اکچویتور پنوماتیکی ، انواع و کاربرد های آن

اکچویتور پنوماتیکی یکی از تجهیزاتی است که به طور معمول بر روی شیر ها نصب می شود. در این مقاله در ارتباط با انواع این اکچویتور ها صحبت شده است.

اکچویتور پنوماتیکی ولو چیست؟

این دستگاه ها از هوای فشرده استفاده می کنند تا یک المان بسته ولو (شاخه، فنر یا مهره) را به موقعیت مورد نظر منتقل کنند. برای کار، آنها باید به اندازه کافی قدرتمند باشند که عضو بسته دریچه را با گشتاور کافی قرار دهند و باید در برابر نیروهای خارجی محافظت شوند. اکچویتور همچنین باید قدرت کافی را، هم در فنرها و هم در نیروی سیال، برای نگه داشتن شیر در موقعیت مورد نظر فراهم کند. بهترین اکچویتور ها همچنین موقعیت های خرابی را برای اهداف ایمنی فراهم می کنند.

شیرهای پنوماتیکی هنگام استفاده در تولید، عمر قطعات متحرک را افزایش می دهند. این بدان معنی است که شیرهای معیوب می توانند سرعت، دقت و روان بودن دستگاه را کاهش دهند. هنگامی که اکچویتور پنوماتیکی به درستی کار می کنند می توانند سرعت، دقت و سیال بودن یک فرآیند را افزایش دهند.

برای اطلاعات بیشتر می توانید مقاله ی زیر را بخوانید: اکچویتور ولو چیست؟

اکچویتور پنوماتیکی شیر چگونه کار می کند؟

هنگامی که فشار هوا تغییر می کند، دیافراگم از محل قرار گرفتن دریچه دور می شود. فشار هوا بر روی دوشاخه دریچه عمل می کند و این نیرو باعث باز شدن دریچه می شود.  برای یک اکچویتور در فشار ۰٫۶ بار، شیر ۵۰٪ باز نمی شود، اما در ۱٫۱ بار، در موقعیت کامل خود بسته می شود. همین اصل برای شیرهای بزرگتر کار می کند. هرچه سطح دیافراگم بزرگتر باشد، فشار بیشتر و نیروی بیشتری ایجاد می کند.

اکچویتور های الکتریکی معمولاً دارای چرخه کاری ۵۰٪ یا کمتر هستند. این بدان معنی است که آنها نمی توانند به طور مداوم کار کنند اما باید پس از هر چرخه فعال سازی استراحت کنند. یک اکچویتور با چرخه کاری ۵۰% حداقل به هشت ثانیه زمان بازیابی نیاز دارد تا بتواند فعال شود. در این مدت، پوزیشنر به عنوان تقویت کننده عمل می کند و فشار هوای وارد شده را به مقدار مورد نیاز اکچویتور تعدیل می کند. یک حرکت دهنده ی دریچه ۰٫۶ بار به ۱٫۵ بار هوا در محفظه دیافراگم اکچویتور نیاز دارد.

مشخصات فنی اکچویتور

مشخصات مهم برای اکچویتور پنوماتیکی عبارتند از:

۱- زمان فعال سازی زمانی است که برای بسته شدن کامل شیر حرکت خطی لازم است.

۲- نوع عملکرد

۳- جهت فشار سیال در نوع های تک اثره، فشار سیال ولو را در یک جهت فعال می کند در حالی که یک فنر فشرده شیر را در جهت دیگر فعال می کند. در نوع های دو اثره، فشار سیال ولو را در هر دو جهت فعال می‌کند.

۴- تعداد چرخش ها برای اکچویتور های چند دور اعمال می شود. تعداد چرخش هایی را که با حرکت ساقه شیر دوار از حالت کاملا بسته به حالت کاملاً باز حرکت می کند، تعیین می کند.

۵- قطر ساقه به قطر قطعه ای گفته می شود که دیسک شیر را بالا و پایین می برد.

۶- ورودی‌های سیگنال کنترل، شامل سیگنال‌های میلی‌آمپر، ولتاژ و فشار، ورودی‌های سیگنال کنترل رایج هستند. ولو های جریان گاز، فشار یا دمای سرویس را تنظیم می کنند. آن‌ها می‌توانند به هر موقعیتی در بدنه دریچه حرکت کنند و آن موقعیت را از جمله باز یا بسته بودن کامل، حفظ کنند. افزودن یک اکچویتور پنوماتیکی به یک دریچه گاز که قابلیت تنظیم با سیگنال را دارد، کنترل ولو نامیده می شود.

یک اکچویتور مورد استفاده در سرویس دریچه گاز یا تعدیل، بخشی از حلقه کنترل است که از یک دستگاه سنجش، کنترل کننده و یک اکچویتور نصب شده بر روی یک شیر تشکیل شده است. اکچویتور یک سیگنال ورودی کنترلی را از کنترل کننده یا پوزیشنر دریافت می کند و بر این اساس موقعیت المان برای بسته شدن دریچه را تنظیم می کند.

۷- حالت ایمنی که تعیین می کند که اکچویتور پنوماتیکی شیر در صورت قطع برق یا از دست دادن سیگنال کنترل، شیر را باز یا بسته نگه دارند. گزینه های حالت ایمن عبارتند از: بستن بدون برق، بستن بدون کنترل، باز کردن بدون برق و باز کردن بدون کنترل.

۸- محدوده فشار عرضه هوا، فشار ورودی مورد نیاز برای دستیابی به گشتاور یا خروجی رانش مطلوب است. تامین خوب هوای فشرده برای تامین هوای تمیز و خشک در مقدار و فشار مناسب ضروری است.

