Když pracujete s hydraulickými systémy v továrnách nebo na stavebních strojích, jeden komponent se objevuje znovu a znovu: směrový regulační ventil. Rexroth 4WE 6 E je jedním z nejpoužívanějších ventilů v průmyslové hydraulice, a to z dobrého důvodu. Tento ventil řídí, jak se hydraulická kapalina pohybuje systémem, což znamená, že řídí pohyb a provoz strojů.
4WE 6 E je to, co inženýři nazývají elektromagneticky ovládaný směrový rozvaděč. Zní to složitě, ale základní myšlenka je jednoduchá. Když elektřina proudí do solenoidu ventilu (elektromagnetická cívka), tlačí kovovou cívku dovnitř těla ventilu. Tento pohyb cívky přesměrovává hydraulickou kapalinu z jednoho portu do druhého a mění směr pohybu hydraulického válce nebo motoru. Když se elektřina zastaví, pružina zatlačí cívku zpět do původní polohy.
Čím se 4WE 6 E liší
"E" v názvu modelu vám říká něco důležitého o konstrukci tohoto ventilu. To znamená, že ventil používá solenoid s mokrým kolíkem, kde je elektromagnetická cívka v kontaktu s hydraulickou kapalinou. Tato volba designu má několik výhod. Olej pomáhá chladit solenoid, snižuje provozní hluk a prodlužuje životnost součásti. U většiny verzí můžete dokonce otočit solenoid o 360 stupňů, což usnadňuje instalaci ve stísněných prostorách.
Ventil se řídí standardem NG6, který se v různých částech světa nazývá také CETOP 3 nebo D03. Tato standardizace je důležitější, než si myslíte. To znamená, že ventil pasuje na standardní montážní desky a lze jej vyměnit za podobné ventily od Parker, Vickers nebo Argo Hytos bez výměny hydraulického potrubí. Pro týmy údržby tato zaměnitelnost snižuje prostoje, když potřebujete rychle náhradní díl.
Rexroth hodnotí 4WE 6 E pro tlaky až 350 barů, což se rovná asi 5 076 PSI. Maximální průtoková kapacita dosahuje 80 litrů za minutu u verzí se stejnosměrným napájením nebo přibližně 21 galonů za minutu. Tato čísla řadí ventil pro svou velikost do vysoce výkonné kategorie. Najdete zde ovládání všeho od vstřikovacích lisů až po hydraulické systémy na rypadlech a důlních zařízeních.
Jak ventil vlastně funguje
Uvnitř těla ventilu se cívka pohybuje tam a zpět a spojuje různé porty. Ventil má čtyři hlavní porty, které inženýři označí P, T, A a B. Port P se připojuje k vašemu hydraulickému čerpadlu, které dodává tlakovou kapalinu. Port T se připojuje k nádrži nebo nádrži, kam se vrací kapalina. Porty A a B se připojují k vašemu hydraulickému pohonu, jako dvě strany válce.
Když zapnete jeden solenoid, cívka se posune, aby připojila P k A a B k T. To posílá stlačenou kapalinu na jednu stranu válce, zatímco druhou stranu odvádí zpět do nádrže. Zapněte druhý solenoid a spoje se obrátí. Nyní se P připojí k B a A se připojí k T, čímž se válec pohybuje v opačném směru. Ve střední poloze bez napájených elektromagnetů drží verze s pružinou uprostřed cívku v neutrální poloze, která blokuje všechny porty.
Ventil se dodává v různých konfiguracích šoupátka, které inženýři nazývají „symboly“. Symbol E je společný pro třípolohové ventily s centrováním pružinou. Když ventil sedí ve své střední poloze, všechny porty jsou zablokovány. Symbol HA představuje dvoupolohový ventil s vratnou pružinou, který se používá, když potřebujete pohyb pouze jedním směrem. Některé aplikace používají verze s aretací označené "OF", kde mechanický kolík zajistí cívku na místě, jakmile se pohne. Tyto aretační ventily potřebují k přepnutí polohy pouze krátký elektrický impuls, což šetří energii v systémech, které drží polohu po dlouhou dobu.
