UWAGA! To jest zamrożona wersja strony konkursowej z dnia 1.IV.2006r.
Aktualna, uzupełniana na bieżąco wersja znajduje się pod adresem www.hip.agh.edu.pl
Strona Główna
 
Wykłady
Ćwiczenia
Laboratoria
Symbole graficzne
Testy
Literatura
Linki
Pneumatyka - Wykłady

‹‹ Wykład 1 Wykład 2 cz.I Wykład 2i3 cz.II ››

Wykład 2i3 cz.I (2 - 2.3) SPIS TREŚCI
ELEMENTY I ZESPOŁY STERUJĄCE
2.1. Klasyfikacja pneumatycznych elementów sterujących
2.2. Rozdzielacze pneumatyczne
2.2.1. Podział rozdzielaczy
2.2.2. Symbole graficzne rozdzielaczy
2.2.3. Budowa i działanie rozdzielaczy sterowanych bezpośrednio
2.2.4. Budowa i działanie rozdzielaczy sterowanych pośrednio
2.2.4.1. Zawór rozdzielający 2/2
2.2.4.2. Zawór rozdzielający 3/2
2.2.4.3. Zawór rozdzielający 4/2 o konstrukcji grzybkowej
2.2.4.4. Zawór rozdzielający 4/2 o konstrukcji suwakowej
2.2.4.5. Zawór rozdzielający 5/2
2.2.4.6. Zawór rozdzielający 5/3
WYKŁAD 2i3 cz.II
WYKŁAD 2i3 cz.III
Literatura



WYKŁAD II.
ELEMENTY I ZESPOŁY STERUJĄCE

2.1. Klasyfikacja pneumatycznych elementów sterujących

Pneumatyczne elementy sterujące stanowią najbardziej rozbudowaną grupę elementów stosowanych w układach pneumatycznych. Elementy te nazywamy krótko zaworami.

Zawór jest elementem przeznaczonym do sterowania kierunkiem, ciśnieniem lub natężeniem przepływu płynu w napędach i sterowaniach płynowych (hydraulicznych i pneumatycznych).

Podział pneumatycznych elementów sterujących określa norma PN-74/M-73702 (Napędy i sterowania pneumatyczne. Elementy pneumatyczne - zawory. Podział i oznaczenia). Norma dotyczy zasadniczo podziału szczegółowego tych elementów, dzieląc je na grupy i podgrupy.

Grupa 1: Zawory pneumatyczne sterujące kierunkiem przepływu
Podgrupy:
  • Zawory rozdzielające
  • Zawory zwrotne
  • Zawory szybkiego spustu
  • Zawory - przełączniki obiegu
  • Zawory podwójnego sygnału
  • Zawory odcinające
  • Grupa 2: Zawory pneumatyczne sterujące ciśnieniem
    Podgrupy:
  • Zawory ograniczające ciśnienie (zawory maksymalne, zawory bezpieczeństwa)
  • Regulatory ciśnienia (zawory redukcyjne)
  • Zawory różnicowe
  • Zawory proporcjonalne
  • Zawory kolejności działania (zawory sekwencyjne)
  • Grupa 3: Zawory sterujące natężeniem przepływu
    Podgrupy:
  • Zawory dławiące
  • Zawory dławiąco - zwrotne
  • Zawory dławiące proporcjonalne

  • 2.2 Rozdzielacze pneumatyczne

    2.2.1. Podział rozdzielaczy

    Rozdzielacz (zawór rozdzielający) jest to element sterujący kierunkiem przepływu strumienia sprężonego powietrza, umożliwiający łączenie lub rozdzielanie dochodzących do niego dróg przepływu. Ta definicja dotyczy tylko rozdzielaczy konwencjonalnych i podaje ich początkowe przeznaczenie. Współczesne rozdzielacze spełniają jeszcze inne funkcje sterowania i regulacji. Ze względu na funkcje pełnione przez rozdzielacze można podzielić następująco:
    • rozdzielacze zwykłe (konwencjonalne) służące do sterowania kierunkiem przepływu,
    • rozdzielacze proporcjonalne spełniające dodatkowo rolę zaworów sterujących natężeniem przepływu,
    • rozdzielacze proporcjonalne spełniających dodatkowo rolę zaworów sterujących ciśnieniem,
    • serworozdzielacze, będące elektrycznie sterowanymi wzmacniaczami pneumatycznymi, które umożliwiają realizację układów regulacji.

    Rozdzielacze zwykłe spełniają w układzie pneumatycznym rolę prostych sterowników, a więc służą do uruchamiania i zatrzymywania silnika lub siłownika pneumatycznego - zależnie od typu - w jednym lub w dwu kierunkach jego ruchu. Rozdzielacze pozostałych trzech grup wymagają do ich pełnego opisu znajomości podstaw automatyki. Wchodzą one w zakres techniki elektropneumatycznego sterowania proporcjonalnego, omawianej w ramach przedmiotu "Elementy układów automatyki".

    W dalszej części skupimy się głównie na rozdzielaczach zwykłych. Jak już było powiedziane, ich zadaniem jest skierowanie strumienia sprężonego powietrza do określonego miejsca układu pneumatycznego. Rozdzielanie i przełączanie strumieni płynu odbywa się dzięki współpracy ruchomych i nieruchomych części mechanicznych rozdzielacza. W układach napędowych rozdzielacze usytuowane są między podstawowymi zespołami i elementami pneumatycznymi, z którymi są połączone za pomocą przewodów, płyt przyłączeniowych lub w inny sposób. Zmiana położenia organu sterującego rozdzielacza daje możliwość realizacji różnych kombinacji połączeń między tymi elementami. Stosując rozdzielacz, można więc dokonać połączenia źródła sprężonego powietrza z jedną komorą roboczą siłownika pneumatycznego, przy równoczesnym połączeniu drugiej komory tego siłownika z atmosferą, aby w ten sposób uruchomić układ z określonym kierunkiem prędkości. Jeśli układ ma pracować w kierunku przeciwnym, to musi nastąpić zmiana układu połączeń, którą realizuje się poprzez zmianie pozycji organu sterującego rozdzielacza. Możliwe jest także zatrzymanie układu, polegające na odcięciu komór roboczych siłownika od źródła sprężonego powietrza i atmosfery. Mówiąc krócej, za pomocą rozdzielacza realizuje się "start", "stop", oraz zmianę kierunku przepływu płynu, co powoduje określony kierunek ruchu lub pozycję zatrzymania odbiornika (rys. 2.1).