۹- دمای عملیاتی محدوده دمای محیطی است که اکچویتور پنوماتیکی شیر می تواند به درستی در آن کار کند.

انواع اکچویتور های پنوماتیک شیر

در ادامه انواع اکچویتور های پنوماتیکی آورده شده است. این انواع عبارتند از:

۱- اکچویتور های چرخشی

۲ سبک اصلی از اکچویور پنوماتیکی دوار برای استفاده در شیرهای توپی، پروانه ای و پلاگ وجود دارد که عبارتند از: Rack-n-pinion و Scotch Yoke. در حالی که در ابتدا ممکن است کاملاً متفاوت به نظر برسند، اما در واقع کاملاً مشابه هستند. هر دو با تبدیل حرکت خطی پیستون در یک سیلندر به حرکت چرخشی درایو ساقه عمل می کنند.

هر دو در نسخه‌های دوگانه (نشان داده شده در بالا) و تک موجود هستند و هر دو می‌توانند بازگشت فنری یا حرکت مستقیم باشند (گاهی اوقات به‌عنوان تک اثره و دو اثره نیز شناخته می‌شوند).

همچنین نوع سومی از اکچویتور های چرخشی پنوماتیکی وجود دارد که قدیمی‌تر و بسیار کمتر رایج است. در این نوع اکچویتور ها، پیستون با یک پره جایگزین می‌شود که به درایو ساقه ثابت می‌شود. پره در یک محفظه گوه ای شکل محصور شده است که مرکز ساقه به سمت نقطه آن گوه قرار دارد. هوا به منظور حرکت دادن آن به این محفظه در دو طرف پره وارد می شود و در نتیجه درایو ساقه می چرخد.

۲- اکچویتور های دو کاره ( دو اثره)

اکچویتور های پنوماتیکی دو کاره نیاز به استفاده از هوا برای حرکت پیستون در هر جهت دارند. یک شیر برقی برای کنترل جریان هوا به داخل و تهویه اکچویتور استفاده می شود. از آنجایی که هیچ نیروی فنری برای غلبه بر وجود ندارد، اغلب می توان از یک اکچویتور کوچکتر استفاده کرد.

۳- اکچویتور های بازگشت فنری

اکچویتور های پنوماتیک برگشت فنر از هوای فشرده برای حرکت پیستون در یک جهت و از فنر برای عقب راندن آن در جهت دیگر هنگامی که هوا متوقف می‌شود و اجازه خروج هوا را می‌دهد، استفاده می‌کنند. این نوع به یک اکچویتور بزرگتر نیاز دارد زیرا علاوه بر ارائه گشتاور کافی برای کارکرد ولو، باید بر نیروی فنر غلبه کند.

مهمترین جنبه یک اکچویتور برگشت فنری این است که موقعیت “ایمن از خرابی” یا همان حالت ایمن را ارائه می دهد. این بدان معنی است که اگر منبع هوا قطع شود یا نیروی برق به شیر برقی که هوا را کنترل می کند از بین برود، شیر با استفاده از نیروی فنر (ها) به این موقعیت، باز می گردد. این موقعیت با توجه به اینکه کدام وضعیت نتیجه مطمئن تری ارائه می دهد، می تواند حالت باز یا بسته باشد.

اکچویتور پنوماتیکی با چه نوع شیرهایی کار می کند؟

به طور کلی، دو نوع حرکت وجود دارد که می تواند توسط یک اکچویتور پنوماتیکی ارائه شود.

۱- حرکت خطی که برای شیرهای متحرک خطی مانند شیرهای دروازه ای و کروی مناسب است. این اکپویتور ها برگشت فنری هستند. پس از تخلیه فشار هوا به موقعیت اولیه خود برمی گردد و شیر یا به طور معمول بسته است یا معمولاً باز است. برای کاربردهای کنترل پیوسته از اکچویتور های دو کاره استفاده می شود. در این موارد هوای فشرده در دو طرف پیستون اعمال می شود.

۲- حرکت چرخشی که برای شیرهای یک چهارم چرخشی مانند شیرهای توپی و پروانه ای مناسب است. این اکچویتور ها می توانند فنری برگشتی باشند. پس از تخلیه فشار هوا، اکچویتور به موقعیت اصلی خود باز می گردد. شیر یا به طور معمول بسته است یا به طور معمول باز است. برای کاربردهای کنترل پیوسته از اکچویتور های دوگانه استفاده می شود. در این موارد هوای فشرده در دو طرف پیستون اعمال می شود.

سایزینگ یک اکچویتور پنوماتیک

اندازه اکچویتور پنوماتیکی بر اساس گشتاور مورد نیاز برای فعال شدن دریچه است. از دیتاشیت ولو، گشتاور کاری (گشتاور مورد نیاز برای چرخاندن شیر در فشار، دما و ویسکوزیته سیال مورد نیاز بر اساس نیوتن متر) بدست می آید و حداقل ۳۰ درصد ضریب ایمنی را باید اضافه کرد.

همیشه گشتاور شکافی دریچه را بررسی کنید؛ مخصوصاً در شیرهای پروانه ای این می تواند بیشتر از گشتاور کار باشد، زیرا دیسک دریچه از روی Seat جدا نمی شود. با استفاده از فرایند قبل، اکچویتور مناسب بدست می آید. همچنین پیکربندی پد نصب شیر را با الگوی سوراخ شیر بررسی کنید. ممکن است لازم باشد برای سهولت در نصب، اندازه اکچویتور را افزایش دهید.