Kun työskentelet raskaan teollisuuden koneiden kanssa, on tärkeää ymmärtää, kuinka nestevoima liikkuu järjestelmässäsi. Monien suurvirtaushydraulijärjestelmien ytimessä on kriittinen komponentti, jota kutsutaan suuntasäätöventtiiliksi, erityisesti Bosch Rexrothin WH-sarja. Nämä venttiilit eivät ehkä näytä vaikuttavilta ensi silmäyksellä, mutta ne tekevät vakavia raskaita nostoja tehtaissa ja teollisuusympäristöissä ympäri maailmaa.
Mikä tekee suuntasäätöventtiileistä niin tärkeitä
Ajattele suuntasäätöventtiiliä hydraulinesteen liikennepoliisina. Sen päätehtävänä on päättää, minne neste menee, mikä ohjaa suoraan koneesi liikkumista. Olitpa käynnistämässä, pysäyttämässä, kiihdyttämässä tai vaihtamassa hydraulisylinterin suuntaa, suunnansäätöventtiili saa sen tapahtumaan.
WH-tyyppi viittaa erityisesti pilottiohjattuihin suuntasäätöventtiileihin, jotka käyttävät hydraulista painetta päävirtauksen ohjaamiseen. Tällä on enemmän merkitystä kuin uskotkaan. Kun olet tekemisissä korkeiden virtausnopeuksien ja suurien nestemäärien kanssa, yksinkertaisessa suorakäyttöisessä venttiilissä ei vain ole tarpeeksi lihaksia työn suorittamiseen. Suureen venttiilikelaan vaikuttavat voimat ovat valtavat, ja siinä pilottitoiminta on välttämätöntä.
Bosch Rexroth on suunnitellut WH-sarjansa vastaamaan juuri näihin vaativiin tilanteisiin. Nämä venttiilit pystyvät hallitsemaan painetta jopa 350 baariin ja virtausnopeuksia 1100 litraan minuutissa. Tarkasteltaessamme asiaa, puhumme riittävän hydraulinesteen siirtämisestä massiivisten teollisuuspuristimien, raskaiden muovauslaitteiden ja suurten materiaalinkäsittelyjärjestelmien käyttämiseen.
Kuinka WH-sarjan suuntasäätöventtiilit todella toimivat
WH-suuntaventtiilin kauneus piilee sen kaksivaiheisessa suunnittelussa. Sen sijaan, että yrittäisi siirtää suurta, raskasta puolaa suoraan, järjestelmä käyttää pientä ohjausventtiiliä ohjaamaan paljon suurempaa pääventtiiliä. Se on tehonvahvistus toiminnassa.
Näin se toimii käytännössä. Pilottivaiheessa käytetään pientä hydraulipainetta pienen venttiilikelan siirtämiseen. Tämä luo paine-eron, joka vaikuttaa paljon suuremman pääkelan päihin. Tämä paine-ero tuottaa tarpeeksi voimaa voittamaan nestevoimat ja kitkan, jolloin pääkela voi vaihtaa asentoa ja ohjata koko järjestelmän virtausta.
WH-merkintä kertoo, että tämä on puhtaasti hydraulinen ohjaus. Kaikki ohjaussignaalit tulevat hydraulisista painelähteistä, eivät sähköisistä solenoideista. Tämä tekee WH-venttiileistä erityisen arvokkaita ympäristöissä, joissa sähköjärjestelmät voivat olla ongelmallisia, kuten vedenalaisissa sovelluksissa, äärimmäisissä lämpötiloissa tai räjähdysvaarallisissa tiloissa.
Venttiilin rungon sisällä on tarkkuuskoneistettu reikä, jossa karkaistu teräskela liukuu edestakaisin. Kelassa on huolellisesti suunnitellut maat ja urat, jotka ovat linjassa venttiilirungon aukkojen kanssa. Kun kela liikkuu, se avaa ja sulkee nämä virtausreitit ohjaten nestettä eri toimilaitteisiin tai takaisin säiliöön.
Eri kokoonpanot erilaisiin tarpeisiin
Suuntasäätöventtiilejä on eri kokoonpanoissa, ja terminologian ymmärtäminen auttaa oikean venttiilin valinnassa. Venttiilien kuvauksissa näkyvät numerot viittaavat porttien ja asentojen määrään.
