Цилиндр линейного хода

Краткие характеристики

Возвратнопружинный (одностороннего действия) или двойного действия

500–50 000 фунтов силы (площадь цилиндра × давление питания)

40–150 psi (3–10 бар)

1–12 дюймов (25–300 мм) линейный ход

ISO 5211 (монтажный интерфейс)

Поршень двойного действия в цилиндре; уплотнительное кольцо или манжетное уплотнение; давление воздуха перемещает поршень в обоих направлениях

Внутренние пружинные картриджи (возвратнопружинные модели); диапазон регулируется выбором картриджа

Фланец ISO 5211 или серьга; кронштейн на вилке клапана; прямое соединение штока через гайку муфты или вилочное соединение

Мощность поршня там, где мембрана не справляется

Цилиндры линейного хода служат тем же типам клапанов, что и мембранные приводы — запорные, задвижки, регулирующие клапаны, требующие линейного усилия. Но они решают две проблемы, с которыми мембранные приводы не могут справиться.

Большее усилие в меньшем корпусе. Диаметр цилиндра заменяет площадь мембраны. Диаметр цилиндра меньше, чем мембрана для эквивалентного усилия, потому что поршневые цилиндры допускают более высокое давление питания — до 150 psi против 80 psi для мембраны. Большее давление × меньшая площадь = то же усилие при меньших габаритах привода. На вертикальных установках и тесных трубопроводных эстакадах, где мембранный привод не помещается между соседними трубами, поршневой цилиндр помещается и обеспечивает нужное усилие.

Более длинный ход без потери усилия. Мембранные приводы ограничены примерно 4 дюймами, потому что мембрана прогибается и теряет эффективную площадь при большем ходе. Поршневые цилиндры просто удлиняют цилиндр. Ходы 6, 8, 12 дюймов стандартны для задвижек с длинным ходом штока, и уплотнительное кольцо остаётся эффективным в любом положении по длине цилиндра. Выходное усилие не снижается с длиной хода — площадь поршня постоянна, будь он на 1 дюйме или на 10 дюймах от торцевой крышки. Это постоянство важно на задвижках, где полное открытие требует длинного вылета штока, а усилие посадки при полном закрытии должно соответствовать усилию отрыва при полном открытии.

Поршневые цилиндры платят за компактность трением уплотнений. Уплотнительное кольцо на поршне тормозит о стенку цилиндра. Эта сила трения снижает чистое усилие на штоке клапана — нужно более высокое давление питания, чтобы обеспечить то же эффективное усилие, которое мембранный привод создаёт при более низком давлении. На клапанах вкл/выкл, где шток проходит полный ход каждый цикл, эта потеря на трение приемлема. Клапан сядет или оторвётся независимо от нескольких сотен фунтов трения.

На регулирующих клапанах трение создаёт другую проблему — гистерезис. Позиционер выдаёт небольшую корректировку, скажем, 2% хода штока. Трение поглощает корректирующее усилие до того, как шток двинется. Позиционер перерегулирует при следующей корректировке. Шток рыскает вокруг целевого положения. Производительность контура управления ухудшается. Клапан колеблется. Технологический параметр качается.

Мембранные приводы имеют пренебрежимо малое трение уплотнений. Мембрана свободно изгибается — нет трения уплотнительного кольца о стенку цилиндра. Для дроссельной службы, где важна точность позиционирования, мембранные приводы обеспечивают лучшую точность положения и более плавный отклик контура управления.

Выбор на основе применения

Используйте поршневые цилиндры на задвижках с длинным ходом, на установках, где пространство не позволяет разместить мембранный привод, и на службе вкл/выкл, где гистерезис не влияет на производительность. Используйте мембранные приводы на регулирующих клапанах, где приоритетом является точность позиционирования. Эти два типа приводов перекрываются на одних и тех же типах клапанов, но служат разным эксплуатационным потребностям.

A: Когда ход превышает 4 дюйма, когда пространство установки не позволяет разместить мембранный привод, или когда доступно давление питания выше 80 psi и вы хотите компактный размер привода. Задвижки с ходом штока 6+ дюймов — наиболее распространённое применение цилиндров.

A: Нет, в пределах номинального диапазона. Уплотнительные кольца поршня выдерживают 150 psi без проблем с усталостью. Цилиндр и торцевые крышки рассчитаны на максимальное давление питания. Мембранные приводы не могут выдержать такое давление, потому что материал мембраны устаёт при многократном высоконапорном прогибе — уплотнение поршня не прогибается, оно скользит.

A: Зависит от диаметра цилиндра, типа уплотнения и состояния цилиндра. Уплотнительные кольца на стандартных цилиндрах создают сопротивление трения 50–200 фунтов в зависимости от размера цилиндра. Манжетные уплотнения снижают это до 20–80 фунтов, но стоят дороже. На выходном усилии 5 000 фунтов это трение составляет 1–4% — приемлемо для службы вкл/выкл. На выходе 500 фунтов для малых регулирующих клапанов тот же процент трения становится значительным.

A: Можно, и многие предприятия так делают. Но ожидайте больший гистерезис, чем у мембранного привода. Позиционер с обратной связью может частично компенсировать, но мёртвая зона между заданным и фактическим положением будет шире. Если допуск контура управления жёсткий, укажите мембранный привод.

A: Сопоставьте ход цилиндра с номинальным ходом штока клапана. Запорные клапаны обычно требуют 1–3 дюйма. Задвижки требуют 4–12 дюймов в зависимости от размера клапана и класса давления. В техпаспорте клапана производителя указан ход штока — покупайте цилиндр с ходом, который соответствует, а не больше. Лишний ход добавляет длину и стоимость цилиндра без улучшения производительности.