Что делает привод двойного действия?

Использование привода для управления клапанами

Использование привода устраняет необходимость вручную открывать или закрывать клапан, поскольку привод выполняет эту задачу автоматически, управляя клапаном с помощью динамического интерфейса, интегрированного в систему. Вместо того, чтобы оператор вручную регулировал положение клапана, приводное устройство позволяет точно и эффективно управлять его работой на основе сигналов от системы.

Как и существует множество конструкций клапанов, таких как шаровой клапан, шиберный затвор, игольчатый клапан и другие, так же существует и множество типов приводов для управления этими клапанами. Приводы могут различаться по принципу работы, мощности и виду энергии, используемой для активации. Основные категории приводов включают пневматические, гидравлические и электрические приводы. Эти приводы используют различные источники энергии: пневматические приводы — сжатый воздух, гидравлические — жидкость под давлением, а электрические — электрическую энергию.

В данном контексте основное внимание будет уделено пневматическому приводу, так как он является одним из наиболее широко используемых и простых в эксплуатации типов.

Пневматическое приведение в действие четвертьоборотных устройств

Пневматический привод клапана — это механизм, который использует сжатый воздух для перемещения клапана. В зависимости от типа клапана и требуемого действия, пневматический привод может быть устроен разными способами. Например, для линейного движения (где элемент клапана перемещается по прямой траектории) могут использоваться пневматические линейные приводы. Эти приводы часто устанавливаются на такие типы клапанов, как шаровые клапаны или игольчатые клапаны, где требуется точная регулировка потока жидкости или газа.

Для вращательного действия, где требуется поворачивать запорный элемент клапана (например, в случае шарового клапана или дроссельной заслонки), используются пневматические приводные устройства с четвертьоборотным движением. Это означает, что элемент клапана поворачивается на 90 градусов (четверть оборота), чтобы полностью открыть или закрыть поток. Этот тип привода идеально подходит для управления клапанами, где требуется быстрый и точный поворот для открытия или закрытия потока.

Пневматические приводные системы часто выбираются за их простоту, быстродействие и возможность точного регулирования. Пневматический привод идеально подходит для применения в системах, где требуется высокая скорость работы и малое энергопотребление, а также в условиях, где другие типы энергии (гидравлическая или электрическая) могут быть менее удобны или экономичны.

Преимущества пневматических приводов

1. Высокая скорость отклика: Пневматические системы работают быстро и могут мгновенно переключать клапаны, что делает их идеальными для систем с высоким требованием к быстродействию.

2. Простота в обслуживании: Пневматические приводы имеют относительно простую конструкцию и не требуют сложного обслуживания или высококвалифицированных специалистов.

3. Низкие эксплуатационные расходы: В большинстве случаев пневматические приводы не требуют сложного оборудования для работы, что снижает эксплуатационные расходы.

4. Безопасность: В отличие от гидравлических приводов, которые могут создавать утечки жидкости под давлением, пневматические системы работают с воздухом, что исключает такие риски.

Конструкция реечной передачи в пневматических устройствах

Реечная передача является важным элементом в конструкции пневматических устройств, особенно в четвертьоборотных приводах, которые используются для управления шаровыми кранами и другими механизмами. В отличие от традиционных цилиндрических камер пневматических линейных поршневых приводов, которые могут использовать только один поршень, устройства с реечной передачей имеют более сложную конструкцию, включающую два поршня и центральный приводной вал.

Основные компоненты конструкции:

1. Поршни:

   • В этом устройстве используются два поршня, которые функционируют как рейка. Они размещены в основной камере корпуса и могут двигаться линейно в противоположных направлениях.
   • Поршни могут быть сжаты друг к другу или отталкиваться друг от друга, в зависимости от приложенной силы.

2. Приводной вал:

   • Центральный вал служит шестерней и взаимодействует с зубьями на рейках поршней.
   • Когда поршни движутся, зубья на их рейках всегда находятся в зацеплении с зубьями на приводном валу. Это обеспечивает преобразование линейного движения поршней в вращательное движение вала.

3. Зубчатая передача:

   • Зацепление зубьев поршней и приводного вала позволяет передавать вращательное движение в зависимости от направления движения поршней: при сжатии поршней вал вращается в одном направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки).

4. Передача движения к шаровому клапану:

   • Приводной вал соединен со штоком шарового крана через приводную втулку или муфту, что позволяет эффективно передавать вращательное движение на шаровой кран для его открытия или закрытия.

Принцип работы:

• Пневматическое давление:
  • Устройство использует давление воздуха для создания силы, которая толкает поршни в заданном направлении. Это направление определяет, будет ли шаровой клапан открыт или закрыт.
• Двойное действие:
  • Привод с реечной передачей работает как привод двойного действия, что означает, что он может перемещаться в обе стороны, в отличие от приводов с возвратной пружиной, которые могут возвращаться только в одно положение.

