공압 밸브는 시간당 몇 번만 작동할 수 있으며 여전히 2초 폐쇄 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. 그것은 모순이 아닙니다. 압축기의 총 용량은 충분할 수 있지만 조절기, 솔레노이드, 배관 또는 배기 경로는 짧은 이동 중에 필요한 흐름을 제공할 수 없습니다.

이 가이드에서는 액추에이터를 통합 밸브 패키지의 일부로 취급합니다. 밸브 토크 요구 사항에 따라 액추에이터 크기가 결정됩니다. 액추에이터 크기는 챔버 부피를 결정합니다. 챔버 부피, 압력 및 이동 시간에 따라 공기 공급 시스템이 결정됩니다. 액추에이터를 아직 선택하지 않은 경우 다음을 완료하십시오. 밸브 액츄에이터 토크 크기 먼저 기계적 인터페이스를 확인하십시오. ISO 5211 작동 밸브 장착 가이드.

세 가지 다른 질문에 답하는 세 가지 숫자

“이 액추에이터에는 얼마나 많은 공기가 필요합니까?” 필요한 출력이 정의되지 않으면 불완전합니다. 실제 계산에서는 아래 세 가지 값을 모두 보고해야 합니다.

이러한 값을 혼동하면 예측 가능한 오류가 발생합니다. 사이클당 공기에 분당 사이클을 곱하면 평균 수요가 나오지만 그 평균은 2초 개방 이벤트를 설명하지 않습니다. 반대로, 모든 밸브의 최고 유량에서 압축기를 선택하면 밸브가 동시에 움직이지 않을 때 플랜트 수요가 크게 과장될 수 있습니다.

수식을 사용하기 전에 계산 경계 정의

계산에 포함되는 내용을 결정합니다. 액츄에이터 데이터시트에는 내부 챔버 소비량만 명시되어 있을 수 있습니다. 설치된 패키지에는 가압 및 배기되는 튜브와 액세서리 캐비티도 포함되어 있습니다. 따라서 프로젝트 계산에는 다음 사항이 기록되어야 합니다.

• 액추에이터 유형: 복동 또는 스프링 리턴;
• 각 구동 방향에 대한 액추에이터 모델 및 챔버 볼륨;
• 액추에이터 입구에서 사용 가능한 최소 및 최대 압력;
• 필수 개방 및 폐쇄 시간;
• 정상, 최고 및 비상 주기 빈도;
• 튜브 내경 및 길이;
• 솔레노이드, 조절기, 흐름 제어, 소음기 및 급속 배기 장치;
• 공기 온도 및 프로젝트의 정상 볼륨 기준 조건;
• 누출 허용량 및 프로젝트에 필요한 향후 운영 허용량.

랙 앤 피니언 및 스카치 요크 액추에이터는 간단한 외부 실린더 계산으로는 정확하게 표현되지 않는 내부 형상을 가지고 있습니다. 제조업체의 공기량 테이블이 선호되는 입력입니다. 제조업체가 명시된 압력에서 "사이클당 공기 소비량"을 제공하는 경우 해당 값이 표준화된 자유 공기인지, 그리고 이것이 1행정 또는 완전한 개폐 사이클을 나타내는지 확인하십시오.

1단계: 챔버 볼륨을 표준화된 공기로 변환

2.8L 액추에이터 챔버는 6barg로 채워졌을 때 2.8일반 리터만 소비하지 않습니다. 챔버 내부의 가스는 압축됩니다. 이상기체 관계를 기반으로 한 공학적 추정의 경우:

V_N =V_챔버 × (피_{복근, 공급} /피_{복근,정상}) × (티_정상 / 티_공급)

기준 온도와 공급 온도가 유사한 경우 온도 비율은 대개 약 1로 처리됩니다.

V_N ≒ V_챔버 × (p_g + 피_ATM) / p_ATM

어디에:

• V_N = 표준화된 또는 자유 공기량;
• V_챔버 = 가압된 액츄에이터 챔버 볼륨;
• p_g = 공급 게이지 압력;
• p_ATM = 국지적 대기압;
• P_복근 = 절대 압력;
• T = 켈빈 단위의 절대 온도.

원통 치수만 사용할 수 있는 경우

기존 선형 피스톤 실린더의 경우 보어, 로드 직경 및 스트로크를 통해 기하학적 부피를 추정할 수 있습니다.

캡 엔드 볼륨 = πD²s / 4

로드 엔드 부피 = π(D² − d²)s / 4

여기, D 피스톤 보어이고, d 막대 직경이고 s 뇌졸중이다. 알려진 경우 끝 간격 볼륨을 추가합니다. 제조업체가 해당 모델에 필요한 내부 치수를 구체적으로 제공하지 않는 한 1/4 회전 랙 앤 피니언 또는 스카치 요크 액추에이터에 이러한 방정식을 적용하지 마십시오.

