pneumatiikka - · pdf file1.1 piirrosmerkit ja nimitykset suuntaventtiilin...

No 18

FLUIDFinland1-2008

Pneumatiikka— venttiilit —

Veli Hulkkonen

2 FLUID klinikka no 18 FLUID Finland 1-2008

Johdanto

Pneumatiikassa yleisnimeä venttiili käytetään laittees-ta, joka ohjaa tai säätää järjestelmän ilmavirtoja.

Venttiilien tehtävänä on ohjata ilmavirran suuntaa taisäätää painetta tai tilavuusvirtaa.

Tehtäviensä perusteella venttiilit voidaan jakaa kuu-teen ryhmään:

1. Suuntaventtiilit2. Vastaventtiilit3. Paineventtiilit4. Virtaventtiilit5. Sulkuventtiilit6. Erikoisventtiilit

Venttiilejä käytetään toimilaitteiden ja toisten venttii-lien ohjaamiseen.

Rakenteeltaan venttiilit voivat olla luisti- tai istukka-tyyppisiä. Luisti voi olla suoraluisti tai kääntöluisti jalieriön tai levyn muotoinen. Istukkaventtiileissä voi sul-kuelimenä olla taso, kuula tai kartio.

Rakennepaineet

Paineilmaventtiilien yleisin rakennepaine on noin 1MPa. Korkeimmat rakennepaineet ovat 4 MPa. Tavan-omaisin paineilmatekniikan työpaine on 0,7 MPa.Pienpaineventtiilien ja fluidistorien painealue on alle0,15 MPa. Näitä käytetään pääasiassa ohjausteknii-kassa. Niillä ei voida ilman vahvistimia ohjata toimi-laitteita.

Raaka-aineet

Venttiilien raaka-aineina käytetään yleisimmin alumii-nia, alumiiniseoksia, messinkiä ja terästä. Myös valu-rautaa, ruostumatonta terästä, kuparia sekä muoviaja muita tekoaineita käytetään.

Tiivisteiden raaka-aineena käytetään eniten erilaisiaöljynkestäviä kumilaatuja.

Liitäntäkierteet ja venttiilin koko

Euroopassa valmistetuissa venttiileissä käytetään lii-täntäkierteinä yleensä Whitworth BSP (R) -putkikier-teitä. Normaalit liitäntäkierteiden koot ovat: R 1/8”, R1/4”, R 3/8”, R 1/2” R 3 /4”, R 1”, R 1 1/4” ja R 1 1/2”

Yleensä venttiilin läpivirtausala silloin, kun venttiili ontäysin auki, on vähintään yhtä suuri kuin liitäntäaukonala. Esimerkiksi R 1/8” -venttiilin läpivirtausala on vä-hintään yhtä suuri kuin sen reiän ala, jonka halkaisijaon 1/8” eli 8 mm2.

1. SUUNTAVENTTIIILIT

Nimensä mukaisesti suuntaventtiilit ohjaavat ilmavir-ran suuntaa. Niiden tehtävänä on yhden tai useam-man virtaustien avaaminen ja sulkeminen.

1.1 Piirrosmerkit ja nimitykset

Suuntaventtiilin piirrosmerkissä venttiilin toiminta-asennot esitetään neliörivillä. Yksi neliö kuvaa venttii-lin yhtä toiminta-asentoa.

Neliöiden sisään piirretään kutakin toiminta-asentoavastaavat virtaustiet ja liitännät.

Venttiilin yksi toiminta-asento

Venttiili, jolla on kaksi toiminta-asentoa

Venttiili, jolla on kolme toiminta-asentoa

Suuntaventtiilien nimityksissä ensimmäinen numeroilmoittaa liitäntöjen lukumäärän ja toinen numero toi-minta-asentojen lukumäärän. Nimitykset ilmenevätmyös piirrosmerkeistä. Ensimmäinen numero saa-daan laskemalla liitännät yhdestä neliöstä ja toinennumero laskemalla neliöiden lukumäärä.

Johdot yhdistetään yleensä siihen neliöön, joka esit-tää venttiilin perusasentoa.

2/2-suuntaventtiili, normaalisti suljettu

2/2-suuntaventtiili, normaalisti avoin

3/2-suuntaventtiili, normaalisti suljettu

3/2-suuntaventtiili, normaalisti avoin

3/3-suuntaventtiili, keskiasento suljettu

4/2-suuntaventtiili

4/3-suuntaverittiili, suljettu keskiasento

Yksi virtaustie, kaksi liitäntää

Kaksi suljettua liitäntää

Kaksi virtaustietä, neljä liitäntää

Kaksi virtaustietä, viisi liitäntää,yksi liitäntä suljettu

FLUID Finland 1-2008 FLUID klinikka no 18 3

4/3-suuntaventtiili, osittain suljettukeskiasento

5/2-suuntaventtiili

5/3-suuntaventtiili, suljettu,keskiasento

5/3-suuntaventtiili, osittain suljettukeskiasento

5/4-suuntaventtiili

Useissa venttiileissä on vaihtoehtoisia liitäntöjä ja pai-neohjatuissa venttiileissä ohjausliitäntöjä. Näitä liitän-töjä ei nimityksissä oteta huomioon.

1.2. Toimintaperiaatteet

Toimintaperiaatteet on esitetty periaatekuvilla ja piir-rosmerkeillä. Piirrosmerkeissä ajatellaan sen neliönsiirtyvän johtojen kohdalle, joka vastaa venttiilin ky-seistä toiminta-asentoa.

2/2-suuntaventtiilit

2/2-suuntaventtiilissä on kaksi liitäntäaukkoa: tuloauk-ko (1) ja lähtöaukko (2). Toiminta-asentoja on kaksi.2/2-suuntaventtiili voi olla normaalisti suljettu tai nor-maalisti avoin.

Normaalisti avoin 2/2-suuntaventtiili toimii päinvastoinkuin normaalisti suljettu venttiili. Ellei ohjauselimeenvaikuteta, virtaustie on auki. Kun ohjauselimeen vai-kutetaan, virtaustie sulkeutuu (kuva 2).

