INSTALAIE ELECTROPNEUMATIC DE BUCARE

2014

1

CUPRINS

ARGUMENT ................................................................................................................................ 2

MECATRONICA TEHNOLOGIE COMPATIBIL CU SOCIETATEA INFORMAIONAL .............................................2

I. INSTALAII ELECTROPNEUMATICE DE BUCARE ............................................... 3

1.1. SOLUIE PRACTIC DE REALIZARE A UNEI MAINI DE BUCARE ...............................................................3

II. CILINDRII PNEUMATICI ................................................................................................. 6

2.1. CLASIFICRI ............................................................................................................................................6 2.2. CONSTRUCIA I FUNCIONAREA CILINDRILOR PNEUMATICI ...................................................................6

III. DISTRIBUITOARE ........................................................................................................... 12

3.1. CLASIFICRI .......................................................................................................................................... 12 3.2. CONSTRUCIA I FUNCIONAREA ECHIPAMENTELOR DE DISTRIBUIE .................................................... 13

IV. PRESOSTATE ..................................................................................................................... 26

4.1. DESCRIERE I FUNCIONARE .................................................................................................................. 26

V. SUPAPE ................................................................................................................................. 27

5.1. CLASIFICRI .......................................................................................................................................... 27 5.2. VARIANTE CONSTRUCTIVE ..................................................................................................................... 31

VI. APLICATIE PRACTIC ................................................................................................... 35

6.1. EXEMPLU DE PROIECTARE ...................................................................................................................... 35

VII. ANEXE ................................................................................................................................ 37

7.1. SIMBOLURI I NOTAII UTILIZATE N PNEUMATIC .............................................................. 37 7.2. CONVERSIA UNITILOR DE MSUR PENTRU PRESIUNE ................................................... 39

BIBLIOGRAFIE ........................................................................................................................ 40

2

ARGUMENT

Mecatronica tehnologie compatibil cu

societatea informaional

Utilizarea mainilor n domeniul productiv, ca rezultat

al dezvoltrii i aplicrii cercetrilor tehnice i tehnologice, a

fost determinat de considerente economice, care au avut

iniial la baza concepte de productivitate i profit. Acest proces

a cunoscut o evoluie permanent n ntreaga istorie tehnic a

omenirii, plecnd de la realizarea de unelte i continund cu

mecanizarea, pn la atingerea nivelurilor de automatizare

parial sau total a unor sectoare productive.

n prezent, automatizarea proceselor de producie urmrete materializarea filozofiei

conceptului de Factory Automation" FA, implementarea acestei filozofii genernd tehnici i

tehnologii complexe de tip roboii industriali, sisteme flexibile de producie FMS i medii

software de proiectare i producie, asistate de calculator, de tip CAD/CAE/CAM (Computer

Aided Design/Computer Aided Engineering/ Computer Aided M anufacturig), tinzndu-se spre

mediul integrat de producie de tip CIM (Computer Integrated manufacturing). Este important s

menionm c sistemele de tip FMS i CIM sunt cazuri particulare ale unei clasificri mai largi,

cunoscut sub numele de sisteme a utomate de producie (AMS - Automated Manufacturing

Systems). Conceptele nglobate n realizarea automatizrii totale, la nivelul de FA, au cptat n

Japonia, njurai anilor 70', un contur precis, care a dus la apariia unei noi tiine -mecatronica.

Astzi mecatronica cuprinde o palet larg de domenii de la fabricaie, la domeniile

nuclear, medical, transporturi, cercetri spaiale etc, depind nivelul de tiin clar delimitat i

tinznd spre crearea unui nou mod de via al societii umane.

Menionm pe scurt realizrii ale mecatronicii:

- roboi compleci, i de sine stttori sau mobili, cu capaciti de decizie i cu posibilitatea

de a lucra n grupuri;

- inteligena artificial, nglobat n sistemele mecatronice (de tip reele neurale, algoritmi

genetici etc);

- sisteme complexe, puternic eterogene, care pot lua decizii i pot comunica la nivel

superior cu factorul uman;

- sisteme medicale de diagnoz, monitorizare i cu capaciti de decizie;

- sisteme spaiale;

- sisteme complexe, care integreaz realitatea virtual.

Avnd n vedere aria larg de cuprindere a mecatronicii, pentru acesta tiin au fost

realizate mai multe definiii, fiecare menioneaz faptul c mecatronica este o combinaie integrat

a ingineriei mecanice, electronice i software.

3

I. INSTALAII ELECTROPNEUMATICE DE BUCARE

1.1. Soluie practic de realizare a unei maini de bucare

Tema aplicaiei

Automatizarea unei maini industriale ce trebuia s insereze

i s sertizeze doua buce i o piuli ntr-o placa de material

plastic (suportul de baterie auto) i stanarea datei curente pe

aceasta.

Cerine beneficiar

S-a solicitat realizarea unei aplicaii care s controleze

maina industriala in aa fel nct sa realizeze un proces de

sertizare a unei piulie si apoi inserarea prin presare a doua buce ntr-o placa de material plastic,

ce urmeaz a fi folosita ca suport pentru bateria auto. Placa de plastic era de doua feluri: mica sau

mare. Apoi, trebuia stanata data curenta pe placa de plastic.

Procesul era format din doua etape, cea de sertizare, urmata de cea de bucare si stanare.

Pe tot parcursul procesului, trebuia inut seama de validrile provenite de la diveri senzori, ce

detectau prezenta si poziia tuturor pieselor necesare (mecanism cunoscut si sub denumirea de

poka-yoke). n cazul unei piese necorespunztoare, procesul se ncheia iar piesa era declarata

Not OK. n plus, procesul trebuia sa fie cat mai rapid cu putin, pentru a fi cat mai eficient din

punct de vedere al timpului de lucru.

Soluia tehnica si echipamentul utilizat

Pentru controlul instalaiei s-a utilizat un automat programabil modular din gama CJ, dotat

cu module de intrri si ieiri digitale, pentru preluarea de date de la toi senzorii din sistem si

controlul elementelor de execuie (electro-valve pneumatice).

Pagina principala Ecranele cu senzorii pentru piesa mica i piesa mare

Partea de monitorizare si afiare de alarme s-a realizat cu ajutorul unui terminal

touchscreen de 5 din gama Omron NS, unde puteau fi vzute in timp real prezenta/absenta si

poziia pieselor din proces, afiarea de mesaje si alarme, pentru ca interfaa sa fie cat mai user-

friendly.

Pentru detecia pieselor implicate in procesul de fabricaie, s-au folosit senzori inductivi,

foto-electrici, laser si senzori foto-electrici de tip furca. Datorita faptului ca maina utiliza si

pistoane pneumatice, pentru ca operatorul sa fie in sigurana, s-a folosit o bariera imateriala laser

de precizie ridicata din seria F3S-TGL si limitatori de sigurana pentru ui, pentru a mpiedica

funcionarea mainii in cazul in care unul din panourile laterale ale mainii ar fi fost ndeprtat.

Avantaje

Folosirea de senzori moderni, precii si cu timp de rspuns foarte mic, un aspect foarte

important in industria auto.

4

Rata de defectare sczut

Timp sczut de efectuare a unui ciclu main si o rata foarte ridicata de piese corect

efectuate, datorita calitii echipamentelor folosite

Interfaa om - main ofer posibilitatea vizualizrii facile prezentei tuturor pieselor din

proces, si a mesajelor menite sa l ajute pe operator

Domenii de aplicare

In industria auto.

Elemente constructive

Standul si pistolul pneumatic de sertizare

Standul de bucsare si stantare

Senzori laser si inductivi

5

6

II. CILINDRII PNEUMATICI

2.1. Clasificri

Motoarele pneumatice liniare efectueaz lucrul mecanic printr-o micare rectilinie, ele se

mai numesc i cilindri pneumatici. Micarea organului de ieire are loc ntre dou poziii limit,

stabilite constructiv sau funcional, ce definesc cursa motorului.

Dup modul n care sunt separate cele dou camere funcionale motoarele pneumatice se

pot clasifica n:

cilindri, la aceste motoare separarea se face prin intermediul unui piston 4, iar

etanarea se realizeaz prin intermediul unor garnituri nemetalice;

camere cu membran, la aceste motoare rolul pistonului este preluat de o membran

nemetalic, care realizeaz i etanarea celor dou camere.

Din punct de vedere constructiv motoarele pneumatice liniare (fig.1) sunt formate din dou

subansambluri principale:

subansamblul carcas: format din cma 1 i capace 2 i 3;

subansamblul piston format din piston 4 i tij 5.

Figura 1

2.2. Construcia i funcionarea cilindrilor pneumatici

Motoarele pneumatice cu piston de construcie clasic

Au aplicaii foarte largi i se constituie ntr-o varietate de forme i tipodimensiuni foarte

mare.

n figura 2.2. sunt reprezentate simbolurile unor cilindri pneumatici: a - cilindru cu simplu

efect; b - cilindru cu dublu efect; c - cilindru cu dublu efect cu tij bilateral; d - cilindru cu dublu

efect fr ajustarea cursei; e - cilindru cu dublu efect cu ajustarea cursei ntr-un sens; f - cilindru

cu dublu efect cu ajustarea cursei n ambele sensuri; g - cilindru cu dublu efect cu ajustarea cursei

ntr-un sens i inel magnetic; h - cilindru cu dublu efect cu ajustarea cursei n ambele sensuri i

inel magnetic.

