Bài giảng Điều khiển điện khí nén 2 - Chương 3: Các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén

Ho Chi Minh city, August 2017CHƯƠNG IIICÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THÔNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉNMÔN HỌC: HỆ THỐNG KHÍ NÉN – THỦY LỰCHo Chi Minh city, August 2017CHƯƠNG IIICÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THÔNG KHÍ NÉN VAN ĐẢO CHIỀU VAN CHẮN VAN TIẾT LƯU VAN ÁP SUẤT VAN ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN VAN ĐẢO CHIỀU 1. Van đảo chiều (Directional control vavles) 1.1. Chức năng & nguyên lý hoạt độngVan đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dòng năng lượng.VAN ĐẢO CHIỀUKhi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn, cửa (2) nối với cửa (3). Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) sẽ nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn. Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, thì dưới tác dụng của lò xo thì nòng van sẽ trở về vị trí ban đầu. 1.2. Ký hiệu và tên gọi van đảo chiều a) Ký hiệu vị trí van Bằng các ô vuông liền kề nhau bên trong có các mũi tên, dấu chặnb) Ký hiệu cửa nối van c) Tên gọi van Cặp số dạng phân số: tử số chỉ số cửa nối, mẫu số chỉ số vị trí vanCửa nối van được ký hiệu : theo ISO 5599 theo ISO 1219- Cửa nối với nguồn khí nén 1 P- Cửa công tác 2, 4 A, B - Cửa xả khí 5, 3 R, S - Cửa nối tín hiệu điều khiển 12, 14 X, Y KÝ HIỆU VAN ĐẢO CHIỀU d) Tín hiệu tác động lên van Tác động cơ (Mechanical) Nút ấn không duy trì Nút ấn duy trì Tay gạt Tác động bằng lò xo Con lăn 1 chiều Con lăn 2 chiều Tác động bằng k.nén (Pneumatic) Tác động bằng điện (Electrical) Trực tiếp bằng k.nénGián tiếp bằng k.nénTrực tiếp bằng điệnGián tiếp bằng điệnVAN ĐẢO CHIỀU 2/2Van đảo chiều 2/2, tác động trực tiếp bằng khí nén, phục hồi về vị trí ban đầu bằng lò xo. Tại vị trí "không", cửa 1 bị chặn. Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, nòng pittong bị đẩy xuống van sẽ chuyển sang hoạt động ở vị trí 1, lúc này cửa 1 nối với cửa 2.12121212VAN ĐẢO CHIỀU 3/2Van đảo chiều 3/2, tác động trực tiếp bằng khí nén, phục hồi về vị trí ban đầu bằng lò xo. Tại vị trí "không", cửa 1 bị chặn, cửa 2 thông khí với cửa 3. Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, nòng pittong bị đẩy xuống van sẽ chuyển sang hoạt động ở vị trí 1, lúc này cửa1 nối với cửa 2, cửa 3 bị chặn. CÁC MẠCH KHÍ NÉN CƠ BẢNĐiều khiển xy lanh tác động một chiều trực tiếp bằng một nút nhấn. Yêu cầu: Khi tác động vào nút nhấn, pittông của xy lanh tác động một chiều (xy lanh tác dụng đơn) di chuyển đi ra (duỗi ra). Khi nhả nút nhấn, pittông co lại trở về vị trí ban đầu.Vì xy lanh tác dụng đơn chỉ có một đường cấp khí và cũng là đường xả khí do đó phải sử dụng van điều khiển chỉ có một cửa dẫn khí ra điều khiển. Van hành trình khí nén PRAAPRHình dáng ngoài công tắc hành trình khí nénKý hiệuTác động 1 chiềuTác động 2 chiềuVan đảo chiều 3/2- tác động bằng cữ chặn hai chiềuVan đảo chiều 3/2, tác động bằng cữ chặn hai chiều (được dùng làm công tắc hành trình). Có hai loại, vị trí "không" thường đóng và vị trí "không" thường mở.VAN ĐẢO CHIỀU 5/2Van đảo chiều 5/2, tác động trực tiếp bằng dòng khí nén vào từ hai phía của nòng van: Không có vị trí "không", van có đặc điểm là "nhớ" vị trí hoạt động khi không còn tín hiệu tác động.Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, đẩy nòng pittong qua bên trái, lúc này cửa 1 nối với cửa 2, cửa 4 nối với cửa 5, cửa 3 bị chặn. Van sẽ giữ vị trí làm việc này cho dù tín hiệu khí nén 12 không còn tác động nữa. Cho đến khi có tín hiệu khí nén 14 tác động, nòng pittong bị đẩy qua bên phải, lúc này làm cho cửa 1 nối với cửa 4, cửa 2 nối với cửa 3, cửa 5 bị chặn. Van sẽ giữ vị trí hoạt động này cho dù dòng khí nén 14 không còn tác động nữa. VAN ĐẢO CHIỀU 5/2Tác động vào nút nhấn, xy lanh duỗi ra, khi di chuyển đến cuối hành trình, chạm vào công tắc hành trình 1.3 thì xy lanh co lại trở về vị trí ban đầu.VAN ĐẢO CHIỀU 5/2Điều khiển tuỳ động theo hành trìnhVí dụ 2: Tác động vào nút nhấn và ban đầu công tắc hành trình 1.3 bị chạm, xy lanh duỗi ra, khi di chuyển đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình 1.4 thì xy lanh co lại trở về vị trí ban đầu. 1.3. Van đảo chiều có vị trí “không” Van đảo chiều 3/2 tác động bằng tay - nút ấn Van đảo chiều 3/2 tác động trực tiếp từ một phía bằng khí nén Van đảo chiều 5/2 tác động trực tiếp từ một phía bằng khí nén 2134312514213 Van đảo chiều 5/2 tác động gián tiếp từ một phía bằng khí nén ASPBRZ 1.4. Van đảo chiều không có vị trí “không” Van đảo chiều 3/2 tác động bằng tay từ 2 phía Van đảo chiều 4/2 tác động trực tiếp bằng khí nén từ 2 phía 213BRPAASPBRZY Van đảo chiều 5/2 tác động trực tiếp bằng khí nén từ 2 phía ARPB Van đảo chiều 4/3 tác động bằng tay gạt VAN CHẮNVan chắn là loại van chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn. Áp suất dòng chảy tác động lên bộ phận chặn của van và như vậy van được đóng lại. Van chắn gồm các loại sau:Van một chiềuVan logic ORVan logic ANDVan xả khí nhanhVAN MỘT CHIỀUVan một chiều. Đây là loại van có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn. Nguyên lý hoạt động và ký hiệu van một chiều: dòng khí nén đi từ A qua B, chiều từ B qua A dòng khí nén bị chặn. VAN LOGIC OR (Logic “OR”)Van logic OR; nhận tín hiệu điều khiển ở những vị trí khác nhau trong hệ thống điều khiển. Khi có dòng khí nén qua cửa số 1, pittong trụ của van bị đẩy sang vị trí bên phải, chắn cửa 1(3), cửa số 1 thông khí với cửa số 2. Hoặc khi có dòng khí nén cấp vào cửa 1(3), pittong trụ của van bị đẩy sang vị trí bên trái, chắn cửa số 1, cửa 1(3) nối với cửa 2. VAN LOGIC OR (Logic “OR”)Điều khiển xy lanh tác động một chiều trực tiếp qua van logic OR VAN LOGIC AND (Logic “AND”)Van logic AND, có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển cùng một lúc ở những vị trí khác nhau trong HTĐK. Khi có dòng khí nén qua cửa số 1, sẽ đẩy pittong trụ của van sang bên phải, như vậy cửa số 1 bị chặn. Hoặc là khi có dòng khí nén qua cửa 1(3), sẽ đẩy pittong trụ của van sang vị trí bên trái, như vậy cửa 1(3) bị chặn. Nếu dòng khí nén đồng thời qua hai cửa 1 và 1(3), cửa số 2 sẽ có khí . VAN LOGIC AND (Logic “AND”)Điều khiển xy lanh tác động một chiều trực tiếp qua van logic ANDVAN XẢ KHÍ NHANH (Quick Exhaust Valve)Khi dòng khí nén đi qua cửa số 1, sẽ đẩy bộ phận chắn di chuyển qua bên trái, chắn cửa xả khí lại. Như vậy cửa số 1 thông khí với cửa số 2. Truờng hợp nguợc lại, khi dòng khí nén đi từ cửa số 2, sẽ đẩy bộ phận chắn di chuyển qua bên phải, chắn cửa số 1 lại, như vậy khí từ cửa số 2 được xả ra ngoài.VAN XẢ KHÍ NHANH (Quick Exhaust Valve)VAN XẢ KHÍ NHANH (Quick Exhaust Valve)Điều khiển tốc độ xy lanh qua van xả khí nhanh VAN TIẾT LƯUNguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện.Có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy (điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành). Ngoài ra van tiết lưu còn có nhiệm vụ điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều. VAN TIẾT LƯU MỘT CHIỀUNguyên lý hoạt động: tiết diện Ax thay đổi bằng cách điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay. Khi dòng khí nén đi từ A qua B thì dòng khí đẩy màn chắn lên đi qua tiết diện của màn chắn và của lò xo, khi dòng khí đi từ cửa B qua A thì màn chắn bị đè xuống, dòng khí