Product Overview Elettrovalvole Proporzionali
Transcript of Product Overview Elettrovalvole Proporzionali
06
RE
GO
LA
TO
RI
DI
PO
RT
AT
A M
AS
SIC
A
0701
EL
ET
TR
OV
ALV
OL
E
02
VA
LVO
LE
DI
PR
OC
ES
SO
03
PN
EU
MA
TIC
A
04
SE
NS
OR
I
05
MIC
RO
FL
UID
ICA
Elettrovalvole ProporzionaliProduct Overview
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali2
Indice3
4
6
10
15
22
25
29
30
Introduzione
Il fascino di Bürkert
Panoramica prodotti
Selezione valvole
Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali
Dimensionamento dell’orifizio
Applicazioni tipiche
Progettazione di sistema
Presenza nel Mondo
3Introduzione
Dopo più di sessant’anni in cui ha profuso quotidianamente tutto il suo impegno
nella misura e nel controllo dei fluidi, oggi Bürkert non può non essere uno dei
massimi esperti nel settore dei fluidi e delle loro caratteristiche. Gli ingegneri e i
tecnici Bürkert sperimentano in continuazione con i fluidi, interpretando i risultati
in modo estremamente pratico, fedeli al principio che "non si finisce mai di
imparare". Sono quindi in grado di integrare le informazioni di ritorno su tali effetti,
i risultati delle ricerche interne, le richieste del mercato e la specificità degli ordini
dei clienti in vista dello sviluppo di prodotti sempre più efficienti.
Ad oggi abbiamo sviluppato più di 30.000 prodotti che vanno a costituire un
catalogo completo e molto ricco. Questo opuscolo sulle elettrovalvole
proporzionali illustra solo una parte della nostra eccezionale gamma di prodotti,
che ci rende un'Azienda leader in questo segmento di mercato. Possiamo ora
opportunamente passare ad esaminare la tecnologia alla base delle
elettrovalvole di controllo, spesso chiamate anche elettrovalvole proporzionali, e
le applicazioni cui sono destinate.
Le elettrovalvole proporzionali sono valvole nelle quali lo spostamento del nucleo
è comandato da un segnale elettrico per mezzo di un campo magnetico creato
all’interno di un solenoide. Servono a regolare la portata di liquidi o gas grazie
allo spostamento del nucleo in funzione del segnale di comando. All’interno
della valvola agiscono due forze contrastanti: quella della molla e quella del
campo magnetico. In assenza di alimentazione elettrica, la molla spinge
l’otturatore direttamente sulla sede della valvola, chiudendone l’uscita. Non
appena il solenoide è eccitato, l’otturatore si solleva, la valvola si apre e il fluido
può passare.
Le elettrovalvole proporzionali sono installate nei dispositivi elettronici per
tecnologie analitiche o medicali, per il controllo di bruciatori, nei circuiti di
raffreddamento, nei sistemi di dosaggio del combustibile, nella tecnologia delle
celle a combustibile e nei regolatori di portata compatti. Qualunque sia l'utilizzo,
queste valvole convincono per la loro affidabilità e precisione.
Le elettrovalvole proporzionali Bürkert sono piccole, compatte e ottimizzate nei
costi; la semplicità dell'azionamento diretto, le rende perfette per i circuiti di
controllo ad anello chiuso. Ma c’è di più: l’ultima generazione delle nostre
elettrovalvole proporzionali è caratterizzata da grande precisione, sensibilità,
minima rumorosità e lunga durata.
Questo breve catalogo che illustra i nostri prodotti, le loro caratteristiche di
funzionalità e le relative aree di applicazione, è quasi un’istantanea dello stato
attuale della tecnologia delle elettrovalvole poiché Bürkert è sempre attenta allo
sviluppo delle metodologie di controllo e misura dei fluidi.
La tecnologia delle elettrovalvole proporzionali
4 Il fascino di Bürkert
Benvenuti nell’affascinante mondo dei sistemi di controllo dei fluidi
Quando si parla di misura e controllo di liquidi e gas, noi siamo al vostro fianco come consulenti di prodotti sofisticati
e affidabili come risolutori di problemi senza perdere di vista il panorama globale. Dal 1946, anno in cui abbiamo
cominciato la nostra attività, ci siamo sviluppati fino a divenire uno dei maggiori fornitori di sistemi di controllo dei fluidi
del mondo, mantenendoci nel contempo un'Azienda famigliare saldamente fondata sui valori di base, che improntano il
modo in cui pensiamo e agiamo.
ESPERIENZA Ci sono cose che non ci appartengono di natura. Dobbiamo raccoglierle passo dopo passo, accogliendole dagli altri,
in un processo continuo e ininterrotto che le rende preziose. L’esperienza è una di queste realtà. Proprio in virtù dei
molti anni dedicati a studiare soluzioni basate sulla tecnologia delle valvole proporzionali, possiamo proporre un’ampia
gamma di servizi “ad hoc”: dalle fasi di consulenza, sviluppo e simulazione CAD in 3D fino al collaudo e all’assistenza
post-vendita sia in relazione a prodotti singoli, sia nel caso di un sistema rivoluzionario che copra l’intero processo di
controllo. Approfittatevi della nostra esperienza!
cORAGGIO Chi lavora solo in vista dell’ottimizzazione di cose che già esistono, alla fine si scontra con un limite: tecnico, finanziario
o personale. Per superare questi limiti, ci vuole coraggio. Coraggio di essere diversi e credere nelle proprie idee, di
avventurarsi nell’ignoto cercando nuovi modi per sviluppare prodotti fino ad allora inconcepibili. Noi abbiamo questo
coraggio. Integrando al meglio le nostre competenze in tutti i settori, rendiamo disponibile i molti vantaggi della nostra
conoscenza a 360° nel controllo dei gas e dei liquidi.
