4

Czasami do napędu mechanizmów hydraulicznych wykorzystuje się energię sprężonego powietrza. Do tego celu opracowano konstrukcję zespołów pneumo-hydraulicznych spełniających dwie funkcje:

— przekazujących energię sprężonego powietrza do oleju w celu wykorzys­tywania go jako nośnika energii w dalszej części układu (przetworniki, wzmac­niacze i pompy pneumohydrauliczne);

— wykonujących określoną pracę przez współdziałające ze sobą oba czynniki, tzn. sprężone powietrze i olej (siłowniki i silniki pneumohydrauliczne).

Wzmacniacze i pompy pneumohydrauliczne przekazują energię sprężonego powietrza do oleju przy jednoczesnym zwiększeniu jego ciśnienia. Natomiast przetworniki pneumohydrauliczne nie zwiększają ciśnienia oleju.

4.1. Przetworniki, wzmacniacze i pompy pneumohydrauliczne

Zadaniem przetworników pneumohydraulicznych jest przekazanie cieczy roboczej energii sprężonego powietrza bez zwiększenia jej ciśnienia w stosunku do ciśnienia sprężonego powietrza.

Na rys. 4.1 pokazano trzy rozwiązania konstrukcyjne przetworników pneumohydraulicznych. W przetworniku z rys. 4. l a ciśnienie powietrza działa bezpośrednio na olej. Przy eksploatacji tego typu przetworników należy zwrócić uwagę na to, żeby były one ustawione w pozycji pionowej i żeby najniższy poziom oleju znajdującego się w tych przetwornikach był położony wyżej niż odbiorniki hydrauliczne. Poza tym odbiorniki hydrauliczne oraz cała instalacja hydrauliczna musi mieć sprawny i szybki w obsłudze układ odpowiet­rzający, gdyż przetworniki tego typu mogą często powodować zapowietrzenie sif układu hydraulicznego. Aby temu zapobiec, stosuje się przetworniki ze ścianką działową, które mogą pracować w dowolnym położeniu. Żeby ścianka działowa spełniała swoje zadanie, musi być elastyczna albo mieć możliwość przesuwania się. Ścianki działowe elastyczne wykonuje się w postaci membran, mieszków lub

Rys. 4.1. Przetworniki pneumohydrauliczne: a) bez ścianki działowej, b) workowy, c) tłokowy

worków (rys. 4. l b), które pod wpływem sprężonego powietrza odkształcają się, wypierając przy tym na zewnątrz olej z przetwornika. Ścianki działowe przesuwające się wykonuje się w postaci tłoków, np. jak na rys. 4.1c. Między częściami pneumatyczną i hydrauliczną przetwornika znajduje się komora wyrównawcza 2 połączona z atmosferą. Stosując komorę wyrównawczą można oddzielić część pneumatyczną od hydraulicznej i w ten sposób zapobiec zapowietrzaniu się oleju. Ponieważ w układzie hydraulicznym zawsze występują przecieki oleju, celowe jest umieszczanie w przetworniku pneumohydraulicznym wskaźnika poziomu oleju. W przetworniku z rys. 4.la wskaźnikiem poziomu oleju jest przezroczysta rurka l, a w przetworniku z rys. 4. l c zastosowano mechaniczny wskaźnik w postaci kołka 1.

W układach napędowych oprócz przetworników pneumohydraulicznych stosuje się wzmacniacze pojedynczego lub podwójnego działania. We wzmacniaczu pojedynczego działania (rys. 4.2a), w celu przesunięcia tłoczyska siłownika hydraulicznego l na drodze S, jego tłok 2 o średnicy D musi przesunąć się także na długości S (jeśli średnica d nurnika 3 jest równa średnicy tłoka siłownika 7). Qzęsto skok S siłownika l jest sumą skoków: S_i (dobiegowego) i S₂ (roboczego). Zwykle przy wykonywaniu skoku S_i jest potrzebna znacznie mniejsza siła niż przy skoku S₂. Aby wzmacniacz zdołał napełnić komorę siłownika l, jego objętość skokowa Q_w musi być większa od objętości komory siłownika Q_s (zwykle (2_W ~ 1,2 Q_s), co powoduje, że wzmacniacze pojedynczego działania są wykorzystywane do napędu tylko małych siłowników hydraulicz­nych. Przy dużych wartościach skoków dobiegowych S_i stosuje się wzmacniacze podwójnego działania, co umożliwia zmniejszenie objętości komory, w której jest