Úvahy o tlaku a návrh systému
Při navrhování systémů využívajících 4WE 6 E vyžaduje pozornost jedno číslo: maximální tlak v otvoru nádrže. Zatímco porty P, A a B zvládnou 350 barů, port T obvykle dosahuje maximálního tlaku 160 barů, i když některé varianty dosahují až 210 barů. Tento rozdíl vytváří důležité konstrukční omezení. Když ventil spustíte při maximálním pracovním tlaku s určitými symboly na cívce, Rexroth varuje, že port T by měl být použit jako vypouštěcí potrubí, nikoli jako zpětné potrubí, které může vidět zpětný tlak z vaší nádrže nebo jiných součástí.
Toto omezení tlaku souvisí s vnitřním fungováním šoupátkových ventilů. Těsné vůle mezi šoupátkem a tělem ventilu, které umožňují funkci ventilu, také vytvářejí vnitřní netěsnosti. To není vada; je to přirozená vlastnost konstrukce šoupátkového ventilu. Jak se ventil časem opotřebovává, tento vnitřní únik se postupně zvyšuje. Unikající kapalina musí někam jít, proto je pro dlouhodobou spolehlivost důležitý limit tlaku v otvoru nádrže.
Další problém související s tlakem přichází s diferenciálními válci, kde je plocha na straně pístu menší než plocha na straně pístu. Pokud váš symbol ventilu za určitých spínacích podmínek blokuje návrat na straně tyče, může poměr plochy zesílit tlak v komoře tyče nad jmenovitých 350 barů ventilu. Tento jev se nazývá zesílení tlaku a může poškodit lahve nebo dokonce způsobit nebezpečné poruchy. Řešení zahrnuje přidání externích pojistných ventilů na straně pístnice diferenciálních válců nebo volbu symbolů šoupátka, které nevytvářejí tento blokovací stav.
Elektrické specifikace a možnosti ovládání
4WE 6 E pracuje se stejnosměrným i střídavým elektrickým napájením. Běžná stejnosměrná napětí zahrnují 12, 24, 96 a 205 voltů. AC verze obvykle běží na 110/120 nebo 230 voltů při 50 nebo 60 Hz. Elektrický konektor odpovídá normě EN 175301-803 s třípólovým designem, který zahrnuje dvě napájecí připojení a uzemnění. Většina verzí obsahuje vestavěné odrušovací diody pro ochranu před napěťovými špičkami, když se solenoid vypne.
Pro aplikace v prostředí s nebezpečím výbuchu nabízí Rexroth verze v nevýbušném provedení označené XE nebo VE1. Tyto varianty splňují normy ATEX pro evropské instalace nebo požadavky NEC 505/třída I zóna 1 pro provozy v Severní Americe. Nevýbušná pouzdra a jiskrově bezpečné solenoidy umožňují ventilu bezpečně pracovat v prostředí s hořlavými plyny nebo výpary, jako jsou chemické závody nebo ropné plošiny na moři.
Možnost aretace s označením „OF“ poskytuje významné výhody pro energetickou účinnost. Namísto toho, abyste udržovali solenoid neustále napájený, abyste udrželi polohu, vyšlete 100 milisekundový impuls k posunutí cívky, poté ji mechanická zarážka zablokuje na místě. To snižuje tvorbu tepla, prodlužuje životnost elektromagnetu a snižuje spotřebu elektrické energie. Výrobci obráběcích strojů používají tuto funkci pro hydraulické upínací systémy, které musí pevně držet obrobky během dlouhých obráběcích operací.
Kompatibilita s kapalinami a materiály těsnění
Standardní 4WE 6 E se dodává s těsněním NBR (nitrilkaučuk), které funguje s většinou minerálních hydraulických olejů splňujících specifikace HLP nebo HVLP. Těsnění NBR si poradí i s kapalinami odolnými proti ohni vodě a glykolu v kategorii HFC. Pokud však váš systém používá biologicky odbouratelné hydraulické kapaliny jako HETG, HEES nebo HEPG, nebo syntetické ohnivzdorné kapaliny jako HFDU nebo HFDR, musíte při objednávce specifikovat těsnění FKM (fluorocarbon).
Nesprávný materiál těsnění způsobí rychlé poškození a selhání systému. Pokud vyměňujete těsnění během údržby, zkontrolujte před objednáním dílů, jakou kapalinu váš systém skutečně používá. Sada těsnění NBR nese číslo dílu 3492432, zatímco sada FKM je 3120269. Použití nesprávné sady znamená, že ventil znovu roztrhnete za několik měsíců poté, co nekompatibilní těsnění nabobtnají, prasknou nebo se rozpadnou.