VIcINANZA Ci sono cose che semplicemente si danno per scontate e solo quando non ci sono più, ci si rende conto di quanto
fossero davvero importanti. Questo vale in particolar modo per la vicinanza, senza la quale è molto difficile costruire
delle buone relazioni e instaurare una valida comprensione reciproca. Noi che siamo un'Azienda di medie dimensioni
saldamente radicata, lo sappiamo bene ed è questa la ragione per cui facciamo in modo di essere sempre vicino ai
nostri clienti, per lavorare al loro fianco e sviluppare soluzioni ottimali per i loro progetti riguardanti il controllo di gas
o liquidi. La nostra presenza globale in ben trentacinque paesi, ci consente di poter proporre tempestivamente le più
recenti innovazioni tecniche ai nostri clienti di tutto il mondo.
5
Questo catalogo presenta una panoramica delle valvole miniaturizzate e delle micro-pompe Bürkert per la movimentazione precisa e sicura di piccoli volumi di liquidi.
Questo catalogo fornisce informazioni tecniche unitamente a una dettagliata panoramica dei nostri regolatori e misuratori di portata massica.
Questo catalogo illustra le nostre elettrovalvole proporzionali con le relative caratteristiche, funzioni e applicazioni tipiche.
Bürkert propone un’ampia gamma di elettrovalvole servo-assistite e ad azione diretta. Maggiori dettagli all’interno del catalogo.
Bürkert offre una modularità illimitata per il controllo di processo mediante l’uso di valvole a sede inclinata, a sfera e a membrana in una vasta gamma di configurazioni.
Qui potete esaminare la nostra gamma di valvole pneumatiche, isole di valvole e sistemi di automazione nonché informazioni sulla costruzione dei nostri cabinet di controllo.
Product Overview
0201
SO
LE
NO
ID V
ALV
ES
03
PN
EU
MA
TIC
S
04
SE
NS
OR
S
05
MIC
RO
FL
UID
ICS
06
MA
SS
FL
OW
CO
NT
RO
LL
ER
S
07
SO
LE
NO
ID C
ON
TR
OL
VA
LVE
S
Process and Control Valves
Gamma dei Prodotti Bürkert
Noi siamo tra i pochi fornitori sul mercato in grado di ricoprire ogni aspetto del controllo di processo. Infatti, la nostra
gamma di prodotti attuale, spazia dalle elettrovalvole agli attuatori pneumatici e ai sensori passando dalle valvole
analitiche e di processo.
Qui potete trovare i nostri sensori, trasmettitori e regolatori per misurare e controllare portata, temperatura, pressione, livello, pH/ORP e conducibilità.
0401
SO
LE
NO
ID V
AL
VE
S
02
PR
OC
ES
S V
AL
VE
S
03P
NE
UM
AT
ICS
05
MIC
RO
FL
UID
ICS
06
MA
SS
FL
OW
CO
NT
RO
LL
ER
S
07
SO
LE
NO
ID C
ON
TR
OL
VA
LV
ES
Sensors, Transmitters and ControllersProduct Overview
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali6
Modello 2822 2871 2873 2875 2836 6024 Basso-∆p 6223 AltaPortata ²)
Principio
funzionamento
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sul servopistone (NC)
Caratteristiche Guida dell’otturatore senza
attrito
Guida dell’otturatore senza
attrito
Guida dell’otturatore senza
attrito
Guida dell’otturatore senza
attrito
Anello di scorrimento Anello di scorrimento Servo-assistita
Larghezza del
solenoide
20 mm 20 mm 32 mm 49 mm 72 mm 49 mm 32-43 mm
Consumo 1-5 W(secondo l’applicazione)
2-5 W(secondo l’applicazione)
9 W 16 W 24 W 18 W 8-15 W
Dimensioni orifizio 1) 0,05-1 mm 0,8-2 mm 0,8-4 mm 2-8 mm 3-12 mm 8-12 mm 10-20 mm
Ripetibilità 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala
Sensibilità 0,1 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala
Dinamica di
regolazione
0,2-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 4-100 % 4-100 % 10-100 %
Tempo di risposta <10 ms <15 ms <20 ms <25 ms <100 ms <50 ms <200 ms
Materiale valvola Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox
Materiale tenuta (tipo) FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM FKM
Connessione al
processo
1/8", sottobase 1/8", sottobase 1/8", 1/4", sottobase 3/8", 1/2", sottobase 1/2", 3/4" 1/2", 3/4" 3/8", 1/2", 3/4", 1"
Applicazioni tipiche – Apparecchiature mediche e analitiche
– Trattamento gas di scarico
– Apparecchiature mediche e analitiche
– Controllo bruciatori– Tecnologia celle combustibile– Controllo plasma– Verniciatura a polvere
– Controllo bruciatori– Trattamento gas di scarico– Dosaggio gas inerti– Controllo plasma– Controllo del vuoto– Dosaggio combustibile
– Tecnologia celle a combustibile– Tecnologia di banco prova– Controllo bruciatori– Controllo del vuoto– Controllo livello riempimento
– Raffreddamento– Dosaggio gas inerti
– Dosaggio gas combustibile – Riduzione della portata dell'aria
– Circuiti riscaldamento / raffreddamento– Dosaggio acqua
Panoramica prodottiLe elettrovalvole proporzionali della gamma STANDARD (Modelli 2822, 2871, 2873, 2875) differiscono dalle
valvole BASIC soprattutto nella dinamica di regolazione (1:200 invece di 1:25). Le valvole della gamma BASIC
(Modelli 2861, 2863, 2865) non sono illustrate in questa pubblicazione.
