Pneumatische Steuerkomponenten und Grundschaltungen
In pneumatischen Systemen sind Steuerelemente entscheidende Komponenten zur Steuerung und Regelung des Drucks, der Durchflussmenge, der Strömungsrichtung der Druckluft und zur Signalübertragung. Durch ihre Verwendung können verschiedene pneumatische Kreisläufe gebildet werden, um sicherzustellen, dass pneumatische Betätigungselemente wie erforderlich ordnungsgemäß funktionieren. Pneumatische Steuerkomponenten können je nach Funktion und Anwendung in drei Hauptkategorien eingeteilt werden: Druckregelventile, Stromregelventile und Wegeventile. Darüber hinaus gibt es pneumatische Logikkomponenten, die durch Richtungsänderung und Ein-{3}}Ausschalten des Luftstroms verschiedene logische Funktionen erreichen.
①Druckregelventil und Druckregelkreis
Druckregelventile werden hauptsächlich zur Steuerung des Gasdrucks im System und zur Erfüllung verschiedener Druckanforderungen eingesetzt. Druckregelventile können in drei Typen eingeteilt werden: Der erste Typ ist das Druckminderventil, das der Druckreduzierung und -stabilisierung dient; Der zweite Typ ist das Sicherheitsventil, das der Druckbegrenzung und dem Sicherheitsschutz dient, nämlich das Überdruckventil. Der dritte Typ ist ein Sequenzventil, das bestimmte Steuerungen basierend auf unterschiedlichen Gasleitungsdrücken durchführt.
1. Sicherheitsventil
Das Sicherheitsventil spielt eine Rolle beim Sicherheitsschutz im System. Wenn der Systemdruck den angegebenen Wert überschreitet, öffnet sich das Sicherheitsventil und gibt einen Teil des Gases in die Atmosphäre ab. Dadurch wird sichergestellt, dass der Systemdruck den zulässigen Wert nicht überschreitet und so Unfälle durch zu hohen Druck im System verhindert werden. Der Aufbau und das grafische Symbol des Sicherheitsventils sind in der Abbildung dargestellt.
Abbildung: Aufbau und grafisches Symbol des Sicherheitsventils
2. Druckreduzierventil
Die Funktion des Druckminderventils besteht darin, den Druck der Gasversorgungsquelle auf den vom Gerät benötigten Druck zu reduzieren und sicherzustellen, dass der Druckwert nach der Druckreduzierung stabil bleibt. Die Grundleistung eines Druckminderventils umfasst den Druckregelbereich, die Druckcharakteristik und die Durchflusscharakteristik. Druckeigenschaften und Durchflusseigenschaften sind zwei wichtige Merkmale eines Druckminderventils und dienen als entscheidende Grundlage für dessen Auswahl und Verwendung. Bei der Auswahl eines Druckminderventils sollten dessen Typ und Druckregulierungsgenauigkeit anhand der Nutzungsanforderungen bestimmt werden. Anschließend sollte sein Durchmesser entsprechend dem maximal erforderlichen Ausgangsdurchfluss ausgewählt werden. Der Aufbau des Druckminderventils ist in der Abbildung dargestellt. Der Luftquellendruck des Ventils sollte um 0,1 MPa höher sein als der maximale Ausgangsdruck. Das Druckminderventil wird im Allgemeinen nach dem Wasserabscheider und Luftfilter und vor dem Ölnebelöler installiert, wie in der Abbildung dargestellt. Bitte beachten Sie, dass Einlass und Auslass nicht vertauscht werden. Wenn das Ventil nicht verwendet wird, sollte der Knopf gelockert werden, um zu verhindern, dass sich die Membran unter Druck häufig verformt, was ihre Leistung beeinträchtigen könnte.
Abbildung: Der Aufbau des Druckminderventils
Abbildung: Einbaulage des Druckminderventils
3. Druckregelkreis
Der Druckregelkreis ist ein grundlegender Kreis, der den Druck im Kreis innerhalb eines bestimmten Bereichs hält oder es dem Kreis ermöglicht, Drücke unterschiedlicher Niveaus zu erreichen. Zu den am häufigsten verwendeten gehören Primärdruckregelkreise und Sekundärdruckregelkreise.
Primärdruckregelkreis
Der Primärdruckregelkreis dient dazu, den Druck des Gasspeichers so zu regeln, dass er den vorgegebenen Druckwert nicht überschreitet. Externe Steuerentlastungsventile und elektrische Kontaktmanometer werden häufig zur Steuerung des Starts und Stopps von Luftkompressoren verwendet, um den Druck im Luftspeichertank innerhalb des angegebenen Bereichs zu halten. Es werden elektrische Kontaktmanometer eingesetzt, die hohe Anforderungen an Motor und Steuerung stellen. Sie werden häufig zur Steuerung kleiner Luftkompressoren eingesetzt, wie in der Abbildung dargestellt.
