Introducere în actuatoarele de supape

Actuatori de supape

Actuatoarele de supapă sunt selectate pe baza unui număr de factori, inclusiv cuplul necesar pentru a opera supapa și nevoia de acționare automată. Tipurile de actuatoare includ roată manuală, pârghie manuală, motor electric, pneumatic, solenoid, piston hidraulic și autoacționat. Toate dispozitivele de acționare, cu excepția roții de mână și a pârghiei manuale, sunt adaptabile la acționarea automată.

Actuatoare manuale, fixe și cu ciocan
Actuatoarele manuale sunt capabile să plaseze supapa în orice poziție, dar nu permit funcționarea automată. Cel mai comun tip de acţionare mecanică este roata de mână. Acest tip include roțile de mână fixate pe tijă, roțile de mână cu ciocan și roțile de mână conectate la tijă prin roți dințate.

Roțile de mână fixate pe tijă
După cum este ilustrat în imaginea din dreapta, roțile fixate pe tijă oferă doar avantajul mecanic al roții. Când aceste supape sunt expuse la temperaturi ridicate de funcționare, legarea supapelor face funcționarea dificilă.

Ciocan roată de mână
După cum este ilustrat în imagine, roata ciocanului se mișcă liber printr-o porțiune a turei sale și apoi lovește de un ureche de pe o roată secundară. Roata secundară este atașată la tija supapei. Cu acest aranjament, supapa poate fi închisă cu lovituri pentru o închidere etanșă sau poate fi deschisă dacă este blocată.

Cutie de viteze acţionată manual

Dacă este necesar un avantaj mecanic suplimentar pentru o supapă acționată manual, capacul supapei este echipat cu capete de angrenaj acționate manual, așa cum este ilustrat în imagine. O cheie specială sau roată de mână atașată la arborele pinionului permite unei persoane să opereze supapa atunci când ar putea fi necesare două persoane fără avantajul angrenajului. Deoarece sunt necesare mai multe ture ale pinionului pentru a produce o tură a tijei supapei, timpul de funcționare al supapelor mari este excepțional de lung. Utilizarea motoarelor portabile cu aer conectate la arborele pinionului scade timpul de funcționare al supapei.

Cutie de viteze acţionată manual

Dacă este necesar un avantaj mecanic suplimentar pentru o supapă acționată manual, capacul supapei este echipat cu capete de angrenaj acționate manual, așa cum este ilustrat în imagine. O cheie specială sau roată de mână atașată la arborele pinionului permite unei persoane să opereze supapa atunci când ar putea fi necesare două persoane fără avantajul angrenajului. Deoarece sunt necesare mai multe ture ale pinionului pentru a produce o tură a tijei supapei, timpul de funcționare al supapelor mari este excepțional de lung. Utilizarea motoarelor portabile cu aer conectate la arborele pinionului scade timpul de funcționare al supapei.

Actuatoare pentru motoare electrice

Motoarele electrice permit funcționarea manuală, semi-automată și automată a supapei. Motoarele sunt utilizate mai ales pentru funcții de deschidere-închidere, deși sunt adaptabile pentru poziționarea supapei în orice punct de deschidere, așa cum este ilustrat în imaginea de mai jos. Motorul este de obicei un tip reversibil, de mare viteză, conectat printr-un tren de viteze pentru a reduce viteza motorului și, prin urmare, a crește cuplul la tijă. Direcția de rotație a motorului determină direcția de mișcare a discului.
Acţionarea electrică poate fi semi-automată, ca atunci când motorul este pornit de un sistem de control. O roată de mână, care poate fi cuplată în trenul de viteze, asigură operarea manuală a supapei. În mod normal, întrerupătoarele de limitare sunt prevăzute pentru a opri automat motorul în pozițiile complet deschis și complet închis. Întrerupătoarele de limită sunt acționate fie fizic prin poziția supapei, fie torsiune prin cuplul motorului.

Actuatoare hidraulice

Actuatoarele hidraulice asigură poziționarea semi-automată sau automată a supapei, similar cu actuatoarele pneumatice. Aceste actuatoare folosesc un piston pentru a converti o presiune de semnal în mișcarea tijei supapei. Fluidul hidraulic este alimentat de fiecare parte a pistonului, în timp ce cealaltă parte este drenată sau evacuată. Ca fluid hidraulic se utilizează apă sau ulei. Supapele electromagnetice sunt utilizate de obicei pentru controlul automat al fluidului hidraulic pentru a direcționa fie deschiderea, fie închiderea supapei. Supapele manuale pot fi folosite și pentru controlul fluidului hidraulic; asigurand astfel o functionare semiautomata.

Supape auto-acționate

Supapele autoacționate folosesc fluidul de sistem pentru a poziționa supapa. Supapele de siguranță, supapele de siguranță, supapele de reținere și purgatoarele de abur sunt exemple de supape autoacționate. Toate aceste supape folosesc unele caracteristici ale fluidului de sistem pentru a acționa supapa. Nu este necesară nicio sursă de energie în afara energiei fluidului sistemului pentru funcționarea acestor supape.