7
Modello 2822 2871 2873 2875 2836 6024 Basso-∆p 6223 AltaPortata ²)
Principio
funzionamento
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sulla
sede della valvola (NC)
Otturatore direttamente sul servopistone (NC)
Caratteristiche Guida dell’otturatore senza
attrito
Guida dell’otturatore senza
attrito
Guida dell’otturatore senza
attrito
Guida dell’otturatore senza
attrito
Anello di scorrimento Anello di scorrimento Servo-assistita
Larghezza del
solenoide
20 mm 20 mm 32 mm 49 mm 72 mm 49 mm 32-43 mm
Consumo 1-5 W(secondo l’applicazione)
2-5 W(secondo l’applicazione)
9 W 16 W 24 W 18 W 8-15 W
Dimensioni orifizio 1) 0,05-1 mm 0,8-2 mm 0,8-4 mm 2-8 mm 3-12 mm 8-12 mm 10-20 mm
Ripetibilità 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala
Sensibilità 0,1 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,25 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 0,5 % del fondo scala 1 % del fondo scala
Dinamica di
regolazione
0,2-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 0,5-100 % 4-100 % 4-100 % 10-100 %
Tempo di risposta <10 ms <15 ms <20 ms <25 ms <100 ms <50 ms <200 ms
Materiale valvola Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox Ottone, acciaio inox
Materiale tenuta (tipo) FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM, EPDM FKM FKM
Connessione al
processo
1/8", sottobase 1/8", sottobase 1/8", 1/4", sottobase 3/8", 1/2", sottobase 1/2", 3/4" 1/2", 3/4" 3/8", 1/2", 3/4", 1"
Applicazioni tipiche – Apparecchiature mediche e analitiche
– Trattamento gas di scarico
– Apparecchiature mediche e analitiche
– Controllo bruciatori– Tecnologia celle combustibile– Controllo plasma– Verniciatura a polvere
– Controllo bruciatori– Trattamento gas di scarico– Dosaggio gas inerti– Controllo plasma– Controllo del vuoto– Dosaggio combustibile
– Tecnologia celle a combustibile– Tecnologia di banco prova– Controllo bruciatori– Controllo del vuoto– Controllo livello riempimento
– Raffreddamento– Dosaggio gas inerti
– Dosaggio gas combustibile – Riduzione della portata dell'aria
– Circuiti riscaldamento / raffreddamento– Dosaggio acqua
¹) Prestazioni di portata alle pagine 10-13²) Solo liquidiIl mod. 2871 è uno sviluppo del mod. 2824,Il mod. 2873 è uno sviluppo del mod. 2833, Il mod. 2875 è uno sviluppo del mod. 2835.
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali8
Modello 8605 8611
Funzione Controllo digitale PWM Controller digitale PI,
Regolatore a 2 e a 3 stati
Controllo On/Off
Versioni Montaggio su guida o sulla valvola Montaggio su raccordo, a parete, su guida, in armadio o su valvola
Segnali – Set point (0-5 V, 0-10 V, 0-20 mA, 4-20 mA)
– Uscita PWM (80 Hz-6 kHz)
– Set-point (0-10V o 4-20mA)– Valore di processo reale (4-20mA)– Ingresso sensore (4-20mA, 0-10V, Pt100 o frequenza) es. pressione, temperatura o portata– Segnale di controllo (4-20mA, 0-10V o PWM)– Ingresso binario– Uscita binaria
Tensione di esercizio 12, 24 VDC 24 VDC
Massimo consumo 1 W (senza valvola) 2 W (senza valvola)
Uscita valvola Massimo 2 A (PWM) Massimo 2 A (PWM)
Funzioni software – Impostazione valvola (frequenza, apertura min/max)– Esclusione del punto zero– Compensazione della temperatura– Funzione di rampa– Parametrizzazione del download/upload
– Impostazione regolatore– Impostazione valvola (sono memorizzate tutte le elettrovalvole proporzionali Bürkert)– Impostazione sensore (sono memorizzati tutti i sensori di portata Bürkert)– Configurazione dei segnali di commutazione (binaria)– Scalatura dei segnali di set-point e del valore di processo– Impostazione sensore– Codice di sicurezza
Elettronica di controllo per le elettrovalvole proporzionali
9Product Overview
Modello 8605 8611
Funzione Controllo digitale PWM Controller digitale PI,
Regolatore a 2 e a 3 stati
Controllo On/Off
Versioni Montaggio su guida o sulla valvola Montaggio su raccordo, a parete, su guida, in armadio o su valvola
Segnali – Set point (0-5 V, 0-10 V, 0-20 mA, 4-20 mA)
– Uscita PWM (80 Hz-6 kHz)
– Set-point (0-10V o 4-20mA)– Valore di processo reale (4-20mA)– Ingresso sensore (4-20mA, 0-10V, Pt100 o frequenza) es. pressione, temperatura o portata– Segnale di controllo (4-20mA, 0-10V o PWM)– Ingresso binario– Uscita binaria
Tensione di esercizio 12, 24 VDC 24 VDC
Massimo consumo 1 W (senza valvola) 2 W (senza valvola)
Uscita valvola Massimo 2 A (PWM) Massimo 2 A (PWM)
Funzioni software – Impostazione valvola (frequenza, apertura min/max)– Esclusione del punto zero– Compensazione della temperatura– Funzione di rampa– Parametrizzazione del download/upload
– Impostazione regolatore– Impostazione valvola (sono memorizzate tutte le elettrovalvole proporzionali Bürkert)– Impostazione sensore (sono memorizzati tutti i sensori di portata Bürkert)– Configurazione dei segnali di commutazione (binaria)– Scalatura dei segnali di set-point e del valore di processo– Impostazione sensore– Codice di sicurezza
Caratteristiche Vantaggi
Semplice, compatta e ad azione diretta, senza feedback di posizione
Progetto efficiente ed economico Reazione rapida
