מבוא למפעילי שסתומים

מפעילי שסתומים

מפעילי שסתומים נבחרים על סמך מספר גורמים כולל מומנט הדרוש להפעלת השסתום והצורך בהפעלה אוטומטית. סוגי מפעילים כוללים גלגל יד ידני, מנוף ידני, מנוע חשמלי, פנאומטי, סולנואיד, בוכנה הידראולית, והפעלה עצמית. כל המפעילים למעט גלגל היד והידית ניתנים להתאמה להפעלה אוטומטית.

מפעילים ידניים, קבועים ופטישים
מפעילים ידניים מסוגלים למקם את השסתום בכל מיקום אך אינם מאפשרים פעולה אוטומטית. המפעיל המכני הנפוץ ביותר הוא גלגל היד. סוג זה כולל גלגלי יד מקובעים לגזע, גלגלי פטיש וגלגלי יד המחוברים לגזע באמצעות גלגלי שיניים.

גלגלי יד קבועים לגזע
כפי שמודגם בתמונה בגלגלי היד הימניים הקבועים לגזע מספקים רק את היתרון המכני של הגלגל. כאשר שסתומים אלו נחשפים לטמפרטורות עבודה גבוהות, קשירת השסתומים מקשה על הפעולה.

גלגל יד האמר
כפי שמתואר בתמונה, גלגל היד הפטיש נע בחופשיות דרך חלק מהסיבוב שלו ואז פוגע בזיז בגלגל משני. הגלגל המשני מחובר לגזע השסתום. עם סידור זה, ניתן לסגור את השסתום לסגירה הדוקה או לפתוח אותו אם הוא תקוע סגור.

תיבת הילוכים בהפעלה ידנית

אם יש צורך ביתרון מכני נוסף עבור שסתום המופעל ידנית, מכסה המנוע מצויד בראשי הילוכים בהפעלה ידנית כפי שמוצג בתמונה. מפתח ברגים מיוחד או גלגל יד המחובר לציר הפיניון מאפשר לאדם אחד להפעיל את השסתום כאשר ייתכן שיהיה צורך בשני אנשים ללא יתרון ההילוכים. מכיוון שנדרשים מספר סיבובים של הגלגל כדי לייצר סיבוב אחד של גזע השסתום, זמן הפעולה של שסתומים גדולים הוא ארוך במיוחד. השימוש במנועי אוויר ניידים המחוברים לציר הפיניון מקטין את זמן פעולת השסתום.

תיבת הילוכים בהפעלה ידנית

אם יש צורך ביתרון מכני נוסף עבור שסתום המופעל ידנית, מכסה המנוע מצויד בראשי הילוכים בהפעלה ידנית כפי שמוצג בתמונה. מפתח ברגים מיוחד או גלגל יד המחובר לציר הפיניון מאפשר לאדם אחד להפעיל את השסתום כאשר ייתכן שיהיה צורך בשני אנשים ללא יתרון ההילוכים. מכיוון שנדרשים מספר סיבובים של הגלגל כדי לייצר סיבוב אחד של גזע השסתום, זמן הפעולה של שסתומים גדולים הוא ארוך במיוחד. השימוש במנועי אוויר ניידים המחוברים לציר הפיניון מקטין את זמן פעולת השסתום.

מפעילי מנוע חשמלי

מנועים חשמליים מאפשרים פעולה ידנית, חצי אוטומטית ואוטומטית של השסתום. המנועים משמשים בעיקר לפונקציות פתיחה-סגירה, אם כי הם ניתנים להתאמה למיקום השסתום לכל פתיחה נקודתית כפי שמוצג בתמונה למטה. המנוע הוא בדרך כלל מסוג הפיך במהירות גבוהה המחובר באמצעות רכבת הילוכים כדי להפחית את מהירות המנוע ובכך להגדיל את המומנט בגבעול. כיוון סיבוב המנוע קובע את כיוון תנועת הדיסק.
ההפעלה החשמלית יכולה להיות חצי אוטומטית, כמו כאשר המנוע מופעל על ידי מערכת בקרה. גלגל יד, שניתן להתחבר לרכבת ההילוכים, מספק הפעלה ידנית של השסתום. מתגי גבול מסופקים בדרך כלל כדי לעצור את המנוע באופן אוטומטי במצבי שסתום פתוח וסגור מלא. מתגי הגבלה מופעלים או פיזית לפי מיקום השסתום או פיתול לפי מומנט של המנוע.

מפעילים הידראוליים

מפעילים הידראוליים מספקים מיקום חצי אוטומטי או אוטומטי של השסתום, בדומה למפעילים פניאומטיים. מפעילים אלה משתמשים בבוכנה כדי להמיר לחץ אות לתנועת גזע שסתום. נוזלים הידראוליים מוזנים לשני צידי הבוכנה בעוד הצד השני מנוקז או מדמם. מים או שמן משמשים כנוזל הידראולי. שסתומי סולנואיד משמשים בדרך כלל לשליטה אוטומטית של הנוזל ההידראולי כדי לכוון את הפתיחה או הסגירה של השסתום. ניתן להשתמש בשסתומים ידניים גם לשליטה על הנוזל ההידראולי; ובכך מספק פעולה חצי אוטומטית.

שסתומים בהפעלה עצמית

שסתומים בהפעלה עצמית משתמשים בנוזל המערכת כדי למקם את השסתום. שסתומי הקלה, שסתומי בטיחות, שסתומי סימון ומלכודות קיטור הם דוגמאות לשסתומים בהפעלה עצמית. כל השסתומים הללו משתמשים במאפיין כלשהו של נוזל המערכת כדי להפעיל את השסתום. אין צורך במקור כוח מחוץ לאנרגיית הנוזל של המערכת להפעלת השסתומים הללו.