Kuva 1. Normaalisti suljettu 2/2-suuntaventtiili (Festo)

Normaalisti suljetun 2/2-suuntaventtiilin lävitse ilma eipääse, kun ohjauselimeen ei vaikuteta. Vaikutettaes-sa ohjauselimeen venttiili aukeaa, jolloin ilma pääseevirtaamaan sen lävitse (kuva 1).

Kuva 2. Normaalisti avoin 2/2-suuntaventtiili (Festo)

2/2-suuntaventtiilejä käytetään johtojen aukaisemi-seen ja sulkemiseen. Toimilaitteista niillä voidaan oh-jata ainoastaan yhteen suuntaan pyöriviä moottoreja.Vasemmanpuoleisessa käyttöesimerkkikaaviossailma ei pääse moottoriin, joten moottori ei pyöri. Oi-keanpuoleisessa kaaviossa ilma pääsee moottoriin,joten moottori pyörii.


3/2-suuntaventtiilissä on kolme liitäntäaukkoa: tulo-aukko (1), lähtöaukko (2) ja poistoaukko (3). Toiminta-asentoja on kaksi. 3/2-suuntaventtiilikin voi olla nor-maalisti suljettu tai normaalisti avoin.

2/2-suuntaventtiilinkäyttöesimerkki

Kuva 3. Normaalisti suljettu 3/2-suuntaventtiili (Festo)

Normaalisti suljetun 3/2-suuntaventtiilin tuloliitännästä(1) ilma ei pääse lähtöliitäntään (2), kun ohjauseli-meen ei vaikuteta. Sen sijaan lähtöliitännästä (2) onyhteys poistoliitäntään (3). Vaikutettaessa ohjauseli-meen poistoliitäntä (3) sulkeutuu ja tuloliitännästä (1)avautuu yhteys lähtöliitäntään (2) (kuva 3).

Kuva 4. Normaalisti avoin 3/2-suuntaventtiili (Festo)

Normaalisti avoimen 3/2-suuntaventtiilin tuloliitännäs-tä (1) ilma pääsee lähtöliitäntään (2), kun ohjauseli-meen ei vaikuteta. Vaikutettaessa ohjauselimeen tulo-liitäntä (1) sulkeutuu ja liitännästä (2) avautuu yhteyspoistoliitäntään (3) (kuva 4).


3/2-suuntaventtiilejä käytetään pääasiassa paineoh-jattujen venttiilien ja yksitoimisten sylinterien ohjaami-seen. Käyttöesimerkissä vasemmalla olevassa kaa-viossa paine pääsee purkautumaan sylinteristä, jotenmäntä on takapäädyn luona ja männänvarsi sylinterinsisässä. Oikealla olevassa kaaviossa paine pääseesylinteriin, joten mäntä on etupäädyn luona ja män-nänvarsi ulkona.

3/3 -suuntaventtiili

3/3-suuntaventtiilissä on kolme liitäntäaukkoa ja kol-me toiminta-asentoa. Kaksi toiminta-asentoa – ääri-asennot – ovat samanlaisia kuin 3/2-suuntaventtiilis-sä. Kolmannessa asennossa – keskiasennossa –kaikki liitännät ovat useimmiten suljettuja, jolloin män-nän liike voidaan pysäyttää kesken iskun, kuten käyt-töesimerkkikaavio osoittaa.

Toiminta

Asennossa A ilma virtaa tuloliitännästä (1) lähtöliitän-tään (2). Samanaikaisesti toisesta lähtöliitännästä (4)on yhteys poistoliitäntään (3). Asennossa B ilma vir-taa tuloliitännästä (1) lähtöliitäntään (4). Samanaikai-sesti toisesta lähtöliitännästä (2) on yhteys yhteiseenpoistoliitäntään (3).

Oheisissa käyttöesimerkkikaavioissa paine pääseevasemmanpuoleisessa kaaviossa männänvarren puo-lelle ja samanaikaisesti männän takaa pois. Oikean-puoleisessa kaaviossa paine pääsee männän taakseja samanaikaisesti männänvarren puolelta pois.


4/2-suuntaventtiili

4/2-suuntaventtiilissä (kuva 5) on neljä liitäntäaukkoa:tuloaukko 1 kaksi lähtöaukkoa (2 ja 4) ja poistoaukko(3). Toiminta-asentoja on kaksi.


Kuva 5. 4/2-suuntaventtiilin toiminta (Festo)


4/2-suuntaventtiilejä käytetään pääasiassa kaksitoi-misten sylinterien, kahteen suuntaan pyörivien moot-torien ja vääntömoottorien ohjaamiseen. Kuten edelläolevat käyttöesimerkkikaaviot osoittavat, saadaankaksitoimisen sylinterin mäntä liikkumaan edestakai-sin vaihtamalla 4/2-suuntaventtiilin toiminta-asento.Samoin saadaan kahteen suuntaan pyörivän mootto-rin ja vääntömoottorin pyörimissuunta muutetuksi.


4/3-suuntaventtiilissä on neljä liitäntäaukkoa ja kolmetoiminta-asentoa. Liitäntäaukot ja kaksi toiminta-asen-toa – ääriasennot – ovat samat kuin 4/2 -suuntavent-tiilissä. Keskiasennolla saadaan erilaisia toimintoja,jotka määräytyvät venttiilin rakenteen perusteella.

Vasemmalla on suljettu keskiasento. Mäntä voidaanlukita mihin asentoon tahansa. Oikealla tuloliitäntä onsuljettu, muut liitännät ovat avoimia. Mäntää voidaanliikutella ulkoisella voimalla.

4/3-suuntavent-tiilien käyttöesi-merkkejä


5/2 -suuntaventtiili

5/2-suuntaventtiilissä (kuva 6) on viisi liitäntäaukkoa:tuloaukko 1 kaksi lähtöaukkoa (2 ja 4) ja kaksi pois-toaukkoa (3 ja 5). Toiminta-asentoja on kaksi.