Guida dell’otturatore con molla piatta Ottima ripetibilità che consente una impostazione affidabile dei processi più e più volte. Alta sensibilità e ampia dinamica di regolazione
Bobina in resina epossidica stampata,sistema valvola incapsulato ermeticamente
Elevata classe di protezione (IP 65)Sicurezza
Controllo PWM Bassa isteresi Prevenzione dall'attrito staticoOttima sensibilità di risposta
Guarnizione di tenuta integrata nell’otturatore Funzionalità ermetica Non è richiesta la valvola d’intercettazione aggiuntiva
Risultati precisi e ripetibili dalle elettrovalvole proporzionali
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali10
Selezione valvole
kVs [m³/h]/ cV [US Gal/min] 1) DN Massima pressione di esercizio [bar/psi] Modello
[mm] 00,2 /2,9
0,4 /5,8
0,57,2
0,7 /10,1
1 /14,5
1,5 / 21,7
2 /29,0
3 /43,5
3,5 /50,7
4 /58,0
5 /72,5
6 /87,0
8 /116,0
10 /145,0
12 /174,0
16 /232,0
25 /362,6
0,018 / 0,021 0,8
0,04 / 0,047 1,2
0,06 / 0,07 1,5
0,10 / 0,12 2,0 2873
0,15 / 0,18 2,5
0,22 / 0,26 3,0
0,32 / 0,37 4,0
0,12 / 0,14 2,0
0,25 / 0,29 3,0
0,45 / 0,52 4,0 2875
0,80 / 0,93 6,0
1,10 / 1,28 8,0
kVs [m³/h]/ cV [US Gal/min] 1) DN Massima pressione di esercizio [bar/psi] Modello
[mm] 00,2 /2,9
0,4 /5,8
0,57,2
0,7 /10,1
1 /14,5
1,5 / 21,7
2 /29,0
3 /43,5
3,5 /50,7
4 /58,0
5 /72,5
6 /87,0
8 /116,0
10 /145,0
12 /174,0
16 /232,0
25 /362,6
0,00006 / 0,00007 0,05
2822
0,00025 / 0,00029 0,1
0,0010 / 0,0011 0,2
0,0020 / 0,0023 0,3
0,0040 / 0,0046 0,4
0,010 / 0,011 0,6
0,018 / 0,021 0,8
0,027 / 0,031 1,0
0,018 / 0,021 0,8
0,027 / 0,031 1,0 2871
0,038 / 0,044 1,2
0,055 / 0,064 1,6
0,090 / 0,105 2,0
11
kVs [m³/h]/ cV [US Gal/min] 1) DN Massima pressione di esercizio [bar/psi] Modello
[mm] 00,2 /2,9
0,4 /5,8
0,57,2
0,7 /10,1
1 /14,5
1,5 / 21,7
2 /29,0
3 /43,5
3,5 /50,7
4 /58,0
5 /72,5
6 /87,0
8 /116,0
10 /145,0
12 /174,0
16 /232,0
25 /362,6
0,018 / 0,021 0,8
0,04 / 0,047 1,2
0,06 / 0,07 1,5
0,10 / 0,12 2,0 2873
0,15 / 0,18 2,5
0,22 / 0,26 3,0
0,32 / 0,37 4,0
0,12 / 0,14 2,0
0,25 / 0,29 3,0
0,45 / 0,52 4,0 2875
0,80 / 0,93 6,0
1,10 / 1,28 8,0
¹) Maggiori dettagli sul valore kVs/cV e sulla scelta delle dimensioni a pag. 22
kVs [m³/h]/ cV [US Gal/min] 1) DN Massima pressione di esercizio [bar/psi] Modello
[mm] 00,2 /2,9
0,4 /5,8
0,57,2
0,7 /10,1
1 /14,5
1,5 / 21,7
2 /29,0
3 /43,5
3,5 /50,7
4 /58,0
5 /72,5
6 /87,0
8 /116,0
10 /145,0
12 /174,0
16 /232,0
25 /362,6
0,00006 / 0,00007 0,05
2822
0,00025 / 0,00029 0,1
0,0010 / 0,0011 0,2
0,0020 / 0,0023 0,3
0,0040 / 0,0046 0,4
0,010 / 0,011 0,6
0,018 / 0,021 0,8
0,027 / 0,031 1,0
0,018 / 0,021 0,8
0,027 / 0,031 1,0 2871
0,038 / 0,044 1,2
0,055 / 0,064 1,6
0,090 / 0,105 2,0
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali12
Nota:-Tutte le valvole sono adatte per temperatura del fluido da -10 a +90°C.-Alimentazione tipica: 24Vcc-Tutte le valvole possiedono classe di protezione IP 65. In generale:Più grande è l’orifizio della valvola, minore è la massima pressione di esercizio alla quale la valvola si chiude ermeticamente.
Selezione valvole
kVs [m³/h]/ cV [US Gal/min] 1) DN Massima pressione di esercizio [bar/psi] Modello
[mm] 00,2 /2,9
0,4 /5,8
0,57,2
0,7 /10,1
1 /14,5
1,5 / 21,7
2 /29,0
3 /43,5
3,5 /50,7
4 /58,0
5 /72,5
6 /87,0
8 /116,0
10 /145,0
12 /174,0
16 /232,0
25 /362,6
0,25 / 0,29 3,0
0,40 / 0,46 4,0
0,90 / 1,05 6,02836
1,5 / 1,7 8,0
2,0 / 2,3 10,0
2,5 / 2,9 12,0
1,4 / 1,6 8,0
2,0 / 2,3 10,0
2,8 / 3,2 12,06024
1,4 / 1,6 10,0 2)
2,5 / 2,9 13,0 2)
5 / 5,8 20,0 2)
6223
13
kVs [m³/h]/ cV [US Gal/min] 1) DN Massima pressione di esercizio [bar/psi] Modello
[mm] 00,2 /2,9
0,4 /5,8
0,57,2
0,7 /10,1
1 /14,5
1,5 / 21,7
2 /29,0
3 /43,5
3,5 /50,7
4 /58,0
5 /72,5
6 /87,0
8 /116,0
10 /145,0
12 /174,0
16 /232,0
25 /362,6
0,25 / 0,29 3,0
0,40 / 0,46 4,0
0,90 / 1,05 6,02836
1,5 / 1,7 8,0
2,0 / 2,3 10,0
2,5 / 2,9 12,0
1,4 / 1,6 8,0
2,0 / 2,3 10,0
2,8 / 3,2 12,06024
1,4 / 1,6 10,0 2)
2,5 / 2,9 13,0 2)
5 / 5,8 20,0 2)
6223
¹) Maggiori dettagli sul valore kVs/cV e sulla scelta delle dimensioni a pag. 22
²) Massima pressione differenziale ammessa: 3 bar
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali1414 Aufbau und Funktion eines Solenoid control-Magnetventils
15
Fig. 1: Schema di un circuito di controllo ad anello chiuso
Sensore di portata
Segnale valvolaproporzionale
Impostazione set-point
Ingresso linea
Uscita linea
Elettrovalvola di comando
Valore reale x Elettronica di controllo
xout
Feedback valore reale
xd = w-x
wy
Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali
Valvola proporzionale, valvola modulante, valvola dosatrice: termini diversi che in realtà indicano
sempre lo stesso prodotto. Nell’uso quotidiano correlato ai processi di lavorazione, questi
componenti vengono comunemente chiamati valvole proporzionali con chiaro riferimento alla
loro funzione, che è quella di controllare e regolare la portata di fluidi in scorrimento. Le valvole
proporzionali possono essere azionate in modi diversi tra cui pneumaticamente, elettricamente,
piezo-elettronicamente ed elettromagneticamente.