2단계: 전동 스트로크를 올바르게 계산

복동식 액추에이터

복동식 액추에이터는 압축 공기를 사용하여 열고 닫습니다. 두 챔버 볼륨이 다른 경우 별도로 계산합니다.

V_N,주기 =V_{엔, 오픈} + 뷔_{엔, 닫기}

한 사이클은 한 번의 완전한 개방과 한 번의 완전한 폐쇄를 의미합니다. 일부 카탈로그에서는 "작업"을 단일 스트로크를 의미하기 때문에 데이터시트 정의를 확인해야 합니다.

스프링 리턴 액추에이터

스프링 리턴 액추에이터는 일반적으로 압축 공기를 한 방향으로만 사용합니다. 저장된 스프링 에너지는 실패 방향을 결정합니다. 따라서 사이클당 압축 공기 소비량은 동력 챔버 충전량과 연결된 액세서리 및 튜브 용량을 기준으로 합니다. 이는 액추에이터가 자동으로 더 작거나 더 효율적이라는 의미는 아닙니다. 공압 측도 스프링 하중을 극복해야 하며 이로 인해 액추에이터 크기가 커지는 경우가 많습니다.

작동 선택은 공기 소비량만이 아닌 필수 고장 위치와 안전 철학을 따라야 합니다. 기능적 차이점은 다음을 참조하세요. 단동식 대 복동식 액추에이터.

실제 예: 한 사이클은 34.6 NL을 사용하지만 오프닝에는 582 NL/min이 필요합니다.

다음과 같은 제조업체 데이터 및 서비스 요구 사항을 갖춘 복동 1/4 회전 액추에이터를 고려하십시오.

• 개방 챔버 부피: 2.8 L;
• 폐쇄 챔버 용량: 2.2 L;
• 액추에이터의 공급 압력: 6 barg;
• 대기압: 1.013bar;
• 정상 작동 속도: 시간당 12회 완전 사이클;
• 필요한 개방 시간: 2초;
• 필요한 폐쇄 시간: 2초;
• 기준 온도와 공급 온도가 유사하다고 가정하기 때문에 이 예비 추정에서는 온도 보정이 생략되었습니다.

1. 압력비 계산

압력비 = (6 + 1.013) / 1.013 = 6.92

2. 스트로크당 정규화된 공기 계산

개방 공기 = 2.8 × 6.92 = 19.4 NL

폐쇄 공기 = 2.2 × 6.92 = 15.2 NL

3. 전체 사이클당 공기 계산

사이클당 공기 = 19.4 + 15.2 = 34.6 NL/사이클

4. 평균 플랜트 수요 계산

평균 수요 = 34.6 × 12 = 415 NL/h = 6.9 NL/min

5. 각 스트로크 동안 필요한 흐름을 계산합니다.

개방 유량 = (19.4 / 2) × 60 = 582 NL/min

폐쇄 유량 = (15.2 / 2) × 60 = 456 NL/min

압축기는 이 밸브의 장기 평균을 6.9NL/min으로 간주하지만, 추가 허용량 및 압력 손실을 고려하기 전에 개방 공기 경로는 이동 중에 약 582NL/min을 전달해야 합니다. 이것이 6.9 NL/min에서 솔레노이드를 선택하는 것이 심각한 실수가 되는 이유입니다.

이는 최종 부품 등급이 아닌 이상적인 계산 결과입니다. 튜빙 불용 부피, 밸브 흐름 곡선, 압력 강하, 공기 온도, 누출 및 프로젝트 승인 설계 허용치를 여전히 고려해야 합니다.

압력은 공기 소비량을 밸브 토크에 연결합니다.

액츄에이터 공급 압력을 높이면 일반적으로 액츄에이터 토크가 증가하지만 각 챔버 충전에 사용되는 정규화된 공기도 증가합니다. 사용 가능한 압력은 사용 가능한 압력입니다. 액추에이터가 움직이는 동안, 압축기나 벽 조절기에 표시된 비유량 압력이 아닙니다.

압력 범위의 두 끝을 확인하십시오.

• 최소 동적 압력: 액추에이터는 레귤레이터, 솔레노이드, 피팅 및 튜브 손실 후 충분한 토크를 생성해야 합니다.
• 최대 가능한 압력: 조절기가 높게 설정되거나 고장난 경우 밸브 스템, 커플링, 브래킷 및 기어박스에 과부하가 걸려서는 안 됩니다.

