Wanneer je werkt met hydraulische systemen in fabrieken of aan bouwmachines, komt één onderdeel steeds weer naar voren: de directionele regelklep. De Rexroth 4WE 6 E is een van de meest gebruikte kleppen in de industriële hydrauliek, en met goede reden. Deze klep regelt hoe hydraulische vloeistof door een systeem beweegt, wat betekent dat hij bepaalt hoe machines bewegen en werken.
De 4WE 6 E is wat ingenieurs een elektromagnetisch bediende directionele regelklep noemen. Dat klinkt ingewikkeld, maar het basisidee is simpel. Wanneer elektriciteit naar de solenoïde van de klep (een elektromagnetische spoel) stroomt, wordt een metalen spoel in het kleplichaam geduwd. Deze spoelbeweging leidt hydraulische vloeistof van de ene poort naar de andere, waardoor de richting verandert waarin een hydraulische cilinder of motor beweegt. Wanneer de elektriciteit stopt, duwt een veer de spoel terug naar zijn oorspronkelijke positie.
Wat de 4WE 6 E anders maakt
De "E" in de modelnaam vertelt iets belangrijks over het ontwerp van deze klep. Dit betekent dat de klep gebruik maakt van een natte pin-solenoïde, waarbij de elektromagnetische spoel in contact staat met de hydraulische vloeistof. Deze ontwerpkeuze heeft verschillende voordelen. De olie helpt de solenoïde te koelen, vermindert het bedrijfsgeluid en verlengt de levensduur van het onderdeel. Bij de meeste versies kunt u de solenoïde zelfs 360 graden draaien, wat de installatie in krappe ruimtes eenvoudiger maakt.
De klep volgt de NG6-standaard, die in verschillende delen van de wereld ook wel CETOP 3 of D03 wordt genoemd. Deze standaardisatie is belangrijker dan je zou denken. Dit betekent dat de klep op standaard montageplaten past en kan worden verwisseld met soortgelijke kleppen van Parker, Vickers of Argo Hytos zonder uw hydraulisch spruitstuk te hoeven veranderen. Voor onderhoudsteams vermindert deze uitwisselbaarheid de uitvaltijd wanneer u snel een vervangend onderdeel nodig heeft.
Rexroth beoordeelt de 4WE 6 E voor drukken tot 350 bar, wat overeenkomt met ongeveer 5.076 PSI. De maximale stroomcapaciteit bedraagt 80 liter per minuut bij versies met gelijkstroomvoeding, of ongeveer 21 gallon per minuut. Deze cijfers plaatsen de klep vanwege zijn formaat in de categorie met hoge prestaties. Je zult zien dat het alles bestuurt, van spuitgietmachines tot de hydraulische systemen op graafmachines en mijnbouwapparatuur.
Hoe de klep eigenlijk werkt
In het kleplichaam beweegt de spoel heen en weer om verschillende poorten met elkaar te verbinden. De klep heeft vier hoofdpoorten die de ingenieurs P, T, A en B noemen. Poort P wordt aangesloten op uw hydraulische pomp, die vloeistof onder druk levert. Poort T wordt aangesloten op het reservoir of de tank waar vloeistof terugkeert. Poorten A en B worden aangesloten op uw hydraulische actuator, zoals de twee zijden van een cilinder.
Wanneer u één solenoïde bekrachtigt, verschuift de spoel om P met A en B met T te verbinden. Hierdoor wordt vloeistof onder druk naar de ene kant van uw cilinder gestuurd, terwijl de andere kant terug naar de tank wordt afgevoerd. Bekrachtig de andere solenoïde en de verbindingen worden omgekeerd. Nu maakt P verbinding met B en A met T, waardoor uw cilinder in de tegenovergestelde richting beweegt. In de middenpositie, zonder bekrachtigde elektromagneten, houden de veergecentreerde versies de spoel in een neutrale positie die alle poorten blokkeert.