I vari principi di azionamento differiscono fondamentalmente in termini di prezzo, dimensioni, tipo di
separazione dei fluidi, dinamica e proprietà delle forze in gioco.
Le valvole proporzionali azionate elettromagneticamente sono definite "elettrovalvole di comando"
o "valvole proporzionali " e hanno una dimensione dell’orifizio inferiore a 12 mm (valvole ad azione
diretta) o di 8-25 mm (valvole servoassistite). Le elettrovalvole proporzionali sono utilizzate come
valvole dosatrici nei circuiti di controllo ad anello chiuso, in cui la valvola elimina la differenza tra il
valore di riferimento e il valore reale del processo mappato (vedi fig. 1). Tuttavia, le elettrovalvole
proporzionali, in funzione del tipo di valvola e di applicazione, sono utilizzate anche nei circuiti di
comando ad anello aperti, nei quali la valvola opera senza alcun feedback sul valore di processo reale .
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali16
Le elettrovalvole proporzionali di Bürkert sono sviluppate sulla base delle elettrovalvole d’intercettazione.
In assenza di alimentazione elettrica, la molla costringe l’otturatore direttamente sulla sede nella valvola
che resta chiusa. Quando la corrente elettrica attraversa il solenoide (bobina), si origina un magnetismo
che fa sollevare l’otturatore contrastando l’azione della molla e la valvola si apre. Grazie alle modifiche
costruttive applicate alle elettrovalvole d’intercettazione, è possibile bilanciare l’azione della molla e
la forza magnetica per qualsiasi valore di corrente che attraversi la bobina. L’intensità della corrente
nella bobina e la forza magnetica influenzano sia la corsa dell’otturatore, sia la percentuale di apertura
della valvola, per cui l’apertura della valvola (portata) e la corrente nella bobina (segnale di comando)
idealmente dipendono linearmente l’una dall’altra (vedi fig. 2).
Tipico delle elettrovalvole proporzionali ad azione diretta è la direzione del fluido sotto sede. Il fluido che
scorre all’interno provenendo dal basso esercita una pressione che si unisce alla forza magnetica nel
contrastare l’azione della molla, la quale agisce dall’alto. Per questa sola ragione ha senso impostare i limiti
di esercizio minimo e massimo della portata (corrente nella bobina) in condizioni operative. In assenza di
alimentazione elettrica, le elettrovalvole proporzionali Bürkert sono chiuse (NC = normalmente chiuse)
Chiusa Posizione intermedia controllata Aperta
Fig. 2: Principio di funzionamento delle elettrovalvole proporzionali ad azione diretta
Sinistra: Caratteristica di una valvola d’intercettazione elettromagnetica
Destra: Caratteristica di una valvola proporzionale elettromagnetica
Segnale di comando
Segnale di comando
Por
tata
Por
tata
Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali 17
Con una geometria regolare dell’otturatore e del contro-otturatore/stopper (geometria a stopper
piatto), la forza magnetica cala eccessivamente al crescere dello spazio vuoto, rendendo impossibile
l’uso della valvola come valvola proporzionale. Uno stato di perfetto bilanciamento tra la molla e la forza
magnetica a valori diversi di corrente elettrica può essere raggiunto solo grazie al design specifico di
entrambi i componenti, che prevede un’area conica all’esterno dello stopper e una curvatura speculare
nella parte superiore dell’otturatore (vedi geometria a stopper conico in fig. 3).
Con il solenoide diseccitato, basta l’azione della molla a chiudere la valvola. Una tenuta incorporata
nella base dell’otturatore garantisce che il fluido non trafili dalla valvola chiusa.
L’otturatore è guidato con precisione all’interno del corpo valvola da un apposito perno (in alto) e
da una molla piatta (sul fondo). Più facilmente scorre l’otturatore attraverso la bobina, maggiore è
la sensibilità di risposta e meglio riproducibili sono le posizioni di controllo. Infatti, oltre alla forza
magnetica e all’azione della molla, inevitabilmente entra in gioco una terza forza, indesiderata per
le sue conseguenze: si tratta dell’attrito che disturba le caratteristiche di regolazione. Tuttavia, è
possibile ridurlo in modo significativo mediante un’accurata azione di guida dell’otturatore e un
controllo elettronico particolare.
Fig. 3: Confronto tra il progetto a stopper piatto e quello a stopper conico
Geometria a stopper piatto (valvola d’intercettazione)
Geometria a stopper conico (elettrovalvola proporzionale)
Stopperconico
Stopper piatto
Contro-otturatore/ stopper
Otturatore
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali18
In teoria, il magnete proporzionale è controllabile mediante una tensione in c.c. variabile, ma l’eventuale
presenza di attrito statico nei punti di guida dell’otturatore compromette la sensibilità della valvola con
aumento dell’isteresi. Si può evitare questo inconveniente utilizzando un'elettronica di controllo speciale
che converte il segnale d’ingresso normale in un segnale di tensione modulata in funzione dell’ampiezza
dell’impulso (il cosiddetto “controllo PWM”, vedi fig. 4). L’otturatore è indotto a oscillazioni di debole
ampiezza e veloci. A causa di tali oscilazioni la condizione di equilibrio dell’otturatore è mantenuta e
l’attrito di scorrimento resta costante. Il movimento oscillatorio dell’otturatore non produce alcun effetto
sul comportamento del fluido in scorrimento.
