Поршневые исполнительные механизмы: принцип работы, виды и т.д.

принцип работы, виды и т.д.

Пневматический исполнительный механизм — устройство, которое использует давление сжатого воздуха, чтобы произвести механическое движение. Движение, которое произведено, затем может использоваться, чтобы выполнить функцию перемещения регулирующего органа в системе автоматического регулирования.

Движение, вырабатываемое пневматическим исполнительным механизмом может быть использовано, например, для выбора положения вентиля, управляющего потоком пара, воды или других жидкостей. Для управления положением заслонки или жалюзи, течением воздуха или других продуктов технологического процесса.

Пневматический исполнительный механизм

Обратите внимание на теорию автоматического регулирования и на приборы для регулирования.

Это наиболее распространенный тип исполнительных механизмов, используемых в автоматических системах регулирования технологических процессов.

Различаются три общих вида пневматических исполнительных механизмов, используемых в промышленности: мембранные исполнительные механизмы однонаправленного действия, мембранные исполнительные механизмы двойного действия и поршневые исполнительные механизмы.

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия классифицирован, как механизм однонаправленного действия, потому что воздушное давление вводится в исполнительный механизм только через один порт и давление воздействует только на одну сторону мембраны.

Такой тип исполнительного механизма мог бы использоваться для управления движением клапана на топливной линии или для регулирования расхода питательной воды в котел, когда очень опасно прекращение потока воды в котел.

Мембранный исполнительный механизм однонаправленного действия

В состав такого механизма входит:

1. Гибкая мембрана, часто сделанная из прорезиненной ткани;
2. Металлический диск, который принимает на себя нагрузку и поддерживает мембрану;
3. Пружина, которая прикладывает предварительное усилие на мембрану и шток, связанный с мембраной и перемещающийся при прогибе мембраны;
4. Орган управления, движение которого будет обеспечивать исполнительный механизм;

Принцип действия:

1. Давление вводится в механизм;
2. Мембрана прогибается вверх, сжимая пружину и поднимая шток;
3. Шток двигается пропорционально величине давления воздуха, приложенного к исполнительному механизму через порт ввода давления.

Связь движения штока с величиной приложенного давление воздуха означает, что управление прилагаемым давлением позволяет исполнительному механизму устанавливать регулирующий орган в любой заданной точке его зоны перемещения.

Мембранный исполнительный механизм двойного действия

Мембранные исполнительные механизмы двойного действия содержат два порта для ввода давления. Такие механизмы часто используются там, где ограничено пространство для размещения клапана. Давление воздуха обеспечивает усилия для движения в обоих направлениях и не имеется никакой потребности в применении громоздкой пружины, используемой в мембранных исполнительных механизмах однонаправленного действия.

Мембранные исполнительные механизмы двойного действия

Принцип действия:

Головка исполнительного механизма разделена на две секции или камеры, мембранной и двумя металлическими дисками. Имеются два порта, по одному для каждой камеры.
1. Давление воздуха, прилагаемое к нижнему порту, перемещает мембрану и шток вверх;
2. Давление воздуха, прилагаемое к верхнему порту, перемещает мембрану и шток вниз.

Так как давление воздуха обеспечивает силу для движения в двух направлениях, это исполнительный механизм двойного действия.

Поршневой исполнительный механизм

В поршневом пневматическом исполнительном механизме давление воздуха действует на поршень в цилиндре для развития тяги и создания движения. Поршневой исполнительный механизм позволяет обеспечивать большее перемещение штока, которое ограничено лишь практической длиной цилиндра.

Поршневой пневматический исполнительный механизм хорошо подходит для работ, где требуется передвижение на большее расстояние. Обычно используется для выбора положения жалюзи и заслонок, которые управляют потоком воздуха или других газов в промышленных процессах.

Поршневой исполнительный механизм

В состав такого механизма входит:

1. Цилиндр;
2. Две торцевые крышки, которые герметично закрывают цилиндр;
3. Два порта, через которые сжатый воздух поступает в цилиндр или выходит из него;
4. Поршень, который перемещается в цилиндре;
5. Шток поршня, который соединяет поршень с органом управления, приводимым в действие исполнительным механизмом.

Принцип действия:

1. Поршень перемещается под действием давления воздуха, подаваемого через один порт;
2. В это время воздух на другой стороне поршня выпускается наружу через другой воздушный канал, соединенный с атмосферой;

Поршневой пневматический исполнительный механизм

Исполнительный механизм
устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора в перемещение регулирующего органа

Электрический исполнительный механизм
устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора при помощи электрической энергии, чтобы произвести механическое движение

Гидравлический исполнительный механизм
устройство, преобразующее выходной сигнал регулятора при помощи силы жидкости под давлением.