De klep is verkrijgbaar in verschillende spoelconfiguraties die ingenieurs 'symbolen' noemen. Symbool E is gebruikelijk voor driestandenkleppen met veercentrering. Wanneer de klep in de middenpositie staat, zijn alle poorten geblokkeerd. Het symbool HA staat voor een tweestandenklep met veerretour, die wordt gebruikt als er slechts beweging in één richting nodig is. Sommige toepassingen gebruiken palversies gemarkeerd met "OF", waarbij een mechanische pin de spoel op zijn plaats vergrendelt zodra deze beweegt. Deze palkleppen hebben slechts een korte elektrische puls nodig om van positie te wisselen, waardoor energie wordt bespaard in systemen die lange tijd in positie blijven.
Drukoverwegingen en systeemontwerp
Eén getal vraagt aandacht wanneer u systemen ontwerpt met de 4WE 6 E: de maximale tankpoortdruk. Terwijl de poorten P, A en B 350 bar aankunnen, bedraagt poort T doorgaans maximaal 160 bar, hoewel sommige varianten tot 210 bar gaan. Dit verschil creëert een belangrijke ontwerpbeperking. Wanneer u de klep op maximale werkdruk laat draaien met bepaalde spoelsymbolen, waarschuwt Rexroth dat poort T moet worden gebruikt als afvoerleiding, niet als retourleiding die tegendruk van uw tank of andere componenten zou kunnen ondervinden.
Deze drukbeperking houdt verband met de manier waarop regelventielen intern werken. De nauwe spelingen tussen de spoel en het kleplichaam waardoor de klep kan functioneren, veroorzaken ook interne lekkage. Dit is geen defect; het is een inherent kenmerk van het ontwerp van plunjerkleppen. Naarmate de klep na verloop van tijd verslijt, neemt deze interne lekkage geleidelijk toe. De lekkende vloeistof moet ergens heen. Daarom is de druklimiet in de tankpoort van belang voor de betrouwbaarheid op lange termijn.
Een ander drukgerelateerd probleem betreft differentiële cilinders, waarbij het gebied aan de stangzijde kleiner is dan het gebied aan de zuigerzijde. Als uw klepsymbool tijdens bepaalde schakelomstandigheden de retour aan de stangzijde blokkeert, kan de oppervlakteverhouding de druk in de stangkamer intensiveren tot boven de 350 bar van de klep. Dit fenomeen wordt drukintensivering genoemd en kan cilinders beschadigen of zelfs gevaarlijke storingen veroorzaken. De oplossing bestaat uit het toevoegen van externe ontlastkleppen aan de stangzijde van differentieelcilinders of het kiezen van spoelsymbolen die deze blokkerende toestand niet creëren.
Elektrische specificaties en bedieningsopties
De 4WE 6 E werkt met zowel gelijkstroom- als wisselstroomvoedingen. Gangbare gelijkspanningen zijn 12, 24, 96 en 205 volt. AC-versies werken doorgaans op 110/120 of 230 volt bij 50 of 60 Hz. De elektrische connector volgt de norm EN 175301-803 met een driepolig ontwerp met twee stroomaansluitingen en een aarde. De meeste versies bevatten ingebouwde onderdrukkingsdiodes om te beschermen tegen spanningspieken wanneer de solenoïde wordt uitgeschakeld.
Voor toepassingen in gevaarlijke gebieden biedt Rexroth explosieveilige versies gemarkeerd met XE of VE1. Deze varianten voldoen aan de ATEX-normen voor Europese installaties of aan de NEC 505/Klasse I Zone 1-vereisten voor Noord-Amerikaanse locaties. Dankzij de explosieveilige behuizingen en intrinsiek veilige elektromagneten kan de klep veilig werken in omgevingen met brandbare gassen of dampen, zoals chemische fabrieken of offshore olieplatforms.
