Szybki spust skraca drogę wydechu – ale musi mieć odpowiednią przepustowość
Zawór szybkiego spustu działa najlepiej zamontowany blisko portu siłownika. Jego zadaniem jest ominąć długi przewód i część toru rozdzielającego po stronie wydechu, dlatego dobór trzeba oprzeć na ilości powietrza usuwanej z komory i wymaganym czasie ruchu.
Jeżeli celem jest konkretny czas skoku: najpierw policz go w kalkulatorze czasu siłownika, a przepływ zasilający sprawdź w doborze przepływu zaworu.
Przy bardzo szybkich ruchach sprawdź również energię kinetyczną i amortyzację. Całość zbiera kategoria Pneumatyka.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Jeżeli celem jest naprawdę szybki ruch, umieść zawór szybkiego spustu możliwie blisko portu siłownika. Nawet bardzo duży zawór zamontowany po kilku metrach wąskiego przewodu nie ominie ograniczenia objętości i oporów tego przewodu.
Przepływ wydechu 2→3
Przy doborze zaworu szybkiego spustu ważny jest przepływ w kierunku z komory do atmosfery. W dokumentacji Festo dla serii SEU jest on podawany jako standard nominal flow rate, exhaust.
Przykładowo aktualny katalog SEU podaje przy odpowietrzaniu 6→0 bar około 1000 l/min dla G1/8, 2300 l/min dla G1/4, 4680 l/min dla G3/8 i 6500 l/min dla G1/2. Dla warunków 6→5 bar wartości są inne, dlatego przy dokładnym doborze trzeba porównywać zgodne warunki pomiarowe.
To również pokazuje, dlaczego sam gwint nie jest wystarczającym parametrem. Najważniejsza jest rzeczywista charakterystyka przepływu konkretnego zaworu.
Objętość komory tłokowej i tłoczyskowej
Dla komory po stronie pełnej powierzchni tłoka objętość jest iloczynem pola koła i długości komory. Po stronie tłoczyska od pola tłoka odejmuje się pole przekroju tłoczyska.
Dlatego przy tym samym skoku komora tłoczyskowa ma mniejszą objętość i zwykle wymaga mniejszego przepływu wydechu dla tego samego czasu odpowietrzania. Kalkulator pozwala przełączać stronę bez zmiany pozostałych danych.
Ilość powietrza do usunięcia
Nie wystarczy podzielić geometrycznej objętości komory przez wymagany czas. Przy 6 bar(g) w tej samej objętości znajduje się wielokrotnie więcej masy powietrza niż przy atmosferze.
Kalkulator przelicza różnicę zawartości gazu pomiędzy ciśnieniem początkowym i końcowym na litry odniesione do atmosfery. Dla komory około 0,982 l i spadku z 6 do 0,5 bar(g) trzeba usunąć ekwiwalent około 5,33 NL powietrza.
Przykład – Ø50 mm, skok 500 mm
Pełna komora cylindra Ø50 mm przy długości 500 mm ma około 0,982 l. Jeżeli przed wydechem panuje 6 bar(g), a celem jest 0,5 bar(g), ilość powietrza do usunięcia wynosi około 5,33 NL.
Aby usunąć tę ilość w 0,20 s, średni przepływ musiałby wynosić około 1599 NL/min. Po dodaniu 20% zapasu kalkulator wskazuje około 1919 NL/min.
Zawór katalogowy 2300 NL/min przekracza ten próg o około 20%. Nie oznacza to jednak gwarantowanego czasu 0,20 s, ponieważ rzeczywisty przepływ spada wraz ze zmianą ciśnienia i zależy od tłumika, przewodów oraz portu cylindra.
Tłumik wydechu i spadek przepustowości
Zawory szybkiego spustu są często wyposażane w tłumiki, ponieważ bezpośredni wydech sprężonego powietrza jest głośny. Element tłumiący może jednak wpływać na przepustowość, szczególnie gdy zostanie zabrudzony.
Festo publikuje dla SEU wartości przepływu zaworu wraz z rozwiązaniem tłumiącym. Przy eksploatacji warto kontrolować stan tłumika, ponieważ wzrost oporu wydechu może pogorszyć czas ruchu siłownika.
Dla ucznia technikum i studenta
Ten kalkulator łączy geometrię cylindra z bilansem ilości gazu. Objętość geometryczna mówi, jak duża jest komora, ale ciśnienie określa, ile masy powietrza znajduje się w tej objętości.
Przybliżenie izotermiczne pozwala przeliczyć zmianę ciśnienia na ekwiwalent wolnego powietrza. Następnie wymagany średni przepływ jest po prostu ilością powietrza podzieloną przez czas.
W realnym szybkim wydechu przepływ jest dynamiczny: na początku przy wysokim ciśnieniu jest duży, a później maleje. Dlatego wynik średni służy do selekcji, a nie zastępuje charakterystyki przepływowej.
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
Treść: Oblicz objętość pełnej komory cylindra o średnicy 50 mm i długości 500 mm.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Pole tłoka A = π·50²/4 ≈ 1963,5 mm². Po pomnożeniu przez 500 mm otrzymujemy około 981 748 mm³.
Treść: Komora ma 0,982 l. Ciśnienie spada z 6 do 0,5 bar(g). Ile wolnego powietrza trzeba usunąć?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Różnica ciśnienia wynosi 5,5 bar. Po odniesieniu do atmosfery około 1,013 bar otrzymujemy 0,982·5,5/1,013 ≈ 5,33 l.
Treść: Trzeba usunąć 5,33 NL w czasie 0,20 s. Oblicz średni wymagany przepływ.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Q = 5,33 / 0,20 · 60 ≈ 1599 NL/min.
Treść: Wymagany przepływ wynosi 1600 NL/min. Dodaj 20% zapasu i oceń zawór 2300 NL/min.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
1600·1,20 = 1920 NL/min. Zawór 2300 NL/min jest większy od tego progu.
Ciekawostka
Zawór szybkiego spustu może zwiększyć prędkość siłownika bez powiększania całego zaworu rozdzielającego, ponieważ omija długą drogę powietrza do centralnego rozdzielacza i wypuszcza je lokalnie przy cylindrze.
Powiązane kalkulatory
Źródła techniczne
Festo – aktualne dane zaworów szybkiego spustu SE/SEU, w tym przepływ wydechu: Quick exhaust valve SE, SEU.
Festo – zasada działania i zalecenie montażu zaworu bezpośrednio przy porcie siłownika: Quick Exhaust Valves.
FAQ – dobór zaworu szybkiego spustu
Ostatnia aktualizacja: 25.08.2026