Дифференциальное регулирование
выработка составляющей выходного сигнала регулятора в зависимости от скорости отклонения регулируемой переменной

Интегральное регулирование
формирует регулирующее воздействие пропорционально интегралу отклонения регулируемой величины так долго, пока существует отклонение

3. Гидравлические исполнительные механизмы

Гидравлические
исполнительные механизмы обычно
выполняются поршневыми или шестеренчатыми.
Поршневые исполнительные механизмы
выполняются однопоршневыми и
многопоршневыми. Однопоршневые
механизмы, в свою очередь, разделяются
на механизмы одностороннего и двустороннего
действия с поступательным и вращательным
движением. Принцип действия поршневых
исполнительных механизмов основан на
том, что создаваемая разность усилий,
действующих с двух сторон на поршень,
вызывает соответствующее перемещение
поршня.

На
рис. 3 α
показан
разрез и общий вид поршневого
исполнительного механизма без
регулирующего органа.

На
рис. 3 б показан поршневой исполнительный
механизм с кривошипной передачей и
общий вид исполнительного механизма с
регулирующим органом.

На
рис. 3 в
показан
исполнительный механизм с вращательным
движением поршня двустороннего действия
без регулирующего органа. В поршневых
исполнительных механизмах, работающих
при больших давлениях, следует обращать
особое внимание на уплотнение в местах
трения.

Существенной
характеристикой исполнительного
механизма является время полного хода,
т. е. время, в течение которого поршень
серводвигателя переместится из одного
крайнего положения в другое при полностью
открытом подводе рабочей жидкости к
двигателю.

Время
полного хода механизма можно определить
из выражения

(1)

где

максимальное проходное сечение
трубопровода, подводящего рабочую
жидкость к механизму,см2;

— максимальный
рабочий ход поршня серводвигателя, см;
F—площадь
поршня серводвигателя, см2;

— удельный
вес рабочей среды, кг/см3;

P
— рабочее давление, кгс/см2;

Q
— суммарная нагрузка на серводвигатель,
кг;

g

ускорение
силы тяжести.

Рис.
3. Гидравлические исполнительные
механизмы: а

поршневой без регулирующего органа; б

поршневой с кривошипной передачей; в

поршневой с вращательным движением
поршня двухстороннего действия без
регулирующего органа.

Многопоршневые
исполнительные механизмы

На
рис. 4 изображен многопоршневой
исполнительный механизм, принцип
действия которого сводится к следующему.
К нескольким цилиндрам 1,
размещенным
по периферии в теле массивного ротора
2,
который
вращается в корпусе 3,
подводится
по каналу 4
поочередно
масло под давлением. Поршни 5,
перемещаясь
под давлением масла через шарнирные
сочленения 6,
воздействуют
на наклонно расположенный диск 7.
Усилие,
с которым действует каждый поршень на
диск, разлагается на нормальное к
плоскости диска, гасящееся упором, и
тангенциальное, создающее вращающий
момент на диск относительно его оси
вращения. Диск, вращаясь, поворачивает
ротор и тем самым подводит очередной
поршень к каналу 4.
При
обратном холостом ходе поршня масло
свободно выливается наружу по каналу
8.

Рис.
4. Многопоршневой исполнительный
механизм.

Изменением
наклона диска можно изменить рабочий
ход поршней, а следовательно и мощность
двигателя. Количество рабочих цилиндров
обычно колеблется в пределах от 5 до 9.
Рабочий угол α
наклона
диска 7
к
вертикальной плоскости изменяется
обычно в пределах 12—15°.

Исполнительные
механизмы данной конструкции позволяют
получить большой крутящий момент в
небольших габаритах. Инерционность
исполнительного двигателя в переходном
режиме весьма незначительна.

Шестеренчатые
исполнительные механизмы

Принцип
действия шестеренчатого исполнительного
механизма, изображенного на рис. 5,
состоит в следующем. Рабочая жидкость
под давлением подводится к отверстию
в корпусе 1
механизма
и, воздействуя на зубцы шестерен 2
и
3,
заставляет
последние вращаться. Жидкость под
давлением создает соответствующий
вращающий момент на валу шестерни 3.
С
помощью регулировки давления рабочей
жидкости можно менять вращающий момент
механизма. Шестеренчатый механизм в
динамическом режиме обладает весьма
малой инерционностью.