De arreteeroptie met "OF"-aanduiding biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van energie-efficiëntie. In plaats van een solenoïde continu bekrachtigd te houden om de positie vast te houden, verzendt u een puls van 100 milliseconden om de spoel te verschuiven, waarna de mechanische pal hem op zijn plaats vergrendelt. Dit vermindert de warmteontwikkeling, verlengt de levensduur van de solenoïde en verlaagt het elektriciteitsverbruik. Bouwers van werktuigmachines gebruiken deze functie voor hydraulische klemsystemen die werkstukken stevig moeten vasthouden tijdens lange bewerkingen.
Vloeistofcompatibiliteit en afdichtingsmaterialen
De standaard 4WE 6 E wordt geleverd met NBR-afdichtingen (nitrilrubber) die werken met de meeste hydraulische oliën op minerale basis die voldoen aan de HLP- of HVLP-specificaties. NBR-afdichtingen verwerken ook water-glycol brandwerende vloeistoffen in de HFC-categorie. Als uw systeem echter gebruikmaakt van biologisch afbreekbare hydraulische vloeistoffen zoals HETG, HEES of HEPG, of synthetische brandwerende vloeistoffen zoals HFDU of HFDR, moet u bij het bestellen FKM-afdichtingen (fluorkoolstof) opgeven.
Het verkeerd gebruiken van het afdichtingsmateriaal veroorzaakt snelle achteruitgang en systeemstoringen. Als u afdichtingen vervangt tijdens onderhoud, controleer dan welke vloeistof uw systeem daadwerkelijk gebruikt voordat u onderdelen bestelt. De NBR-afdichtingsset heeft onderdeelnummer 3492432, terwijl de FKM-set 3120269 is. Als u de verkeerde set gebruikt, scheurt u de klep binnen een paar maanden weer uit elkaar nadat de incompatibele afdichtingen zijn opgezwollen, barsten of uiteenvallen.
Rexroth specificeert dat hydraulische vloeistof moet voldoen aan de ISO 4406 Klasse 20/18/15 reinheidsnormen. Deze driecijferige code geeft het maximale aantal deeltjes aan bij verschillende groottebereiken. Schonere vloeistof vermindert slijtage aan de nauwkeurig bewerkte spoel- en boringoppervlakken. Verontreinigde vloeistof versnelt de slijtage, vergroot de interne lekkage en kan ertoe leiden dat de spoel vastloopt of onregelmatig beweegt. Het installeren van de juiste filtratie met elementen met een vermogen van 10 micrometer of fijner beschermt uw klepinvestering en verlengt de levensduur.
Installatie en eerste bediening
De klep wordt rechtstreeks op een standaard NG6- of CETOP 3-subplaat gemonteerd met behulp van vier bouten. Het montagepatroon en de poortlocaties volgen ISO 4401-03-02-0-05, waardoor compatibiliteit tussen fabrikanten wordt gegarandeerd. O-ringen dichten elke poortaansluiting af. Tijdens de installatie moet u een dun laagje hydraulische vloeistof op deze O-ringen aanbrengen om te voorkomen dat ze bekneld raken of gaan rollen.
Omdat de elektromagneten een nat-pin-ontwerp gebruiken, moeten de interne holtes zich vullen met hydraulische vloeistof voor een goede werking. Tijdens de eerste keer opstarten moet u de klep mogelijk verschillende keren laten draaien terwijl u de hydraulische pomp laat draaien om lucht uit de elektromagnetische kamers te verwijderen. Lucht die in deze ruimtes opgesloten zit, heeft invloed op de solenoïdekracht en de responstijd van de klep. Sommige installaties zijn voorzien van kleine ontluchtingsschroeven op de elektromagnetische behuizingen om te helpen bij het vrijgeven van opgesloten lucht tijdens de inbedrijfstelling.