95

O) Start

n T

sprężany olej. Wzmacniacz podwójnego działania z rys. 4.2b jest zbudowany ze wzmacniacza 2 pojedynczego działania i przetwornika pneumohydraulicznego 3. W początkowej fazie ruchu tłoka siłownika l olej jest dostarczany z przetwornika 3, a po wykonaniu skoku S_x włączany jest wzmacniacz 2, który dostarcza olej pod zwiększonym ciśnieniem niezbędnym do wykonania skoku S₂. Objętość skoko­wa Q_w wzmacniacza 2 może wtedy wynosić

(4.1)

gdzie: d niacz.

średnica tłoka siłownika hydraulicznego napędzanego przez wzmac-

b)

<v

4-

^

1 1 1

T4^

II

2 <?"

I

III

II

2

(

0

^^:

,

t-

•fr

~~^~

"..~

^^

3

^_

^r

_~z_~

1 1

to

'-"d-

-of-

*1

r~

~^^_-

~~ — -^

Q*

HL^_

rh

f

13

/

i /

V A A L

/

'

h A

A

L

/ /

fl

li

V V V

i

/ x

f v \

/ \

f

/ /

5

1

52

51

52

S

S

Rys. 4.2. Wzmacniacze pneumohydrauliczne: a) pojedynczego działania, b) podwójnego działania

Objętość przetwornika Q_p musi być większa od objętości —d²S_i

(d — średnica tłoka siłownika hydraulicznego). Zwykle wzmacniacze pojedyn­czego działania ze względu na wymiary gabarytowe buduje się o objętości komory olejowej nie większej niż (l -h- 2) dm³. Jeśli jest celowy napęd pneumohyd-rauliczny i obciążenie siłownika hydraulicznego o objętości komory Q_s, zwykle nie większej niż (1-^2) dm³, jest duże na całym skoku S, wtedy nie są stosowane wzmacniacze, lecz pompy pneumohydrauliczne lub zasilacze elektrohydraulicz­ne.

Pompa pneumohydrauliczna (rys. 4.3) jest sterowanym wzmac­niaczem pojedynczego działania z automatycznie powtarzającym się cyklem pompowania. Wzmacniacz l (rys. 4.3a) jest sterowany przez układ pneumatyczny 2, w którym zawory 2a i 2c są cyklicznie przełączone przez zderzak 2b (związany z tłokiem wzmacniacza 1). Pneumatyczny zawór redukcyjny 4 umożliwia nastawianie potrzebnego ciśnienia oleju, a w zbiorniku 3 jest zmagazynowany

96

napędu pompy, b) konstrukcja pompy

Rys. 4.3. Pompa pneumohydrauliczna: a) schemat

zapas oleju. Zawory zwrotne 5 i 6 uniemożliwiają cofanie się oleju. Powrót tłoka i nurnika wzmacniacza / w górne położenie zapewnia „sprężyna pneumatyczna" zasilana przewodem 7. Na rys. 4.3b pokazano rozwiązanie konstrukcyjne pompy.

Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne wzmacniaczy poje­dynczego działania i podwójnego działania pokazano na rys. 4.4 oraz 4.5. Wzmacniacz pojedynczego działania z rys. 4.4 zawiera siłownik pneumatyczny złożony z tulei cylindrowej 7, tłoka 2, nurnika 3 i sprężyny powrotnej 4. Nurnik 3 spręża olej w komorze 5; ewentualne przecieki oleju są uzupełniane ze zbiornika 7. Do układu napędowego olej jest dostarczany za pomocą przyłączek 6. Dwustopniowe wzmacniacze z rys. 4.5 zostały opracowane jako jednolite konstrukcje zawierające równocześnie wzmacniacz pojedynczego działania i przetwornik. We wzmacniaczu z rys. 4.5a sprężone powietrze poprzez zawór rozdzielający (nie pokazany na rysunku) dostaje się do komory A. Pod wpływem jego działania kurczy się elastyczny mieszek 2 i zamknięty w nim olej wypływa do siłowników hydraulicznych. Tłoczyska tych siłowników wykonują skoki dobie­gowe i następnie napotykają zwiększony opór, co powoduje wzrost ciśnienia w układach hydraulicznym i pneumatycznym (także w komorze B siłownika pneumatycznego). Przy niskim ciśnieniu sprężonego powietrza tłok l jest związany z tylną pokrywą siłownika pneumatycznego przez kulki 3, dociskane do rowka (wykonanego na tłoku /) przez dźwignię 4 i sprężynę 5. Gdy tylko w komorze B ciśnienie sprężonego powietrza wzrośnie ponad określoną wartość (nastawioną napięciem sprężyny 5), wtedy tłok l „wyrywa się" z zamocowania kulkowego i nurnik 6 spręża olej w komorze C. Zamiast elastycznego mieszka