5/3 -suuntaventtiilit

5/3-suuntaventtiilissä on viisi liitäntäaukkoa ja kolmetoiminta-asentoa. Liitäntäaukot ja ääriasennot ovat sa-mat kuin 5/2-suuntaventtiilissä. Keskiasennolla saa-daan aikaan samanlaisia toimintoja kuin 4/3-suunta-venttiiljen keskiasennoilla.

Kuva 6. 5/2-suuntaventtiilin toiminta (Festo)

Toiminta

Asennossa A ilma virtaa tuloliitännästä (1) lähtöliitän-tään (2). Samanaikaisesti toisesta lähtöliitännästä (4)on yhteys poistoliitäntään (5). Asennossa B ilma vir-taa tuloliitännästä (1) lähtöliitäntään (4). Samanaikai-sesti toisesta lähtöliitännästä (2) on yhteys toiseenpoistoliitäntään (3).

Vasemmalla olevassa 5/2-suuntaventtiilin käyttöesi-merkkikaaviossa paine pääsee männänvarren puolel-le. Samanaikaisesti männän takaa paine pääsee pois.Oikealla olevassa kaaviossa paine pääsee männäntaakse ja samanaikaisesti männänvarren puoleltapois.

5/2-suuntaventtiilit ovat yleisimpiä pneumatiikkavent-tiilejä. Niitä käytetään kuten 4/2 suuntaventtiilejäkin:- kaksitoimisten sylinterien ohjaamiseen- vääntömoottorien ohjaamiseen- kahteen suuntaan pyörivien moottorien ohjaa-

miseen- automaattisten järjestelmien apuventtiileinä eli

muisteina- voidaan käyttää myös yksitoimisten sylinterien

ohjaamiseen, jos toinen lähtöliitäntä tulpataan

Samoin kuin käyttöesimerkkikaavioissa saadaan kak-sitoimisen sylinterin mäntä liikkumaan edestakaisinvaihtamalla 5/2-suuntaventtiilin toiminta-asento, saa-daan muidenkin toimilaitteiden suunta muutetuksi.


Mikäli venttiilissä on suljettu keskiasento, ilma ei pää-se sen lävitse. Esimerkiksi kaksitoimisen sylinterinmäntä on mahdollista lukita mihin asentoon tahansa.Kun tuloliitäntä on suljettu ja muut liitännät avoimia,kaksitoimisen sylinterin mäntää voidaan liikutella ul-koisella voimalla.

1.3. Liitäntäaukkojen merkinnät

Ilman tulo-, lähtö-, poisto- ja ohjausliitäntöjen merkin-nät eivät ole yhtenäisiä. Pneumatiikkalaitteiden eri val-mistajat käyttävät erilaisia merkintöjä. Kuitenkin yhäuseammat valmistajat ovat ruvenneet käyttämäänISO-standardin mukaisia merkintöjä. Tässä merkitse-mistavassa käytetään liitäntäaukkojen merkkeinä nu-meroja:

1 Tuloliitäntä2 ja 4 Lähtöliitäntöjä käyttäjälle, esim. sylinterille3 ja 5 Poistoliitäntöjä12 Ohjausliitäntä: yhdistää virtaustiet 1–2 ja 4–514 Ohjausliitäntä: yhdistää virtaustiet 1–4 ja 2–3

5/3-suuntaventtiilin käyttöesimerkkejä

ISO-standardin mukainen liitäntäaukkojen numerointi


Oheisissa kuvissa on käytetty liitäntäaukkojen merk-keinä kirjaimia. Näiden merkitsemistapojen käyttö onvähentynyt. Esimerkiksi Festo ja Martonair ovat alka-neet käyttää ISO-standardin mukaista numerointia.

Ohjausvaikutus voi olla joko pysyvä tai hetkellinen.Pysyvä ohjausvaikutus kestää koko toiminta-asennonajan. Hetkellinen ohjausvaikutus kestää vain sen ajan,mikä vaaditaan halutun toiminta-asennon saavuttami-seen.

Kaksiasentoventtiili palautetaan perusasentoon ja kol-measentoventtiili keskitetään vastakkaissuuntaisellajoko samalla tai eri ohjaustavalla. Palautus ja keskitysvoivat tapahtua myös automaattisesti. Yleisin auto-maattinen palautus- ja keskityselin on jousi. Myös pai-nepalautusta käytetään yleisesti. Venttiilin pysyminenhalutussa toiminta-asennossa voidaan varmistaaasentosalvalla.

Ohjaus-, palautus- ja keskitystavan sekä asentosal-van piirrosmerkki liitetään venttiilin muuhun piirros-merkkiin.

1. Lihasohjaus

Lihasohjauselimet ja niiden piirrosmerkit ovat:

Lihasohjaus yleensä

Painonappi

Vipu

Poljin

Lihasohjattujen venttiilien toiminta-asento muutetaanyleensä käsin tai jalalla. Erilaisilla lihasohjaustavoillavarustettuja suuntaventtiilejä on esitetty kuvissa 7–12.

P TuloliitäntäA ja B Lähtöliitäntöjä

käyttäjälle, esim.sylinterille

R ja S PoistoliitäntöjäY Ohjausliitäntä:

yhdistää virtaus-tiet P–B ja A–S

Z Ohjausliitäntä:yhdistää virtaus-tiet 1–4

P TuloliitäntäB ja D LähtöliitäntöjäC ja E PoistoliitäntöjäS1 Ohjausliitäntä:

yhdistää virtaus-tiet A–D ja B–C

S2 Ohjausliitäntä:yhdistää virtaus-tiet A–B ja D–E

(Kuva Festo)

(Kuva Martonair)

1.4. Ohjaus

Ohjaus- eli toiminta-asennon vaihtotapoja on viisi:

1. Lihasohjaus2. Mekaaninen ohjaus3. Sähköinen ohjaus4. Paineohjaus5. Yhdistetty ohjaus

Lihasohjatuista ja mekaanisesti ohjatuista venttiileistäkäytetään usein nimitystä suoraohjausventtiilit. Säh-köisesti ja paineohjatuista venttiileistä käytetään myösnimitystä kauko-ohjausventtiilit. Yhdistetyllä ohjauksel-la varustetut venttiilit voivat olla joko suora- tai kauko-ohjattuja.