Elke 4WE 6 E is voorzien van een handmatige override waarmee u de klep kunt verschuiven zonder elektrische stroom. De standaard verborgen versie vereist een speciaal hulpmiddel om toegang te krijgen. Optionele versies omvatten gekartelde knoppen of vergrendelbare paddenstoelknoppen die handmatige bediening tijdens onderhoud of noodsituaties mogelijk maken. Bij kleppen met twee magneetventielen mag u nooit beide handbedieningen tegelijkertijd indrukken, omdat hierdoor een mechanisch conflict ontstaat dat interne componenten kan beschadigen.
Flowcontrol en zacht schakelen
Sommige versies van de 4WE 6 E worden geleverd met gasklepinzetstukken, dit zijn in feite gekalibreerde openingen die in specifieke poorten zijn geïnstalleerd. De aanduiding "/B12" duidt op een opening van 1,2 millimeter bij poort P. Deze smoorkleppen beperken niet alleen de maximale stroom. Hun belangrijkste doel is het beheersen van de drukpieken en stroompieken die optreden tijdens snelle klepschakelingen. Door de snelheid te regelen waarmee de stroom kan veranderen, verminderen gasklepinzetstukken systeemschokken, beschermen ze stroomafwaartse componenten en verlengen ze de algehele levensduur van het systeem.
Bepaalde modelvarianten met de aanduiding ".73…A12" omvatten zacht schakelen door middel van gewijzigde spoelgeometrie. Deze versies bieden een schokreductie van ongeveer 85 procent vergeleken met standaardschakeling. De zachtere overgang helpt bij toepassingen waarbij klepverschuiving hinderlijk geluid veroorzaakt of waar hydraulische schokken na verloop van tijd leidingverbindingen en spruitstukken beschadigen. De wisselwerking is een iets langzamere respons, wat van belang is bij hogesnelheidstoepassingen, maar duidelijke voordelen biedt bij systemen die prioriteit geven aan een soepele werking en een lange levensduur.
Veelvoorkomende toepassingen en gebruiksscenario's
De richtingsregelklep 4WE 6 E komt overal in de industriële automatisering voor. Spuitgietmachines gebruiken deze kleppen om de klemkrachten van de matrijs en de uitwerpbewegingen te regelen. Het hoge drukvermogen en de betrouwbare schakeling van de klep maken hem geschikt voor de veeleisende bedrijfscycli in de kunststofverwerking. Apparatuur voor het vormen van rubber maakt gebruik van vergelijkbare klepconfiguraties voor persregeling en uitwerpen van onderdelen.
Bouw- en mobiele apparatuur integreren de 4WE 6 E in graafarmcircuits, bulldozerbladbedieningen en kraanarmfuncties. Het compacte formaat van de klep in verhouding tot de doorstroomcapaciteit bespaart ruimte in drukke mobiele hydraulische systemen. Dankzij de gestandaardiseerde montage kunnen fabrikanten van apparatuur bij meerdere leveranciers inkopen zonder de spruitstukken opnieuw te hoeven ontwerpen.
Bouwers van werktuigmachines installeren deze kleppen in slijpmachines, freescentra en geautomatiseerde productielijnen. De palversies werken bijzonder goed in armaturen en klemsystemen die betrouwbaar op hun plaats moeten blijven zonder voortdurend stroom te verbruiken. Onbeheerde bewerkingen profiteren van de energiebesparing en de verminderde warmteontwikkeling door pulsbediende arreteerkleppen.
Probleemoplossing en onderhoud
Wanneer een 4WE 6 E niet correct werkt, zijn er meestal meerdere veelvoorkomende problemen die het probleem verklaren. Langzaam of inconsistent schakelen wijst vaak op verontreinigde vloeistof waardoor de spoel in de boring blijft steken. Door de verschildrukindicator van het systeemfilter te controleren, kunt u zien of de filtratie gelijke tred houdt met de vorming van verontreinigingen. Als filters te laat moeten worden vervangen, is dat uw eerste oplossing.