Abbildung: Diagramm des Primärdruckregelkreises
2) Sekundärdruckregelkreis
Der sekundäre Druckregelkreis steuert hauptsächlich den Luftquellendruck des pneumatischen Systems. Bei pneumatischen Getrieben werden der Wasserabscheider und der Luftfilter, das Druckminderventil und der Ölnebelöler häufig gemeinsam als pneumatische dreiteilige Sätze bezeichnet. Wie in der Abbildung dargestellt, handelt es sich um einen sekundären Druckregelkreis, der aus dreiteiligen pneumatischen Sätzen besteht.
Abbildung: Sekundärdruckregelkreis
② Durchflussregelventil und Geschwindigkeitsregelkreis
Um den reibungslosen und zuverlässigen Betrieb des Zylinders zu gewährleisten, sollte die Bewegungsgeschwindigkeit des Zylinders kontrolliert werden. Eine gängige Methode ist die Verwendung eines Durchflussregelventils, um dies zu erreichen. Das Durchflussregelventil steuert die Bewegungsgeschwindigkeit des pneumatischen Aktuators durch Regulierung der Gasdurchflussrate, und die Steuerung des Gasflusses wird durch Änderung des Durchflussquerschnitts des Durchflussregelventils erreicht. Zu den häufig verwendeten Durchflussregelventilen gehören Drosselventile, Einwegdrosselventile, Abgasdrosselventile usw.
Einweg-Drosselventil
Das Einweg-Drosselventil ist ein kombiniertes Steuerventil, das aus einem Einweg---Wegeventil und einem parallel geschalteten Drosselventil besteht. Seine Struktur und sein grafisches Symbol sind in der Abbildung dargestellt. Wenn der Luftstrom von Anschluss P nach Anschluss A strömt, wird er durch das Drosselventil gedrosselt. Beim Durchfluss von A nach P öffnet das Rückschlagventil ohne Drosselung. Einweg-Drosselventile werden häufig in der Geschwindigkeitsregelung und Verzögerungskreisläufen von Zylindern eingesetzt.
Abbildung: Aufbau und grafisches Symbol der Drosselrückschlagklappe
2. Geschwindigkeitsregelkreis
Doppeltwirkende Zylinder verfügen über zwei Einstellmethoden: Einlassdrosselung und Auslassdrosselung. Die Abbildung zeigt den Ansaugdrossel-Einstellkreis. Wenn während der Ansaugdrosselung die Lastrichtung der Kolbenrichtung entgegengesetzt ist, ist die Kolbenbewegung anfällig für ein Ungleichgewichtsphänomen, das heißt ein Kriechphänomen. Wenn die Lastrichtung mit der Kolbenrichtung übereinstimmt, neigt die Last dazu, trocken zu laufen, was dazu führt, dass der Zylinder die Kontrolle verliert. Daher wird der Ansaugdrossel-Verstellkreis meist bei vertikal eingebauten Zylindern eingesetzt. Bei horizontal eingebauten Zylindern übernimmt der Einstellkreis im Allgemeinen den Abgasdrossel-Einstellkreis, wie in der Abbildung dargestellt. Wie in der Abbildung dargestellt, handelt es sich um den Drehzahlregelkreis, der aus Drosselventilen besteht. Wenn Druckluft von Ende A angesaugt und von Ende B ausgestoßen wird, öffnet sich das Rückschlagventil des Einweg-Drosselventils A, um den stangenlosen Hohlraum des Zylinders schnell aufzublasen. Da das Einwegventil des Einwegdrosselventils B geschlossen ist, kann das Gas im Stangenhohlraum nur über das Drosselventil abgeführt werden. Durch Einstellen des Öffnungsgrads der Drosselklappe B kann die Bewegungsgeschwindigkeit beim Ausfahren des Zylinders verändert werden. Umgekehrt kann die Einstellung des Öffnungsgrads der Drosselklappe A die Bewegungsgeschwindigkeit des Zylinders beim Einfahren ändern. Diese Steuermethode gewährleistet den stabilen Betrieb des Kolbens und wird am häufigsten verwendet.