Kuva 7. Lihasohjattu, painepalautettu 3/2-suuntaventtii-li. Toiminta-asento muutetaan painamalla venttiilin pää-hän. (Atlas Copco)

Kuva 8. Painonappiohjaus, jousipalautus, 5/2-suunta-venttiili. (Atlas Copco)


2. Mekaaninen ohjaus

Mekaanisia ohjauselimiä ovat:

Tappi

Jousi

Rulla

Rulla, ohjaus vain yhteen suuntaan

Mekaanisesti ohjattuja venttiilejä käytetään pääasias-sa automaattisten järjestelmien impulssiventtiileinä.Niihin voidaan vaikuttaa männänvarren päähän kiinni-tetyn tai muun liikkuvan koneen osan välityksellä.Yleensä mekaanisesti ohjatut venttiilit ovat kaksiasen-toisia, jousi- tai painepalautteisia (kuvat 13 – 17).

Kuva 9. Vivulla ohjattava 5/2-suuntaventtiili. Asentosalpapitää venttiilin kummassa toi-minta-asennossa tahansa.(Atlas Copco)

Kuva 10. Vipuohjattu 5/3-suun-taventtiili. Asentosalpa pitääventtiilin missä toiminta-asen-nossa tahansa. (Atlas Copco)

Kuva 11. Polkimella ohjattava,jousikeskitetty 5/3-suuntavent-tiili. (Atlas Copco)

Kuva 12. Lukittava 5/2-suunta-venttiili. (Atlas Copco)

Kuva 13. Tapilla ja rullalla ohjattavia, jousipalautteisiasuuntaventtiilejä (Atlas Copco)

Kuva 14. 3/2-suuntavent-tiili, ohjaus rullalla vainyhteen suuntaan. Toimin-ta-asento muuttuu vainvasemmalta painettaessa.Oikealta painettaessa rul-lavipu kääntyy.(Atlas Copco)

Kuva 15. Tapilla ohjattava, normaalisti suljettu 3/2-suun-taventtiili. Merkityksellinen siirtymäasento (suljettu)esitetty. (Festo)


Kuva 16. Normaalisti avoin, tapilla ohjattu, jousipalaut-teinen 3/2-suuntaventtiili: suljettu siirtymäasento.(Festo)

Kuva 18. Sähköisesti ohjattu, jousipalautteinen 3/2-suuntaventtiili. (Festo)

Kun ohjausvirtapiiri on auki, virtaustie (P–A) on suljet-tu ja poistovirtaustie (A–R) auki. Suljettaessa virtapiiripoistovirtaustie (A–R) sulkeutuu ja virtaustie (P–A)aukeaa.

Sähköisesti ohjatut venttiilit ovat yleensä suhteellisenpieniä. Tämä johtuu siitä, että suurten venttiilien säh-kömagneetit tulisivat suuriksi ja kalliiksi.

Sähköistä ohjausta käytetään esimerkiksi silloin, kunjärjestelmässä on muita sähköisiä laitteita, joilta saa-daan ns. luonnollisia sähköisiä impulsseja.

Sähköinen ohjaus on nopea myös pitkillä ohjausetäi-syyksillä. Virtakatko tekee kuitenkin sähköisen ohja-uksen välittömästi toimintakyvyttömäksi. Kosteat, pö-lyiset sekä palo- ja räjähdysalttiit ympäristöt saattavatolla esteenä sähköisen ohjauksen käytölle.

Kuva 17. 3/2-suuntavent-tiili, ohjataan tapilla,jousipalautus: siirtymä-asento avoin. (Festo)

3. Sähköinen ohjaus

Sähköiseen ohjaukseen käytetään useimmiten säh-kömagneetteja. Magneeteissa voi olla yksi tai useam-pi käämi: piirrosmerkki

Sähkömagneetti, jossa yksi käämi

Sähkömagneetti, jossa kaksi erisuuntaan vaikuttavaa käämiä

Sähkömagneetit voivat olla joko tasa- tai vaihtovirrallasekä eri jännitteillä ja taajuuksilla toimivia.

Sähköisesti ohjattuja venttiilejä ohjataan muilla säh-köisillä laitteilla, esimerkiksi painonapeilla ja rajakat-kaisimilla.

Kuva 19. Sähköisesti ohjattu3/2-suuntaventtiili.(Atlas Copco)

Useissa sähköisesti ohjatuissa venttiileissä on myöskäsinohjausmahdollisuus, esim. vipu (kuva 19) tai pai-nonappi. Käsinohjausmahdollisuus helpottaa järjestel-män koekäyttöä ja vianetsintää. Koekäytössä voidaanlaitteiden toiminta ensin kokeilla käsiohjauksella.Vianetsinnässä voidaan todeta onko vika sähköises-sä ohjausjärjestelmässä vai muualla järjestelmässä.


4. Paineohjaus

Suora paineohjaus:

paine kytkemällä

paine poistamalla

ohjauspinta-alojen erolla

Esiohjaus:

paine kytkemällä

paine poistamalla

sisäinen ohjaustie

Paineohjattuja suuntaventtiilejä käytetään pääasiassaautomaattisissa ja puoliautomaattisissa järjestelmis-sä etenkin räjähdysherkissä, kosteissa ja pölyisissäympäristöissä. Paineohjausta ei menetetä välittömästisähkökatkon sattuessa. Paineella ohjattavia venttiilejäohjataan muilla tavoin ohjatuilla venttiileillä.

Kalvot muodostavat suuret ohjausalat. Tämän vuoksiriittää pieni ohjauspaine. Kalvot jännittyvät siten, ettäventtiili pysyy paineettomanakin molemmissa asen-noissa. Ohjausliitännät Y ja Z. Kun paine on Y:ssä,ovat virtaustiet P–B ja A–R. Kun paine on Z:ssa, ovatvirtaustiet P–A ja B–S.

Kuva 20. Ohjauspaine kytkemälIä ohjattu 5/2-suunta-venttiili. Y ja Z ovat ohjausliitäntöjä. (Festo)

Paine Y:ssä avaa virtaustiet P–B ja A–S. Paine Z:ssaavaa virtaustiet P–A ja B–R.

