Dossier Snelheidsregeling

Transcriptie

1 Dossier Snelheidsregeling Festo Belgium nv Kolonel Bourgstraat 0 BE-030 Brussel Tel.: [email protected]

2 Snelheidsregeling Het doel van een snelheidsregeling is de snelheid van cilinders en neumatische motoren te regelen door het luchtdebiet te beïnvloeden. Dit gebeurt door de nominale luchtdoorlaat aan de hand van aangeaste ventielen te wijzigen. Men gaat het luchtdebiet beerken, wat een snelheidsvertraging veroorzaakt. De eenvoudigste manier om dit te verwezenlijken is met smoorventielen. In dit dossier besreken we hoe we o de meest efficiënte manier een snelheidsregeling kunnen toeassen o neumatische vermogenelementen. Veel Leeslezier Dossier Snelheidsregeling

3 Het smoorventiel Een smoorventiel kan men vergelijken met een kraan die meer of minder geoend wordt (Fig. + ). De regeling gebeurt meestal door middel van een naald (). Bij een smoorventiel wordt het debiet in beide richtingen geregeld. Het ingestelde debiet is afhankelijk van de drukval over het ventiel en kan dus in beide richtingen verschillend zijn. Fig. Fig.. Smoorventiel FESTO tye GRO-/8-B Het snelheidsregelventiel Een snelheidsregelventiel (Fig. 3) is een smoorventiel waarbij het debiet slechts in één richting wordt beerkt, in de andere richting is de doorgang vrij. Dit wordt verkomen door de smoring () te overbruggen door een terugslagkle (). Daardoor kan in de blokkeerrichting van de terugslagkle maar een geregelde hoeveelheid lucht doorstromen via de smoring. In de tegengestelde stromingsrichting kan de erslucht ongehinderd doorstromen. Fig. 3 Dossier Snelheidsregeling 3

4 Het geregelde debiet Bij een smoring is er een kwadratisch verband tussen de drukval (Fig. 4) over het ventiel en het debiet Q. Fig. 4 Q : ( = ) Hierbij is c afhankelijk van het gebruikte tye smoring. Zowel bij een smoring als bij een snelheidsregelventiel is het ingestelde debiet dus afhankelijk van de drukval over het ventiel. Figuur 5 geeft de debietcurve weer voor een ventiel bij verschillende drukvallen over de smoring. De linkse curve geeft het debietverloo weer in functie van het aantal omwentelingen (n) van de regelschroef bij een voedingsdruk van 0,6 MPa (6bar) en een uitgangsdruk van 0,5 MPa (5 bar). De rechtse curve geeft het debietverloo weer in functie van het aantal omwentelingen (n) van de regelschroef bij een voedingsdruk van 0,6 MPa (6 bar) en een atmosferische uitgangsdruk (0,0 MPa). Men kan merken dat bij dezelfde stand van de regelschroef (n = 7) het debiet kan variëren van 600 l/min naar 000 l/min in functie van de uitgangsdruk. Indien we het debiet over een smoring willen constant houden is het dus belangrijk dat we de drukval over deze smoring zo constant mogelijk houden. Fig. 5. Debietcurve voor een Snelheidsregelventiel FESTO tye GRLA-3/8-QS0 Dossier Snelheidsregeling 4

5 Snelheidsregeling o neumatische cilinders De snelheid van een cilinder is afhankelijk van de belasting van deze cilinder (Fig. 6) Uit de figuur kan men afleiden dat een cilinder 60% van zijn maximale snelheid bereikt bij 70% van zijn maximale belasting en 80% van zijn maximale snelheid bij 40% belasting. Indien we de cilindersnelheid willen constant houden is het dus belangrijk dat we de cilinderbelasting constant houden. Tijdens de uitgaande beweging van een cilinder treden er verschillende krachten o (Fig. 7). F is de kracht ontwikkeld door de druk die o de zuiger inwerkt. F is de kracht ontwikkeld door de tegendruk die o de zuiger inwerkt. F m is de mechanische kracht die o de zuiger inwerkt. Als deze drie krachten constant blijven, blijft ook de cilindersnelheid constant. Fig. 7 Fig. 6 Dossier Snelheidsregeling 5