Napęd

i sterowanie...

Rys. 4.4. Konstrukcja wzmacniacza pneumohydraulicznego pojedynczego działania

2 można stosować tłok 2, jak pokazano na rys. 4.5b. Dwustopniowy wzmacniacz z rys. 4.5b działa podobnie jak wzmacniacz z rys. 4.5a, wymaga jednak układu sterującego, który zapewni odpowiednią sekwencję doprowadzania sprężonego powietrza do komory A znajdującej się pod tłokiem 2 i komory B (pod tłokiem !)• Typowe schematy układów napędowych siłowników hydraulicz­nych dwustronnego działania, w których wykorzystano wzmacniacze i przetwór-1 niki pneumohydrauliczne, pokazano na rys. 4.6 i 4.7. Na rys. 4.6 do napędu tłoka <

r—-F———+

Wzmacniacz podwójnego dziafania

Rys. 4.6. Schemat układu napędowego siłownika dwustronnego działania ze wzmacniaczem pneumohydraulicznym pojedynczego działania

Rys. 4.7. Schemat układu napędowego siłownika dwustronnego działania ze wzmacniaczem pneumohydraulicznym podwójnego działania sterowanym przez łącznik drogowy

ic,

siłownika 7 przy ruchu w prawo wykorzystano wzmacniacz pneumohydrauli
ny 2 pojedynczego działania zaopatrzony w zbiornik /uzupełrdafacy
i przetwórni 4 do napędu ruchu w lewo. Wartość, teoretyczne Ii P i *
mogą być uzyskane na tłoczysku siłownika, są następujące " ^J

3 =

KU 3 (4.2)

(4.3)

p

gdzie: p₁ — ciśnienie sprężonego powietrza, p₂ — ciśnienie oleju, p₂ = —-p_l, F,

^F2

— pole powierzchni tłoka wzmacniacza, F₂ — pole powierzchni nurnika wzmacniacza, F₃ i F₄ — pola powierzchni tłoka siłownika. Dodatkowo musi być spełniony warunek

S_WF₂ = SF₃ (4.4)
gdzie: S_w — skok nurnika wzmacniacza, S — skok tłoka siłownika.

Gdy warunek (4.4) nie jest spełniony, tłok siłownika l nie wykona pełnego skoku S.

^1 F,

Czasami do napędu tłoka siłownika l, przy ruchu w lewo, stosuje się
bezpośrednio sprężone powietrze (wtedy przetwornik 4 nie jest montowany
w układzie). Do napędu tłoka siłownika l z rys. 4.7, przy ruchu w prawo,
zastosowano wzmacniacz pneumohydrauliczny podwójnego działania złożony
z wzmacniacza 2 pojedynczego działania i przetwornika 3. Do napędu tłoka przy
ruchu w lewo zastosowano przetwornik 5 (lub bezpośrednie zasilanie sprężonym
powietrzem z sieci — jak pokazano linią przerywaną). Przełączenie zasilania
lewej komory siłownika l z zasilania z przetwornika 3 na zasilanie z wzmacniacza
2 następuje na sygnał podawany przez przestawny łącznik drogowy 4. Do
sterowania układu napędowego oprócz łącznika drogowego 4 zastosowano dwa
pneumatyczne zawory rozdzielające 6 i 7, które —jak przykładowo pokazano na
rys. 4.7 — są przełączane sygnałami podawanymi przez przyciski ręczne Start
i Stop. W początkowej fazie ruchu tłoka w prawo siła teoretyczna P'₂ wynosi
P'₂ = _PlF₃ (4.5)
a następnie rośnie do wartości

P',' =

(4.6)

Oznaczenia identyczne jak na rys. 4.6.

Inne rozwiązanie dwustopniowego wzmacniacza pneumohydraulicznego

zwrotni ^ ^fyS• i '^{ZammSt ł}f ^znika,^drog°^wego ' (^s. 4.7) zastosowano zawór zwrotny 3 i specjalny zawór 5 (zawór kolejności przepływu), który nrzeDuszcza sprężone powtetrze do wzmacniacza / dopiero wtedy, gd^y _Jeg_o dsnS^ określony poz,om (nastawiany zaworem 5). W wyniku przełączenia zaworu

Z w

Rys. 4.8. Schemat układu napędowego siłownika dwustronnego działania ze wzmacniaczem pneumohydraulicznym podwójnego działania sterowanym przez zawór kolejności przepływu

rozdzielającego 6 sprężone powietrze dostaje się najpierw do przetwornika 2, co powoduje przesuw tłoka siłownika 4 aż do chwili, gdy jego tłoczysko oprze się o mocowany przedmiot 7. Z tą chwilą w instalacji sprężonego powietrza zacznie rosnąć ciśnienie, co spowoduje przełączenie zaworu 5 i doprowadzenie sprężone­go powietrza także do wzmacniacza 1. Zadziałanie tego ostatniego spowoduje gwałtowny wzrost ciśnienia oleju w siłowniku hydraulicznym 4. Po powtórnym przełączeniu zaworu rozdzielającego 6 sprężone powietrze dostaje się do przewodu 8, co powoduje powrót siłownika 4 i wzmacniacza l do stanu początkowego.

4.2. Pneumohydrauliczne zespoły napędowe

Do napędu szybkich i zwolnionych ruchów mechanizmów wykorzystuje się czasami pneumohydrauliczne zespoły napędowe, których działanie przedstawio­no na rys. 4.9. Zespół z rys. 4.9a składa się z siłownika pneumatycznego l, siłownika hydraulicznego 2 oraz zbiornika kompensacyjnego 3. Na tłoczysku siłownika hydraulicznego 2 znajduje się nastawny zderzak 8 ustalający długość S ruchu szybkiego. Działanie zespołu jest następujące: sprężone powietrze doprowadzane przewodem 4 do siłownika l powoduje szybki ruch tłoka w lewo. Gdy połączone z tłoczyskiem siłownika l jarzmo 6 oprze się o nastawny zderzak 8, przesuw tłoka w siłowniku pneumatycznym wywołuje równoczesny przesuw tłoka w hydraulicznym siłowniku hamującym 2. Prędkość ruchu obu tłoków nastawia się zaworem dławiącym 7. Po doprowadzeniu sprężonego powietrza do przewodu 5 i połączeniu z atmosferą przewodu 4 tłok w siłowniku l przemieszcza się w prawo. Wycofujący się tłok w siłowniku pneumatycznym wycofuje za pomocą jarzma 6 opierającego się o zderzak 9 również tłok siłownika hydraulicz­nego 2. Wycofanie jest szybkie, gdyż przy tym kierunku ruchu olej przepływa z prawej komory siłownika hydraulicznego do lewej przez zawór zwrotny 10.

102

l z wbudowanym w siłownik pneumatyczny siłownikiem hamującym""

/-•K

' ^Synchr°nizacja ruchów dwóch pneumohvrlr3„i;,.™,„^

się:

Jeśli jarzmo 6 zostanie zaciśnięte pomiędzy zderzakami 8 i 9, wtedy zostanie skasowany ruch szybki realizowany tylko przez siłownik pneumatyczny /.

Na rys. 4.9b podano schemat zespołu napędowego z siłownikiem pneumaty­cznym l z dwustronnym tłoczyskiem. Takie rozwiązanie konstrukcyjne zespołu napędowego może umożliwiać łatwiejszą zabudowę tego zespołu, gdyż z lewej strony nie przeszkadza wystające tłoczysko siłownika hydraulicznego 2.

Na rys. 4.9c przedstawiono zespół napędowy złożony z dwóch siłowników pneumatycznych / z centralnie umieszczonym siłownikiem hamującym 2. Zaletą takiego rozwiązania jest pełne odciążenie tłoczysk siłowników pneumatycznych

1 od momentu zginającego wywołanego siłą hamującą. W przedstawionym na

rys. 4.9c rozwiązaniu ruchy w obu kierunkach są hamowane przez siłownik 2.

Na rys. 4.9d przedstawiono zespół napędowy, w którym siłownik hamujący

2 jest umieszczony we wnętrzu siłownika pneumatycznego 1. Jego zaletą jest bardzo zwarta budowa oraz wyeliminowanie momentu gnącego na tłoczysku pochodzącego od siły hamującej.

W przypadku gdy w zespole napędowym są umieszczone dwa siłowniki pneumohydrauliczne l i 2 (rys. 4.10), powstaje problem synchronizacji ruchów! ich tłoczysk. Na rys. 4.10 przedstawiono dwusiłownikowy układ napędowy¹ łącznie z elementami sterującymi — pneumatycznymi i hydraulicznymi zawora-i mi rozdzielającymi 4,5, 6 i 7. Zawory rozdzielające hydrauliczne 4 i 5 sterowanej pneumatycznie przez zawory pneumatyczne 6 i 7 łącznie z przewodami a i b zapewniają wymaganą synchronizację ruchów. Zbiornik 3 kompensuje) ubytki oleju w układzie napędowym.

Elementy sterujące przepływem i ciśnieniem powietrza

5

Elementy sterujące przepływem i ciśnieniem powietrza można podzielić na: 1) elementy sterujące kierunkiem przepływu powietrza, do których zalicza

się:

— zawory rozdzielające (rozdzielacze),

— zawory zwrotne,

— zawory kolejności przepływu;

2) elementy sterujące natężeniem przepływu powietrza, do których zalicza

— zawory dławiące zwykłe,

— zawory dławiące proporcjonalne;

3) elementy sterujące ciśnieniem powietrza, do których zalicza się:

— zawory redukcyjne zwykłe,

— zawory redukcyjne proporcjonalne;

4) elementy o specjalnym przeznaczeniu, takie jak:

— zawory realizujące określone funkcje logiczne,

— zawory zabezpieczające (przekaźniki ciśnienia),

— zawory do napędu energooszczędnego.

5.1. Elementy sterujące kierunkiem przepływu powietrza

Do elementów sterujących kierunkiem przepływu powietrza zalicza się: zawory rozdzielające (rozdzielacze), zawory zwrotne i zawory kolejności prze-pływu.

Zawory rozdzielające (rozdzielacze) mają za zadanie doprowadzenie lub odprowadzenie powietrza w odpowiednim czasie do określonych odbiorników. O własnościach funkcjonalnych tych zaworów decydują następujące ich cechy:

1. Liczba dróg przepływu (liczba nie połączonych ze sobą trwale otworów ^wykonanych dla przepływu czynnika roboczego przez zawór, odcinanych lub Wzajemnie łączonych przez element sterujący w zaworze); produkowane są

105

czterodrogowy trzypołożeniowy, położenie środkowe odcięte
		lvi^11!) u iaitih ii
		1 *
	czterodrogowy trzypołożeniowy, położenie środkowe połączone z atmosferą
		IX Mli II
		1 V
pięciodrogowy dwupołożeniowy	p
sześciodrogowy trzypołożeniowy
		IfYl^^1 f [lALkl..
		l|v

Tablica 5-2. Symbole sposobu sterowania zaworami

Sterowanie siłą mięśni

— symbol ogólny

— przycisk

— dźwignia

— pedał

Sterowanie mechaniczne

— popychacz

— sprężyna

— dźwignia z rolką

— dźwignia łamana z rolką

- -j

Tablica 5-1. Symbole funkcjonalne zaworów rozdzielających^

Rodzaj zaworu rozdzielającego

Symbol funkcjonalny

dwudrogowy dwupołożeniowy normalnie zamknięty dwudrogowy dwupołożeniowy normalnie otwarty

