Yön Kontrol Valf Tipleri
1-)Oturmalı Valfler
Elastomer sızdırmazlık
2-)Kaymalı Valfler
2.1 Sürgülü Valfler
a)Elastomer sızdırmazlık
b)Metal sızdırmazlık
2.2 Döner Valfler
Metal sızdırmazlık
2.3 Düz Kaymalı Valfler
Metal sızdırmazlık
1-) Oturtmalı Valfler
Bu tip valflerde geçiş, bilya, disk, plaka veya tapa ile kontrol edilir.Sızdırmazlık elastik elemanlar ile sağlanır.Sürtünmeye çalışan bundan dolayı aşınan parça sayısı az olduğu için ömürleri uzundur.
Oturmalı valfler iki veya üç yollu olabilirler, dört veya beş yollu valf yapmak için iki veya daha fazla oturmalı valfin tek bir valf içinde birleştirilmesi gerekir.
a) 3/2 Normalde Açık Valf:
Tek etkili silindir normal konumda açık 3/2 valf taralından kontrol edilmektedir. Valf kumandasız durumda açık olduğundan basınçlı havayı doğrudan silindire yönlendirir. Silindir pistonu başlangıç konumunda ileri hareket etmiş durumdadır. Valfin kumanda edilmesiyle 1(P)'den 2(A)'ya giden yol kapanacak ve silindire giden hat 2(A), 3(B) bağlantısına yönlenecektir. Bu durumda silindir piston kolu yayın geri getirme etkisiyle geri gelecektir.
2-) Kaymalı Valfler
a)Sürgülü Valfler:
Bu tip valflerde bir kumanda pistonu (sürgü) vasıtası ile yolların birbirine bağlantısı sağlanır. Sızdırmazlık; sürgü üzerine veya sürgünün çalıştığı yuva içine yerleştirilmiş elastomer malzeme ile sağlanır. Sürtünme ve aşınma sızdırmazık için önemli bir problem teşkil eder. Bu valflerde ömür, sürtünen parçaların işleme kalitesi ile doğru orantılıdır.
Sürtünme ve aşınmanın minimumda tutulması, valfin uzun ömürlü olması için metal metale çalışan sürgülü valfler kullanılabilir. Ancak ileri teknoloji ihtiyacı ve uzun süren taşlama işlemi valfin maliyetinin artmasına sebep olmaktadır. Metal metale çalışan valflerin önemli bir dezavantajı da çalışma boşluğundan dolayı iç kaçak oluşturmasıdır(0.003 mm lik çalışma boşluğunda yaklaşık 1 litre/dakika kaçak ). Çalışma elemanının (örneğin silindirin) belirli bir konumda tutulması söz konusu değil ise bu tip valfler kullanılabilir.
Şekil 17 - Sürgülü valf çeşitleri
Aşağıdaki devre şemasında 5/2 yön valfi ile çift etkili bir silindirin kontrol edilmesi gösterilmiştir.
Şekil 18 - 5/2 yön valfi ile çift etkili bir silindirin kontrol edilmesi
b)Döner Valfler:
Delikli metal bir disk elle döndürülerek valf gövdesindeki bağlantı portlarını birbirine bağlar. Sızdırmazlığı minimum kılmak için disk temas yüzeyine basınç dengesizliği ile bastırılır. Basınç diskin üzerinden verilir.
Şekil 19 - Dönel valf çalışma prensibi
c)Düz Kaymalı Valfler:
Valfin yolları arasındaki akış; metal, naylon veya başka bir plastik malzemeden yapılmış kayıcı bir parçanın hareketi ile denetlenir. Kayıcı parça hava ile çalışan bir sürgü ile hareket ettirilir.
Şekil 20 - Düz kaymalı valf
3-) Valf Kumanda Şekilleri
1. Mekanik Kumanda
a)Pimli
b)Makaralı
c)Makara Kollu
2. İnsan gücü ile
a)Kollu
b)Pedallı
c)Düğmeli
d)Anahtarlı
e)Döner Düğmeli
3. Hava ile
4. Elektrik ile (Solenoid Valfler)
1-Mekanik Kumandalı Valfler:
Otomatik çalışan makinalarda hareketlerin konumunu saptayıp çevrimin devamı için gerekli sinyallerin verilmesini veya hareketlerin yönlerinin değiştirilmesini sağlarlar.
