NAMUR ventily v procesnej automatizácii
Fungovanie pneumatických technologických ventilov
V pneumatických systémoch ako aj technologických rozvodoch sa používajú lineárne pohony (ovládanie pomocou piestnicových valcov), alebo pohony schopné uhlového otáčania, tzv. otočné alebo rotačné pohony (ovládanie pomocou rotačných aktuátorov). Riadiace prvky môžu byť pneumatické alebo elektrické.
Pneumatické riadenie a ovládanie je veľmi obľúbené v procesnej automatizácii.
Či sú procesné ventily ovládané lineárnym alebo rotačným pohybom, pneumatika sa používa okrem riadenia aj na automatické ovládanie niektorých bezpečnostných funkcií v prípade výpadku prúdu.
Ide napríklad o vrátenie jednotlivých ovládaných prvkov do definovanej polohy v prípade výpadku prúdu.
Pneumatické ovládanie pohonov má oproti elektrickému niekoľko výhod:
- minimálna potreba údržby
- obsahujú málo súčiastok
- vysoký počet prevádzkových cyklov
- môžu byť preťažené
- ľahko nastaviteľná prevádzková rýchlosť
- môžu byť použité vo výbušnom prostredí
Technologické ventily majú široké pole použitia a v niektorých prípadoch je ich dizajn unikátny, preto sa nebudeme venovať ich prehľadu.
V tejto kapitole si ukážeme ich fungovanie a ovládanie, hlavne pneumaticky riadené rotačné pohony, ako aj ich riadiace jednotky, tzv. NAMUR ventily.
Konštrukciu technologického ventilu ovládaného pneumatickým rotačným valcom možno logicky rozdeliť na tri časti:
technologický ventil
časť potrubia a rozvodovpneumatický rotačný pohon
otvára a zatvára technologický ventilriadiaci ventil (NAMUR ventil)
cestný ventil, ktorý riadi rotačný pohon (valec)
Pneumaticky riadený rotačný pohon
Konštrukcia, prevedenie a rozmery pneumaticky riadených pohonov sa líšia podľa výrobcov, preto si v tejto kapitole povieme iba o základných charakteristikách a aspektoch fungovania a ovládania.
Jedna zo základných konštrukcii je postavená na báze spojenia ozubeného hrebeňa s ozubeným kolieskom, ktoré spoločne vytvárajú rotáciu.
Hriadeľ poháňaný ozubeným kolieskom je priamo ovládaným hriadeľom pohonu.
Dva ozubené hrebene sú spojené s dvoma protiľahlými piestami, ktoré ovládame stlačeným vzduchom.
Pohybom hrebeňa sa ozubené koliesko otáča.
Podobne ako u piestnicových valcov, existujú 2 druhy funkcií:
- dvojčinné
- jednočinné (návrat pružinou)
V prípade dvojčinných rotačných valcov (pohonov) je stlačený vzduch smerovaný na vonkajšiu alebo vnútornú stranu piestov podľa toho, akým smerom je potrebné otáčať ovládaný hriadeľ. To sa dá jednoducho urobiť pomocou 5/2 alebo 5/3-cestného ventilu.
V prípade jednočinných rotačných aktuátorov je návrat do kľudovej polohy vykonaný mechanickou pružinou.
V tomto prípade sú pružiny umiestnené v komorách na vonkajších stranách dvoch protiľahlých piestov.
Keď dochádza k odvzdušneniu riadiaceho vzduchu, piesty (a cez nich ovládaný hriadeľ) sú vrátené do kľudovej polohy pomocou pružín.
Rotačné pohony majú dve rozhodujúce rozhrania na prípoje ventilov, ktoré sú normované:
- rozhranie pre riadiace ventily | VDI/VDE 3845 (NAMUR)
- rozhranie pre technologické ventily | ISO 5211 | DIN 3337
NAMUR udáva rozhranie pre prípoje, na základe ktorého je možné montovať riadiaci ventil priamo na telo rotačného pohonu, čim sa zabezpečí priame spojenie pracovných vetiev ventilu s pohonom.
Norma udáva prípoje ktorými sa dá rotačný pohov montovať priamo na technologické ventily.
NAMUR ventily
NAMUR ventilmi nazývame riadiace cestné ventily, ktoré disponujú rozhraním prípojov podľa normy NAMUR (VDI/VDE 3845).