    Rys. 2.1. Przykład połączenia realizowanego w układzie napędowym przez rozdzielacz pomiędzy siłownikiem dwustronnego działania, a źródłem energii pneumatycznej i atmosferą:
    a) położenie początkowe (normalne) rozdzielacza,
    b) położenie włączenia (przesterowania) przy wsuwaniu tłoczyska,
    c) położenie włączenia (przesterowania) przy wysuwaniu tłoczyska


    O przydatności rozdzielaczy pneumatycznych decydują ich właściwości funkcjonalne, które są określone przez następujące cechy:
    • liczbę dróg przepływu (przyłączy),
    • przeznaczenie poszczególnych przyłączy,
    • liczbę sterowanych położeń,
    • schemat połączeń dróg wewnątrz zaworu dla każdego położenia, które drogi są odcięte od pozostałych dróg,
    • kierunek przepływu pomiędzy określonymi drogami (jeden lub dwa kierunki),
    • rodzaj sterowania,
    • odmianę sterowania,
    • który sygnał lub sygnały przesterowują do określonego położenia,
    • sposób zasilania,
    • rozwiązanie konstrukcyjne.
    Niektóre z wyżej wymienionych cech stanowią podstawę klasyfikacji zaworów rozdzielających. Opisano je poniżej.

    Liczba dróg przepływu jest liczbą nie połączonych ze sobą trwale otworów wykonanych dla przepływu czynnika roboczego przez zawór, odcinanych lub wzajemnie łączonych przez organ sterowniczy rozdzielacza. Według tego kryterium rozróżnia się rozdzielacze: dwudrogowe, trzydrogowe, czterodrogowe, pięciodrogowe i rzadziej o większej liczbie dróg. Najprostszy dwudrogowy rozdzielacz spełnia rolę zaworu odcinającego. Jego zadanie polega na otwarciu lub przerwaniu połączenia między dwoma przyłączami, między którymi jest umiejscowiony.

    W zależności od liczby sterowanych położeń organu sterowniczego zaworu, wyróżniamy rozdzielacze dwupołożeniowe i trzypołożeniowe oraz stosunkowo rzadko spotykane rozdzielacze o większej liczbie położeń. Liczbę sterowanych położeń rozdzielacza określa symbol graficzny za pomocą odpowiedniej liczby kwadratów. Ze względu na rodzaj sterowania rozróżnia się rozdzielacze sterowane:
    • siłą ludzkich mięśni (ręcznie lub nożnie),
    • mechanicznie,
    • elektrycznie,
    • ciśnieniem (pneumatycznie),
    • w sposób mieszany.

    Ze względu na odmiany sterowania, a ściślej sposób uzyskiwania poszczególnych położeń głównego elementu sterującego rozróżnia się rozdzielacze sterowane bezpośrednio (jednostopniowe) i pośrednio (dwustopniowe). Te ostatnie wyposażone są we własny układ wspomagania. Ponadto można tu rozróżnić zawory utrzymujące położenie sterowane po odcięciu sygnału sterującego (zawory bistabilne) i zawory powracające do położenia początkowego po odjęciu sygnału sterującego (zawory unistabilne).

    Ze względu na sposób zasilania można rozróżnić rozdzielacze zasilane przewodowo i bezprzewodowo (do montażu płytowego). Ze względu na rozwiązanie konstrukcyjne zawory rozdzielające można podzielić m.in. na: suwakowe, płytkowe i grzybkowe. Cztery pierwsze cechy rozdzielaczy są cechami funkcjonalnymi niezależnymi od rozwiązania konstrukcyjnego. Mają one odzwierciedlenie w ich symbolach graficznych, stosowanych w schematach funkcjonalnych i strukturalnych układów pneumatycznych.

    2.2.2. Symbole graficzne rozdzielaczy

    Zawory rozdzielające przedstawiane są za pomocą symboli graficznych w postaci zestawu przylegających do siebie jednakowych kwadratów. Liczba kwadratów odpowiada liczbie sterowanych położeń organu sterującego rozdzielacza. Liczba przyłączy narysowanych przy jednym z kwadratów wskazuje na liczbę dróg przepływu zaworu. Przyłącza te są rysowane na zewnątrz tego pola kwadratu, który odpowiada położeniu normalnemu (początkowemu) rozdzielacza. Linie umieszczone wewnątrz kwadratów pokazują połączenia między przyłączami dla odpowiednich połączeń organu sterującego zaworu, a strzałki - kierunek przepływu powietrza. Odcięcia przepływu do poszczególnych przyłączy pokazuje się za pomocą poprzecznych kresek, a połączenia dróg wewnątrz rozdzielacza oznacza się za pomocą kropek na przecięciu linii symbolizujących te drogi. Wylot powietrza do atmosfery oznacza się za pomocą nie zamalowanego trójkąta, którego wierzchołek wskazuje na kierunek wypływu. W przypadku bezpośredniego wylotu do atmosfery trójkąt ten rysuje się przy symbolu rozdzielacza, a dla przypadku wylotu do atmosfery poprzez przyłącze umożliwiające przyłączenie przewodu, trójkąt rysuje się w oddaleniu od symbolu zaworu. Symbole oznaczające zewnętrzny rodzaj sterowania dorysowuje się do symbolu rozdzielacza, prostopadle do kierunku przyłączy. Źródło zasilania zaworu, podobnie jak wylot do atmosfery oznacza się nie zamalowanym trójkątem, oddalonym od symbolu rozdzielacza, ale skierowanym wierzchołkiem w jego stronę.

