnych materiałów zaworów pneumatycznych

Wyobraź sobie, że starannie zaprojektowana zautomatyzowana linia produkcyjna zatrzymuje się z powodu błędu w doborze materiału dla pojedynczego zaworu pneumatycznego. Ten koszmarny scenariusz podkreśla, jak te małe, ale kluczowe komponenty służą jako układ krążenia dla sprężonego powietrza i gazów w zastosowaniach przemysłowych. Wybór nieodpowiednich materiałów może wahać się od wpływu na wydajność po tworzenie poważnych zagrożeń dla bezpieczeństwa.

Zawory pneumatyczne działają jako przełączniki i centra dowodzenia w rurociągach gazowych. Wykorzystując ciśnienie sprężonego powietrza, regulują przepływ, ciśnienie i kierunek gazu. W systemach zautomatyzowanych zawory te otrzymują instrukcje precyzyjnej kontroli ruchu gazu, napędzając różne siłowniki (takie jak cylindry i silniki pneumatyczne) do wykonywania określonych działań. To sprawia, że zawory pneumatyczne są niezbędnymi elementami w zautomatyzowanych systemach sterowania.

Zasada działania obejmuje sprężarki powietrza, które sprężają powietrze, które po filtracji i osuszeniu przemieszcza się przez pneumatyczne rurociągi do różnych siłowników. Zawory pneumatyczne działają jako kontrolerzy ruchu, kierując przepływ powietrza w celu zapewnienia, że siłowniki wykonują zaprogramowane ruchy, takie jak podnoszenie, zaciskanie lub pozycjonowanie.

• Zawory nadmiarowe: Działając jako zawory bezpieczeństwa, otwierają się automatycznie, gdy ciśnienie w systemie przekracza ustawione limity, aby uwolnić nadmiar ciśnienia i chronić integralność systemu.
• Zawory regulacji przepływu: Regulują natężenie przepływu gazu za pomocą jednokierunkowych lub dwukierunkowych mechanizmów sterowania.
• Zawory kierunkowe: Służąc jako pneumatyczne skrzyżowania, zawory te zarządzają ścieżkami przepływu powietrza w celu uruchamiania, zatrzymywania lub przekierowywania ruchu gazu. Typowe przykłady obejmują zawory elektromagnetyczne, które kontrolują ruchy siłowników, takie jak wysuwanie/chowanie cylindra lub obrót silnika pneumatycznego.

Zawory pneumatyczne działają w dwóch odrębnych środowiskach o znacznie różnych wymaganiach materiałowych:

1. Kontrola przepływu gazu: Tutaj zawory bezpośrednio zarządzają powietrzem lub innymi gazami. Na przykład w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych kontrolują sprężone powietrze napędzające cylindry do obsługi materiałów. Ponieważ medium to powietrze/gaz, materiały korpusu zaworu i uszczelnień muszą być kompatybilne. Typowe opcje obejmują aluminium, stal nierdzewną, mosiądz i tworzywa sztuczne klasy przemysłowej.
2. Mechanizmy sterowania pneumatycznego: W tych zastosowaniach powietrze służy jako sygnały sterujące, podczas gdy zawór zarządza cieczami, takimi jak olej lub woda. Systemy hydrauliczne wykorzystujące zawory pneumatyczne do kontroli przepływu oleju są przykładem tego scenariusza. Dobór materiału musi priorytetowo traktować kompatybilność z rzeczywistym medium płynnym.

Dobór materiału ma bezpośredni wpływ na trwałość, niezawodność i bezpieczeństwo zaworu, a różne zastosowania wymagają specyficznych właściwości materiałowych.

Systemy automatyki wykorzystujące kontrolowane gazy (takie jak gazy obojętne lub czyste, suche powietrze) dopuszczają tworzywa sztuczne klasy przemysłowej (PVC), ponieważ medium jest regulowane, suszone i filtrowane w celu wyeliminowania problemów z korozją.

Zawory obsługujące media korozyjne, kwaśne, alkaliczne lub o wysokiej czystości wymagają starannego doboru materiału. Stal nierdzewna sprawdza się w przypadku płynów korozyjnych, a mosiądz wystarcza do zastosowań neutralnych/niekorozyjnych.

Typowe materiały korpusu zaworu obejmują:

• Tworzywa sztuczne klasy przemysłowej (PVC/Nylon): Lekkie, trwałe i ekonomiczne do zastosowań powietrznych i chemicznych, chociaż o niższych parametrach ciśnienia/temperatury niż alternatywy metalowe.
• Mosiądz: Ten stop miedzi i cynku oferuje doskonałą skrawalność i wytrzymałość do zastosowań z gazami niekorozyjnymi o wyższej tolerancji temperatury niż tworzywa sztuczne, ale przy wyższych kosztach.
• Stal nierdzewna (304/316): Bardzo trwała i odporna na korozję, idealna do ekstremalnych warunków ciśnienia/temperatury pomimo wyższych kosztów. Powszechnie stosowana do korpusów zaworów i elementów wewnętrznych.
• Aluminium: Lekkie i odporne na korozję atmosferyczną, stosowane głównie do elementów zewnętrznych, takich jak tabliczki identyfikacyjne lub koła ręczne.

Materiały uszczelniające zapobiegają wyciekom gazu i zapewniają integralność systemu. Typowe opcje obejmują:

• NBR (guma nitrylowa): Dobra odporność na ściskanie, ale wrażliwa na warunki atmosferyczne. Odpowiednia do powietrza/gazów obojętnych, ale słaba odporność na ozon, amoniak i parę wodną.
• FKM (guma fluorowęglowa): Doskonała odporność chemiczna/na ozon do zastosowań w średnich i wysokich temperaturach z doskonałą tolerancją cieplną i elastycznością w porównaniu z PTFE.
• PTFE (politetrafluoroetylen): Idealny do ekstremalnych warunków temperatury/ciśnienia z wyjątkową odpornością chemiczną, chociaż brakuje mu elastyczności.

Oprócz materiałów, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki podczas specyfikacji zaworów pneumatycznych:

• Medium robocze: Substancja, którą zawór kontroluje (zazwyczaj sprężone powietrze)
• Współczynnik przepływu (Cv): Mierzy wydajność przepływu zaworu
• Zakres ciśnienia roboczego: Wyrażony w Pa, bar lub psi
• Rozmiar portu: Wymiary fizyczne i rodzaje gwintów
• Oceny napięcia: Dla zaworów uruchamianych elektrycznie
• Czas reakcji: Szybkość działania zaworu

Właściwy dobór zaworu pneumatycznego wymaga kompleksowej oceny warunków pracy, właściwości mediów i wymagań eksploatacyjnych w celu zapewnienia niezawodności i bezpieczeństwa systemu.