NAMUR ventily sa od bežných ventilov líšia v tom, že ich prípoje (porty) na pracovnej vetve nie sú na protiľahlej strane k napájaniu a odfukom, ale na bočnej strane a ich rozmiestnenie je presne prispôsobené na montáž priamo na rotačný pohon.
Na nasledovnom obrázku je znázornený elektricky riadený 5/2-cestný štandardný NAMUR ventil, s prípojom G1/4", so zvýrazneným NAMUR rozhraním. Typové číslo: MNH 510 701.
 |
Na ovládanie rotačných pohonov sa rozšírili 2 rozmery s NAMUR rozhraním:
- NAMUR ventil s prípojom G 1/4" | označenie: [NAMUR G1/4"]
- NAMUR ventil s prípojom G 1/2" | označenie: [NAMUR G1/2"]
Rozmery NAMUR rozhrania
| T | D1 | D2 | M | |
| NAMUR G1/4" | G 1/4" | 32 | 24 | M 5 |
| NAMUR G1/2" | G 1/2" | 45 | 40 | M 6 |
Označenie M udáva miesto polohovacieho kolíku (koľajová skrutka) na rotačnom pohone, ktorý zapadá do slepého otvoru na ventile.
Pod označením R rozumieme montážne otvory na ventile.
Ventil MNH 510 701 je elektricky riadený 5/2- cestný NAMUR ventil, pomocou ktorého vieme ovládať dvojčinný rotačný pohon.
Prípoje 2 a 4 sú na bočnej strane ventilu. Tieto dva prípoje sú obkolesené O-krúžkom, ktorý zabezpečuje tesnenie medzi ventilom a pohonom.
Prívod vzduchu na prípoji 1, ako aj odfuky na prípojoch 3 a 5 sú umiestnené na štandardne a sú závitové.
Ventil MNH 310 701 je elektricky riadený 3/2- cestný NAMUR ventil, pomocou ktorého vieme zabezpečiť ovládanie jednočinného rotačného pohonu.
Prípoj 2 je na bočnej strane ventilu.
Prívod vzduchu na prípoji 1, ako aj odfuk na prípoji 3 sú umiestnené na štandardne a sú závitové.
Štandardný 3/2-cestný ventil má 3 prípoje, na fotke však vidno 4 prípoje.
PREČO?
Jednočinný rotačný pohon má tiež dva pneumatické prípoje.
Jeden je prípoj stlačeného vzduchu na ovládanie pohonu.
Druhý prípoj je prepojený s pružinovou komorou, cez ktorý sa odvzdušňuje, keď ovládame piest.
V priemyselných procesoch sa často chceme vyhnúť tomu, aby sa okolitý vzduch dostal po kondenzácii do komory pružiny rotačného pohonu a spôsobil poruchu (napr.: pri chemickom alebo vlhkom prostredí). Preto využívame takzvané preplachovanie a čistenie pružinovej komory.
Keď dochádza k odvzdušneniu ovládanej strany rotačného pohonu (3/2-cestný, NC, monostabilný ventil v kľudovej polohe), tak časť vzduchu na odfuku sa dostáva späť do pružinovej komory a zbytkový vzduch sa odvzdušní cez ventil do okolitej atmosféry.
Pružinová komora je takto preplachovaná čistým vzduchom z odfuku, čím sa zabraňuje nežiaducej prítomnosti okolitého vzduchu v komore.
HAFNER ventily s NAMUR rozhraním
HAFNER Pneumatika má k dispozícii mimoriadne širokú škálu ventilov s NAMUR rozhraním vrátane rôznych doplnkov a jedinečných riešení zvyšujúcich efektivitu, hospodárnosť a bezpečnosť priemyselnej prevádzky.
- Elektricky riadené ventily | 3/2, 5/2 a 5/3 varianty
- Pneumaticky riadené ventily | 3/2, 5/2 a 5/3 varianty
- Manuálne ovládané, pákové ventily | 3/2 a 5/2 varianty
- Bezpečnostné ventily
- Rýchloodvzdušňovacie ventily
- Škrtiace-spätné ventily
- Rôzne adaptéry, príslušenstvo
Okrem štandardných funkcii je dostupná aj široká ponuka jedinečných a špeciálnych verzií:
- NAMUR Flex | mení 5/2-cestný ventil na 3/2-cestný
- Plne nehrdzavejúce prevedenie | 1.4404
- Odolné voči extrémne nízkym teplotám | -50°C ... +50°C
- BSP a NPT závity na prípojoch
- S certifikáciou ATEX do výbušného prostredia
- Výber rôznych materiálov | bez neželezných ťažkých kovov
- Návrat pneumatickou alebo kombinovanou pružinou
- Prevedenie s vymenenými prípojmi na pracovnej vetve (vymenené porty 2 a 4)
- Rôzne druhy manuálneho ovládania
MNH 510 701 štandardný NAMUR ventil
Charakteristické parametre:
Ventil MNH 511 701 má návrat do kľudovej polohy kombinovanou pružinou (mechanická a pneumatická zároveň).
