Wśród elektrozaworów stosowanych w automatyce przemysłowej zawory COAX zajmują szczególne miejsce – ich budowa różni się fundamentalnie od powszechnie stosowanych zaworów membranowych i grzybkowych, a wynikające z tej budowy właściwości eksploatacyjne otwierają możliwości niedostępne dla innych typów armatury elektromagnetycznej. Nazwa COAX pochodzi od angielskiego słowa „coaxial” – współosiowy – i opisuje kluczową cechę konstrukcyjną: element zamykający porusza się wzdłuż osi kanału przepływowego, w linii prostej z przepływającym medium. Brak membrany, prosta droga przepływu, odporność na pracę przy zerowym ciśnieniu różnicowym i możliwość pracy w próżni to cechy, które sprawiają, że zawory COAX są pierwszym wyborem w aplikacjach, gdzie standardowe elektrozawory membranowe zawodzą lub nie spełniają wymagań technicznych.

Budowa zaworu COAX – tłok zamiast membrany

Głównym elementem zamykającym zaworu COAX jest tłok (piston) lub tuleja (sleeve) poruszająca się osiowo wzdłuż wewnętrznego cylindra zaworu. Tłok prowadzony jest z precyzyjną tolerancją pasowania wewnątrz cylindra i uszczelniony pierścieniami ślizgowymi lub O-ringami, co zapewnia szczelność między przestrzenią wlotową a wylotową przy zamkniętym zaworze. Gdy zawór jest otwarty, tłok cofa się wzdłuż osi i odsłania przekrój przepływowy – medium przepływa przez zawór w linii prostej, bez zmiany kierunku, co jest fundamentalną zaletą tej konstrukcji.

Wewnątrz korpusu zaworu COAX można wyróżnić trzy główne przestrzenie funkcjonalne: przestrzeń wlotową (od strony zasilania medium), kanał przepływowy (odsłaniany przez tłok przy otwarciu) i przestrzeń pilotującą (nad tłokiem lub za tłokiem), w której ciśnienie jest sterowane przez układ pilotujący z rdzeniem elektromagnetycznym. Rdzeń elektromagnetyczny steruje małym zaworem pilotującym, który z kolei przełącza ciśnienie w przestrzeni pilotującej, wymuszając ruch tłoka – w górę (otwarcie) lub w dół (zamknięcie). W wersji o działaniu bezpośrednim rdzeń elektromagnetyczny porusza tłok bezpośrednio, bez pośrednictwa układu pilotującego.

Istotną cechą budowy jest brak jakichkolwiek elementów elastycznych w torze przepływowym – nie ma membrany, nie ma elastycznego grzybka, nie ma elementów ulegających zmęczeniu przez cykliczne odkształcanie. Jedynymi elementami podatnymi na zużycie są uszczelnienia ślizgowe tłoka i pierścienie O-ring w przestrzeni pilotującej. Trwałość tych elementów mierzona jest w milionach cykli i jest wielokrotnie wyższa niż trwałość membrany w zaworach membranowych przy intensywnym cyklu pracy.

Zasada działania – sterowanie pośrednie bez membrany pilotującej

W zaworze membranowym serwosterowanym funkcję pilotowania przejmuje sama membrana – mały otwór w membranie przepuszcza medium do komory nad membraną, skąd rdzeń elektromagnetyczny je odprowadza, powodując ruch membrany. Ta metoda pilotowania jest elegancka i prosta, ale uzależnia działanie zaworu od obecności ciśnienia różnicowego – bez niego membrana nie ma siły, która by ją uniosła.

Zawór COAX rozdziela te dwie funkcje całkowicie. Tłok wykonany z metalu lub tworzywa technicznego jest elementem sztywnym i napędzanym niezależnie od ciśnienia medium. Układ pilotujący – mały rdzeń elektromagnetyczny sterujący przepływem powietrza lub medium do przestrzeni pilotującej – działa niezależnie od ciśnienia po stronie wlotu i wylotu zaworu głównego. Rdzeń pilotujący pokonuje jedynie ciśnienie w przestrzeni pilotującej (zazwyczaj dostarczanej przez osobny kanał lub przez medium od strony wlotu), a siłę do przesunięcia głównego tłoka dostarcza różnica ciśnień między przestrzenią pilotującą a drugą stroną tłoka.

