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未来插装阀必须具备的功能
发布时间:2018-1-10
  液压行业最新调查结果
现如今,在插装阀技术领域,产品开发的内容可远远不止微调这么简单。《fluid》杂志通过问卷调查,针对未来的发展方向征询了液压行业主要生产厂家的意见。过去几年中,贵公司在插装阀领域是否有值得一提的研发成果?您认为未来的插装阀必须具备哪些功能?这是专业杂志《fluid》向多家液压行业龙头企业提出的两个问题。
在过去几年里,派克汉尼汾公司在符合ISO7368标准的插装阀研发方面取得了重大成果。据该公司总经理兼液压集团欧洲工业应用工程部经理、工学博士Gerd Scheffel介绍:“对于大通流量的控制而言,模块中的内置阀门是一种低成本部件。它的封闭单元只有三个面:两个面用于连接主流量,另一个面则用来控制。因此,封闭单元的位置永远只是根据主流量接口与控制油接口的压力比来确定,但是并没有“开阀”这一档来调节位置,因此当需要关闭阀门时,全要依靠插装弹簧的力量。而新设计的阀门则采用了有四个面的封闭单元。除了与主流量相连的两个面之外,还有两个独立的控制面。”
具体而言,这就意味着两个连接主流量的面所承受的压力是相同的,因此,控制面可以设计得非常小。这种设计有一个可以调节位置的“开阀”档位,因此在关闭阀门时,既不会产生延迟,也不需要依靠弹簧的力量。由于控制面很小,因此可以大幅减少控制操作所需的能耗。这种结构更适合快装比例阀,比如压铸机、注塑机及其他设备中所使用的比例阀。
对于产品研发工作,Scheffel博士解释说:“目前的趋势是通径规格越来越大,因为客户希望自己的机器设备能够制造更大的产品部件,既能用在海洋工业中,也能用于石油和天然气行业。”
同样,位于Erkelenz的Sun Hydraulik公司也在插装技术领域有所斩获。他们新研发出了4-Plus系列阀门。Bernd Zähe博士是这样解释的:“我们借助CFD程序对这种阀门进行了优化。”具体而言,他们所研发的是具有高流速、螺纹孔经过优化的螺纹阀门。该产品最重要的特性包括:
以4系列标准阀门的原有特点为基础
流速最高可达760L/min,而压力下降不到7bar
适用压力最大可达350bar
经过优化的4系列螺纹孔能满足4-Plus系列阀门的最大流速
新的螺纹孔即便用在4系列标准阀门上也能提高流速。
Zähe博士指出,Sun公司为客户特别设计的阀门组合产品可以组成任意配置,同时可以缩小液压系统的尺寸,降低成本,所需的部件数量更少,并减少了出现泄漏的可能。这里举几个实际应用的例子:打包机、钻孔机、挤压机、锻压机、浇铸机械、轮式装载机、自卸卡车、垃圾挤压机及许多其他设备。
对于插装阀未来必须具备哪些功能的问题,Bernd Zähe博士回答道:“更多的使用者要求获得有关阀门可靠性方面的文件资料,比如要求厂家提供FMEA证明以及有关MTTED值的检测结果,从而证明自家机器设备的可靠性。此外,对带有档位监控功能的低价阀门的市场需求也在上升。在少数情况下,客户还要求阀门的压力要提高到350bar或者420bar以上。”
更强的专业化
HL Hydraulik有限公司是一家专门生产用于水力液压和压缩空气技术设备的不锈钢插装阀的企业。他们的插装阀基本上都配置了软密封,以防止气体泄漏。除了符合DIN标准、通径规格从16到100不等的插装阀外,他们还生产通径规格为10以及125到250的特种规格插装阀。
对于HL液压公司在过去几年中取得的具体革新成果,Heinz von der Ley先生解释说:“为了满足市场的期待,我们在过去几年里主要研发了几款特殊规格的产品:适合污浊介质的插装阀,比如说未经过滤的含有废屑的水;主动式插装阀,它可以有针对性地控制活塞的开关,同时控制压力更低;支持伺服功能的插装阀,它能以较小的控制力量,即便是当停机时间较长时,也可以有效地控制大尺寸的插装阀(比如手动截止阀);还有采用特殊材料以及带不同涂层、针对特殊介质的插装阀;承压最高800bar的高压插装阀;还有适合关闭时间极短以及脉动技术的插装阀。”
对于未来,Heinz von der Ley认为,面对特殊的用途以及单件生产的趋势,插装阀技术会变得更加专业化,其中的一些常用规格会实现标准化和批量生产,从而降低产品成本。这位总经理还补充道:“在这方面,大家最关注依然是尽可能降低维护成本,缩短停机时间。对于标准插装阀而言,成本压力肯定是越来越大,尤其是如今有越来越多的外国供应商涌入这一市场。”
Bucher Hydraulics公司的插装阀研发重点之一是比例节流阀和流量控制阀。而且,插装阀技术同样绕不开能效这个关键课题。因此,该公司的Lorenz Kallen认为还需要兼顾诸如阀座密封性或是高流量时减少压降delta p等方面的问题。
