Úvod do pohonov ventilov

Ovládače ventilov

Ovládače ventilov sa vyberajú na základe množstva faktorov vrátane krútiaceho momentu potrebného na ovládanie ventilu a potreby automatického ovládania. Typy ovládačov zahŕňajú ručné ručné koleso, ručnú páku, elektrický motor, pneumatické, solenoidové, hydraulické piestové a samočinné. Všetky pohony okrem ručného ručného kolesa a páky sú prispôsobiteľné na automatické ovládanie.

Ručné, pevné a kladivové pohony
Ručné pohony sú schopné umiestniť ventil do akejkoľvek polohy, ale neumožňujú automatickú prevádzku. Najbežnejším typom mechanického ovládača je ručné koleso. Tento typ zahŕňa ručné kolieska pripevnené k drieku, kladivové ručné kolieska a ručné kolieska pripojené k drieku pomocou ozubených kolies.

Ručné kolesá pripevnené k drieku
Ako je znázornené na obrázku na pravej strane, kolesá upevnené na predstavec poskytujú iba mechanickú výhodu kolesa. Keď sú tieto ventily vystavené vysokým prevádzkovým teplotám, spojenie ventilov sťažuje prevádzku.

Ručné koleso kladiva
Ako je znázornené na obrázku, ručné koleso kladiva sa voľne pohybuje cez časť svojho otočenia a potom naráža na výstupok na sekundárnom kolese. Sekundárne koleso je pripevnené k drieku ventilu. S týmto usporiadaním môže byť ventil zatvorený, aby sa tesne uzavrel, alebo sa môže otvoriť, ak je zaseknutý.

Manuálne ovládaná prevodovka

Ak je potrebná dodatočná mechanická výhoda pre ručne ovládaný ventil, veko ventilu je vybavené ručne ovládanými hlavami prevodov, ako je znázornené na obrázku. Špeciálny kľúč alebo ručné koleso pripojené k pastorkovému hriadeľu umožňuje jednému jednotlivcovi ovládať ventil, keď môžu byť potrebné dve osoby bez výhody prevodu. Pretože na jedno otočenie drieku ventilu je potrebných niekoľko otáčok pastorka, je prevádzkový čas veľkých ventilov mimoriadne dlhý. Použitie prenosných vzduchových motorov pripojených k pastorkovému hriadeľu znižuje prevádzkový čas ventilu.

Manuálne ovládaná prevodovka

Ak je potrebná dodatočná mechanická výhoda pre ručne ovládaný ventil, veko ventilu je vybavené ručne ovládanými hlavami prevodov, ako je znázornené na obrázku. Špeciálny kľúč alebo ručné koleso pripojené k pastorkovému hriadeľu umožňuje jednému jednotlivcovi ovládať ventil, keď môžu byť potrebné dve osoby bez výhody prevodu. Pretože na jedno otočenie drieku ventilu je potrebných niekoľko otáčok pastorka, je prevádzkový čas veľkých ventilov mimoriadne dlhý. Použitie prenosných vzduchových motorov pripojených k pastorkovému hriadeľu znižuje prevádzkový čas ventilu.

Pohony elektromotorov

Elektromotory umožňujú manuálne, poloautomatické a automatické ovládanie ventilu. Motory sa používajú väčšinou na funkcie otvárania a zatvárania, aj keď sú prispôsobiteľné na umiestnenie ventilu do akéhokoľvek bodu otvorenia, ako je znázornené na obrázku nižšie. Motor je zvyčajne reverzibilný, vysokorýchlostný typ pripojený cez ozubené súkolesie, aby sa znížila rýchlosť motora a tým sa zvýšil krútiaci moment na vretene. Smer otáčania motora určuje smer pohybu disku.
Elektrické ovládanie môže byť poloautomatické, ako keď je motor spustený riadiacim systémom. Ručné ovládanie ventilu zabezpečuje ručné koleso, ktoré je možné zapojiť do ozubeného kolesa. Koncové spínače sa bežne používajú na automatické zastavenie motora v úplne otvorenej a úplne zatvorenej polohe ventilu. Koncové spínače sú ovládané buď fyzicky polohou ventilu alebo torzne krútiacim momentom motora.

Hydraulické pohony

Hydraulické pohony umožňujú poloautomatické alebo automatické polohovanie ventilu, podobne ako pneumatické pohony. Tieto ovládače používajú piest na premenu signálneho tlaku na pohyb drieku ventilu. Hydraulická kvapalina sa privádza na obe strany piestu, zatiaľ čo druhá strana sa vypúšťa alebo odvzdušňuje. Ako hydraulická kvapalina sa používa voda alebo olej. Elektromagnetické ventily sa zvyčajne používajú na automatické ovládanie hydraulickej kvapaliny na priame otváranie alebo zatváranie ventilu. Na ovládanie hydraulickej kvapaliny možno použiť aj ručné ventily; čím poskytuje poloautomatickú prevádzku.

Samočinne ovládané ventily

Samočinne ovládané ventily používajú systémovú kvapalinu na umiestnenie ventilu. Poistné ventily, poistné ventily, spätné ventily a odvádzače pary sú príkladmi samočinných ventilov. Všetky tieto ventily využívajú niektoré charakteristiky systémovej tekutiny na ovládanie ventilu. Na prevádzku týchto ventilov nie je potrebný žiadny zdroj energie mimo systémovej tekutiny.

