بررسی نحوه عملکرد اکچویتور پنوماتیکی
اکچویتورهای پنوماتیکی از فشار هوای ابزار برای اعمال نیرو بر روی دیافراگم برای حرکت دادن اکچویتور سوپاپ و سپس قرار دادن میل سوپاپ استفاده می‌کنند.
عکس زیر یک شیر کنترل قطع شده را نشان می دهد که یک اکچویتور دیافراگم پنوماتیک در بالای بدنه شیر نصب شده است.
عملگرهای پنوماتیکی
می‌توانید فنر سیم پیچ بزرگی را ببینید که موقعیت پیش‌فرض شیر را فراهم می‌کند (فشار هوا که در مقابل دیافراگم عمل می‌کند، شیر را در مقابل فنر حرکت می‌دهد) و دیافراگم لاستیکی در بالای آن.
فشار هوای اعمال شده به سمت پایین دیافراگم، ساقه لغزنده شیر را در جهت بالا، در برابر نیروی فنر که سعی در فشار دادن ساقه به سمت پایین دارد، بالا می برد:
مقدار نیروی (F) بر حسب پوند ایجاد شده توسط فشار سیال به هر سطحی برابر است با فشار سیال (P) در واحد PSI ضرب در مساحت سطح (A) در واحد اینچ مربع (F = PA) . در مورد دیافراگم دایره ای، با مساحت برابر πr2، فرمول کامل نیرو F = Pπr2 است.
به عنوان مثال، یک دیافراگم شیر کنترل به قطر 14 اینچ (شعاع = 7 اینچ) با فشار هوای اعمال شده 15 PSI نیروی خطی 2309 پوند ایجاد می کند.
فشار هوای مورد نیاز برای تحریک یک اکچویتور پنوماتیک ممکن است مستقیماً از خروجی یک کنترل کننده فرآیند پنوماتیک یا از مبدل سیگنال (یا مبدل) که سیگنال الکتریکی را به سیگنال فشار هوا تبدیل می کند، باشد.
این مبدل‌ها معمولاً به عنوان مبدل‌های I/P یا I به P شناخته می‌شوند، زیرا آنها معمولاً سیگنال جریان الکتریکی (I) 4 تا 20 میلی آمپر DC را به سیگنال فشار هوا (P) 3 تا 15 PSI ترجمه می‌کنند.
برخی از عملگرهای دریچه‌های پنوماتیکی مجهز به چرخ‌های دستی هستند که برای قرار دادن دستی دریچه در صورت خرابی فشار هوا استفاده می‌شوند.
عکس بعدی یک شیر کنترل ساقه کشویی با عملگر دیافراگم پنوماتیک و یک چرخ دستی در بالا را نشان می دهد:
به سه شیر دستی که در اطراف شیر کنترل قرار دارند توجه کنید: دو تا برای مسدود کردن جریان از طریق شیر کنترل و یکی برای دور زدن جریان در اطراف شیر کنترل در صورت خرابی یا تعمیر شیر کنترل.
این دریچه‌های دستی از طراحی دروازه‌ای برخوردارند، با اکچویتورهای ساقه بالارونده که وضعیت خود را به وضوح نشان می‌دهند (ساقه بیرون زده = دریچه باز، ساقه پنهان = دریچه بسته).
چنین ترتیبات دریچه های دستی بلوکی و بای پس در صنایع فرآیندی که دریچه های کنترل نقش های حیاتی را ایفا می کنند و نوعی کنترل دستی به عنوان یک جایگزین اضطراری مورد نیاز است، بسیار رایج است.
همچنین به لوله فشار هوا بین اکچویتور سوپاپ و لوله تامین هوا که به شکل یک حلقه خم شده است توجه کنید. این حلقه ارتعاشی نامیده می شود و برای به حداقل رساندن فشار بر لوله فلزی ناشی از ارتعاش وجود دارد.
اکچویتورهای پنوماتیکی ممکن است به جای دیافراگم به شکل پیستون باشند. تصاویر هر نوع برای مقایسه در اینجا نشان داده شده است:
عملگرهای پیستونی معمولاً طول کورس بیشتری نسبت به اکچویتورهای دیافراگمی دارند و می‌توانند با فشار هوای بسیار بیشتری کار کنند. از آنجایی که نیروی اکچویتور تابعی از فشار سیال و مساحت اکچویتور است (F = PA)، این بدان معناست که اکچویتور های پیستونی می توانند نیروی بیشتری نسبت به اکچویتور های دیافراگمی با همان قطر ایجاد کنند.
به عنوان مثال، یک دیافراگم 14 اینچی که با حداکثر فشار 35 PSI کار می کند، 5388 پوند نیرو تولید می کند، اما پیستون همان اندازه که در حداکثر فشار 150 PSI کار می کند، 23091 پوند نیرو تولید می کند.
