SUPAPE

Supapele sunt elemente pneumatice care au funcţii de procesare a semnalelor, siguranta a instalatiei, reglare şi control a parametrilor agentului de lucru din circuitele pneumatice.

1. Supape de selectareSunt supape care selectează fie calea de transmitere a unui semnal

pneumatic, în funcţie de anumiti parametri ai respectivului semnal (presiune, sens de curgere, etc), fie un anume semnal, când la intrarea în supapă există mai multe semnale.

1.1. Supape de sens: in pneumatica se utilizeaza doua tipuri de supape de sens: supapa de sens si supapa de sens deblocabila

1.1.1 Supapa de sensAşa cum indică şi denumirea, acest element permite curgerea fluidului doar

într-un singur sens.

Structura si mod de functionare: in figura 1 este prezentată structura acestei supape: în corpul 1 se află elementul mobil 2, care în repaus se sprijină pe umărul de etanşare, sub efectul de împingere al resortului 3. Dacă apare o curgere de fluid de la orificiul A la orificiul B, forţa de presiune împinge elementul mobil 2, arcul se comprimă, iar agentul de lucru trece către orificiul B prin spaţiul dintre elementul 2 şi corpul supapei.

La o curgere inversă, de la racordul B la racordul A, forţa de presiune si resortul se opun deschiderii supapei, deci agentul de lucru nu poate traversa supapa către orificiul A.

Simpla si robusta, această supapă este utilizata peste tot acolo unde este necesară împiedicarea curgerii inverse a fluidului într-un circuit. Cel mai frecvent

Fig.1

1

A B

Fig. 2a Fig. 2b Fig.2c

SUPAPE

este intilnita pe conducta de umplere a vaselor de stocare a aerului comprimat(numite generic vase tampon)

1.1.2 Supapa de sens deblocabila

Structura si mod de functionare: in figura 2 este reprezentata in sectiune o supapa de sens deblocabila; supapa este alcatuita din doua parti: in

partea de jos se afla supapa de sens propriu-zisa si, deasupra ei, plunjerul de comanda pneumatica a deblocarii.

Ca si la supapa normala, curgerea de la 2 catre 1 este oprita (figura 2a), iar curgerea inversa, de la 1 la 2, este permisa (figura 2b).

Daca aplicam un semnal de comanda la orificiul 21, plunjerul va apasa si va deschide supapa de sens, permitind astfel curgerea de la 2 catre 1.

Acest tip de supapa isi gaseste multiple utilizari in aplicatiile practice, putind fi utilizata in etajul de forta, pentru guvernarea cilindrilor, dar si in etajul de comanda, unde poate indeplini diferite functii logice.

1.2. Supapa de selectare sau element logic SAU

2

SUPAPE

Structura si mod de functionare: este alcatuita dintr-un corp si un sertar ai carui umeri de sprijin in ghidajele laterale sint prevazuti cu cavitati ce permit trecerea aerului de la X sau Y catre A. Dacă orificiile X şi Y sunt alimentate la aceeaşi presiune P, la orificiul A va curge fluid având presiunea P, orificiile de alimentare putând fi X sau Y sau X şi Y (figura 3).

Dacă este alimentat numai orificiul X sau numai orificiul Y, cel nealimentat este obturat de catre sertar, iar orificiul alimentat este conectat la A. Dacă sunt alimentate ambele orificii de comandă X şi Y, dar la presiuni diferite, în A vom avea presiunea cea mai mare. Funcţionarea acestei supape poate fi descrisă şi prin tabelul de adevăr de mai jos:

X Y A0 0 01 0 10 1 11 1 1

Datorită simplităţii constructive şi robusteţei, precum şi funcţiilor pe care le poate realiza, supapa SAU isi gaseste multe aplicaţii în circuitele

pneumatice, in special in etajul de comanda/procesare.

1.3. Supape selectoare cu două presiuni sau element logic ŞI:

Fig 3

3

Fig. 4

SUPAPE

Structura si mod de functionare: dacă orificul X sau Y este alimentat, sub efectul forţei de presiune sertarul blochează accesul din orificiul respectiv la orificiul A. Dacă ambele orificii sunt alimentate la aceeaşi presiune, orificiul A va fi alimentat, de la orificiul X sau Y sau X şi Y (poziţia elementului mobil 1 este indiferentă).