Nelitie, kolmiasentoinen venttiili (kirjoitettu 4/3) sisältää neljä nesteliitäntää ja kolme erillistä käyttöasentoa. Neljä porttia sisältävät yleensä pumpun syöttö-, säiliön paluu- ja kaksi työporttia, jotka kytketään toimilaitteeseen. Nämä kolme asentoa sisältävät yleensä kaksi aktiivista asentoa sylinterin tai moottorin siirtämiseksi kumpaankin suuntaan sekä keskiasennon.
Tällä keskiasemalla on enemmän merkitystä kuin monet ihmiset ymmärtävät. Suljetussa keskuskokoonpanossa kaikki virtaus pysähtyy, kun venttiili palaa keskelle. Tämä toimii hyvin kiinteätilavuuspumppujen kanssa ja kun tarvitset tarkkaa asennon pitoa. Avoin keskus sallii pumpun virtauksen palata säiliöön neutraaliasentoon, mikä vähentää lämmöntuotantoa, mutta mahdollistaa toimilaitteen ajautumisen kuormituksen alaisena. Tandem-keskikokoonpanot tarjoavat keskitien, jolloin pumppu tyhjennetään samalla kun toimilaitteen portit estetään.
WH-sarja tarjoaa kaikki nämä keskiolosuhteet ja paljon muuta. Voit tilata venttiilejä jousikeskityksellä, jossa jouset työntävät kelan takaisin vapaalle, tai painekeskityksen, jossa hydraulipaine pitää kelan keskitettynä. Joissakin sovelluksissa tarvitaan jousisiirtokokoonpanoja tai hydraulisia pidättimiä, jotka pitävät kelan missä tahansa asennossa, johon se viimeksi käskettiin.
Merkittävät tekniset tiedot
Kun vertaat suuntasäätöventtiilejä, tietyt tekniset tiedot kertovat, mitä venttiili voi todella tehdä järjestelmässäsi. WH-sarja kattaa nimelliskoot NG10:stä NG32:een. Tämä nimelliskoko liittyy suoraan siihen, kuinka paljon virtausta venttiili pystyy käsittelemään.
NG10-venttiili voi käsitellä 200-300 litraa minuutissa, mikä sopii keskikokoisille koneille. Astu NG32:een ja näet 1100 litran minuutissa maksimivirtauskapasiteetin. Tämä suurempi koko on se, mitä määrität suurimmille teollisuuspuristimille tai nopeille tuotantolaitteille.
350 baarin maksimikäyttöpaine asettaa WH-venttiilit korkean suorituskyvyn kategoriaan. Monet teollisuusjärjestelmät toimivat 200 - 250 baarilla, joten ylimääräinen painekapasiteetti antaa turvamarginaalin ja mahdollistaa venttiilin toiminnan vaativimmissakin piireissä.
Kaikki WH-suuntaventtiilit asennetaan ISO 4401 -standardien mukaisesti. Tämä kansainvälinen standardi määrittelee tarkalleen missä portit sijaitsevat ja kuinka asennuspinta työstetään. Miksi tällä on väliä? Koska se tarkoittaa, että voit mahdollisesti vaihtaa Bosch Rexroth -venttiilin Parker- tai Eaton-vastaavaan vaihtamatta jakotukkia tai putkistoa. Tämä standardointi säästää valtavia määriä aikaa ja rahaa järjestelmän suunnittelussa ja ylläpidossa.
Venttiilit toimivat mineraaliöljyn tai fosfaattiesterihydrauliikkanesteiden kanssa lämpötila-alueella negatiivisesta 30 positiiviseen 80 celsiusasteeseen. Tämä laaja käyttöikkuna kattaa useimmat teollisuusympäristöt ilman erityistä lämpötilakompensointia.
Tosimaailman sovellukset, joissa WH-venttiilit Excel
Kävele mihin tahansa raskaaseen tuotantolaitokseen ja löydät todennäköisesti WH-sarjan suuntaventtiilit työstäsi. Terästehtaat käyttävät niitä massiivisten muovauspuristimien ohjaamiseen. Ruiskuvalulaitokset luottavat niihin voimakkaisiin kiinnitysjärjestelmiin, jotka pitävät muotit suljettuina äärimmäisessä paineessa.
