Как выбрать пневматический клапан
Кроме отличий, связанных с количеством входов и позиций переключения, распределители различаются по внутренней конструкции и внешнему дизайну. По конструкции выделяют распределители: клапанного типа (со сферическим или плоским седлом), золотникового типа, с плоским золотником и с поворотным золотником. Но даже среди этих типов могут применяться разные конструктивные решения и материалы. Например, золотник может сам иметь уплотнительные кольца или же уплотнение размещаются неподвижно в корпусе распределителя. Особенности конструкции влияют на срок службы распределителя, усилие переключения, управляющие элементы, расход, давление, размер и стоимость. В российской действительности часто, к сожалению, квалификация персонала не высока, поэтому на первый план по важности выходят такие характеристики как устойчивость к поломкам и цена. И наиболее подходящими в этом случае являются распределители клапанного и золотникового типа.
Если дискретные распределители используются для выполнения операций полного переключения потока, то пропорциональные регуляторы позволяют менять на выходе давление и расход. Преобразование входного сигнала в конкретный выходной сигнал — это наиболее важная их функция. Обычный пропорциональный регулятор состоит из двух элементов — системы управления и запорно-регулирующего устройства. Система управления состоит из двух 2/2-(лин/поз) управляющих (пилотных) клапанов (или одной пропорциональной катушки) и электронного блока оценки. Запорно-регулирующее устройство содержит интегрированный пневматический усилитель. На контакты блока управления подается стандартный сигнал КиП — напряжение постоянного тока 0-10 В или ток 0-20 мА. Напряжение или ток соответствуют конкретному значению давления. Фактическое давление на выходе измеряется с помощью интегрированного датчика давления и передается на электронный блок оценки, который сравнивает фактическое давление с заданным. Затем электронный блок в соответствии с отклонением давления (рассогласованием) между заданным и фактическим давлением переключает пилотные клапаны, которые в свою очередь перемещают запорный элемент пневматического усилителя до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое давление.
В случае «стандартных» дискретных распределителей возможны только конечные положения запорного элемента, т.е. «ОТКРЫТ» и «ЗАКРЫТ». Пропорциональные распределители делают возможным получение промежуточных положений — «ЧАСТИЧНО ОТКРЫТ». Задающим элементом для переключения между рабочими положениями является пропорциональный соленоид. При подаче управляющего сигнала от электронной системы устанавливается новое напряжение на секциях катушки, и в результате изменения напряженности магнитного поля запорный элемент перемещается. В результате этого приоткрываются или призакрываются отдельные воздушные каналы. Это позволяет организовать не только разомкнутый или замкнутый контур управления движением поршня цилиндра, но также и контролировать его скорость. При этом клапан берет на себя так называемую функцию дросселирования. При скорости переключения около 100 Гц пропорциональные распределители могут демонстрировать очень хорошую динамику.
Пропорциональные регуляторы и распределители более универсальны, но стоят значительно дороже дискретных. Тем не менее, в номенклатуре концерна Festo есть пропорциональный регулятор давления VPPE экономичный по цене и пригодный для большинства задач пропорционального управления.
Несмотря на относительно высокую стоимость, пропорциональные распределители не заменимы во многих случаях, например, для пневматического поддержания постоянной силы натяжения при разматывании кусков материала, при позиционировании цилиндров. В последнем случае цилиндр снабжается датчиком линейного перемещения, который обеспечивает сигнал обратной связи о действительном положении поршня. И еще одно интересное применение пропорционального распределителя: на его основе европейский лидер в области автоматизации концерн Festo разработал систему «мягкой остановки» (Soft stop), которая сокращает время цикла на 30%. Данная система позволяет осуществлять быстрое перемещение между двумя крайними точками, а безударность остановки обеспечивается пропорциональным распределителем, который по определенному закону изменяет расход воздуха на входе и выходе цилиндра.