6 Snelheidsregeling door smoring van de toevoerlucht o een cilinder Bij deze manier van regelen is het snelheidsregelventiel zo gelaatst, dat de toevoerlucht naar de cilinder wordt gesmoord (Fig. 8). Fig Bij de smoring van de toevoerlucht kan de erslucht vrij ontsnaen aan de zuigerstangzijde waardoor er geen tegendruk o de zuiger inwerkt. Tijdens de voorwaartse beweging van de cilinder zal in onbelaste toestand de druk zeer laag zijn. Indien F m stijgt, zal F eveneens moeten stijgen om de cilinder in beweging te houden (Fig. 9) wat resulteert in een snelheidsvermindering. Fig. 9 Deze manier van regelen veroorzaakt bij minimale variaties van de belasting grote snelheidsveranderingen. Daarom wordt het smoren van de toevoerlucht zelden gebruikt: Snelheidsregeling door smoring van de ontluchting o een cilinder Bij deze manier van regelen is het snelheidsregelventiel zo gelaatst, dat de ontluchting van de cilinder wordt gesmoord (Fig. 0). Fig De erslucht die naar de cilinder toe stroomt, kan ongehinderd 3 de cilinderkamer vullen. De vrije toegang van de erslucht tot de cilinder zorgt voor een constante druk, die vanzelfsrekend resulteert in een constante kracht F (Fig. ). Anderzijds zal de erslucht aan de zuigerstangzijde via de smoring moeten ontsnaen wat een tegendruk creëert die resulteert in een kracht F. F wordt beïnvloed door F m. Indien F m stijgt, zal de cilindersnelheid afnemen (Fig.6) met een daling van de druk tot gevolg. Zo wordt een toename van F m gecomenseerd door een afname van F. Fig.. De snelheidsveranderingen, die het gevolg zijn van een uitwendige belastingsverandering o de cilinder, zijn dan ook minder groot bij het smoren van de uitgaande lucht dan bij het smoren van de ingaande lucht. Conclusie: Indien een enigszins eenarige snelheid gewenst is, is smoren o de ontluchting aangewezen. Dossier Snelheidsregeling 6

7 Snelheidsregeling o enkelwerkende cilinders In de raktijk is snelheidsregeling o enkelwerkende manieren o verschillende manieren mogelijk in functie van de te bereiken resultaten. Snelheidsregeling van de uitgaande beweging De snelheid van de uitgaande beweging van een enkelwerkende cilinder kan o twee manieren verwezenlijkt worden. : Gebruik van een smoorventiel in de toevoerleiding van het ventiel (Fig. ). 3 : Gebruik van een snelheidsregelventiel tussen het ventiel en de cilinder (Fig. 3). In beide gevallen wordt de toevoerlucht van de cilinder gesmoord. Zoals al besroken zal deze manier van regelen bij minimale variaties van de belasting grote snelheidsveranderingen met zich meebrengen. Fig.. Fig Snelheidsregeling van de ingaande beweging De snelheid van de ingaande beweging van een enkelwerkende cilinder kan eveneens o twee manieren verwezenlijkt worden. : Gebruik van een smoorventiel in de ontluchtingsoort van het ventiel (Fig. 4). 3 : Gebruik van een snelheidsregelventiel tussen het ventiel en de cilinder (Fig. 5). Bij de ingaande beweging van een onbelaste enkelwerkende cilinder moet de cilinderdruk dalen tot onder de veerdruk vooraleer de cilinder begint in te schuiven. Hierdoor geeft een snelheidsregeling o de retour van een enkelwerkende cilinder geen goed resultaat. Fig. 4. Fig Bovendien brengen variaties in de belasting ook in dit geval grote snelheidsvariaties met zich mee. Dossier Snelheidsregeling 7

8 Snelheidsregeling o dubbelwerkende cilinders Vermits bij een dubbelwerkende cilinder beide cilinderbewegingen door erslucht aangedreven worden, kunnen de twee snelheden o dezelfde manier geregeld worden. De snelheidsregeling kan echter o drie verschillende manieren verwezenlijkt worden. : Gebruik van smoorventielen in de ontluchtingsoorten van het ventiel (Fig. 6). Het smoorventiel o de ontluchtingsoort 5 regelt de ingaande snelheid, deze o de ontluchtingsoort 3 regelt de uitgaande snelheid : Gebruik van snelheidsregelventielen die de ontluchting smoren tussen het ventiel en de cilinder (Fig. 7). Het snelheidsregelventiel o oort 4 regelt de ingaande snelheid, deze o oort regelt de uitgaande snelheid 3: Gebruik van snelheidsregelventielen die de toevoerlucht smoren tussen het ventiel en de cilinder (Fig. 8). Het snelheidsregelventiel o oort 4 regelt de uitgaande snelheid, deze o oort regelt de ingaande snelheid Fig. 6. Fig. 7. Fig. 8. Zoals al besroken zal deze manier van regelen bij minimale variaties van de belasting grote snelheidsveranderingen veroorzaken. Daarom wordt deze manier van snelheidsregeling zelden gebruikt Dossier Snelheidsregeling 8