Con controllo PWM e alimentazione in tensione costante, la corrente effettiva nella bobina è funzione
del "duty cycle" dell'onda quadra. In questo caso, la frequenza PWM è armonizzata da un lato con
la sua frequenza di risonanza e lo smorzamento del sistema molla/otturatore, dall’altro lato con
l’induttanza del circuito magnetico. Se il "duty cycle" t1/T (t1: periodo attivo, T: durata ciclo, f=1/T:
frequenza) aumenta, aumenta anche la corrente effettiva "I" nella bobina, perché è aumentata anche
la parte attiva dell'onda quadra. Parimenti, se il "duty cycle" diminuisce, si riduce anche la corrente
effettiva nella bobina.
In linea generale, le bobine piccole (quali i mod. 2822, 2871) con bassa forza magnetica reagiscono
sensibilmente alle frequenze più elevate, mentre a quelle basse generano forti ampiezze di movimento
e un livello di rumorosità non necessario. Le bobine grandi con un’elevata forza magnetica (quali il mod.
2875) alle basse frequenze danno solo origine a vibrazioni che producono attrito di scorrimento.
Il controllo delle elettrovalvole proporzionali
U
24V
La variazione dell’ampiezza dell’impulso causa correnti diverse nella bobina
t1 Tt
Fig. 4: Segnale di controllo PWM
Corrente bobina media
Corrente bobina effettiva (I)
Impostazione e funzionamento delle elettrovalvole proporzionali 19
Funzioni tipiche dell’elettronica di controllo
Controllo della corrente per compensare il riscaldamento della bobina
Poiché il riscaldamento della bobina modifica l’efficienza della resistenza elettrica nel tempo, è
opportuno poter controllare la corrente nella bobina elettronicamente. Il controllo della corrente è
particolarmente importante nei circuiti di controllo aperti mentre è irrilevante nei circuiti di controllo di
processo ad anello chiuso.
Regolazione della corrente minima e massima nella bobina secondo le condizioni di
pressione specifiche dell'applicazione
I valori di corrente devono essere impostati in condizioni operative mentre la valvola comincia
ad aprirsi e quando è completamente aperta. I limiti di esercizio dei vari modelli dipendono dalla
dimensione dell’orifizio e dalle diverse condizioni di pressione nel sistema (pressione primaria e
contropressione). Per tutte le elettrovalvole proporzionali ad azione diretta che ricevono il fluido
sotto sede, il valore di corrente per l’apertura diminuisce man mano che la pressione d’ingresso
aumenta. Quindi, con una riduzione via via maggiore della pressione nella valvola, diminuisce anche
il valore di corrente al quale viene raggiunta la portata massima.
Impostazione del punto zero per la chiusura ermetica della valvola
Impostando il valore del punto zero al 5% del segnale massimo d’ingresso si garantisce l’ermeticità
della valvola. Infatti, qualora i segnali d’ingresso siano inferiori al valore impostato all’origine, la
corrente nella bobina viene immediatamente ridotta a zero e la valvola si chiude. Se non è stato
specificato un punto zero, la valvola è regolata con il "duty cycle" più basso, anche con set-point
impostato a 0%.
Funzione di rampa
Le modifiche del set-point (con fronte di salita o di discesa) possono essere eseguite in modo che
diventino effettive con un arco di tempo fino a10 secondi; in tal modo si compensano gli effetti
delle variazioni dovute a instabilità del set-point che in alcuni sistemi sono causa di fluttuazioni.
Bürkert | Proportionalventile1620 Solenoid control Parameters
21
Valore kVs/ Valore QNn
È possibile fare un confronto tra le valvole utilizzando il valore kVs (m³/h) che si misura con una
portata d’acqua a 20 °C e 1 bar di pressione relativa all’ingresso della valvola rispetto a 0 bar
all’uscita della valvola. Spesso per i gas è dato un secondo valore di portata. Si tratta del valore
QNn , che corrisponde alla portata nominale in lN/min con aria (20 °C) a 6 bar(g) all’ingresso della
valvola con 1 bar di perdita di pressione attraverso la valvola. Le condizioni normali per i gas sono
1013,25 mbar assoluti e una temperatura di 273,15 K (0 °C).
Isteresi
Differenza massima tra i segnali di uscita della portata misurati con ciclo crescente e decrescente
su tutta la gamma dei segnali elettrici in ingresso, data in % del massimo segnale di uscita della
portata. L’isteresi è la conseguenza dell’attrito e del magnetismo.
Sensibilità
Differenza dal set-point minimo che dà luogo a una variazione misurabile del segnale della portata,
dato in % del massimo segnale di uscita della portata.
Linearità
Dimensione dello scostamento massimo dalle caratteristiche lineari (ideali), data in % del segnale
massimo della portata.
Ripetibilità
Range in cui il valore della portata si disperde nell'istante in cui lo stesso segnale elettrico in
ingresso, proveniente dalla stessa direzione è ripetutamente impostato; è dato in % dal segnale
massimo di uscita.
Dinamica di regolazione (Turn-down ratio)
Rapporto tra il valore kVs e il coefficiente minimo kV, al quale l’altezza e la pendenza delle
caratteristiche restano entro i limiti di tolleranza nella curva caratteristica ideale.
Nelle applicazioni pratiche, una corretta configurazione della valvola è condizione preliminare
essenziale per un buon funzionamento (vedi "Dimensionamento dell’orifizio della valvola”).
