Hoe een pneumatische klep te dimensioneren?

Perslucht wordt alom beschouwd als de vierde essentiële nutsvoorziening na elektriciteit, aardgas en water. Daarom is pneumatiek zo'n integraal onderdeel van veel industrieën. Als het op pneumatiek aankomt, is een van de meest kritische aspecten van het systeem de klep.

Richtinggestuurde luchtventielen, in het bijzonder, zijn die die de lucht in de ene of de andere richting laten stromen. Ze worden gebruikt om de richting van de luchtstroom in een pneumatisch systeem te regelen, en een verkeerde maatvoering kan kostbare gevolgen hebben, zoals systeemstoringen.

Dit artikel bespreekt de basisprincipes van het correct dimensioneren van een pneumatische klep en de verschillende klepopties die het overwegen waard zijn.

Sizing Basics

U moet rekening houden met verschillende factoren als u een pneumatisch ventiel op de juiste manier wilt afmeten. U moet begrijpen hoe dit wordt gedaan om mogelijke fouten te voorkomen die ertoe kunnen leiden dat uw systeem niet correct functioneert.

De grootte bepalen met de stroomvergelijking

Een van de eerste dingen die u moet gebruiken, is de stroomvergelijking. Met deze factor kunt u bepalen hoeveel stroming een klep aan een actuator kan leveren. De bijbehorende beoordeling gebruikt over het algemeen de term "snelheidscoëfficiënt (Cv)". Deze Cv (ook wel klepstroom genoemd) maakt het mogelijk om de stroom van verschillende kleppen te vergelijken. Als de waarde van Cv hoog is, is de stroom ook groter.

Om een ​​klep en cilinder op elkaar af te stemmen, kunt u de volgende vergelijking gebruiken:

Cv =(A × S × a × Cf) ÷ (t × 29)

De variabelen die bij deze formule betrokken zijn, zijn de volgende:

• A =Cilinderzuigergebied (π × r2)
• S =Cilinderslag
• t =Tijd (in seconden)
• een =Constante drukval
• Zie =Compressiefactor
• (t × 29) =Tijd (in seconden) die nodig is om de druk te laten dalen van begin- tot einddruk

Het is vermeldenswaard dat de laatste twee variabelen veranderen op basis van de waarde die wordt gebruikt in de Sizing Factor-tabel of -grafiek.

Klepmaattabel

Als u snel de Cv van een klep wilt bepalen, kunt u ook gebruik maken van een klepmaattabel. Deze grafiek heeft over het algemeen verschillende waarden voor Cv, waarvan enkele van de meest voorkomende 0,015, 0,030 en 0,060 zijn.

De maattabel voor de afsluiters geeft de maximale luchtstroom voor elke maat afsluiter aan. U kunt ook bepalen hoeveel druk er nodig is om de klep te openen en te sluiten.

Het is ook vermeldenswaard dat de Cv van de klep afhankelijk is van de fabrikant. De maattabel moet alle informatie bevatten om het juiste Cv voor uw behoeften te bepalen. Bovendien raden experts aan om de klep met ongeveer 25% te overdimensioneren om rekening te houden met verschillende verliezen in pneumatische systemen.

Als u specifieker wilt worden met de maatvoering, kunt u ook de Cv van elk onderdeel in het systeem berekenen. Dit geeft u een nauwkeuriger beeld van de benodigde luchtstroom.

Cv converteren naar SFCM en ESEOD (equivalente diameter van vierkante randopening)

Het is soms handig om de Cv van een klep om te zetten in twee andere classificaties:standaard kubieke voet per minuut (SCFM) en equivalente vierkante randopeningsdiameter (ESEOD). Deze beoordelingen kunnen handig zijn wanneer u probeert te bepalen hoeveel stroom een ​​klep kan leveren.

Om Cv naar SCFM te converteren, kunt u de volgende vergelijking gebruiken:

SCFM =Cv ÷ F

Om Cv naar ESEOD te converteren, kunt u de volgende vergelijking gebruiken:

ESEOD =(Cv × F) ÷ P

De variabelen die betrokken zijn bij deze vergelijkingen zijn:

• P =Druk in PSI
• T =Temperatuur in graden Fahrenheit.
• F =Factor

Houd er rekening mee dat zowel Druk (P) als Factor (F) vaak uit een conversatiefactortabel worden gehaald. Stel dat u uw Cv naar SCFM probeert te converteren.

De Cv-waarde is 0,48 en wordt gebruikt bij 100 PSI. Als je naar een tabel met conversatiefactoren kijkt, zul je zien dat 100 PSI gelijk is aan 0,0177.

Daarom:

SCFM =Cv ÷ F

27 (SCFM) =0,48 (Cv) ÷ 0,0177 (factor)

Dit kan ook worden teruggedraaid door de SCFM te vermenigvuldigen met de factor:

SCFM x Factor =Cv

27 (SCFM) x 0,0177 (factor) =0,48 (Cv)

Verschillende klepopties

Als je naar pneumatische ventielen kijkt, zul je merken dat er verschillende soorten beschikbaar zijn. De meest voorkomende zijn de volgende:

5-poorts 4-wegklep

De 5-weg 4-wegklep heeft een aparte uitlaatpoort voor elke cilinderpoort op de klep. Daarbij kunnen stroomregelaars aan de uitlaat worden toegevoegd om afzonderlijke regeling van elke cilinderpoort mogelijk te maken. Dit wordt het meest gebruikt bij het aansturen van een dubbelwerkende cilinder.