Taka architektura oznacza, że zawór COAX może otwierać się niezależnie od wartości ciśnienia różnicowego na głównych przyłączach – wystarczy, że ciśnienie pilotujące jest wystarczające do przesunięcia tłoka. W wersji bezciśnieniowej (zero-pressure) ciśnienie pilotujące jest budowane przez osobny kanał sprężonego powietrza lub pochodzi z wewnętrznego akumulatora ciśnienia – co zupełnie uniezależnia działanie zaworu od warunków ciśnieniowych w sterowanej instalacji.

Kluczowe przewagi konstrukcji COAX nad zaworami membranowymi

Zestawienie cech zaworu COAX z zaworami membranowymi wypada jednoznacznie na korzyść COAX w kilku kluczowych obszarach, które determinują wybór w wymagających aplikacjach.

Trwałość i żywotność jest pierwszą zasadniczą przewagą. Brak membrany eliminuje element podatny na zmęczenie mechaniczne. Producenci zaworów COAX deklarują trwałość na poziomie 5–50 milionów cykli, podczas gdy membrany w zaworach membranowych wymagają wymiany po 500 000 – 2 000 000 cykli. W aplikacjach z wysoką częstotliwością przełączeń (kilka lub kilkanaście razy na sekundę, jak w impulsowych systemach dozowania lub w szybkich układach pneumatycznych) różnica trwałości jest ogromna – zawór COAX może pracować bez serwisu przez kilka lat tam, gdzie zawór membranowy wymagałby wymiany membrany co kilka miesięcy.

Prosta droga przepływu to druga przewaga. Zawory membranowe zmuszają medium do zmiany kierunku przepływu wewnątrz korpusu – co generuje turbulencje, lokalne opory i miejsca gromadzenia się zanieczyszczeń. Zawór COAX przepuszcza medium w linii prostej, co przekłada się na wyższy współczynnik Kv (wyższy przepływ przy tej samej średnicy nominalnej), niższe opory przepływu i brak miejsc gromadzenia się osadów. Ta cecha jest szczególnie cenna przy mediach z cząstkami stałymi lub przy mediach lepkich.

Odporność na media zanieczyszczone to trzecia przewaga. Mała szczelina w membranie pilotującej zaworu membranowego jest bardzo podatna na zablokowanie przez cząstki stałe, włókna lub kryształy soli. Zawór COAX nie ma tak wąskich kanałów pilotujących – duże przekroje przepływowe i brak delikatnych elementów przepuszczających medium przez wąskie szczeliny sprawiają, że toleruje on media o jakości nieosiągalnej dla zaworów membranowych.

Praca przy zerowym ciśnieniu różnicowym

Jednym z najważniejszych praktycznych ograniczeń zaworów membranowych serwosterowanych jest wymagane minimalne ciśnienie różnicowe – zazwyczaj 0,2–0,5 bar. Wiele rzeczywistych instalacji nie jest w stanie zagwarantować tego minimum przez cały czas pracy: grawitacyjne zasilanie ze zbiorników niskopoziomowych, instalacje z wieloma gałęziami równoległymi, systemy z zmiennym ciśnieniem pompy, czy sieci wodne przy szczytowym poborze – to scenariusze, gdzie ciśnienie różnicowe może być bliskie zeru lub zerowe.

Zawory COAX w wersji bezciśnieniowej (zero differential pressure) pracują pewnie przy zerowej różnicy ciśnień między wlotem a wylotem, a wiele modeli jest skonstruowanych tak, aby działały nawet przy odwróconym ciśnieniu różnicowym – czyli gdy ciśnienie na wylocie jest wyższe niż na wlocie. Ta cecha ma ogromne praktyczne znaczenie w instalacjach, gdzie ciśnienia po obu stronach zaworu wyrównują się lub odwracają podczas operacji przełączania, w układach cyrkulacyjnych z pompami o zmiennej wydajności i w systemach napełniania zbiorników pracujących pod zmiennym ciśnieniem hydrostatycznym.

Praca przy zerowym ciśnieniu różnicowym jest możliwa, ponieważ tłok zaworu COAX napędzany jest przez odrębne ciśnienie pilotujące, niezależne od warunków po głównych przyłączach. Ciśnienie pilotujące – zazwyczaj sprężone powietrze z osobnej instalacji lub medium od strony zasilania przeprowadzone przez odrębny kanał – zawsze dostarcza wystarczającą siłę do przesunięcia tłoka, niezależnie od wartości ciśnienia głównego medium.