Dati caratteristici delle elettrovalvole proporzionali
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali22
Utilizzo come valvola proporzionale: dimensionamento dell’orifizio
Per funzionare come elementi di controllo in modo corretto e preciso, è necessario configurare e
selezionare le elettrovalvole proporzionali in vista dello scopo specifico. I parametri più importanti
per selezionare un’elettrovalvola proporzionale sono il valore kV (quantificato in metri cubi/ora)
e il range di pressione richiesto dall’applicazione. Più stretto è l’orifizio della valvola o più robusta
è la bobina, più alta è la pressione che la valvola può intercettare. Il valore kV maggiore richiesto
è calcolato in base ai seguenti parametri: pressione d’ingresso della valvola, pressione di uscita
della valvola, densità del fluido, massima portata richiesta e temperatura del fluido. Nelle formule
di dimensionamento (vedi uno dei fogli dati di Bürkert per le elettrovalvole proporzionali) si fa
distinzione tra portate super-critiche o sub-critiche e tra gli stati di aggregazione (gas, liquido o
vapore).
In base al valore calcolato di kV e al range di pressione dell’applicazione prevista, si può determinare
il modello di valvola più appropriato e la dimensione dell’orifizio richiesto. Allo scopo di identificare
la valvola corretta, si potranno utilmente consultare le tabelle con i dati prestazionali delle
valvole riportati alle pagine da 10 a 13 di questo catalogo, tenendo ben presente che il valore kV
dell’applicazione deve essere inferiore al valore kVs della valvola raggiunto alla sua massima apertura.
Maggiori dettagli sul valore kVs sono riportati a pag. 21.
In alcuni paesi è in uso il valore cV invece del valore kVs , che si riferisce a una portata misurata in
galloni USA/minuto (1 GPM = 0,227 m3/h) determinata con acqua a 60° Fahrenheit e con un
differenziale di pressione all’interno della valvola di 1 psi (pari a 0,069 bar). Il fattore di conversione
tra kV e cV è 0.857 (kV è inferiore a cV).
Una configurazione corretta (che consiste nel dimensionamento dell’orifizio) è estremamente
importante per il buon funzionamento delle elettrovalvole proporzionali. Con un’orifizio
sovradimensionato, la valvola può già raggiungere la portata completa con un’apertura minima
(corsa) e la corsa residua risulta inutile, anzi compromette la risoluzione e la qualità in generale
del componente. D’altronde, se l’orifizio è troppo piccolo, la valvola non raggiungerà mai la portata
completa. Quindi, al fine di soddisfare le caratteristiche di portata del sistema, la perdita di carico
attraverso la valvola deve essere la più alta nel circuito. Ciò significa che il 30-50% della perdita di
pressione del sistema, deve poter essere a cavallo della valvola di controllo.
Il software "Easy Valve Sizer" di Bürkert è uno strumento di calcolo per il corretto dimensionamento
delle valvole proporzionali, che consente di identificare agevolmente l’orifizio ottimale della valvola.
23
1. Quale fluido s’intende controllare?
Bisogna verificare se le parti della valvola in contatto con il fluido sono compatibili con il fluido
stesso, in base alle sue caratteristiche fisiche e alle possibili reazioni chimiche.
2. Qual'è la massima pressione di esercizio?
La valvola deve essere in grado di intercettare la pressione più elevata presente nell’applicazione.
3. Quali sono i dati di processo?
Per definire la dimensione ottimale dell’orifizio, è necessario chiarire alcuni punti. In primo luogo,
il valore della portata massima richiesta Qnom, che tipicamente deve essere controllata. Tuttavia,
considerando che la portata massima della valvola può, in realtà, essere superiore, le letture dei
valori di pressione in corrispondenza di Qnom devono essere prese a monte e a valle della valvola
stessa (p1, p2). Spesso queste letture non sono identiche alle pressioni di entrata e di uscita
dell’intero sistema, poiché altre resistenze al flusso agiscono sia a monte, sia a valle della valvola
(tubazioni, valvole di intercettazione, ugelli, ecc.). Se la pressione d’ingresso (p1) e la pressione
di uscita (p2) non possono essere determinate, è necessario stimarle entrambe prendendo in
considerazione tutti i cali di pressione. Nel calcolare l’orifizio della valvola, è utile anche tener conto
dei dati sulla temperatura del fluido (T1) e sulla sua densità normale (pN) a 273 Kelvin (0 °C) e
1013 mbar (1 bar). Anche se non fosse possibile regolare la portata minima, il valore (Qmin) può
essere verificato mediante la dinamica di regolazione (turn-down ratio) raggiungibile, della valvola in
questione.
In breve, i principali criteri di dimensionamento sono:
– Il valore kVs della valvola deve essere superiore al valore kV; dell’applicazione, idealmente di circa
il 10 %;
– La pressione che la valvola può sopportare deve essere superiore alla pressione massima di
esercizio a monte della valvola.
Alcuni consigli per scegliere l’elettrovalvola proporzionale più adeguata
Bürkert | Proportionalventile20
25
controllo di livello con pressurizzazione (controllo della pressione della portata)
Impostazione set-point
Azoto
Elettrovalvola proporzionale
Valore di pressione dell'azoto nel contenitore
p
PID
controllo degli attuatori(controllo della pressione statica)
Due elettrovalvole proporzionali
regolano l’aria per l’azionamento
pneumatico (valvola a pistone,
cilindro, ecc.). Il controller PID
determina quale delle due valvole
deve aprirsi. L’elettronica di controllo
imposta l’azionamento mediante le
elettrovalvole proporzionali in modo
che il valore di processo corrisponda
al set-point fornito.
Il controllo della pressione in
contenitori è uno dei possibili tipi
di applicazione. Mediante due
elettrovalvole proporzionali, un
controller PID fornisce abbastanza
aria o azoto affinché ci sia sempre
la stessa pressione che agisca in
contropressione sul fluido; essa
cambia quando la pressione del fluido
cala a seguito della rimozioni di una
parte dello stesso.