Performanele constructiv-funcionale sunt foarte diversificate:

Diametre : 6 - 320 mm;

Lungimea cursei: pn la 4 m;

Viteze:

- cilindrii de uz general: pn la 1,5 m/s;

- cilindrii de uz special: pn la 10 m/s;

Fore: pn la 50000N.

Dup tipul constructiv, se poate face o clasificare general a cilindrilor:

Cilindrii cu simplu efect:

7

- cu revenire cu arc;

- cu revenire sub aciunea unei fore rezistente.

Cilindrii cu dublu efect:

- cu tij unilateral;

- cu tij bilateral.

Cilindrii n tandem:

- cu amplificare de for;

- avnd cursa n dou trepte.

Dup posibilitatea de frnare la cap de curs:

Cilindrii far frnare la cap de curs.

Cilindrii cu frnare la cap de curs:

- reglabil;

- nereglabil.

Figura 2.2

n figura 2.3 este prezentat un cilindru cu simplu efect cu revenire cu arc, avnd

urmtoarele pri componente: 1- corp; 2, 3 - capace; 4 - piston; 5, 8 - garnituri de etanare; 6 -

resort de revenire; 7 - buc de ghidare a tijei; 9 - tij. Dac racordul A este alimentat cu aer de la

compresor, pistonul este mpins cu o for, care va determina deplasarea acestuia spre dreapta,

racordul B este conectat la atmosfer. Cnd racordul A va fi conectat la atmosfer, resortul 6

determin revenirea pistonului la poziia iniial.

Figura 2.3

n figura 2.4. este prezentat un cilindru cu dublu efect cu tij unilateral fr frnare la cap

de curs, avnd urmtoarele pri componente: 1,2-capace; 3-corp; 4-piston; 5-tij; 6,7- garnituri

de etanare; 8-buc de ghidare. Cilindrul are dou racorduri de alimentare: pentru cursa de avans

se alimenteaz de la surs racordul A, iar racordul B este conectat la atmosfer, iar pentru cursa de

retragere se alimenteaz racordul B i racordul A se ventileaz (aceast manevr se face cu

ajutorul distribuitoarelor).

Figura 2.4

8

n figura 2.5. este prezentat un cilindru cu dublu efect cu tij bilateral.

Exist cazuri cnd este necesar frnarea la capt de curs, pentru a evita ocurile care pot

duce la deteriorarea mecanismului acionat sau chiar a cilindrilor.

Figura 2.5

n figura 2.6 este prezentat un cilindru cu dublu efect cu frnare reglabil la ambele capete,

avnd urmtoarele pri componente: 1,2 - uruburi (drosel) de reglare; 3,4 - manoane; 5,6 -

garnituri de etanare. Cilindrul are dou racorduri de alimentare: pentru cursa de avans se

alimenteaz racordul A, iar racordul B este conectat la atmosfer, iar pentru retragere se

alimenteaz racordul B i racordul A se ventileaz. Se observ c fiecare capt de curs este

prevzut cu un circuit suplimentar de evacuare a camerei inactive printr-o seciune droselizat.

Lum ca exemplu cursa de avans: n momentul n care manonul 4 ajunge n dreptul etanrii 6,

evacuarea camerei din dreapta nu se mai poate face prin spaiul dintre tij i capac. Aerul este

obligat s curg printr-un orificiu a crui seciune este reglat de droselul 2. Deoarece seciune de

evacuare a aerului este mult mai mic, rezult un efect de frnare a pistonului. n funcie de

reglajul droselului, rezult un efect de frnare mai redus sau mai mare. Reglnd cele dou drosele

n moduri diferite, se obin viteze de frnare diferite pentru cele dou sensuri.

Figura 2.6

Fora unui cilindru este dat de relaia: F=pS unde: p - presiunea aerului comprimat; S -

aria seciunii pistonului.

Motoare pneumatice liniare de construcie special Pentru a satisface o gam larg de

aplicaii, exist o serie de motoare de construcie special, numite motoare speciale.

Cele mai importante construcii de acest tip sunt:

motoare cu mai multe pistoane solidarizate;

motoare far tij;

motoare antirotaie;

motoare cu curs scurt;

motoare cu cma deformabil;

motoare cu mai multe poziii.

Motoare cu mai multe pistoane solidarizate Aceste motoare se folosesc acolo unde

exist restricii privind gabaritul radial, sau n cazurile n care este necesar la un anumit diametru o

for mai mare dect cea care rezult din relaia F=pS. Pentru astfel de situaii se construiesc

cilindrii cu dou pistoane (fig. 2.7). Acest cilindru are patru racorduri de alimentare: pentru cursa

9

de avans sunt alimentate racordurile A i B, iar C i D sunt conectate la atmosfer, iar pentru cursa

de ntoarcere racordurile C i D sunt alimentate, iar A i B sunt ventilate. Fora dezvoltat de cest

cilindru este aproape dubl faa de cel cu un singur piston de acelai diametru.

Figura 2.7

Motoare fr tij

Exist aplicaii n care gabaritul axial nu permite montarea cilindrilor clasici (cu tij), n

acest caz se utilizeaz motoare far tij. Soluiile posibile sunt:

motoare cu cablu sau band;

motoare cu legtur rigid;

motoare cu cuplaj magnetic.

Motoare cu cablu sau band (fig. 2.8) transmit micare alternativ a pistonului 1, prin

intermediul cablului 2, la sania 3, la care se cupleaz sarcina ce trebuie antrenat. Cablul de

seciune circular este confecionat din plastic sau metal plastifiat, i este nfurat peste roile 4 i

5. Exist construcii la care cablul este nlocuit cu o lamel elastic de seciune dreptunghiular.

Motoare cu legtur rigid

Figura 2.8 Figura 2.9

n figura 2.9.a este prezentat simbolul, iar n figura 2.9.b, vederea unui motor liniar cu

legtur rigid. n interiorul corpului 1 (fig.2.9), exist un piston care este legat rigid de cruciorul

2, de care este legat ansamblul mobil care trebuie deplasat. Deplasarea cruciorului se face pe un

canal prelucrat n corpul motorului.

Motoare cu cuplaj magnetic

La aceste motoare transmiterea micrii de la pistonul 1 (fig. 2.10) la msua mobil 2, la

care se cupleaz sarcina ce trebuie antrenat, se face printr-un cuplaj magnetic. Pentru aceasta,

pistonul 1 i msua 2 sunt prevzute cu un numr de magnei permaneni 4. Pentru a uura

cuplarea magnetic, este necesar ca eava 3 s fie confecionat dintr-un materiale nemagnetice, ca

de exemplu: aliaje de aluminiu, alam etc.

Figura 2.10

10

Motoare antirotaie

n figura 2.11a este prezentat simbolul, iar n figura 2.11 .b, vederea unui motor liniar

antirotaie. Acest motor este utilizat n cazul cnd sarcina antrenat nu trebuie s se roteasc n

jurul axei longitudinale. Cilindrul are dou tije paralele 1, pe care se deplaseaz cruciorul 2, de

care se legat ansamblul mobil care trebuie deplasat.

Motoare cu curs scurt

n cazul n care sarcina trebuie deplasat pe o distan mic (sub l00 mm), se pot folosi

cilindri cu o construcie special (fig.2.12). Comparativ cu construcia clasic se constat

urmtoarele diferene:

Cmaa exterioar este nlocuit cu piesa 1 n care este prelucrat alezajul

cilindrului;

Lipsete capacul posterior, orificiul de alimentare este prelucrat n piesa 1;

Capacul anterior 2 este montat n interiorul piesei 1, fiind fixat cu un inel elastic 3;

Pistonul 5 are pe el un inel de etanare 4.

Figura 2.12

Motoare cu cmaa deformabil

n aceast categorie intr motoarele liniare la care deplasarea sarcinii se obine prin

deformarea unui elemente elastic (fig. 2.13). Elementul deformabil 3 se realizeaz din cauciuc sau

metal. Considernd piesa 2 fix, sub efectul aerului comprimat elementul elastic 3 se deformeaz;

piesa de capt 1, mobil, se va apropia de piesa fix 2, dezvoltnd astfel o for de tragere.