Zawory COAX w zastosowaniach próżniowych

Próżnia to środowisko, w którym zawory membranowe serwosterowane są całkowicie bezużyteczne – nie ma ciśnienia różnicowego, które by uniosło membranę, gdyż ciśnienie po obu stronach jest poniżej ciśnienia atmosferycznego. Jedyną opcją dla zaworów membranowych w próżni byłoby działanie bezpośrednie, ale przy dużych średnicach siła magnetyczna wymagana do bezpośredniego uniesienia membrany staje się nieakceptowalnie duża, co czyni takie rozwiązanie niepraktycznym.

Zawory COAX są natomiast naturalnie przystosowane do pracy w próżni. Tłok poruszany jest przez ciśnienie pilotujące (zazwyczaj sprężone powietrze dostarczane z zewnątrz układu próżniowego), które niezależnie od wartości ciśnienia w sterowanym kanale próżniowym zawsze zapewnia wystarczającą siłę do przesunięcia tłoka. Zawory COAX do próżni dostępne są w wersjach do ciśnień absolutnych rzędu 1–10 mbar, a wybrane modele mogą pracować w zakresie próżni wysokiej. Uszczelnienia w wersjach próżniowych wykonane są z materiałów o niskiej prężności par (low outgassing), co zapobiega zanieczyszczeniu próżni oparami z uszczelek.

Zastosowania próżniowe zaworów COAX obejmują instalacje technologiczne do produkcji elektroniki i półprzewodników (komory próżniowe, systemy nanoszenia warstw PVD/CVD), systemy pakowania próżniowego żywności i wyrobów technicznych, urządzenia do próżniowego formowania tworzyw sztucznych i kompozytów, instalacje kriogeniczne (gdzie próżnia służy jako izolacja termiczna), systemy medyczne (chirurgia laparoskopowa, aparaty ssące) i wiele aplikacji laboratoryjnych i badawczych.

Parametry techniczne – Kv, ciśnienie, temperatura, czasy reakcji

Zawory COAX wyróżniają się korzystnym stosunkiem współczynnika przepływu Kv do rozmiarów zewnętrznych – dzięki prostej drodze przepływu i braku przeszkód wewnętrznych, zawór COAX DN15 osiąga Kv rzędu 4–8 m³/h, czyli wyraźnie więcej niż porównywalny zawór membranowy tej samej średnicy nominalnej. Wyższy Kv oznacza niższe opory przepływu przy tym samym natężeniu i możliwość zastosowania mniejszej średnicy zaworu do danej aplikacji – co przełada się na niższy koszt i bardziej kompaktową instalację.

Ciśnienie robocze standardowych zaworów COAX wynosi od próżni po 16–25 bar, w zależności od modelu i wykonania. Specjalne wersje wysokociśnieniowe dostępne są do 40 bar i powyżej. Maksymalna temperatura medium zależy przede wszystkim od materiału uszczelnień tłoka – przy uszczelnieniach NBR jest to zazwyczaj 80–90°C, przy FKM do 150°C, a w specjalnych wersjach wysokotemperaturowych z uszczelnieniami PTFE lub grafitowymi – do 200°C i powyżej.

Czas reakcji zaworów COAX jest jednym z ich wyróżniających parametrów. Dzięki małej masie tłoka i krótkiemu skokowi, czas otwarcia wynosi zazwyczaj 5–30 ms, a czas zamknięcia – 5–50 ms, w zależności od rozmiru zaworu i ciśnienia pilotującego. Te wartości są porównywalne lub lepsze niż dla zaworów membranowych o działaniu bezpośrednim, co czyni zawory COAX atrakcyjnym wyborem do aplikacji wymagających szybkiego przełączania – dozowania impulsowego, szybkich układów pneumatycznych i systemów analitycznych z cyklicznym pobieraniem próbek.

Kompatybilność z mediami – w tym mediami agresywnymi i z cząstkami

Zawory COAX wykazują znacznie szerszą kompatybilność z mediami trudnymi niż zawory membranowe, co wynika z braku delikatnych wąskich kanałów pilotujących i z możliwości doboru materiałów uszczelnień do konkretnego medium procesowego.