    Kompletny symbol rozdzielacza powinien obejmować także oznaczenia wszystkich przyłączy, jakie występują w danym rozdzielaczu. Oznaczenia te określa norma ISO 5599/3. Według tej normy do oznaczania przyłączy stosuje się znaki cyfrowe. Wcześniej stosowano oznaczenia literowe, które można spotkać do dziś. Poniżej podano objaśnienia do stosowanych oznaczeń przyłączy według normy ISO 5599/3 oraz wcześniejsze (w nawiasach)

    1 (P) przyłącze zasilania,
    2, 4 (A, B) przyłącza robocze lub wyjściowe,
    3, 5 (S, R, T) wylot do atmosfery (przyłącza odpowietrzające),
    12, 14 (X, Y, Z) przyłącza sterowania,
    (10) ((Z)) przyłącze zerowania sygnału wyjściowego,
    81, 91 przyłącza zasilania zaworów wspomagających (zasilanie pilotów),
    82, 84 przyłącza odpowietrzania zaworów wspomagających.

    Należy nadmienić, że symbole graficzne rozdzielaczy pneumatycznych sprawiają największe problemy z wszystkich symboli elementów napędu i sterowania pneumatycznego.

    Dotyczy to zarówno ich właściwego odczytywania, jak i poprawnego rysowania. Do zinterpretowania symbolu rozdzielacza potrzebny jest pewien zasób elementarnej wiedzy z zakresu budowy i zasady działania tych zaworów, ale i on nie zawsze wystarcza. Dodatkowe trudności zawinione są niekiedy przez producentów, którzy nie zawsze wykazują się starannością i dokładnością w graficznym przedstawianiu elementów pneumatycznych. Niejednoznaczne, a nawet błędne przedstawianie w katalogach symboli graficznych rozdzielaczy może prowadzić do zaprojektowania urządzenia pneumatycznego, które nie będzie poprawnie funkcjonować, a w niektórych przypadkach może być przyczyną zagrożeń bezpieczeństwa pracy. Dlatego przy rysowaniu i czytaniu schematów pneumatycznych szczególną uwagę należy zwrócić na zastosowane w układach rozdzielacze pneumatyczne.

    Poprawnie narysowany symbol graficzny rozdzielacza powinien zawierać składowe elementy graficzne i oznaczenia, które umożliwią uzyskanie wszystkich informacji o jego właściwościach funkcjonalnych wymienionych w podrozdziale 2.2.1. Norma ISO 1219 przewiduje stosowanie dwóch rodzajów symboli graficznych dla zaworów sterowanych pośrednio, w tym także rozdzielaczy, a mianowicie: symboli uproszczonych i symboli szczegółowych. Na schematach pneumatycznych w zdecydowanej większości stosowane są symbole uproszczone. Również katalogi większości firm zawierają symbole uproszczone. Jednak znajomość symbolu szczegółowego pozwala w niektórych przypadkach na pewniejsze odczytanie właściwości funkcjonalnych rozdzielacza. Szkoda, że producenci pneumatyki na ogół pomijają w katalogach ten rodzaj symbolu. Zdecydowanie korzystniej na tle tej sytuacji prezentują się producenci rozdzielaczy hydraulicznych. Dla lepszego zrozumienia symboli graficznych rozdzielaczy na rys. 2.2 pokazano zasadę tworzenia tych symboli w wersji uproszczonej, na przykładzie zaworów dwu- i trzypołożeniowych, sterowanych bezpośrednio i pośrednio, z zaznaczeniem funkcji poszczególnych składników symbolu. Symbole szczegółowe pokazano w dalszej części rozdziału, przy omawianiu konkretnych rozwiązań konstrukcyjnych. Przykłady symboli graficznych różnych rozdzielaczy pneumatycznych (bez sterowań), pokazujące niektóre możliwości połączeń dróg, przedstawiono w tab. 2.1, a wybrane symbole sterowań zamieszczono w tab. 2.2.

    Rys. 2.2. Tworzenie symboli graficznych zaworów rozdzielających: a), b), c), d) dwupołożeniowych sterowanych bezpośrednio, e) trzypołożeniowego sterowanego bezpośrednio, f), g) dwupołożeniowych sterowanych pośrednio, h), i) trzypołożeniowych sterowanych pośrednio, j) objaśnienie znaków symbolu graficznego rozdzielacza, 0 - położenie początkowe, a, b - położenie włączenia lub sterowanie, a1.1, a1.2, b1.1, b1.2 - sterowanie bezpośrednie rozdzielacza lub I stopniem, a2, b2 - sterowanie II stopniem rozdzielacza


    Tab. 2.1. Przykłady symboli graficznych rozdzielaczy bez oznaczenia ich sterowań

    Symbol graficzny

    Opis

    Zawór rozdzielający dwukierunkowy 2/2
    normalnie zamknięty

    Zawór rozdzielający 2/2 normalnie otwarty

    Zawór rozdzielający jednokierunkowy 2/2
    normalnie zamknięty

    Zawór rozdzielający jednokierunkowy 2/2
    normalnie otwarty

    Zawór rozdzielający 3/2 normalnie otwarty

    Zawór rozdzielający 3/2 normalnie zamknięty

    Zawór rozdzielający 3/2 normalnie zamknięty

    Zawór rozdzielający 3/2 normalnie otwarty

    Zawór rozdzielający 3/2 normalnie zamknięty

    Zawór rozdzielający 3/2 normalnie otwarty

    Typowy zawór 4/2

    Zawór rozdzielający 4/3 zamknięty w położeniu środkowym

    Zawór rozdzielający 5/3


    Tab. 2.2 Przedstawienie graficzne najczęściej stosowanych sterowań rozdzielaczy pneumatycznych

