Quando si lavora con i sistemi idraulici nelle fabbriche o sulle macchine edili, un componente è sempre presente: la valvola di controllo direzionale. La Rexroth 4WE 6 E è una delle valvole più utilizzate nell'idraulica industriale, e per una buona ragione. Questa valvola controlla il modo in cui il fluido idraulico si muove attraverso un sistema, il che significa che controlla il modo in cui le macchine si muovono e funzionano.
Il 4WE 6 E è ciò che gli ingegneri chiamano un distributore a cursore a comando elettromagnetico. Sembra complicato, ma l’idea di base è semplice. Quando l'elettricità fluisce al solenoide della valvola (una bobina elettromagnetica), spinge una bobina metallica all'interno del corpo della valvola. Questo movimento della bobina reindirizza il fluido idraulico da una porta all'altra, modificando la direzione in cui si muove un cilindro idraulico o un motore. Quando l'elettricità si interrompe, una molla riporta la bobina nella sua posizione originale.
Cosa rende diverso il 4WE 6 E
La "E" nel nome del modello dice qualcosa di importante sul design di questa valvola. Significa che la valvola utilizza un solenoide a perno bagnato, in cui la bobina elettromagnetica è a contatto con il fluido idraulico. Questa scelta progettuale presenta numerosi vantaggi. L'olio aiuta a raffreddare il solenoide, riduce il rumore di funzionamento e prolunga la vita operativa del componente. È anche possibile ruotare il solenoide di 360 gradi sulla maggior parte delle versioni, semplificando l'installazione in spazi ristretti.
La valvola segue lo standard NG6, chiamato anche CETOP 3 o D03 in diverse parti del mondo. Questa standardizzazione è più importante di quanto si possa pensare. Ciò significa che la valvola si adatta alle piastre di montaggio standard e può essere sostituita con valvole simili Parker, Vickers o Argo Hytos senza modificare il collettore idraulico. Per i team di manutenzione, questa intercambiabilità riduce i tempi di inattività quando è necessaria rapidamente una parte di ricambio.
Rexroth valuta il 4WE 6 E per pressioni fino a 350 bar, ovvero circa 5.076 PSI. La capacità di flusso massima raggiunge 80 litri al minuto nelle versioni alimentate a corrente continua, o circa 21 galloni al minuto. Questi numeri collocano la valvola nella categoria ad alte prestazioni per le sue dimensioni. Lo troverai che controlla qualsiasi cosa, dalle macchine per lo stampaggio a iniezione ai sistemi idraulici su escavatori e attrezzature minerarie.
Come funziona realmente la valvola
All'interno del corpo valvola, la bobina si muove avanti e indietro per collegare diverse porte. La valvola ha quattro porte principali che gli ingegneri etichettano P, T, A e B. La porta P si collega alla pompa idraulica, che fornisce fluido pressurizzato. La porta T si collega al serbatoio o al serbatoio dove ritorna il fluido. Le porte A e B si collegano all'attuatore idraulico, come i due lati di un cilindro.
Quando si eccita un solenoide, la bobina si sposta per collegare P ad A e B a T. Questo invia fluido pressurizzato a un lato del cilindro mentre scarica l'altro lato nel serbatoio. Eccitare l'altro solenoide e le connessioni si invertono. Ora P si collega a B e A si collega a T, spostando il cilindro nella direzione opposta. Nella posizione centrale senza solenoidi energizzati, le versioni con centraggio a molla mantengono la bobina in una posizione neutra che blocca tutte le porte.
La valvola è disponibile in diverse configurazioni di bobina che gli ingegneri chiamano "simboli". Il simbolo E è comune per le valvole a tre posizioni con centraggio a molla. Quando la valvola si trova nella sua posizione centrale, tutte le porte sono bloccate. Il simbolo HA rappresenta una valvola a due posizioni con ritorno a molla, utilizzata quando è necessario il movimento in una sola direzione. Alcune applicazioni utilizzano versioni con fermo contrassegnate con "OF", in cui un perno meccanico blocca la bobina in posizione una volta che si muove. Queste valvole di ritegno necessitano solo di un breve impulso elettrico per cambiare posizione, il che consente di risparmiare energia nei sistemi che mantengono la posizione per lunghi periodi.