Společnost Rexroth uvádí, že hydraulická kapalina musí splňovat normy čistoty ISO 4406 třídy 20/18/15. Tento třímístný kód označuje maximální počet částic v různých rozmezích velikostí. Čistící kapalina snižuje opotřebení precizně obrobených ploch cívky a vývrtu. Znečištěná kapalina urychluje opotřebení, zvyšuje vnitřní netěsnost a může způsobit přilepení nebo nepravidelný pohyb cívky. Instalace správné filtrace s prvky dimenzovanými na 10 mikrometrů nebo jemnější chrání vaši investici do ventilu a prodlužuje životnost.
Instalace a první provoz
Ventil se montuje přímo na standardní desku NG6 nebo CETOP 3 pomocí čtyř šroubů. Montážní schéma a umístění portů odpovídá ISO 4401-03-02-0-05, což zajišťuje kompatibilitu mezi výrobci. O-kroužky utěsňují každé připojení portu a během instalace byste měli na tyto O-kroužky nanést tenký film hydraulické kapaliny, abyste zabránili sevření nebo válení.
Protože solenoidy používají konstrukci s mokrým kolíkem, musí se vnitřní dutiny plnit hydraulickou kapalinou, aby správně fungovaly. Při prvním spuštění může být nutné několikrát zacyklit ventil během provozu hydraulického čerpadla, aby se vyčistil vzduch z komor elektromagnetu. Vzduch zachycený v těchto prostorech ovlivňuje sílu elektromagnetu a dobu odezvy ventilu. Některé instalace obsahují malé odvzdušňovací šrouby na pouzdrech elektromagnetů, které pomáhají uvolnit zachycený vzduch během uvádění do provozu.
Každý 4WE 6 E obsahuje ruční ovládání, které vám umožní posunout ventil bez elektrické energie. Standardní skrytá verze vyžaduje pro přístup speciální nástroj. Volitelné verze zahrnují rýhované knoflíky nebo uzamykatelná tlačítka s hřibovou hlavou, která umožňují ruční ovládání během údržby nebo nouzových situací. U dvou elektromagnetických ventilů nikdy nestlačujte obě ruční ovládání současně, protože by došlo k mechanickému konfliktu, který by mohl poškodit vnitřní součásti.
Řízení průtoku a měkké přepínání
Některé verze 4WE 6 E jsou dodávány s škrticími vložkami, což jsou v podstatě kalibrované otvory instalované ve specifických portech. Označení „/B12“ označuje 1,2 milimetrový otvor na portu P. Tyto škrticí klapky neomezují pouze maximální průtok. Jejich hlavním účelem je řízení tlakových špiček a průtokových rázů, ke kterým dochází při rychlém přepínání ventilů. Řízením rychlosti, kterou se může průtok měnit, škrticí vložky snižují otřesy systému, chrání následné komponenty a prodlužují celkovou životnost systému.
Některé modelové varianty označené „.73…A12“ obsahují měkké přepínání díky upravené geometrii cívky. Tyto verze poskytují zhruba 85procentní redukci otřesů ve srovnání se standardním spínáním. Měkčí přechod pomáhá v aplikacích, kde řazení ventilů vytváří nežádoucí hluk nebo kde hydraulické rázy poškozují potrubní spoje a rozdělovače v průběhu času. Kompromisem je mírně pomalejší odezva, která je důležitá u vysokorychlostních aplikací, ale nabízí jasné výhody v systémech, které upřednostňují hladký provoz a dlouhou životnost.
Běžné aplikace a případy použití
Rozváděč 4WE 6 E se objevuje v celé průmyslové automatizaci. Vstřikovací stroje používají tyto ventily k řízení upínacích sil forem a pohybů vyhazovače. Díky vysokému tlaku a spolehlivému spínání je ventil vhodný pro náročné pracovní cykly při zpracování plastů. Gumové lisovací zařízení používá podobné konfigurace ventilů pro ovládání lisu a vyhazování dílů.
Stavební a mobilní vybavení zahrnuje 4WE 6 E v obvodech ramen rypadla, ovládání radlice buldozeru a funkce jeřábového výložníku. Kompaktní velikost ventilu v poměru k jeho průtokové kapacitě šetří místo v přeplněných mobilních hydraulických systémech. Jeho standardizovaná montáž umožňuje výrobcům zařízení odebírat zdroje od více dodavatelů bez předělání rozvodů.