Misura Valvola proporzionale ad azionamento pneumatico
Elettronica di controllo
Elettronica di controllo
Impostazione set-point
Ingresso linea
Uscita linea
Feedback del valore di processo Sfiato in uscita
Sfiato in entrata
Uscita
Elettrovalvola proporzionale
PID
Applicazioni tipiche
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali26
controllo dei bruciatori/della fiamma
Misura
Feedback del valore di processo
Ugello di miscelazione
Elettrovalvola proporzionale
Uscita
Feedback del valore di processo
Gas combustibile
Impostazione set-point
Gas ossidante
Regolatore del bruciatore
Valvola di ritegno
PID
Nel controllo di bruciatori, il gas
combustibile e il gas ossidante (aria o
ossigeno) vanno regolati per mantenerli
nel rapporto desiderato, che dipende
dalla fiamma richiesta dal processo.
controllo della portata
Misura
Elettrovalvola proporzionale
PID
Regolatore di portata
Ingresso linea
Uscita linea
Feedback del valore di processo della portata
Un’elettrovalvola proporzionale può
essere usata direttamente come una
valvola di controllo, per esempio
come regolatore di portata.
Impostazione set-point
Valvola di ritegno
Applicazioni tipiche 27
Eiettori / controllo della pressione
Misura delladepressione
Elettronica di controllo
Impostazione set-point
Ingresso gaspropellente
Elettrovalvola proporzionale
Eiettori
Lato aspirazione
PID
Misura delladepressione
Eiettori
Uscita
Uscita
Ingresso gaspropellente
Elettronica di controllo
Lato vuoto
Impostazione set-point
Elettrovalvola proporzionale
PID
Come prima, la potenza
di aspirazione è regolata
dall’elettrovalvola proporzionale. Qui
la pressione d’ingresso sul lato del
gas propellente è tenuta costante a
un valore di riferimento.
L’elettrovalvola proporzionale regola
la portata di gas propellente. Una
maggior quantità di gas propellente
crea più potenza di aspirazione,
quindi un vuoto più spinto nella
linea di aspirazione.Il controller imposta la valvola in funzione della depressione.
p
p
Bürkert | Elettrovalvole proporzionali28
Miscelazione di acqua calda e fredda
controllo della temperatura
Acqua miscelata
Lato processo
Misura dellatemperatura Pt100
Elettrovalvola proporzionale
Elettrovalvola proporzionale
Scambiatore di calore
Acqua fredda
Regolatore della temperatura
Regolatore della Temperatura
Acqua calda
Acqua fredda
Acqua calda
PID
PID
T
Misura dellatemperatura Pt100
Un sensore di temperatura Pt100
misura la temperatura dell’acqua
miscelata. Agendo sulle due
elettrovalvole proporzionali, il
regolatore adegua la temperatura al
valore di riferimento fornito.
L’elettrovalvola proporzionale imposta
l’erogazione di acqua fredda allo
scambiatore di calore in funzione della
temperatura dell’acqua di processo. Se
questa lettura è più alta del riferimento,
eroga più acqua fredda; se inferiore,
rispetto al valore di riferimento, ci vuole
meno raffreddamento. Un circuito di
riscaldamento lavora in modo analogo.
T
Elettrovalvola proporzionale
29
Progettazione di sistema
Sistema per regolare l’acqua di
raffreddamento in funzione della
temperatura dell’acqua di processo
Sistema di elettrovalvole
proporzionali con base in plastica
stampata, di dimensioni compatte
e ottimizzate
Regolatore di gas a cinque canali
con un’unica scheda madre
Regolatore di pressione a tre canali
controllato mediante bus di campo
Sistema per regolare l’acqua di
raffreddamento in vari circuiti di
trasmissione
La sua rete globale di progettazione specializzata e la lunga esperienza nel settore dell’impiantistica,
consentono Bürkert di sviluppare e di attuare rapidamente soluzioni fortemente personalizzate in
funzione dei requisiti dei clienti, mettendo a loro disposizione ingegneri ed esperti in grado di fornire
consulenze di alto livello nei campi più disparati. La nostra gamma di soluzioni personalizzate è
altamente diversificata e spazia dalle piastre di connessione ai componenti per l’iniezione di materie
plastiche, dall’integrazione di componenti aggiuntivi, all’elettronica, al software e alle connessioni
con interfacce speciali fino alla tecnologia in bus di campo personalizzati.
Possiamo quindi assicurarvi che avrete il prodotto perfetto per la vostra applicazione. Nel nostro
lavoro, ci concentriamo sia sull’ottimizzazione dei costi di approvvigionamento e d’installazione, sia
sullo sviluppo di un più alto livello di funzioni d’integrazione nel sistema. Inoltre, i sistemi risultano
ottimizzati ai fini dell’inserimento nell’ambiente operativo cui sono destinati, anche grazie alle
dimensioni geometriche e alle interfacce meccaniche ed elettriche che mettiamo in campo.
30
Bürkert – Vicino a voi
Bürkert | Presenza nel Mondo
Sud Africa
Per gli indirizzi aggiornati
visitate il sito web
www.burkert.com
Crediti: © e il concetto di: Christian Bürkert GmbH & Co. KG | Realizzazione: WOLF, Berlino | Fotografia: Münch Lichtbildnerei, Stoccarda; Studio Flamisch, Düsseldorf |
Disegni 3D: 3D Sales Technologies GmbH. Tutte le persone fotografate sono dipendenti Bürkert. Si ringrazia per il vostro supporto ed entusiasmo.
Emirati
Arabi
Uniti
Austria
Belgio
Repubblica Ceca
Danimarca
Finlandia
Francia
Germania
Italia
Olanda
Norvegia
Polonia
Portogallo
Spagna
Svezia
Svizzera
Turchia
Regno Unito
Russia
Argentina
Brasile
Canada
USA
Australia
Nuova Zelanda
Cina
Hong Kong
India
Giappone
Korea
Malaysia
Filippine
Singapore
Taiwan
31
Bürkert Contromatic Italiana S.p.A.Centro Direzionale “Colombirolo”Via Roma, 7420060 Cassina de’ Pecchi (MI)Italia
Tel. +39 02 95 90 71 Fax +39 02 95 90 7251