Integrarea piezo-ventilelor in manipularea gazelor

Inlocuiti ventilele electromagnetice proportionale si economisiti pana la 95% din energie

Extrem de eficienta energetic, silentioasa si fara generare de caldura - tehnologia piezoelectrica ofera multe avantaje pentru manipularea eficienta si precisa a gazelor in tehnologia medicala si in automatizarea laboratoarelor. Cea mai mare diferenta dintre ventilele piezoelectrice si cele electromagnetice proportionale este consumul de energie cu pana la 95% mai mic. Cu toate acestea, pana in prezent, nu a fost usoara inlocuirea acestor ventile, deoarece tehnologia piezoelectrica necesita tensiuni de pana la 310 V si, prin urmare, electronica specifica. Intre timp, au aparut solutii simple pentru acest lucru, care sunt prezentate in acest articol.

De ce ventilele piezoelectrice au nevoie de o tensiune de pana la 310 V

Principiul tehnologiei piezoelectrice nu este comparabil cu cel al unui ventil electromagnetic. Elementul central este piezoceramica. Atunci cand este incarcata electric, se produce polarizarea, ceea ce duce la curbare. Aceasta este proportionala cu tensiunea aplicata si, astfel, permite controlul proportional al debitului sau al presiunii. Asadar, cu cat tensiunea este mai mare, cu atat fluxul este mai mare. Curba de consum de curent este complet diferita de cea a unui ventil electromagnetic proportional, unde bobina trebuie sa fie mereu sub tensiune. Aceasta este singura modalitate de a crea campul magnetic care ridica arcul ventilului. In schimb, un ventil piezoelectric nu are nevoie de un curent constant. Se comporta ca un condensator. Pentru a incarca piesa ceramica o singura data, este suficient un curent initial, iar apoi consumul de energie ajunge practic la zero.

Cum sunt controlate debitul si presiunea

Ventilele piezoelectrice au un design foarte simplu. Acestea constau dintr-o carcasa cu orificii in care sunt co-injectate duzele. Gazul intra sau iese prin acestea. Exista unul sau doua perechi de cristale deformabile sub actiunea tensiunii de polarizare - din piezoceramica - si un arc deasupra fiecaruia, care asigura resetarea.

Debitul poate fi controlat cu usurinta cu un ventil de control directional 2/2. Acesta are o pereche de cristale deformabile sub actiunea tensiunii de polarizare si doua porturi. In functie de tensiunea pe care o aplicati, creste gradul de deschidere.

Un ventil 3/3 are trei orificii si doua perechi de cristale deformabile sub actiunea tensiunii de polarizare. Cu aceasta solutie compacta, este posibil controlul complet al presiunii. Este o pereche de cristale deformabile sub actiunea tensiunii de polarizare pentru ventilarea, respectiv cresterea presiunii si o a doua pereche de astfel de cristale pentru exhaustarea, respectiv reducerea presiunii. Cea de-a treia stare este inchisa. Apoi se mentine presiunea. Cu un astfel de ventil 3/3, de exemplu, presiunea poate fi controlata foarte usor. Nu exista o astfel de functie 3/3 in cazul ventilelor electromagnetice.

Cum pot fi integrate cu usurinta ventilele piezoelectrice

Dupa cum s-a mentionat deja, ventilele piezoelectrice nu functioneaza cu 12 V, ci necesita o electronica speciala. Pentru a simplifica in mod considerabil acest proces de control, Festo a dezvoltat electronica de actionare piezo cu noua solutie VAVE-P, care contine exact specificatiile piezoelectrice.

VAVE-P functioneaza in mod normal cu 12 pana la 24 V si genereaza tensiunea piezoelectrica. Inlcude tot ceea ce este necesar pentru controlul specific al ventilelor piezoelectrice: electronica de control simplu in bucla deschisa, generare de tensiune de 310 V si treapta de actionare piezoelectrica cu 2 canale cu limitare de curent.

Sistemul electronic cu doua canale poate controla doua ventile pentru controlul debitului sau un ventil 3/3 pentru controlul presiunii, cu control separat al ventilarii si aeisirii.

Interfata este intotdeauna aceeasi, doua intrari analogice si o sursa de alimentare flexibila de la 12 la 24 de volti. Nu exista un mod mai simplu de a inlocui un ventil electromagnetic proportional.

Cum se regleaza complet debitul si presiunea

In plus, exista si solutii care includ deja toate elementele pentru controlul complet al debitului sau al presiunii. Regulatorul de debit compact VEMD de la Festo combina un ventil piezoelectric, un senzor de debit si un sistem electronic de control. Acest lucru face posibila obtinerea unui raport liniar absolut intre tensiunea de intrare si debitul de iesire.

Piesa conjugata pentru controlul presiunii este regulatorul proportional VEAB cu doua ventile piezoelectrice, fiecare cu un element piezo pentru ventilare si un element piezo pentru exhaustare. Aditional, exista un sistem electronic si un senzor de presiune. Acest lucru face posibil controlul complet al presiunii in bucla inchisa in cel mai mic spatiu de instalare.

octombrie 2021

Prezentare generala