Vezérlőszelepek csoportosítása, kialakítása

Pneumatikus vezérlőelemek

Az előzőekben már definiáltuk, hogy számunkra a pneumatika a sűrített levegővel történő vezérlést és erőátvitelt jelenti. Ebből adódóan a sűrített levegőt előállító berendezés, valamint a kiépített léghálózat közvetett módon kötődik a pneumatikához, a pneumatikus vezérlésekhez.

A vezérlések és végrehajtó elemek ismerete mellett szükséges ismernünk, hogy milyen a komplex pneumatikus rendszer elvi felépítése.

A pneumatikus működtetésű végrehajtó elemek (munkahengerek, forgatóhengerek, stb.) mozgását az irány, a sebesség, az erő és a működési sorrend tekintetében szelepek vezérlik.

A szelepeket funkciójuk alapján csoportosítjuk:

A szelepek mellett egy alkalmazási példa kapcsolási rajza is látható. A funkciót megvalósító szelep szimbóluma piros színnel van jelölve. A kapcsolási rajzokról és az ábrázolási módokról részletesen egy következő tananyagban lesz szó.

• Útirányt vezérlő szelepek

  - útszelepek
  A levegőáramlás irányát vezérlik.
  A végrehajtó elemek vagy további vezérlőszelepek vezérlését látják el.
  
  Alkalmazási példa: Egy kettősműködésű munkahenger vezérlése egy kézi működtetésű 5/2-es útszelep alkalmazásával.
  
  



• Mennyiségszabályzó szelepek

  - fojtó-, és fojtó-visszacsapó szelepek
  Korlátozzák a szelepen átáramló levegő mennyiségét.
  Alkalmazási példa: A fenti példánál maradva, a munkahenger sebességét fojtó-visszacsapó szelepekkel állítjuk be, ahol mindig a munkahengerből távozó levegőt fojtjuk.
  
  
  



• Nyomást meghatározó szelepek

  - nyomásszabályzók
  A beállított nyomást állandó értéken tartják.
  Alkalmazási példa: A fenti példánál maradva, a munkahenger által kifejtett erőt, az azt működtető sűrített levegő nyomásával lehet meghatározni. A sűrített levegő nyomását egy nyomásszabályzó szelepen keresztül állíthatjuk be a kívánt értékre, amelyet a hozzá kapcsolt manométeren lehet ellenőrizni.
  
  



• Gyorsleürítő szelepek

  A munkahengerek gyorslégtelenítésére használatos a dugattyúsebesség megnövelése érdekében.
  

  Alkalmazási példa: A fenti munkahenger példájánál maradva, a munkahengernek rendkívül gyorsan kell véghelyzetbe állni, azért a munkahenger mínusz kamrájában lévő levegőt rendkívül gyorsan szükséges leszellőztetni. A kiáramló levegőt nem a vezérlőszelepen, hanem a gyorsleürítő szelepen keresztül pufogtatjuk ki, így a levegő közvetlenül a munkahengernél, nagy keresztmetszeten áramlik ki a szabadba.

  
  
  
  



• Logikai szelepek

  Valamely logikai alapműveletet (ÉS, VAGY, NEM) megvalósító pneumatika szelep. A logikai műveletekkel, a Boole-algebra alkalmazásával szinte mindenmatematikai feladat megoldható.

  Alkalmazási példa: egy egyszeres működésű munkahenger vezérlése két darab kézi működtetésű 3/2-es szeleppel és egy logikai VAGY (OR) szeleppel. A kapcsolásban vagy az egyik, vagy a másik útszeleppel tudjuk működtetni a munkahengert. Mindkét szelep működtetése esetén a munkahenger alaphelyzetben marad, mert a logikai VAGY az jelenti, hogy vagy az egyik, vagy a másik bemenő jel hatására lesz kimenő jel. Ehhez hasonló logikai szelep, a logikai ÉS (AND).

  
  



• Visszacsapó szelepek

  Az egyik irányban zárják, a másik irányban nyitják az áramlás útját.

  Alkalmazási példa: a kettősműködésű munkahenger alaphelyzetbe állításához - levegőtakarékossági szempontokat figyelembe véve - nincs szükség akkora nyomásra, mint amekkora a munkahengert véghelyzetbe működteti. Az alaphelyzetbe állításhoz kisebb nyomást állítunk be a nyomásszabályzón, mint a rendszernyomás. A visszacsapó szelep biztosítja, hogy a munkahenger mínusz kamrájából a levegő szabadon átáramolhasson, és a szelepen kipufogjon, amikor a munkahenger véghelyzetbe áll. Azonban a visszacsapó szelep visszafelé már zárja az áramló közeg útját, és csak a nyomásszabályzó szelepen keresztül tud áramolni a sűrített levegő.