Şekil 21 - Mekanik kumandalı valfler
2-İnsan Gücü ile (El veya Ayak) Kumandalı Valfler:
Mekanik kumandalı valflere; elle kumanda etmeye elverişli bir mekanizma takılması suretiyle elde edilirler. Daha ziyade bir mekanizma veya aparatta hareketin başlaması , bitirilmesi veya durdurulması için kullanılabilirler.
Şekil 22 - Elle kumandalı valfler
3-Hava İle Kumanda:
Bir hareketin başlatılması, bitirilmesi veya durdurulması için ilgili hareketin bulunduğu konumda alınan pnömatik bir işaret (kumanda havası) bu valflerin konum değiştirmelerini sağlar.
4- Elektrik ile Kumanda:
Pnömatik ve elektirik enerjisinin avantajlarından faydalanılır. Elektropnömatik çevirici olarak da adlandırabiliriz. Bobinli valf 1939 yılında ABD de Skinner tarafından icat edilmiştir.İcat edildiği hali şekil 23 de aşağıda gösterilmiştir (2/2 doğrudan kumandalı solenoid valf).
Manyetik olmayan bif malzemeden yapılmış boru içerisine konan çekirdek basınçlı havanın geldiği yüzeye bir yay kuvveti ile bastırılmaktadır. Bu oturma yüzeyi çekirdeğin alt kısmına konan lastik bir tampon ile sızdırmaz bir şekilde kapatılmıştır.Bobine enerji verildiğinde oluşan magnetik kuvvet yay kuvvetini yenerek çekirdeği yukarı çeker ve basınçlı hava geçişi sağlanır. Şekil 24 de valfin üst kısmına boşaltma deliği ve conta ilavesi ile 3/2 valf’e çevrilmiştir.
Şekil 23 - 2/2 Doğrudan kumandalı solenoid valf
Şekil 24 - 3/2 contalı valf
Skinner prensibinde sızdırmazlık sağlayan contaların çabuk bozulması şekil 25 de gösterilen sistemin geliştirilmesine sebep olmuştur(contanın arkasına yay ilave edilerek contanın kuvvet altında hareket etmesi sağlanmıştır).Bugün bu sistem yaygın olarak kullanılmaktadır.Bobinde oluşan manyetik kuvvet; çekirdek ağırlığını ve çekirdeği oturma yüzeyine bastıran yay kuvvetini yenmelidir(basınçlı havanın ve conta arkasındaki yayın çekirdeği yukarı itme kuvveti ihmal edilmiştir). Gerilim düşümlerinde veya bobin hemen çekemeyecek ve çekilen akımın artmasına sebep olacaktır. Bu da bobinin daha çok ısınmasına ve yanmasına sebep olacaktır.
Şekil 25 - Contanın kuvvet etkisinde hareket etmesi
Standart bir birimle çok büyük sistemlerin kontrolüne izin veren programlanabilir kontrol cihazlarının (PLC) ortaya çıkması, yüksek derecede güvenilir bobinlerin geliştirilmesini zorunlu kılmıştır.Bir boruya takılmış bobinden oluşan geleneksel solenoid yüksek bir verime sahip değildir. Isıya dönüşen manyetik kayıplar, bobine zarar verebilir ve
Bakım gerektirmeyen uzun süreli çalışmayı tehlikeye düşürebilir. Şekil 26 da özel yapılmış solenoid gösterilmiştir.