Media z cząstkami stałymi – woda z zawiesiną, szlamy, media spożywcze z cząstkami (soki z miąższem, sosy), media chemiczne z kryształami – przepływają przez zawór COAX bez ryzyka zatkania kanału pilotującego, które jest typową awarią zaworów membranowych przy takich mediach. Oczywiście cząstki twarde mogą powodować ścieranie uszczelnień tłoka, jednak proces ten jest wolny i przewidywalny, a wymiana O-ringów jest procedurą prostszą i tańszą od wymiany membrany w zaworze membranowym.

Media lepkie – gliceryna, oleje, syropy, kleje, żywice – przepływają przez prostoliniowy kanał zaworu COAX z minimalnymi oporami i bez tendencji do gromadzenia się w martwych przestrzeniach. Przy wysokiej lepkości konieczne jest sprawdzenie, czy ciśnienie pilotujące jest wystarczające do pokonania sił lepkościowych działających na tłok, jednak producenci zaworów COAX zazwyczaj podają maksymalną dopuszczalną lepkość dla poszczególnych modeli.

Media agresywne chemicznie – rozcieńczone kwasy, zasady, rozpuszczalniki organiczne, utleniacze – wymagają doboru właściwego materiału uszczelnień tłoka i odpowiedniego materiału korpusu. Zawory COAX z korpusem ze stali nierdzewnej 316L i uszczelnieniami FKM lub PTFE obejmują szerokie spektrum agresywnych chemikaliów. Dla mediów szczególnie agresywnych dostępne są wersje z korpusem z PVDF lub PFA (perfluoroalkoksy), które mają wyjątkową odporność chemiczną. Dobór materiałów zawsze powinien być zweryfikowany w tabeli chemoodporności dla konkretnego medium i temperatury roboczej.

Materiały korpusu i elementów ruchomych

Materiał korpusu zaworu COAX dobiera się przede wszystkim do agresywności medium i wymagań higienicznych instalacji. Mosiądz stosowany jest w zaworach do powietrza, gazów neutralnych i wody technicznej przy umiarkowanych wymaganiach – jest najtańszym wyborem i wystarczającym w bardzo wielu aplikacjach przemysłowych.

Aluminium jest materiałem popularnym w zaworach do sprężonego powietrza i gazów technicznych ze względu na niską masę i dobrą obrabialność – zawory COAX z aluminiowymi korpusami są lżejsze od stalowych i tańsze od nierdzewnych przy porównywalnej wytrzymałości ciśnieniowej przy mediach niekorozyjnych. Stal nierdzewna 316L jest materiałem z wyboru przy mediach korozyjnych, w aplikacjach spożywczych i farmaceutycznych oraz wszędzie tam, gdzie wymagana jest pełna identyfikowalność materiałowa i odpowiednie certyfikaty higieniczne.

Tłok wewnętrzny wykonywany jest zazwyczaj ze stali nierdzewnej lub z tworzywa technicznego (PTFE, PEEK, POM) w zależności od medium i wymagań chemoodpornych. Uszczelnienia tłoka – O-ringi i pierścienie ślizgowe – to NBR dla mediów olejowych, EPDM dla wody i pary, FKM dla mediów agresywnych i wysokotemperaturowych, PTFE dla mediów wymagających najwyższej chemoodporności. Właściwy dobór materiału uszczelnień jest kluczowy dla trwałości zaworu – uszczelnienie z nieodpowiedniego materiału pęcznieje lub degraduje się w kontakcie z niekompatybilnym medium, prowadząc do nieszczelności wewnętrznej lub zacięcia tłoka.

Wersje 2/2-drożne i 3/2-drożne

Zawory COAX produkowane są w dwóch podstawowych układach funkcjonalnych, opisywanych notacją x/y, gdzie x oznacza liczbę przyłączy (dróg), a y – liczbę pozycji przełączania.

Zawór 2/2-drożny to najprostszy układ – jedno przyłącze wlotowe i jedno wylotowe, dwie pozycje: otwarta i zamknięta. Jest to układ do prostego odcinania lub przepuszczania medium – odpowiednik zwykłego zaworu odcinającego z napędem elektrycznym. Zdecydowana większość zaworów MK NC i NO opisywanych w poprzednim artykule to właśnie zawory 2/2-drożne. W wersji COAX zawory 2/2-drożne stosuje się wszędzie tam, gdzie wymagane jest proste odcinanie przy parametrach przekraczających możliwości zaworów membranowych.