Kuva 21. Kalvojen välityksellä ohjattu 5/2-suuntaventtii-li. (Festo)

Kuva 22. Ohjauspaine kytkemällä (a) ja ohjauspainepoistamalla (b) ohjatut 4/2 -suuntaventtiilit. (Festo)

Kuva 23. Paineohjattu 3/2-suuntaventtiili, jousipalautus.(Festo)

Kuva 24. Ohjauspinta-alojen erolla ohjattava 5/2-suun-taventtiili. (Atlas Copco)


Koska ohjausala luistin vasemman puoleisessa pääs-sä on suurempi kuin oikean puoleisessa päässä, luistisiirtyy oikealle, mikäli samansuuruinen paine vaikut-taa luistin molempiin päihin (differentiaaliventtiili).

Venttiilissä on kaksi sähköisesti ohjattua 3/2-suunta-venttiiliä. Näiden venttiilien kautta ohjauspaine pää-see luistin kumpaankin päähän sen mukaan, kum-man venttiilin virtapiiri on suljettu. Ellei kummankaanventtiilin virtapiiri ole suljettu, luisti jää siihen asen-toon, mihin se on viimeksi siirtynyt.

Kuva 25. Paineohjauksella, sisäisellä painepalautuksellavarustettu venttiili. (Atlas Copco)

5. Yhdistetty ohjaus

Yhdistetty ohjaus on yleensä paineohjauksen ja jon-kin muun ohjaustavan yhdistelmä:

Sähkömagneetilla ja esiohjaus-venttiilillä

Sähkömagneetilla tai esiohjaus-venttiilillä

Rullalla ja esiohjausventtiilillä

Lihasohjauksella ja esiohjaus-venttiilillä

Yhdistettyä ohjausta käytettäessä venttiilin toiminta-asennon muuttamiseen riittävät pienemmät sähkö-magneetit ja ohjausvoimat sekä lyhyemmät ohjaus-matkat.

Kuva 26. Yhdistetty sähkö–paineohjaus, 4/2-suunta-venttiili. (Festo)

Kuva 27. 5/3-suuntaventtiili, sähkö–paineohjaus, jousi-keskitys. Venttiilissä on myös käsinohjausmahdollisuus.(Atlas Copco)

Kuva 28. Rullalla ja ohjausventtiilillä ohjattu 3/2-suun-taventtiili. (Festo)

Kun ohjausrullaan ei vaikuteta, virtaustie P–A on sul-jettu ja poistovirtaustie A–R auki. Painettaessa oh-jausrullaan paine pääsee tuloliitännästä P ohjausvent-tiilin kautta kalvon yläpuolelle. Tällöin poistovirtaustiesulkeutuu ja virtaustie P–A aukeaa.

Kuva 29. 4/2-suuntaventtiili, ohjaus rullalla ja ohjaus-venttiilillä. (Festo)


1.5. Rakenteita

Rakenteen perusteella venttiilit voidaan jakaa kolmeenryhmään:1. Suoraluistiventtiilit2. Kääntöluistiventtiilit3. Istukkaventtiilit

Nimitykset eivät ole vakiintuneet. Suoraluistiventtiileis-tä käytetään myös nimitystä mäntäluistiventtiilit, kään-töluistiventtiileistä nimitystä kiertoluistiventtiilit ja istuk-kaventtiileistä nimitystä lautasventtiilit.

1. Suoraluistiventtiilit

Suoraluistiventtiileissä luisti eli kara liikkuu pesässäedestakaisin akselinsa suuntaisesti avaten ja sulkienvirtausteitä tietyssä järjestyksessä.

Ominaisuuksia:- Ilma virtaa venttiileihin säteen suuntaisesti.- Virtaus ei aiheuta luistiin merkittäviä aksiaalisia

voimia.- Tarvittavat ohjausvoimat ovat suhteellisen pieniä.- Helppo ohjata eri ohjaustavoilla.- Ohjausmatkat ovat pitempiä kuin istukkaventtii-

leissä: yleensä ne ovat noin 10–20 mm.- Vaativat melko puhtaan ilman.

Kuvissa 30 ja 31 on esitetty pääasiassa suoraluisti-venttiilien luisti-, pesä- ja tiivisterakenteita.

2. Kääntöluistiventtiilit

Kääntöluistiventtiilin luistia pyöritetään pesään näh-den. Luisti voi olla levyn tai lieriön muotoinen. Kääntö-luistiventtiilejä ohjataan yleensä käsin.

Kuva 30. Suoraluistiventtiilin luisti- ja tiivisterakenteita.(Festo)

Tiivisteetön luisti.Tarkka luistin japesän sovite. Välysn. 0,002–0,004mm.

Pesässä holkki.luistissa O-rengas-tiivisteet.

O-rengastiivisteetpesässä.

Kaksoiskuppitiivis-teet luistissa.

Kuva 31. Suoraluistiventtiili. Tiivisteet pesässä holkkienvälissä (Atlas Copco)

Kuva 32. Levyn muotoinen kääntöluistiventtiili. (Festo)

Kun vipu on keskiasennossa (0), kaikki liitännät onsuljettu. I asennossa virtaustiet ovat P–A ja B–R ja IIasennossa P–B ja A–R. Lieriönmuotoisissa kääntö-luistiventtiileissä virtaustiet ovat useimmiten lieriöluis-tin lävitse kulkevia porausreikiä.


3. Istukkaventtiilit

Istukkaventtiilejä käytetään yleensä yksinkertaisem-missa venttiilitoiminnoissa.

Ominaisuuksia:- ohjausmatka on yleensä lyhyt- yksinkertaiset tiivisteet- eivät välttämättä vaadi kovin puhdasta ilmaa- jotkut tyypit vaativat melko suuren ohjausvoiman

Istukkaventtiilien sulkuelimenä voi olla kuula, taso taikartio. Istukkaventtiilit ovat yleensä jousipalautteisia.