Elektrische problemen manifesteren zich als een volledig falen van het schakelen of als een zwakke, aarzelende klepwerking. Controleer de voedingsspanning op de klepconnector terwijl de solenoïde bekrachtigd moet zijn. Een lage spanning vermindert de kracht van de solenoïde en vertraagt de respons. Losse connectorpinnen zorgen voor een intermitterende werking die frustrerend is om te diagnosticeren. De onderdrukkingsdiodes die in de meeste kleppen zijn ingebouwd, kunnen defect raken, kortgesloten of opengaan, waardoor het gedrag van de solenoïde wordt beïnvloed.
Toenemende interne lekkage gedurende de levensduur van de klep vereist uiteindelijk vervanging van de afdichting of vervanging van de klep. Als u merkt dat een hydraulische cilinder onder belasting naar beneden kruipt terwijl de klep in positie zou moeten blijven, is interne lekkage de waarschijnlijke oorzaak. Het installeren van een externe lasthoudklep kan een eenvoudiger oplossing zijn dan het vervangen van de klep als de lekkage niet ernstig is. Voor toepassingen met kritische positiebehoud zorgen externe terugslagkleppen of voorgestuurde terugslagkleppen voor een positieve belasting, ongeacht de toestand van de richtingsklep.
Het ontwerp met natte pin-magneet biedt een onderhoudsvoordeel: u kunt de spoel vervangen zonder het systeem af te tappen of hydraulische vloeistof te verliezen. Koppel eenvoudigweg de elektrische connector los, schroef de solenoïdeconstructie los en verwissel de spoel. Dit onderhoud ter plaatse vermindert de uitvaltijd tijdens reparaties. Wanneer u vervangende spoelen bestelt, controleer dan of zowel de spanning als het connectortype overeenkomen met uw installatie.
Grootte- en selectieoverwegingen
Bij het kiezen van de juiste directionele regelklep moet u verschillende parameters afstemmen op uw toepassingsvereisten. Begin met druk: als uw systeem boven de 350 bar werkt, werkt de 4WE 6 E niet. De stroomcapaciteit moet worden gecontroleerd aan de hand van de snelheidsvereisten van uw actuator. Een klep van 80 liter per minuut lijkt op papier misschien voldoende, maar als je in de buurt van die limiet loopt, neemt de drukval over de klep toe en wordt de warmteontwikkeling een probleem.
Denk hierbij aan dutycycle en schakelfrequentie. Toepassingen die continu schakelen profiteren van AC-solenoïden, die dankzij de hogere thermische massa beter met warmte omgaan. DC-solenoïden werken goed voor intermitterend bedrijf en bieden snellere responstijden. Als uw systeem langere tijd zonder beweging in positie moet blijven, specificeer dan een arreteerconfiguratie om continue solenoïde-bekrachtiging te elimineren.
Het spoelsymbool bepaalt de klepfunctie in de middenpositie en bij elke uiterste positie. Bestudeer de hydraulische schematische symbolen zorgvuldig om te begrijpen wat elke poortverbindingsconfiguratie met uw actuator doet. Symbool E (alle poorten in het midden geblokkeerd) is geschikt voor toepassingen waarbij u wilt dat gestopte actuatoren externe krachten weerstaan. Het symbool P-to-T in het midden zorgt voor een vrije circulatie, waardoor de warmteontwikkeling tijdens perioden van inactiviteit wordt verminderd. Kies het symbool dat past bij uw functionele eisen.
Concurrerende alternatieven en kruisverwijzingen
Hoewel de Rexroth 4WE 6 E een toonaangevend product is, produceren verschillende andere fabrikanten functioneel gelijkwaardige kleppen. De D1VW009CNT-serie van Parker biedt directe vervangingsmogelijkheden met vergelijkbare druk- en stroomwaarden. Vickers, nu onderdeel van Eaton, produceert de DG4V-3-8C-serie die rechtstreeks op NG6-subplaten kan worden gewisseld. Argo Hytos levert de RPE3-063C11 als een andere uitwisselbare optie.