Considerazioni sulla pressione e progettazione del sistema
Un numero richiede attenzione quando si progettano sistemi che utilizzano 4WE 6 E: la pressione massima della porta del serbatoio. Mentre le porte P, A e B possono gestire 350 bar, la porta T in genere raggiunge il massimo a 160 bar, sebbene alcune varianti arrivino fino a 210 bar. Questa differenza crea un importante vincolo progettuale. Quando si fa funzionare la valvola alla massima pressione di esercizio con determinati simboli della bobina, Rexroth avverte che la porta T deve essere utilizzata come linea di drenaggio, non come linea di ritorno che potrebbe vedere contropressione dal serbatoio o da altri componenti.
Questa limitazione di pressione è collegata al modo in cui le valvole a spola funzionano internamente. Gli spazi stretti tra la bobina e il corpo della valvola che consentono alla valvola di funzionare creano anche perdite interne. Questo non è un difetto; è una caratteristica intrinseca del design della valvola a spola. Man mano che la valvola si usura nel tempo, questa perdita interna aumenta gradualmente. Il fluido che perde deve andare da qualche parte, motivo per cui il limite di pressione della porta del serbatoio è importante per l'affidabilità a lungo termine.
Un altro problema legato alla pressione si presenta con i cilindri differenziali, dove l’area del lato stelo è più piccola dell’area del lato pistone. Se il simbolo della valvola blocca il ritorno sul lato dello stelo durante determinate condizioni di commutazione, il rapporto dell'area può intensificare la pressione nella camera dello stelo oltre il valore nominale di 350 bar della valvola. Questo fenomeno è chiamato intensificazione della pressione e può danneggiare i cilindri o addirittura provocare guasti pericolosi. La soluzione prevede l'aggiunta di valvole di sicurezza esterne sul lato stelo dei cilindri differenziali o la scelta di simboli della bobina che non creino questa condizione di blocco.
Specifiche elettriche e opzioni di controllo
Il 4WE 6 E funziona sia con alimentazione elettrica DC che AC. Le tensioni CC comuni includono 12, 24, 96 e 205 volt. Le versioni CA funzionano generalmente a 110/120 o 230 volt a 50 o 60 Hz. Il connettore elettrico segue lo standard EN 175301-803 con un design tripolare che comprende due collegamenti di alimentazione e uno di terra. La maggior parte delle versioni include diodi di soppressione integrati per proteggere dai picchi di tensione quando il solenoide si spegne.
Per applicazioni in aree pericolose Rexroth offre versioni antideflagranti contrassegnate con XE o VE1. Queste varianti soddisfano gli standard ATEX per le installazioni europee o i requisiti NEC 505/Classe I Zona 1 per i siti nordamericani. Gli alloggiamenti antideflagranti e i solenoidi a sicurezza intrinseca consentono alla valvola di funzionare in sicurezza in ambienti con gas o vapori infiammabili, come impianti chimici o piattaforme petrolifere offshore.
L'opzione di arresto con designazione "OF" offre vantaggi significativi in termini di efficienza energetica. Invece di mantenere un solenoide continuamente eccitato per mantenere la posizione, si invia un impulso di 100 millisecondi per spostare la bobina, quindi il fermo meccanico la blocca in posizione. Ciò riduce la generazione di calore, prolunga la durata del solenoide e riduce il consumo elettrico. I costruttori di macchine utensili utilizzano questa funzione per i sistemi di bloccaggio idraulici che devono trattenere saldamente i pezzi durante lunghe operazioni di lavorazione.
Compatibilità dei fluidi e materiali di tenuta
Il modello 4WE 6 E standard è dotato di guarnizioni NBR (gomma nitrilica) che funzionano con la maggior parte degli oli idraulici a base minerale conformi alle specifiche HLP o HVLP. Le tenute in NBR gestiscono anche fluidi resistenti al fuoco acqua-glicole della categoria HFC. Tuttavia, se il sistema utilizza fluidi idraulici biodegradabili come HETG, HEES o HEPG o fluidi sintetici resistenti al fuoco come HFDU o HFDR, è necessario specificare le guarnizioni FKM (fluorocarburi) al momento dell'ordine.
Un materiale di tenuta errato provoca un rapido deterioramento e guasti al sistema. Se stai sostituendo le guarnizioni durante la manutenzione, controlla quale fluido utilizza effettivamente il tuo sistema prima di ordinare le parti. Il kit di guarnizioni NBR porta il codice articolo 3492432, mentre il kit FKM è 3120269. Usare il kit sbagliato significa che farai di nuovo a pezzi la valvola in pochi mesi dopo che le guarnizioni incompatibili si gonfieranno, si romperanno o si disintegreranno.