    Symbol graficzny

    Opis

    Sterowanie przyciskiem

    Sterowanie przyciskiem wciskanym

    Sterowanie dźwignią

    Sterowanie pedałem

    Sterowanie mechaniczne - popychacz

    Sterowanie sprężyną

    Sterowanie rolką

    Sterowanie rolką łamaną

    Sterowanie elektrycznie - jedna cewka

    Sterowanie ciśnieniem - przez wzrost ciśnienia

    Sterowanie ciśnieniem - przez spadek ciśnienia

    2.2.3. Budowa i działanie rozdzielaczy sterowanych bezpośrednio

    Symbole graficzne i schematy konstrukcyjne wybranych zaworów rozdzielających sterowanych bezpośrednio zamieszczono na rys. 2.3 do 2.8. Przedstawione rozdzielacze różnią się konstrukcją, liczbą dróg i rodzajem sterowania.

    Rys. 2.3. Zawór rozdzielający suwakowy typu 3/2 (czyli trzydrogowy, dwupołożeniowy), normalnie otwarty, sterowany elektrycznie (jednym elektromagnesem)

    Na rys. 2.3 przedstawiono jeden z częściej stosowanych rozdzielaczy pneumatycznych o konstrukcji suwakowej. Jest to zawór rozdzielający typu 3/2, normalnie otwarty, sterowany elektromagnesem (jedna cewka). W położeniu początkowym połączone są drogi 1(3) i 2, a droga 3(1) jest odcięta. Suwak tłoczkowy zajmuje wtedy lewe skrajne położenie, utrzymywane sprężyną. Po zadziałaniu elektromagnesu jego zwora przesuwa suwak w prawe krajne położenie. W tym położeniu są połączone drogi 2 z 3(1), a droga 1(3) jest odcięta. Po wyłączeniu elektromagnesu powrót suwaka do położenia początkowego odbywa się za pomocą sprężyny. Przestrzeń robocza sprężyny jest odpowietrzana, aby nie tworzyła się w niej poduszka powietrzna.

    Na rys. 2.4 przedstawiono rzadko obecnie stosowany rozdzielacz czterodrogowy dwupołożeniowy. Wielu producentów nie produkuje już rozdzielaczy czterodrogowych. Zastąpiono je zaworami pięciodrogowymi. Suwak pokazanego na rys. 2.4 rozdzielacza jest sterowany siłą mięśni (przyciskiem), a w położeniu początkowym (lewym skrajnym) jest utrzymywany za pomocą sprężyny. Lewe położenie suwaka sterującego odpowiada prawemu kwadratowi na symbolu graficznym zaworu rozdzielającego. Przestrzeń robocza sprężyny połączona jest kanałem wewnętrznym z otworem wylotowym 3.

    Rys. 2.4. Zawór rozdzielający suwakowy typu 4/2, sterowany siłą mięśni (przyciskiem), powrót suwaka za pomocą sprężyny

    Zamiast pokazanego na rys. 2.4 rozdzielacza czterodrogowego można zastosować rozdzielacz pięciodrogowy (rys. 2.5), który ma dodatkowy otwór łączący zawór z atmosferą. Zasilanie strumieniem sprężonego powietrza z otworu wlotowego 1 kierowane jest do otworu wyjściowego 2 (w położeniu początkowym) lub otworu 4 (w położeniu przesterowanym). Łączenie otworu 2 z atmosferą odbywa się zawsze poprzez otwór 3, a otworu 4 zawsze poprzez otwór 5. Zawór rozdzielający pięciodrogowy nadaje się najbardziej do sterowania pracą siłowników dwustronnego działania.

    Rys. 2.5. Zawór rozdzielający suwakowy typu 5/2, sterowany siłą mięśni (przyciskiem), powrót suwaka za pomocą sprężyny

    Oprócz konstrukcji suwakowych w rozdzielaczach pneumatycznych stosowane są konstrukcję grzybkowe. Przykład rozdzielacza grzybkowego zamieszczono na rys. 2.6. Jest to zawór rozdzielający typu 3/2, normalnie zamknięty, sterowany siłą mięśni (przyciskiem). W położeniu początkowym sprężyna dociska płaski grzybek (będący organem sterującym rozdzielacza) do gniazda, odcinając drogę 1 od pozostałych dróg zaworu, podobnie jak ma to miejsce w zaworach zwrotnych ze sprężyną. Grzybek odsuwany jest od gniazda poprzez wciśnięcie przycisku. Wówczas następuje połączenie dróg 1 i 2 oraz odcięcie drogi 3. Powrót do położenia początkowego odbywa się za pomocą sprężyny, po zwolnieniu nacisku na przycisk.

    Rys. 2.6. Zawór rozdzielający grzybkowy typu 3/2, normalnie zamknięty, sterowany siłą mięśni (przyciskiem)

    Na rys. 2.7 pokazano także rozdzielacz grzybkowy trzydrogowy dwupołożeniowy, ale sterowany mechanicznie za pomocą rolki. Jego działanie jest identyczne jak rozdzielacza przedstawionego na rys. 2.6, ale zamiast przycisku do sterowania organem roboczym zastosowano tu dźwignię z rolką, na którą może zadziałać np. zderzak tłoczyska siłownika.

