Oznaczenia 2/2, 3/2 i 5/2 stanowią skrót opisu funkcji zaworu wielodrogowego, czyli liczby portów w korpusie oraz liczby stanów przełączenia elementu zamykającego.
W praktyce przemysłowej wybór funkcji jest kluczowy podczas doboru zaworu dla realizowania wymaganej funkcji. Zawory 2/2 najczęściej stosuje się do odcięcia mediów procesowych, takich jak woda technologiczna, ciecze neutralne, powietrze i gazy obojętne. Zawór taki posiada wlot i wylot oraz dwa położenia – zamknięty i otwarty. Zawory 3/2 i 5/2 są wykorzystywane m.in. w pneumatyce, ponieważ oprócz otwarcia przepływu wymagane jest szybkie opróżnienie objętości przez tor wydechu.
Jak czytać oznaczenia zaworów 2/2, 3/2 i 5/2?
Zapis ma postać A/B:
- A oznacza liczbę portów przyłączeniowych,
- B oznacza liczbę położeń przełączania.
W pneumatyce porty opisuje się funkcjonalnie. Najczęściej spotyka się P jako zasilanie, A i B jako porty robocze (wyjścia) do siłownika, R i S jako wyloty odpowietrzające (do atmosfery). Dla mediów ciekłych i pary częściej stosuje się opis wejście i wyjście, ponieważ zawór bywa elementem odcinającym dwupołożeniowym. Liczba portów nie oznacza liczby niezależnych torów w każdej pozycji, lecz wskazuje na zestaw możliwych połączeń. Z tego powodu zawór 3/2 ma trzy porty, ale w danej pozycji łączy najczęściej tylko dwa z nich, a trzeci pozostaje odcięty.
Zawory elektromagnetyczne 2/2 – zastosowanie w sterowaniu mediami procesowymi
Konfiguracja 2/2 oznacza dwa porty i dwa położenia, zwykle zamknięte i otwarte. Jest to układ odcinający typu ON/OFF dla rurociągu.
Funkcje NC i NO oraz warianty pracy zaworów 2/2
Najczęściej występują dwa warianty funkcji spoczynkowej.
- NC w spoczynku zamknięty, po podaniu sygnału otwiera się,
- NO w spoczynku otwarty, po podaniu sygnału zamyka się.
Zawór bezpośredniego działania otwiera się siłą elektromagnesu, bez wsparcia ciśnienia medium. Tego typu zawory elektromagnetyczne sprawdzają się przy małych średnicach, niskich przepływach oraz tam, gdzie różnica ciśnień jest niewielka.
Z kolei zawór serwosterowany (serwowspomagany) wykorzystuje energię medium i różnicę ciśnień między wejściem a wyjściem, dlatego zwykle wymaga minimalnej różnicy ciśnień do pełnego otwarcia.
Zawory 2/2 produkcji BURKERT
Przykładem przemysłowego rozwiązania 2/2 jest membranowe rozwiązanie serwosterowane produkcji BURKERT w średnicach z przedziału DN 10 do DN 40, z korpusami z mosiądzu lub stali nierdzewnej oraz uszczelnieniem NBR, FKM lub EPDM dobieranymi do medium. Przykładowy zawór 2/2 BURKERT dobiera się do przewidywanego przepływu Kv, z uwzględnieniem materiału korpusu i uszczelnienia kompatybilnego z medium oraz uwzględniając warunek minimalnej różnicy ciśnień w wersji serwosterowanej. Szeroki asortyment producenta pozwala dopasować zawór do wody technologicznej, neutralnych i agresywnych cieczy, powietrza, gazów obojętnych i olejów hydraulicznych.
Typowe zastosowania zaworów 2/2 w zakładach produkcyjnych
Zawór 2/2 stosuje się jako odcięcie przepływu medium w modułach mycia, płukania i dezynfekcji w przemyśle spożywczym, jako odcinanie przepływu gazu w rurociągach i zbiornikach w przemyśle chemicznym oraz jako selektywne odcięcie powietrza. Z kolei w aplikacjach z pomiarem przepływu lub ciśnienia zawór 2/2 bywa elementem wykonawczym sekwencji rozruchu i logiki bezpieczeństwa.
Zawory pneumatyczne 3/2 – sterowanie powietrzem i odpowietrzanie
Konfiguracja 3/2 oznacza trzy porty i dwa położenia. Typowa funkcja polega na zasilaniu odbiornika w jednym położeniu i jego odpowietrzeniu w drugim. Jest to standard dla siłownika jednostronnego działania z powrotem sprężynowym, dla docisku, zacisku, wyrzutu i sterowania pilotowego (rozdzielacza).