Şekil 26 - Özel yapılmış selonoid
Bobinli valfler; uzak mesafelerdeki kumanda ünitelerinde ve uyarı zamanının kısa olması istenen hallerde kullanılırlar. Bu tip valflerin doğrudan uyarılı ve ön uyarılı tipleri vardır. Doğrudan uyarılı olanlar küçük geçiş kesitlerinde, ön uyarılılar büyük geçiş kesitlerinde kullanılırlar.
a) Doğrudan Uyarılı Elektro-Pnömatik Valfler:
Valfin üzerinde bir bobin ve bobinin iç kısmına yerleştirilmiş bir çekirdek mevcuttur. Çekirdek yaydan dolayı sürekli geçiş kesitini kapalı tutmaktadır. Bobine elektrik enerjisi verildiğinde meydana gelen mıknatıslanma nedeniyle çekirdek yukarıya doğru çekilir ve P hattından A hattına doğru akış sağlanmış olur.Bobine enerji verildiği sürece akış devam eder.
i)2/2 Elektro-Pnomatik Valf, Normalde Kapalı Konum :
Aşağıda gösterilen 2/2 bobinli valfin iki bağlantısı vardır:
Besleme havası bağlantısı (1) ve çıkış havası bağlantısı (2)
Başlangıç konumunda veya normalde kapalı konumda hava çıkışı mümkün değildir. Bu sebepten dolayı daha ziyade kapama valfi olarak kullanılır.
Şekil 27 - 2/2 Elektro-pnömatik valf,normalde kapalı konum
ii)3/2 Elektro-Pnömatik Valf, Normalde Kapalı
Aşağıda gösterilen 3/2 bobinli valfin üç bağlantısı vardır. Besleme havası bağlantısı (1), çıkış havası bağlantısı (2) ve egzost havası bağlantısı (3). Bobine enerji uygulandığında oluşan manyetik alan çekirdeği yukarı çeker ve besleme havası çıkış havasına bağlanır, aynı zamanda 3 nolu egzost çıkışı kapanır.
Şekil 28 - 3/2 Elektro-pnömatik valf,normalde kapalı konum
Uygulanan enerji kesildiğinde çekirdekte bulunan yayın etkisi ile 1 den 2 ye geçiş kapanır, aynı zamanda 2‘den 3’e bağlantı sağlanır ve çıkış hattında bulunan basınçlı hava egzost hattından dışarı atılır.
Bu valf; tek etkili silindir kumandası, diğer pnömatik valflerin dolaylı kumandası ve kontrol sistemlerinde basınçlı hava beslenmesi ve kesilmesi.
iii)3/2 Elektro - Pnömatik Valf, Normalde Açık Konum:
Bu valf, başlangıç konumunda kapalı valf ile aynıdır. Bağlantılar, valfin başlangıç konumunda açık olacağı şekilde bağlanmıştır. Bu anahtarlama konumunda valfe 1 nolu bağlantıda basınçlı hava uygulanır. Basınçlı hava 2 nolu bağlantıdan kullanılır 3 no'lu bağlantı ise egzosttur. Bobine enerji verildiğinde çekirdek çekilir ve 1 no'lu basınç hatlı kapanır, aynı zamanda 2 no'lu çıkış hattı 3 no'lu egzost hattına bağlanarak tahliye yapılır.
Bu valf, bir elektrik sinyali olmadan pnömatik çıkış işareti gerektiren uygulamalar, bir silindirin piston kolunun başlangıç konumunda ileri gitmiş durumda olduğu uygulamalar da kullanılabilir.
Şekil 29 - 3/2 Elektro-pnömatik valf,normalde açık konum
b)Ön Uyarılı Elektro-pnömatik Valf:
Oturmalı veya elastomer contalı sürgülü valfleri ; sürtünme kuvvetleri ve sürgü strokları fazla olduğu için direkt bobin çekıredegi ile kumanda edemeyiz.Bu valflerin kumandası pnömatiktir. Gerekli ön kumanda (pilot) basıncını da valf içine monte edilmiş solenoid bir valf sağlar.
Ön kumandalı bir valfte solenoid bobinin küçük olması şu avantajları sağlar.
a) Az akım tüketimi
b) Az ısı oluşumu
Aşağıdaki şekilde bir ön uyarı valfının çalışma prensibi gösterilmiştir.
Şekil 30 - Ön uyarılı elektro-pnömatik valf
i)Ön Uyarılı 3/2 Elektro-Pnömatik Valf:
Ön uyarılı valflerin doğrudan denetimli valflere göre ilave bir yapı elemanları vardır: Ön uyarı valfi. Ön uyarı valfi, bir yükseltici olarak düşünülebilir. Bu, solenoid bobinin elektromanyetik kuvvetinin ön uyarı valfi ile yükseltilmesi demektir. Böylece valfin anahtarlama kuvveti çoğalır. Başlangıç konumunda 1 nolu bağlantıdaki basınçlı hava valf pistonunun alt tarafına ek bir basınç kuvveti oluşturur.Valf pistonu sızdırmaz yüzeye doğru bastırılır ve böylece 1 nolu hattan 2 nolu hatta olan akış kesilir. 2 nolu hattaki hava 3 nolu hattan boşalır.