3-standen, 5-weg 4-wegklep

Deze kleppen zijn hetzelfde als een 5-weg 4-wegklep, behalve dat ze drie mogelijke middenposities hebben. Positie één en drie zijn hetzelfde als bij een 5-weg 4-wegklep. De middenpositie biedt echter drie verschillende opties voor wat er gebeurt als de klep wordt gedeactiveerd. De drie mogelijke posities zijn uitlaatcentrum, drukcentrum en geblokkeerd centrum. In de middenpositie van de uitlaat staan ​​beide cilinderpoorten open voor de uitlaat. In de positie van het drukcentrum wordt druk uitgeoefend op beide cilinderpoorten. Ten slotte zijn in de geblokkeerde middenpositie alle poorten geblokkeerd.

Dit type klep is ook ideaal voor operaties waarbij de cilinderstang naar een specifieke positie moet bewegen en daar moet blijven.

5-poorts versus 4-poorts 4-weg kleppen

Het belangrijkste verschil tussen een vijfpoorts klep en een vierpoorts klep is dat de vijfpoorts klep een aparte poort heeft voor elke cilinderpoort, terwijl de vierpoortsklep de twee uitlaatstromen naar dezelfde uitlaatpoort laat gaan. Terwijl de klep met vijf poorten eenvoudige bediening van dubbelwerkende cilinders mogelijk maakt, worden vier poorten meestal gebruikt waar deze afzonderlijke bediening niet vereist is.

3-weg kleppen vs. 4-weg kleppen

3-wegkleppen verschillen van 4-wegkleppen doordat ze slechts één cilinderpoort hebben. Bij een normaal gesloten toepassing wordt lucht van de toevoerpoort naar de cilinderpoort geleid wanneer de klep wordt bediend. Wanneer de klep wordt gedeactiveerd, opent de klep de cilinderpoort naar de uitlaat. Bij een normaal open toepassing is het verschil dat er lucht van de toevoerpoort naar de cilinderpoort stroomt wanneer de klep niet wordt bediend. Wanneer geactiveerd, gaat de luchtstroom van de cilinderpoort naar de uitlaatpoort.

4-wegkleppen zorgen voor een continue stroom van de toevoer naar de normaal open cilinderpoort, terwijl de normaal gesloten cilinderpoort naar de uitlaat stroomt. Wanneer de klep wordt bediend, schakelt de stroom om, waardoor de normaal open cilinderpoort wordt uitgeput en de normaal gesloten poort onder druk komt te staan.

De meeste 3-wegkleppen werken met enkelwerkende cilinders, terwijl 4-wegkleppen dubbelwerkende cilinders bedienen. Humphrey Balance Valves, 310/410 en 320/420 modellen zijn perfecte voorbeelden van deze kleppen.

Schoep vs. regelventielen en hun ideale toepassingen

Schotelkleppen worden gebruikt in toepassingen waar een snelle reactietijd nodig is. Ze zijn ook zeer geschikt voor gebruik in toepassingen met hoge snelheid. Deze ventielen worden vaak gebruikt in pneumatische aandrijvingen, luchtgereedschappen en als stuurventielen.

Aan de andere kant zijn regelventielen beter geschikt voor gebruik in toepassingen met lage snelheden. Ze worden ook vaak gebruikt in toepassingen waar een hoog debiet in een kleinere maat nodig is. Deze kleppen worden meestal gebruikt in fabrieksautomatiseringstoepassingen.

Schotelkleppen zijn vaak direct werkende kleppen, terwijl plunjerkleppen voorgestuurde of op afstand werkende kleppen zijn.

Proportionele kleppen vs. digitale kleppen

Proportionele ventielen worden vaak gebruikt in toepassingen waar een nauwkeurige regeling van de luchtstroom nodig is. Deze kleppen kunnen de stroom van de klep regelen via een variabel elektrisch signaal.

Digitale kleppen daarentegen hebben slechts twee standen:aan en uit. Deze kleppen kunnen worden gebruikt om een ​​circuit te openen en te sluiten, de luchtstroom te starten en te stoppen of de luchtstroomrichting te veranderen.

De Humphrey PV3, PV10 en PC30 zijn bekende proportionele ventielen. Voor digitale ventielen zijn de Humphrey Balance Valves een populaire keuze.

Vloeibare klep

Dit type klep wordt gebruikt om de vloeistofstroom te regelen. Het wordt vaak gebruikt in toepassingen waar nauwkeurige regeling van de vloeistofstroom nodig is. Dit type klep wordt het meest gebruikt in medische en diagnostische toepassingen. De Humphrey iDP-serie en HK5 worden beschouwd als geweldige modellen voor vloeistofafsluiters.

Neem de tijd

Het artikel van vandaag bespreekt de verschillende soorten kleppen die beschikbaar zijn en hun ideale toepassingen. We hebben ook informatie gegeven over het correct dimensioneren van een pneumatische klep met behulp van verschillende stroomvergelijkingen en de verschillende factoren gedeeld waarmee u rekening moet houden.

Om veiligheid en efficiëntie te garanderen, moet u de tijd nemen om uw pneumatische klep de juiste maat te nemen en overwegen de stappen te volgen die we in deze handleiding hebben gedeeld.

Zoek bij twijfel altijd de hulp van een professional of raadpleeg een vertrouwde fabrikant of distributeur.

John Henry Foster is een toonaangevende distributeur van hoogwaardige aandrijvingen, compressoren en pneumatische kleppen. Neem vandaag nog contact met ons op als u nog vragen heeft over pneumatische ventielen of als u op zoek bent naar manieren om uw systemen te optimaliseren. Ons team van specialisten staat klaar om u van dienst te zijn.