Suuret työstökoneet ovat toinen yleinen sovellus. Kun CNC-työstökeskuksen on sijoitettava nopeasti painava pöytä tai kiinnitettävä työkappale, WH-suuntaventtiili tarjoaa ratkaisevan, tehokkaan tarvittavan kytkentätoiminnon. Venttiilin kyky käsitellä suuria virtausnopeuksia tarkoittaa, että nämä liikkeet tapahtuvat nopeasti, mikä lyhentää syklin aikaa ja lisää tuottavuutta.
Myös materiaalinkäsittelylaitteet, kuten hydrauliset hissit ja nostolavat, hyötyvät WH-teknologiasta. Nämä sovellukset vaativat luotettavuutta yli lähes kaiken muun, ja pilottiohjatun suuntasäätöventtiilin yksinkertainen, vankka rakenne takaa juuri sen.
Mikä tekee WH-venttiileistä erityisen sopivia näihin sovelluksiin, on niiden sietokyky epätäydellisille käyttöolosuhteille. Teolliset hydraulijärjestelmät eivät useinkaan pysty ylläpitämään erittäin puhtaita nesteolosuhteita, joita kehittyneemmät suhteelliset venttiilit vaativat. WH-venttiilit toimivat luotettavasti hydraulinesteen puhtauden ollessa noin ISO 4406 20/18/15, kun taas suhteelliset venttiilit saattavat tarvita 19/16/13 tai paremman. Tämä ero suodatusvaatimuksissa johtaa suoraan alhaisempiin käyttökustannuksiin ja pidempiin huoltoväleihin.
WH-venttiilien vertailu kilpailuun
Teollisuuden suuntasäätöventtiilien markkinoilla on useita merkittäviä toimijoita Bosch Rexrothin lisäksi. Eatonin Vickers-divisioona tarjoaa DG3V-10-sarjan hydrauliseen pilottikäyttöön ja DG5V-10-sarjan solenoidipilottikäyttöön. Nämä kilpailevat suoraan WH- ja WEH-venttiilien kanssa tarjoten samanlaisia virtauskapasiteettia ja paineluokituksia.
Parker Hannifin valmistaa suuria pilottikäyttöisiä venttiileitä D81VW-sarjassaan ja laajemmassa D-sarjassa. Kuten muutkin, nämä venttiilit ovat ISO 4401 -asennusstandardien mukaisia ja tarjoavat vertailukelpoisen suorituskyvyn.
Mielenkiintoinen asia tässä kilpailuympäristössä on se, kuinka samankaltaisia huippuluokan tekniset tiedot ovat tulleet. Kaikki kolme suurta valmistajaa tarjoavat venttiileitä, joiden paine on 350 bar ja virtaus 1100 litraa minuutissa. Ne kaikki noudattavat samoja asennusstandardeja. Tämä lähentyminen heijastaa markkinoiden vaatimuksia vaihdettavuuden suhteen ja on luonut tilanteen, jossa kilpailu tapahtuu enemmän toissijaisten tekijöiden, kuten toimitusajan, teknisen tuen ja erityisten konfigurointivaihtoehtojen perusteella, eikä puhtaiden suorituskyvyn rajojen perusteella.
Aasialaiset valmistajat ovat tulleet markkinoille myös ISO 4401 -yhteensopivilla venttiileillä. Yritykset, kuten Huade ja Shanghai Lixin, tarjoavat WH-yhteensopivia tuotteita kilpailukykyiseen hintaan, mikä kiinnostaa erityisesti nopeasti teollistuvien alueiden ostajia. Vaikka näillä vaihtoehdoilla ei välttämättä ole samaa tuotemerkkitunnustusta, ne noudattavat samoja suunnittelun perusperiaatteita ja asennusstandardeja.
Huoltonäkökohdat ja yleiset ongelmat
Yksi WH-sarjan suuntasäätöventtiilien merkittävä etu on niiden suhteellisen yksinkertainen huoltoprofiili. Toisin kuin kehittyneet suhteelliset venttiilit tiukoilla toleransseilla ja monimutkaisilla takaisinkytkentäjärjestelmillä, perinteiset pilottiohjatut venttiilit ovat melko anteeksiantavia.