Figura 2.13

Motoare cu mai multe poziii

S-a artat deja ca unul dintre dezavantajele motoarelor pneumatice liniare const n faptul

c poziionarea precis a sarcinii antrenate se poate face numai n dou poziii de pe cursa de

lucru. Aceste poziii pot fi capete de curs, sau poziii intermediare de pe curs, stabilite cu

ajutorul unor limitatori mecanici. n lipsa acestora din urm, oprirea n orice alt poziie de pe

cursa de lucru este greu de controlat, din cauza compresibiliti aerului comprimat. Se pot ns

concepe i realiza variante de motoare care s permit oprirea precis ntr-un numr limitat de

poziii.

n figura 2.14 este prezentat un cilindru care permite oprirea n patru puncte de pe cursa de

lucru. n structura acestui cilindru exist trei ansambluri mobile independente 1, 2 i 3 care se pot

11

deplasa cu cursele Si, s1+s2 i respectiv s1+s2+s3, diferite ca valoare. Cele patru poziii se obin

dup cum urmeaz:

poziia "0" (poziia reprezentat n fig.2.14): atunci cnd cele trei orificii nu sunt

alimentate cu aer comprimat; aceast poziie se obine fie sub efectul sarcinii antrenate, fie cu

ajutorul unor arcuri (nefigurate);

poziia MAM: atunci cnd este alimentat numai primul orificiu; n acest caz sarcina

se deplaseaz pe distana Si;

poziia "B": atunci cnd sunt alimentate primul i cel de-al doilea orificiu; n acest

caz sarcina se deplaseaz pe distana s2+s2;

poziia "C: atunci cnd sunt alimentate toate cele trei orificii; n acest caz sarcina se

deplaseaz pe distana si+s2+s3.

Figura 2.14

12

III. DISTRIBUITOARE Distribuitoarele pneumatice au rolul funcional de a dirija aerul comprimat pe anumite

trasee n funcie de comenzile primite din exterior. n timpul lucrului, elementul mobil al acestor

echipamente ocup un numr finit de poziii stabile de funcionare. n poziiile stabile de

funcionare ntre elementul mobil al distribuitorului i corpul su se genereaz seciuni de curgere,

de valoare zero sau egal cu seciunea nominal, n acest fel stabilindu-se sau ntrerupndu-se

anumite circuite. Este de la sine neles c la orificiile de ieire ale unui asemenea echipament

debitul poate avea numai dou valori, zero sau valoarea nominal.

ntr-un sistem de acionare distribuitorul poate fi distribuitor principal avnd rolul de a

realiza inversarea sensului de micare al organului de ieire al motorului i oprirea acestuia i

distribuitor auxiliar pentru generarea unor semnale de comand pneumatice; din aceast categorie

fac parte: butoanele pneumatice, limitatoarele de curs i electrovalvele.

3.1. Clasificri

Din punct de vedere constructiv exista o mare varietate de asemenea echipamente, care se

difereniaz prin:

tipul elementului mobil: sertar (cilindric, conic sau plan), supap (plan, conic sau

sferic);

micarea elementului mobil: translaie sau rotaie;

numrul de poziii stabile de funcionare: doua, trei i, mai rar, mai multe;

numrul de orificii: dou, trei, patru, cinci i, mai rar, mai multe;

tipul comenzii;

existena sau inexistena poziiei prefereniale.

Cele mai ntlnite construcii sunt: cu sertar cilindric cu micare de translaie, cu sunane si

cu supape si membrane.

Figura 3.1

Indiferent de tipul constructiv - funcional n structura unui distribuitor (fig.3.1) se pot

identifica dou subansambluri:

Subansamblul de distribuie format din corpul 1 (partea fix), n care sunt

prelucrate orificiile de legtur (1), (2), (3), (4) i (5), precum i camere interioare conectate la

aceste orificii i elementul de distribuie 2 (sertar); n timpul funcionrii elementul de distribuie

poate ocupa (n acest exemplu) dou poziii: poziia din figur, n care sub efectul arcului 6

sertarul se afl n contact cu suprafaa frontal a capacului 4 i poziia comandat, n care sub

efectul unei fore de acionare sertarul se poziioneaz n contact cu suprafaa frontal a capacului

3; pentru poziia din figur a elementului mobil se realizeaz conexiunile (l)-(2) i (4)-(5), iar

pentru cealalt poziie conexiunile (l)-(4) i (2)-(3). Etanarea dintre corp i sertar se face cu

inelele nemetalice 5.

13

Subansamblul de comand, are rolul de a transforma semnalele de comand externe ntr-

o for sub aciunea cruia sertarul se va deplasa ntr-o nou poziie stabil de funcionare.

Comanda poate fi realizat n mod direct de ctre operatorul uman folosind butonul 7 (fig.3.1),

mecanic de ctre un element mobil aparinnd sistemului cum ar fi o rol (fig.3.2.a), cu semnale

electrice prin intermediul unui electromagnet (solenoid) (fig.3.2.b), sau semnale pneumatice

(fig.3.3.).

Figura 3.2 Figura 3.3

3.2. Construcia i funcionarea echipamentelor de distribuie

Distribuitoare cu sertar

Cele mai ntlnite distribuitoare sunt cu sertar cilindric cu micare de translaie (fig.3.1). In

construcia lor se folosesc elemente de etanare nemetalice pentru a elimina pierderile de debit ce

pot s apar prin jocul funcional existent ntre sertar i alezajul cilindric din corpul n care acesta

culiseaz. La distribuitoarele pneumatice nu este permis etanarea metal pe metal.

Distribuitorul din figura 3.1 are urmtoarele caracteristici:

elementul mobil este un sertar cilindric cu micare de translaie;

are dou poziii stabile de funcionare;

are cinci orificii;

comanda poate fi: manual, mecanic, electric i pneumatic.

n cazul n care arcul 6 (fig.3.1) lipsete pentru obinerea celor dou poziii stabile de

funcionare sunt necesare dou semnale de comand, cte unul pentru fiecare poziie. Pentru a

comuta sertarul trebuie ca cele dou semnale s nu fie aplicate simultan. Poziia preferenial

poate fi obinut cu un element elastic (fig. 3.1) sau o reacie de presiune ca n figura 3.3. In acest

caz printr-un traseu prelucrat n sertarul 1 fluidul sub presiune ajunge n camera Ci, unde dezvolt

pe suprafaa frontal a sertarului o for de presiune care n absena semnalului de comand x l

menine n poziia din figur.

Pentru comanda electric (fig.3.2.b) se ataeaz la captul distribuitorului un

electromagnet, format din bobina 8 i armtura mobil 9, legat la butonul 7 din figura 3.1.

Distribuitoare cu supape

Distribuitoarele cu supape sunt echipamente la care nchiderea i deschiderea circuitelor

controlate se face prin intermediul unor supape, de regul plane, a cror poziie este impus de

fora rezultant ce acioneaz la un moment dat asupra lor.

Distribuitorul din figura 3.4 controleaz un singur circuit prin intermediul unei supape

sferice 3. Supapa se afl n contact ferm cu scaunul conic prelucrat n corpul 2 datorit forei

dezvoltate de presiunea de alimentare pe suprafaa supapei. Arcul 4 are numai rolul de a menine

14

supapa pe scaun n absena fluidului sub presiune la intrarea distribuitorului. n poziia nchis,

orificiile (1) i (2) sunt obturate.

Figura 3.4 Figura 3.5 Figura 3.6

n figura 3.5 este prezentat un distribuitor cu dou supape simple Si i S2, legate ntre ele

rigid prin intermediul tijei 1. Deoarece n poziia preferenial, poziie obinut cu ajutorul

presiunii de alimentare, consumatorul conectat la orificiul (2) este pus n legtur cu atmosfera

distribuitorul este de tipul normal nchis (NI).

Distribuitorul din figura 3.6 are o supap dubl 4 ce se poate deplasa ntre dou scaune

prelucrate n corpul 2. n poziia preferenial, obinut tot sub efectul fluidului sub presiune

existent la orificiul de alimentare al distribuitorului, consumatorul conectat la orificiul (2) este pus

n legtur cu sursa de aer; din acest motiv el este de tipul normal deschis (ND). Att distribuitorul

NI ct i cel ND sunt distribuitoare cu dou poziii i trei orificii.

Analiznd soluiile constructive deja prezentate (fig.3.5, 3.6) se constat c n perioada de

tranziie de la o poziie stabil de funcionare la alta, sursa de presiune este pus n legtur cu

atmosfera pentru un timp scurt (timpul necesar comutrii). Din acest motiv aceste construcii, care

au caracteristic faptul c elementul mobil este constituit dintr-un corp rigid unic, se mai numesc i

distribuitoare cu centru deschis. Avantajele lor constau n faptul c sunt simple constructiv i

compacte. Exist aplicaii unde utilizarea unui distribuitor cu centrul deschis deranjeaz. n

asemenea situaii se opteaz pentru un distribuitor cu centrul nchis. n figura 3.7 este prezentat

principial un asemenea distribuitor.

Se observ c la aceast construcie ansamblul mobil este format din dou pri, supapa 4

i elementul de comand 2, dispuse n corpul 1. Distribuitorul este cu poziie preferenial, poziie

n care (fig.3.7 a) orificiul de presiune (1) este blocat iar consumatorul (2) este pus n legtur cu

atmosfera printr-un traseu prelucrat n elementul de comand 2. Atunci cnd exist semnalul de

comand pc, elementul de comand 2 se deplaseaz n jos (fig.3.7.b); n acest fel mai nti se

blocheaz orificiul de descrcare pe atmosfera (3), dup care se stabilete conexiunea ntre sursa

de presiune, orificiul (1), i consumatorul deservit de distribuitor, orificiul (2). Se observ c

aceast construcie, comparativ cu cele prezentate anterior, este mai complex. Etanarea se face

cu graniturile 5.