9 Uitvoeringstyes van smoorventielen en snelheidsregelventielen Naargelang de vereiste montage van het ventiel kiest men voor een aangeaste bouwvorm, in dit hoofdstuk gaan we de verschillende uitvoeringstyes besreken Smoorventielen voor montage in de toevoerleiding van het ventiel (zie ook figuur ) In dit geval maakt men gebruik van een smoorventiel (Fig. 9) waarbij de regeling gebeurt door middel van een naald (). Smoorventielen voor montage in de ontluchtingsoort van het ventiel (zie ook figuren 4 en 6) In dit geval maakt men gebruik van een smoorventiel (Fig. 0) dat voorzien is van externe schroefdraad (). De regeling () gebeurt door een naald (3) meer of minder in het ontluchtingskanaal te schroeven. Deze smoring is meestal voorzien van geluiddemend materiaal (4). Snelheidsregeling o de ontluchtingsoort van het ventiel kan enkel worden toegeast o individuele ventielen (ventielen die niet in batterij zijn gemonteerd). Deze snelheidsregeling is de goedkooste en meest comacte versie, omdat snelheidsregelaar en geluiddemer één geheel vormen. Fig. 9. Smoorventiel FESTO tye GRO-/8-B Fig.0. Smoorventiel FESTO tye GRU-/8-B Dossier Snelheidsregeling 9

10 Snelheidsregelventiel voor montage tussen het ventiel en de cilinder (Fig.) : Snelheidsregelventiel voor montage in de leiding tussen ventiel en cilinder In dit geval maakt men gebruik van een snelheidsregelventiel dat voorzien is van vrouwelijke koelingen(fig. ). Afhankelijk van de aansluiting van het ventiel kunnen we hierbij zowel o de ontluchting als o de beluchting ingrijen. Deze snelheidsregelventielen vereisen meestal bijkomende montagestukken. Deze combinaties zijn minder comact en dus moeilijker in te zetten. Fig. : Montage tussen ventiel en cilinder : Montage o de cilinder 3: Montage o het ventiel Fig.. Snelheidsregelventiel FESTO tye GR-/8-B Dossier Snelheidsregeling 0

11 : Snelheidsregelventiel voor montage o de cilinder. In dit geval maakt men gebruik van een inschroefbaar snelheidsregelventiel dat rechtstreeks in de cilinder gevezen wordt. De gesmoorde richting is deze aangegeven door de rode ijl (Fig. 3). De regelnaald () laat toe om het debiet dat de cilinder verlaat te regelen, de terugslagkle () laat de vrije luchtdoorlaat naar de cilinder toe. Bij montage van dit snelheidsregelventiel o de cilinder wordt automatisch de ontluchting van de cilinder gesmoord. 3: Snelheidsregelventiel voor montage o het ventiel. In dit geval maakt men gebruik van een inschroefbaar snelheidsregelventiel dat rechtstreeks in de uitgangsoort van het 5/ ventiel gevezen wordt. De gesmoorde richting is deze aangegeven door de rode ijl (Fig. 4). De regelnaald () laat toe om het debiet dat van de cilinder naar het ventiel vloeit te regelen, de terugslagkle () laat de vrije luchtdoorlaat naar de cilinder toe. Bij montage van dit snelheidsregelventiel o het ventiel wordt automatisch de ontluchting van de cilinder gesmoord. Fig. 3. Snelheidsregelventiel FESTO tye GRLA-/8-QS-4-RS-D Fig. 4. Snelheidsregelventiel FESTO tye GRLZ-/8-B Wanneer welke regeling gebruiken? Men dient er steeds rekening mee te houden dat een snelheidsregelaar zo kort mogelijk bij de cilinder moet gelaatst worden. De reden hiervoor is dat het te smoren luchtvolume zo klein mogelijk moet blijven odat variaties in de cilinderbelasting geen te grote snelheidsveranderingen teweegbrengen. Hieruit kan men besluiten dat men liefst gebruik maakt van een snelheidsregelventiel dat rechtstreeks o de cilinder gemonteerd wordt. Indien de smoring om raktische redenen niet o de cilinder kan worden gelaatst, wordt één van de andere montagemogelijkheden toegeast. Dossier Snelheidsregeling