밸브 브레이크 토크는 특히 긴 정적 기간 이후, 저온, 건조한 매체 또는 완전 차압 하에서 실행 토크를 초과할 수 있습니다. 무부하 작업장 테스트 중에 자유롭게 움직이는 액추에이터는 여전히 작동이 중단될 수 있습니다. 따라서 토크 크기와 공기 흐름 크기는 동일한 압력 가정을 사용해야 합니다.

액추에이터 포트가 아닌 공기 경로가 사이클 시간을 설정하는 경우가 많습니다.

계산된 스트로크 흐름은 헤더와 액추에이터 사이의 모든 제한 사항과 반대쪽 챔버의 배기 경로를 통과해야 합니다. 전체 체인을 검토합니다.

플랜트 헤더 → 격리 밸브 → 필터/조절기 → 솔레노이드 밸브 → 피팅 → 튜브 → 속도 제어 → 액추에이터 포트 → 배기 피팅 또는 소음기

솔레노이드 밸브

액추에이터 및 고장 동작에 대한 솔레노이드 구성(일반적으로 복동의 경우 5/2, 스프링 리턴의 경우 3/2)을 선택한 다음 실제 입구 및 출구 조건에서 제조업체의 유량 곡선, Cv, Kv 또는 표준화된 유량 등급을 사용하십시오. 공칭 포트 크기만으로는 사용 가능한 공기 흐름을 정의할 수 없습니다.

레귤레이터 및 필터

레귤레이터는 정확한 정압을 유지하면서도 빠른 스트로크 중에 처질 수 있습니다. 흐름 곡선을 확인하고 필터 요소의 크기가 최대 수요에 맞게 조정되고 유지되는지 확인하십시오. 느린 이동을 진단할 때는 이동 중 상류와 하류의 압력을 관찰해야 합니다.

튜브 및 피팅

외부 직경뿐만 아니라 튜브 내부 직경을 사용하고 길이, 굽힘, 티, 푸시인 피팅 보어 및 배기 제한 사항을 포함합니다. 원격 밸브의 긴 튜브는 부피를 늘리고 압력 강하를 증가시킵니다. 솔레노이드를 액추에이터 근처에 배치하면 전기, 환경 및 유지 관리 요구 사항에 따라 최종 흐름 경로가 단축될 수 있습니다.

속도 제어 장치, 소음기 및 배기 장치

미터 아웃 유량 제어는 안정적인 이동에 유용하지만 제어가 과도하게 닫히면 움직임이 느리거나 고르지 않게 됩니다. 오염된 배기 소음기는 일반적으로 숨겨진 제한 사항입니다. 급속 배기 밸브 또는 볼륨 부스터는 제어 철학이 허용하는 경우 반응을 향상시킬 수 있지만 일반적인 치료법으로 추가하기보다는 전체 회로의 일부로 선택하고 테스트해야 합니다.

비상 작동을 위한 로컬 에어 리시버 검사

플랜트 헤더가 최대 유량을 지원할 수 없거나, 밸브가 멀리 떨어져 있거나, 공기 공급 손실 후 하나 이상의 이동을 완료해야 하는 경우 로컬 수신기가 필요할 수 있습니다. 예비 등온선 스크리닝 계산의 경우:

V_수신기 ≒ V_N,필수 ×피_ATM / (피_{1, 복근} - P_{2, 복근})

어디에 P₁ 초기 리시버 압력이고 P₂ 작동 후 허용되는 최저 리시버 압력입니다. 둘 다 절대적인 압력이어야합니다. 최소 최종 압력은 조절기와 유동 경로 손실 후에도 충분한 액추에이터 토크를 제공해야 합니다.

예제의 19.4 NL 오프닝 스트로크를 사용하면 5barg로 떨어질 수 있는 8barg 수신기는 다음을 제공합니다.

V_수신기 ≒ 19.4 × 1.013 / [(8 + 1.013) − (5 + 1.013)] = 6.55L

이 6.55L 결과는 1회 전동 스트로크에 대한 이상적인 예비 값입니다. 라인 용량, 누출, 조절기 동작, 온도 변화, 예비, 반복되는 비상 스트로크 또는 코드 요구 사항은 포함되지 않습니다. 문서화된 프로젝트 허용치를 적용하고, 적절한 표준 리시버를 선택하고, 압력 용기 및 안전 요구 사항에 대해 최종 공압 시스템을 검토하십시오.