15

Figura 3.7

Distribuitoarele cu membran i supape

Membranele servesc pentru delimitarea camerelor de lucru i prezint urmtoarele

avantaje: realizeaz o etanare perfect i nu introduc fore de frecare aa cum se ntmpl la

distribuitoarele cu sertar cilindric, unde etanarea se realizeaz cu inele.

Dezavantaje:

- o parte din fora de acionare este pierdut prin deformarea membranei;

- fora elastic este de valoare mic. La aceste distribuitoare comanda este

pneumatic, iar poziiile prefereniale se obin ntotdeauna cu ajutorul presiunii de alimentare. n

figura 3.8 este prezentat schema unui astfel de distribuitor care conine: 1- membran, 2- supape

legate printr-o tij.

Figura 3.

Electrovalve (electroventile)

Electrovalvele sunt distribuitoare pneumatice comandate electric, pot fi cu acionare

direct sau cu acionare indirect (pilotate). n primul caz ele au dimensiuni mici i sunt destinate

pentru a controla debite mici. Electrovalvele ntlnite n mod frecvent n sistemele de acionare

pneumatice sunt cu acionare indirect.

n figurile 3.9, 3.10 sunt prezentate cteva soluii de electrovalve acionate direct -

electrovalve pilot. La electrovalva din figura 3.9 n stare necomandat, legtura este realizat ntre

orificiile (2)-(3), deci electrovalva este normal nchis. Dac bobina 4 este alimentat de la o surs

de tensiune, pistonul 2 (armtura mobil a electromagnetului) i schimb poziia (urc), obturnd

orificiul (3), realizndu-se legtura ntre orificiile (l)-(2), deci aerul ajunge de la surs la motor.

Dac nceteaz aciune tensiunii de alimentare, pistonul revine la poziia iniial datorit resortului

3.

n figura 3.10 este prezentat principial un pilot cu armtura mobil oscilant. Aici,

armatura 3 poate oscila n jurul articulaiei O. n absena semnalului electric de comand armatura

3, datorit aciunii arcului 8 se afl n poziia figurat; n acest caz orificiile 1 i 2 sunt puse n

legtur, iar orificiul 3 este obturat. La extremitatea de jos a armturii mobile se afla o membran

16

profilat 2, care prin poziia sa stabilete legturile (l)-(2) sau (l)-(3). Prin alimentarea bobinei 4

armtura 3 se rotete n jurul articulaiei O, membrana profilat 2 obturnd orificiul 3 i stabilind

conexiunea (l)-(2). Este posibil i o comand manual a electrovalvei prin intermediul butonului

de comand 5.

Figura 3.9 Figura 3.10

Simboluri utilizate n reprezentarea distribuitoarelor

Dup micarea sertarului care creeaz distribuia sunt:

distribuitoare cu sertar rectiliniu: cilindric, plan i cu supape ;

distribuitoare cu sertar rotativ: plan i conic.

Figura 3.11

n figura 3.11 este reprezentat simbolul unui distribuitor tip 3/2 cu acionare prin solenoid

i revenire la poziia iniial (resetare) cu arc.

Figura 3.12

Simbolistica unui solenoid cuprinde :

numrul de poziii;

numrul de ci pentru distribuia aerului;

notaiile cilor de distribuie (racorduri sau orificii);

modul de acionare a distribuitorului. Cifrele din fracie reprezint numrul de ci i

numrul de poziii ale distribuitorului. Cile de distribuie sunt numerotate cu cifre arabe

(fig.3.12.a) sau litere i cifre (fig.3.11 .b). Cile sunt reprezentate n afara casetei i sunt prezentate

pentru starea iniial a distribuitorului (starea necomandat) (fig. 3.12).

Literele i numerele folosite au semnificaiile din tabelele 3.1 i 3.2.

Tabel 3.1

Notaie numeric Notaie literal pentru distribuitoare

2/2 i 3/2 4/2 i 5/2 5/2 i 5/3

1 P P P

2 A B B

3 R R S

4 - A A

17

5 - - R

10 Z - -

12 Z Y Y

14 - Z Z

Tabelul 3.2

Notaie literal Notaie numeric Semnificaia cilor de legtur (racorduri)

A,B,C 2,4,6 Legtura la consumatori (supape, cillindrii, distribuitoare

P 1 Legtura la sursa de aer

R,S,T 3,5,7 Legtura la orificiile de drenaj, sau de ventilaie

X,Y,Z 12, 14 Legtura la comanda pneumatic (pilotare)

U*) 10 Legtura la comanda de resetare

81,91 Legtura de comand auxiliar

82, 84 Legtura de ventilarea a piloilor

Starea cilor de distribuie este reprezentat n tabelul 3.3.

Tabel 3.3

Simbolul Starea cii

T Cale obturat

M Cale liber n sensul sgeii (sens unic sau ambele sensuri)

Cale de evacuare a aerului n atmosfer (racord ventilat)

n figura 3.12 sunt prezentate

notaiile cilor la distribuitoarele cu: a-trei

ci; b - patru ci ; c - cinci ci de legtur.

Una din ci este legat la sursa de aer

comprimat P(l), iar celelalte sunt pentru

distribuia aerului spre diverse ci

(conducte) care duc la alte organele de

lucru, sau ieirea aerului n atmosfer

R(3). Cile de distribuie pare sunt notate

n partea superioar a simbolului, iar cele

impare sunt notate n partea inferioar a

simbolului (fig. 3.12). Majoritatea

distribuitoarelor au dou poziii, dar sunt i

distribuitoare cu trei poziii. Numrul de

poziii ale unui distribuitor, (dou sau trei)

pot fi recunoscute dup numrul de ptrate

pe care le conine simbolul distribuitorului.

Distribuitorul din figura 3.11.a. are

dou poziii, iar cel din figura 3.11.b. are

trei poziii. Starea racordurilor pentru cele

dou poziii extreme i pentru poziia din

mijloc (la distribuitoarele 4/3 i 5/3) sunt

18

diverse dup cum sunt reprezentate n tabelul 3.4.

Observaie. Dac un element de circuit este legat la racordul R, atunci se spune c

elementul respectiv este ventilat.

Simbolurile pentru tipurile de distribuitoare n funcie de numrul de ci i de poziii sunt

prezentate n figura 3.13: a-distribuitor 2/2 normal nchis; b - distribuitor 2/2 normal deschis; c -

distribuitor 3/2 normal nchis; d - distribuitor 3/2- normal deschis; e-distribuitor 4/2; f - distribuitor

5/2; g - distribuitor 4/3 cu racordul P conectat la consumatori (cu centru flotant); h - distribuitor

4/3; i - distribuitor 4/3 cu centrul nchis; j - distribuitor 4/3 cu centrul ventilat; k - distribuitor 4/3-

cu racordul P ventilat; 1- distribuitor 5/3- cu centrul nchis.

Figura 3.13

Metodele de acionare a distribuitoarelor

Metodele de acionare a distribuitoarelor, prin care se face comutarea poziiilor sunt

reprezentate n tabelul 3.5.

Tabel 3.5

Poziiile distribuitorului se refer la starea iniial i la starea comutat a distribuitorului, n

figura 3.14 este prezentat un cilindru cu simplu efect acionat printr-un distribuitor tip 3/2 cu

acionare manual, avnd urmtoarele componente: 1, 2, 3 racorduri (orificii); 4-corpul

19

distribuitorului; 5- resort; 6- sertra (piston); 7- buton de comand; 8- cilindrul de lucru; 9-

piston; 10-resort.

n poziia de repaus (fig. 3.14.a) trecerea aerului se face ntre racordurile 2-3, aerul din

cilindru iese n atmosfer. Dup comanda de comutare, se schimb poziia distribuitorului n

poziia comutat (fig.3.14.b), iar trecerea aerului se face de la sursa de aer la cilindru ntre

racordurile 1-2. Poziia de comutare se obine prin deplasarea dreptunghiului (n interiorul

distribuitorului se deplaseaz sertraul) cu o poziie (un ptrat) spre dreapta, cifrele i cile

(racordurile) pentru aer rmn pe loc.

Poziia de repaus a distribuitoarelor poate fi deschis sau nchis, n aceast situaie

distribuitoarele se denumesc de exemplu: distribuitor cu rol normal deschis sau distribuitor

pilotat normal nchis, deci n denumire se face referire la metoda de acionare (rol, pilotat etc) i

la starea normal de repaus (deschis sau nchis). Distribuitoarele dup poziiile stabile pe care le

au pot fi:

- monostabile sunt cele cu comand la un capt i resort la cellalt capt, care dup

ncetarea aciunii aerului de comand revin la poziia iniial datorit resortului;

- bistabile sunt cele cu dublu solenoid sau dublu pilotate (comand la ambele

capete).

Modul de acionare al unui distribuitor poate fi fcut direct sau indirect. n figura 3.14

este reprezentat cazul acionri directe a unui cilindru cu simplu efect. Se observ c acionarea

se face cu un distribuitor 3/2, normal nchis, comandat manual prin buton i revenire cu arc (fig.