    Rys. 2.7. Zawór rozdzielający grzybkowy typu 3/2, normalnie zamknięty, sterowany mechanicznie (rolką)

    Dużą część współczesnych układów pneumatycznych stanowią układy sterowane na drodze elektrycznej. W układach tych są stosowane zawory rozdzielające sterowane elektromagnesami (jednym lub dwoma). Przykład rozdzielacza czterodrogowego dwupołożeniowego z jednym elektromagnesem pokazano na rys. 2.8. W położeniu normalnym suwak rozdzielacza znajduje się w lewym położeniu, realizując schemat połączeń dróg zaznaczony w prawym kwadracie symbolu graficznego. Po zadziałaniu elektromagnesu jego zwora przesuwa suwak do prawego położenia, realizując schemat połączeń pokazany w lewym kwadracie symbolu graficznego. Podobne byłoby działanie rozdzielacza pięciodrogowego. Oprócz drogi 3 wypływu do atmosfery zawór taki posiadałby dodatkowy otwór odpowietrzający 5, wyprowadzony od strony sprężyny, ale w korpusie nad suwakiem nie byłoby kanału łączącego skrajne przestrzenie rozdzielacza.

    Rys. 2.8. Zawór rozdzielający suwakowy typu 4/2, sterowany elektrycznie za pomocą jednego elektromagnesu

    2.2.4. Budowa i działanie rozdzielaczy sterowanych pośrednio

    Oprócz zaworów rozdzielających sterowanych bezpośrednio dużą grupę produkowanych elementów pneumatycznych stanowią także rozdzielacze sterowane pośrednio. Zawory te produkowane są dla większych natężeń przepływu sprężonego powietrza i są to głownie rozdzielacze sterowane elektrycznie. Wprowadzono je po to, aby ograniczyć wartości sił potrzebnych do przesuwania organów sterujących rozdzielaczy. Dzięki temu nie ma potrzeby zwiększania mocy elektromagnesów sterujących. W rozdzielaczach tych można stosować takie same elektromagnesy co w zaworach sterowanych bezpośrednio.

    Rozdzielacze sterowane pośrednio są zaworami dwustopniowymi, stanowiącymi grupę dwóch lub więcej rozdzielaczy zmontowanych w jeden zespół funkcjonalny. W zespole tym można wyróżnić zawór główny, czyli II stopień sterowania (stopień główny) oraz zawór lub zawory wspomagające (nazywane także pilotami lub stopniami sterowania), stanowiące I stopień sterowania. Zawory wspomagające są to pomocnicze rozdzielacze, za pośrednictwem których jest realizowane sterowanie pośrednie. O zaworach rozdzielających sterowanych pośrednio mówi się także, że są to rozdzielacze ze sterowaniem kombinowanym, np. elektropneumatycznym. W tym ostatnim przypadku pierwszy stopień sterowania realizowany jest elektromagnesem, a drugi ciśnieniem pneumatycznym. Na rys. 2.9 do 2.33 zamieszczono symbole graficzne i schematy konstrukcyjne wybranych rozdzielaczy sterowanych pośrednio, różniących się konstrukcją, liczbą dróg, położeń i rodzajem sterowania.

    2.2.4.1. Zawór rozdzielający 2/2

    Na rys. 2.9 pokazano prosty zawór rozdzielający sterowany pośrednio o konstrukcji grzybkowej. Rozdzielacz ten jest zaworem normalnie zamkniętym (NZ). Jego położenie początkowe jest utrzymywane sprężyną 3 oraz dodatkowo ciśnieniem działającym na górną powierzchnię grzybka 4. W przypadku gdy cewka 1 elektromagnesu nie jest zasilana, jego rdzeń 2, pełniący funkcję grzybka w zaworze wspomagającym, zajmuje dolne położenie pod wpływem działania sprężyny 6 (rys. 2.9a). To powoduje, że powietrze o wyższym ciśnieniu w kanale wlotowym 1 nie ma możliwości przepływu do wylotu 2 przez szczelinę w membranie 5 oraz przez wąski kanał znajdujący się w zaworze wspomagającym. Wyższe ciśnienie działa w tej chwili na całą górną powierzchnię płaskiego grzybka 4, a tylko na niewielką jego dolną powierzchnię pierścieniową, i powoduje zamknięcie głównej drogi przelotowej z kanału 1 do kanału 2. Siły od ciśnienia działającego na dolną i górną płaszczyznę membrany są w równowadze.

    a)

    b)

    Rys. 2.9. Zawór rozdzielający 2/2 sterowany pośrednio: 1 - cewka, 2 - rdzeń elektromagnesu, 3 - sprężyna, 4 - grzybek, 5 - membrana, 6 - sprężyna
    a) położenie początkowe (zawór zamknięty), b) położenie włączenia (zawór otwarty)


    Po zasileniu cewki elektromagnesu, jego rdzeń zajmuje górne położenie (rys. 2.9b), a przestrzeń nad grzybkiem 4 uzyskuje połączenie z kanałem wylotowym rozdzielacza. Powoduje to obniżenie ciśnienia nad grzybkiem 4 i membraną 5, i w ten sposób zmniejszenie siły nacisku na grzybek, który podnosi się do góry. Wyższe ciśnienie działa teraz na grzybek i membranę tylko od dołu, co z równoczesnym obniżeniem się ciśnienia nad tymi elementami pozwala utrzymać grzybek w górnej pozycji, ponieważ siła od sprężyny jest mniejsza od siły wynikającej z oddziaływania ciśnienia. Zawór główny jest otwarty i czynnik roboczy przepływa swobodnie z kanału zasilającego 1 do kanału roboczego 2.

    Na rys. 2.10 przedstawiono symbole graficzne omówionego rozdzielacza, przy czym na rys. 2.10a zamieszczono symbol uproszczony, a na rys. 2.10b symbol szczegółowy, który pokazuje schemat połączeń pomiędzy rozdzielaczem wspomagającym (I stopniem), a rozdzielaczem głównym (II stopniem).

    Rys. 2.10. Symbole graficzne zaworu rozdzielającego pokazanego na rys. 2.8: a) uproszczony, b) szczegółowy

    Wygląd zewnętrzny wybranego rozdzielacza 2/2 sterowanego pośrednio zaprezentowano na rys. 2.11.