공기질은 신뢰성의 일부입니다

불충분한 흐름이 유일한 공기 공급 문제는 아닙니다. 물, 오일 및 입자는 씰, 솔레노이드, 포지셔너 및 배기 구성품에 영향을 미칠 수 있습니다. ISO 8573-1:2010 입자, 물 및 오일에 대한 압축 공기 순도 등급을 정의합니다. 밸브 패키지에 필요한 클래스는 액추에이터 및 액세서리 제조업체와 프로젝트 사양에서 나와야 합니다. 표준 제목만으로 가정해서는 안 됩니다.

또한 가장 낮은 주변 온도에서 허용되는 이슬점을 확인하십시오. 실외 솔레노이드나 배기 경로에 결빙된 응축수는 실온 공기 소비량 계산이 정확하더라도 필요한 안전 동작을 방해할 수 있습니다.

흐름 또는 공기량 문제를 나타내는 증상

기계적으로 정렬된 패키지가 반복적으로 묶이거나 고르지 않게 이동하는 경우 브래킷, 커플링 및 샤프트 정렬도 검사하십시오. 그 결과는 다음에서 논의됩니다. 잘못 정렬된 공압 밸브 액츄에이터.

사이징 시트 또는 RFQ에 기재할 정보

유용한 액추에이터 공기 공급 요청에는 함께 확인할 밸브, 액추에이터 및 액세서리에 대한 충분한 정보가 포함되어야 합니다.

• 밸브 유형, 크기, 압력 등급 및 공정 매체;
• 최대 차압 및 필요한 밸브 토크 또는 추력;
• 해당하는 경우 액추에이터 제조사, 모델, 동작 및 스프링 세트;
• 제조업체 챔버 용량 또는 명시된 공기 소비량 및 등급 조건;
• 밸브 위치의 최소/정상/최대 공기 압력;
• 공차를 포함한 개폐 시간;
• 정상 주기율, 최고 주기율 및 동시 밸브 움직임;
• 솔레노이드 기능, 전압, 유량 등급 및 장착 방법;
• 튜브 재질, 내경, 길이 및 피팅 배열;
• 주변 범위, 인클로저/위험 지역 요구 사항 및 지정된 공기 품질;
• 공기 공급 손실 후 필요한 실패 위치 및 이동 횟수;
• 누출, 이동 시간 및 위치 피드백에 대한 허용 기준.

버터플라이 밸브 애플리케이션의 경우 공압식 버터플라이 밸브 가이드 추가 패키지 선택 컨텍스트를 제공합니다. 사용 가능한 밸브 제품군은 아래에서도 검토할 수 있습니다. 볼 밸브, 나비 밸브 그리고 제어 밸브.

완성된 밸브 패키지 확인

최종 증명은 통합 테스트입니다. 지정된 공기압과 최종 액세서리 배열을 사용한 후:

1. 이동 전 정압을 기록합니다.
2. 열고 닫는 동안 액추에이터의 최소 압력을 기록합니다.
3. 반복되는 사이클에 걸쳐 두 스트로크 시간을 모두 측정합니다.
4. 개방 및 폐쇄 위치 표시를 확인합니다.
5. 튜브, 피팅 및 액세서리 포트의 외부 누출을 점검하십시오.
6. 승인된 테스트 절차에 따라 전력 및/또는 공기 손실을 시뮬레이션하여 필요한 고장 조치를 확인합니다.
7. 수신기가 장착된 경우 지정된 최소 저장 압력에서 필요한 이동 횟수를 확인합니다.
8. 문서 조절기 설정, 속도 제어 위치 및 테스트 온도.

프로젝트별 패키지의 경우 밸브 듀티, 차압, 사용 가능한 공기압 범위, 필요한 이동 시간, 사이클 속도 및 실패 조치를 통해 보냅니다. 연락처 페이지. 이 정보를 통해 토크 점검과 공압 흐름 점검을 하나의 통합 선택으로 완료할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

기술 참고자료

• Festo 공기 소비량 계산기 — 계산 입력에는 실린더 유형, 크기, 스트로크, 작동 압력 및 사이클이 포함됩니다.
• Rotork RC200 공압 액츄에이터 문서 — 액추에이터 선택을 위해 제조업체 공기 소비량 및 작동 시간 데이터가 제공됩니다.
• 에머슨 ASCO 솔레노이드 예 — 액세서리 선택에 사용되는 방향 밸브 기능 및 Cv/Kv 흐름 데이터를 보여줍니다.
• Rotork YT-315 볼륨 부스터 - 회로에 추가 흐름 용량이 필요한 경우 액츄에이터 응답 시간을 줄이기 위한 액세서리의 예입니다.
• ISO 8573-1:2010 — 입자, 물 및 오일에 대한 압축 공기 순도 등급.