3.14.a). Se d comanda manual prin butonul distribuitorului, acesta i schimb poziia, se face

legtura ntre cile 1-2, aerul ajunge n cilindru, pistonul se deplaseaz spre dreapta (fig. 3.14.b).

Dup ncetarea comenzii de apsare a butonului, distribuitorul revine la poziia iniial datorit

20

arcului, se reface legtura ntre cile 2-3, pistonul se deplaseaz spre stnga (n poziia iniial),

aerul din cilindru iese prin legtura

2- 3 n atmosfer.

n figura 3.15 este prezentat comanda indirect a unui cilindru cu simplu efect. Acest tip

de comand impune folosirea a dou distribuitoare 3/2 normal nchise: unul pentru alimentarea

cilindrului, numit distribuitor direcional i un al doilea pentru comanda primului

(distribuitorul de comand).

Figura 3.14 Figura 3.15

Prile componente ale schemei sunt: 1 - cilindrul de lucru, 2-distribuitorul principal

(direcional), 3- distribuitor de comand; 4 - buton de comand.

n figura 3.15.a este prezentat poziia necomandat, iar n figura 3.15.b poziia comandat.

Funcionarea este simplu de determinat din schem.

Distribuitorul cu dou ci

Acest tip de distribuitor se comport ca un robinet, adic are dou poziii i deschis, n

figura 3.4, este reprezentat un distribuitor de tip 2/2 cu acionare manual (prin buton) i revenirea

la stare iniial cu arc. Distribuitorul are dou ci i dou poziii, controlnd un singur circuit prin

intermediul unei supape sferice 3.

n figura 3.14.a supapa se afl n contact ferm cu scaunul conic prelucrat n corpul 2

datorit forei dezvoltate de presiunea de alimentare pe suprafaa supapei. Arcul 4 are numai rolul

de a menine supapa pe scaun n absena fluidului sub presiune la intrarea distribuitorului. n

poziia nchis, orificiile (1) i (2) sunt obturate. Cnd se dorete deblocarea circuitului se

acioneaz cu o for de apsare asupra tijei 1, orificiile (1) i (2) fac legtura ntre ele (fig.3.16.b).

n figura 3.16.a este reprezentat un distribuitor cu sertar rectiliniu tip 2/2 cu acionare prin

solenoid, n figurile 3.16.b i 3.16.C sunt prezentate poziia deschis respectiv nchis, n fig.

3.16.d este reprezentat un distribuitor cu sertar rotativ conic (cep) tip 2/2 cu acionare manual cu

buton rotativ (prghie), avnd componentele: 1,2- orificiile de legtur, corp, 4- sertar rotativ, 5-

mner (prghie, buton rotativ). Distribuitorul este prezenta n poziia deschis (fig. 3.16.e) i n

poziia nchis (fig.3.16.f).

Figura 3.16

Distribuitoare cu trei ci

21

n figura 3.17.a este reprezentat vederea unui distribuitor de tip 3/2 normal nchis cu

acionare manual prin buton i revenirea la stare iniial cu arc. Din simbolul distribuitorului (fig.

3.17.d) se constat c are trei ci i dou poziii.

n figura 3.17.b sunt reprezentate prile componente: 1, 2, 3 orificii; 4 - plunjer; 5,7-

resorturi; 6 - supap; 8 - corpul distribuitorului. n poziia necomandat (fig. 4.17.b), arcurile 5 i 7

menin supapa 6 n poziia n care legtura se face ntre cile 2-3, aerul iese n atmosfer. n

momentul acionrii plunjerului (fig.3.17.c), arcul superior 5 mpinge supapa 6 n jos, se acoper

capul supapei, prin aceast operaie se obtureaz calea 3 i se comut legtura ntre cile 1 -2.

Dup ncetarea aciunii de apsare asupra plunjerului, arcurile readuc supapa n poziia iniial si

distribuitorul revine la starea iniial (fig. 3.17.b).

Figura 3.17

n figura 3.18.a este reprezentat vederea unui distribuitor tip 3/2 cu aciune pneumatic

normal nchis. Din simbolul distribuitorului (fig. 4.18.c) se constat c are trei ci i dou poziii.

n figura 3.18.b sunt reprezentate prile componente: 1,2, 3 - orificii; 4 - sertar; 5 - resort; 6 ,7 -

garnituri de etanare; 12 - orificiul pentru aerul comprimat necesar pilotrii pistonului. Poziia de

repaus este normal nchis i este meninut de resortul 5. n starea de repaus legtura se face ntre

cile 2-3, aerul iese n atmosfer. Comanda distribuitorului se face cu aer comprimat, care intr n

orificiul 12 i deplaseaz pistonul. Se obtureaz orificiul 3 i se face legtura ntre cile 1-2.

Observaie. Orificiul aerului de comand se noteaz cu cifrele 12 i 14.

n figura 3.19.a este reprezentat vederea unui distribuitor tip 3/2 normal nchis acionat

mecanic cu rol, pilotat pneumatic. Din simbolul distribuitorului (fig. 3.19.c) se constat c are trei

ci i dou poziii. n figura 3.20.b sunt reprezentate prile componente: 1,2, 3 - orificii; 4 -

prghie; 5 - rol; 6 - tija pilotului; 7, 9 - resort; 8 - sertar; 10 - plunjer (piston tubular).

Figura 3.18 Figura 3.19

Poziia de repaus este normal nchis i este meninut de resortul 9. n starea de repaus

legtura se face ntre cile 2-3, aerul trece prin tija tubular 10. Comanda distribuitorului se face

cu aer, prin deplasare tachetului cu rol, se deschide orificiul care duce aerul n partea superioar a

pistonului 8, care obtureaz pistonul tubular, aerul nu mai ajunge la ieirea 3.

Prin coborrea pistonului 10, se deschide legtura spre ieirea 1, astfel se face legtura

ntre cile 1-2.

22

Figura 3.20

n figura 3.20.a este reprezentat vederea unui distribuitor tip 3/2 normal deschis pilotat

pneumatic cu solenoid. Din simbolul distribuitorului (fig. 3.20.c) se constat c are trei ci i dou

poziii. n figura 3.20.b sunt reprezentate prile componente: 1,2,3- orificii; 4 - solenoid; 5 - urub

pentru acionare manual. Modul de acionare al unui cilindru pneumatic printr-un distribuitor

tip3/2 a fost reprezentat n figurile 3.14 i 3.15.

Distribuitoare cu patru ci

n figura 3.21 este reprezentat un distribuitor tip 4/2 cu acionare manual i revenire cu arc

normal nchis. Din simbolul distribuitorului, se constat c are patru ci i dou poziii. Poziia de

repaus (fig. 3.21. a) este normal nchis i este meninut de resorturile 12 i 13. n starea de

repaus legtura se face ntre cile 1-2, respectiv 3-4.

Figura 3.21

Comanda distribuitorului se face manual cu butonul 5, care apas pistoanele 6 i 7.

Pistoanele sunt inute n poziia de repaus de arcurile 8 i 9. Prin deplasarea pistoanelor 6 i 7, se

apas asupra pistoanelor tubulare cu garnitur de etanare 10, 11 care i vor schimba poziia,

deschiznd legtura ntre cile 1-4, respectiv 2-3. Dup ncetarea apsrii butonului pistoanele 10

i 11 revin la poziia iniial datorit arcurilor 12 i 13, iar pistoanele 6 i 7 sunt readuse n poziia

iniial de arcurile 8 i 9. n figura 3.21.b este reprezentat poziia comandat.

n figura 3.22 este reprezentat un cilindru cu dublu efect acionat printr-un distribuitor tip

4/2 cu acionare manual. n poziia de repaus (fig. 3.22.a) trecerea aerului se face ntre orificiile

2-3, aerul din cilindru iese n atmosfer. Dup comanda de comutare, se schimb poziia

distribuitorului n poziia comutat (fig.3.22.b), iar trecerea aerului se face de la sursa de aer ctre

cilindru ntre orificiile 1-4.

Figura 3.22

Pe simbol poziia de comutare se obine prin deplasarea dreptunghiului cu o poziie (un

ptrat) spre dreapta, cifrele i cile de legtur (conductele) pentru aer rmn pe loc.

23

Figura 3.23

n distribuitor, prin deplasarea pistoanelor 6 i 7 se lipesc de sertare, n acest moment se

ntrerup legturile 1-2 i 3-4, se continu apsarea, sertarul se las n jos (resorturile 8 i 9 se

comprim), se realizeaz legturile ntre orificiile 1-4 i 2-3. Dup ncetarea aciunii de comand,

resorturile 8 i 9 readuc sertarele i pistoanele la poziia iniial, i se refac legturile 1-2 i 3-4.

n figura 3.23.a este reprezentat un distribuitor tip 4/3 rotativ cu centrul nchis, cu reinere

pe poziie, comandat manual cu prghie, avnd n componen: 1,2, 3, 4 - ci de legtur; 5 - corp

; 6 - sertar rotativ plan. Din simbolul distribuitorului se constat c sunt patru ci i trei poziii.

