Пневмопривод шотландского механизма

Краткие характеристики

Возвратнопружинный (одностороннего действия) или двойного действия

500–100 000 Нм по модельным размерам

Поворот на 90° (четвертьоборотный)

ISO 5211 (монтаж), NAMUR (монтаж электромагнитного клапана)

Один цилиндр, двойной поршень; шотландский механизм преобразует линейное движение поршня в поворотный выход на 90°

Пружинные картриджи в цилиндре (возвратнопружинные модели); несколько комплектов пружин; или двойного действия без пружин

Фланец ISO 5211 напрямую к корпусу клапана или кронштейн; интерфейс NAMUR для электромагнитного клапана и аксессуаров

Переменный крутящий момент — реальное преимущество шотландского механизма

Реечно-шестерёнчатые приводы создают постоянный крутящий момент на протяжении 90° хода. Приводы шотландского механизма создают переменный крутящий момент — и эта изменчивость является причиной их существования.

Четвертьоборотные клапаны требуют большего крутящего момента для отрыва шара или диска от седла, чем для продолжения вращения. Крутящий момент отрыва в посадочном положении превышает крутящий момент хода на середине на 30–50% для типичных дисковых затворов и шаровых кранов. На крупных высоконапорных клапанах эта разница больше. 24-дюймовый шаровой кран Class 300 может потребовать 15 000 Нм для отрыва от седла, но только 8 000 Нм крутящего момента хода на середине.

Геометрия шотландского механизма решает это. Кулисный рычаг преобразует усилие поршня во вращательный момент — и этот коэффициент преобразования меняется по ходу. В исходном положении отрыва (0–10° поворота) геометрия кулисного рычага даёт более высокий мультипликатор крутящего момента. Усилие поршня усиливается в большее вращательное усилие в начале хода, именно там, где клапан нуждается в нём больше всего. На середине хода мультипликатор снижается, соответствуя более низкому требованию крутящего момента хода. Профиль крутящего момента соответствует кривой потребности клапана в моменте.

Меньшие приводы на больших клапанах

Поскольку шотландский механизм обеспечивает более высокий крутящий момент отрыва на единицу давления воздуха, вы можете указать меньший привод для того же клапана. Или работать при более низком давлении питания. Или и то, и другое. На 36-дюймовом дисковом затворе в водяной службе привод шотландского механизма при 80 psi может обеспечить достаточный крутящий момент отрыва, тогда как реечно-шестерёнчатому приводу потребовалось бы 100 psi для создания того же начального усилия. Эта разница в давлении имеет значение на предприятиях, где коллекторы приборного воздуха работают при 80 psi, а повышение до 100 psi требует отдельного boosting-регулятора на каждом клапане.

Более плавное движение продлевает срок службы седла

Реечно-шестерёнчатые приводы прикладывают усилие резко, когда клапан отрывается от седла. Постоянный выходной крутящий момент означает, что привод выдаёт полный момент в тот момент, когда клапан начинает двигаться — механический удар, который бьёт по седлу каждый цикл.

Шотландский механизм стартует медленно. Ускорение поршня нарастает к середине хода. Диск клапана отрывается от седла постепенно, а не щёлкает свободно. На крупных высоконапорных четвертьоборотных клапанах это более плавное отрывное движение снижает ударную нагрузку на седловое кольцо. Срок службы седла увеличивается. Интервалы обслуживания растягиваются. На клапанах с частыми циклами — автоматических изоляционных клапанах в периодических процессах — эта разница в сроке службы седла накапливается за тысячи циклов.

Указывайте шотландский механизм, когда требования к крутящему моменту высоки

Приводы шотландского механизма — правильный выбор для крупных четвертьоборотных клапанов (дисковые затворы 8–48 дюймов, шаровые краны 8–24 дюйма), где крутящий момент посадки превышает то, что обеспечивает реечно-шестерёнчатый привод при разумном давлении питания. На меньших клапанах, где требования к крутящему моменту умеренные, реечно-шестерёнчатый привод проще и дешевле. Не переусложняйте — сложность и стоимость шотландского механизма оправданы только тогда, когда характеристика переменного крутящего момента решает реальную проблему.

A: Стоимость и сложность. Шотландский механизм имеет больше движущихся частей, чем реечно-шестерёнчатый — кулисный рычаг, паз и палец добавляют стоимость механической обработки и сборки. На клапанах, где постоянный крутящий момент достаточен, реечно-шестерёнчатый привод справляется за меньшие деньги. Шотландский механизм оправдывает свою надбавку на крупных клапанах с высоким крутящим моментом отрыва.

A: Это меняет метод подбора. Вы подбираете по крутящему моменту отрыва в начале хода, а не по постоянному моменту. Рассчитайте требование клапана к посадочному/отрывному моменту, затем проверьте, что крутящий момент шотландского механизма в положении отрыва превышает это требование на ваш запас прочности. Кривая крутящего момента опубликована в техпаспорте производителя для каждого модельного размера.

A: 80 psi — типично. Выше, чем у мембранных приводов, потому что диаметр поршня меньше площади мембраны. Приводы шотландского механизма допускают до 120 psi на высокомоментных моделях — уплотнение поршня выдерживает это давление. Если ваш заводской коллектор воздуха работает при 60 psi, укажите больший размер привода для компенсации.

A: Могут, но не идеальны для точного дросселирования. Переменный выходной крутящий момент означает, что позиционер видит различные силовые условия при разных углах штока. Для дроссельных четвертьоборотных клапанов постоянный крутящий момент реечно-шестерёночного привода даёт более предсказуемый отклик позиционера. Шотландский механизм shines на службе вкл/выкл и изоляции тяжёлых условий.

A: Пружинные картриджи находятся за поршнями в цилиндре. При сбросе воздуха пружины отжимают поршни обратно, поворачивая выходной вал в защитное положение (0° или 90°). Различные комплекты пружинных картриджей создают различные значения защитного крутящего момента. Вы выбираете комплект пружин на основе крутящего момента посадки клапана в конечном защитном положении.