Рис.
5. Шестеренчатый исполнительный механизм.

Поршневые приводы двойного действия, пневматические линейные приводы ATI Actuators

Характеристики линейного пневматического привода

  • Наш привод серии L идеально подходит для регулирующих клапанов. Благодаря плавной работе от скорости от 0,012 дюйма в секунду до 12 дюймов менее чем за секунду.
  • Наш привод серии HDL идеально подходит для двухпозиционных систем.
  • Для антипомпажных приложений и других высокоскоростных приложений

    дизайн подушки

    Конструкция подушки пневматического цилиндра

     

    Эта конструкция отличается от стандартных подушек гидравлического и пневматического цилиндра тем, что в ней используется неподвижная пластина вместо модификации головки цилиндра. Это позволяет увеличить длину подушки по сравнению с другими конструкциями. Длина амортизированной части хода может быть легко изменена при проектировании путем простого удлинения цилиндра, крепления пластины и демпфера на штоке поршня. Мы также используем тарельчатые клапаны, чтобы цилиндр мог быстро выйти из подушки. В других конструкциях это достигается с помощью небольших шаровых обратных клапанов, которые не могут проходить вблизи такого объема воздуха, тем самым замедляя начало хода.

    Конструкция подушки имеет регулируемый ограничитель, позволяющий регулировать амортизирующую часть хода.

    встроен в узел поршневого цилиндра. Эта конструкция отличается от стандартных подушек гидравлических и пневматических цилиндров тем, что в ней используется стационарная пластина вместо модификации головки цилиндра. Это позволяет увеличить длину подушки по сравнению с другими конструкциями. Длина амортизированной части хода может быть легко изменена при проектировании путем простого удлинения цилиндра, крепления пластины и демпфера на штоке поршня.

  • Мы также используем тарельчатые клапаны, позволяющие цилиндру быстро выходить из подушки. В других конструкциях это достигается с помощью небольших шаровых обратных клапанов, которые не могут проходить вблизи такого объема воздуха, тем самым замедляя начало хода.
  • Адаптивный характер нашей конструкции позволяет автоматизировать работу клапанов без остановки производства.
  • Наши пневматические приводы подходят для широкого спектра применений клапанов, от очень высоких до очень низких требований к осевому усилию.

Если ваше приложение или операция использует воздух в качестве источника энергии, вы можете рассмотреть пневматические приводы . Эти приводы используют сжатый воздух для выработки энергии. Тип поршневого привода создает линейную силу посредством воздуха, воздействующего на поршень.

 

Пневматический линейный привод ATI поставляется как в форме привода двойного действия, так и в форме привода с пружинным возвратом, и оба варианта могут оказаться выгодными в следующих отраслях:

Oil & Gas
Power
Chemical
Pulp & Paper
Mining
Water

The Two Types of Pneumatic Linear Actuators Offered by ATI

Spring Return Actuators

Double Acting Actuators

The Pneumatic Linear Привод с пружинным возвратом

Привод с пружинным возвратом использует конфигурацию с пружинным возвратом, в которой используется воздух или жидкость, подаваемые к одной стороне поршня. В этом сценарии энергия, необходимая для приведения в действие клапана, исходит от пружины на противоположной стороне поршня. Источник энергии, который может быть воздухом или жидкостью, используется для открытия и закрытия клапана, а пружина используется для создания движения.

Стандартные технические характеристики привода с пружинным возвратом:

Диаметр отверстия: от 4 до 44 дюймов
Ход: от 1 до 22 дюймов
Максимальное рабочее давление: 150 фунтов на кв. дюйм
Испытание на статическое давление: 225 фунтов на кв. до 50 000 фунтов
Температурный диапазон: стандартный от -40ºF до 200ºF (низкотемпературный от -65ºF до 200ºF и высокотемпературный от -20ºF до 400ºF)

например, регулировка давления воздуха, изменение клапанов и/или увеличение диаметра отверстия.

Пневматический линейный привод двойного действия

Привод двойного действия сконфигурирован так, что воздух или жидкость, используемые в качестве источника энергии, находятся с обеих сторон поршня. Движение для приведения в действие клапана, включая его открытие и закрытие, достигается за счет использования одной стороны, настроенной на более высокое давление.

Стандартные характеристики привода двойного действия:

Диаметр отверстия: от 4 до 44 дюймов
Ход: от 1 до 22 дюймов
Максимальное рабочее давление: 150 фунтов/кв. F)

Несмотря на то, что приведенные выше характеристики являются стандартными, имеются варианты с большим диаметром отверстия, более длинным ходом и более высоким давлением.

