Atuador Pneumático Tipo Scotch Yoke

Retorno por mola (ação simples) ou dupla ação

500–100.000 Nm entre tamanhos de modelos

Rotação de 90° de quarto de volta

ISO 5211 (montagem), NAMUR (montagem de solenoide)

Cilindro único, pistão duplo; mecanismo scotch yoke converte movimento linear do pistão em saída rotativa de 90°

Cartuchos de mola no cilindro (modelos com retorno por mola); múltiplos conjuntos de mola disponíveis; ou dupla ação sem molas

Flange ISO 5211 direto no corpo da válvula ou suporte; interface NAMUR para solenoide e acessórios

Torque Variável É a Vantagem Real do Scotch Yoke

Atuadores de pinhão e cremalheira produzem torque constante ao longo do curso de 90°. Atuadores scotch yoke produzem torque variável — e essa variabilidade é a razão pela qual eles existem.

Válvulas de quarto de volta precisam de mais torque para desassentar a esfera ou o disco do que para mantê-los em rotação. O torque de arranque na posição assentada excede o torque de operação no meio do curso em 30–50% em válvulas borboleta e de esfera típicas. Em válvulas grandes e de alta pressão, essa diferença aumenta. Uma válvula de esfera de 24 polegadas Classe 300 pode precisar de 15.000 Nm para sair do assento, mas apenas 8.000 Nm de torque de operação no meio do curso.

A geometria do scotch yoke aborda isso. O braço do yoke converte a força do pistão em momento rotacional — e essa taxa de conversão muda ao longo do curso. Na posição inicial de arranque (rotação de 0–10°), a geometria do braço do yoke produz um multiplicador de torque maior. A força do pistão é amplificada em mais força rotacional no início do curso, exatamente onde a válvula mais precisa. No meio do curso, o multiplicador cai, correspondendo ao requisito menor de torque de operação. O perfil de torque se ajusta à curva de demanda de torque da válvula.

Atuadores Menores em Válvulas Grandes

Porque o scotch yoke entrega maior torque de arranque por unidade de suprimento de ar, você pode especificar um atuador menor para a mesma válvula. Ou operar com pressão de suprimento mais baixa. Ou ambos. Em uma válvula borboleta de 36 polegadas em serviço de água, um atuador scotch yoke a 80 psi pode produzir torque de arranque adequado onde um atuador de pinhão e cremalheira precisaria de 100 psi para entregar a mesma força inicial. Essa diferença de pressão importa em plantas onde os cabeçotes de ar de instrumentação operam a 80 psi e aumentar para 100 psi requer um regulador de reforço dedicado em cada válvula.

Movimento Mais Suave Prolonga a Vida do Assento

Atuadores de pinhão e cremalheira aplicam força repentinamente quando a válvula sai do assento. A saída de torque constante significa que o atuador entrega torque total no instante em que a válvula começa a se mover — choque mecânico que martela o assento a cada ciclo.

O scotch yoke começa devagar. A aceleração do pistão aumenta até o meio do curso. O disco da válvula sai do assento gradualmente em vez de se soltar de repente. Em válvulas grandes de quarto de volta e alta pressão, esse movimento de desassentamento mais suave reduz a força de impacto no anel do assento. A vida do assento se estende. Os intervalos de manutenção se alongam. Em válvulas que ciclam com frequência — válvulas de isolamento automatizadas em processos em lote — essa diferença na vida do assento se acumula ao longo de milhares de ciclos.

Especifique Scotch Yoke Quando as Demandas de Torque São Altas

Atuadores scotch yoke são a escolha certa em válvulas grandes de quarto de volta (borboleta de 8–48 polegadas, esfera de 8–24 polegadas) onde o torque de assentamento excede o que o pinhão e cremalheira entrega a pressão de suprimento razoável. Em válvulas menores onde os requisitos de torque são moderados, pinhão e cremalheira é mais simples e mais barato. Não superespecifique — a complexidade e o custo do scotch yoke são justificados apenas quando a característica de torque variável resolve um problema real.

A: Custo e complexidade. O mecanismo scotch yoke tem mais peças móveis que o pinhão e cremalheira — o braço do yoke, a ranhura e o pino adicionam custo de usinagem e montagem. Em válvulas onde o torque constante é adequado, pinhão e cremalheira faz o trabalho por menos dinheiro. O scotch yoke ganha seu prêmio em válvulas grandes com alto torque de arranque.

A: Isso muda o método de dimensionamento. Você dimensiona com base no torque de arranque no início do curso, não no torque constante. Calcule o requisito de torque de assentamento/desassentamento da válvula, então verifique se o torque do scotch yoke na posição de arranque excede esse requisito pela sua margem de segurança. A curva de torque é publicada na folha de dados do fabricante para cada tamanho de modelo.

R: 80 psi é o típico. Mais alto do que atuadores de diafragma porque o furo do pistão é menor do que a área do diafragma. Atuadores de garra escocesa suportam até 120 psi em modelos de alto torque...