Şekil 31 - Ön uyarılı 3/2 elektro-pnömatik valf
Bobine enerji uygulandığında,bobin çekirdeği çekilerek pilot havasının valfin üst kısmındaki pistona geçişi sağlanır.Burada valf pistonunun basınç uygulanan nedenden dolayı piston aşağıya itilir ve basınçlı hava 1 nolu hattan 2 nolu hatta geçer.Aynı zamanda 3 nolu hatta geçiş kapanır.
ii)Ön Uyarılı 4/2 Elektro-Pnömatik Valf:
Çift etkili bir silindirin kumandası gibi uygulamalar için, iki çıkış bağlantılı valfler kullanılır.4/2 oturmalı valf için iki tane 3/2 yönlendirme valfinin kombinasyonuna eşdeğerdir. Bu iki vafften biri başlangıç konumunda açık, diğeri ise başlangıç konumunda kapalıdır. 4/2 valfin 1 hattına basınçlı hava uygulanır, 3 hattan egzost yapılır.2 ve 4 nolu hatlar ise silindir çıkışlarıdır. Başlangıç konumunda 1 hattaki besleme basıncı; soldaki valf pistonunun 3 nolu hata ve sağdaki valf pistonun 4 nolu hata geçişi kapamasını sağlar.Besleme havası 1’den 2‘ye doğru gider. 3 ve 4 nolu hatlar birarada bağlanmıştır.
Bobine enerji verildiğinde bobin çekirdeği çekilir ve basınçlı hava valf pistonunun üstteki piston alanına uygulanır.Basınçlı hava 1’den 4’e , egzost havası 2’den 3’e akar.Aynı anda 3’den 4’e doğru olan hava kanalı kapatılır.
Şekil 32 - Ön uyarılı 4/2 elektro-pnömatik valf
iii)Ön Uyarılı 5/2 Elektro-Pnömatik Valf:
5/2 yönlendirme valfi işlev olarak 4/2 valfine benzetilebilir.4/2 yönlendirme valfinin aksine 5/2 yönlendirme valfinin iki tane egzoztu vardır.Başlangıç konumunda itici yayın kuvveti sayesinde sürgü 2 'den 3 'e ve 1 'den 4'e olan geçişleri kapatır. Aynı zamanda 1'den 2'ye ve 4'den 5'e geçiş sağlanır.
Şekil 33 - Ön uyarılı 5/2 elektro-pnömatik valf
iiii)Ön Uyarılı Çift Bobinli Elektro-Pnömatik Valf:
Yukarıdaki valflerin hepsinde bobine verilen enerji kesildiğinde başlangıç konumuna geri dönülmüştür. Herhangi bir devre tasarlanırken, bobine verilen enerji kesildiğinde valfin başlangıç konumuna hemen geri döneceği unutulmamalıdır. Çift bobinli valflerde başlangıç konumuna dönüş ikinci bir bobin ile sağlanır. Y2 bobini enerjilendirildiğinde basınçlı hava 1’den 2'ye ve egzost havası ise 4'ten 5'e gider. Y2 bobininde enerji kesilse bile valf başlangıç konumuna geri gelmez. Y1 bobini enerjilendirilirse bu sefer basınçlı hava 1’den 4'e ve egzost havası 2'den 3'e gider.
Şekil 34 - Ön uyarılı çift bobinli elektro-pnömatik valf
Çift bobinli valflerde son alınan anahtarlama konumu korunur. Her iki bobine gerilim verilmese bile bu konum korunur. Bobine verilen enerji çok kısa süreli olabilir bu da gerilim beslemesinin daha az olması demektir. Ayrıca karmaşık işlem sıralı devrelerde silindir konumları korunabilir.Bu sırada işaretlerin kitleme röleleri ile elektrikli bir ara belleğe alınması gerekmez.