  
  

Útszelepekről általánosan

Az útszelepek a sűrített levegő áramlásának indítására, megállítására és irányítására szolgálnak. Ezek a szelepek gyakorlatilag a munkahengerek, végrehajtó elemek vagy további szelepek vezérlését látják el.

Ki kell hangsúlyozni, hogy az útváltó szelepek nem szabályozási feladatokra lettek megalkotva, tehát nem tud a nyomáson és tömegáramon változtatni.

Az útszelepeket - különböző szempontok szerint - csoportosíthatjuk:

• szerkezet szerint
  • tolattyús
  • ülékes
• működtetés és vezérlési mód szerint
  • mechanikus működtetésű
  • kézi működtetésű
  • pneumatikus vezérlésű
  • elektromos vezérlésű
• helyzetstabilitás szerint
  • monostabil (egy stabil helyzete van a szelepnek)
  • bistabil (két stabil helyzete van a szelepnek)
  • három-, vagy több állású
• kapcsolási állapot szerint - egyes szelepek esetén
  • 2/2-es és 3/2-es szelepek esetén
    • alaphelyzetben nyitott
    • alaphelyzetben zárt
  • 3/3-as, 4/3-as és 5/3-as szelepek esetén
    • középállásban zárt
    • középállásban nyitott
    • középállásban leszellőztetett
• csatlakozások és működési helyzet
  • 2/2-es
  • 3/2-es
  • 3/3-as
  • 4/2-es
  • 5/2-es
  • 4/3-as
  • 5/3-as
    Ezeken kívül vannak még további, egyedi kivitelű szelepek, azonban azok alkalmazása nem általános. A legáltalánosabban használatos szelepek vastag betűvel vannak jelölve.

A fenti csoportosításokat az alábbiakban tekintjük át részletesebben.

Útszelepek szerkezeti kialakítása

A szelepek szerkezeti kialakítása alapvetően meghatározzák a szelep felépítését, kialakítását. Ezért ismerjük meg, hogy mi a különbség a két változat között.

Minden útszelep egyik alapeleme a szeleptest. A szeleptest egyesíti és tartja össze a szelep többi elemét.
Másik legfontosabb eleme a mozgórész vagy záróelem, amely nyitja, zárja illetve összeköti a szelep csatlakozásait.

A mozgórész elmozdításával a megfelelő nyílások kapcsolódnak össze, meghatározva ezzel a sűrített levegő áramlásának irányát is.

A záróelem lehet tolattyú vagy szeleptányér. Ennek megfelelően megkülönbözetünk:

• tolattyús és
• ülékes szelepeket
  

Tolattyús szelepek

A tolattyús szelepeknél a megfelelő csatlakozások kapcsolatát a hengeres tolattyú axiális irányú (tengelyirányú) elmozdulása hozza létre.

Az alábbi két ábrán a tolattyús szerkezetű szelep zárt és nyitott helyzete látható.

Ülékes szelepek

Ülékes szelepek esetén a szeleptányér és az ülék záródásával megakadályozza a közeg szabad áramlását.
Az alábbi két ábrán az ülékes szerkezetű szelep zárt és nyitott helyzete látható.

Útszelepek működtetés és vezérlési mód szerinti csoportosítása

Az útszelep működtetése lényegében a mozgórész egyik stabil helyzetből a másikba való elmozdítására korlátozódik. Az elmozdulás a szelep működtetésére fordított mechanikai munka segítségével történik.

• mechanikus működtetésű,
• kézi működtetésű,
• pneumatikus vezérlésű,
• elektromos vezérlésű szelepeket

• közvetlen vagy direkt vezérlésű
  A szelep átváltása közvetlenül, az áramló közeg energiájának a felhasználása nélkül kerül átváltásra.
• elővezérelt
  Ebben az esetben létezik egy kisebb útszelep - úgynevezett elővezérlő szelep -, amely a főszelep átváltását vezérli. Az elővezérlő szelep működéséhez szükséges energiát a vezérelt közegből nyeri.
• segédlevegős elővezérelt
  Működésében megegyezik az elővezéreltnél leírtakkal, azzal a különbséggel, hogy az elővezérlő szelep működtetéséhez külön táplevegő-ellátást biztosítunk, tehát nem a vezérelt közegből nyeri az átkapcsoláshoz szükséges energiát.

Útszelepek helyzetstabilitás szerinti csoportosítása

A szelep helyzetstabilitása tulajdonképpen arra utal, hogy a szelepnek hány stabil helyzete lehetséges abban az esetben, ha megszűnik a szelepet működtető mechanikai munka (amely lehet, mechanikus, kézi, pneumatikus vagy elektromos).