Jednoduché solenoidové ventilysa označujú ako porucha otvorená alebo porucha zatvorená v závislosti od polohy ventilu s vypnutým solenoidom. Solenoidové ventily pri poruche sa otvárajú tlakom pružiny a zatvárajú privedením energie do solenoidu. Solenoidové ventily zatvorené pri poruche sa zatvoria tlakom pružiny a otvárajú privedením energie do solenoidu. Dvojité solenoidové ventily zvyčajne zlyhávajú „tak, ako sú“. To znamená, že poloha ventilu sa nemení, keď sú oba solenoidy bez napätia.
Jedna aplikácia solenoidových ventilov je vo vzduchových systémoch, ako sú tie, ktoré sa používajú na dodávanie vzduchu do pneumatických ovládačov ventilov. Elektromagnetické ventily slúžia na ovládanie prívodu vzduchu do pneumatického pohonu a tým aj polohy pneumaticky ovládaného ventilu.

Rýchlosť výkonových pohonov

Bezpečnostné hľadiská závodu určujú rýchlosti ventilov pre určité bezpečnostné ventily. Tam, kde musí byť systém veľmi rýchlo izolovaný alebo otvorený, je potrebné veľmi rýchle ovládanie ventilu. Tam, kde otvorenie ventilu vedie k vstreknutiu relatívne studenej vody do horúceho systému, je potrebné pomalšie otváranie, aby sa minimalizoval tepelný šok. Konštrukčný návrh vyberá pohon pre bezpečnostné ventily na základe požiadaviek na rýchlosť a výkon a dostupnosti energie pre pohon.

Vo všeobecnosti najrýchlejšie ovládanie zabezpečujú hydraulické, pneumatické a solenoidové pohony. Solenoidy však nie sú praktické pre veľké ventily, pretože ich veľkosť a požiadavky na výkon by boli nadmerné. Tiež hydraulické a pneumatické pohony vyžadujú systém na poskytovanie hydraulickej alebo pneumatickej energie. Rýchlosť aktivácie v oboch prípadoch môže byť nastavená inštaláciou vhodne dimenzovaných otvorov v hydraulickom alebo pneumatickom potrubí. V určitých prípadoch je ventil uzavretý tlakom pružiny, proti ktorému pôsobí hydraulický alebo pneumatický tlak, aby zostal ventil otvorený.

Elektromotory poskytujú relatívne rýchle ovládanie. Skutočná rýchlosť ventilu je nastavená kombináciou otáčok motora a prevodového pomeru. Táto kombinácia môže byť zvolená tak, aby poskytovala plný zdvih ventilu v rozsahu od približne dvoch sekúnd do niekoľkých sekúnd.

Indikácia polohy ventilu

Prevádzkovatelia požadujú označenie polohy určitých ventilov, aby umožnili informovanú prevádzku zariadenia. Pre takéto ventily je k dispozícii diaľková indikácia polohy ventilu vo forme polohových svetiel, ktoré indikujú, či sú ventily otvorené alebo zatvorené. Obvody diaľkovej indikácie polohy ventilu používajú detektor polohy, ktorý sníma polohu drieku a disku alebo polohu pohonu. Jedným typom detektora polohy je mechanický koncový spínač, ktorý je fyzicky ovládaný pohybom ventilu.

Ďalším typom sú magnetické spínače alebo transformátory, ktoré snímajú pohyb svojich magnetických jadier, ktoré sú fyzicky ovládané pohybom ventilov.

Lokálna indikácia polohy ventilu sa týka nejakej vizuálne rozpoznateľnej charakteristiky ventilu, ktorá indikuje polohu ventilu. Poloha ventilu stúpacieho drieku je indikovaná polohou drieku. Ventily so stúpajúcim vretenom majú niekedy malé mechanické ukazovatele, ktoré sú ovládané ovládačom ventilu súčasne s prevádzkou ventilu. Ventily poháňané motorom majú zvyčajne mechanický ukazovateľ, ktorý poskytuje miestnu indikáciu polohy ventilu. Na druhej strane niektoré ventily nemajú žiadnu funkciu na indikáciu polohy.

Súhrn ovládačov ventilov

• Ručné pohony sú najbežnejším typom pohonov ventilov. Manuálne pohony zahŕňajú ručné kolesá pripevnené priamo k drieku ventilu a ručné kolesá pripevnené cez ozubené kolesá, aby poskytovali mechanickú výhodu.
• Elektromotorické pohony pozostávajú z reverzibilných elektromotorov pripojených k drieku ventilu cez ozubené koleso, ktoré znižuje rýchlosť otáčania a zvyšuje krútiaci moment.
• Pneumatické pohony využívajú tlak vzduchu na jednej alebo oboch stranách membrány, aby poskytli silu na umiestnenie ventilu.
• Hydraulické pohony využívajú stlačenú kvapalinu na jednej alebo oboch stranách piestu, aby poskytli silu potrebnú na umiestnenie ventilu.
• Solenoidové ovládače majú magnetický uzáver pripevnený k drieku ventilu. Sila na umiestnenie ventilu pochádza z magnetickej príťažlivosti medzi výstupkom na drieku ventilu a cievkou elektromagnetu v ovládači ventilu.