Rexroth specifica che il fluido idraulico deve soddisfare gli standard di pulizia ISO 4406 Classe 20/18/15. Questo codice a tre numeri indica il numero massimo di particelle in diversi intervalli di dimensioni. Il fluido detergente riduce l'usura della bobina lavorata con precisione e delle superfici del foro. Il fluido contaminato accelera l'usura, aumenta le perdite interne e può causare l'attaccamento o il movimento irregolare della bobina. L'installazione di un filtraggio adeguato con elementi classificati a 10 micrometri o più fini protegge l'investimento nella valvola e ne prolunga la durata.
Installazione e primo funzionamento
La valvola si monta direttamente su una sottopiastra standard NG6 o CETOP 3 utilizzando quattro bulloni. Lo schema di montaggio e le posizioni delle porte seguono la norma ISO 4401-03-02-0-05, garantendo la compatibilità tra tutti i produttori. Gli O-ring sigillano ciascuna connessione della porta ed è necessario applicare un sottile strato di fluido idraulico su questi O-ring durante l'installazione per evitare che si pizzichino o rotolino.
Poiché i solenoidi utilizzano un design con perno bagnato, le cavità interne devono riempirsi di fluido idraulico per il corretto funzionamento. Durante l'avvio iniziale, potrebbe essere necessario azionare più volte la valvola mentre si fa funzionare la pompa idraulica per spurgare l'aria dalle camere del solenoide. L'aria intrappolata in questi spazi influisce sulla forza del solenoide e sul tempo di risposta della valvola. Alcune installazioni includono piccole viti di sfiato sugli alloggiamenti del solenoide per facilitare il rilascio dell'aria intrappolata durante la messa in servizio.
Ogni 4WE 6 E include un comando manuale che consente di spostare la valvola senza alimentazione elettrica. La versione nascosta standard richiede uno strumento speciale per accedere. Le versioni opzionali includono manopole zigrinate o pulsanti a fungo bloccabili che consentono il funzionamento manuale durante le situazioni di manutenzione o di emergenza. Sulle valvole a due solenoidi, non premere mai entrambi gli azionatori manuali contemporaneamente, poiché ciò crea un conflitto meccanico che può danneggiare i componenti interni.
Controllo del flusso e commutazione graduale
Alcune versioni del 4WE 6 E sono dotate di inserti dell'acceleratore, che sono fondamentalmente orifizi calibrati installati in porte specifiche. La designazione "/B12" indica un orifizio da 1,2 millimetri sulla porta P. Queste valvole a farfalla non limitano solo il flusso massimo. Il loro scopo principale è gestire i picchi di pressione e gli sbalzi di flusso che si verificano durante la commutazione rapida della valvola. Controllando la velocità con cui il flusso può cambiare, gli inserti dell'acceleratore riducono gli urti del sistema, proteggono i componenti a valle e prolungano la durata complessiva del sistema.
Alcune varianti di modello designate ".73…A12" incorporano la commutazione morbida attraverso la geometria della bobina modificata. Queste versioni forniscono una riduzione degli urti di circa l'85% rispetto alla commutazione standard. La transizione più morbida aiuta nelle applicazioni in cui lo spostamento della valvola crea un rumore sgradevole o in cui lo shock idraulico danneggia nel tempo le connessioni delle tubazioni e i collettori. Il compromesso è una risposta leggermente più lenta, che è importante nelle applicazioni ad alta velocità ma offre chiari vantaggi nei sistemi che danno priorità al funzionamento regolare e alla longevità.
Applicazioni comuni e casi d'uso
La valvola di controllo direzionale 4WE 6 E appare in tutta l'automazione industriale. Le macchine per lo stampaggio a iniezione utilizzano queste valvole per controllare le forze di bloccaggio dello stampo e i movimenti dell'estrattore. L'elevata pressione nominale della valvola e la commutazione affidabile la rendono adatta ai cicli di lavoro impegnativi nella lavorazione della plastica. Le apparecchiature per lo stampaggio della gomma utilizzano configurazioni di valvole simili per il controllo della pressa e l'espulsione dei pezzi.
Le macchine edili e mobili incorporano il 4WE 6 E nei circuiti del braccio dell'escavatore, nei comandi della lama del bulldozer e nelle funzioni del braccio della gru. Le dimensioni compatte della valvola rispetto alla sua capacità di flusso consentono di risparmiare spazio negli affollati sistemi idraulici mobili. Il suo montaggio standardizzato consente ai produttori di apparecchiature di approvvigionarsi da più fornitori senza riprogettare i collettori.
