Introduzione
Questo articolo descrive il lavoro intrapreso dall'ISO nello sviluppo di un nuovo standard per il test delle valvole di controllo modulate elettricamente (sostituendo ISO 6604 con ISO 10770-1), affrontando in particolare la questione di cosa distingue esattamente le servovalvole dalle valvole proporzionali. Per chiarire questo problema, l'American National Standards Institute (ANSI) ha finanziato appositamente un progetto presso il Fluid Power Institute del Milwaukee Institute of Technology per condurre ricerche mirate. Nel corso di un anno, il progetto ha prodotto raccomandazioni per risolvere i problemi di standardizzazione, proponendo in particolare le definizioni per i due termini chiave di "servovalvola" e "valvola proporzionale". Successivamente, queste definizioni sono state formalmente adottate come terminologia e definizioni all'interno dello standard ISO. Ciò dimostra il rigore del processo di definizione degli standard ISO.
Attualmente, le definizioni di valvole di controllo proporzionali e servovalvole sono state formalmente incorporate nello standard nazionale GB/T 17446-2024, come segue:
Servovalvola: una valvola di controllo continuo modulata elettricamente con una banda morta inferiore al 3% della corsa della bobina.
Valvola di controllo proporzionale: una valvola di controllo continuo modulata elettricamente con una banda morta pari o superiore al 3% della corsa del cursore.
Il testo seguente espone la logica fornita dagli autori delle definizioni standard.
In quasi ogni corso di formazione industriale qualcuno inevitabilmente mi chiede: qual è esattamente la differenza tra una valvola proporzionale e una servovalvola? Mi fa piuttosto piacere sentire questa domanda, perché ci divertisce un po'. Tuttavia, la risposta più breve è: mi rifiuto di lasciarmi coinvolgere in questi dibattiti infiniti. La norma tecnica ISO 10770-1 (corrispondente a GB/T 15623 'Trasmissione idraulica – Valvole di controllo idrauliche modulate elettricamente – Parte 1: Metodi di prova per valvole di controllo del flusso direzionali a quattro vie') fornisce alcune definizioni. Prima di spiegare, consideriamo innanzitutto alcuni retroscena storici.
Conclusione autorevole: l’unico standard si basa su questo indicatore
La continua crescita delle tecnologie elettroniche ed elettriche applicate alle varie tipologie di sistemi idraulici ha naturalmente suscitato un notevole interesse per le valvole proporzionali e le servovalvole. In realtà, questo non è sfuggito all’attenzione dei Comitati Tecnici ISO, in quanto sono responsabili della formulazione di standard tecnici internazionali, in particolare ISO/TC-131/SC-8, che ha il compito di standardizzare i componenti idraulici.
Il Comitato Tecnico TC-131 è l'organismo all'interno dell'organizzazione ISO specificamente responsabile di tutta la standardizzazione della potenza fluida. Negli Stati Uniti il rappresentante responsabile delle norme ISO è affiliato all'ANSI (American National Standards Institute); tuttavia, l'ANSI ha l'autorità di delegare le proprie funzioni di segreteria ad altri organismi tecnici nazionali degli Stati Uniti. Per quanto riguarda la potenza fluida, l'ANSI ha autorizzato l'American National Fluid Power Organisation, con sede a Milwaukee.
Il segretariato del sottocomitato ISO/TC-131 SC-8 si trova presso la British Standards Institution di Londra, che a sua volta si concentra principalmente sui test delle apparecchiature di potenza fluida, comprese le valvole idrauliche. (Il sottocomitato 8 del British Standards Institution Secretariat è specializzato in metodi di prova standard per apparecchiature di potenza fluida, comprese le valvole. Nel 2000, l'ISO ha pubblicato lo standard internazionale ISO 10770-1, intitolato "Potenza fluida idraulica - Valvole di controllo idrauliche modulate elettricamente - Parte 1: Metodi di prova per valvole di controllo del flusso direzionali a quattro vie". Copre metodi di prova e metodi di valutazione per servovalvole e valvole proporzionali.)
Nel 2000, l'ISO ha pubblicato il nuovo standard ISO 10770-1, intitolato "Trasmissione di potenza idraulica – Valvole di controllo idraulico modulate elettricamente – Parte 1: Metodi di prova per valvole di controllo del flusso direzionali a quattro vie". Copre principalmente i metodi di prova e si rivolge principalmente alle valvole proporzionali e alle servovalvole. La ISO 10770-1 ha sostituito la ISO 6604, che trattava esclusivamente le servovalvole; di conseguenza, la ISO 10770 rappresenta un relativo miglioramento.
Origine dello standard: perché il 3%?
Nel 1988 e nel 1989, presso il Fluid Power Institute della Milwaukee School of Engineering, ho condotto un progetto di ricerca incentrato sull'applicazione pratica delle valvole proporzionali e servo. Uno degli obiettivi era fornire definizioni sotto forma di glossario o, come lo chiamavamo noi, un elenco di vocaboli (per fornire definizioni precise per valvole proporzionali e servovalvole).
Abbiamo intervistato tutti i produttori noti che producono tali valvole e abbiamo riassunto le caratteristiche più importanti dei loro prodotti. Il nostro obiettivo era identificare le differenze tra loro.
Per identificare le differenze nella loro applicazione nella pratica industriale, abbiamo definito le seguenti caratteristiche:
Metodo di controllo (a comando-pilotato o ad azione-diretta)
Risposta in frequenza
Metodo di feedback (integrato-o esterno)
Viaggio in bobina
Applicazione valvola (per controllo-ad anello aperto o-chiuso)
Precisione del controllo
Al termine di questo studio, solo un fattore distingueva i due: la corsa della bobina.