V prípade výpadku prúdu sa monostabilný ventil vráti do kľudovej polohy, tým zároveň nastaví aj technologický ventil do zatvorenej polohy.
MNH 510 701
MNH 511 701
 |
- Zátka na ochranu proti vlhkosti.
- Plne uzavretá cievka, s možnosťou otočenia o 360°. Na požiadanie aj v ATEX prevedení.
- Jadro ovládača z mosadze, na požiadanie aj v prevedení z nehrdzavejúcej ocele.
- Plastové (PA) telo predregulátora, na požiadanie aj v hliníkovej verzii.
- Manuálny pomocný ovládač z mosadze. Na požiadanie aj z nehrdzavejúcej ocele v hliníkovom tele.
- piestový posúvač z nehrdzavejúcej ocele, ostatné vnútorné súčiastky: mosadz, POM, NBR, FKM.
- Upevňovacie skrutky z nehrdzavejúcej ocele.
- Telo ventilu z eloxovaného hliníka, na požiadanie z nehrdzavejúcej ocele.
- Záslepka z mosadze, dostupná aj z nehrdzavejúcej ocele.
- Patentovaný dynamický tesniaci systém HAFNER s veľmi nízkym trením.
HAFNER NAMUR rozmery:
- 701 séria | prietok: 1250 l/min | prípoj: G 1/4" | rozhranie: NAMUR G 1/4"
- 101 séria | prietok: 2250 l/min | prípoj: G 3/8" | rozhranie: NAMUR G 1/4"
- 121 séria | prietok: 3000 l/min | prípoj: G 1/2" | rozhranie: NAMUR G 1/2"
MNH 350 701 HAFNER NAMUR-Flex ventil
Ventil MNH 350 701 je elektricky riadený 5/2-cestný monostabilný ventil, návrat pneumatickou pružinou, určené na ovládanie dvojčinných rotačných pohonov. (Funkciou plne zodpovedná typu MNH 510 701.)
Použitím medzikusu Flex vznikne 3/2-cestný ventil, kde je pružinová komora odvzdušnená.
Ventil MNH 351 701 má návrat do kľudovej polohy zabezpečený kombinovanou pružinou.
MNH 350 701
funguje ako 5/2 ventil
MNH 350 701 + Flex medzikus
funguje ako 3/2 ventil
Toto riešenie má význam, kde potrebujeme jedným typom ovládať jednočinné aj dvojčinné pohony. V takomto prípade nie je potrebné si zadovážiť dva rôzne typy ventilov (3/2 a 5/2 ventily). ale stačí iba jediný typ na výkon dvoch rôznych funkcií.
UB 701 HAFNER NAMUR recyklačný blok
Ventil má prípojové rozhranie NAMUR G 1/4", bol vyvinutý na ovládanie pneumatických rotačných pohonov s návratom s pružinou. Ventil zabezpečuje, aby sa okolitý vzduch nedostal späť do pružinovej komory rotačného pohonu, ktorý má návrat do kľudovej polohy pružinou.
HAFNER UB 701 recyklačný blok plne garantuje, že sa do pružinovej komory dostane výlučne vzduch z odfuku.
Najčastejšie sa používa pri diaľkovom ovládaní, kedy sú riadiace ventily (štandardné 3/2-cestné ventily) umiestnené v ovládacom panely a zároveň sa musí vylúčiť možnosť prieniku okolitého vzduchu do pohonov.
Cez NAMUR rozhranie sa blok montuje priamo na pohon, cez prípoj 1 je napájaný stlačeným vzduchom z 3/2- cestného riadiaceho ventilu.
Ďalšie špeciálne, či bezpečnostné riešenia s NAMUR rozhraním tu nebudeme spomínať, lebo už nepatria k základným poznatkom o pneumatických systémoch. V prípade záujmu však radi poskytneme dodatočné informácie k tejto téme na:
V nasledujúcej kapitole sa budeme venovať spojkám a hadičkám.