Techniczne zasady działania - Zawory pneumatyczne w różnicach ciśnień i koordynacji części

1.Co to jest zawór pneumatyczny?
Zawór pneumatyczny to urządzenie, które wykorzystuje sprężone powietrze do uruchamiania (otwierania, zamykania lub proporcjonalnej kontroli przepływu) zaworu. Kluczowe komponenty obejmują korpus zaworu, trzpień zaworu, elementu regulacyjnego (np. kulę, tarczę, korek), uszczelnienia i siłownik pneumatyczny. Sprężone powietrze działa na tłok lub membranę wewnątrz siłownika, generując ruch liniowy lub obrotowy w celu pozycjonowania elementu zamykającego. Ze względu na zalety szybkiego uruchamiania, łatwości automatyzacji i niezawodnego działania, zawory pneumatyczne są szeroko stosowane w krytycznych gałęziach przemysłu, takich jak przetwórstwo chemiczne, ropa naftowa i gaz, wytwarzanie energii i gaz ziemny, gdzie odgrywają istotną rolę w złożonej kontroli procesów.

2. Analiza zasady działania
Działanie zaworu pneumatycznego rozpoczyna się w jednostce przygotowania powietrza (zazwyczaj filtry, regulatory i sprężarki), która pobiera powietrze otoczenia, usuwa zanieczyszczenia/wilgoć i spręża je do postaci sprężonego powietrza. To powietrze jest rozprowadzane za pomocą rurociągów do siłowników pneumatycznych (typy membranowe do ruchu liniowego, typy tłokowe do zastosowań o dużej sile/skoku).
Na przykład: Kiedy powietrze dostaje się do komory siłownika membranowego, membrana odkształca się elastycznie pod wpływem ciśnienia, przemieszczając trzpień zaworu. Trzpień mechanicznie przenosi ten ruch w celu pozycjonowania elementu regulacyjnego (np. korka, kuli lub tarczy), tym samym otwierając, zamykając lub modulując przepływ przez korpus zaworu.

Zawory pneumatyczne normalnie otwarte (NO):

Stan domyślny: Siła sprężyny utrzymuje element zamykający (np. korek) w pozycji otwartej, zapewniając nieprzerwany przepływ płynu.

Po uruchomieniu: Gdy sygnał sterujący (np. załączenie zaworu elektromagnetycznego) przykłada ciśnienie powietrza do siłownika, tłok/membrana pokonuje siłę sprężyny, napędzając trzpień do przesunięcia elementu zamykającego do pozycji zamkniętej i odcięcia przepływu.

Zawory pneumatyczne normalnie zamknięte (NC):

Stan domyślny: Siła sprężyny utrzymuje element zamykający w pozycji zamkniętej, blokując przepływ.

Po uruchomieniu: Ciśnienie powietrza przyłożone do siłownika ściska sprężynę, cofając trzpień w celu otwarcia elementu zamykającego i umożliwienia przepływu.

Zasada działania siłowników pneumatycznych tłokowych również opiera się na różnicowym ciśnieniu powietrza w poprzek tłoka. Kiedy sprężone powietrze jest doprowadzane do jednej strony komory tłoka, generuje ono siłę liniową napędzającą pręt tłoka. Ten ruch jest mechanicznie przenoszony przez trzpień zaworu w celu pozycjonowania elementu zamykającego (np. korka, kuli lub tarczy). Siłowniki tłokowe zapewniają wyższe moce wyjściowe niż typy membranowe, co sprawia, że są idealne do zaworów o dużych średnicach i zastosowań wysokociśnieniowych , gdzie wymagana jest większa siła uruchamiania.

3. implementacja funkcji regulacji

Niektóre zawory pneumatyczne posiadają możliwości regulacji przepływu wykraczające poza podstawową kontrolę włącz/wyłącz. Osiąga się to dzięki specjalnym konstrukcjom elementów zamykających, takim jak kule V-port lub ekscentryczne korki obrotowe.

Działanie kuli V-port:
Obrót kuli zmienia obszar otworu w kształcie litery V pomiędzy kulą a gniazdem. Gdy kula obraca się od 0° do 90°:

Faza otwierania: Kąt obrotu obszaru przepływu → Szybkość przepływu wzrasta

Faza zamykania: Obszar przepływu (90° - kąt obrotu) → Szybkość przepływu maleje

Mechanizm sterowania:
Precyzyjna regulacja wymaga:

System pozycjonowania: Pozycjoner zaworu konwertuje sygnały sterujące (4-20mA/pneumatyczne) na precyzyjną modulację ciśnienia powietrza.

Reakcja siłownika: Modulowane ciśnienie powietrza napędza siłownik w celu uzyskania docelowego kąta obrotu.

Charakterystyka przepływu: Zaprojektowany profil V-portu zapewnia liniowe/równo procentowe charakterystyki przepływu.

Dokładne zrozumienie zaworów pneumatycznych zasad działania i charakterystyk wydajności – w tym szybkie uruchamianie, precyzyjna kontrola przepływu i funkcja fail-safe – umożliwia inżynierom:

Optymalizację parametrów procesowych (np. czas reakcji, nastawy ciśnienia).

Zwiększenie wydajności produkcji poprzez skrócenie czasu cyklu.

Obniżenie kosztów operacyjnych poprzez minimalizację zużycia energii i przestojów konserwacyjnych.

Zapewnienie stabilności łańcucha produkcyjnego dzięki niezawodnemu odcięciu i kontroli wycieków spełniającej standardy produktu.

> Wuhan Grat Control Valve CO.,LTD <