Invoering
Dit artikel schetst het werk dat ISO heeft verricht bij het ontwikkelen van een nieuwe norm voor het testen van elektrisch gemoduleerde regelkleppen (ter vervanging van ISO 6604 door ISO 10770-1), waarbij specifiek de vraag wordt behandeld wat servokleppen precies onderscheidt van proportionele kleppen. Om dit probleem op te helderen heeft het American National Standards Institute (ANSI) specifiek een project gefinancierd bij het Fluid Power Institute van het Milwaukee Institute of Technology om gericht onderzoek uit te voeren. In de loop van een jaar heeft het project aanbevelingen opgeleverd om de standaardisatieproblemen op te lossen, met name door definities voor te stellen voor de twee sleutelbegrippen 'servoklep' en 'proportionele klep'. Vervolgens werden deze definities formeel overgenomen als terminologie en definities binnen de ISO-standaard. Dit toont de nauwkeurigheid van het proces voor het vaststellen van ISO-normen aan.
Momenteel zijn de definities van proportionele regelkleppen en servokleppen formeel als volgt opgenomen in de nationale norm GB/T 17446-2024:
Servoklep: Een elektrisch gemoduleerde continue regelklep met een dode band van minder dan 3% van de spoelslag.
Proportionele regelklep: een elektrisch gemoduleerde continue regelklep met een dode band van 3% of meer van de spoelslag.
De volgende tekst zet de grondgedachte uiteen die door de auteurs van de standaarddefinities wordt gegeven.
In bijna elke industriële opleiding vraagt iemand mij onvermijdelijk: wat is precies het verschil tussen een proportionele klep en een servoklep? Ik vind het leuk om deze vraag te horen, omdat het ons een beetje vermaak oplevert. Het kortste antwoord is echter: ik weiger me te laten meeslepen in deze eindeloze debatten. De technische norm ISO 10770-1 (overeenkomend met GB/T 15623 'Hydraulische transmissie – Elektrisch gemoduleerde hydraulische regelkleppen – Deel 1: Testmethoden voor vierwegs-directionele stroomregelkleppen') geeft bepaalde definities. Voordat ik het uitleg, laten we eerst een aantal historische achtergronden bekijken.
Gezaghebbende conclusie: de enige norm is afhankelijk van deze ene indicator
De voortdurende groei van elektronische en elektrische technologieën die worden toegepast op verschillende soorten hydraulische systemen heeft uiteraard geleid tot aanzienlijke belangstelling voor proportionele kleppen en servokleppen. In feite is dit niet aan de aandacht van de ISO Technische Comités ontsnapt, aangezien zij verantwoordelijk zijn voor het formuleren van internationale technische normen, met name ISO/TC-131/SC-8, dat belast is met de standaardisatie van hydraulische componenten.
Technische Commissie TC-131 is de instantie binnen de ISO-organisatie die specifiek verantwoordelijk is voor alle standaardisatie van vloeistofkracht. In de Verenigde Staten is de vertegenwoordiger die verantwoordelijk is voor de ISO-normen aangesloten bij ANSI (American National Standards Institute); ANSI heeft echter de bevoegdheid om zijn secretariaatsfuncties te delegeren aan andere Amerikaanse nationale technische instanties. Wat vloeistofkracht betreft, heeft ANSI de Amerikaanse National Fluid Power Organization, gevestigd in Milwaukee, geautoriseerd.
Het secretariaat van ISO/TC-131 Subcommissie SC-8 is gevestigd bij het British Standards Institution in Londen, dat zich voornamelijk richt op het testen van vloeistofkrachtapparatuur, inclusief hydraulische kleppen. (Subcommissie 8 van het British Standards Institution Secretariat is gespecialiseerd in standaardtestmethoden voor vloeistofkrachtapparatuur, inclusief kleppen. In 2000 publiceerde ISO de internationale norm ISO 10770-1, getiteld 'Hydraulic Fluid Power – Electrically Modulated Hydraulic Control Valves – Part 1: Test Methods for Four-way Directional Flow Control Valves'. Het behandelt testmethoden en beoordelingsmethoden voor servokleppen en proportionele kleppen.)
In 2000 publiceerde ISO de nieuwe norm ISO 10770-1, getiteld 'Hydraulische krachtoverbrenging – Elektrisch gemoduleerde hydraulische regelkleppen – Deel 1: Testmethoden voor vierwegs-regelkleppen'. Het behandelt voornamelijk testmethoden en is vooral gericht op proportionele kleppen en servokleppen. ISO 10770-1 verving ISO 6604, die uitsluitend betrekking had op servokleppen; bijgevolg vertegenwoordigt ISO 10770 een relatieve verbetering.
Oorsprong van de standaard: waarom 3%?
In 1988 en 1989 leidde ik aan het Fluid Power Institute van de Milwaukee School of Engineering een onderzoeksproject gericht op de praktische toepassing van proportionele en servokleppen. Een van de doelstellingen was om definities te geven in de vorm van een verklarende woordenlijst, of zoals wij het noemden, een woordenlijst (om precieze definities te geven voor proportionele en servokleppen).
We hebben alle bekende fabrikanten die dergelijke kleppen produceren ondervraagd en de belangrijkste kenmerken van hun producten samengevat. Ons doel was om de verschillen daartussen te identificeren.
Om de verschillen in hun toepassing in de industriële praktijk te identificeren, hebben we de volgende kenmerken gedefinieerd:
Controlemethode (piloot-bediend of direct-werkend)
Frequentierespons
Feedbackmethode (ingebouwd-in of extern)
Spoel reizen
Kleptoepassing (voor open-lus- of gesloten-lusregeling)
Nauwkeurigheid van de controle
Na voltooiing van dit onderzoek kon slechts één factor de twee onderscheiden: de spoelbeweging.