chỉ đi qua tiết diện của lò xo.VAN TIẾT LƯU MỘT CHIỀU Điều khiển tốc độ xy lanh qua van tiết lưu Điều khiển lưu lượng dòng khí ở đường vào (a) Điều khiển ở đường ra (b) Điều khiển vận tốc vào và ra của xy lanh (c) VAN TIẾT LƯU MỘT CHIỀUĐiều khiển vận tốc xy lanh tác dụng kép Điều khiển tốc độ xy lanh qua van tiết lưuVAN ÁP SUẤTVan an toàn Van tràn Van lọc kết hợp với van điều áp Van áp suất điều chỉnh từ xaVan an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thống có thể tải. Khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép của hệ thống, thì dòng áp suất khí nén sẽ thắng lực lò xo và như vậy khí nén sẽ theo cửa R ra ngoài không khí, van an toàn có thể điều chỉnh được áp suấtVAN TRÀNVan tràn nguyên tắc hoạt động tương tự như van an toàn. Nhưng chỉ khác là khi áp suất cửa vào của van tràn đạt đến giá trị xác định thì cửa vào 1(P) sẽ thông với cửa ra 2(A) và nối với hệ thống điều khiển, giá trị của áp suất khí nén được xác định bằng lò xo.VAN ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT(VAN GIẢM ÁP)Giữ áp suất được điều chỉnh không đổi, mặc dầu có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sự dao động của áp suất ở đường vào van. Khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van, trong trường hợp áp suất ở đường ra tăng lên so với áp suất được điều chỉnh, khí nén tác động lên màn sẽ qua lỗ thông, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ra ngoài. Cho đến chừng nào áp suất ở đường ra giảm xuống bằng áp suất được điều chỉnh ban đầu thì vị trí kim van trở về vị trí ban đầu.VAN ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT TỪ XAKhi có tín hiệu áp suất 12 (có thể từ một nguồn khí nén khác) tác động gián tiếp qua van tràn thì cửa số 1 sẽ thông khí với cửa số 2 (cửa 1 nối với cửa 2).VAN ĐIỀU CHỈNH THỜI GIANRơle đóng chậm. Rơle thời gian, bao gồm các phần tử: van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay, bình trích chứa, van đảo chiều 3/2 ở vị trí "không" với cửa 1 bị chặn. Khí nén qua van tiết lưu một chiều, cần một khoảng thời gian t để làm đầy bình chứa, sau đó tác động lên nòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trí, cửa 1 nối với cửa 2.Ký hiệu và biểu đồ thời gian của role thời gian đóng chậmRƠ LE THỜI GIAN ĐÓNG CHẬMRƠ LE THỜI GIAN ĐÓNG CHẬMRƠ LE THỜI GIAN NGẮT CHẬMRơle thời gian ngắt chậm có nguyên lý, cấu tạo và cũng như rơle thời gian đóng chậm nhưng van tiết lưu một chiều có chiều ngược lại.ZAP 6. Van chân không (Vacuum vavle) Ký hiệuPRU Tạo lực hút chân không ở miệng van để hút và giữ chi tiết trong các dây chuyền lắp ráp, vận chuyển 9. Bình chứa khí nén (Air Receive tank)a) Chức năng: - Lưu trữ khí nén, hạn chế việc máy nén phải làm việc liên tục.- Giảm xung động và làm ổn định áp suất nguồn khí nén của hệ thống.- Giảm nhiệt của khí nén, tích tụ và xả các cặn, nước ngưng b) Phân loại bình chứa Bình chứa đứngBình nằm ngangThành phần cơ bản của 1 bình chứa: - Cửa nối với máy nén khí - Cửa nối với HT tiêu thụ khí nén - Van an toàn- Van xả đáy- Áp kế- Cửa vệ sinh bồn 10. Dụng cụ đo a) Dụng cụ đo áp suất Kí hiệuDụng cụ đo áp suất phổ biến nhất hiện nay là dạng đồng hồ cơ hoặc đồng hồ hiển thị số. Dụng cụ đo b) Dụng cụ đo lưu lượng vk qv Hai nguyên lý đo lưu lượng dòng khí phổ biến hiện nay là dùng đối trọng (quả cầu) và cánh quạt.qv = f (n, vk)Quả cầu Câu hỏi & Bài tập 1) Phân loại và ứng dụng của các van áp suất? Thành phần và chức năng của bộ lọc?Sự giống/khác nhau trong việc sử dụng van đảo chiều 4/2 & 4/3 ?Ưu nhược điểm của 2 phương pháp tác động gián tiếp và trực tíếp lên van?Chức năng của van ổn áp trong hệ thống khí nén ? Xác định lực hút tại miệng hút của van hút chân không ?