Výrobci obráběcích strojů instalují tyto ventily do brusek, frézovacích center a automatizovaných výrobních linek. Verze s aretací fungují zvláště dobře u přípravků a upínacích systémů, které musí spolehlivě držet polohu bez trvalé spotřeby elektrické energie. Bezobslužné obráběcí operace těží z úspor energie a sníženého vývinu tepla pulzně ovládaných aretačních ventilů.
Odstraňování problémů a údržba
Když 4WE 6 E nepracuje správně, problém obvykle vysvětluje několik běžných problémů. Pomalé nebo nekonzistentní řazení často ukazuje na kontaminovanou kapalinu, která umožňuje, aby se cívka zachytila ve svém otvoru. Kontrola systémového indikátoru diferenčního tlaku filtru vám sdělí, zda filtrace drží krok s tvorbou znečištění. Pokud jsou filtry po termínu výměny, je to vaše první oprava.
Elektrické problémy se projevují jako úplné selhání řazení nebo slabý, váhavý chod ventilu. Zkontrolujte napájecí napětí na konektoru ventilu, zatímco by měl být solenoid pod napětím. Nízké napětí snižuje sílu solenoidu a zpomaluje odezvu. Uvolněné kolíky konektoru způsobují přerušovaný provoz, jehož diagnostiku je frustrující. Odrušovací diody zabudované do většiny ventilů mohou selhat, zkratovat nebo otevřít, což ovlivňuje chování elektromagnetu.
Zvyšující se vnitřní netěsnost po dobu životnosti ventilu nakonec vyžaduje výměnu těsnění nebo výměnu ventilu. Pokud si všimnete, že se hydraulický válec pod zatížením plazí dolů, když by měl ventil držet polohu, pravděpodobnou příčinou je vnitřní netěsnost. Instalace externího ventilu pro udržení zátěže může být jednodušším řešením než výměna ventilu, pokud únik není závažný. Pro aplikace s kritickou polohou zajišťují externí zpětné ventily nebo pilotně ovládané zpětné ventily pozitivní udržení zatížení bez ohledu na stav směrového ventilu.
Konstrukce elektromagnetu s mokrým kolíkem nabízí výhodu údržby: můžete vyměnit cívku bez vypouštění systému nebo ztráty hydraulické kapaliny. Jednoduše odpojte elektrický konektor, odšroubujte sestavu elektromagnetu a vyměňte cívku. Tato možnost servisu v terénu snižuje prostoje během oprav. Při objednávání náhradních cívek ověřte, že jmenovité napětí a typ konektoru odpovídají vaší instalaci.
Úvahy o velikosti a výběru
Výběr správného směrového ventilu zahrnuje přizpůsobení několika parametrů požadavkům vaší aplikace. Začněte s tlakem: pokud váš systém pracuje nad 350 barů, 4WE 6 E nebude fungovat. Průtokovou kapacitu je třeba zkontrolovat podle požadavků na rychlost pohonu. Ventil 80 litrů za minutu se může na papíře zdát dostatečný, ale pokud se pohybujete blízko této hranice, tlakový spád na ventilu se zvyšuje a generování tepla se stává problémem.
Přemýšlejte o pracovním cyklu a frekvenci spínání. Aplikace, které nepřetržitě přepínají, těží ze střídavých solenoidů, které lépe zvládají teplo díky vyšší tepelné hmotnosti. DC solenoidy fungují dobře pro přerušovaný provoz a nabízejí rychlejší dobu odezvy. Pokud váš systém potřebuje držet pozici po delší dobu bez pohybu, specifikujte konfiguraci aretace, abyste eliminovali nepřetržité napájení elektromagnetu.
Symbol šoupátka určuje funkci ventilu ve střední poloze a v každé krajní poloze. Pečlivě si prostudujte hydraulické schématické symboly, abyste pochopili, co každá konfigurace připojení portů dělá s vaším pohonem. Symbol E (všechny porty blokovány uprostřed) se hodí pro aplikace, kde chcete, aby zastavené akční členy odolávaly vnějším silám. Symbol P-to-T uprostřed zajišťuje volný oběh, který snižuje tvorbu tepla během období nečinnosti. Vyberte symbol, který odpovídá vašim funkčním požadavkům.