Yleisin vikatila on kelan tarttuminen, joka johtuu yleensä hydraulinesteen likaantumisesta. Pienet hiukkaset voivat kerääntyä puolan ja reiän välisiin pieniin välyksiin, mikä estää sujuvan liikkeen. Säännölliset nesteiden vaihdot ja riittävä suodatus estävät useimmat näistä ongelmista.
Sisäinen vuoto kehittyy ajan myötä, kun normaali kuluminen lisää rullan ja reiän välistä välystä. Tämä näkyy toimilaitteen hitaampina nopeuksina, pienentyneenä voimana ja lisääntyneenä lämmöntuotantona. Kun sisäinen vuoto tulee liiaksi, ainoa oikea ratkaisu on venttiilin vaihto. Uudelleenrakentamisen kustannukset ovat tyypillisesti suuremmat kuin uuden venttiilin kustannukset useimmissa kooissa.
Ulkoinen vuoto tiivisteistä tai liitosliitännöistä on yleensä helpompi korjata. Monet tiivisteet voidaan vaihtaa ilman erikoistyökaluja. Jos itse kela kuitenkin vaurioituu tiivistysalueella, se on vaihdettava.
Ohjaussyöttöpaine ansaitsee erityistä huomiota WH-venttiileissä. Koska pilottipiiri ohjaa pääkelan asentoa, kaikki ohjauspaineen ongelmat vaikuttavat suoraan venttiilin toimintaan. Käytettäessä sisäistä ohjaussyöttöä pääpumpusta tai ulkoista pilottisyöttöä erillisestä lähteestä, paineen on pysyttävä vakaana ja riittävänä luotettavaa vaihtoa varten.
Laadukkaan suuntasäätöventtiilin alkukustannukset voivat tuntua merkittäviltä. Keskihintaiset Bosch Rexroth -kokoonpanot saattavat maksaa noin 450 dollaria, ja suuremmat tai monimutkaisemmat kokoonpanot maksavat enemmän. Omistuksen kokonaiskustannukset riippuvat kuitenkin voimakkaasti luotettavuudesta ja käyttöiästä. WH-venttiilit ansaitsevat kestävyyden vuosien luotettavan toiminnan ansiosta pienellä huomiolla.
Suuntaohjaustekniikan tulevaisuus
Hydrauliventtiiliteollisuus ei seiso paikallaan. Kaksi suurta trendiä muokkaavat maisemaa, vaikka kumpikaan ei ole tehnyt WH-tyylisistä venttiileistä vielä vanhentunutta.
Suhteelliset suuntasäätöventtiilit tarjoavat portaattomasti säädettävän virtauksen yksinkertaisen päälle-pois-kytkennän sijaan. Vaihtelemalla tulosignaalia voit ohjata toimilaitteen nopeutta ja voimaa tarkasti. Tämä tuo merkittäviä etuja sovelluksissa, jotka vaativat tasaista liikettä tai tarkkaa paikannusta. Suhteelliset venttiilit vaativat kuitenkin paljon puhtaampaa hydraulinestettä, säännöllistä kalibrointia ja yleensä maksavat enemmän ostaa ja huoltaa.
Digitaalinen hydrauliikka edustaa perustavanlaatuisempaa lähestymistapaa. Sen sijaan, että käytettäisiin analogisia venttiileitä, kuten WH-sarjan tai suhteellisia venttiileitä, digitaaliset hydraulijärjestelmät käyttävät joukkoa nopeasti kytkeytyviä on-off-venttiilejä. Pulssimalla näitä venttiilejä nopeasti järjestelmä voi saavuttaa tarkan ohjauksen, joka kilpailee tai ylittää suhteelliset venttiilit säilyttäen samalla on-off-komponenttien yksinkertaisuuden ja kestävyyden.
