エアソレノイドバルブ: 空気圧システムの選択、設置、およびメンテナンスガイド

袋クランプが解除されず、午前2時に包装ラインが停止する。メンテナンスチームは真鍮のエアソレノイドを交換し、ラインが再起動しますが、6週間後に同じバルブが再び故障します。交換品に不備はありませんでした。バルブは単に、解決されなかったシステムの問題について最初に報告されたコンポーネントでした。

このパターンは仕様表の前に述べておく価値があります。エア ソレノイドが繰り返し故障する場合、通常はバルブが原因ではなくメッセンジャーです。その大部分は 3 つの条件によって引き起こされます。それは、水、油、またはパイプのスケールを運ぶ圧縮空気です。コイルが定格電圧またはデューティサイクルを超えて動作している。バルブは、流量、圧力差、媒体ではなく、ポートのねじによって選択されます。

以下のセクションでは、これらのバルブが空気圧回路内でどのように機能するか、実際に性能を決定する数値、本体の材質とシールを流体にどのように適合させるか、実際の故障点がどこにあるかについて説明します。

回路内でのエアソレノイドバルブの仕組み

ソレノイドバルブは電気信号を流れの変化に変換します。 24 V DC または 220 V AC で通電されたコイルは磁界を形成します。フィールドはスプリングに抗してプランジャーを引っ張ります。プランジャーは小さなパイロットオリフィスを開閉します。ダイヤフラムまたはピストン全体で圧力の不均衡が生じ、メインシールが動きます。

2 つのデザイン ファミリがほとんどの作業を行います。直動式バルブはプランジャー自体でメインシールを動かすため、ゼロ圧力から動作し、小さなオリフィスや低流量の用途に適しています。パイロット操作バルブはライン圧力を使用して開く力を供給し、適度なコイル出力で大流量を可能にします。ただし、これは最小圧力差 (通常約 0.3 ～ 0.5 bar) が存在する場合に限られます。充電されたレシーバーを備えたテストベンチでは完璧に機能するパイロット操作のバルブでも、空で始動する機械では開くことができない場合があります。

回路機能はポート数に従います。 2/2 バルブには 2 つのポートがあり、単純にラインを開いたり遮断したりします。 3/2 バルブは排気ポートを追加するため、単動シリンダーを駆動できます。どちらのタイプでも、ノーマルクローズ (NC) はコイルが通電されるまで流れを遮断したままにします。通常開(NO)の場合はその逆になります。

バルブが機能するかどうかを決定する数値

ポート スレッドは最も弱い選択基準です。同じ 0.5 インチのポートを持つ 2 つのバルブでは、流量が 2 倍異なる場合があります。これは、流量が本体に切られたネジではなく、オリフィスと内部通路によって設定されるためです。

実際の作業は 4 つのパラメータによって行われます。

• 流量係数 (Cv または Kv)。使用圧力で必要な流量のサイズ。バルブのサイズが小さすぎるとシリンダーが不足し、ストロークが遅くなります。バルブが大きすぎると圧縮空気が無駄になり、アクチュエータが故障する可能性があります。
• 圧力範囲と最小差圧。データシートには両方が記載されています。差の数値は無視され、バルブのせいにされます。
• 応答時間。直動式バルブは最も速く切り替わり、パイロット操作は中央に位置し、集塵機のパルスバルブは意図的に遅くなります。
• コイルの定格とデューティサイクル。 100% ED コイルは無期限に通電状態を維持できます。断続コイルではできません。電圧耐性も同様に重要です。19 V に低下した電源によって給電される 24 V DC コイルは、保持力の大部分を失い、部分的に保持されたプランジャーは継続的に突入電流を引き込みます。

圧力差と流量の関係は、理解する価値のあるもう 1 つの図です。出口圧力が入口圧力の約半分を下回ると、空気はオリフィス内で音速に達し、流れの上昇が止まります。これはチョーク流れとして知られる効果です。それを超えて圧力を加えても何も改善せず、コンプレッサーに負荷がかかるだけです。