Abbildung: Unidirektionaler Einstellkreis für doppelt-wirkenden Zylinder
Abbildung: Drehzahlregelkreis bestehend aus Drosselventilen Abbildung
③ Elektromagnetisches Wegeventil und pneumatischer Steuerkreis
1. Wegeventil
Das Wegeventil dient zur Steuerung der Strömungsrichtung der Druckluft und der Unterbrechung des Luftstroms. Pneumatische Wegeventile können je nach Struktur des Ventilkerns in verschiedene Typen eingeteilt werden, z. B. Schieberventiltyp, Kugelventiltyp, Flachflächentyp, Steckertyp und Membrantyp, wobei der Kugelventiltyp und der Schiebeventiltyp häufiger verwendet werden. Entsprechend den verschiedenen Steuerungsmethoden können sie in elektromagnetische Steuerungstypen, pneumatische Steuerungstypen, mechanische Steuerungstypen, manuelle Steuerungstypen und Zeitsteuerungstypen usw. eingeteilt werden. Entsprechend ihren Funktionsmerkmalen können sie in unidirektionale Steuerungstypen und Umkehrtypen klassifiziert werden. Entsprechend der Anzahl der Anschlüsse und der Anzahl der Arbeitspositionen des Ventilkerns kann es in verschiedene Typen eingeteilt werden, wie z. B. zwei-Positionen, zwei-Wege, zwei-Positionen, drei-Wege und drei-Positionen, fünf-Wege, wie in der Tabelle gezeigt.
Tabelle: Anschlüsse und Arbeitspositionen von Wegeventilen
2. Elektromagnetisches Wegeventil
Das elektromagnetische Wegeventil nutzt die Saugkraft eines Elektromagneten, um den Ventilkern zu drücken, um die Arbeitsposition des Ventils zu ändern und so die Strömungsrichtung des Luftstroms zu steuern. Da es durch Signale gesteuert werden kann, die von Druckknopfschaltern, Endschaltern, Näherungsschaltern usw. gesendet werden, ist es einfach, eine elektropneumatische kombinierte Steuerung zu erreichen und kann mit einem breiten Anwendungsspektrum ferngesteuert werden. Die gebräuchlichste Klassifizierung von Magnetventilen basiert auf der Anzahl der Anschlüsse und der Arbeitsposition des Ventilkerns, einschließlich Zwei--Zwei--Wege-, Zwei-{7} Drei-{{8}-Wege-, Drei-{9}Fünf-{10}-Wege-Ventile und viele andere. Abhängig von der Anzahl der vom Elektromagneten angetriebenen Spulen werden Magnetventile in einfach-gesteuerte und doppelt-gesteuerte Typen eingeteilt. Ventilelektromagnete werden je nach den unterschiedlichen verwendeten Stromquellen in drei Typen eingeteilt: Wechselstromtyp, Gleichstromtyp und lokaler Typ. Bei diesem Typ handelt es sich um den lokalen AC-Gleichrichtertyp. Dieser Elektromagnet selbst ist mit einem Halbwellengleichrichter ausgestattet, der Wechselstrom direkt nutzen kann und dabei die Struktur und Eigenschaften eines Gleichstrom-Elektromagneten aufweist. Bei der Verwendung sollte das geeignete elektromagnetische Wegeventil entsprechend den Steuerungsanforderungen ausgewählt werden.
Die Abbildung zeigt ein schematisches Diagramm des Funktionsprinzips eines direkt-wirkenden einzelnen elektrisch gesteuerten zwei-elektromagnetischen Drei-Wege-Wegeventils-.
Abbildung: Funktionsprinzipdiagramm des direkt-wirkenden einzelnen elektrisch gesteuerten elektromagnetischen Wegeventils
Funktionsprinzip: Wenn der Elektromagnet nicht erregt ist, wird der Ventilkern durch die Feder zum oberen Ende gedrückt und verbindet 7 und A. Wenn der Elektromagnet erregt ist, drückt der Eisenkern den Ventilkern durch die Schubstange zum unteren Ende und verbindet P und A.
Die Abbildung zeigt das Funktionsprinzipdiagramm eines direkt-wirkenden, doppelt elektrisch gesteuerten elektromagnetischen Wegeventils mit zwei-Positionen und fünf{2}}Wegen. Die Abbildung zeigt das Funktionsprinzipdiagramm des vorgesteuerten, doppelt elektrisch gesteuerten Wegeventils.
Abbildung: Funktionsprinzipdiagramm eines direkt-wirkenden, doppelt elektrisch gesteuerten Zwei--Fünf-{2}Wege-Magnetventils mit zwei Positionen
Abbildung: Funktionsprinzipdiagramm eines pilotgesteuerten, doppelt elektrisch gesteuerten Wegeventils
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