Bucher公司日前在市场上新推出的NG5/SAE08阀座密封比例节流阀是已实现量产的NG10和NG16节流阀产品家族中的新成员。Kallen称:“这种性能强大的螺纹阀门在高流量时的压力损失很小,而且密封性良好,在容易振动的系统中功能表现非常稳定。如今,对于在高负荷情况下精确控制运动而言,这是极为关键的标准。”
MVRPSBA系列比例节流阀是一种采用3/4-16 UNF螺纹、具有伺服控制功能、性能强大的螺纹阀门,它适用于AL型螺孔(按照Bucher公司标准)和C0820型螺孔(按照ANSI标准)。
这种阀门可以根据具体的期望值对流量进行无级调节。当流量较小时,将高分辨率显示装置和Bucher公司的压力控制阀组合起来,便可以在补偿负荷的情况下精确、可控地移动较大的重物。比如,叉车可以准确地卸下重物,然后再对准目标,将重物举起来。由于阀座密封性良好,因此当重物被举起之后,可以连续几个小时保持位置不懂。这种节流阀可用于以下用途:
物料搬运机械的升降移动
农业机械,比如载重车辆的比例式平台刮板控制装置
所有需要摆脱负荷的应用——结合使用Bucher公司的Inline或旁通压力控制阀。
多功能阀门
不过,新型的NG5阀座密封比例流量控制阀也让Lorenz Kallen倍感骄傲。由于采用了新的工作原理,Bucher公司可以将更多功能集成在一种阀门中。一方面,由于精制的阀座结构密封性很好,它可以在保持阀座密封的同时封锁主要功能和控制功能,以便使重物可以长时间保持原位不动。另一方面,阀门中集成的压力控制功能可以使物体精确、可控且不受负荷影响地下降移动。要想让各种重物能够经济合理而且便捷地移动,这些独特的功能可以发挥极为关键的作用。
博世力士乐公司(Bosch Rexroth)的Peter Dschida在预测插装技术的未来发展趋势时认为:“像电子化和能效这类常见的课题也反映在阀门的研发工作当中。在阀门电子化的过程中,会需要加入越来越多的比例功能。因为移动工作机械中原有的工作液压装置主要是以机械液压方式进行控制的,而现在,它们正越来越多地被配备电子比例伺服控制的液压装置所代替。另一个新的趋势是功能的集成化。一个阀门中必须可以具备更多的功能,比如压力控制、节流以及限制压力和控制流量的功能。这时,一个新的多功能集成插装阀往往可以取代两个原来使用的传统阀门。如此便可以节约成本,节省空间。”
流通特性经过模拟优化的阀门也更为节能。通过将新阀门巧妙地接入到力士乐的HIC解决方案中(针对客户研发的紧凑型控制单元),便可以将流通阻力以及损失降低到最低水平。
除此之外,客户对性能数据的要求也越来越高,比如压力数据。“过去十年,210bar一直是标准压力,可现如今,用户的工作压力一般都在350bar到500bar之间,以便在机械性能不变的情况下实现元件的小型化。如今,新的控制装置方案还可以实现大流量介质的开关。”Dschida强调说。
在过去几年中,博世力士乐在集中力量开发新型阀门——比如磁阀和比例阀时,就考虑到了上述发展趋势。其中,移动式建筑机械电子化的核心产品便是比例减压阀。力士乐提供多种规格的比例减压阀,可用于电子化工作液压装置的控制解决方案。
在研发阀门元件的过程中,博世力士乐尤其注重阀门元件在优化后的系统解决方案中的表现。“如果插装阀能够采用智能化的连接方法用于HIC解决方案之中,那么便能在能效方面产生极为关键的增值效果。”Dschida介绍说。
万福乐公司(Wandfluh)也在不断扩展自己的插装阀产品范围,以便适应市场在技术以及价格方面的新要求。Roger Waldburger是这样介绍新产品细节的:“尤其值得一提的是采用螺旋阀设计的比例节流阀,它不仅阀座密封性高,而且抗压性良好。新阀门集三大功能于一身,比如说,对于需要具备提升和降低重物功能的装置而言,这种解决方案只需一个阀门,就可以直接利用操纵杆,精密并且与负荷无关地控制重物。此外,由于阀门中的流量为零,因此不会发生泄漏,从而使重物在很长时间里保持在指定的位置上。”
除了这类集成化的解决方案之外,万福乐还新推出了带压力、流动和旁通功能,额定尺寸为M42的比例阀。这样,可以控制和调节每分钟最大流量为400L的油料。
对于插装阀技术的未来发展趋势,Waldburger认为,将来的插装阀必须集成更多的功能,也就是说能够将多种功能集于一身。“这样,客户既能降低产品部件的设计和生产成本,又能节省安装空间。当然,这对插装阀开发工作来说是一个很大的挑战,因为只有比旧功能更具有竞争力,这种集成式阀门才可能最终在市场上获得成功。”
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