Úvod do pohonů ventilů

Pohony ventilů

Pohony ventilů se vybírají na základě řady faktorů, včetně krouticího momentu potřebného k ovládání ventilu a potřeby automatického ovládání. Typy pohonů zahrnují ruční ruční kolo, ruční páku, elektrický motor, pneumatické, solenoidové, hydraulické pístové a samočinné. Všechny pohony kromě ručního ručního kola a páky lze přizpůsobit automatickému ovládání.

Ruční, pevné a kladivové pohony
Ruční pohony jsou schopny umístit ventil do libovolné polohy, ale neumožňují automatický provoz. Nejběžnějším typem mechanického ovladače je ruční kolo. Tento typ zahrnuje ruční kola připevněná k dříku, kladívková ruční kola a ruční kola připojená k dříku prostřednictvím ozubených kol.

Ruční kola připevněná k představci
Jak je znázorněno na obrázku vpravo, kola upevněná na představci poskytují pouze mechanickou výhodu kola. Když jsou tyto ventily vystaveny vysokým provozním teplotám, spojení ventilů ztěžuje provoz.

Ruční kolo kladiva
Jak je znázorněno na obrázku, ruční kolo kladiva se volně pohybuje částí svého otáčení a poté naráží na výstupek na sekundárním kole. Sekundární kolo je připevněno k dříku ventilu. S tímto uspořádáním může být ventil zavřen pro těsné uzavření nebo může být otevřen, pokud je zaseknutý.

Manuálně ovládaná převodovka

Pokud je u ručně ovládaného ventilu nutná další mechanická výhoda, je víko ventilu vybaveno ručně ovládanými převodovými hlavami, jak je znázorněno na obrázku. Speciální klíč nebo ruční kolo připojené k pastorkové hřídeli umožňuje ovládat ventil jedné osobě, když mohou být zapotřebí dvě osoby bez výhody převodu. Protože k výrobě jedné otáčky vřetene ventilu je potřeba několik otáček pastorku, je provozní doba velkých ventilů mimořádně dlouhá. Použití přenosných vzduchových motorů připojených k pastorkové hřídeli zkracuje provozní dobu ventilu.

Manuálně ovládaná převodovka

Pokud je u ručně ovládaného ventilu nutná další mechanická výhoda, je víko ventilu vybaveno ručně ovládanými převodovými hlavami, jak je znázorněno na obrázku. Speciální klíč nebo ruční kolo připojené k pastorkové hřídeli umožňuje ovládat ventil jedné osobě, když mohou být zapotřebí dvě osoby bez výhody převodu. Protože k výrobě jedné otáčky vřetene ventilu je potřeba několik otáček pastorku, je provozní doba velkých ventilů mimořádně dlouhá. Použití přenosných vzduchových motorů připojených k pastorkové hřídeli zkracuje provozní dobu ventilu.

Pohony elektromotorů

Elektromotory umožňují ruční, poloautomatické a automatické ovládání ventilu. Motory se většinou používají pro funkce otevření-zavření, i když je lze přizpůsobit umístění ventilu do libovolného bodu otevření, jak je znázorněno na obrázku níže. Motor je obvykle reverzibilního, vysokorychlostního typu připojený přes ozubené soukolí, aby se snížila rychlost motoru a tím se zvýšil točivý moment na vřetenu. Směr otáčení motoru určuje směr pohybu disku.
Elektrické ovládání může být poloautomatické, jako když je motor spouštěn řídicím systémem. Ruční ovládání ventilu zajišťuje ruční kolo, které lze připojit k ozubenému soukolí. Koncové spínače jsou běžně k dispozici pro automatické zastavení motoru při plně otevřené a plně uzavřené poloze ventilu. Koncové spínače jsou ovládány buď fyzicky polohou ventilu nebo torzně momentem motoru.

Hydraulické pohony

Hydraulické pohony umožňují poloautomatické nebo automatické polohování ventilu, podobně jako pneumatické pohony. Tyto pohony používají píst k přeměně signálního tlaku na pohyb dříku ventilu. Hydraulická kapalina je přiváděna na obě strany pístu, zatímco druhá strana je vypouštěna nebo odvzdušňována. Jako hydraulická kapalina se používá voda nebo olej. Elektromagnetické ventily se obvykle používají pro automatické ovládání hydraulické kapaliny pro přímé otevírání nebo zavírání ventilu. K ovládání hydraulické kapaliny lze také použít ruční ventily; tím zajišťuje poloautomatický provoz.

Samočinné ventily

Samočinné ventily používají k polohování ventilu systémovou kapalinu. Pojistné ventily, pojistné ventily, zpětné ventily a odvaděče kondenzátu jsou příklady samočinných ventilů. Všechny tyto ventily využívají některé vlastnosti systémové kapaliny k ovládání ventilu. Pro provoz těchto ventilů není nutný žádný zdroj energie mimo systém tekutiny.