Пневматический привод Актуальность в определенных отраслях и областях применения

Пневматические линейные приводы считаются зрелой технологией, а это означает, что цена относительно ниже, чем у других приводов, и может продолжать снижаться. Кроме того, преимущества включают их надежность, которая выше, чем у их электрических аналогов. Существует также широкий ассортимент по размеру и времени срабатывания, что делает настройку более эффективной.

Из-за этих и других преимуществ пневматический привод клапана и поршневые приводы желательны в большинстве отраслей промышленности и становятся востребованными в других отраслях, не упомянутых выше, таких как полупроводниковая и автомобильная промышленность.

Получите пневматический линейный привод, разработанный для вашей отрасли

Если вы ищете надежный привод давления , то пневматические линейные приводы — отличный вариант для ваших операций или приложений. Мы можем помочь вам понять, что вы получаете, и убедиться, что вы получаете именно то, что соответствует вашим спецификациям.

Пневматический поршневой привод SSS | СЛБ

Актуатор

Приводы наземной системы безопасности

SSS включают пневматический поршневой привод, который используется в пневматических системах и обычно монтируется на верхний главный и крыльчатый клапан для последовательного закрытия во время операций по останову. Чтобы открыть задвижку, привод подает направленное вниз усилие при приложении пневматического давления от внешнего источника. Когда управляющее давление сбрасывается, давление в корпусе клапана с помощью пружины сжатия в приводе возвращает поршень в его нормальное положение. Потеря управляющего давления приводит к тому, что привод действует как отказобезопасное закрытое устройство, когда он адаптирован к задвижкам обратного действия.

Пневматический поршневой привод управляет клапанами размером от 1 13/16 до 16 дюймов. Поршень привода предлагается в размерах от 8 до 20 дюймов, чтобы оптимизировать управляющее давление для применения.

Характеристики

  • Быстроразъемная крышка, позволяющая снимать привод без сброса давления в клапане, что значительно сокращает время простоя и потери производительности
  • Поднимающийся шток обеспечивает визуальную индикацию положения клапана
  • Внешнее предохранительное устройство защиты привода от избыточного давления
  • Компактная конструкция упрощает обслуживание в ограниченном пространстве
  • Возможности резки проволоки на некоторых моделях обеспечивают надежное закрытие ворот во время операций на кабеле

Технические характеристики

Обслуживание поршня 13 дюймов

  • Максимальное рабочее давление: 250 фунтов на кв. дюйм [17 бар]
  • Производственное испытательное давление: 405 фунтов на кв. дюйм [28 бар]
Максимальное управляющее давление
  
Устанавливается на 2-дюймовый клапан (0,016 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на клапан 2 1/2 дюйма (0,018 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 3-дюймовый клапан (0,025 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 4-дюймовый клапан (0,036 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 5-дюймовый клапан (0,062 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 6-дюймовый клапан (0,072 × давление клапана) + 3 фунта на кв. дюйм [0,20 бар]
Модель Вес изделия, фунт [кг]
1303  227 [103 кг]
1304  248 [112 кг]
1306  283 [128 кг]


Обслуживание поршня 17 дюймов

  • Максимальное рабочее давление: 250 фунтов на кв. дюйм [17 бар]
  • Производственное испытательное давление: 405 фунтов на кв. дюйм [28 бар]
Максимальное управляющее давление      
Устанавливается на 2-дюймовый клапан (0,09 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на клапан 2-1/2 дюйма (0,011 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 3-дюймовый клапан (0,014 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 4-дюймовый клапан (0,021 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 5-дюймовый клапан (0,037 × давление клапана) + 5 фунтов на кв. дюйм [0,34 бар]
Устанавливается на 6-дюймовый клапан (0,042 × давление клапана) + 3 фунта на кв. дюйм [0,20 бар]
Устанавливается на 8-дюймовый клапан (0,070 × давление клапана) + 3 фунта на кв. дюйм [0,20 бар]
Модель Вес изделия, фунт [кг]
1703 437 [198]
1704 450 [204]
1706 488 [221]
1708 508 [230]

Обслуживание поршня 20 дюймов

  • Диапазон рабочих температур: от –20 до 250 °F [–29до 121 град С]
Максимальное управляющее давление   
Устанавливается на 2-дюймовый клапан (0,006 × давление клапана) + 5 фунтов на кв.