AC 電源では、突入電流が保持電流の 5 ～ 10 倍になる可能性があるため、接点定格とコネクタの品質は後付けの欄ではなく仕様に含まれます。

媒体に合わせたボディ材質とシール剤のマッチング

エアソレノイドが認識する流体は空気だけではありません。同じ 2/2 バルブ ファミリは、圧縮空気、冷水、温水、軽油、不活性ガスに日常的に使用されており、ボディの材質によってバルブが耐えられるかどうかが決まります。

シールコンパウンドが決定の残りの半分です。ニトリル (NBR) は、約 80 ℃ までの空気、水、中性媒体をカバーします。 EPDMは熱水や蒸気に近接した用途に適しています。 FKM はオイル、燃料、高温を扱いますが、PTFE は耐薬品性が支配的な場合の代替品です。不適切な媒体中で膨張したシールはパイロットオリフィスを詰まらせます。これは、バルブが単に動作しなくなる最も一般的な原因の 1 つです。

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空気の質と作業環境

エアソレノイドは、分配システムの末端に位置する精密機構です。残留水、コンプレッサーオイル、錆、パイプスケールはすべてプランジャーとシール面に蓄積し、その結果生じる故障の原因はほとんどの場合バルブにあります。

ISO 8573-1 では、圧縮空気の純度を粒子、水、油の含有量ごとに定義しており、機器の仕様ではこれを参照することが増えています。実際には、ほとんどのインストールには 3 つのルールが適用されます。

1. バルブに到達する前に空気を乾燥させます。冷凍式乾燥機と適切に排水されたレシーバーにより、下流のフィルターで補える量を超える量の水分が除去されます。
2. 使用時にフィルターをかけます。自動ドレンを備えた 5 ミクロンのエレメントがほとんどの汚染を処理します。オイルエアロゾルが存在する合体ステージを追加します。飽和した要素は、収集したものを放出するため、フィルターなしよりも悪いことに注意してください。
3. バルブの近くで調整してください。長くてサイズが小さいラインでは流れの下で圧力が低下し、0.3 bar の差動を必要とするパイロット操作バルブはシリンダーのピーク需要中に圧力が不足する可能性があります。

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コイルの外側の環境も重要です。洗浄ベイ、屋外灌漑、集塵機の設置には、IP65 エンクロージャと適切なガスケットを備えた DIN コネクタが必要です。標準のオープンコイルは、ホースを下ろした状態では長時間耐えられません。バルブが移動するキャリッジ上または濡れた床上に設置される場合、防水設計のコストは、停止を防止するコストよりも低くなります。

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実用的な選択チェックリスト

1. まず、媒体、その温度範囲、およびその清浄度を定義します。空気、水、軽油、不活性ガスにより、ボディとシールの選択肢が異なります。
2. 必要な流量を使用圧力における Cv または Kv に換算し、余裕を持ったバルブを選択してください。管のねじからサイズを決定しないでください。
3. 定常状態だけでなく、起動時の圧力に対する作動原理を確認してください。
4. 電気的側面を確認してください: 電圧、AC または DC、突入電流、デューティ サイクル、コネクタ規格。
5. シールコンパウンドを媒体と温度に合わせて、サプライヤーの化学適合性チャートと照らし合わせて確認します。
6. 設置場所のエンクロージャ定格と周囲温度を確認し、フィルタと排水管のメンテナンス間隔を計画してください。

サイジングの計算とポートの構成をさらに詳しく知りたい場合は、このガイドを参照してください。 適切な 2/2 ウェイ ソレノイド バルブの選択 チェックリストを実践的な例で拡張します。

これらのバルブが実際に故障する場所

現場での故障は少数のパターンに分類されます。通常、症状から逆算して作業すると、部品を交換するよりも早く実際の問題を特定できます。

購入に関する考慮事項

ユニット間の一貫性は、単一の仕様よりも重要です。 50 個の同一のバルブを稼働させる生産ラインでは、同じ数ミリ秒以内に切り替わり、同じシート圧力を保持し、同じ予備シール キットを共有する 50 個のバルブが必要です。 Ningbo SENYA Pneumatic Technology は、1994 年以来、空気圧バルブ、シリンダー、空気処理ユニット、プッシュイン継手を製造し、30 か国以上に輸出しており、バッチ間の一貫性が決定されるポイントである独自の精密機械加工工場を統合しています。同社の生産拠点と試験装置の詳細については、 会社の背景 .

エアソレノイドバルブに関するよくある質問