• monostabil
  A szelepnek egy stabil helyzete van. A működtető- vagy vezérlő jel hatására a szelep átvált; majd ennek megszűnésekor a szelep alaphelyzetbe áll vissza. (Ha nagyon leegyszerűsítve szeretnénk példát hozni, akkor ez olyan, mint a "kapucsengő". Addig jelez a csengő, ameddig nyomjuk a kapcsolót...)
• bistabil
  A szelepnek két stabil helyzete van. A működtető vagy vezérlő jel hatására a szelep átvált; és mindaddig abban a pozícióban marad, ameddig a vezérlő jel a szelep visszaállására nem készteti. A bistabil szelepeket impulzusszelepnek is szokás nevezni, mert elektromos vagy pneumatikus vezérlés esetén egy impulzus is elegendő a szelep átváltására. (A fenti egyszerűsített példánál maradva, a bistabil kapcsolás olyan, mint a "villanykapcsoló". Elegendő csak egy pillanatra működtetni a kapcsolót, és a lámpa égve marad...)
• három-, vagy több állású
  Elnevezéséből adódóan a szelepnek több állása lehetséges, annak kialakításától és működtetésétől függően.

Útszelepek csatlakozási számuk és működési helyzetük

A szelepek "kapcsolási állapota", valamint a "csatlakozási számuk és működési helyzetük" részletes ismertetése egy következő tananyagban lesz elérhető. Most csak azért tekintjük át, hogy értelmezni tudjuk a szelepek jelölését.

Az útváltó szelepek jelölése a munkaági csatlakozónyílások száma (a vezérlőcsatlakozásokat nem számítva) és a működési helyzetek száma szerint történik:

[csatlakozások száma] / [működési helyzetek száma]

Például:

3/2-es útszelep (ejtsd: "három per kettes") A szelepnek 3 munkaági csatlakozása és

2 működési helyzete van.

Csatlakozások és működési helyzetek száma alapján a leggyakrabban alkalmazott szelepek: 2/2-es, 3/2-es, 5/2-es, és 5/3-as

Tekintsük át a gyakorlatban...

Az elektromos vezérlésű szelepek, vezérlési mód szerinti csoportosítására példák:

Elektromos, direkt vezérlésű szelep (pl.: MH 311 015)

Szerkezeti kialakítás szerint: ülékes szelep
Vezérlési mód szerint: direkt vezérlésű
Helyzetstabilitás szerint: monostabil
Kapcsolási állapot szerint: alaphelyzetben zárt
Csatlakozási szám és működési helyzet szerint: 3/2-es

A mágnestekercs által létrehozott mágneses erő közvetlenül működteti a szeleptányért, átkapcsolva ezzel a szelepet.

Elektromos, elővezérelt vezérlésű szelep (pl.: MH 310 701)

A szelep logikailag két részre bontható: főszelepre és elővezérlő szelepre, azonban mindig a főszelep tulajdonságai a meghatározók.

Szerkezeti kialakítás szerint: tolattyús szelep (elővezérlő: ülékes)
Vezérlési mód szerint: elővezérelt vezérlésű (elővezérlő: direkt vezérlésű)
Helyzetstabilitás szerint: monostabil
Kapcsolási állapot szerint: alaphelyzetben zárt
Csatlakozási szám és működési helyzet szerint: 3/2-es

A mágnestekercs által létrehozott mágneses erő működteti az elővezérlő szelepet, amely ennek hatására átkapcsolja a főszelepet.

Az elővezérlő szelep a táplevegő-ellátását a vezérelt közegből kapja.

Elektromos, segédlevegős elővezérelt szelep (pl.: MEH 311 701)
(részlet a szelepről - elővezérlő szelep)

Szerkezeti kialakítás szerint: tolattyús szelep (elővezérlő: ülékes)
Vezérlési mód szerint: elővezérelt segédlevegős vezérlésű
(elővezérlő: direkt vezérlésű) Helyzetstabilitás szerint: monostabil
Kapcsolási állapot szerint: alaphelyzetben zárt
Csatlakozási szám és működési helyzet szerint: 3/2-es
A mágnestekercs által létrehozott mágneses erő működteti az elővezérlő szelepet, amely ennek hatására átkapcsolja a főszelepet.
Segédlevegős működtetés esetén az elővezérlő szelep táplevegő-ellátása külön csatlakozáson történik, így független a vezérlet levegőtől.
A segédlevegő csatlakozás az elővezérlő szelepen található.

A következő fejezetben áttekintjük, hogy hogyan is működnek az útszelepek...