3.3 Akış Denetim Valfleri
Akış kontrol valfleri; her iki yönden akan basınçlı havanın debisini kontrol etmek için kullanılırlar. Akış denetim valfleri iki grupta toplanabiliriz:
1-)Tek yönlü akış denetim valfleri.
2-)Çift yönlü akış denetim valfleri.
1-) Tek Yönlü Akış Denetim Valfleri:
Tek yönlü akış denetim valfi; akış denetimini sadece bir yönden gerçekleştirir. Tek yönlü valf bir yönden akışa müsaade etmez ve basınçlı hava kısma valfi üzerinden akmak zorunda kalır. Ters yönde ise basınçlı hava; tek yön valfinin akış yolunu açması nedeniyle basınçlı hava serbestçe akar ve herhangi bir kısma ile karşılaşmaz. Bu tip valfler ayarlanabilir yapıldıkları için pnömatik silindirlerin hız kontrolünde kullanılırlar. Pnömatik devrenin müsaade ettiği ölçüde silindir üzerine monte edilmelidirler.
Şekil 35 - Tek yönlü akış kontrol valfi
2-) Çift Yönlü Akış Denetim Valfleri:
Çift yönlü akış denetim valfi; akış denetimini her iki yönde de gerçekleştirir. Pnömatik silindirlerin hızlarının her iki yönde de kontrol edilmesi gereken durumlarda kullanılabilir.
Şekil 36 - Çift yönlü akış kontrol valfi
Çift etkili silindirlerin hız denetimini iki şekilde yapabiliriz.
1. Giriş havası denetimi:
Giriş havası denetiminde tek yönlü kısma valfi silindire giden basınçlı hava debisini denetleyecek şekilde yerleştirilir. Egzost havası tek yönlü kısma valfi üzerinden serbestçe dışarı atılır. Bu tip denetimlerde sabit hız elde edilmesi oldukça zordur.Piston kolu üzerine etkileyecek küçük yüklerde bile hızda değişmeler meydana gelir.
Giriş havası ile hız denetimi, tek etkili ve küçük hacimli silindirlerde yapılması uygundur. Aşağıdaki devre şemasında giriş havası denetim gösterilmiştir.
Şekil 37 - Giriş havası denetimi
2. Çıkış (egzost) havası denetimi:
Giriş havası silindire serbestçe gönderilir. Egzost kısmında ise hava, kısma valfi üzerinden akmak zorunda kalır. Bu denetim şeklinde silindir pistonu, giriş havası ile egzost havası arasında sıkıştırılır. Bu şekilde yapılan hız denetimi ile piston ilerleme hızı daha kararlı hale getirilir (havanın sıkıştırılabilir özelliğinden dolayı tam kararlı bir hız ancak hidropnömatik silindir ile elde edilebilir). Devre tasarımlarında çıkış havasının denetlenmesi gerçekleştirilen sistemin sağlıklı çalıştırılması için çok önemlidir.
Şekil 38 - Çıkış havasının denetlenmesi
3.4 Yardımcı Valfler
1-) ÇekValf:
Akış geçişine tek yönden izin veren valftir. Geri döndürmez valf de denmektedir. Bilyalı veya kapakçık tipli olarak imal edilirler. İlk anda bir yay kapakçığı geçiş kesitine doğru iter, diğer taraftan gelen havanın basıncı yay kuvvetini yendiğinde eleman geriye doğru itilir ve hat açılarak bu yönde geçiş sağlanır. Aksi yönde hava geldiğinde hava basıncı ve yay kuvveti nedeniyle geçiş kesiti kapatılır.
Şekil 39 - Çek valf kesidi
2-) "Veya" Valfi:
Pnömatik devrelerdeki mantık işlemlerinde kullanılan bir valftir. Üzerinde üç tane hava bağlantı portu vardır. Bunlardan ikisi(X ve Y) giriş, biri ise(A) çıkıştır. Valfin yapısından dolayı giriş portlarından herhangi birisinden hava verildiğinde A hattından çıkış alınabilir.