Jednomagnetické ventilyse označují jako porucha otevřená nebo porucha uzavřená v závislosti na poloze ventilu s odpojeným elektromagnetem. Selhání otevřené elektromagnetické ventily se otevírají tlakem pružiny a zavírají přivedením energie do solenoidu. Solenoidové ventily zavřené při selhání se zavřou tlakem pružiny a otevřou se aktivací solenoidu. Dvojité solenoidové ventily obvykle selhávají „tak jak jsou“. To znamená, že poloha ventilu se nemění, když jsou oba solenoidy bez napětí.
Jedna aplikace solenoidových ventilů je ve vzduchových systémech, jako jsou ty, které se používají k dodávání vzduchu do pneumatických ovladačů ventilů. Elektromagnetické ventily slouží k ovládání přívodu vzduchu do pneumatického pohonu a tím i polohy pneumaticky ovládaného ventilu.

Rychlost výkonových aktuátorů

Ohledy na bezpečnost závodu určují rychlosti ventilů pro určité ventily související s bezpečností. Tam, kde musí být systém velmi rychle izolován nebo otevřen, je vyžadováno velmi rychlé ovládání ventilu. Tam, kde otevření ventilu vede ke vstřikování relativně studené vody do horkého systému, je nutné pomalejší otevírání, aby se minimalizoval tepelný šok. Technický návrh vybírá pohon pro bezpečnostní ventily na základě požadavků na rychlost a výkon a dostupnosti energie pro pohon.

Obecně platí, že nejrychlejší ovládání zajišťují hydraulické, pneumatické a solenoidové pohony. Solenoidy však nejsou praktické pro velké ventily, protože jejich velikost a požadavky na výkon by byly nadměrné. Také hydraulické a pneumatické pohony vyžadují systém pro poskytování hydraulické nebo pneumatické energie. Rychlost ovládání lze v obou případech nastavit instalací vhodně dimenzovaných otvorů v hydraulickém nebo pneumatickém potrubí. V určitých případech je ventil uzavřen tlakem pružiny, kterému brání hydraulický nebo pneumatický tlak, aby zůstal ventil otevřený.

Elektromotory poskytují relativně rychlé ovládání. Skutečná rychlost ventilu je nastavena kombinací otáček motoru a převodového poměru. Tato kombinace může být zvolena tak, aby poskytovala plný zdvih ventilu v rozsahu od asi dvou sekund do několika sekund.

Indikace polohy ventilu

Provozovatelé vyžadují indikaci polohy určitých ventilů, aby umožnili informovaný provoz zařízení. U takových ventilů je zajištěna dálková indikace polohy ventilu ve formě polohových světel, která indikují, zda jsou ventily otevřené nebo zavřené. Obvody vzdálené indikace polohy ventilu používají detektor polohy, který snímá polohu dříku a disku nebo polohu pohonu. Jedním typem detektoru polohy je mechanický koncový spínač, který je fyzicky ovládán pohybem ventilu.

Dalším typem jsou magnetické spínače nebo transformátory, které snímají pohyb svých magnetických jader, které jsou fyzicky ovládány pohybem ventilu.

Lokální indikace polohy ventilu se týká nějaké vizuálně rozpoznatelné charakteristiky ventilu, která indikuje polohu ventilu. Poloha ventilu stoupacího vřetena je indikována polohou vřetena. Ventily se stoupajícím vřetenem mají někdy malá mechanická ukazovátka, která jsou ovládána pohonem ventilu současně s ovládáním ventilu. Elektricky ovládané ventily mají obvykle mechanický ukazatel, který poskytuje místní indikaci polohy ventilu. Na druhou stranu některé ventily nemají žádnou funkci pro indikaci polohy.

Souhrn pohonů ventilů

• Ruční pohony jsou nejběžnějším typem ventilových pohonů. Ruční pohony zahrnují ruční kola připojená přímo k dříku ventilu a ruční kola připojená přes ozubená kola, aby byla zajištěna mechanická výhoda.
• Elektromotorické pohony se skládají z reverzibilních elektromotorů připojených k vřetenu ventilu přes ozubené soukolí, které snižuje rychlost otáčení a zvyšuje točivý moment.
• Pneumatické pohony využívají tlak vzduchu na jednu nebo obě strany membrány, aby poskytly sílu k umístění ventilu.
• Hydraulické pohony používají stlačenou kapalinu na jedné nebo obou stranách pístu k zajištění síly potřebné k umístění ventilu.
• Solenoidové pohony mají magnetický čep připevněný k dříku ventilu. Síla k polohování ventilu pochází z magnetické přitažlivosti mezi čepem na dříku ventilu a cívkou elektromagnetu v ovladači ventilu.