Dit leidde tot de volgende definities van servokleppen en proportionele kleppen:
Servoklep - Elke continu variabele, elektrisch gestuurde directionele regelklep met een slag van minder dan 3%.
Proportionele klep - Elke continu variabele, elektrisch gestuurde directionele regelklep met een slag groter dan 3%.
Bijgevolg werd de drempel van '3%' formeel opgenomen in internationale normen en werd het een universeel geaccepteerd criterium voor classificatie. Als de slag precies 3% bedraagt, stelt de norm dat de klep in beide categorieën kan worden ingedeeld, zonder verplichte vereisten.
Deze definities werden opgenomen in een compendium van terminologiestandaarden en na voltooiing van het project gepubliceerd. We hebben deze conclusie ter harte genomen en geprobeerd de terminologie in verschillende industriële contexten te introduceren. Sindsdien heb ik, wanneer de gelegenheid zich voordeed, deze persoonlijk gepresenteerd in mijn eigen lezingen, evenals op elke NFPA (National Fluid Power Association) en ISO-conferentie. Tot mijn verbazing is er heel weinig tegenstand geweest,-noch toen, noch nu. Sommigen hebben mij gevraagd: 'Als de dekking precies 3% bedraagt, hoe moet deze dan worden gedefinieerd?' Mijn antwoord is: 'Je kiest voor jezelf.'
Ik geloof dat het probleem voortkomt uit de tijd dat mensen voor het eerst de termen 'servoklep' en 'proportionele klep' begonnen te gebruiken, zonder dat iemand ze eerder precies had gedefinieerd. Het resultaat was dat mensen voor elke specifieke klep allerlei termen uit het niets konden verzinnen. Dergelijke definities van terminologie kunnen binnen één bedrijf worden overeengekomen. In commerciële transacties, vooral internationaal, is het echter niet eenvoudig om duidelijk onderscheid te maken tussen servokleppen en proportionele kleppen. Soms is dit niet langer louter een technische kwestie, maar een principekwestie.
Veel voorkomende valkuilen: de 'ongeschreven regels' van het testen van debiet en drukval
De ISO-werkgroep die verantwoordelijk was voor de ontwikkeling van ISO 10770-1 omzeilde vakkundig bepaalde kwesties, wetende dat het debat nooit zou ophouden. Niettemin wilde de commissie een document opstellen dat zowel betrekking had op servokleppen als op proportionele kleppen. Maar hoe kan dit worden bereikt zonder eerst een definitie vast te stellen? Het leidende principe was duidelijk: ISO probeerde zich te concentreren op een visie die algemeen aanvaard werd door de industrie, namelijk dat proportionele kleppen een lagere drukval vertonen vergeleken met servokleppen. Daarom worden proportionele kleppen binnen de ISO-testmethodenorm gedefinieerd als kleppen met een lagere drukval.
De ISO-commissie heeft besloten dat bij het definiëren van het nominale debiet van een servoklep de drukval 1000 PSI of 7 MPa (1015 PSI) moet zijn, terwijl de drukval die wordt gebruikt om het nominale debiet van een proportionele klep te definiëren 1 MPa of 145 PSI moet zijn.
In de norm staat de volgende zin: 'Stel de totale drukval van de klep in op 1 MPa of 7 MPa, al naar gelang het geval.' Deze zinsnede, 'afhankelijk van de omstandigheden', wekt de indruk dat de ISO-Normencommissie zich van de zaak distantieert. Wie definieert ‘afhankelijk van de omstandigheden’?
Welnu, het wordt aan de tester overgelaten om te beslissen! Bijgevolg kunnen ze tests uitvoeren volgens de specificaties voor servokleppen of proportionele kleppen. Wat nog belangrijker is, is dat ze de klep vrij kunnen definiëren zoals zij dat nodig achten. Dit is precies de reden waarom we in de praktijk proportionele kleppen tegenkomen die zijn getest met een nominaal debiet gebaseerd op een drukval van 7 MPa. We hebben ook 'nul-proportionele kleppen in de dode band'. Dit is een semantische oorlog die niemand ooit zal winnen!
Praktische gids: Hoe moet je kiezen, en zijn ze onderling uitwisselbaar?
Normen definiëren slechts; zij dicteren de toepassing niet. Bij het selecteren in de praktijk volstaan drie punten:
1. Regelnauwkeurigheid: Servokleppen hebben een kleine dode band en hoge precisie, geschikt voor gesloten-lussystemen met hoge-precisie; proportionele kleppen zijn adequaat en kosteneffectief-en geschikt voor conventionele industriële regeling.
2. Reactiesnelheid: Servokleppen hebben een hogere frequentierespons en zijn geschikt voor dynamische systemen met hoge- snelheid; proportionele kleppen bieden gematigde responstijden en voldoen aan de eisen van de meeste apparatuur.
3. Milieu en betrouwbaarheid: Servokleppen stellen hoge eisen aan de oliereinheid en zijn 'delicater'; proportionele kleppen zijn zeer goed bestand tegen vervuiling, duurzamer en gemakkelijker te onderhouden.
Samengevat: Hoge precisie, hoge dynamiek → servokleppen; Toepassingen voor algemene- doeleinden, hoge kosten-effectiviteit → proportionele kleppen.
De volgende keer dat iemand ruzie maakt over proportionele kleppen versus servokleppen, verwijst u eenvoudigweg naar de nationale norm: dode band < 3%=servoklep, groter dan of gelijk aan 3%=proportionele klep.
Autoriteit voorkomt argumenten; professionaliteit voorkomt verwarring.
Vertaald met DeepL.com (gratis versie)