Vane cu un singur solenoidsunt denumite fail open sau fail closed în funcție de poziția supapei cu solenoidul dezactivat. Electrovalvele cu deschidere defectuoasă sunt deschise prin presiunea arcului și închise prin punerea sub tensiune a solenoidului. Electrovalvele închise defectuoase sunt închise prin presiunea arcului și deschise prin punerea sub tensiune a solenoidului. Supapele duble cu solenoid de obicei eșuează „ca atare”. Adică, poziția supapei nu se schimbă atunci când ambii solenoizi sunt deconectați.
O aplicație a electrovalvelor este în sistemele de aer, cum ar fi cele utilizate pentru furnizarea de aer la actuatoarele de supape pneumatice. Electrovalvele sunt utilizate pentru a controla alimentarea cu aer a actuatorului pneumatic și, astfel, poziția supapei acționate pneumatic.

Viteza actuatoarelor de putere

Considerentele de siguranță ale instalației dictează vitezele supapelor pentru anumite supape legate de siguranță. Acolo unde un sistem trebuie să fie izolat sau deschis foarte rapid, este necesară acționarea foarte rapidă a supapei. În cazul în care deschiderea unei supape are ca rezultat injectarea de apă relativ rece într-un sistem fierbinte, este necesară deschiderea mai lentă pentru a minimiza șocul termic. Proiectarea tehnică selectează actuatorul pentru supapele legate de siguranță pe baza cerințelor de viteză și putere și a disponibilității energiei pentru actuator.

În general, cea mai rapidă acționare este asigurată de actuatoarele hidraulice, pneumatice și solenoide. Cu toate acestea, solenoizii nu sunt practici pentru supapele mari, deoarece cerințele lor de dimensiune și putere ar fi excesive. De asemenea, actuatoarele hidraulice si pneumatice necesita un sistem de furnizare a energiei hidraulice sau pneumatice. Viteza de acționare în ambele cazuri poate fi setată prin instalarea orificiilor de dimensiuni adecvate în liniile hidraulice sau pneumatice. În anumite cazuri, supapa este închisă prin presiunea arcului, la care se opune presiunea hidraulică sau pneumatică pentru a menține supapa deschisă.

Motoarele electrice asigură o acționare relativ rapidă. Viteza reală a supapei este setată de combinația dintre viteza motorului și raportul de transmisie. Această combinație poate fi selectată pentru a asigura cursa completă a supapei într-un interval de la aproximativ două secunde până la câteva secunde.

Indicarea poziţiei supapei

Operatorii necesită indicarea poziției anumitor supape pentru a permite funcționarea cu cunoștințe a instalației. Pentru astfel de supape, indicarea poziției supapei de la distanță este furnizată sub formă de lumini de poziție care indică dacă supapele sunt deschise sau închise. Circuitele de indicare a poziției supapelor la distanță utilizează un detector de poziție care detectează poziția tijei și discului sau poziția actuatorului. Un tip de detector de poziție este comutatorul de limită mecanic, care este acționat fizic prin mișcarea supapei.

Un alt tip sunt comutatoarele magnetice sau transformatoarele care simt mișcarea nucleelor ​​lor magnetice, care sunt acționate fizic de mișcarea supapei.

Indicația locală a poziției supapei se referă la unele caracteristici vizibile ale supapei care indică poziția supapei. Poziția supapei tijei în creștere este indicată de poziția tijei. Supapele cu tijă care nu se ridică au uneori mici indicatoare mecanice care sunt acționate de actuatorul supapei simultan cu funcționarea supapei. Supapele acţionate de putere au de obicei un indicator mecanic care oferă indicarea locală a poziţiei supapei. Pe de altă parte, unele supape nu au nicio caracteristică pentru indicarea poziției.

Rezumat actuatoare de supape

• Actuatoarele manuale sunt cel mai comun tip de actuatoare de supape. Actuatoarele manuale includ roțile de mână atașate direct la tija supapei și roțile de mână atașate prin roți dințate pentru a oferi un avantaj mecanic.
• Actuatoarele de motoare electrice constau din motoare electrice reversibile conectate la tija supapei printr-un tren dințat care reduce viteza de rotație și crește cuplul.
• Actuatoarele pneumatice folosesc presiunea aerului pe una sau pe ambele părți ale unei diafragme pentru a furniza forța de poziționare a supapei.
• Actuatoarele hidraulice folosesc un lichid sub presiune pe una sau ambele părți ale pistonului pentru a furniza forța necesară poziționării supapei.
• Actuatoarele cu solenoid au un melc magnetic atașat la tija supapei. Forța de poziționare a supapei provine din atracția magnetică dintre melcul de pe tija supapei și bobina electromagnetului din actuatorul supapei.