Tulo- ja lähtöliitännät ovat venttiilien sivuilla ja ohjaus-liitännät ylhäällä. Sulkueliminä tasotiiviste. Ohjaus-männän tiivisteinä uratiivisteet.

Kuva 33. Kuulatyyppinen 2/2- ja 3/2-suuntaventtiili.(Festo)

Kuva 34. Istukkatyyppinen normaalisti suljettu ja avoin3/2-suuntaventtiili. Sulkuelimenä tasotiiviste. Karantiivisteenä urarengas, luistissa o-renkaat. (Festo)

Kuva 35. 4/2- ja 3/2-suuntaventtiilit. Sulkueliminä taso-ja muototiivisteet. Ohjausaukon (Z) tiivisteinä kalvot.(Festo)

Kuva 36. Istukkatyyppisiä 2/2-suuntaventtiilejä.(Martonair)


1.6. Asennukset

Asennustavan perusteella venttiilit voidaan jakaa kah-teen ryhmään: suoraan putkiston väliin asennettaviinja pohja- eli asennuslaatalle asennettaviin.

Pohjalaatallisissa venttiileissä liitäntäkierteet ovat poh-jalaatassa. Ne voivat olla pohjalaatan sivuissa tai poh-jassa. Yleensä venttiili on kiinnitetty pohjalaattaan ruu-veilla. Pohjalaatan yläpintaan ja venttiilin alapintaanon tehty poraukset, joiden kautta ilma pääsee virtaa-maan tuloliitännästä venttiiliin ja venttiilistä lähtö- japoistoliitäntöihin. Pohjalaatalliset venttiilit voidaan vaih-taa putkia ja letkuja irrottamatta.

Suoraan putkiston väliin asennettavissa venttiileissäliitäntäkierteet ovat venttiilin rungossa eli pesässä.Kun venttiili joudutaan vaihtamaan, putket ja letkuttäytyy irrottaa.

Pohjalaatallisista venttiileistä on helppo koota useitaventtiilejä käsittäviä ryhmiä. Vasemmanpuoleisessaryhmässä on neljä pohjalaattaa, mutta vain kahdenpäällä on venttiili. Ryhmää pitävät koossa pohjalaatto-jen lävitse menevät sidepultit. Yhteinen ilmantuloliitän-tä on reunimmaisen pohjalaatan kyljessä. Muut liitän-nät ovat pohjalaattojen päissä. Oikeanpuoleisessaryhmässä liitännät ovat pohjalaattojen pohjassa. Lii-täntäjohdot voidaan koota yhteiseksi ryhmäksi kan-natinpäädyn ja liitäntälevyn avulla. Venttiiliryhmällä voiolla myös yhteinen pohjalaatta.

Kuva 37. Putkiston väliin asennettavia venttiilejä.(Atlas Copco)

Kuva 38. Pohjalaatallisia venttiilejä(Schrader, Painekojeet)

Kuva 39. Pohjalaatallisia venttiiliryhmiä. (Atlas Copco)

Kuva 40. Yhteisellä pohjalaatalla varustettu venttiiliryh-mä. (Festo)


2. VASTAVENTTIILIT

Vastaventtiilien tehtävänä on sallia vapaa virtaus vainyhteen suuntaan.

Vastaventtiilien ryhmään kuuluvat:1. Vastaventtiili2. Vastusvastaventtiili3. Vaihtovastusventtiili4. Pikapoistoventtiili

Rakenteeltaan vastaventtiilit ovat yleensä istukkatyyp-pisiä. Sulkuelimenä voi olla kartio, kuula tai taso.

2.1. Vastaventtiili

Vastaventtiili sallii virtauksen vain toiseen suuntaan.

Vastaventtiilin käyttöesimerkkejä

Vastaventtiili estää: Kuorman laskeutumisen paineenvähetessä verkostossa, virtauksen kompressoriinpäin ja virtauksen toiseen suuntaan paineventtiilinohitse. Toiseen suuntaan virtaus voi tapahtua vapaas-ti.

2.2. Vastusvastaventtiili

Vastusvastaventtiili sallii vapaan virtauksen toiseensuuntaan: toiseen suuntaan virtausta voidaan vastus-taa. Yleensä vastusta voidaan säätää.

Kuva 41. Vastaventtiilin toiminta. (Festo)

Paineen vaikuttaessa vasemmalta venttiili avautuu,kun painevoima voittaa jousivoiman. Oikealta vasem-malle ilma ei pääse venttiilin lävitse. Jousi- ja paine-voima sulkevat venttiiIin. Useihin vastaventtiileihin onmerkitty nuolella se suunta, johon virtaus voi tapah-tua venttiilin lävitse.

Vastaventtiilin piirrosmerkit:

avautumispaine on pieni

avautumispaine on merkityksellinenja määritelty

Melkein jokaisessa vastaventtiilissä on jousi. Mikälijousivoima on hyvin pieni, jousen tehtävänä on vainvarmistaa venttiilin sulkeutuminen. Tällöin jousta eimerkitä piirrosmerkkiin. Kun avautumispaine on mer-kityksellinen ja määritelty, jousi merkitään piirrosmerk-kiin.

Kuva 42. Vastaventtiilinrakenteita. (Atlas Copco)

Kuva 43. Vastusvastaventtiilin toiminta. (Festo)

Vasemmalta oikealle ilma virtaa säädeltävän aukonkautta. Tähän suuntaan virtausta voidaan vastustaa.Vastusta voidaan säätää säätöruuvia kiertämällä. Il-man virratessa oikealta vasemmalle kalvo nouseeylös, jolloin virtaus voi tapahtua vapaasti.

Kuva 44. Vastusvastaventtiilin rakenteita. (Atlas Copco)


Kuva 45. Mekaanisesti ohjattu vastusvastaventtiili.(Festo)

Vastusvastaventtiiliä voidaan yleensä säätää sormi-nupilla, ruuvitaltalla, kuusiokoIoavaimella tai mekaani-sesti. Useissa vastusvastaventtiileissä on vapaan vir-tauksen suunta merkitty nuolella. Mikäli vastusvasta-venttiilissä on piirrosmerkki, siitä nähdään, kumpaansuuntaan virtaus voi tapahtua vapaasti ja kumpaansuuntaan sitä voidaan säätää.