    Rys. 2.11. Zawór rozdzielający 2/2 sterowany pośrednio firmy Norgren

    2.2.4.2. Zawór rozdzielający 3/2

    Przedstawiony na rys. 2.12 zawór jest rozdzielaczem normalnie zamkniętym o konstrukcji mieszanej. Rozdzielacz główny stanowi konstrukcję suwakową, a rozdzielacz wspomagający oparty jest na konstrukcji grzybkowej. Położenie początkowe suwaka 3 utrzymuje sprężyna 4. W przypadku braku zasilania cewki 2, rdzeń 1 elektromagnesu, pod wpływem działania sprężyny 5, zajmuje dolne położenie i łączy kanał sterujący ruchem suwaka z otworem odpowietrzającym 82. Suwak 3 dociskany sprężyną 4 zajmuje lewe skrajne położenie, odcinając drogę 1 i równocześnie łącząc drogi 2 i 3.

    Rys. 2.12. Zawór rozdzielający sterowany pośrednio 3/2 NZ w położeniu początkowym (zamkniętym): 1 - zwora, 2 - cewka, 3 - suwak, 4, 5 - sprężyna, 6 - pokrętło sterowania awaryjnego

    Rys. 2.13. Zawór rozdzielający sterowany pośrednio 3/2 NZ w położeniu włączenia (otwartym)

    W momencie włączenia zasilania elektromagnesu, zwora 5 przemieszcza się w górne położenie i następuje otwarcie zaworu pomocniczego. Sprężone powietrze wpływa z kanału zasilającego do komory sterującej i ściskając sprężynę 4 powoduje przesunięcie suwaka w prawe skrajne położenie (rys. 2.13). Górny koniec zwory odcina wtedy otwór odpowietrzający 82. Kanał zasilający 1 uzyskuje połączenie z kanałem wylotowym 2, a kanał odpowietrzający 3 zostaje odcięty. W przypadku braku napięcia, zawór pomocniczy można otworzyć mechanicznie pokrętłem awaryjnego sterowania ręcznego 6 (przekręcając go o 180°).

    Na rys. 2.14 przedstawiono symbole graficzne rozdzielacza pokazanego na rys. 2.12, przy czym na rys. 2.14a zamieszczono symbol uproszczony, a na rys. 2.14b symbol szczegółowy. Wygląd zewnętrzny wybranych rozdzielaczy 3/2 sterowanych pośrednio zaprezentowano na rys. 2.15.

    Rys. 2.14. Symbol graficzny rozdzielacza pokazanego na rys. 2.12: a) uproszczony, b) szczegółowy

    a)

    b)

    Rys. 2.15. Zawór rozdzielający sterowany pośrednio 3/2: a) firmy Bosch Rexroth, b) firmy Herion

    2.2.4.3. Zawór rozdzielający 4/2 o konstrukcji grzybkowej

    Rozdzielacz pokazany na rys. 2.16 jest zaworem, w którym oba stopnie sterowania oparte są na konstrukcji grzybkowej. W położeniu wyjściowym, gdy cewka 1 nie jest zasilana, zwora 2 dociskana sprężyną 3 zajmuje dolne położenie, odcinając komory sterujące tłoczków 4 i 5 od kanału zasilającego. Sprężyna 9 powoduje docisk grzybka 8 do znajdującego się nad nim gniazda, blokując możliwość przepływu powietrza z kanału 1 do kanału 4. Z kolei sprężyna 6 wymusza górne położenie tłoczka 4, dzięki czemu kanał 4 uzyskuje połączenie z kanałem 3. W tym czasie sprężyna 12 powoduje docisk grzybka 13 do znajdującego się nad nim gniazda, odsuwając go jednocześnie od drążonego tłoczka 11. W wyniki tego następuje odcięcie od siebie kanałów 2 i 3, a połączenie kanałów 1 i 2. Grzybki 8 i 13 są dociskane do usytuowanych nad nimi gniazd zarówno sprężynami, jak i sprężonym powietrzem z przyłącza 1.

    Rys. 2.16. Zawór rozdzielający grzybkowy 4/2 sterowany pośrednio w położeniu początkowym: 1 - zwora, 2 - cewka, 3 - sprężyna, 4, 5 - tłoczki, 6 - sprężyna, 7 - uszczelka, 8, - grzybek, 9, 10 - sprężyny, 11 - tłoczek drążony, 12 - sprężyna, 13 - grzybek

    Po podaniu napięcia na cewkę otwiera się zawór pomocniczy, zwora zostaje przyciągnięta do góry, a jej górna powierzchnia odcina w tym momencie otwór odpowietrzający 82. Sprężone powietrze wpływa do komory sterującej tłoczków 4, 5 przesuwając je w dół wraz z grzybkami tak, że zostają otwarte drogi przepływu z kanału 1 do 4 i z 2 do 3. Kanał wewnątrz tłoczka 4 jest teraz niedrożny, natomiast tłoczek 5 dociska grzybek 13 do drążonego tłoczka 11. Zatem drogi przepływu z kanału 1 do 2 oraz z 4 do 3 są teraz zamknięte. Po wyłączeniu zasilania elektromagnesu sprężyna 3 dociśnie zworę 1 do dolnego gniazda, i zamknie tym samym dopływ sprężonego powietrza z kanału zasilającego do komory sterującej tłoczków 4, 5. Równocześnie nastąpi połączenie tej komory z otworem odpowietrzającym 82, umożliwiając powrót tłoczków do położeń wyjściowych dzięki zadziałaniu wszystkich sprężyn powrotnych.

    Rys. 2.17. Zawór rozdzielający grzybkowy sterowany pośrednio 4/2 w położeniu włączenia

    Na rys. 2.18 zamieszczono symbole graficzne rozdzielacza pokazanego na rys. 2.16, przy czym na rys. 2.16a zamieszczono jego symbol uproszczony, a na rys. 2.16b symbol szczegółowy.