Poziia din mijloc este nchis (fig.3.23.b), iar poziiile din stnga (fig.3.23.c) i din dreapta

(fig.3.23.d) sunt poziii de lucru prin care se fac legturi ntre diversele ci de trece ale aerului.

Pentru a trece de la poziia din stnga la poziia din dreapta, sau invers, obligatoriu se trece prin

poziia de mijloc (de repaus).

Distribuitoare cu cinci ci

n figura 3.24 este reprezentat un distribuitor tip 5/2 bistabil comandat direct pneumatic,

avnd componentele: 1, 2, 3, 4, 5 orificii, 6 - sertar rectiliniu cilindric, 12, 14 - orificii pentru

comanda pistonului. Din simbolul distribuitorului se constat c sunt cinci ci i dou poziii.

Sertarul 6, este comandat cu aer prin legturile 12 sau 14. n fig. 4.24.a sertarul este mpins spre

stnga datorit presiunii din racordul 14.

Figura 3.24

n acest timp racordul 12 este ventilat (conectat la atmosfer) pentru a nu apare o for de

presiune care s se opun deplasrii sertarului. n aceast poziie legturile se fac ntre cile 1-4 i

2-3. Se observ c nu exist resorturi, deci n lipsa unui semnal de presiune pe cile de comand

12 sau 14 face ca distribuitorul s stea n poziia extrem, chiar i dup ncetarea comenzii (este

bistabil sau cu memorie). Aplicarea unui impuls de presiune pe orificiul 14, dup ce orificiul 12 a

fost ventilat, determin comutarea distribuitorului pe a doua poziie (fig.3.24.b), unde legturile se

fac ntre cile 1-2 i 4-5.

Observaie. Pentru comanda distribuitorului este suficient un impuls de presiune i nu o

presiune continu.

24

Figura 3.25

n figura 3.25 este reprezentat un distribuitor tip 5/2 bistabil cu comand pneumatic i

posibilitatea comenzii manuale avnd componentele: 1, 2, 3, 4, 5 orificii; 6, 7 - buton de comand;

8 - tija sertarelor; 9, 10-sertare; 12, 14 - orificii pentru comanda pistonului. Din simbolul

distribuitorului se constat c sunt cinci ci i dou poziii. Funcionarea este identic cu

distribuitorul din fig. 3.24 descris anterior, comanda ns se poate da i manual prin butoanele 6

sau 7.

Figura 3.26

n fig. 3.26 este reprezentat un distribuitor tip 5/2 monostabil, comandat pneumatic, i

manual. La distribuitoarele prezentate anterior, etanrile dintre parte mobil i cea fix se fac cu

garnituri, la acest distribuitor etanrile se fac cu membrane elastice, care pot fi metalice sau din

elastomeri. n fig. 3.26.a distribuitorul este neacionat, legturile ntre ci sunt: 1-2 i 4-5. Calea 3

este izolat fa de atmosfer datorit membranei 10, care este presat pe scaunul ei de ctre

resortul 11. Cnd se d comanda de presiune prin orificiul 12, (fig. 3.26.b) membrana 6 este

presat i mpinge sertarul 8 ctre stnga, comprimnd resortul 11. Elementul de etanare 9 se

deplaseaz odat cu sertarul i se sprijin pe scaunul din stnga, izolnd orificiul 1 fa de

elementul pneumatic legat la calea 2 i se conecteaz la elementul pneumatic legat la calea 4. n

acelai timp membrana 7 este lipit de scaun, izolnd calea 4 fa de calea 5. Cnd nceteaz

aciunea de comand, resortul 11 readuce sertarul i elementele elastice la poziia iniial,

legturile fiind cele din figura 3.26.a.

Butonul 13 permite resetarea manual a distribuitorului n cazul blocrii sertarului, n

figura 4.27 este reprezentat un distribuitor tip 5/3 cu mijlocul blocat i comand pneumatic,

avnd componentele: 1,2, 3,4, 5 - orificii; 6,1 - sertare; 8,9 - resoarte; 12,14 orificii pentru

comanda pistonului. Din simbolul distribuitorului se constat c sunt cinci ci i trei poziii.

Sertarele 6 i 7 sunt comandate cu aer prin legturile 12 sau 14. Pe poziia din mijloc distribuitorul

este n stare de repaus, deoarece, toate legturile sunt blocate.

n poziiile comandate (fig. 3.27.a i b), aerul de comand intr prin legtura 12, respectiv

14, sertarele se deplaseaz spre dreapta sau stnga, realizndu-se legtura ntre cile 1-2 i 4-5,

respectiv 1-4 i 2-3. Dup ncetarea aciunii aerului de comand, revenirea la poziia de repaus

(mijloc) se face de ctre arcurile 8 i 9

25

Figura 3.27

26

IV. PRESOSTATE

4.1. Descriere i funcionare

Presostatele au rolul de a genera un semnal electric atunci cnd presiunea atinge o anumit

valoare, deci sunt componente de tip digital, cu o funcionare discret. Un presostat are dou etaje

unul pneumatic i unul electric, cele dou etaje sunt separate de o membran elastic. Semnalul de

intrare poate fi o presiune, o depresiune (vacuum) sau diferena a dou presiuni.

n figura 4.1 sunt prezentate vederea (fig.4.1.a), simbolul (fg.4.1.b) i alctuirea (fig.4.1.c)

unui presostat.

Figura 4.1

Figura 4.2 Figura 4.3 Figura 4.4

Semnalul pneumatic pc ajunge n camera activ 1 i acioneaz asupra membranei 2, cu o

for Fp. Acestei fore i se opune fora Fa dezvoltat de arcul 4, a crei tensionare se regleaz cu

urubul 7. Dac fora Fp>Fa atunci tija 3 deplaseaz contactul mobil 5 al microntreruptorului

nchizndu-se un circuit de comand legat Ia bornele 6.

27

V. SUPAPE Supapele sunt elemente pneumatice care au funcii de reglare i control a parametrilor

circuitului de lucru.

Dup funciile pe care le-au ntr-un sistem, se poate face urmtoarea clasificare:

- supape de sens i derivaie;

- supape de debit (drosele);

- supape pentru controlul presiunii.

5.1. Clasificri

Supape de sens i derivaie

Supapele de sens sunt echipamente care permit trecerea fluidului numai ntr-un singur sens

de curgere. Cnd supapa este parcurs n sensul admis de curgere rezistena opus curgerii

fluidului este minim, iar pentru cellalt sens de curgere supapa este blocat, rezistena

pneuamatic (hidraulic) este infinit. Prin controlul sensului de curgere, unele variante de supape

de sens pot ndeplini i alte funcii, cum sunt: divizarea i nsumarea debitelor de aer, unele funcii

logice elementare (SI, SAU), descrcarea rapid a unor circuite. Aceste echipamente au o

funcionare de tipul totul sau nimic".

n figura 5.1. sunt reprezentate simbolurile supapelor de sens i derivaie: a - supap de

sens far arc; b - supap de sens cu arc; c, d - supap de sens pilotat; e - supap de evacuare

rapid; f - supap selectoare (element logic SAU); g - supap cu dou presiuni (element logic SI);

h - supap NON SI

Supap de sens

n figura 5.2.a este reprezentat o supap de sens unic. Circulaia aerului este permis doar

n sensul de la calea 1 la 2, fora de presiune mpinge pistonul 3, resortul 4 se comprim, iar

fluidul trece ctre orificiul 2 prin spaiul dintre elementul mobil i corpul supapei. n sens invers,

resortul 4 mpinge pistonul spre stnga i nchide orificiul de legtur dintre cile 1 i 2, deci

fluidul nu poate trece ctre orificiul 1. Supapa poate fi cu resort , far resort i pilotat cu aer

comprimat. n figura 5.2.b este prezentat simbolul supapei.

Supap de evacuare rapid

n figura 5.3 este reprezentat o supap de evacuare rapid, avnd urmtoarele elemente

componente: 1,2,3 - orificii; 4- supap; 5- scaun; 6- amortizor de zgomot. Supapa este utilizat

28

pentru a mrii viteza de golirea a unei incinte aflat sub presiune, prin scurtarea traseului de

parcurgere a aerului de la incint pn n atmosfer. Pentru a avea o eficien maxim este necesar

ca supap s fie ct mai aproape de incinta care va fi golit.

Cele trei orificii au rolul de: 1 intrare, 2 pentru conectarea utilizatorului i 3 pentru

descrcarea rapid n atmosfer. Poziia ocupat de supap este determinat de orificiul la care

exist presiune. Dac aceasta exist la orificiul 1, supapa se aeaz pe scaunul de sus, n acest fel

se obtureaz orificiul 3 i se stabilete legtura 1-2 (fig. 5.3.b). Dac ns exist presiunea la

orificiul 2, supapa se aeaz pe scaunul inferior, n acest fel obturnd orificiul 1, stabilind legtura

2-3, deci aerul iese rapid n atmosfer.

n figura 5.3.c, este prezentat simbolul, iar n figura 5.3.d vederea supapei, n figura 5.4,

este prezentat un sistem de acionare ce conine o supap de descrcare rapid 1.1 pentru cilindrul

de lucru 1.0. n figura 5.4.a, dup apsarea butonului distribuitorului 1.2, aerul ajunge n cilindru

pe calea 1-2 stabilit de supap. Dac nceteaz comanda asupra butonului, resortul din cilindru se

destinde, mpinge pistonul spre stnga, aerul din cilindru iese n atmosfer prin legtura rapid 2-3

a supapei, (fig.5.4.b). Dac nu ar fi aceast supap, aerul ar iei n atmosfer prin legtura 2-3 a

distribuitorului 1.2, care este o cale mai lung.