שסתומי סולנואיד בודדיםנקראים כשל פתוח או כשל סגור בהתאם למיקום השסתום עם הסולנואיד מנותק. שסתומי סולנואיד נכשלים נפתחים על ידי לחץ קפיץ ונסגרים על ידי הפעלת הסולנואיד. שסתומי סולנואיד סגורים נכשלים נסגרים על ידי לחץ קפיץ ונפתחים על ידי הפעלת הסולנואיד. שסתומי סולנואיד כפולים בדרך כלל נכשלים "כמו שהם". כלומר, מיקום השסתום אינו משתנה כאשר שני הסולנואידים מובטלים.
יישום אחד של שסתומי סולנואיד הוא במערכות אוויר כגון אלו המשמשות לאספקת אוויר למפעילי שסתומים פניאומטיים. שסתומי הסולנואיד משמשים לשליטה באספקת האוויר למפעיל הפנאומטי ובכך את מיקום השסתום המופעל פניאומטי.

מהירות מפעילי כוח

שיקולי בטיחות במפעל מכתיבים מהירויות שסתומים עבור שסתומים מסוימים הקשורים לבטיחות. כאשר יש לבודד או לפתוח מערכת במהירות רבה, נדרשת הפעלת שסתומים מהירה מאוד. כאשר פתיחת שסתום גורמת להזרקת מים קרים יחסית למערכת חמה, יש צורך בפתיחה איטית יותר כדי למזער הלם תרמי. תכנון הנדסי בוחר את המפעיל עבור שסתומים הקשורים לבטיחות בהתבסס על דרישות מהירות והספק וזמינות האנרגיה למפעיל.

באופן כללי, ההפעלה המהירה ביותר מסופקת על ידי מפעילים הידראוליים, פנאומטיים וסולנואידים. עם זאת, סולנואידים אינם מעשיים עבור שסתומים גדולים מכיוון שדרישות הגודל וההספק שלהם יהיו מוגזמות. כמו כן, מפעילים הידראוליים ופנאומטיים דורשים מערכת לאספקת אנרגיה הידראולית או פניאומטית. ניתן להגדיר את מהירות ההפעלה בכל מקרה על ידי התקנת פתחים בגודל מתאים בקווים ההידראוליים או הפנאומטיים. במקרים מסוימים, השסתום נסגר על ידי לחץ קפיץ, שמתנגד ללחץ הידראולי או פנאומטי כדי לשמור על השסתום פתוח.

מנועים חשמליים מספקים הפעלה מהירה יחסית. מהירות השסתום בפועל נקבעת על ידי השילוב של מהירות המנוע ויחס ההילוכים. ניתן לבחור שילוב זה כדי לספק מהלך מלא של השסתום בטווח שבין כשתי שניות למספר שניות.

חיווי מיקום שסתום

מפעילים דורשים ציון של מיקום שסתומים מסוימים כדי לאפשר תפעול ידע של המפעל. עבור שסתומים כאלה, חיווי מיקום שסתומים מרחוק מסופק בצורה של נורות מיקום המציינים אם השסתומים פתוחים או סגורים. מעגלי חיווי מרוחקים של מיקום שסתומים משתמשים בגלאי מיקום שמרגיש את מיקום הגזע והדיסק או את מיקום המפעיל. סוג אחד של גלאי מיקום הוא מתג הגבול המכני, המופעל פיזית על ידי תנועת שסתום.

סוג אחר הוא מתגים או שנאים מגנטיים שחשים תנועה של הליבות המגנטיות שלהם, המופעלות פיזית על ידי תנועת שסתומים.

חיווי מיקום שסתום מקומי מתייחס למאפיין כלשהו שניתן להבחין בו חזותית של השסתום המציין את מיקום השסתום. מיקום שסתום הגזע עולה מסומן על ידי מיקום הגזע. לשסתומי גזע שאינם עולים לפעמים יש מצביעים מכניים קטנים המופעלים על ידי מפעיל השסתום בו זמנית עם פעולת השסתום. לשסתומים המופעלים בכוח יש בדרך כלל מצביע מכני המספק חיווי מקומי של מיקום השסתום. מצד שני, לחלק מהשסתומים אין שום תכונה עבור חיווי מיקום.

סיכום מפעילי שסתומים

• מפעילים ידניים הם הסוג הנפוץ ביותר של מפעילי שסתומים. מפעילים ידניים כוללים גלגלי יד המחוברים לגזע השסתום ישירות וגלגלי יד המחוברים דרך גלגלי שיניים כדי לספק יתרון מכני.
• מפעילי מנועים חשמליים מורכבים ממנועים חשמליים הפיכים המחוברים לגזע השסתום באמצעות רכבת הילוכים המפחיתה את מהירות הסיבוב ומגדילה את המומנט.
• מפעילים פנאומטיים משתמשים בלחץ אוויר באחד הצדדים או בשני הצדדים של הסרעפת כדי לספק את הכוח למקם את השסתום.
• מפעילים הידראוליים משתמשים בנוזל בלחץ בצד אחד או בשני הצדדים של הבוכנה כדי לספק את הכוח הנדרש למיקום השסתום.
• למפעילי סולנואיד יש שבלול מגנטי המחובר לגזע השסתום. הכוח למקם את השסתום נובע מהמשיכה המגנטית בין הקליע על גזע השסתום לבין סליל האלקטרומגנט במפעיל השסתום.