Применение:

Конструкция реечной передачи в пневматических устройствах широко используется в автоматизации процессов, где требуется точное и надежное управление потоками жидкостей или газов. Такие системы находят применение в различных отраслях, включая:

• Промышленность
• Системы HVAC
• Автоматизация производственных процессов

Привод двойного действия

Привод двойного действия — это конструкция, в которой используется воздух для выполнения обоих действий — раздвигания и сближения поршней. Такая система требует подачи воздуха в оба порта для того, чтобы выполнить полный цикл работы устройства. Отсюда и термин клапан двойного действия. В этой системе используются два порта подачи воздуха, которые интегрированы в конструкцию корпуса привода.

1. Первый порт подает воздух в камеру между двумя поршнями. Подача воздуха в этот порт создаёт давление, которое заставляет поршни разойтись и вращать приводной вал (например, с прикрепленной к нему шестерней) в одном направлении.
2. Второй порт подает воздух на противоположные поверхности поршней. Подача давления воздуха сюда заставляет поршни сближаться и вращать вал в противоположном направлении.

Часто в конструкции клапана двойного действия используется соленоид для управления подачей воздуха в эти порты. Это позволяет электрическому сигналу управлять процессом открытия и закрытия клапана, обеспечивая автоматизацию и точное управление посредством интерфейса соленоидного привода.

Возврат пружины

В конфигурации с пружинным возвратом в корпусе привода расположены пружины, которые опираются на внешние поверхности поршней. В этом случае, когда воздух подается в центральную камеру, подаваемое давление преодолевает сопротивление пружин. Когда давление воздуха достигает необходимого уровня (обычно от 60 до 80 фунтов на квадратный дюйм), оно заставляет поршни раздвигаться, что приводит к вращению приводного вала в одну сторону.

Однако, при отключении подачи воздуха или падении давления пружины автоматически возвращают поршни в исходное положение. Это движение пружин вызывает вращение вала в противоположном направлении, что приводит к закрытию клапана. Такая система называется пружинным возвратом. Как и в случае с приводом двойного действия, для управления открытием и закрытием клапана с пружинным возвратом может использоваться соленоидный привод, который управляет подачей воздуха с помощью электрического сигнала.

Позиция провала

Конфигурация с возвратной пружиной также имеет важное значение для положения отказа. Это означает, что при потере подачи воздуха клапан с пружинным возвратом будет возвращаться в заранее определённое положение — либо в открытое, либо в закрытое. Это поведение делает систему более безопасной в случае потери давления, поскольку клапан не останется в неопределённом положении.

В отличие от этого, конструкция с двойным действием имеет принципиальные отличия в случае отказа. Если клапан (например, шаровой или дроссельный) находится в полуоткрытом или полузакрытом положении и происходит потеря подачи воздуха, то клапан останется в этом положении, пока не будет восстановлена подача воздуха. В случае отсутствия подачи воздуха клапан не сможет самостоятельно вернуть своё положение и останется в зафиксированном состоянии, что может привести к нештатной ситуации в системе.

В таких случаях, если необходимо вернуть клапан в исходное положение (например, для обеспечения безопасного состояния системы), его придется вручную перевести в открытое или закрытое положение.

Преимущества приводов двойного действия

Приводы двойного действия имеют несколько значительных преимуществ по сравнению с приводами с возвратной пружиной, что делает их предпочтительным выбором в различных приложениях. Вот основные из этих преимуществ:

1. Компактность и легкость:

   • Отсутствие пружин в конструкции приводов двойного действия позволяет уменьшить общий размер и вес устройства. Это особенно важно в приложениях, где пространство ограничено, или где требуется легкость конструкции.

2. Снижение затрат:

   • Приводы двойного действия часто оказываются менее дорогими в производстве и установке, поскольку не требуют дополнительных компонентов, таких как пружины. Это может снизить общие затраты на систему.

3. Упрощенная установка:

   • Благодаря меньшему размеру и весу, приводы двойного действия легче устанавливать и монтировать, что сокращает время и трудозатраты на установку.

4. Улучшенная эффективность:

   • Усилие, необходимое для открытия клапана с приводом двойного действия, зависит только от крутящего момента, создаваемого клапаном и процессом. В отличие от этого, приводы с возвратной пружиной должны преодолевать как крутящий момент клапана, так и противодействующую силу пружин, что требует большего усилия и может снижать общую эффективность.

5. Более точное управление:

   • Приводы двойного действия обеспечивают более точное и контролируемое движение, так как они могут точно управлять открытием и закрытием клапана без необходимости учитывать дополнительные факторы, связанные с пружинами.

6. Устойчивость к отказам:

   • В случае отказа системы, отсутствие пружин может снизить вероятность возникновения проблем, связанных с пружинным возвратом. Это может повысить надежность системы в целом.

7. Гибкость в управлении:

   • Приводы двойного действия могут быть легко интегрированы в автоматизированные системы управления, что делает их более универсальными для применения в различных отраслях.