Коли ви працюєте з важким промисловим обладнанням, дуже важливо розуміти, як у вашій системі рухається рідина. В основі багатьох високопоточних гідравлічних систем знаходиться критично важливий компонент, який називається розподільним клапаном, зокрема серії WH від Bosch Rexroth. На перший погляд ці клапани можуть не виглядати вражаючими, але вони виконують серйозну роботу на заводах і промислових підприємствах по всьому світу.
Що робить клапани управління таким важливим
Подумайте про розподільний клапан як про дорожню поліцію для гідравлічної рідини. Його основна робота полягає в тому, щоб вирішити, куди йде рідина, яка безпосередньо контролює рух вашого обладнання. Незалежно від того, починаєте ви, зупиняєтеся, прискорюєте чи змінюєте напрямок руху гідравлічного циліндра, напрямний регулюючий клапан допоможе це зробити.
Тип WH стосується напрямних клапанів з пілотним керуванням, які використовують гідравлічний тиск для керування основним потоком. Це важливіше, ніж ви думаєте. Коли ви маєте справу з високою швидкістю потоку та великими об’ємами рідини, простому клапану з прямим керуванням просто не вистачає м’язів, щоб виконати роботу. Сили, що діють на великий золотник клапана, величезні, і саме тут стає необхідним пілотне керування.
Компанія Bosch Rexroth розробила свою серію WH саме для таких складних ситуацій. Ці клапани можуть керувати тиском до 350 бар і швидкістю потоку, що досягає 1100 літрів на хвилину. Щоб подати це в перспективу, ми говоримо про переміщення достатньої кількості гідравлічної рідини для живлення масивних промислових пресів, важкого формувального обладнання та великих систем обробки матеріалів.
Як насправді працюють розподільні клапани серії WH
Краса напрямного регулюючого клапана WH полягає в його двоступеневій конструкції. Замість того, щоб намагатися рухати велику, важку золотницю безпосередньо, система використовує маленький пілотний клапан для керування набагато більшим основним клапаном. Це підсилення потужності в дії.
Ось як це працює на практиці. Пілотний ступінь використовує невеликий гідравлічний тиск для переміщення невеликого золотника клапана. Це створює різницю тиску, яка діє на кінці набагато більшої головної золотниці. Ця різниця тиску створює достатню силу для подолання сил рідини та тертя, що дозволяє головному золотнику змінювати положення та перенаправляти весь потік системи.
Позначення WH говорить вам, що це суто гідравлічне пілотне керування. Усі сигнали керування надходять від джерел гідравлічного тиску, а не від електричних соленоїдів. Це робить клапани WH особливо цінними в середовищах, де електричні системи можуть бути проблематичними, наприклад підводне застосування, екстремальні температури або вибухонебезпечні атмосфери.
Всередині корпусу клапана ви знайдете отвір, де золотник із загартованої сталі ковзає вперед і назад. На золотнику є ретельно розроблені контакти та канавки, які збігаються з отворами в корпусі клапана. Коли золотник рухається, він відкриває та закриває ці шляхи потоку, спрямовуючи рідину до різних приводів або назад до бака.
Різні конфігурації для різних потреб
Напрямні регулюючі клапани бувають різних конфігурацій, і розуміння термінології допомагає під час вибору правильного клапана. Цифри, які ви бачите в описі клапанів, стосуються кількості портів і позицій.
Чотириходовий трипозиційний клапан (позначається як 4/3) має чотири рідинні з’єднання та три різні робочі положення. Чотири порти зазвичай включають подачу насоса, зворотний бак і два робочі порти, які підключаються до вашого приводу. Три позиції зазвичай включають дві активні позиції для переміщення циліндра або двигуна в будь-якому напрямку, а також центральну позицію.
Ця центральна позиція має більше значення, ніж багато хто уявляє. У закритій центральній конфігурації весь потік припиняється, коли клапан повертається до центру. Це добре працює з насосами фіксованого робочого об’єму та коли вам потрібно точне утримання положення. Відкритий центр дозволяє потоку насоса повертатися в резервуар у нейтральному положенні, зменшуючи виділення тепла, але потенційно дозволяючи приводу дрейфувати під навантаженням. Конфігурації тандемного центру пропонують золоту середину, розвантажуючи насос, блокуючи порти приводу.