Deze compatibiliteit tussen fabrikanten geeft inkoopafdelingen flexibiliteit. Als uw primaire leverancier te maken heeft met lange doorlooptijden of voorraadtekorten, bestaan er alternatieven zonder uw hydraulisch systeem opnieuw te ontwerpen. Prijsconcurrentie tussen deze fabrikanten komt de kopers ten goede, hoewel het uitgebreide distributienetwerk en de technische ondersteuning van Rexroth vaak elke prijspremie rechtvaardigen.
Wanneer u kleppen van verschillende fabrikanten vervangt, controleer dan of de spoelsymbolen functioneel overeenkomen, en niet alleen nominaal. Wat de ene fabrikant "Symbol E" noemt, kan subtiel andere poortverbindingen hebben dan de versie van een andere fabrikant. Bekijk de gedetailleerde poortverbindingsdiagrammen in de catalogus van elke fabrikant voordat u een kruisverwijzingsvervanging voltooit.
Prijs- en inkoopstrategie
De marktprijzen voor de 4WE 6 E variëren per regio, configuratie en aankoopvolume. In Noord-Amerika kunt u prijzen rond de $ 140 verwachten voor standaardconfiguraties die afzonderlijk worden aangeschaft. Indiase markten tonen prijzen tussen ₹ 7.799 en ₹ 9.203, terwijl Maleisische distributeurs rond de RM 196,50 vermelden. Deze variaties weerspiegelen lokale distributiekosten, invoerrechten en concurrentie op de markt.
Minimale bestelhoeveelheden beginnen bij de meeste distributeurs bij één stuk, waardoor kleine aankopen praktisch zijn. De levertijden bedragen doorgaans zeven tot tien dagen voor standaardconfiguraties, hoewel gangbare spannings- en symboolcombinaties vaak uit voorraad van de distributeur worden verzonden. Minder vaak voorkomende configuraties kunnen enkele weken duren als ze in de fabriek op bestelling moeten worden gebouwd.
Voor onderhoudsafdelingen die de inventaris van kritieke reserveonderdelen beheren, kunt u overwegen een of twee veelgebruikte configuraties op voorraad te houden als verzekering tegen onverwachte storingen. Door de lange levensduur van de klep kunnen reserveonderdelen jarenlang in de schappen blijven liggen, maar de kosten voor het op voorraad houden van een reserveonderdeel zijn minimaal in vergelijking met de kosten voor stilstand van de apparatuur. Zorg ervoor dat uw voorraad speciale configuraties bevat, zoals FKM-afdichtingen als uw systeem niet-standaard vloeistoffen gebruikt.
Laatste aanbevelingen
De Rexroth 4WE 6 E directionele regelklep levert betrouwbare prestaties in een compact, industriestandaard pakket. De druk van 350 bar en de doorstroomcapaciteit van 80 liter per minuut zorgen voor sterke capaciteiten in de NG6-grootteklasse. Het ontwerp van de natte pin-solenoïde combineert prestaties met onderhoudsgemak, en de gestandaardiseerde montage zorgt voor brede compatibiliteit met alle hydraulische systemen.
Let bij het specificeren of onderhouden van deze kleppen op de details die er het meest toe doen. Zorg ervoor dat de afdichtingsmaterialen overeenkomen met de chemie van uw hydraulische vloeistof. Dimensioneer de klep conservatief om overmatige drukval en warmteontwikkeling te voorkomen. Overweeg arreteerversies voor energiebesparing bij positievasthoudende toepassingen. Bescherm differentiële cilinders tegen drukverhoging door een goed circuitontwerp.
Als u begrijpt hoe de klep werkt, wat de beperkingen ervan zijn en hoe deze in het concurrentielandschap past, kunt u betere beslissingen nemen over selectie, onderhoud en probleemoplossing. De 4WE 6 E is niet perfect voor elke toepassing, maar binnen zijn ontwerpbereik levert hij bewezen prestaties, wat de wijdverspreide toepassing ervan in de industriële hydrauliek verklaart.