Supap de selectare sau element logic SAU

n figura 5.5. este reprezenta o supap de selectare sau un element logic SAU. Supapa are

un element mobil 3 care este o bil sau un sertar (piston cu dublu efect). Dac unul din orificiile de

comand 1(X sau Y) sunt alimentate atunci cellalt orificiu este obturat i aerul iese prin orificiul

2(A). Dac sunt alimentate simultan ambele orificii de comand X i Y, cu aceeai presiune,

atunci la orificiul 2 aerul iese cu presiunea respectiv. Dac sunt alimentate simultan ambele

orificii de comand X i Y, cu presiuni diferite, atunci la orificiul 2 aerul iese cu presiunea cea mai

mare, de aceea supa se mai numete i de selectare. Funcionarea supapei poate fi descris cu

tabelul de adevr al funciei logice SAU. n figura 5.5.b, este prezentat simbolul, iar n figura 5.5.a

vederea supapei.

29

Supap de selectare cu dou presiuni sau element logic I

n figura 5.6, este reprezentat o supap cu dou presiuni.

Dac orificiul X sau Y este alimentat, sub efectul presiunii supapa blocheaz accesul din

orificiul respectiv la orificiul A. Dac ambele orificii de comand X i Y sunt alimentate la aceeai

presiune, orificiul A va fi alimentat, de la orificiul X i Y (poziia elementului mobil 3 este

indiferent). Dac ambele orificii de comand X i Y sunt alimentate la presiuni diferite, atunci

orificiul A va fi alimentat la presiunea cea mai mic.

n figura 5.6.a, este prezentat starea cu o presiune, n figura 5.6.b starea cu dou presiuni,

iar n figura 5.5.c simbolul supapei. Funcionarea supapei poate fi descris cu tabelul de adevr al

funciei logice SI. Un exemplu de utilizare a supapei cu dou presiuni, este comanda unei prese

(fig. 5.7) unde, din raiuni de securitate a operatorului, pentru a pomi cilindrul presei, acesta

trebuie s aib ocupate ambele mini. Dac acioneaz numai un buton de comand 1.3, supapa

obtureaz orificiul 2, aerul nu ajunge la distribuitorul principal 1.1 i presa nu funcioneaz (fig.

5.7.a). Dac se apas simultan cele dou butoane de comand 1.3 i 1.4, supapa permite trecerea

aerului prin orificiul 2, astfel nct distribuitorul 1.1 comut i presa va funciona, (fig. 5.7.b).

Supape de debit (drosele)

n pneumatic, pentru reglarea debitului se folosete numai metoda rezistiv, care const n

modificarea unei rezistene de curgere. n fapt, reglajul const n modificarea local a seciunii de

curgere.

Acest lucru se realizeaz cu ajutorul unor echipamente numite drosele (rezistene

reglabile), montate pe circuitele ale cror debite trebuie controlate. Acest reglaj se realizeaz

manual sau mecanic. Valoarea reglat se menine n timp doar dac, condiiile de funcionare nu se

modific n raport cu cele existente n momentul reglajului.

30

Atunci cnd condiiile de funcionare se modific, valoarea debitului se va modifica i ea,

deoarece aceasta este funcie att de seciunea de curgere ct i de diferena de presiune instalat

pe seciunea de droselizare.

n figura 5.9. sunt reprezentate simbolurile supapelor de debit: a - nereglabil; b-reglabil;

c, d - reglabil acionat manual; e, f - reglabil acionat mecanic; g - reglabil cu supap de ocolire;

h - diafragm.

Supapele de debit (drosele) permit reglarea vitezei motoarelor rotative sau a cilindrilor prin

reglarea debitului de alimentare. Funcionarea se bazeaz pe variaia seciunii de trecere a

fluidului, cea ce duce la modificarea debitului prin supap.

Droselele sunt de obicei reglabile i se ntlnesc sub dou forme:

drosel simplu, are un orificiu de intrare 1 i unul de ieire 2 (fig.5.10) ce regleaz

debitul de fluid indiferent de sensul de curgerea al acestuia; prin reglarea cu urubul 3 a poziiei

obturatorului 4 se regleaz seciunea de trecere a fluidului. n figura 5.10.b, este prezentat simbolul

supapei.

drosel combinat: de sens unic - cnd droselul i supapa sunt nseriate, i drosel de

cale - cnd droselul i supapa sunt montate n paralel (fig. 5.11); cnd fluidul curge de la 1 la

2, aerul trece prin seciunea reglat de urubul 3 i obturator 4 (fig. 5.1 l.a,b). La

curgerea n sens invers, aerul ocolete seciunea ngust i trece prin seciunea creat prin

deformarea elementului elastic 6 (fig.5.1 l.d). n figura 5.11 .c, este prezentat simbolul supapei, iar

n figura 5.11 .e vederea supapei.

Droselele se realizeaz ntr-o varietate mare de forme constructive i se pot caracteriza

prin:

forma scaunului i/sau obturatorului: cilindric, conic, sferic;

tipul micrii relative: rotaie, translaie, roto-translaie;

modul n care se face reglajul: manual, mecanic, electric etc.

n figura 5.12 este prezentat un exemplu de acionare a unui cilindru cu dublu efect.

Cilindrul 1.0 este acionat printr-un distribuitorul principal 1.2 prin dou distribuitoare cu buton

1.3 i 1.4. Pentru deplasarea prii mobile cu vitez limitat, ntre distribuitor i cilindru s-a

introdus un drosel 1.1.

Diafragma este un dispozitiv de strangulare, avnd o seciune mai mic dect a conductei.

Constructiv este o plac simpl, inelar, care se monteaz pe conduct. Este foarte

rspndit n instalaii cu scopul micorrii debitelor. Diafragmele stau la baza debitmetrelor (1-

diafragm; 2- tub U) care sunt aparate pentru msurarea debitelor (fig.5.13). n seciunea

micorat, viteza crete, energia cinetic crete, energia potenial scade, rezult scderea presiunii

statice.

31

5.2. Variante constructive

Supape pentru controlul i reglarea presiunii

Supapele de presiune pneumatice au rolul funcional de a controla sau regla presiunea

agregatului de lucru dintr-un circuit situat fie n amonte, fie n aval de echipament; n anumite

situaii cu un asemenea echipament se poate realiza conectarea sau deconectarea circuitului

deservit, lucru ce se obine n urma unei comenzii externe (o presiune de contact). Aceste

echipamente sunt prevzute cu dou orificii, unul de intrare, notat cu P i unul de ieire, notat de

obicei cu A. n absena presiunii echipajul mobil al supapei (supapa propriu-zisa) poate ntrerupe

legtura ntre P i A, caz n care supapa se numete normal nchis, sau poate stabili legtura ntre

P i A, caz n care supapa se numete normal deschis.

Trebuie subliniat faptul c prin aceste echipamente curgerea are loc ntotdeauna n sensul

de la P ctre A. Dac n timpul funcionrii exist posibilitatea ca presiunea de la orificiul A s fie

mai mare dect presiunea de la orificiul P echipamentul se monteaz n paralel cu o supap de sens

unic, prin care se ocolete supapa.

n figura 5.14 sunt reprezentate simbolurile supapelor pentru controlul presiunii: a - de

suprapresiune, reglabil; b secvenial reglabil; c - regulator de presiune, far evacuare n

atmosfer; d - regulator de presiune, cu evacuare n atmosfer; e - secvenial reglabil n toate

instalaiile pneumatice este necesar s fie reglat presiunea pentru a fi meninut la o valoare

prescris. Variaiile de presiune care pot apare au mai multe cauze:

- variaia consumului de aer;

- avarii n reeaua de distribuie;

- defectarea unor componente din circuit (distribuitoare, cilindri, etc);

- defectarea unitii de producerea a aerului comprimat etc.

Regulatorul de presiune este elementul care trebuie s permit reglarea presiunii din aval la

o anumit valoare (ntr-un domeniu oarecare) i meninerea acestei presiuni la valoarea reglat.