ترکیب نیروی بیشتر و جابجایی بیشتر پتانسیل کار بیشتری را برای اکچویتور های پیستونی نسبت به اکچویتور های دیافراگمی با اندازه معادل ایجاد می کند، زیرا کار مکانیکی حاصل ضرب نیرو و جابجایی است (W = Fx).
اکچویتور های دیافراگمی از مزیت قطعی اصطکاک کمتر نسبت به اکچویتور های پیستونی برخوردار هستند. اصطکاک کمتر به معنای دقت بیشتر در قرار دادن میل سوپاپ است، که به اکچویتور های دیافراگم برتری نسبت به اکچویتور های پیستونی می دهد، جایی که موقعیت دقیق سوپاپ مهم است و همه عوامل دیگر برابر هستند.
عکس زیر از یک شیر اکسیژن با فشار فوق‌العاده، یک پیستون پنوماتیک بزرگ را نشان می‌دهد که بدنه نسبتاً کوچکی دریچه را فعال می‌کند:
از آنجایی که تنها دلیل برای انتخاب چنین اکچویتور پیستونی بزرگی ایجاد نیروی اکچویتور بزرگ است، ممکن است نتیجه بگیریم که این بدنه نسبتاً کوچک سوپاپ به نیروی غیرعادی بالایی برای فعال کردن نیاز دارد.
این در واقع صدق می کند، زیرا افت فشار سیال فرآیند در سراسر تریم سوپاپ در این برنامه چند هزار PSI است. این دیفرانسیل فشار بزرگ که حتی در یک پلاگ سوپاپ کوچک افت می کند، نیروی قابل توجهی ایجاد می کند.
اکچویتور باید حتی بیشتر از این نیرو تولید کند تا بتواند شیر را با موفقیت به حرکت درآورد، و باید این کار را در حالی انجام دهد که به مقدار فشار هوای دستگاه معمولی 100 PSI محدود می شود.
بنابراین، تنها راه برای اکچویتور برای ایجاد نیروی برتر نسبت به پلاگین سوپاپ در حالی که با فشار سیال بسیار کمتر کار می کند، این است که پیستون اکچویتور دارای مساحت بسیار بیشتری نسبت به دوشاخه باشد.
یک اکچویتور پنوماتیکی دو پیستونی در عکس بعدی ظاهر می‌شود که نیروی مکانیکی لازم برای روشن/خاموش کردن شیر پروانه‌ای را فراهم می‌کند:
در این طراحی اکچویتور خاص، یک جفت پیستون با حرکت پنوماتیک، مکانیزم قفسه و پینیون را حرکت می‌دهند تا حرکت خطی پیستون را به حرکت شفت چرخشی تبدیل کند تا تریم پروانه‌ای را به حرکت درآورد.
به نشانگر چرخشی (به رنگ زرد) در انتهای ساقه شیر دوار توجه کنید که نشان می دهد شیر پروانه ای در چه موقعیتی قرار دارد.
همچنین به جعبه سوئیچ (مشکی رنگ) توجه داشته باشید که دارای کلیدهای محدود متعددی است که موقعیت سوپاپ را از راه دور به اتاق کنترل نشان می دهد.
مکانیزم قفسه و پینیون به شکل زیر است، همانطور که در محور شفت دوار مشاهده می شود:
هوای فشرده وارد شده به لوله پایین (با تهویه لوله بالایی) هر دو پیستون را به سمت مرکز هل می دهد و چرخ دنده پینیون را در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخاند.
اعمال هوای فشرده به لوله بالایی (با تهویه لوله پایین) هر دو پیستون را به سمت بیرون هل می دهد و چرخ دنده پینیون را در جهت عقربه های ساعت می چرخاند.
نمونه‌ای از طراحی این اکچویتور که برش داده شده تا عملکرد درونی آن آشکار شود، در اینجا ظاهر می‌شود:
طراحی دیگر اکچویتور پیستون پنوماتیکی از یک اهرم میل لنگ ساده به جای مجموعه دنده رک و پینیون برای تبدیل حرکت خطی پیستون به حرکت چرخشی استفاده می کند.
شاید بزرگترین نقطه ضعف اکچویتور های پیستونی که برای شیرهای کنترلی اعمال می شود، اصطکاک بین حلقه آب بندی فشار پیستون و دیواره سیلندر باشد.
اگر نیاز به خرید یا دریافت مشاوره در مورد انواع اکچوتورها دارید همین امروز با کارشناسان فروش ما در پالاترومارکت تماس بگیرید.
راه‌های ارتباط با ما
واتس‌آپ: 09357141700
محصولات پیشنهادی:
