Ventily

.

Monostabilní ventil je ovládán jednostranně pneumatickým signálem s návratem do základní polohy. Ovládání spočívá v přivedení pneumatického signálu a k přesunu ventilu do aktivní polohy. V této poloze se ventil nachází pouze do doby, dokud je na ovládacím vstupu pneumatický signál. Pokud ovládací signál odpojíme, dojde pomocí vratné pružiny ve ventilu k jeho návratu do základní polohy.

Bistabilní ventil je ovládán oboustranně pneumatickým signálem. Ovládání spočívá v přivedení signálu na ovládací vstupy. Potřebujeme-li přesunout ventil do aktivní polohy, přivedeme na určený vstup signál v podobě stlačeného vzduchu. Dojde k přesunu ventilu. Tento signál odpojíme, ale ventil setrvá ve své aktivní poloze. Pokud potřebujeme přesunout ventil zpět do základní polohy, musíme použít opačný ovládací vstup, do kterého zavedeme signál. Tím se ventil přesune a ovládací signál může být odpojen. Ventilům s tímto způsobem ovládání někdy říkáme paměťové.

Elektricky ovládané ventily

Elektricky ovládané ventily dělíme podle principu ovládání na:

·           monostabilní

·           bistabilní

Podle vnitřního uspořádání ovládacího systému na:

·           elektromagnetické

·           elektropneumatické

Konstrukce ventilů

Konstrukce je závislá na výrobci jaké provedení ventilu zvolí. Asi nejběžnější provedení spočívá v hliníkovém kvádru (na obrázku je použit funkční průřez ventilem 3/2), do něhož jsou vyvrtány příslušné otvory kolmo k šoupěti. Pohybem šoupěte do stran dochází k přepínání mezi jednotlivými otvory a tedy ke změně proudění stlačeného vzduchu. Na šoupěti se nachází zúžená část a ta se na znázorněném obrázku nachází v poloze 3-2. Zpravidla v této poloze pak vzduch ze zařízení proudí skrz otvor 2 a následně 3 do okolí.

Elektromagnetický ventil – jde o způsob, jakým je přenesen pohyb z elektrické cívky na šoupě ventilu. Nejlépe je tento způsob patrný z obrázku. Zde vidíme přímé spojení mezi šoupětem a jádrem cívky. Po připojení elektrického napětím, vzniká na cívce elektromagnetické pole, které vtahuje kovové jádro. Pohybem jádra dochází i k pohybu šoupěte, tedy k přesunu zúžené části šoupěte a propojení potřebných průduchů. Na obrázku je znázorněno provedení 3/2 ventilu, ve variantě monostabilní. Opačný pohyb šoupěte je realizován vratnou pružinou. Děje se tak po odpojení napětí z ovládací cívky.

Provedení elektromagnetického bistabilního ventilu je na obrázku. Způsob posunu šoupěte pomocí elektrické cívky je stejný jako v předcházející variantě. Opačný pohyb šoupěte není realizován vratnou pružinou, ale také ovládacím systémem s další elektrickou cívkou.

Shrneme-li vlastnosti elektromagnetických ventilů, i přes své výhody a minimum nevýhod se s nimi setkáváme v elektropneumatice minimálně. Daleko větší zastoupení mají ventily elektropneumatické. U elektromagnetických ventilů jde především o problematiku s ovládáním větších tlaků v souvislosti s většími průtoky. Se vzrůstajícím tlakem a vzrůstajícím průtokem je třeba navyšovat výkon ovládací elektrické cívky. Čím je větší tlak či průtok, je síla potřebná k pohybu šoupěte také větší. Tomu pak musí odpovídat výkon ovládací cívky.

Schopnost ovládat záporné tlaky je jistou výhodou, se kterou se setkáváme v aplikacích vakuové techniky. V takovém případě si můžeme dovolit ovládat i větší průtoky.

Elektropneumatické ventily – konstrukce pohybující šoupětem je u těchto ventilů o něco složitější. Jedná se o odlišný způsob, jakým pohybujeme šoupětem. Na přiloženém obrázku vidíme elektropneumatický ventil monostabilní 3/2 a na následujícím obrázku je nakreslený ventil elektropneumatický bistabilní 3/2. Pokud se jedná o další nejčastěji používaný ventil 5/2, je jiná pouze základní konstrukce se šoupětem. Pohyb šoupěte je realizován pomocí jednočinného pneumotoru. Ovládání vzduchu do pneumotoru je řešeno pomocí elektromagnetického ventilu 3/2, který je napájen ze vstupu č.1 ovládaného ventilu.

Elektropneumatické ventily disponují schopností ovládat poměrně velké tlaky při použití velkých průtoků. Rozdíl v ovládání monostabilního a bistabilního ventilu je stejný jako u ventilů elektromagnetických.

Výhody elektropneumatických ventilů:

ü  schopnost ovládat velké tlaky

ü  schopnost ovládat velké průtoky

ü  ovládací cívky mají minimální výkon potřebný k ovládání ventilu (minimální zatížení ovládacích obvodů! - nejčastější důvod pro jeho časté používání)

Nevýhody elektropneumatických ventilů:

ü  neschopnost ovládat zpravidla tlaky nižší jak cca 2Bar

ü  problematické použití pro ovládání vakua (nutnost použití externího napájení tlakem)

ü  vyšší složitost konstrukce (zanedbatelný vliv na životnost a spolehlivost)

ü  vyšší cena (samotného ventilu, v celkovém součtu všech ovládacích komponentů vychází celé zařízení levnější)

ü  větší rozměry

Požadujeme-li velkou rychlost pneumotorů a sílu, je potřeba zajistit dostatečný výkon a průtok elektropneumatického ventilu. Bohužel jistou nevýhodou se může zdát nemožnost použít ventil pro nižší tlaky jak cca 2Bar. K přesunu šoupěte, i kdyby ve ventilu nebyl tlak, potřebujeme minimální sílu danou odporem těsnění při pohybu šoupěte. V souvislosti s minimálním ovládaným tlakem souvisí nemožnost ovládat záporné tlaky. (pouze s externím napájením tlaku)

Výběr vhodného ventilu volíme s ohledem na ovládaný pneumatický prvek. Následuje výběr dle systému ovládání ventilu, mechanické či elektrické. Dále pokračujeme podle požadavků na tlak a průtok mezi elektromagnetickou či elektropneumatickou variantou. Na závěr budeme vybírat z principu ovládání, mezi monostabilním a bistabilním ventilem.