Серія WH пропонує всі ці центральні умови та багато іншого. Ви можете замовити клапани з пружинним центруванням, коли пружини штовхають золотник назад у нейтральне положення, або з центруванням під тиском, де гідравлічний тиск утримує золотник у центрі. Деякі програми потребують конфігурації зміщення пружини або гідравлічних фіксаторів, які утримують котушку в будь-якому положенні, яке було останньою командою.
Технічні характеристики, які мають значення
Коли ви порівнюєте напрямні регулюючі клапани, певні специфікації вказують на те, що насправді цей клапан може виконувати у вашій системі. Серія WH охоплює номінальні розміри від NG10 до NG32. Цей номінальний розмір безпосередньо залежить від того, який потік може витримати клапан.
Клапан NG10 може обробляти від 200 до 300 літрів на хвилину, що підходить для машин середнього розміру. Перейдіть до NG32, і ви побачите максимальну пропускну здатність 1100 літрів на хвилину. Цей більший розмір – це те, що ви б вибрали для найбільших промислових пресів або високошвидкісного виробничого обладнання.
Максимальний робочий тиск 350 бар відносить клапани WH до високопродуктивної категорії. Багато промислових систем працюють при тиску від 200 до 250 бар, тому наявність цього додаткового тиску забезпечує запас надійності та дозволяє клапану працювати в найскладніших контурах.
Усі регулювальні клапани WH монтуються відповідно до стандарту ISO 4401. Цей міжнародний стандарт точно визначає, де розташовані порти та як обробляється монтажна поверхня. Чому це має значення? Тому що це означає, що ви потенційно можете замінити клапан Bosch Rexroth на еквівалент Parker або Eaton, не змінюючи колектор або водопровідну систему. Ця стандартизація економить величезну кількість часу та грошей на проектування та обслуговування системи.
Клапани працюють з гідравлічними рідинами на основі мінерального масла або фосфатного ефіру в діапазоні температур від мінус 30 до плюс 80 градусів Цельсія. Це широке робоче вікно охоплює більшість промислових середовищ, не вимагаючи спеціальної температурної компенсації.
Реальні програми, де WH Valves Excel
Зайдіть на будь-яке важке виробниче підприємство, і ви, ймовірно, побачите на роботі клапани керування серією WH. Металургійні заводи використовують їх для керування масовими формувальними пресами. Заводи для лиття під тиском покладаються на них для високоефективних затискних систем, які утримують прес-форми закритими під надзвичайним тиском.
Великі верстати є ще одним поширеним застосуванням. Коли обробному центру з ЧПК потрібно швидко розташувати важкий стіл або затиснути деталь, напрямний регулюючий клапан WH забезпечує необхідне рішуче, потужне перемикання. Здатність клапана працювати з високою швидкістю потоку означає, що ці рухи відбуваються швидко, скорочуючи час циклу та збільшуючи продуктивність.
Транспортно-розвантажувальне обладнання, наприклад гідравлічні ліфти та підйомні платформи, також виграє від технології WH. Для цих застосувань понад усе необхідна надійність, і проста, надійна конструкція напрямного клапана з пілотним керуванням забезпечує саме це.
Що робить клапани WH особливо придатними для цих застосувань, так це їх стійкість до не ідеальних умов експлуатації. Промислові гідравлічні системи часто не можуть підтримувати умови ультрачистої рідини, які вимагають більш складні пропорційні клапани. Клапани WH надійно працюють із чистотою гідравлічної рідини приблизно за ISO 4406 20/18/15, тоді як для пропорційних клапанів може знадобитися 19/16/13 або вище. Ця різниця у вимогах до фільтрації безпосередньо призводить до зниження експлуатаційних витрат і збільшення інтервалів обслуговування.