Zawór 3/2-drożny ma trzy przyłącza – jedno wspólne (COM), jedno normalnie otwarte (NO) i jedno normalnie zamknięte (NC) – i dwie pozycje przełączania. W pozycji spoczynkowej przepływ odbywa się między COM a NO (jeśli zawór jest 3/2 NO) lub między COM a NC jest zamknięty, a COM komunikuje się z NO. Po zasilaniu cewki przełączenie kieruje przepływ z COM do NC, a połączenie COM-NO jest zamknięte. Zawory 3/2-drożne są niezwykle przydatne w układach pneumatycznych do napędzania siłowników jednostronnego działania (cylinder otwierany ciśnieniem, zamykany sprężyną), w układach kierowania medium do jednego z dwóch odbiorników naprzemiennie i w systemach przemywania i regeneracji filtrów.

Wersje NC, NO i bistabilne

Podobnie jak zawory membranowe, zawory COAX dostępne są w wersjach normalnie zamkniętych (NC) i normalnie otwartych (NO). Zasada wyboru pozostaje ta sama – NC dla instalacji, gdzie bezpiecznym stanem przy braku zasilania jest zamknięcie, NO dla instalacji gdzie bezpiecznym stanem jest otwarcie.

Charakterystyczną cechą zaworów COAX, niedostępną w standardowych zaworach membranowych, jest wersja bistabilna (latching lub monostable bistable). Zawór bistabilny COAX utrzymuje swoją ostatnią pozycję po zaniku zasilania – bez konieczności ciągłego zasilania cewki. Do zmiany pozycji wystarczy krótki impuls prądowy (10–100 ms), po którym cewka może być odłączona, a tłok pozostaje w nowym położeniu przez dowolnie długi czas. Kolejny krótki impuls odwróconej polaryzacji lub przez drugą cewkę przełącza zawór do pozycji przeciwnej.

Zawory bistabilne mają kilka istotnych zalet: pobór energii jest zbliżony do zera podczas utrzymywania pozycji, co czyni je idealnym wyborem dla systemów zasilanych bateryjnie lub solarnie. Przy awarii zasilania zawór pozostaje w ostatnim ustawionym stanie – co może być zaletą lub wadą zależnie od wymagań bezpieczeństwa instalacji. Zawory bistabilne stosowane są w inteligentnych systemach nawadniania zasilanych bateryjnie, w zdalnych układach przełączania bez dostępu do sieci energetycznej, w urządzeniach mobilnych i w systemach, gdzie minimalizacja zużycia energii jest priorytetem.

Cewka elektromagnetyczna i sterowanie

Cewka zaworu COAX steruje małym rdzeniem pilotującym – wymaga zatem znacznie mniejszej siły magnetycznej niż cewka zaworu o działaniu bezpośrednim tej samej średnicy nominalnej. Przekłada się to na niższy pobór mocy cewki: standardowe cewki zaworów COAX pobierają 2–8 W, co jest wartością niższą niż w przypadku porównywalnych zaworów membranowych o bezpośrednim działaniu. Niski pobór mocy ogranicza nagrzewanie się cewki i przedłuża jej żywotność, szczególnie przy ciągłym zasilaniu w wysokich temperaturach otoczenia.

Napięcia zasilania cewek COAX obejmują standardowe opcje dostępne na rynku przemysłowym: 12 V DC, 24 V DC, 24 V AC, 110 V AC i 230 V AC. Złącze elektryczne cewki to standardowo DIN 43650 typ A lub B, umożliwiające szybką wymianę cewki bez ingerencji w instalację hydrauliczną. Cewka może być demontowana i wymieniana przy zasilonym korpusie zaworu – pod warunkiem, że ciśnienie robocze i medium na to pozwalają – co skraca czas serwisu przy uszkodzeniu cewki.

Przy sterowaniu impulsowym zaworów COAX w aplikacjach dozowania precyzja czasowa sterowania ma bezpośredni wpływ na dokładność porcji. Stałość czasów otwarcia i zamknięcia COAX jest wysoka dzięki powtarzalności charakterystyki tłoka metalowego – w odróżnieniu od membrany, której czas odpowiedzi zmienia się wraz ze starzeniem i zmęczeniem materiału. Ta stabilność charakterystyki w czasie jest ceniona w systemach kalibrowanych na dokładne dozowanie, gdzie recalibracja po wymianie elementu roboczego jest kosztowna lub czasochłonna.

