Пневмопривод шотландского механизма

С возвратной пружиной (одностороннего действия) или двухстороннего действия

500–100 000 Н·м в зависимости от типоразмера

Поворот на 90° (четверть оборота)

ISO 5211 (крепление), NAMUR (крепление соленоида)

Одноцилиндровый, двухпоршневой; кулисный механизм преобразует линейное движение поршня в поворотное выходное движение на 90°

Пружинные картриджи в цилиндре (модели с возвратной пружиной); доступно несколько комплектов пружин; или двухстороннего действия без пружин

Фланец ISO 5211 с прямым креплением к корпусу клапана или через кронштейн; интерфейс NAMUR для соленоида и аксессуаров

Переменный крутящий момент — настоящее преимущество кулисного механизма

Приводы реечно-шестеренчатого типа создают постоянный крутящий момент на протяжении хода в 90°. Приводы с кулисным механизмом создают переменный крутящий момент — и именно эта переменность является причиной их существования.

Клапанам с четвертьоборотным ходом требуется больше крутящего момента для отрыва шара или диска от седла, чем для поддержания вращения. Момент страгивания в положении седла превышает момент вращения в середине хода на 30–50% на типичных дисковых и шаровых клапанах. На крупных клапанах высокого давления эта разница становится больше. Шаровой клапан 24 дюйма класса 300 может требовать 15 000 Н·м для отрыва от седла, но лишь 8 000 Н·м момента вращения в середине хода.

Геометрия кулисного механизма решает эту задачу. Кулисный рычаг преобразует усилие поршня во вращательный момент — и коэффициент этого преобразования меняется по ходу. В начальной позиции страгивания (поворот 0–10°) геометрия кулисного рычага даёт более высокий множитель крутящего момента. Усилие поршня усиливается в большее вращательное усилие в начале хода — именно там, где клапану это нужнее всего. В середине хода множитель снижается, соответствуя меньшему требованию момента вращения. Профиль крутящего момента соответствует кривой потребности клапана в моменте.

Меньшие приводы на больших клапанах

Поскольку кулисный механизм обеспечивает более высокий момент страгивания на единицу подачи воздуха, вы можете выбрать привод меньшего размера для того же клапана. Или использовать более низкое давление подачи. Или и то, и другое. На дисковом клапане 36 дюймов в водопроводной системе привод с кулисным механизмом при 80 фунт/кв. дюйм может обеспечить достаточный момент страгивания, тогда как реечно-шестеренчатому приводу потребовалось бы 100 фунт/кв. дюйм для того же начального усилия. Эта разница в давлении важна на предприятиях, где магистрали инструментального воздуха работают при 80 фунт/кв. дюйм, а повышение до 100 фунт/кв. дюйм требует отдельного бустерного регулятора на каждом клапане.

Более плавное движение продлевает срок службы седла

Реечные приводы резко прикладывают усилие, когда клапан отрывается от седла. Постоянный крутящий момент означает, что привод передает полный крутящий момент в тот момент, когда клапан начинает двигаться — механический удар, который сотрясает седло при каждом цикле.

Механизм с поперечным расположением поршня начинает движение медленно. Ускорение поршня нарастает в середине хода. Клапанный диск постепенно отрывается от седла, а не резко соскальзывает. На больших, работающих под высоким давлением четвертьоборотных клапанах такое более плавное движение при отрыве снижает ударную нагрузку на кольцо седла. Срок службы седла увеличивается. Интервалы технического обслуживания увеличиваются. На клапанах, которые часто срабатывают — автоматизированных запорных клапанах в периодических процессах — эта разница в сроке службы седла накапливается за тысячи циклов.

Выбирайте кулисный механизм при высоких требованиях к крутящему моменту

Приводы с кулисным механизмом — правильный выбор для крупных четвертьоборотных клапанов (дисковые 8–48 дюймов, шаровые 8–24 дюйма), где момент посадки превышает то, что реечно-шестеренчатый привод обеспечивает при разумном давлении подачи. На меньших клапанах с умеренными требованиями к моменту реечно-шестеренчатый привод проще и дешевле. Не завышайте спецификацию — сложность и стоимость кулисного механизма оправданы только тогда, когда характеристика переменного момента решает реальную проблему.

A: Стоимость и сложность. В кулисном механизме больше движущихся частей, чем в реечно-шестеренчатом — кулисный рычаг, паз и палец добавляют затраты на механическую обработку и сборку. На клапанах, где постоянный момент достаточен, реечно-шестеренчатый привод выполняет работу за меньшие деньги. Кулисный механизм оправдывает свою надбавку на крупных клапанах с высоким моментом страгивания.

A: Это меняет метод подбора. Вы подбираете по моменту страгивания в начале хода, а не по постоянному моменту. Рассчитайте требование клапана к моменту посадки/отрыва, затем проверьте, что момент кулисного механизма в позиции страгивания превышает это требование с вашим запасом прочности. Кривая крутящего момента публикуется в...