Logika portów w zaworach 3/2
Najczęściej spotyka się P jako zasilanie, A jako port roboczy do siłownika i R jako odpowietrzenie. W zaworze 3/2 występuje jeden port roboczy A, natomiast port B dotyczy układów 4 i 5-drogowych lub zaworów 3/2 NO.
W jednym położeniu P łączy się z A, a R pozostaje zamknięty. W drugim położeniu A łączy się z R, a P jest odcięty. Z tego wynika, że dynamika siłownika zależy zarówno od przepustowości zasilania, jak i przepustowości wydechu. Zbyt mały wydech prowadzi do efektu poduszki powietrznej i wydłuża powrót siłownika do stanu spoczynkowego.
Zawory monostabilne i bistabilne
Zawory pneumatyczne 3/2 występują jako monostabilne (jedna cewka i sprężyna powrotna) i jako bistabilne, zwykle z dwiema cewkami bez sprężyny. Wersja bistabilna utrzymuje położenie po zaniku sygnału sterującego, co wpływa na funkcję bezpieczeństwa i strategię zatrzymania maszyny.
Zawory 3/2 w procesie technologicznym
W technologii spotyka się zawory o funkcji 3/2 sterowane pneumatycznie, na przykład gniazdowe, przełączające media ciekłe lub parę. Jest to inna grupa rozwiązań niż rozdzielacze do sprężonego powietrza. W takich zaworach kluczowa staje się odporność temperaturowa, szczelność między portami i trwałość dławicy. Są to zawory BURKERT typu 2006 z korpusem wykonanym ze stali nierdzewnej i uszczelnieniem PTFE.
Siłowniki i napędy w układach 5/2 dla ruchu dwustronnego
Konfiguracja 5/2 oznacza pięć portów i dwa położenia. Jest to standard dla siłownika dwustronnego działania. W jednym położeniu zawór zasila komorę A i odpowietrza komorę B, a w drugim położeniu funkcje komór się odwracają. Dwa oddzielne wyloty odpowietrzenia ułatwiają tłumienie wydechu i stosowanie określonych dławików oraz tłumików.
Typowa numeracja portów zaworów 5/2
Najczęściej spotyka się 1 jako zasilanie P, 2 i 4 jako porty robocze A i B, 3 i 5 jako odpowietrzenia R i S. W doborze zaworu 5/2 istotne są przepływ nominalny, dopuszczalne ciśnienie zasilania, odporność na zabrudzenia powietrza, kompatybilność z montażem na wyspie lub NAMUR i szybkość przełączania. Przy krótkich cyklach 5/2 obciąża magistralę sprężonego powietrza. Zbyt małe średnice przewodów, długie linie lub nadmierne tłumienie na wydechach prowadzą do wydłużonych czasów przełączeń i spadku dynamiki ruchu.
Siłowniki i napędy w praktyce przemysłowej wymagają trwałych i solidnych rozwiązań. Przykładowy zawór 5/2 BURKERT do siłownika dwustronnego wymaga weryfikacji obu torów wydechu i średnic przewodów, ponieważ przy szybkich cyklach to one decydują o czasie przełączeń. Zawory 5/2, analogicznie jak 3/2, występują w wersjach monostabilnych i bistabilnych.
Najważniejsze różnice między zaworami 2/2, 3/2, 5/2
Różnice między 2/2, 3/2 i 5/2 wynikają z topologii przepływu. 2/2 steruje jednym torem medium. 3/2 steruje jednym odbiornikiem i zapewnia jego odciążenie przez tor odpowietrzenia. 5/2 steruje ruchem dwustronnym i równolegle prowadzi zasilanie oraz dwa tory wydechu.
Zawór 2/2 – jeden tor przepływu
Zawór 2/2 steruje pojedynczą ścieżką. Odpowiedni dobór determinuje wymagana różnica ciśnień dla osiągnięcia przepływu i ryzyko powstania spadku ciśnienia. Kluczowa jest szczelność w zamknięciu, szybkość i trwałość.
3/2 jako zasilanie i odpowietrzenie jednego odbiornika
Zawór 3/2 zapewnia zasilanie i odpowietrzanie pojedynczego odbiornika. Czas cyklu zależy od przepustowości zasilania i wydechu. Ograniczony wydech wydłuża powrót i zwiększa ryzyko powstawania poduszki powietrznej. Funkcja spoczynkowa oraz wersja monostabilna lub bistabilna decydują o stanie odbiornika po zaniku zasilania.
Zawór 5/2 – sterowanie dwustronne
Zawór 5/2 zasila jedną komorę siłownika i odpowietrza drugą, przez co w każdym cyklu pracują dwa tory robocze i dwa wydechy. Przy krótkich cyklach niewłaściwe warunki zasilania prowadzą do wydłużonych czasów przełączeń oraz braku dynamiki ruchu.