Zastosowania w sprężonym powietrzu i pneumatyce

Sprężone powietrze to medium, z którym zawory COAX radzą sobie doskonale – są szybkie, trwałe i mają niski opór przepływu. W szafach pneumatycznych, na wyspach zaworowych i w maszynach automatycznych zawory COAX do sprężonego powietrza stosowane są do kierowania siłownikami pneumatycznymi, chwytakami i innymi elementami wykonawczymi.

Wysoka trwałość zaworów COAX sprawia, że są one preferowanym wyborem w maszynach o dużej intensywności przełączeń – pakowarniach, maszynach montażowych, prasach pneumatycznych i linach produkcyjnych, gdzie zawory przełączają się dziesiątki tysięcy razy na dobę. Przy takiej intensywności pracy zawór membranowy wymagałby wymiany po kilku tygodniach lub miesiącach, podczas gdy zawór COAX pracuje bez wymiany przez lata.

W układach pneumatyki o dużym przepływie zawory COAX o dużych średnicach (DN20–DN50) stosowane są jako szybkie zawory upustowe (quick exhaust valves) i jako zawory bezpieczeństwa pneumatycznego, które przy zadziałaniu natychmiast odcinają dopływ sprężonego powietrza do niebezpiecznych stref maszyny. Czas zamknięcia rzędu kilku–kilkudziesięciu milisekund jest tu kluczowym parametrem bezpieczeństwa.

Zastosowania w analityce i technice laboratoryjnej

Analityka chemiczna i technika laboratoryjna to obszar, w którym zawory COAX sprawdzają się wyjątkowo dobrze. Małe rozmiary, krótkie czasy przełączania, prosta droga przepływu bez martwych przestrzeni i możliwość pracy z mediami agresywnymi chemicznie to cechy idealne dla aplikacji analitycznych.

Chromatografy cieczowe (HPLC) i gazowe (GC) korzystają z zaworów wielodrogowych do przełączania strumieni próbek, rozpuszczalników i gazów nośnych. Wymagania dla tych zaworów są wyjątkowo rygorystyczne: niezwykle małe martwe objętości (dead volume) w kanałach przełączających, odporność na agresywne rozpuszczalniki (aceton, acetonitryl, metanol), praca przy ciśnieniach do 400–600 bar (UHPLC) i powtarzalność przełączeń zapewniająca reprodukowalność wyników analitycznych. Specjalizowane zawory COAX do chromatografii różnią się od wersji przemysłowych właśnie miniaturyzacją kanałów i szczególnie starannym doborem materiałów.

Analizatory gazów, spektrometry masowe i urządzenia do pobierania próbek z procesów stosują zawory COAX do cyklicznego kierowania próbek z różnych punktów pomiarowych do detektora analitycznego. Krótki czas przełączania pozwala na szybką sekwencję pomiarów z wielu punktów, co zwiększa częstotliwość monitorowania bez konieczności instalowania odrębnego analizatora przy każdym punkcie pomiarowym.

Przemysł chemiczny i spożywczy

W przemyśle chemicznym zawory COAX ze stali nierdzewnej lub z tworzyw fluoropolimerowych stosowane są do sterowania przepływem agresywnych mediów procesowych – kwasów, zasad, utleniaczy i rozpuszczalników organicznych. Możliwość pracy przy zerowym ciśnieniu różnicowym jest tu szczególnie cenna w instalacjach grawitacyjnych i w układach z pompami pracującymi w szerokim zakresie wydajności.

W dozowaniu reagentów chemicznych szybkość i powtarzalność przełączeń zaworu COAX pozwala na precyzyjne odmierzanie porcji bez konieczności stosowania drogich przepływomierzy przy każdym punkcie dozowania. Dozowanie czasowe – otwarcie zaworu na ściśle określony czas przy stałym ciśnieniu zasilającym – daje wystarczającą dokładność dla większości zastosowań chemicznych przy znacznie niższym koszcie układu niż dozowanie z pomiarem przepływu.

W przemyśle spożywczym zawory COAX z korpusami ze stali 316L, elektropolerowanymi powierzchniami wewnętrznymi, uszczelnieniami EPDM atestowanymi do kontaktu z żywnością i połączeniami Tri-Clamp są stosowane w liniach napełniania, w systemach dozowania składników i w układach CIP. Brak wąskich kanałów podatnych na zatykanie jest szczególną zaletą przy mediach spożywczych z cząstkami – sokach z miąższem, sosach, dżemach o niskiej konsystencji i produktach nabiałowych z kulkami tłuszczu.

