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關(guān)于閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計選用論述

         控制閥常用的有氣動、電動和液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動和液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)比氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴,下面主要論述氣動薄膜和氣動活塞兩種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計選用。

        氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)由膜片、壓縮彈簧、托盤、推桿、支架、軸套和膜蓋等部件組成,膜片呈盆形由丁腈橡膠和錦綸絲布制成。直行程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為正作用和反作用兩種,當(dāng)信號壓力增加時推桿向下作用的稱為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu);反之,則稱為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于裝有平衡彈簧,氣動信號壓力使薄膜室產(chǎn)生的推力減去彈簧的反作用力才是氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。輸出力F可由下式計算:

式中:F———輸出力,N;p———信號壓力,Pa;p0———彈簧啟動壓力,Pa;pr———彈簧范圍,Pa;Ae———膜片有效面積,m2;l———閥門行程,cm;L———閥門全行程,cm;pF———有效輸出壓力,Pa。

        由于膜片能承受的壓力較低,一般情況下最大膜室壓力不超過250kPa,被彈簧抵消部分壓力后,剩余的輸出力就變得很小了。高差壓、高靜壓或大尺寸的貼壁角閥選用的氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu),其膜片有效面積Ae必須足夠得大,才能使執(zhí)行機(jī)構(gòu)有足夠的輸出力去克服作用在閥芯上的不平衡力。增大膜片的Ae也意味著閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積變得很大,但由于安裝空間的限制,特別是對于那些安裝在設(shè)備底部裙座內(nèi)用于排放或沖洗的貼壁角閥,大尺寸的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是沒有辦法被接受的。

        若要增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力而又不增加其體積,另一種方式就是增加p。工廠的儀表氣源壓力通常是700kPa左右,氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有充分利用儀表氣源的壓力,而采用氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)則可以解決這個問題。氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)能輸出較大的驅(qū)動力且有很快的驅(qū)動速度。單作用彈簧復(fù)位的氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)(直行程)輸出力F計算公式與氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)(直行程)相同,但氣缸所能承受的壓力要比薄膜大得多,較小的體積就可以產(chǎn)生很大的推力。雙作用的氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu),由于沒有了彈簧的反作用力,可以在兩個方向上都提供較大的推動力。但由于沒有了彈簧復(fù)位功能,雙作用兩位式氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)為實現(xiàn)氣開、氣關(guān),需配置儲氣罐。氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為兩位式和比例式。雙作用兩位式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過兩位五通的電磁閥對氣路進(jìn)行切換,將活塞由高壓側(cè)推向低壓側(cè),帶動推桿推動閥芯實現(xiàn)閥門的全開或全關(guān)。用于沖洗或泄料的貼壁角閥多選用這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。雙作用兩位式氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣路如圖1所示。雙作用比例式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過雙作用式閥門定位器使推桿的行程跟隨輸入信號成比例的變化,從而帶動閥芯移動,實現(xiàn)閥門開度的變化,用于調(diào)節(jié)的貼壁角閥多選用這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。雙作用比例式氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣路如圖2所示。

   圖1 雙作用兩位式氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣路

圖2 雙作用比例式氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣路

 

         貼壁角閥直接安裝在設(shè)備壁或管道壁上,不能設(shè)置旁路,因而在設(shè)計選型時一般會在執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置手輪,當(dāng)閥門氣路故障時,可采用手輪進(jìn)行手動控制。為了降低閥門尺寸和操作方便,手輪多采用側(cè)裝。

       

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