Ciò ha portato alle seguenti definizioni di servovalvole e valvole proporzionali:
Servovalvola - Qualsiasi valvola di controllo direzionale a variazione continua, controllata elettricamente, con una corsa inferiore al 3%.
Valvola proporzionale - Qualsiasi valvola di controllo direzionale a variazione continua, controllata elettricamente, con una corsa superiore al 3%.
Di conseguenza, la soglia del “3%” è stata formalmente incorporata negli standard internazionali, diventando un criterio di classificazione universalmente accettato. Se la corsa è esattamente del 3%, la norma prevede che la valvola possa essere classificata in entrambe le categorie, senza alcun requisito obbligatorio.
Queste definizioni sono state incorporate in un compendio di standard terminologici e pubblicate al termine del progetto. Abbiamo preso a cuore questa conclusione e abbiamo cercato di introdurre la terminologia in vari contesti industriali. Da allora, ogni volta che se ne è presentata l'occasione, l'ho presentato personalmente nelle mie conferenze, nonché ad ogni conferenza NFPA (National Fluid Power Association) e ISO. Con mia sorpresa, c'è stata pochissima opposizione-né allora né adesso. Alcuni mi hanno chiesto: 'Quindi se la copertura è esattamente del 3%, come dovrebbe essere definita?' La mia risposta è: "Scegli tu stesso".
Credo che il problema nasca da quando si iniziarono ad usare i termini “servovalvola” e “valvola proporzionale”, senza che nessuno li avesse precedentemente definiti con precisione. Il risultato fu che per ogni valvola specifica, le persone potevano inventare ogni sorta di termini dal nulla. Tali definizioni terminologiche potrebbero essere concordate all'interno di una singola azienda. Tuttavia, nei rapporti commerciali, soprattutto internazionali, non è facile distinguere chiaramente tra servovalvole e valvole proporzionali. A volte non si tratta più solo di una questione tecnica, ma di una questione di principio.
Insidie comuni: le "regole non scritte" dei test di portata e caduta di pressione
Il gruppo di lavoro ISO responsabile dello sviluppo della norma ISO 10770-1 ha abilmente eluso alcune questioni, sapendo che il dibattito non si sarebbe mai fermato. Tuttavia, il comitato desiderava produrre un documento che coprisse sia le servovalvole che le valvole proporzionali. Ma come si potrebbe raggiungere questo obiettivo senza prima stabilire una definizione? Il principio guida era chiaro: l'ISO ha cercato di concentrarsi su un punto di vista ampiamente accettato dal settore, ovvero che le valvole proporzionali presentano una caduta di pressione inferiore rispetto alle servovalvole. Di conseguenza, all'interno dello standard sui metodi di prova ISO, le valvole proporzionali sono definite come valvole con una caduta di pressione inferiore.
Il comitato ISO ha deciso che quando si definisce la portata nominale di una servovalvola, la caduta di pressione dovrebbe essere 1000 PSI o 7 MPa (1015 PSI), mentre la caduta di pressione utilizzata per definire la portata nominale di una valvola proporzionale dovrebbe essere 1 MPa o 145 PSI.
Lo standard contiene la seguente frase: "Impostare la caduta di pressione totale della valvola su 1 MPa o 7 MPa, a seconda dei casi." Questa frase "a seconda delle circostanze" dà l'impressione che il Comitato per gli standard ISO prenda le distanze dalla questione. Chi definisce "a seconda delle circostanze"?
Bene, spetta al tester decidere! Di conseguenza, possono condurre test secondo le specifiche sia per le servovalvole che per le valvole proporzionali. Ancora più importante, sono liberi di definire la valvola come ritengono opportuno. Proprio per questo motivo, in pratica, ci troviamo di fronte a valvole proporzionali testate con una portata nominale basata su una caduta di pressione di 7 MPa. Disponiamo anche di "valvole proporzionali a banda morta zero-". Questa è una guerra semantica che nessuno vincerà mai!
Guida pratica: come scegliere e sono intercambiabili?
Gli standard si limitano a definire; non dettano l'applicazione. Nella pratica della selezione bastano tre punti:
1. Precisione del controllo: le servovalvole hanno una zona morta piccola e un'elevata precisione, adatte per sistemi a circuito chiuso-ad alta precisione; le valvole proporzionali sono adeguate ed economiche-adatte al controllo industriale convenzionale.
2. Velocità di risposta: le servovalvole hanno una risposta in frequenza più elevata e sono adatte per sistemi dinamici ad alta-velocità; le valvole proporzionali offrono tempi di risposta moderati e soddisfano i requisiti della maggior parte delle apparecchiature.
3. Ambiente e affidabilità: le servovalvole hanno requisiti elevati di pulizia dell'olio e sono più "delicate"; le valvole proporzionali sono altamente resistenti alla contaminazione, più durevoli e di più facile manutenzione.
In sintesi: Alta precisione, alta dinamica → servovalvole; Applicazioni-per scopi generici, elevata-efficacia in termini di costi → valvole proporzionali.
La prossima volta che qualcuno discute sulle valvole proporzionali rispetto alle servovalvole, è sufficiente fare riferimento allo standard nazionale: banda morta < 3%=servovalvola, maggiore o uguale al 3%=valvola proporzionale.
L'autorità impedisce le discussioni; la professionalità previene la confusione.
Tradotto con DeepL.com (versione gratuita)