Supap de descrcare (siguran)

Supap de descrcare (siguran) este o supap de sens normal nchis (fig.5.15), care se

deschide cnd presiunea din sistem depete o valoare nepermis de mare i evacueaz surplusul

de aer n atmosfer pn la restabilirea presiunii prescrise, astfel presiunea n sistem se menine la

o valoare prescris. Din punct de vedere constructiv supapele de siguran se aseamn cu cele de

sens unic, singura deosebire const n faptul c aici, fora de pretensionare a arcului 3 poate fi

modificat la valoarea dorit. Acest lucru se realizeaz cu ajutorul urubului de reglare 5 i a

32

pistonului 4. Etanarea se realizeaz prin intermediul inelului 7. Asupra echipajului mobil

acioneaz n permanen dou fore: fora de presiune Fp i fora de pretensionare a arcului 3,

for stabilit la valoarea dorit printr-un reglaj, de cele mai multe ori manual; controlul presiunii

aerului se realizeaz deci prin compararea celor dou fore. Fora de presiune are expresia Fp=pS,

unde S reprezint seciunea supapei iar p, n cazul supapelor normal nchise, poate fi fie presiunea

de la orificiul P, fie o presiune de pe un alt circuit. n primul caz se spune c supapa este

comandat intern, iar n al doilea caz se spune c este comandat extern. Supapa de siguran se

monteaz n derivaie cu sistemul pe care l deservete (fig.5.16.a). Sursa de aer produce aerul la

6bar, iar supapa de siguran Ssig este reglat la 2.5bar. n figura 5.16.b este reprezentat simbolul

supapei de siguran.

Supapele normal deschise pot fi, ca i cele normal nchise, cu comand intern sau

extern. Orificiul de ieire A este conectat ntotdeauna la un consumator. Se ntlnesc doar dou

tipuri de supape normal deschise: supapa de reducie i supapa de decuplare. Supapa de

reducie este de fapt regulatorul de presiune i are comand intern, iar supapa de decuplare are

comand extern. Rolul acestei supape este de a decupla circuitul consumatorului atunci cnd

presiunea de comand devine mai mare sau egal cu presiunea reglat.

n cazul supapelor cu comand extern echipamentul trebuie prevzut cu un al treilea

orificiu la care se racordeaz circuitul a crui presiune comand supapa. O asemenea construcie

este prezentat n figura 5.17. La aceast supap circuitul de comand este izolat de circuitul

controlat. Presiunea de comand px se instaleaz n camera C i acioneaz asupra membranei 8.

La nivelul acestei membrane se compar n permanen fora de presiune datorat lui px cu fora

de pretensionare a arcului 11, reglat la valoarea dorit prin intermediul piuliei 7. Att timp ct

fora de presiune este mai mic dect fora de pretensionare a arcului ansamblul mobil format de

membrana 8 i tija 13 rmne n poziia figurat. Totodat ansamblul mobil intermediar, format

din tija intermediar 4, caseta 6 i arcul 12 rmne i el n poziia din figur. n aceast situaie

deoarece supapa sferic 2 este meninut n contact cu scaunul conic prelucrat n corpul 1 de ctre

fluidul sub presiune existent la orificiul de intrare P, legtura dintre P i A este ntrerupt. n

momentul n care fora dezvoltat de presiunea de comand pe suprafaa membranei depete

fora de pretensionare a arcului cele dou ansambluri mobile se deplaseaz i, mai nti, se nchide

legtura existent ntre consumatorul conectat la orificiul de ieire al echipamentului A cu

atmosfera i apoi, n momentul n care tija 4 vine n contact cu supapa sferic 2 se stabilete

conexiunea ntre orificiile P i A.

33

ntregul echipament poate fi privit ca un

ansamblu format dintr-un distribuitor 3/2, cu

poziie preferenial, normal deschis, cu

comand pneumatic i o supap de presiune,

normal nchis, al crui orificiu de ieire este

camera de comand a distribuitorului, comandat

la rndul ei cu o presiune de pe un circuit extern.

n figura 5.17b este prezentat simbolul detaliat,

iar n figura 5.17c simbolul simplificat.

Supap regulatoarea de presiune fr evacuare n atmosfer

n figura 5.18 este reprezentat o supap regulatoare de presiune far evacuare n

atmosfer, alctuit din: 1, 2-orificiile; 3, 7-resorturi; 4- tija supapei; 5- membran; 6-taler; 8-

urub de reglare.

Considerm c regulatorul a fost reglat la o anumit

presiune i c este n echilibru. Dac n aval apare o

cretere a presiunii, ca urmarea a scderii consumului,

asupra membranei 5 acioneaz o presiune suplimentar

care o deformeaz, apsnd-o n jos. Tija supapei apas

talerul 6 care este solidar cu membrana, astfel c supapa

coboar fiind presat de resortul 3 i orificiul de trecere a

aerului se micoreaz. Astfel se reduce presiunea n aval i regulatorul intr iari ntr-o poziie de

echilibru. Dac n aval apare o scdere a presiunii, atunci membrana se ridic i se mrete

seciunea de trecere a aerului, cea ce duce la creterea presiunii n aval.

Supap regulatoarea de presiune cu evacuare n atmosfer

Supapa din figura 5.19 are n plus fa de cea din figura 5.18, o supap de descrcare 3 a

surplusului de aer n atmosfer prin orificiul de evacuare 4.

Supapa de descrcare se poate deschide doar atunci cnd supapa este nchis, deci aportul

de aer din amonte este nul i din aval apare un surplus de debit, de la o alt surs sau din regulator,

datorit neetanietilor. Att timp ct se menine aceast stare, membrana se las n jos, se

deschide supapa de descrcare i surplusul de aer din aval iese n atmosfer.

Supap de succesiune (secvenial) este o supap de presiune (n cazul de fa normal

nchis), pilotat, cu rolul de a alimenta un circuit din aval de supap din

alt circuit, situat n amonte de ea, cnd s-a atins n acesta din urm o

anumit presiune (fig.5.20), fiind alctuit din: 1, 2, 3- orificii; 4 -

membran pilot; 5- pilotul; 6- tij; 7- resort; 8- urub de reglare; 9- cale

de legtur dintre regulator i distribuitor; 10- sertarul distribuitorului; 12-

orificiul de comand. Deci se pot comanda dou elemente (cilindri) ntr-o

anumit ordine, cilindrul 1 apoi cilindrul 2, sau invers, de aici i

denumirea de succesiune".

Comanda supapei poate fi intern, cnd racordul 12(Z) este alimentat de la sursa 1(P) i

extern, cnd orificiul de comand este alimentat dintr-o alt surs dect 1(P), deci din alt circuit.

Din simbolul supapei (fig.5.20.c) se constat c supapa are n componen un regulator i

un distribuitor de tip 3/2. n starea ne comandat (fig.5.20.b) supapa face legtura ntre cile 2-3.

34

Comanda de comutare se face de ctre presiunea aerului din orificiul 12. Reglajul presiunii la care

va comuta supapa se face cu urubul 8 i resortul 7, care echilibreaz presiunea aerului de

comand. Prin slbirea presiunii resortului 7, asupra tijei 6, membrana 4 i pilotul 5 se vor deplasa

n sus, astfel aerul din calea 1 ajunge la sertarul distribuitorului 10 prin calea 9. Sertarul

distribuitorului se deplaseaz spre stnga, realizndu-se legtura ntre cile 1-2, i astfel este

alimentat circuitul din aval de supap (fig. 5.20.d). Cnd comanda este anulat, se revine la

legturile anterioare comenzii

n figura 5.21 este dat un exemplu

de utilizare a supapei de succesiune.

Distribuitorul 1-2alimenteaz

direct cilindrul 1.0 i supapa 2.1, iar

cilindrul 2.0 este alimentat prin

supapa 2-1 el fiind n aval de

supap, va fi comandat de aceast

supap.

S notm presiunea din reea (a compresorului) pi i presiunea la care este reglat s

acioneze supapa cu p2. Pot exista cazurile pi=p2, pip2.

Dac se regleaz presiunea de comand a supapei astfel ca pi= p2, atunci aerul din sistem

mpinge pistonul cilindrului 1.0. Pn cnd pistonul cilindrului 1.0 nu ajunge la captul cursei,

presiunea la orificiul 12, p2

35

VI. APLICATIE PRACTIC

6.1. Exemplu de proiectare

36

37

VII. ANEXE

7.1. SIMBOLURI I NOTAII UTILIZATE N PNEUMATIC

Limbajul tehnic presupune i utilizarea, de comun acord, conform unor standarde

internaionale, a unor simboluri care s permit reprezentarea i identificarea uoar a aparatelor i

componentelor electrice, pneumatice, hidraulice, etc. att ca elemente singulare, ct i nglobate n

sisteme (circuite). Simbolurile pneumatice trebuie s ofere informaii privind: funcia (funciile)

aparatului, notarea conexiunilor, metodele de acionare, parametrii admisibili ai agentului de

comand i de lucru.

38

39

7.2. CONVERSIA UNITILOR DE MSUR PENTRU PRESIUNE

40

BIBLIOGRAFIE

1. Frando S Mecatronic, Editura Economica 2. Robert M , Friloiu

Gh

Ed .Electrotehnic i electronic aplicat, Preuniversitaria, Bucureti, 2006

3. Mare F si colectiv Elemente de comand i control, Editura Negro, Galai, 2001

4. Clin S Aparate i echipamente de automatizare,Ed. Didactic i pedagogic, Bucureti,1996

5. Trifu A Electronic digital, Editura Economic Preuniversitar, Bucureti, 2000