Digitaalinen hydrauliikka lupaa merkittäviä energiansäästöjä eliminoimalla monet perinteisille järjestelmille ominaisista kuristushäviöistä. Tekniikka tarjoaa myös sisäänrakennetun redundanssin, koska useat pienet venttiilit voivat kompensoida yhden vian. Tuotantokustannukset voivat laskea merkittävästi volyymien kasvaessa, koska digitaaliset venttiilit ovat yksinkertaisempia valmistaa kuin tarkkuussuhteelliset venttiilit.
Näistä edistysaskelista huolimatta perinteiset WH-suuntaventtiilit säilyttävät tärkeitä etuja. Ne vaativat vähemmän kehittynyttä ohjauselektroniikkaa, sietävät kontaminaatiota paremmin kuin suhteelliset venttiilit ja integroituvat saumattomasti olemassa oleviin ISO 4401 -standardien ympärille rakennettuihin järjestelmiin. WH-venttiilit ovat edelleen kustannustehokkain ratkaisu sovelluksiin, jotka tarvitsevat vankkaa, suuren virtauksen kytkentää ilman jatkuvaa ohjausta.
Bosch Rexroth tunnistaa nämä kilpailevat paineet ja on kehittänyt Connected Hydraulics -strategiansa. Tämä lähestymistapa lisää antureita ja digitaalisia liitäntöjä perinteisiin hydraulikomponentteihin ja tuo ne Teollisuus 4.0 -ympäristöihin ilman järjestelmän täydellistä uudelleensuunnittelua. WH-venttiili, jossa on integroidut paineanturit ja asennon valvonta, voi tarjota arvokasta tietoa ennakoivaa huoltoa varten, samalla kun se suorittaa peruskytkentätoimintonsa.
Oikean venttiilin valinta
Perinteisen WH-suuntaventtiilin ja uudempien teknologioiden välillä valinta riippuu sovelluksesi erityisvaatimuksista. Uusissa järjestelmissä, jotka vaativat tarkkaa nopeudensäätöä tai monimutkaisia liikeprofiileja, suhteelliset venttiilit tai digitaalinen hydrauliikka ovat järkeviä huolimatta niiden korkeammista kustannuksista ja huoltovaatimuksista.
Nykyisten järjestelmien varaosille WH-venttiilit ovat yleensä käytännöllisin valinta. Ne sopivat ISO 4401 -standardin mukaisiin kiinnityskuvioihin, toimivat olemassa olevien pilottipiirien kanssa ja tarjoavat todistettua luotettavuutta. Keskitä toimittajavalikoimasi yrityksiin, jotka tarjoavat hyvää teknistä tukea ja tarvitsemasi konfigurointivaihtoehdot, kuten säädettävät kytkentäajat tai painekeskityksen.
Kun saastumisen hallinta on vaikeaa tai mahdotonta saavuttaa, perinteiset pilottiohjatut suuntaventtiilit ovat selvästi parempia kuin suhteelliset vaihtoehdot. Alat, kuten kaivos, metsätalous ja purku, kuuluvat usein tähän luokkaan. WH-venttiilin suuremmat sisäiset välykset ja yksinkertaisempi rakenne kestävät olosuhteet, jotka tuhoaisivat nopeasti kehittyneemmät säätimet.
Tärkeintä on sovittaa venttiilitekniikka todellisiin järjestelmän tarpeisiin sen sijaan, että valitaan automaattisesti uusin vaihtoehto. WH-sarjan suuntaventtiilit ovat olleet tuotannossa vuosikymmeniä, koska ne ratkaisevat todellisia ongelmia tehokkaasti. Ne jatkavat teollisten järjestelmien palvelemista niin kauan kuin on olemassa sovelluksia, jotka arvostavat yksinkertaisuutta, kestävyyttä ja suurta virtauskapasiteettia jatkuvan säädettävän ohjauksen sijaan.
Kun ymmärrät, miten nämä venttiilit toimivat, mitä ne toimivat hyvin ja missä vaihtoehdot voisivat palvella paremmin, voit tehdä tietoisia päätöksiä tiettyjä hydraulijärjestelmiäsi varten. Huollatpa olemassa olevia laitteita tai suunnittelet uusia asennuksia, suuntasäätöventtiili WH ansaitsee huomion todistetusti ja luotettavana ratkaisuna suuritehoisiin nesteensäätösovelluksiin.