    Rys. 2.18. Symbol graficzny zaworu rozdzielającego 4/2 pokazanego na rys. 2.16: a) uproszczony, b) szczegółowy

    2.2.4.4. Zawór rozdzielający 4/2 o konstrukcji suwakowej

    Przedstawiony na rys. 2.19 rozdzielacz jest zaworem bistabilnym, umożliwiającym impulsowe sterowanie jego dwoma położeniami. Organ sterujący stopnia głównego złożony jest z dwóch odpowiednio sprzężonych ze sobą elementów: suwaka 4 i płytki 5. Dwa rozdzielacze wspomagające typu 2/2 są zaworami, za pośrednictwem których jest realizowane sterowanie pośrednie. Suwak 4 jest sterowany poprzez spadek ciśnienia w odpowiedniej komarze sterującej. Komory sterujące po obu stronach suwaka 4 napełnione są sprężonym powietrzem poprzez małe kanały w jego tłoczkach z kanału przyłączeniowego 1. Po podłączeniu zasilania 1 oraz po podaniu napięcia na cewkę 1 zwora 2 elektromagnesu przemieszcza się w lewo i udrażnia lewy kanał odpowietrzający 82. Na skutek spadku ciśnienia w lewej komorze sterującej, sprężone powietrze w prawej komorze powoduje przesunięcie suwaka w lewo, a powietrze z lewej komory jest odprowadzane kanałem 82 do atmosfery. Przesunięta wraz z suwakiem 4 płytka 5, która jest dociskana do obudowy sprężyną 6, łączy kanały 2 i 3. Jednocześnie przestrzeń znajdująca się pomiędzy tłoczkami suwaka łączy kanały 1 i 4, jak pokazano na rys. 2.19. Po wyłączeniu napięcia na cewce 1 zwora 2 pod działaniem sprężyny powrotnej 10 przemieszcza się w prawo i odcina kanał odpowietrzający 82. Dzięki temu w lewej komorze sterującej ciśnienie ponownie wzrasta do wartości ciśnienia zasilania. Ponieważ prawa komora napełniona jest powietrzem o tej samej wartości ciśnienia, suwak pozostaje nadal w lewym położeniu.

    Po podaniu napięcia na cewkę 9 zwora 8 przemieszcza się w prawo i udrażnia prawy kanał odpowietrzający 84. Na skutek spadku ciśnienia w prawej komorze, sprężone powietrze z lewej komory powoduje przesunięcie suwaka w prawo, a powietrze z prawej komory jest odprowadzane kanałem 84 do atmosfery. Następuje połączenie kanałów 1 z 2 oraz 3 z 4 jak na rys. 2.20. Po wyłączeniu napięcia na cewce 9 zwora 8 przemieszcza się w prawo dzięki sprężynie powrotnej 11 i odcina kanał odpowietrzający 84. Ciśnienie w prawej komorze sterującej ponownie wzrasta, a suwak pozostaje w swoim położeniu, aż do momentu podania napięcia na cewkę 1.

    Rys. 2.19. Zawór rozdzielający 4/2 - lewe położenie suwaka: 1, 9 - cewka, 2, 8 - zwora, 3, 7 - przycisk ręczny sterowania awaryjnego, 4 - suwak, 5 - płytka, 6 - sprężyna, 10, 11 - sprężyna powrotna

    W przypadku braku napięcia można sterować rozdzielaczem za pomocą ręcznych przycisków 3 i 7. Zadziałanie na przycisk jednego z zaworów wspomagających (pilota) powoduje przesunięcie zwory jego elektromagnesu i udrożnienie kanału odpowietrzającego 82 gdy naciśniemy na przycisk 3, lub 84 gdy uruchomimy przycisk 7.

    Rys. 2.20. Zawór rozdzielający 4/2 - prawe położenie suwaka

    Na rys. 2.21 przedstawiono symbole graficzne rozdzielacza pokazanego na rys. 2.19, przy czym na rys. 2.21a zamieszczono symbol uproszczony, a na rys. 2.21b symbol szczegółowy. Wygląd zewnętrzny tego typu rozdzielacza zaprezentowano na rys. 2.22.

    Rys. 2.21. Symbol graficzny zaworu rozdzielającego 4/2 pokazanego na rys. 2.19: a) uproszczony, b) szczegółowy

    Rys. 2.22. Zawór rozdzielający 4/2 z suwakiem płytkowym firmy Parker

    2.2.4.5. Zawór rozdzielający 5/2

    Na rys. 2.23 pokazano zawór rozdzielający 5/2, którego położenie początkowe utrzymywane jest sprężyną 7 i ciśnieniem, a położenie włączenia uzyskiwane jest za pomocą elektromagnesu lub przycisku ręcznego pilota. Zasilanie pilota oraz prawej komory sterującej suwaka 6 dokonywane jest z dodatkowego kanału zasilającego 12/14. Lewa komora sterująca suwaka napełniana i opróżniana jest za pomocą pilota. Jeżeli jego elektromagnes jest wyłączony, to zwora 2 pod wpływem działania sprężyny powrotnej 3 odcina zasilanie z kanału 12/14, a równocześnie łączy lewy kanał sterujący z kanałem odpowietrzającym 82. Suwak 6 ustawia się w lewym skrajnym położeniu, umożliwiając równoczesny przepływ strumienia powietrza z kanału 1 do 4 i z 2 do 3.