Sterowanie elektryczne — elektromagnes

trzydrogowy dwupołożeniowy normalnie zamknięty

Sterowanie ciśnieniem

— bezpośrednio przez wzrost ciśnienia

— bezpośrednio przez spadek ciśnienia

— przez różnicę ciśnień

— pośrednio przez wzrost ciśnienia

— pośrednio przez spadek ciśnienia

trzydrogowy dwupołożeniowy normalnie otwarty

--CŁ--

, położenie środkowe odcięte

trzydrogowy trzypołożeniowy

czterodrogowy dwupołożeniowy

107

_{zawór zakż od}

_drogowy z rys. 5.1b

_powietrza i _dopier_O gdy

P _ą ^

kowemu (bądź wyjściowemu) zaworu. Liczba przyłączy wskazuje iludrogowy jest zawór. Funkcja realizowana przez zawór jest symbolicznie pokazana wewnątrz pól kwadratów. Linie umieszczone wewnątrz kwadratów wskazują możliwe połączenia między przyłączami, a strzałki — kierunek przepływu powietrza. Odcięcia przepływu pokazuje się za pomocą poprzecznych kresek, natomiast połączenia dróg wewnątrz zaworów oznacza się za pomocą kropek w miejscu łączenia linii. Wylot powietrza do atmosfery oznacza się za pomocą niezaczernionego trójkąta, którego wierzchołek wskazuje kierunek wypływu. Jeśli trójkąt nie znajduje się bezpośrednio przy symbolu zaworu, oznacza to, iż wylot do atmosfery następuje przez przyłącze umożliwiające przyłączenie przewodu. Zestawienie oznaczeń najczęściej stosowanych zaworów rozdzielają­cych w zależności od liczby dróg i liczby położeń podano w tablicy 5-1.

Symbole stosowane do oznaczenia zewnętrznego sposobu sterowania zaworami podano w tabl. 5.2. Sposoby sterowania zaworu dorysowuje się do symbolu zaworu, prostopadle do kierunku przyłączeń. Dołączenie źródła zasilania do zaworu oznacza się kółkiem z kropką w środku.

Ze względów konstrukcyjnych zawory rozdzielające można podzielić na:

suwakowe, płytkowe i grzybkowe.

Zawory rozdzielające d w u d r o g o w e są najprostszymi zaworami stosowanymi do sterowania przepływem powietrza. Mogą być wykorzystywane jako zawory otwierające lub zamykające dopływ powietrza do odbiorników. Na rys. 5.1 pokazano przykładowe konstrukcje dwudrogowych zaworów: od-

y/////,«<>•—— Rys. 5.1. Dwudrogowe zawory: a) odcinający, b) sterowany mechanicznie

cmającego zasilanie (rys. 5,a) (rys. 5.1b). W zaworze z rys 5. a wypływa otworem 2. Natężenie położenia grzybka 3 nastawianego pracuje jako normalnie zamknięty zostanie wywarty dostatecznie duży nacisk na

kiem 3, wtedy ugnie się sprężyna J i sprężone powietrze może przepływać przez zawór (z otworu l do otworu 2).

Zawory rozdzielające trzydrogowe mogą łączyć odbiornik ze źródłem zasilania i następnie (po powrocie do stanu początkowego) opróżniać go z czynnika roboczego (ewentualnie jest możliwe działanie odwrotne zaworu). Zawory trzydrogowe są zaworami najczęściej stosowanymi w układach pneuma­tycznych. Małe pneumatyczne zawory trzydrogowe z reguły wykonywane są jako grzybkowe i wykorzystywane jako łączniki drogowe lub zawory wspomaga­jące do sterowania dużych zaworów. Na rys. 5.2a i d pokazano przykładowo dwa rozwiązania konstrukcyjne zaworów trzydrogowych. Zawory te mogą być sterowane mechanicznie lub elektromagnesami. Do zaworu trzydrogowego grzybkowego normalnie zamkniętego (rys. 5.2a) sprężone powietrze jest do­prowadzane otworem 1. Gdy popychacz 4 tego zaworu zostanie naciśnięty (ręcznie, mechanicznie, przez siłownik pneumatyczny lub elektromagnes), wtedy zostanie otwarty przepływ sprężonego powietrza z otworu l do otworu 2 i równocześnie zamknięty odpływ powietrza z otworu 2 do otworu 3 (do atmosfery), jak pokazano na rys. 5.2b i c. Na rys. 5.2d pokazano zawór trzydrogowy z wbudowanym wzmacniaczem wewnętrznym typu dysza-prze-slona. Do jego przełączania są potrzebne niewielkie siły. Zawór z rys. 5.2d składa się z korpusu l, tulei 2 i 3, suwaka 4, popychacza 5, grzybka 6 i sprężyn 7,8 i 9 oraz uszczelek o specjalnym kształcie 10 i uszczelek typu 0. Gdy popychacz 5 uchyli grzybek 6, wtedy sprężone powietrze dostarczane do otworu (T) spowoduje przesunięcie suwaka 4 w górę i otrzyma się połączenie otworu ® z otworem @. Po skasowaniu nacisku na popychacz 5 grzybek 6 zamknie się — co spowoduje opuszczenie się suwaka 4 w dół i powtórne przełączenie się kanałów zaworu (do stanu pokazanego na rys. 5.2d). Na rys. 5.2e i f pokazano dźwignie z rolką wykorzystywane do mechanicznego sterowania zaworu z rys. 5.2d. Dźwignia z rys. 5.2f powoduje przełączenie zaworu tylko przy ruchu zderzaka l w prawo. Przy ruchu zderzaka w lewo rolka 2 z dźwigni 3 odchyla się. Sprężyna 4 powoduje powrót rolki 2 i dźwigni 3 do położenia początkowego.

Głównym problemem, który trzeba rozwiązać przy konstrukcji trzydrogo­wych zaworów sterowanych elektromagnetycznie jest zmniejszenie mocy pobie­ranej przez elektromagnesy do wartości umożliwiającej bezpośrednie sprzęg­nięcie zaworów z elektronicznymi układami sterującymi (np. z układami mikroprocesorowymi). Dąży się do konstrukcji zaworów elektromagnetycznych pobierających moc do l W. Na rys. 5.3 pokazano małogabarytowy zawór rozdzielający elektromagnetyczny MZW(konstrukcji MERA-PIAP-Warszawa), który przy ciśnieniu 0,63 MPa pobiera moc 2,5 -h 3,5 W (przy napięciu stałym). Jest on wykorzystywany do bezpośredniego sterowania niewielkimi siłow­nikami, a także może służyć jako zawór wspomagający do sterowania pneumaty­cznego większych zaworów rozdzielających. Po włączeniu napięcia sterującego rdzeń ruchomy 4 (linor) przesuwany przez elektromagnes 5 łączy zasilanie pneumatyczne (otwór 1) z odbiornikiem (otwór 2), równocześnie odcinając wylot do atmosfery (otwór 3a). Po wyłączeniu napięcia sterującego zasilanie zostanie

109

.a* 3 g

*—i -^ r*

.

l

N U

a >>•-

~

g = -o

;> O l*

O uh Q

, S N Ś

E .a S

SS.5

i:ii

ź l

^^NNC.„K

as is £ ^ S 'óT n.

Napięcie sterujape
Nie wtaczane wtaczane

Opróżnianie odbiornika NapeMarie odbiornika

Rys. 5.3. Małogabarytowy zawór rozdzielający elektromagnetyczny MZW konstrukcji MERA-PIAP Warszawa

Rys. 5.4. Zawór rozdzielający trzydrogowy suwakowy (PREDOM-ŁUCZNIK): a) korpus

² suwakiem, b) pokrywa z zaworem wspomagającym, c) pokrywa ze sprężyną; / — korpus,

2 — suwak, 3, 4 — tulejki dystansowe, 5 — uszczelki typu U

111

110

a-}

Elektromagnes

Pokrywa

Elektromagnes

Pokrywa

Rys. 5.5. Trzydrogowe zawory pneumatyczne: a) jednostabilne sterowane siłą mięśni albo pneumatycznie, b) jednostabilne sterowane elektromagnesem i pneumatycznym zaworem wspomagającym, c) dwustabilne sterowane pneumatycznie strumieniem upustowym

M

V			——— >	-/T	T\	~^~i
	1				r			/
e	/r	\	\ W*	1		w|/	t^1	T\
			V			V

£A^i	'	t
J^v
V\A		Z)
v

Rys. 5.6. Schematy sterowania bistabilnych dwupołożeniowych zaworów trzydrogowych- ał stru
mieniami napełniającymi, b) upustowe ' ' '

Napęd i sterowanie...

113

Do zaworu rozdzielającego z rys. 5.5c do obli komór / i 2 doprowadzono przez dławiki D sprężone powietrze. Jeśli jedna z komór (np. komora /) zostanie połączona przez dwudrogowy zawór rozdzielający (A lub B) z atmosferą, wtedy ciśnienie sprężonego powietrza panujące w przeciwległej komorze spowoduje przesunięcie suwaka zaworu w kierunku tej komory zaworu, z której upuszczono sprężone powietrze (na rys. 5.5c w lewo). Jest to tzw. sterowanie upustowe, które ma wiele zalet i wad. W celu porównania tego typu sterowania ze sterowaniem strumieniami napełniającymi komory zaworów sporządzono rys. 5.6.

Na rys. 5.6 pokazano schematy sterowania bistabilnych dwupołożeniowych zaworów trzydrogowych. Z porównania rys. 5.6a i b widać, że przy sterowaniu upustowym (rys. 5.6b) zawory dwudrogowe l są bardzo prostej konstrukcji, mogą mieć małe wymiary i nie wymagają doprowadzenia do nich zasilania jak zawory trzydrogowe l z rys. 5.6a. Mimo tych zalet sterowanie upustowe jest stosowane dość rzadko i tylko w prostych układach napędowych, w których względy bezpieczeństwa odgrywają mniejszą rolę, gdyż przy tym systemie sterowania istnieje groźba, że gdy zaistnieje przeciek powietrza przez przewód sterujący, wtedy może nastąpić nieprzewidziane samoczynne przesterowanie zaworu.

Zawory cztero- i pięciodrogowe mogą łączyć w odpowiedniej kolejności dwa wejścia odbiornika z zasilaniem i następnie z atmosferą (np. mogą łączyć na przemian komory siłownika dwustronnego działania z zasilaniem i następnie z atmosferą). Na rys. 5.7 pokazano konstrukcję pięciodrogowego suwakowego zaworu rozdzielającego dwupohżeniowego. Do korpusu z suwakiem z rys. 5.7a można dołączać różnego rodzaju pokrywy i elementy powodujące przełączanie suwaka. Mogą to być: dźwignia z rękojeścią (rys. 5.7b), elektromag­nes z zaworem wspomagającym pneumatycznym (rys. 5.7c), dodatkowy tłok o powierzchni 2,5-krotnie większej od powierzchni czołowej suwaka (rys. 5.7d) lub pokrywa ze sprężyną (rys. 5.7e).

Zawory suwakowe na ogół można prosto rozwiązać konstrukcyjnie jako pięciodrogowe, natomiast zawory grzybkowe i płytkowe raczej jako cztero-drogowe. Przykład zaworu czterodrogowego grzybkowego zbudowanego z dwóch zaworów trzydrogowych grzybkowych podano na rys. 5.8.

Do sterowania tylko ręcznego lub nożnego stosuje się często proste, nie zawierające wielu uszczelek zawory rozdzielające plytkowe (rys. 5.9a). Są one wykonywane jako dwu- lub trzypołożeniowe w zależności od liczby położeń rękojeści 6. W zaworze z rys. 5.9a powietrze zasilające wpływa do otworu l, skąd dostaje się do pierścieniowego rowka A wykonanego w płytce 5 i jednocześnie osiowym otworem wykonanym w tej płytce przedostaje się ponad płytkę dociskając ją do korpusu dolnego, co zapewnia szczelność zaworu. Powietrze wypływa do odbiornika otworami 2 i 4 (rys. 5.9b, c) w zależności od kątowego ustawienia względem nich rowka A wykonanego w płytce 5. Płytka 5 pokręcana rękojeścią 6 ma trzy położenia rozstawione co 45° (dwa symetryczne położenia skrajne i położenie środkowe). W zależności od montażowego położenia płytki 5 w korpusie zaworu zawór może mieć dwa rozwiązania funkcjonalne pokazane na rys. 5.9b i c.

114

---