Pneumatisch magneetventiel voor een enkelwerkende cilinder

Een pneumatisch magneetventiel regelt de stroom van perslucht naar een pneumatische cilinder, waardoor deze een werkslag naar binnen of buiten kan uitvoeren. Meestal wordt een 3/2-weg ventiel gebruikt, met drie poorten en twee standen: één verbindt met de luchtbron, een andere dient als uitlaat, en de derde is gekoppeld aan de cilinder. Het ventiel wisselt tussen het vullen van de cilinder met lucht om de zuiger uit te schuiven en het afvoeren van lucht om deze in te trekken met behulp van een veermechanisme. Inzicht in de bediening en selectie van het juiste 3/2-weg magneetventiel is cruciaal voor efficiënte en betrouwbare prestaties van het pneumatische systeem.

Inhoudsopgave

• Basisprincipe van pneumatische magneetventielen
• Soorten pneumatische magneetventielen
• Ventielafmetingen
• Basisprincipe van enkelwerkende cilinders

Basisprincipe van pneumatische magneetventielen

Pneumatische magneetventielen regelen de stroomrichting van perslucht met behulp van een bewegend onderdeel, de schuif of zuiger genoemd, die de ventielpoorten blokkeert of opent. De beweging van de schuif kan direct of indirect worden geregeld.

• Directe werking: De solenoïde bedient de schuif rechtstreeks, waardoor deze ventielen geschikt zijn voor lage drukken of vacuüm.
• Indirecte werking: De schuif wordt bediend door systeemdruk via een extra stuurventiel. Deze methode maakt het mogelijk om een kleinere solenoïde te gebruiken om het ventiel te schakelen, maar vereist inlaatdruk om te functioneren.

Besturing van een enkelwerkende cilinder

De poorten van een 3/2-weg richtingsventiel zijn IN (1 of P), UIT (2 of A) en UITLAAT (3 of R). Het ventiel heeft twee standen: één om de cilinder onder druk te zetten en de andere om lucht uit de cilinder naar de uitlaat te laten ontsnappen. Verschillende fittingen kunnen worden aangesloten op de IN- en UIT-poorten, en een geluiddemper kan worden geïnstalleerd in de uitlaatpoort om het geluid te verminderen. Een pneumatische geluiddemper smoorventiel kan de snelheid van de uitlaat regelen en daarmee de snelheid van de cilinderbeweging. Zie Figuur 2 voor symbolen van enkelwerkende cilinders verbonden met luchtcilinderregelkleppen.

Basisprincipe van enkelwerkende cilinders

Een enkelwerkende luchtcilinder is een lineaire actuator die werkt met perslucht. Enkelwerkende cilinders hebben een veer binnenin die de zuiger terugbrengt naar zijn basispositie. Ze worden gespecificeerd door belangrijke parameters zoals slaglengte, boring, stangdiameter, veerkracht en systeemdruk.

Enkelwerkende cilinders zijn voordelig omdat ze minder leidingen, perslucht en bedrading nodig hebben. De veer beperkt echter de werkslag en vermindert de pneumatische kracht.

Soorten pneumatische magneetventielen

Er zijn verschillende soorten pneumatische cilinder magneetventielen beschikbaar, maar het 3/2-wegventiel is het meest relevant voor enkelwerkende cilinders. Deze kunnen zijn:

• Normaal open (NO): Lucht stroomt van poort 1 naar poort 2 wanneer de solenoïde niet geactiveerd is. Wanneer de solenoïde bekrachtigd wordt, wordt lucht afgeblazen van poort 2 naar poort 3. Bij deactivering brengt een veer het ventiel terug naar de open positie.
• Normaal gesloten (NC): Wanneer niet geactiveerd, wordt lucht afgeblazen van poort 2 naar poort 3. Wanneer de solenoïde bekrachtigd wordt, stroomt lucht van poort 1 naar poort 2. Bij deactivering brengt een veer het ventiel terug naar de gesloten positie.
• Bi-stabiel: Een bi-stabiel ventiel verandert zijn positie wanneer geactiveerd en behoudt deze bij deactivering, dus het heeft geen constante energie nodig om zijn positie te behouden.

Ventiel dimensionering

Om de juiste maat voor een magneetventiel voor een pneumatische cilinder te specificeren, moeten het luchtverbruik en de vereiste luchtstroom van het pneumatische systeem worden berekend. De wet van Boyle-Charles (pV=nRT) kan voor deze berekening worden gebruikt. In het geval van een enkelwerkende cilinder zijn het volume, de buislengte, de bedieningsfrequentie en het systeemverlies relevant voor de berekening.

waarbij:

• A: druk ontvangende oppervlakte [mm² ]
• a: inwendige doorsnede van de buis [mm² ]
• p: toevoerdruk [MPa] (1MPa = 10bar)
• N: bedieningsfrequentie [cyclus/min]
• L: cilinderslag [mm]
• l: buislengte [mm]
• t: totale slagtijd [s]
• T: temperatuur [K] (K = °C + 273,15)

De bovenstaande formules zijn geldig voor A.N.R. condities. A.N.R. is een Franse afkorting voor "conditions de l'atmosphère normale de référence", wat betekent "standaard referentie atmosferische condities" (20 °C, 1013 mbar, luchtvochtigheid (relatief) 65%).

Voorbeeld

In dit voorbeeld bevat een pneumatisch systeem een enkelwerkende veerretourcilinder met de volgende parameters:

• Systeemdruk = 0,5 MPa (5 bar)
• Temperatuur = 293K (20 °C)
• Cilinderslag (L) = 50 mm
• Boring/Zuigerdiameter = 40 mm

Om de cilinder met het 3/2-ventiel te verbinden, wordt de volgende buis gebruikt:

• Buislengte (l) = 2 m
• Inwendige buisdiameter (d) = 4 mm

De vereiste bedieningsfrequentie (N) is 50 cycli/min.

De druk ontvangende oppervlakte kan worden berekend uit de boring:

De inwendige oppervlakte van de buis is:

Het luchtverbruik op het moment van extrusie (Q) kan nu worden berekend. In dit geval is dit ook het luchtverbruik voor één cyclus:

Het luchtverbruik per minuut is:

De totale slagtijd (t) is 0,6 s.

Het vereiste debiet:

Het ventiel kan worden geselecteerd wanneer het luchtverbruik en het vereiste debiet zijn berekend. De datasheets van de ventielen moeten worden gecontroleerd om de geschikte ventielen te vinden. Alle datasheets bevatten informatie over de debieten van de ventielen (zie de afbeelding hieronder). Het debiet van het geselecteerde ventiel moet hoger zijn dan het vereiste luchtdebiet van het systeem.

Veelgestelde vragen

Wat is een magneetventiel voor een pneumatische cilinder?

Een magneetventiel voor een pneumatische cilinder reguleert de persluchtstroming om de beweging van de cilinder te controleren, meestal met behulp van een 3/2-weg ventiel.

Hoe werkt een enkelwerkende pneumatische cilinder?

Een enkelwerkende pneumatische cilinder gebruikt perslucht om de zuiger uit te schuiven en een veer om deze terug te trekken, gecontroleerd door een magneetventiel.

Hoe bestuur je een luchtcilinder met een magneetventiel?

Om een luchtcilinder met een magneetventiel te besturen, sluit je het ventiel aan op de luchtbron, uitlaat en cilinder. Het ventiel wisselt tussen luchttoevoer en ontluchting om de zuiger te bewegen.