Zastosowania medyczne i farmaceutyczne

Technika medyczna stawia wyjątkowe wymagania armatywie: niezawodność na poziomie urządzeń krytycznych, biokompatybilność materiałów, możliwość sterylizacji i dokumentacja jakościowa potwierdzająca zgodność z regulacjami FDA lub MDR (Medical Device Regulation UE). Zawory COAX z odpowiednio dobranymi materiałami spełniają te wymagania i są stosowane w wielu klasach urządzeń medycznych.

Aparaty do znieczulenia, respiratory i urządzenia do terapii tlenem korzystają z zaworów COAX do sterowania przepływem gazów medycznych – tlenu, podtlenku azotu, sprężonego powietrza medycznego. Niezawodność, krótki czas przełączania i odporność na chemikalia stosowane do sterylizacji urządzeń medycznych (nadtlenek wodoru, kwas nadoctowy, tlenek etylenu) są kluczowymi wymaganiami w tej kategorii zastosowań.

W farmaceutycznych urządzeniach do napełniania ampułek i fiolek aseptycznych zawory COAX ze stali 316L spełniają wymagania normy ASME BPE dla urządzeń bioprocessingowych. Elektropolerowane powierzchnie wewnętrzne, uszczelnienia EPDM lub PTFE atestowane do kontaktu z produktami leczniczymi i dokumentacja materiałowa EN 10204 typ 3.1 są standardowymi wymaganiami dla armatury farmaceutycznej.

Jak prawidłowo dobrać zawór COAX?

Dobór zaworu COAX wymaga zebrania tych samych podstawowych danych co przy doborze każdego elektrozaworu, jednak z kilkoma dodatkowymi aspektami specyficznymi dla tej konstrukcji.

Kluczowym pytaniem jest dostępność i ciśnienie powietrza pilotującego – zawory COAX serwosterowane wymagają zewnętrznego medium pilotującego (sprężone powietrze lub medium od strony wlotu głównego). Jeśli instalacja nie dysponuje sprężonym powietrzem, konieczny jest zawór o działaniu bezpośrednim lub zawór z wewnętrznym pilotem zasilanym ciśnieniem głównym. Wartość ciśnienia pilotującego musi być zgodna z wymaganiami producenta – zbyt niskie ciśnienie pilotujące może powodować wolne lub niepewne przełączanie.

Wymagany układ funkcjonalny (2/2 lub 3/2) determinuje typ zaworu. Maksymalny i minimalny zakres ciśnień roboczych, temperatura medium i temperatuta otoczenia, wymagana trwałość (liczba cykli), czas przełączania i dostępne napięcie zasilania cewki – to dane niezbędne do prawidłowego doboru modelu i wariantu materiałowego. Przy mediach szczególnych (agresywne chemikalia, media z cząstkami, próżnia) konieczna jest weryfikacja kompatybilności materiałów uszczelnień tłoka i korpusu. Te-Ha-Bud oferuje wsparcie techniczne przy doborze zaworu COAX do wymagających aplikacji, uwzględniając zarówno parametry techniczne, jak i certyfikaty wymagane przez branżę i regulatora.

Zawór COAX to rozwiązanie przeznaczone dla aplikacji, które przekraczają możliwości standardowych zaworów membranowych. Brak membrany, metalowy tłok jako element zamykający, prosta droga przepływu i niezależny układ pilotujący to cechy, które przekładają się na wielokrotnie wyższą trwałość, możliwość pracy przy zerowym i ujemnym ciśnieniu różnicowym, odporność na media z cząstkami i kompatybilność z szerokim spektrum agresywnych chemikaliów.

Wersja bistabilna zaworów COAX otwiera dodatkowo możliwości w systemach bateryjnych i zdalnych, gdzie minimalizacja zużycia energii jest kluczowym wymaganiem. Szybkość przełączania, powtarzalność charakterystyki w milionach cykli i dostępność wersji do próżni, wysokich ciśnień i mediów agresywnych sprawiają, że zawory COAX stanowią niezastąpiony element w zaawansowanej automatyce przemysłowej, technice analitycznej, medycynie i wymagającym przemyśle procesowym. Oferta Te-Ha-Bud obejmuje zawory COAX w wersjach 2/2 i 3/2, NC, NO i bistabilnych, w materiałach od mosiądzu po PVDF, z cewkami do wszelkich napięć przemysłowych i z certyfikatami do zastosowań spożywczych, farmaceutycznych i przemysłowych.