Порівняння клапанів WH із конкурентами
Крім Bosch Rexroth, ринок промислових регулюючих клапанів включає кілька великих гравців. Підрозділ Eaton Vickers пропонує серію DG3V-10 для гідравлічного пілота та DG5V-10 для електромагнітного пілота. Вони безпосередньо конкурують з клапанами WH і WEH, пропонуючи подібну пропускну здатність і номінальний тиск.
Parker Hannifin виробляє великі пілотні клапани серії D81VW та ширшої лінійки серії D. Як і інші, ці клапани відповідають стандартам монтажу ISO 4401 і забезпечують порівнянну продуктивність.
Цікава річ у цьому конкурентному середовищі полягає в тому, наскільки схожими стали топові характеристики. Усі три основні виробники пропонують клапани, розраховані на тиск 350 бар і витрату 1100 літрів на хвилину. Усі вони дотримуються однакових стандартів монтажу. Ця конвергенція відображає вимоги ринку до взаємозамінності та створила ситуацію, коли конкуренція більшою мірою залежить від другорядних факторів, таких як час доставки, технічна підтримка та конкретні параметри конфігурації, а не лише обмеження продуктивності.
Азіатські виробники також вийшли на ринок з клапанами, сумісними з ISO 4401. Такі компанії, як Huade і Shanghai Lixin, пропонують WH-сумісні продукти за конкурентоспроможними цінами, особливо привабливими для покупців у регіонах, що швидко розвиваються. Хоча ці альтернативи можуть відрізнятися від бренду, вони дотримуються тих самих основних принципів дизайну та стандартів монтажу.
Технічне обслуговування та загальні проблеми
Однією з істотних переваг напрямних регулюючих клапанів серії WH є їх відносно простий профіль обслуговування. На відміну від складних пропорційних клапанів з їх вузькими допусками та складними системами зворотного зв’язку, традиційні клапани з пілотним керуванням досить поблажливі.
Найпоширенішим видом несправності є залипання золотника, зазвичай викликане забрудненням гідравлічної рідини. Дрібні частинки можуть накопичуватися в невеликих зазорах між котушкою та отвором, перешкоджаючи плавному руху. Регулярна заміна рідини та адекватна фільтрація запобігають більшості цих проблем.
Внутрішній витік розвивається з часом, оскільки нормальний знос збільшує зазор між золотником і отвором. Це проявляється у меншій швидкості приводу, зменшеному зусиллі та підвищеному виділенні тепла. Коли внутрішній витік стає надмірним, єдиним реальним виправленням є заміна клапана. Вартість відновлення зазвичай перевищує вартість нового клапана для більшості розмірів.
Зовнішній витік через ущільнювачі або фітингові з’єднання зазвичай легше вирішити. Багато ущільнень можна замінити без спеціальних інструментів. Однак, якщо сама золотниця пошкоджена в зоні ущільнення, потрібна заміна.
На клапанах WH на особливу увагу заслуговує пілотний тиск подачі. Оскільки пілотний контур контролює положення основного золотника, будь-які проблеми з керуючим тиском безпосередньо впливають на роботу клапана. Незалежно від того, чи використовується внутрішнє джерело живлення від головного насоса, чи зовнішнє джерело живлення від окремого джерела, цей тиск має залишатися стабільним і достатнім для надійного перемикання.
Початкова вартість якісного гідророзподільника може здатися значною. Збірки Bosch Rexroth середнього класу можуть коштувати близько 450 доларів, а більші або складніші конфігурації коштують дорожче. Однак загальна вартість володіння значною мірою залежить від надійності та терміну служби. Клапани WH надійно працюють протягом багатьох років з мінімальною увагою.
Майбутнє технології направленого керування
Індустрія гідравлічних клапанів не стоїть на місці. Дві основні тенденції змінюють ландшафт, хоча жодна з них не зробила клапани типу WH застарілими.