Dacă ambele orificii de comandă vor fi alimentate, dar la presiuni diferite, orificiul A va fi alimentat la presiunea cea mai mică. Tabelul de adevăr al acestui element arată astfel:

X Y A0 0 00 1 01 0 01 1 1

Elementul logic SI este deasemenea simplu şi robust, iar funcţiile pe care le

poate realiza îl recomandă pentru multe aplicaţii. Un exemplu clasic este comanda unei prese (figura 4) unde, din raţiuni de securitate a operatorului, acesta trebuie să aiba ocupate ambele mâini.

1.4 Supapa de evacuare rapidă:

În figura 5 este prezentată o supapă de evacuare rapidă secţionată, iar în figura 6 un exemplu de utilizare a ei într-un circuit pneumatic. După cum sugerează şi denumirea, supapa este utilizată pentru a mări viteza de golire a unei incinte aflată sub presiune, prin scurtarea traseului parcurs de aer din incinta respectivă până la atmosferă. Din acest motiv, pentru o eficacitate maximă, supapa de evacuare rapidă se montează cât mai aproape de incinta ce va fi golită (fig.7).

Structura si mod de functionare: în corpul 1 se află elementul de etanşare mobil 2, scaunul supapei 3 şi amortizorul de zgomot 4.

Fig.3

4

Fig. 5

SUPAPE

Când se comută distribuitorul 1.1 (fig.7), aerul pătrunde prin orificiul P al supapei, împinge şi lipeşte de scaunul 3 elementul de etanşare 2.

În acest fel orificiu R este izolat faţă de P şi A. Deformând “borul” elementului de etanşare, aerul îşi face loc către racordul A şi alimentează cilindrul.

Când distribuitorul 1.1 este comutat în poziţia iniţială, racordul P al supapei este conectat la atmosferă, iar aerul aflat în camera cilindrului, sub efectul presiunii şi al resortului cilindrului determină deplasarea elementului mobil în sens opus, obturând racordul P. Aerul din cilindru este evacuat rapid prin amortizorul de zgomot 4.

Se utilizeaza de obicei pentru optimizarea functionarii cilindrilor, obtinindu-se asfel cresteri ale vitezei acestora de pina la 30%, cu efecte vizibiloe asupra productivitatii instalaţiilor actionate pneumatic.

2. Supape de debit:Mai sunt numite şi drosele. Sunt elemente care permit reglarea vitezei motoarelor rotative sau a cilindrilor prin reglarea debitului de aer care le traverseaza. Funcţionarea droselelor se bazează pe variaţia secţiunii de curgere a fluidului, variaţie ce duce si la modificarea debitului vehiculat prin drosel.Variaţia căderii de presiune determină variaţia debitului ce traversează droselul, deci variaţia vitezei de mişcare a elementului de execuţie alimentat.

Fig.6

5

SUPAPE

Droselele sunt de obicei reglabile şi se întâlnesc în două variante: Fig.7

- drosele simple, ce reglează debitul de fluid indiferent de sensul de curgere al acestuia (figura 7).

- drosele de cale, care au montată în paralel o supapă de sens; această structură permite variaţia debitului pentru un singur sens de curgere.

În figura 8 este prezentat un drosel de cale: când curgerea are loc de la stânga la dreapta, aerul este obligat să treacă prin secţiunea reglată de obturatorul 1.

La curgere inversă elementul elastic de etanşare 2 se deformează opunând o rezistenţă minimă.

Ca urmare, debitul de aer ocoleşte secţiunea îngustată şi traversează secţiunea creată prin deformarea elementului 2.

