Zawory wolnego startu, uruchamiane pneumatycznie Festo MS

Zawory wolnego startu (określane też jako soft-start valves) to elementy, które stopniowo doprowadzają powietrze do instalacji podczas rozruchu, aby uniknąć gwałtownego wzrostu ciśnienia. Pozwalają przy tym zredukować ryzyko szarpnięć lub uderzeń ciśnieniowych, mogących uszkodzić podzespoły. Jako że są sterowane pneumatycznie – oznacza to, że do ich przełączenia potrzebny jest sygnał w postaci ciśnienia z innego obwodu, co odróżnia je od zaworów uruchamianych ręcznie bądź elektrycznie.

W ramach serii Festo MS można wyróżnić kilka typowych wariantów:

• MS4N_DL i MS6N_DL – zawory z dodatkowymi oznaczeniami (np. „N”) wskazującymi na pewne modyfikacje konstrukcyjne bądź rozszerzony zakres przepływu,

• MS4-DL i MS6-DL – standardowe wersje wolnego startu odpowiednio dla gabarytu MS4 i MS6,

• MS12-DL – największy z serii, dedykowany do instalacji o bardzo dużych przepływach i wyższym zapotrzebowaniu na ciśnienie.

1. Po załączeniu zaworu (dostarczając sygnał pneumatyczny), otwiera się on częściowo, dostarczając powietrze do instalacji z ograniczonym przepływem.

2. Ciśnienie w układzie stopniowo narasta do ustalonego progu.

3. Gdy osiągnięty zostanie odpowiedni poziom ciśnienia, zawór przełącza się w pełny przepływ, pozwalając na normalną pracę układu pod nominalnym ciśnieniem.

• Linie montażowe, w których delikatne podzespoły mogą ulec uszkodzeniu przy nagłym wzroście ciśnienia.

• Przemysł spożywczy i farmaceutyczny, gdzie ważne jest ograniczenie szoków mechanicznych w aparaturze procesowej.

• Systemy transportowe, np. przenośniki pneumatyczne, gdzie płynny rozruch minimalizuje ryzyko zatorów lub uszkodzeń taśm.

• Aplikacje robotyczne wymagające precyzyjnej kontroli momentu uruchomienia siłowników.

• MS4-DL – zaprojektowany do mniejszych przepływów oraz bardziej kompaktowych instalacji.

• MS6-DL – średni zakres przepływu, najczęściej stosowany w aplikacjach ogólnoprzemysłowych.

• MS12-DL – największy wariant, dedykowany do instalacji z wysokim zapotrzebowaniem na powietrze (np. wielkogabarytowe linie produkcyjne).

Z reguły zawory wolnego startu nie mają wbudowanej funkcji szybkiego odpowietrzania. Ich zadaniem jest głównie łagodny rozruch. Jeśli potrzebne jest błyskawiczne opróżnienie instalacji, zwykle stosuje się osobny zawór szybkiego odpowietrzania (quick exhaust) lub zawór bezpieczeństwa (seria SV) w modułach MS.

Aby zawór przeszedł w stan otwarcia (choćby częściowego), na port sterujący należy podać ciśnienie pilotujące z innego obwodu pneumatycznego. Może to być np. sygnał z elektrozaworu, który włącza i wyłącza przepływ powietrza w kanale sterującym.

Tak, w wielu wariantach zaworów wolnego startu Festo (w tym MS4-DL, MS6-DL) jest dostępna śruba regulacyjna lub inny mechanizm, który pozwala ustawić próg ciśnienia, przy którym następuje pełne otwarcie zaworu.

1. Przepływ nominalny (l/min, m³/h) – musi odpowiadać zapotrzebowaniu instalacji.

2. Maksymalne dopuszczalne ciśnienie – zwykle do 10–12 bar w serii MS.

3. Zakres temperatur pracy – czy odpowiada warunkom środowiskowym aplikacji.

4. Typ przyłączy (np. G1/4, G3/8, G1/2).

5. Opcja regulacji progu przełączania (jeśli wymagana).

• Brak konieczności doprowadzania zasilania elektrycznego do zaworu – idealne w środowiskach, gdzie unika się instalacji elektrycznej (np. strefy zagrożone wybuchem w ograniczonym zakresie).

• Prostota integracji w czysto pneumatycznych układach automatyki, gdzie logika sterowania oparta jest wyłącznie na sygnałach ciśnieniowych.

• Niezawodność – układ pneumatyczny sterujący jest mniej wrażliwy na zakłócenia elektromagnetyczne czy przestoje zasilania prądem.

Tak, zawory wolnego startu to integralna część modułowego systemu MS. Można je łączyć z filtrami, reduktorami, zaworami bezpieczeństwa i innymi elementami w jednym kompaktowym bloku. Oczywiście należy zwrócić uwagę na rozmiar (MS4, MS6, MS9, MS12), aby moduły były ze sobą kompatybilne.

Wskazane jest regularne sprawdzanie szczelności i stanu uszczelek. Warto dbać o odpowiednią filtrację powietrza (zgodnie z zaleceniami Festo), by uniknąć osadzania się zanieczyszczeń wewnątrz mechanizmu. Zawory należy okresowo czyścić zewnętrznie, zwłaszcza w środowiskach zapylonych.