Şekil 40 - VEYA valfi kesiti,VEYA valfi devre şeması
Bu mantık valfinin de üzerinde üç tane hava bağlantı portu vardır. İki tanesi (X ve Y) giriş bir tanesi (A) çıkıştır.A hattından çıkış alabilmek için hem X he de Y hattından hava verilmesi gereklidir. Sadece X’ den veva Y’den hava verilmesi geçiş için yeterli değildir.
Şekil 41 - VE valfi kesiti,VE valfi devre şeması
3-) Çabuk Boşaltma (Egzost) Valfi:
Silindirlerde hızı arttırmak amacıyla kullanırlar.
Şekil 42 - Çabuk egzost valfi devre şeması
Bazı uygulamalarda silindirin geri dönüşünde bir iş yapılmaz veya silindirin ileri çıkış hızı arttırılarak ivmelenmeden faydalanılmak istenebilir. Bu durumlarda çabuk boşaltma valfi silindire çok yakın bir yere monte edilir. Böylelikle silindirdeki hava yön denetim valfi üzerinden değil de çabuk boşaltma valfi üzerinden tahliye olur. Valfin P,A,R gibi üç tane bağlantı portu vardır. A hattı silindire bağlanır, R hattı atmosfere açık bırakılır. P hattından basınçlı hava verildiğinde iç kısımdaki hareketli sızdırmazlık elemanı R hattını kapatır, A hattına geçiş sağlanır. Geri dönüşte A hattında basınçlı hava vardır.Hareketli sızdırmazlık elemanı P hattını kapatarak, A hattındaki basınçlı havanın R hattından direkt tahliye olmasını sağlar.
4-) Makaralı Hız Denetim Valfi:
Bu valf tek etkili veya çift etkili silindirlerde, strokun herhangi bir noktasında hız ayarı yapılması istendiğinde kullanılabilir. Aynı zamanda strok başına ve sonlarına bu valf yerleştirilerek silindir hareketinde frenleme (yastıklama) yapılabilir,ancak yastıklı silindirin yastıklama boyunun yetersiz olduğu durumlarda kullanmak daha uygundur.
Çünkü bu sistemin maliyeti yastıklı silindir maliyetinden daha yüksektir. Piston koluna yerleştirilmiş bir kam mekanizması valfin makarasına basar ve bu baskı sonucu valf sürgüsü aşağı doğru hareket ederek geçiş kesitini daraltır ve piston kolu hareketi yavaşlar. Piston kolunun yavaşlama hareketi makaraya yapılan baskı ile ayarlanabilir.
Şekil 43 - Hız azaltma valfi
3.5. Valflerin Bağlantı Şekilleri
Valfleri birkaç şekilde monte edebiliriz:
1-) Doğrudan Bağlantı:
Bir valfe yapılan en yaygın bağlantı yöntemi dişli giriş-çıkış portlarına doğrudan bağlantı elemanlarını (rekorları) vidalamaktır. Bu yöntemle bağlanabilen valflere gövdeden bağlantılı valfler denmektedir. Bu yöntem her silindir, pilot ve besleme girişi için bir rekor ve her boşaltma çıkışı için bir susturucu demektir.
2-) Bağlantı Blokları:
Bağlantı bloklarında; blok gövdesi üzerinde ortak besleme ve boşaltma vardır. Çıkışlar her valfe ayrı ayrı bağlanmaktadır. Şekilde görüldüğü gibi aynı seri fakat değişik özelliklerdeki (5/3,5.2 gibi) valfler bağlanabilir. Burada dikkat edilmesi gereken kullanılacak valf sayısına göre blok sipariş edilmelidir. İlerisi düşünülerek yedek valf yerleri hazırlanır ve körleme plakaları ile kapatılabilir.
Şekil 44 - Valf bağlantı bloğu
3-) Bağlantı Altlıkları:
Bütün giriş çıkış portları bir yüzlerinde olan valfler (düz kaymalı valfler) contalar kullanılmak suretiyle taban plakalarına bağlanmak üzere dizayn edilmişlerdir. Bütün dış bağlantılar taban plakasına yapılmaktadır. Bu yöntem; valf arızalarında boruların sökülmesine gerek kalmadan valfin değiştirilmesine imkan sağlar.
Şekil 45 - Valf bağlantı altlığı