1. Čo je pneumatický klapkový ventil?
Pneumatický klapkový ventil je štvrťotáčkový ventil používaný na reguláciu alebo izoláciu prietoku kvapaliny v potrubí. Pozostáva z kruhového kotúča (často nazývaného „kotúč“) namontovaného na drieku, ktorý sa otáča vo vnútri telesa ventilu. „Pneumatický“ označuje ovládací mechanizmus, ktorý používa stlačený vzduch na ovládanie ventilu, čo umožňuje diaľkové alebo automatické ovládanie.
Pneumatický klapkový ventil možno rozdeliť na dve kľúčové komponenty: pneumatický ovládač a klapkový ventil.
· Teleso motýlikového ventilu: Pozostáva z telesa ventilu, kotúča (disku), vretena a sedla. Kotúč sa otáča okolo vretena, čím otvára a zatvára ventil.
· Pneumatický pohon: Využíva stlačený vzduch ako zdroj energie, poháňa piest alebo lopatku a vytvára lineárny alebo rotačný pohyb.
Kľúčové komponenty
*Motýľový ventil:
- Teleso ventilu: Puzdro, v ktorom je umiestnený disk a ktoré je pripojené k potrubiu.
- Disk (kotúč): Plochá alebo mierne vyvýšená doska, ktorá reguluje prietok. Keď je držaná rovnobežne so smerom prietoku, ventil sa otvára; keď je držaná kolmo, zatvára sa.
- Vreteno: Tyč spojená s diskom, ktorá prenáša rotačnú silu z aktuátora.
- Tesnenia a sedlá: Zabezpečte tesné uzavretie a zabráňte úniku.
*Pohon
- Pneumatický pohon: Typicky piestového alebo membránového typu, premieňa tlak vzduchu na mechanický pohyb. Môže byť dvojčinný (tlak vzduchu na otváranie aj zatváranie) alebo jednočinný (vzduch na jeden smer, pružina na návrat).
2. Princíp fungovania
Činnosť pneumatického klapkového ventilu je v podstate reťazový proces „ovládania stlačeným vzduchom“→ovládanie aktuátora→otáčanie disku na riadenie prietoku.“ Jednoducho povedané, pneumatická energia (stlačený vzduch) sa premieňa na rotačný mechanický pohyb na umiestnenie disku.
2.1. Proces aktivácie:
- Do pneumatického pohonu sa privádza stlačený vzduch z externého zdroja (napríklad z kompresora alebo riadiaceho systému).
- V dvojčinnom ovládači vstupuje vzduch do jedného otvoru, aby otočil driek ventilu v smere hodinových ručičiek (t. j. aby otvoril ventil), a do druhého otvoru, aby ho otočil proti smeru hodinových ručičiek. To generuje lineárny pohyb v pieste alebo membráne, ktorý sa premieňa na 90-stupňovú rotáciu pomocou ozubeného mechanizmu alebo mechanizmu Scotch-yoke.
- V jednočinnom ovládači tlak vzduchu tlačí piest proti pružine, aby sa ventil otvoril, a uvoľnenie vzduchu umožňuje pružine automaticky ho zatvoriť (bezpečnostná konštrukcia).
2.2. Obsluha ventilu:
- Keď ovládač otáča driek ventilu, disk sa otáča vo vnútri telesa ventilu.
- Otvorená poloha: Disk je rovnobežný so smerom prúdenia, čím sa minimalizuje odpor a umožňuje plný prietok potrubím. - Zatvorená poloha: Disk sa otáča o 90 stupňov, kolmo na smer prúdenia, čím blokuje priechod a tesní voči sedlu.
- Medzipoloha môže škrtiť prietok, hoci klapkové ventily sú vhodnejšie na prevádzku s otváraním a zatváraním ako na presnú reguláciu kvôli ich nelineárnym charakteristikám prietoku.
2.3. Riadenie a spätná väzba:
- Pohon je zvyčajne spárovaný so solenoidovým ventilom alebo polohovačom pre presné ovládanie pomocou elektrických signálov.
- Snímač môže poskytovať spätnú väzbu o polohe ventilu, aby sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka v automatizovaných systémoch.
3. Jednočinné a dvojčinné
3.1 Dvojčinný pohon (bez vratnej pružiny)
Pohon má dve protiľahlé piestové komory. Stlačený vzduch je riadený solenoidovým ventilom, ktorý striedavo pracuje v „otváracej“ a „zatváracej“ komore:
Keď stlačený vzduch vstúpi do „otváracej“ komory, tlačí na piest, čo spôsobí otáčanie drieku ventilu v smere hodinových ručičiek (alebo proti smeru hodinových ručičiek, v závislosti od konštrukcie), čo následne otáča kotúč a otvára potrubie.
Keď stlačený vzduch vstúpi do „uzatváracej“ komory, tlačí piest v opačnom smere, čo spôsobí, že driek ventilu otočí kotúč proti smeru hodinových ručičiek a potrubie sa uzavrie. Vlastnosti: Pri strate stlačeného vzduchu zostane kotúč v aktuálnej polohe („bezpečnostný systém“).
3.2 Jednočinný pohon (s pružinovým návratom)
Pohon má iba jednu komoru na vstup vzduchu s vratnou pružinou na druhej strane:
Keď prúdi vzduch: Stlačený vzduch vstupuje do vstupnej komory, prekonáva silu pružiny tlačiacu na piest, čo spôsobuje otáčanie disku do polohy „otvorené“ alebo „zatvorené“;
Pri strate vzduchu: Uvoľní sa sila pružiny, ktorá zatlačí piest späť a spôsobí, že sa disk vráti do prednastavenej „bezpečnostnej polohy“ (zvyčajne „zatvorená“, ale môže byť navrhnutá aj ako „otvorená“).
Vlastnosti: Má funkciu „bezpečnostného zabezpečenia“ a je vhodný na použitie v aplikáciách vyžadujúcich bezpečnostné opatrenia, ako sú napríklad tie, ktoré zahŕňajú horľavé, výbušné a toxické médiá.
4. Výhody
Pneumatické motýlikové ventily sú vhodné pre rýchlu prevádzku, zvyčajne vyžadujú iba štvrť otáčky, vďaka čomu sú vhodné pre odvetvia, ako je úprava vody, HVAC a chemické spracovanie.
- Rýchla doba odozvy vďaka pneumatickému ovládaniu.
- Nízke náklady a zjednodušená údržba v porovnaní s elektrickými alebo hydraulickými alternatívami.
- Kompaktný a ľahký dizajn.