Fig.8

3. Supape de presiune Aceste supape proceseaza semnalul primit la intrare in functie de parametrul presiune. Dupa natura functiei indeplinite, supapele de presiune se impart in trei familii, dupa cum urmeaza:

3.1 Supape de limitare a presiuniiAsa cum sugereaza si denumirea, functia acestei supape este de a limita presiunea intr-un circuit pneumatic la o valoare prestabilita, maxim admisa din ratiuni de protectie si siguranta a instalatiei si a personalului.Caracteristicile acestei familii de supape: sint normal inchise descarca numai in atmosfera comanda o culeg, bineninteles, din amonte

Se utilizeaza in instalatiile pneumatice ca element de protectie a aparatelor sensibile la socuri de presiune si se instaleaza in amonte de acestea.Ca supape de siguranta sint de nelipsit din structura rezervoarelor de aer sub presiune.

3.2 Supape de succesiune (secventiale)

6

SUPAPE

Rolul lor este de a conecta (sau deconecta) doua circuite pneumatice intre ele atunci cind intr-unul din cele doua sau in alt circuit presiunea atinge o anumita valoare, prestabilita.Caracteristicile acestei familii de supape: pot fi normal inchise (de conectare) sau

normal deschise (de deconectare) descarca numai in alt circuit comanda o culeg din amonte sau din alt circuit (comanda externa)

Supapa de succesiune este omologul presostatului din circuitele electro-pneumatice si poate fi intilnita in schema atit in etajul de comanda, cit si in cel de forta.

3.3 Supape regulatoare de presiune Aceste supape au doua functii, la fel de importante:

- Permit reglarea presiunii intr-un circuit pneumatic, in aval, la orice valoare dorita, in domeniul de lucru al aparatului.

- Mentin constanta aceasta valoare, reactionind la orice tendinta de variatie a presiunii din circuit.

Caracteristicile acestei familii de supape:

Nu se poate vorbi de pozitie normal inchisa sau deschisa, in functionare regulatorul fiind mai mult sau mai putin deschis.

Descarca numai in alt circuit Comanda este culeasa din aval

Regulatoarele de presiune se construiesc intr-o mare varietate tipo-dimensionala. Datorita importantei lor deosebite, vom detalia acest subcapitol si vom descrie citeva tipuri reprezentative de regulatoare.

3.3.1 Regulatorul de presiune cu comanda directa, cu descarcare in atmosfera:

Structura si mod de functionare:

1. surub de reglare2. resort (element de comparare)3. ansamblu membrana (element

sensibil)4. saiba de protectie5. plunjer (element mobil)6. suport element mobil7. resort de urmarire8. garnitura de etansare

7

SUPAPE

9. orificiu de egalizare a presiunilor10.garnitura supapa regulatoare11.garnitura etansare plunjer12.orificiu de comanda13.supapa de descarcare14.orificiu de evacuare

Dacă în aval apare o creştere a presiunii , ca urmare a scăderii consumului, asupra membranei 3 apasă o forţă suplimentară de presiune care o deformează, deplasind-o în sus. Resortul de urmarire 7 impinge elementul mobil 5 si il mentine solidar cu ansamblul membrana, determinind astfel o micşorare a secţiunii de intrare a aerului în regulator. În acest fel, aportul de debit este redus, in conformitate cu scăderea consumului din aval si regulatorul intră iarăşi într-o stare de echilibru.

Dacă, dimpotrivă, presiunea din aval scade, forţa de presiune care prin intermediul membranei se opune destinderii resortului 3 se micşorează. Corespunzător, echilibrul regulatorului se strică şi elementul mobil 5, împins de resortul 3 prin intermediul membranei se deplaseaza in jos, mărind debitul de aer ce traversează regulatorul.

În momentul în care consumul suplimentar de aer din aval a fost compensat de un aport suplimentar din amonte, asigurind mentinerea constantă a presiunii, regulatorul intră iar într-o poziţie “de aşteptare”.

Reglajul presiunii din aval la o valoare mai mica, precum si “nivelarea” socurilor de presiune sint realizate de regulator cu ajutorul supapei de descarcare 13: de exemplu, orice soc de presiune se propaga si in zona membranei si se transforma intr-o forta de presiune suplimentara care apasa brusc asupra acesteia; datorita inertiei ansamblului membrana-plunjer membrana se desprinde de plunjer permitind deschiderea supapei si evacuarea surplusului de aer din circuit, deci anularea socului de presiune. Un efect similar il produce comanda de micsorare a presiunii in aval, care presupune detensionarea arcului 2.