I costruttori di macchine utensili installano queste valvole in rettificatrici, centri di fresatura e linee di produzione automatizzate. Le versioni con bloccaggio funzionano particolarmente bene in dispositivi e sistemi di bloccaggio che devono mantenere la posizione in modo affidabile senza consumare continuamente energia elettrica. Le operazioni di lavorazione non presidiate beneficiano del risparmio energetico e della ridotta generazione di calore delle valvole di ritegno azionate a impulsi.
Risoluzione dei problemi e manutenzione
Quando un 4WE 6 E non funziona correttamente, diversi problemi comuni di solito spiegano il problema. Uno spostamento lento o incoerente spesso indica la presenza di fluido contaminato che consente alla bobina di rimanere attaccata al foro. Il controllo dell'indicatore della pressione differenziale del filtro del sistema indica se la filtrazione è al passo con la generazione di contaminazione. Se i filtri sono in ritardo per la sostituzione, questa è la prima soluzione.
I problemi elettrici si manifestano come un completo mancato cambio o come un'azione debole ed esitante della valvola. Controllare la tensione di alimentazione sul connettore della valvola mentre il solenoide dovrebbe essere eccitato. La bassa tensione riduce la forza del solenoide e rallenta la risposta. I pin del connettore allentati creano un funzionamento intermittente che è frustrante da diagnosticare. I diodi di soppressione integrati nella maggior parte delle valvole possono guastarsi in cortocircuito o aprirsi, influenzando il comportamento del solenoide.
L'aumento delle perdite interne nel corso della vita utile della valvola richiede eventualmente la sostituzione della guarnizione o la sostituzione della valvola. Se si nota che un cilindro idraulico scivola verso il basso sotto carico quando la valvola dovrebbe mantenere la posizione, la causa probabile è una perdita interna. L'installazione di una valvola di mantenimento del carico esterna potrebbe essere una soluzione più semplice rispetto alla sostituzione della valvola se la perdita non è grave. Per le applicazioni critiche di mantenimento della posizione, le valvole di ritegno esterne o le valvole di ritegno pilotate forniscono un mantenimento del carico positivo indipendentemente dalle condizioni della valvola direzionale.
Il design del solenoide con perno bagnato offre un vantaggio in termini di manutenzione: è possibile sostituire la bobina senza scaricare il sistema o perdere fluido idraulico. Basta scollegare il connettore elettrico, svitare il gruppo solenoide e scambiare la bobina. Questa possibilità di manutenzione sul campo riduce i tempi di inattività durante le riparazioni. Quando si ordinano bobine di ricambio, verificare che sia la tensione nominale che il tipo di connettore corrispondano all'installazione.
Considerazioni su dimensionamento e selezione
La scelta della giusta valvola di controllo direzionale implica la corrispondenza di diversi parametri ai requisiti dell'applicazione. Inizia dalla pressione: se il tuo impianto funziona sopra i 350 bar, il 4WE 6 E non funzionerà. La capacità di flusso deve essere verificata rispetto ai requisiti di velocità dell'attuatore. Una valvola da 80 litri al minuto potrebbe sembrare adeguata sulla carta, ma se si corre vicino a quel limite, la caduta di pressione attraverso la valvola aumenta e la generazione di calore diventa un problema.
Pensa al ciclo di lavoro e alla frequenza di commutazione. Le applicazioni che cambiano continuamente traggono vantaggio dai solenoidi CA, che gestiscono meglio il calore grazie alla massa termica più elevata. I solenoidi CC funzionano bene per il servizio intermittente e offrono tempi di risposta più rapidi. Se il sistema deve mantenere la posizione per periodi prolungati senza movimento, specificare la configurazione di arresto per eliminare l'energizzazione continua del solenoide.
Il simbolo della bobina determina la funzione della valvola nella posizione centrale e in ciascuna posizione estrema. Studiare attentamente i simboli dello schema idraulico per comprendere l'effetto di ciascuna configurazione di connessione della porta sul proprio attuatore. Il simbolo E (tutte le porte bloccate al centro) è adatto alle applicazioni in cui si desidera che gli attuatori bloccati resistano alle forze esterne. Il simbolo P-T al centro garantisce la libera circolazione che riduce la generazione di calore durante i periodi di inattività. Scegli il simbolo che corrisponde alle tue esigenze funzionali.