Konkurenční alternativy a křížové odkazy
Zatímco Rexroth 4WE 6 E je přední produkt, několik dalších výrobců vyrábí funkčně ekvivalentní ventily. Řada Parker D1VW009CNT nabízí možnost přímé výměny s podobným tlakem a průtokem. Vickers, nyní součást Eatonu, vyrábí řadu DG4V-3-8C, která se vyměňuje přímo na pomocné desky NG6. Argo Hytos poskytuje RPE3-063C11 jako další vyměnitelnou možnost.
Tato kompatibilita mezi výrobci poskytuje oddělením nákupu flexibilitu. Pokud se váš primární dodavatel potýká s dlouhými dodacími lhůtami nebo nedostatkem zásob, existují alternativy, aniž byste museli předělávat váš hydraulický systém. Cenová konkurence mezi těmito výrobci prospívá kupujícím, ačkoli rozsáhlá distribuční síť a technická podpora společnosti Rexroth často ospravedlňují jakoukoli cenovou přirážku.
Při výměně ventilů od různých výrobců ověřte, zda se symboly šoupátka shodují funkčně, nejen nominálně. To, co jeden výrobce nazývá „Symbol E“, může mít nepatrně odlišné připojení portů než verze jiného výrobce. Před dokončením náhrady křížových odkazů si prohlédněte podrobná schémata připojení portů v katalogu každého výrobce.
Strategie tvorby cen a nákupu
Tržní ceny pro 4WE 6 E se liší podle regionu, konfigurace a objemu nákupu. V Severní Americe počítejte s cenami kolem 140 USD za standardní konfigurace zakoupené jednotlivě. Indické trhy vykazují ceny mezi 7 799 a 9 203 ₹, zatímco malajští distributoři uvádí ceny kolem 196,50 RM. Tyto odchylky odrážejí místní distribuční náklady, dovozní cla a konkurenci na trhu.
Minimální objednací množství od většiny distributorů začíná u jednoho kusu, takže malé nákupy jsou praktické. Dodací lhůty u standardních konfigurací obvykle trvají sedm až deset dní, ačkoli běžné kombinace napětí a symbolů se často dodávají ze skladu distributora. Méně běžné konfigurace se mohou prodloužit na několik týdnů, pokud vyžadují tovární sestavení na zakázku.
Pro oddělení údržby spravující zásoby kritických náhradních dílů zvažte skladování jedné nebo dvou běžně používaných konfigurací jako pojištění proti neočekávaným poruchám. Dlouhá životnost ventilu znamená, že náhradní díly mohou ležet na policích roky, ale náklady na skladování náhradního dílu jsou minimální ve srovnání s náklady na prostoje zařízení. Pokud váš systém používá nestandardní kapaliny, ujistěte se, že vaše zásoba obsahuje jakékoli speciální konfigurace, jako jsou těsnění FKM.
Závěrečná doporučení
Směrový regulační ventil Rexroth 4WE 6 E poskytuje spolehlivý výkon v kompaktním standardním balení. Jeho jmenovitý tlak 350 barů a průtoková kapacita 80 litrů za minutu poskytují silnou kapacitu ve velikostní třídě NG6. Konstrukce elektromagnetu s mokrým kolíkem vyvažuje výkon a provozuschopnost a standardizovaná montáž zajišťuje širokou kompatibilitu napříč hydraulickými systémy.
Při specifikaci nebo údržbě těchto ventilů věnujte pozornost detailům, na kterých záleží nejvíce. Přizpůsobte materiály těsnění chemii vaší hydraulické kapaliny. Ventil dimenzujte konzervativně, abyste zabránili nadměrnému poklesu tlaku a tvorbě tepla. Zvažte verze s aretací pro úspory energie v aplikacích držení polohy. Chraňte diferenciální válce před zesílením tlaku pomocí vhodného návrhu okruhu.
Pochopení toho, jak ventil funguje, jaká jsou jeho omezení a jak zapadá do konkurenčního prostředí, vám pomůže lépe se rozhodovat o výběru, údržbě a odstraňování problémů. 4WE 6 E není ideální pro každou aplikaci, ale v rámci své designové obálky poskytuje osvědčený výkon, který vysvětluje jeho široké uplatnění v průmyslové hydraulice.