Najczęściej montaż jest dowolny (zarówno pionowy, jak i poziomy), o ile dokumentacja Festo nie zawiera wskazań ograniczających. W praktyce większość instalacji MS jest zabudowywana w układzie pionowym, wraz z innymi modułami przygotowania powietrza.

Zazwyczaj tak. Producent w dokumentacji określa, jakie jest minimalne ciśnienie sterujące niezbędne do zainicjowania działania zaworu. Typowo mieści się ono w granicach 1–2 bary.

Ciśnienie narasta stopniowo w instalacji po załączeniu sygnału sterującego. Po osiągnięciu ustawionego progu, zawór przełącza się w pełne otwarcie, co można zaobserwować np. w wskazaniach manometru (nagły dalszy wzrost ciśnienia do wartości roboczej). Nie występują nieszczelności ani wycieki powietrza przy normalnym funkcjonowaniu.

Domyślnie projektowane są do sprężonego powietrza o określonej klasie czystości (ISO 8573-1). Jeśli planowane jest użycie innego gazu (np. azotu), należy to skonsultować z producentem – mogą być potrzebne specjalne uszczelnienia bądź wersje materiałowe.

Zlokalizuj miejsce w bloku MS, w którym zawór wolnego startu będzie pełnić swoją funkcję (najczęściej po filtrze i reduktorze, a przed elementami wykonawczymi). Zdemontuj istniejące segmenty (z zachowaniem zasad BHP). Dodaj moduł wolnego startu, dokręcając go odpowiednimi łącznikami i uszczelkami. Przeprowadź testy szczelności i sprawdź poprawność działania.

Podstawowym celem jest ochrona podczas rozruchu, czyli wtedy, gdy instalacja jest napełniana powietrzem od zera. Wahania ciśnienia w trakcie normalnej pracy mogą nadal wystąpić, jednak zawór wolnego startu nie reguluje dynamicznie przepływu poza fazą uruchomienia. Do kontroli zmian ciśnienia stosuje się raczej odpowiednie reduktory i zawory regulacyjne.

W trybie pneumatycznym potrzebny jest sygnał ciśnieniowy (tzw. pilot) z innego obwodu, np. ze sterowanego elektrozaworu lub z systemu sekwencyjnego. W trybie elektrycznym z kolei zawór wolnego startu ma cewkę elektromagnetyczną, która po przyłożeniu napięcia steruje głównym przepływem powietrza.

Tak, w niektórych wykonaniach można zainstalować czujniki indukcyjne czy przełączniki krańcowe, wskazujące, czy zawór jest w pozycji wolnego startu czy pełnego otwarcia. Wymaga to jednak konkretnych, przystosowanych modeli lub dodatkowych modułów.

Nie, to różne funkcje. Zawór bezpieczeństwa (np. MS-SV) odpowiada za szybkie odcięcie dopływu powietrza i odpowietrzenie układu w razie awarii. Zawór wolnego startu służy do płynnego napełniania instalacji przy rozruchu. Nie należy ich stosować zamiennie, choć mogą się wzajemnie uzupełniać.

Przeglądy profilaktyczne powinno się wykonywać. Raz na 6–12 miesięcy w standardowych warunkach. Częściej w przypadku pracy w trudnym środowisku (wysoka wilgotność, duże zapylenie) bądź w przypadku bardzo intensywnego cyklowania zaworu.

Skrót „DL” w nomenklaturze Festo często odnosi się do zaworów z funkcją soft-start (wolnego startu) i bywa rozszyfrowany jako „Drosselnde Lüftung” (niem. „dławienie powietrza”) lub podobne oznaczenie, w zależności od specyfiki produktu w danym katalogu językowym.

Sprawdzić, czy wartość ciśnienia w linii sterującej osiąga próg potrzebny do pełnego otwarcia. Zbadać stan uszczelek i sprężyn w zaworze, które mogą być zużyte lub zanieczyszczone. Upewnić się, że w układzie nie ma wycieków i że przepływ wstępny nie jest zbyt mocno ograniczony.

Zawory wolnego startu nie są typowymi zaworami bezpieczeństwa, jednak mogą być elementem szerszego systemu, który podlega ocenie zgodnie z EN ISO 13849-1. Konieczne jest wówczas przeprowadzenie analizy ryzyka i uwzględnienie całej architektury sterowania.

Zazwyczaj sekwencja wygląda następująco:

1. Filtr – oczyszcza powietrze,
2. Reduktor – ustala ciśnienie robocze,
3. Zawór wolnego startu (DL) – zapewnia płynne napełnianie układu,
4. Ewentualnie kolejne moduły (np. smarownica, czujniki).

W praktyce rozmieszczenie może się różnić w zależności od wymagań danego procesu.

1. Bezpieczny rozruch – brak gwałtownych uderzeń ciśnienia.

2. Zwiększona trwałość instalacji – siłowniki, przewody i złącza są mniej narażone na przeciążenia.

3. Oszczędność czasu – płynne wypełnianie układu skraca ryzyko awarii przy starcie, co minimalizuje przestoje.

4. Łatwa integracja w modułach MS, co przekłada się na mniejszą liczbę połączeń gwintowanych i szybszy montaż.

5. Uniwersalność – różne rozmiary (MS4, MS6, MS9, MS12) umożliwiają dopasowanie do potrzeb szerokiego spektrum aplikacji.