Alternative competitive e riferimenti incrociati
Sebbene Rexroth 4WE 6 E sia un prodotto leader, molti altri produttori producono valvole funzionalmente equivalenti. La serie D1VW009CNT di Parker offre funzionalità di sostituzione diretta con valori di pressione e portata simili. Vickers, ora parte di Eaton, produce la serie DG4V-3-8C che si scambia direttamente sulle sottopiastre NG6. Argo Hytos fornisce RPE3-063C11 come un'altra opzione intercambiabile.
Questa compatibilità tra produttori offre flessibilità ai dipartimenti di approvvigionamento. Se il vostro fornitore principale deve affrontare tempi di consegna lunghi o carenza di scorte, esistono alternative senza riprogettare il vostro sistema idraulico. La concorrenza sui prezzi tra questi produttori avvantaggia gli acquirenti, anche se l'ampia rete di distribuzione e il supporto tecnico di Rexroth spesso giustificano qualsiasi sovrapprezzo.
Quando si sostituiscono valvole di produttori diversi, verificare che i simboli della bobina corrispondano funzionalmente, non solo nominalmente. Ciò che un produttore chiama "Simbolo E" potrebbe avere connessioni di porta leggermente diverse rispetto alla versione di un altro produttore. Esaminare gli schemi dettagliati di connessione delle porte nel catalogo di ciascun produttore prima di finalizzare una sostituzione del riferimento incrociato.
Strategia di prezzo e di approvvigionamento
I prezzi di mercato per 4WE 6 E variano in base alla regione, alla configurazione e al volume di acquisto. In Nord America, i prezzi si aggirano intorno ai 140 dollari per le configurazioni standard acquistate singolarmente. I mercati indiani mostrano prezzi compresi tra ₹ 7.799 e ₹ 9.203, mentre i distributori malesi elencano circa RM 196,50. Queste variazioni riflettono i costi di distribuzione locale, i dazi all’importazione e la concorrenza sul mercato.
Le quantità minime di ordine dalla maggior parte dei distributori partono da un pezzo, rendendo pratici i piccoli acquisti. I tempi di consegna in genere vanno da sette a dieci giorni per le configurazioni standard, sebbene le combinazioni comuni di tensione e simboli spesso vengano spedite dallo stock del distributore. Le configurazioni meno comuni potrebbero estendersi a diverse settimane se richiedono la produzione su ordinazione in fabbrica.
Per i reparti di manutenzione che gestiscono l'inventario dei ricambi critici, prendere in considerazione la possibilità di immagazzinare una o due configurazioni di uso comune come assicurazione contro guasti imprevisti. La lunga durata operativa della valvola fa sì che i ricambi possano restare sugli scaffali per anni, ma il costo di stoccaggio di un ricambio è minimo rispetto ai costi legati ai tempi di inattività delle apparecchiature. Assicurati che il tuo stock includa configurazioni speciali come le guarnizioni FKM se il tuo sistema utilizza fluidi non standard.
Raccomandazioni finali
La valvola di controllo direzionale Rexroth 4WE 6 E offre prestazioni affidabili in un pacchetto compatto e standard del settore. La sua pressione nominale di 350 bar e la capacità di flusso di 80 litri al minuto forniscono un'elevata capacità nella classe di dimensioni NG6. Il design del solenoide con perno bagnato bilancia prestazioni e facilità di manutenzione, mentre il montaggio standardizzato garantisce un'ampia compatibilità con tutti i sistemi idraulici.
Quando si specificano o si effettua la manutenzione di queste valvole, prestare attenzione ai dettagli più importanti. Abbina i materiali delle guarnizioni alla chimica del tuo fluido idraulico. Dimensionare la valvola in modo conservativo per evitare un'eccessiva caduta di pressione e la generazione di calore. Considerare le versioni con fermo per il risparmio energetico nelle applicazioni di mantenimento della posizione. Proteggere i cilindri differenziali dall'intensificazione della pressione attraverso un'adeguata progettazione del circuito.
Comprendere come funziona la valvola, quali sono i suoi limiti e come si inserisce nel panorama competitivo ti aiuta a prendere decisioni migliori in merito alla selezione, alla manutenzione e alla risoluzione dei problemi. Il 4WE 6 E non è perfetto per ogni applicazione, ma nell'ambito del suo design offre prestazioni comprovate che ne spiegano l'adozione diffusa nell'idraulica industriale.
