Požadavky na hydraulické systémy s ohledem
na dynamické vlastnosti, přesnost polohování
a aplikaci uzavřených regulačních
obvodů stále rostou. Výrobci hydraulických
prvků vyvíjejí velké úsilí o zlepšení parametrů
hydraulických ventilů, a to zvláště proporcionálních.
Pro dynamicky náročné aplikace
se dnes používají hlavně servoventily.
Srdcem těchto servoventilů je elektromechanický
převodník s otočnou kotvou
– tzv. torque motor – který ve spojení
zpravidla se systémem tryska – klapka
ovládá hlavní rozváděcí šoupátko. Výhodou
servoventilů jsou velmi dobré dynamické
vlastnosti – frekvenční rozsah až
do 500 Hz. Nevýhodou je pak vysoká cena
a vysoké požadavky na čistotu kapaliny.
Kvůli těmto nevýhodám jsou servoventily
používány pouze u nejnáročnějších aplikací.
Výrazného zlepšení dynamických parametrů
proporcionálních ventilů dosáhla
firma Parker Hannifin u nové řady nazvané
DFplus díky novému patentovanému principu
VCD - Voice Coil Drive (pohon kmitací
cívky).
Patentovaný princip VCD spočívá v použití
pohyblivé cívky, „plovoucí“ v magnetickém
poli permanentního magnetu. To v podstatě
odpovídá principu zvukového reproduktoru,
který funguje do mnoha kHz. Tento pohon
se vyznačuje přesnou lineární závislostí mezi
proudem cívky a silou. Navíc je tento způsob
pohonu plně symetrický, a tedy obousměrně
působící. S ohledem na potřebu větších sil
pro přímé ovládání šoupátka ventilu byl tento
princip pohonu silově optimalizován, upraven
pro „mokré“ provedení a pro připojení na šoupátko
ventilu Js 6.
Měření polohy šoupátka s vysokou rozlišovací
schopností je provedeno u pevné spojky
mezi cívkou a šoupátkem, a je tedy integrováno
v tělese pohonu. Výběr prvků zpětné vazby
a celé vestavěné elektroniky snižuje vliv změn
teploty na minimum. Celý pohon včetně elektroniky
a zpětné vazby představuje kompletní
jednotku.
Další výhodou popsaného principu je výrazně
větší síla, přesahující 100 N v obou směrech.
Pevné spojení pohonu se šoupátkem bez
radiálních sil umožňuje plné využití uvedených
sil – bez třecích a tlumicích sil, ovlivňujících
dynamiku ventilu. Díky tomu dosahuje
ventil DFplus frekvenční rozsah 0-400 Hz při
–3 dB a 350 Hz s fázovým posunutím –90°.
Plochý tvar amplitudové charakteristiky
i při vysokých frekvencích zaručuje stabilní
a přesné chování v řízení s uzavřenou
regulační smyčkou. V této oblasti vykazuje
nový princip VCD dokonce lepší chování
než servoventily, které při vysokých frekvencích
překmitávají (420 Hz/3 dB, 250
Hz/90°). Vysoce dynamické proporcionální
ventily klasického provedení s oboustranným
zdvihem pracují zpravidla do 180 Hz/-
3 dB a 212 Hz/90°.
Dodatečná výhoda principu VCD je vyšší
průtok. Servoventily a DFplus vydrží síly
vzniklé průtokem kapaliny až do celkové tlakové
ztráty 350 bar. Proporcionální ventily
klasické koncepce jsou zpravidla omezeny
tlakovou ztrátou do 250 bar. Je to způsobeno
nedostatečnou silou proporcionálního solenoidu.
Tvarem „oken“ v pouzdře šoupátka je
dosaženo téměř lineární závislosti pro všechny
tlakové spády. Zákazník si může vybrat
konkrétní provedení pro svoji aplikaci.
Řízení ventilů DFplus je provedeno standardními
signálovými úrovněmi – 0 – 10 Vss,
0 – 20 mA nebo 4 – 20 mA. To zjednodušuje
záměnu dosavadních proporcionálních ventilů
a servoventilů novým ventilem DFplus.
Alternativní provedení tělesa ventilu odpovídá
připojovacím rozměrům podle ISO
10372 – pro servoventily 04. Tímto provedením
je možno bez jakékoliv úpravy nahradit
dosavadní servoventily jako Parker SE2EH,
Moog 765 apod.
Ventily DFplus Js 6 (CETOP 3) byly úspěšně
vyzkoušeny u klíčových zákazníků společnosti
Parker Hannifin a jejich aplikace se
rozšiřují. Na trh byla již uvedena i světlost Js
10 (CETOP 5). Firma Parker začala používat
ventily DFplus také k řízení dalších výrobků
- regulačních čerpadel a řízení ventilů větších
světlostí. Jedná se například o proporcionální
škrticí ventily řady TDA k řízení průtoků až
do 10 000 l/min. Například ventil TDA o světlosti
63 mm má časovou konstantu 20 ms při
průtoku 6800 l/min. Tyto ventily se používají
například ke vstřikování lehkých kovů nebo
plastů. JINDŘICH ASCHERMANN