Vaihtovastaventtiili sallii virtauksen kahdesta tulojoh-dosta yhteiseen lähtöjohtoon. Virtaus tapahtuu siitätulojohdosta, jossa paine on suurempi (TAI-elin).

Vastusvastaventtiilin käyttöesimerkkejä

Vastusvastaventtiilejä käytetään eniten sylinterienmännän liikenopeuden säätöön. Mekaanisesti ohja-tulla venttiilillä voidaan liikenopeutta muuttaa liikkeenaikana.

2.3. Vaihtovastaventtiili

Kuva 46. Vaihtovastaventtiilin toiminta. (Festo)

Vaihtovastaventtiilin käyttöesimerkki

Vaihtovastaventtiilejä käytetään ohjaustekniikassa.Niiden avulla voidaan samaan johtoon liittää useitaimpulssiventtiilejä.

2.4. Pikapoistoventtiili

Kuva 47. Pikapoistoventtiilin toiminta. (Festo)

Pikapoistoventtiili sallii vapaan virtauksen tuloliitän-nästä (P) lähtöliitäntään (A) niin kauan kuin tuloliitän-nässä on paine. Paineen vähetessä tuloliitännässälähtöliitännästä aukeaa yhteys poistoliitäntään (R).


Pikapoistoventtiilin käyttöesimerkki

Pikapoistoventtiilin kautta paine saadaan poistetuksinopeasti sylinteristä. Tällöin paine ei estä männännopeaa palautumista kaaviossa esitettyyn asentoon.

3. PAINEVENTTIILIT

Paineventtiileillä voidaan säätää painetta. Yleisimmätpaineventtiilit ovat:1. Paineenrajoitusventtiili2. Paineenalennusventtiili3. Paineohjausventtiili

Paineventtiilien piirrosmerkki on neliö. Neliön sisäänpiirretään virtaustie tai -tiet. Nuolien poikkiviivat osoit-tavat nuolien siirtymäaluetta. Poikkiviivat eivät ole vält-tämättömät. Vasemmanpuoleisista piirrosmerkeistä neon jätetty pois. Ohjaukset on esitetty kunkin paine-venttiilin yhteydessä.

Yksi perusasennossa suljettusäätöaukko

Yksi perusasennossa auki olevasäätöaukko

Kaksi perusasennossa suljettuasäätöaukkoa

3.1. Paineenrajoitusventtiili

Paineenrajoitusventtiilin tehtävänä on estää paineennousu säädettyä arvoa suuremmaksi.

Kun säädetty paine on saavutettu, venttiili avautuu,jolloin paine purkautuu vapaaseen ilmaan. Kuristus-kohta ja kammio vähentävät venttiilin värähtelyä. Pai-neenrajoitusventtiilejä käytetään varoventtiileinä ja yli-paineen ilmaisimina.

3.2. Paineenalennusventtiili

Paineenalennusventtiilin tehtävänä on:- Pitää järjestelmän paine vakiona verkoston pai-

neenvaihteluista huolimatta. Verkoston paineen onpysyttävä järjestelmän painetta korkeampana.

- Alentaa painetta. Painetta alentamalla voidaan vä-hentää sylinterin aikaansaamaa voimaa tai moot-torin momenttia.

Paineenpoistoliitännällä varustettupaineenalennusventtiili

Paineenalennusventtiili, jossa ei olepaineenpoistoliitäntää

Kuva 48. Paineenrajoitusventtiili. (Festo)

Alennetun paineenmäärää jousivoima.Jousivoimaa voidaansäätää sorminupilla.

1 Kalvo2 Säätöjousi3 Sorminuppi4 Istukka5 Jousi6 Tiiviste

Kuva 49. Paineenpoistolla varustetun paineenalennus-venttiilin rakenne ja toiminta. (Festo)


Paineen noustessa kalvon yläpuolella säädettyä ar-voa suuremmaksi istukkaventtiili sulkeutuu. Mikäli pai-ne edelleen nousee, lähtöaukosta avautuu yhteys kal-von keskeltä poistoaukkoihin. Tämän vuoksi lähtöpai-ne pysyy aina lähes vakiona.

Venttiili aukeaa, kun tulopaine (p) voittaa jousivoiman.Jousivoimaa voidaan säätää.

Virtaustie P–A aukeaa, kun ohjauspaine Z voittaa jou-sivoiman. Ohjauspaineen vähetessä riittävästi vir-taustie P–A sulkeutuu ja poistovirtaustie A–R aukeaa.Paineohjausventtiilillä voidaan esim. varmistaa, ettätietty kiinnityspaine ja voima on saavutettu, ennenkuin paine pääsee työstöpöytää liikuttavaan sylinte-riin.

4. VIRTAVASTUSVENTTIILIT

Virtavastusventtiilien tehtävänä on säätää tilavuusvir-taa.

Mikäli paine nousee lähtöaukossa (P2) sorminupilla(2) jousen välityksellä säädettyä arvoa suuremmaksi,kalvo (3) painuu alas, jolloin istukkaventtiili (5) sulkeu-tuu. Koska venttiilissä ei ole paineenpoistoa, se eipysty tämän jälkeen estämään paineen nousua. Läh-töaukossa paine voi nousta esim. männänvarteenkohdistuvan voiman vaikutuksesta.

Paineenalennusventtiiliä käytetään melkein jokaises-sa järjestelmässä. Yleensä se kuuluu huoltoyksikköön,ja siihen voidaan kiinnittää painemittari.

3.3. Paineohjausventtiili

Paineohjausventtiilin tehtävänä on sallia virtaus, kuntietty tulo- tai ohjauspaine on saavutettu.

Kuva 50. Paineenalen-nusventtiili, jossa ei olepaineenpoistoa. (Festo)

Kuva 51. Paineohjaus-venttiili. (Festo)

Kuva 53. Virtavastus-venttiilejä

Tilavuusvirtaa säädetään muuttamalla säätöruuvillavirtausalaa.