    Rys. 2.23. Zawór rozdzielający suwakowy 5/2 w położeniu początkowym: 1 - cewka, 2 - zwora, 3, 4 - sprężyna powrotna, 5 - przycisk ręczny sterowania awaryjnego, 6 - suwak, 7 - sprężyna

    Po podaniu napięcia na cewkę 1 zwora 2 przesuwa się w lewo i udrażnia kanał zasilający 12/14, z którego sprężone powietrze wpływa do lewej komory sterującej suwaka. Równocześnie komora ta zostaje odcięta od kanału odpowietrzającego 82. Następuje przesunięcie suwaka 6 w prawo, gdyż ciśnienie w lewej komorze działa na większą powierzchnię czynną niż w prawej, pokonując również siłę sprężystości sprężyny 7. W tej chwili jest możliwy przepływ pomiędzy kanałami 1 i 2 oraz 4 i 5, a kanał 3 zostaje odcięty, jak pokazuje rys. 2.24. W razie awarii elektromagnesu lub braku zasilania jego cewki sterowanie ruchem suwaka może być dokonywane przyciskiem ręcznym 5, którego powrót wymusza sprężyna 4. Po zwolnieniu przycisku lub zdjęciu napięcia z cewki suwak wraca do położenia wyjściowego, jak na rys. 2.23.

    Rys. 2.24. Zawór rozdzielający 5/2 w położeniu włączenia

    Na rys. 2.25 przedstawiono symbole graficzne rozdzielacza pokazanego na rys. 2.23, przy czym na rys. 2.23a zamieszczono symbol uproszczony, a na rys. 2.23b symbol szczegółowy. Wygląd zewnętrzny wybranego rozdzielacza 5/2 sterowanego pośrednio z jednym elektromagnesem zaprezentowano na rys. 2.26.

    Rys. 2.25. Symbol graficzny zaworu rozdzielającego 5/2 pokazanego na rys. 2.23: a) uproszczony, b) szczegółowy

    a)
    b)

    Rys. 2.26. Zawory rozdzielające suwakowe 5/2 z jednym elektromagnesem:
    a) firmy Parker, b) firmy Bosch Rexroth

    2.2.4.6. Zawór rozdzielający 5/3

    Konstrukcja tego zaworu w dużej części jest zbliżona do konstrukcji rozdzielacza 5/2 pokazanego na rys. 2.23. W odróżnieniu jednak od tamtego zaworu ten rozdzielacz wyposażony w dwa jednakowe elektromagnesy, a jego budowa jest symetryczna. W przypadku gdy żadna z cewek 1, 12 nie jest zasilana, zwory 3 i 14 poszczególnych elektromagnesów odcinają zasilanie komór sterujących suwaka 6. Położenie środkowe suwaka 6 jest wymuszone przez sprężynę 8, znajdującą się pomiędzy tulejami 7 i 9. Tuleje te rozpychane sprężyną ustawiają suwak 6 w położeniu początkowym, dzięki współpracy jednej z krawędzi suwaka i pierścienia 13 z odpowiednimi wewnętrznymi krawędziami korpusu. Połączone są wtedy ze sobą kanały 2 i 3 oraz 4 i 5, a kanał zasilający 1 jest odcięty, co przedstawia rys. 2.27.

    Rys. 2.27. Zawór rozdzielający suwakowy 5/3 w położeniu początkowym: 1, 12 - cewka, 2, 4, 8, 11, 15 - sprężyna, 3, 14 - zwora, 5, 10 - ręczny przycisk awaryjny, 6 - suwak, 7, 9 - tuleja prowadząca, 13 - pierścień

    Po podaniu napięcia na cewkę 1 zwora 3 pozwala na przepływ sprężonego powietrza do lewej komory zasilającej, przy jednoczesnym odłączeniu tej komory od kanału odpowietrzającego 84. Suwak przesuwa się w prawo, następuje połączenie dróg 1 i 4 oraz 2 i 3, a kanał 5 zostaje odcięty, jak pokazuje rys. 2.28. Sprężyna 8 zostaje ściśnięta, co w przypadku odłączenia napięcia na elektromagnesach pozwoli na powrót suwaka do położenia środkowego.

    W przypadku awarii elektromagnesu lub braku zasilania jego cewki 1 sterowanie ruchem suwaka może być dokonywane przyciskiem ręcznym 5, którego powrót wymusza sprężyna 4. Po zwolnieniu przycisku lub zdjęciu napięcia z cewki suwak wraca do położenia wyjściowego, jak na rys. 2.27.

    Rys. 2.28. Zawór rozdzielający 5/3 w położeniu włączenia lewego elektromagnesu (prawe położenie suwaka)

    Po włączeniu napięcia na cewkę 12, przy wyłączonej cewce 1, zwora 14 odblokowuje zasilanie prawej komory sterującej, co powoduje przesunięcie suwaka w lewe skrajne położenie. Następuje połączenie kanałów 1 i 2 oraz 4 i 5, jak na rysunku 2.29, a kanał 3 zostaje odcięty. Sprężyna 8 zostaje ponownie ściśnięta przez tuleje 7 i 9. Ruch suwaka w lewo można także uzyskać sterując przyciskiem awaryjnym 10.

    Rys. 2.29. Zawór rozdzielający 5/3 w położeniu włączenia prawego elektromagnesu (lewe położenie suwaka)

    Na rys. 2.30 przedstawiono symbole graficzne rozdzielacza pokazanego na rys. 2.27, przy czym na rys. 2.27a zamieszczono symbol uproszczony, a na rys. 2.27b symbol szczegółowy. Wygląd zewnętrzny dwóch wybranych rozdzielaczy 5/3 sterowanych pośrednio zaprezentowano na rys. 2.31.

    Rys. 2.30. Symbol graficzny zaworu rozdzielającego 5/3 pokazanego na rys. 2.27:
    a) uproszczony, b) szczegółowy

    a)
    b)

    Rys. 2.31. Zawory rozdzielające suwakowe 5/3 z dwiema cewkami:
    a) firmy Bosch Rexroth, b) firmy Parker

    Podrozdział 2.3 ››
    Do góry
    Kliknij, aby powrócić do początku tej strony
    Pneumatyka - Wykłady
    Użytkowników online: 2 Odwiedzono dzisiaj: 162 razy
    Aktualizacja: 31/3/2006 Wszystkich odwiedzin od 1 X 2004r.: 424467
     Mapa Witryny | O stronie | Statystyki Zgodność | Kontakt