Пропорційні регулювальні клапани пропонують безперервне регулювання потоку, а не просте перемикання. Змінюючи вхідний сигнал, ви можете точно контролювати швидкість і силу приводу. Це забезпечує значні переваги для застосувань, які вимагають плавного руху або точного позиціонування. Проте пропорційні клапани вимагають набагато чистішої гідравлічної рідини, потребують регулярного калібрування та, як правило, коштують дорожче на придбання та обслуговування.
Цифрова гідравліка представляє більш фундаментальну зміну підходу. Замість використання аналогових клапанів, таких як серія WH, або пропорційних клапанів, цифрові гідравлічні системи використовують масиви швидкоперемикаючих клапанів. Швидко пульсуючи цими клапанами, система може досягти точного керування, яке конкурує з пропорційними клапанами або перевершує їх, зберігаючи при цьому простоту та надійність компонентів типу «вмикання-вимкнення».
Цифрова гідравліка обіцяє значну економію енергії за рахунок усунення багатьох втрат на дроселювання, властивих традиційним системам. Технологія також забезпечує вбудоване резервування, оскільки кілька малих клапанів можуть компенсувати, якщо один з них виходить з ладу. Витрати на виробництво можуть суттєво знизитися, коли обсяги збільшаться, оскільки цифрові клапани простіше виготовляти, ніж прецизійні пропорційні.
Незважаючи на ці досягнення, традиційні розподільні клапани WH зберігають важливі переваги. Вони вимагають менш складної електроніки керування, переносять забруднення краще, ніж пропорційні клапани, і легко інтегруються в існуючі системи, побудовані відповідно до стандарту ISO 4401. Для застосувань, які потребують надійного перемикання з великим потоком без безперервного контролю, клапани WH залишаються найбільш економічно ефективним рішенням.
Bosch Rexroth усвідомлює ці конкуруючі навантаження та розробив свою стратегію Connected Hydraulics. Цей підхід додає датчики та цифрові інтерфейси до традиційних гідравлічних компонентів, переводячи їх у середовище Industry 4.0 без необхідності повного перепроектування системи. Клапан WH з інтегрованими датчиками тиску та моніторингом положення може надати цінні дані для прогнозованого технічного обслуговування, виконуючи свою основну функцію перемикання.
Вибір правильного клапана
Вибір між традиційним розподільним клапаном WH і новішими технологіями залежить від ваших конкретних вимог до застосування. Для нових систем, які вимагають точного контролю швидкості або складних профілів руху, пропорційні клапани або цифрова гідравліка мають сенс, незважаючи на їх вищу вартість і вимоги до обслуговування.
Для заміни частин у існуючих системах крани WH зазвичай є найбільш практичним вибором. Вони відповідають стандартним схемам кріплення ISO 4401, працюють з існуючими пілотними схемами та забезпечують перевірену надійність. Зосередьте свій вибір постачальників на компаніях, які пропонують хорошу технічну підтримку та потрібні вам спеціальні параметри конфігурації, як-от регульований час перемикання або центрування тиску.
Коли контроль забруднення досягти важко або неможливо, традиційні направляючі клапани з пілотним управлінням явно перевершують пропорційні альтернативи. Такі галузі промисловості, як гірнича промисловість, лісове господарство та знесення, часто потрапляють до цієї категорії. Більші внутрішні зазори та простіша конструкція клапана WH витримують умови, які швидко виведуть з ладу більш складні елементи керування.
Головне – підібрати технологію клапана до реальних потреб системи, а не автоматично вибирати найновішу опцію. Регулювальні клапани серії WH залишаються у виробництві десятиліттями, тому що вони ефективно вирішують реальні проблеми. Вони продовжуватимуть обслуговувати промислові системи до тих пір, поки існують додатки, які цінують простоту, надійність і пропускну здатність з безперервним регулюванням.
Розуміння того, як ці клапани працюють, що вони роблять добре та де альтернативи можуть служити краще, допоможе вам приймати обґрунтовані рішення для ваших конкретних гідравлічних систем. Незалежно від того, обслуговуєте ви наявне обладнання чи проектуєте нові установки, напрямний регулюючий клапан WH заслуговує на розгляд як перевірене та надійне рішення для систем керування рідинами високої потужності.