Tilavuusvirta vähenee, kun ohjausrullaa painetaan.Mekaanista ohjausta käytetään, kun sylinterin män-nän liikenopeutta halutaan muuttaa kesken iskun(esim. vaimennus).

Kuva 54. Mekaanisesti ohjattu virtavastusventtiili.(Atlas Copco)

Kuva 52. Ulkoisesti ohjattu paineohjausventtiili. (Festo)


Kuva 55. Poistoaukkoon kierrettävä virtavastusventtiili.(Marton)

Sorminupista pyörittämällä säätökara saadaan nou-semaan ylös, jolloin virtausala ja tilavuusvirta voidaansäätää sopivan suuruiseksi. Useihin virtavastusvent-tiileihin voidaan kiinnittää äänenvaimennin. Eniten vir-tavastusventtiilejä käytetään sylinterin männän liike-nopeuden säätöön.

6. ERIKOISVENTTIILIT

Erikoisventtiilejä valmistetaan tiettyjä yksittäistapauk-sia varten. On kuitenkin muutamia venttiilejä, joita käy-tetään monissa eri paineilmajärjestelmissä. Tällaisiaovat:

1. Aikaventtiilit2. Impulssinkatkaisimet3. Kaksipaineventtiilit4. Impulssinvaihtajat

Erikoisventtiileillä on erikoisominaisuuksia, joita va-kioventtiileillä ei ole.

6.1 Aikaventtiilit

Aikaventtiilien tehtävänä on saada aikaan aikaviiveitä.

sokka

sorminuppi

O-rengas

säätökara

runko

5. SULKUVENTTIILIT

Sulkuventtiilien tehtävänä on estää virtaus tarpeetto-miin kohteisiin. Niillä voidaan erottaa eri paineilmapii-rejä toisistaan ja sulkea putkisto esim. korjauksenajaksi. Rakenteeltaan sulkuventtiilit ovat yleensä is-tukka-, pallo- tai kalvotyyppisiä.

Virtavastusventtiilinkäyttöesimerkkejä

Kuva 57. Normaalisti suljettu aikaventtiili. (Festo)

Kun ohjauspaine (Z) kytketään, 3/2-venttiili ei vaihdavälittömästi asentoa. Sen asento muuttuu vasta sit-ten, kun säiliössä on riittävä paine. Tällöin virtaustieP–A aukeaa. Aikaviiveen pituutta voidaan säätää vas-tusvastaventtiilillä.

Kuva 58. Normaalisti avoin aikaventtiili. (Festo)Kuva 56. Sulkuventtiilejä


Virtaustie P–A ei katkea välittömästi, kun ohjauspaine(Z) kytketään. Se katkeaa vasta sitten, kun säiliössäon riittävä paine. Vastusvastaventtiilillä voidaan sää-tää aikaviiveen pituutta.

Aikaventtiilejä voidaan rakentaa myös vakiokompo-nenteista kytkemällä ne aikaventtiilin piirrosmerkinosoittamalla tavalla. Aikaventtiilin avulla saadaan män-nänvarsi pysymään tietty aika ulkoasennossa.

6.3. Kaksipaineventtiili

Kaksipaineventtiilissä on kaksi tuloaukkoa ja yksi läh-töaukko. Virtaus tapahtuu jommasta kummasta tulo-aukosta lähtöaukkoon, mutta vain siinä tapauksessa,että molemmissa tuloaukoissa on painetta samanai-kaisesti (JA-elin).

6.2. Impulssinkatkaisimet

Impulssikatkaisimilla katkaistaan paineimpulssi, kunimpulssi on suorittanut tehtävänsä.

Differentiaaliluistilla varustettu 3/2-venttiili vaihtaa vä-littömästi asentoa, kun paine kytketään liitäntään 1.Tällöin paineimpulssi pääsee impulssinkatkaisimenlävitse. Impulssi katkeaa, kun ilmaa on virrannut vas-tuksen kautta riittävästi 3/2-venttiilin toiseen päähän.Impulssinkatkaisin voidaan rakentaa myös vakiokom-ponenteista.

Impulssinkatkaisimia käytetään ohjaustekniikassaestävien impulssien eliminoimiseen.

Impulssinkatkaisin

Kuva 59. Kaksipaineventtiili. (Festo)

A on lähtöaukko, X ja Y ovat tuloaukkoja. Paine pää-see lähtöaukkoon siitä tuloaukosta, johon se tuleemyöhemmin. Mikäli tulopaineet ovat erisuuret, pie-nempi paine pääsee lähtöaukkoon. Sylinteri suorittaaiskun kun kumpaankin 3/2-venttiiliin vaikutetaan.

Kaksipaineventtiilin käyttöesimerkki

Aikaventtiilin käyttöesimerkkejä

Vakiokomponenteista rakennettuja impulssinkatkai-simia


6.4. Impulssinvaihtaja

Impulssinvaihtajassa on vain yksi ohjausimpulssiauk-ko. Tästä huolimatta venttiili vaihtaa asentoa joka ker-ta, kun ohjauspaine kytketään, mutta ei ohjauspai-neen katketessa.

Joka toisella ohjausimpulssilla (Z) poistovirtaustie A–R sulkeutuu ja virtaustie P–A aukeaa, ja joka toisellaohjausimpulssilla virtaustie P–A sulkeutuu ja poisto-virtaustie A–R aukeaa.

Edellä esitetyn venttiilin avulla saadaan esim. yksitoi-misen sylinterin männänvarsi työntymään joka toisel-la ohjausimpulssilla ulos ja joka toisella sisään. Myöskaksitoimiseen sylinteriin saadaan vastaavat liikkeet,jos tällä venttiilillä ohjataan automaattipalautuksellavarustettua 5/2 - tai 4/2-suuntaventtiiliä, jolla ohjataansylinteriä. Impulssinvaihtaja voidaan rakentaa myösvakioventtiileistä.

Kuva 60. Impulssinvaihtaja. (Festo)

pneumatiikka - · pdf file1.1 piirrosmerkit ja nimitykset suuntaventtiilin...

Documents