1. Czym jest pneumatyczny zawór motylkowy?
Pneumatyczny zawór motylkowy to zawór ćwierćobrotowy służący do regulacji lub odcinania przepływu cieczy w rurociągu. Składa się z okrągłej tarczy (często nazywanej „dyskiem”) zamontowanej na trzpieniu, która obraca się wewnątrz korpusu zaworu. „Pneumatyczny” odnosi się do mechanizmu napędowego, który wykorzystuje sprężone powietrze do sterowania zaworem, umożliwiając zdalne lub automatyczne sterowanie.
Zawór motylkowy pneumatyczny można podzielić na dwa główne elementy: siłownik pneumatyczny i zawór motylkowy.
· Korpus zaworu motylkowego: Składa się z korpusu zaworu, dysku (tarczy), trzpienia i gniazda. Dysk obraca się wokół trzpienia, otwierając i zamykając zawór.
· Siłownik pneumatyczny: wykorzystuje sprężone powietrze jako źródło zasilania, napędzając tłok lub łopatkę w celu wytworzenia ruchu liniowego lub obrotowego.
Kluczowe komponenty
*Zawór motylkowy:
- Korpus zaworu: Obudowa, w której znajduje się dysk i która łączy się z rurą.
- Dysk (dysk): Płaska lub lekko uniesiona płytka regulująca przepływ. Zawór otwiera się, gdy jest ustawiony równolegle do kierunku przepływu; gdy jest ustawiony prostopadle, zamyka się.
- Trzpień: Pręt połączony z tarczą, który przenosi siłę obrotową z siłownika.
- Uszczelki i gniazda: zapewniają szczelne zamknięcie i zapobiegają wyciekom.
*Aparat
- Siłownik pneumatyczny: Zazwyczaj tłokowy lub membranowy, przetwarza ciśnienie powietrza na ruch mechaniczny. Może być dwustronnego działania (ciśnienie powietrza do otwierania i zamykania) lub jednostronnego działania (powietrze w jednym kierunku, sprężyna do powrotu).
2. Zasada działania
Działanie pneumatycznego zaworu motylkowego to w zasadzie proces łańcuchowy „uruchamiania sprężonym powietrzem”→napęd siłownika→„Obrót tarczy w celu kontrolowania przepływu”. Mówiąc prościej, energia pneumatyczna (sprężone powietrze) jest zamieniana na obrotowy ruch mechaniczny w celu ustawienia tarczy.
2.1. Proces aktywacji:
- Do siłownika pneumatycznego doprowadzane jest sprężone powietrze ze źródła zewnętrznego (np. sprężarki lub układu sterowania).
W siłowniku dwustronnego działania powietrze wpływa do jednego portu, aby obrócić trzpień zaworu zgodnie z ruchem wskazówek zegara (tj. otworzyć zawór), a wpływa do drugiego portu, aby obrócić go w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Powoduje to liniowy ruch tłoka lub membrany, który jest przekształcany w obrót o 90 stopni przez mechanizm zębatkowy lub jarzmowy.
- W siłowniku jednostronnego działania ciśnienie powietrza naciska tłok na sprężynę, otwierając zawór, a uwolnienie powietrza powoduje jego automatyczne zamknięcie przez sprężynę (konstrukcja zabezpieczona przed awarią).
2.2. Działanie zaworu:
- Gdy siłownik obraca trzpień zaworu, tarcza obraca się wewnątrz korpusu zaworu.
- Pozycja otwarta: Tarcza jest równoległa do kierunku przepływu, minimalizując opór i umożliwiając pełny przepływ przez rurociąg. - Pozycja zamknięta: Tarcza obraca się o 90 stopni, prostopadle do przepływu, blokując przejście i uszczelniając gniazdo.
- Położenie pośrednie może dławić przepływ, chociaż zawory motylkowe są bardziej odpowiednie do pracy w trybie otwórz-zamknij niż do precyzyjnej regulacji ze względu na ich nieliniową charakterystykę przepływu.
2.3. Kontrola i sprzężenie zwrotne:
- Siłownik jest zwykle połączony z zaworem elektromagnetycznym lub pozycjonerem, co umożliwia precyzyjną kontrolę za pomocą sygnałów elektrycznych.
- Czujnik może dostarczać informacji zwrotnych o położeniu zaworu, co gwarantuje niezawodną pracę systemów zautomatyzowanych.
3. Pojedynczego i podwójnego działania
3.1 Siłownik dwustronnego działania (bez sprężyny powrotnej)
Siłownik ma dwie przeciwległe komory tłokowe. Sprężone powietrze jest sterowane za pomocą zaworu elektromagnetycznego, który naprzemiennie przełącza komorę „otwierającą” i „zamykającą”:
Kiedy sprężone powietrze dostaje się do komory „otwierającej”, wypycha tłok, powodując obrót trzpienia zaworu zgodnie z ruchem wskazówek zegara (lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, w zależności od konstrukcji), co z kolei powoduje obrót tarczy i otwarcie rurociągu.
Gdy sprężone powietrze dostaje się do komory zamykającej, popycha tłok w przeciwnym kierunku, powodując obrót tarczy zaworu w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, co zamyka rurociąg. Cechy: W przypadku utraty sprężonego powietrza tarcza pozostaje w swojej aktualnej pozycji („zabezpieczenie przed awarią”).
3.2 Siłownik jednostronnego działania (z powrotem sprężynowym)
Siłownik posiada tylko jedną komorę wlotową powietrza, a po drugiej stronie znajduje się sprężyna powrotna:
Podczas przepływu powietrza: Sprężone powietrze dostaje się do komory wlotowej, pokonując siłę sprężyny i wypychając tłok, co powoduje obrót tarczy do pozycji „otwartej” lub „zamkniętej”;
W przypadku utraty powietrza: Siła sprężyny zostaje zwolniona, co powoduje odsunięcie tłoka i powrót tarczy do wstępnie ustawionej „pozycji bezpieczeństwa” (zwykle „zamkniętej”, ale może być również „otwartej”).
Cechy: Posiada funkcję „zabezpieczenia przed awarią” i nadaje się do stosowania w aplikacjach wymagających środków bezpieczeństwa, takich jak te związane z mediami łatwopalnymi, wybuchowymi i toksycznymi.
4. Zalety
Pneumatyczne zawory motylkowe nadają się do szybkiej obsługi, zazwyczaj wymagającej jedynie ćwierć obrotu, dzięki czemu sprawdzają się w takich gałęziach przemysłu, jak uzdatnianie wody, ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja oraz przetwórstwo chemiczne.
- Szybki czas reakcji dzięki zastosowaniu siłownika pneumatycznego.
- Niskie koszty i prostsza konserwacja w porównaniu do alternatyw elektrycznych lub hydraulicznych.
- Kompaktowa i lekka konstrukcja.