3.3.1 Regulatorul de presiune cu comanda indirecta:

Este deasemenea prevazut cu descarcare in atmosfera a surplusului de aer din circuitul guvernat; daca la regulatorul studiat mai sus comanda de reglaj se realizeaza direct asupra membranei, prin intermediul resortului 2, la acesta comanda este pilotata.

8

Fig.9

SUPAPE

Structura si mod de functionare:

1. Supapa de pilotare2. piston3. plunjerul supapei regulatoare,

solidar cu pistonul4. orificiu de egalizare5. supapa regulatoare6. resort7. profil dirijare curent aer8. filtru9. purja10.manta filtru11.pahar colector12.supapa de descarcare13.camera de comanda14.surub de reglare

Structura si modul de functionare la acest tip de regulator sunt putin diferite fata de cel studiat anterior: aici, membrana este inlocuita cu un piston, de aceasta data solidar cu plunjerul supapei 5, iar prin regulator (via supapele 12 si 1) se scurge continuu in atmosfera un debit de aer extrem de mic, Qc. Nivelul de presiune pc din camera de comanda 13 la care se instaureaza echilibrul depinde de prestringerea arcului supapei de pilotare 1: daca arcul este mai destins, presiunea pc va fi mai redusa, in exterior curgind

un debit Qc ceva mai mare; daca, dimpotriva, arcul supapei 1 va fi mai comprimat, Qc va fi mai mic, iar pc

se va stabiliza la o valoare mai mare. La echilibru, Fpc (forta de presiune care apasa pistonul de sus in jos) este egala

cu Fpaval (forta data de presiunea ce apasa asupra pistonului de jos in sus); Daca Fpaval scade, echilibrul fortelor se strica si pistonul este impins in jos,

determinind o deschidere suplimentara a supapei regulatoare, deci un aport de aer suplimentar ce compenseaza tendinta scaderii presiunii in aval.

Daca presiunea tinde sa creasca in aval, Fpaval creste, echilibrul se strica si pistonul este impins in sus, antrenind, pentru cresteri foarte mici de presiune, doar o reducere a deschiderii supapei regulatoare; o crestere mai mare a presiunii determina si evacuarea surplusului de aer in atmosfera via supapa se

9

SUPAPE

sens 12 si supapa de pilotare 1, pina la restabilirea echilibrului initial, conform prestringerii arcului supapei 1.

Reglarea presiunii din aval la o valoare inferioara se face detensionind arcul supapei 1: ca urmare, pc din camera de comanda se micsoreaza prin marirea Qc. Acest fapt determina ridicarea pistonului, deci micsorarea aportului de aer in regulator; ca urmare, acesta se va echilibra la o presiune in aval mai mica decit cea initiala, conform reglajului efectuat.

Reglarea presiunii din aval la o valoare superioara se face tensionind arcul mai mult. In acest fel, Qc scade, iar pc creste, determinind o deschidere mai mare a supapei regulatorului, deci presiunea “tolerata” in aval va fi mai mare.

Avantajele acestui tip de regulator:

Dispare din structura regulatorului resortul de comparare, care pentru regulatoare de debite/presiuni mari este voluminos si este foarte rigid, ceea ce determina dificultati in manevrare si complica constructia ansamblului.

Pilotarea asigura un reglaj usor si o dinamica buna a regulatorului Pistonul (fata de membrana) asigura o mai mare robustete regulatorului

10

SUPAPE

Tema:

Identificati, pe utilajele din dotare,cite un element pneumatic din cele mentionate mai jos (daca exista), indicind pentru fiecare, in tabelul de mai jos: Codul inscris pe eticheta si firma producatoare Functia concreta indeplinita pe masina respectiva

Denumire aparat

Cod si producator Functia indeplinita

Supapa de sens

Supapa SAU

Supapa SI

Supapa de evacuare rapida

Drosel

Regulator de presiune

11