A nyomásszabályozók alapjai

Ingyenes letöltés

Tartalom

A Beswick elérhető nyomásszabályozói megtalálhatók online katalógusunkban: Kattintson ide a nyomásszabályozókhoz

A nyomásszabályozók számos otthoni és ipari alkalmazásban megtalálhatók. Például nyomásszabályozókat használnak gázrácsokban a propán szabályozására, otthoni fűtőkemencékben a természetes gázok szabályozására, orvosi és fogorvosi berendezésekben az oxigén és az érzéstelenítő gázok szabályozására, pneumatikus automatizálási rendszerekben a sűrített levegő szabályozására, motorokban az üzemanyag szabályozására és üzemanyagcellákban a hidrogén szabályozására. Mivel ez a részleges felsorolás azt mutatja, hogy számos szabályozó alkalmazható, ezek mindegyikében a nyomásszabályozó ugyanazt a funkciót látja el. A nyomásszabályozók csökkentik az ellátási (vagy a bemeneti) nyomást alacsonyabb kimeneti nyomásra, és azon dolgoznak, hogy fenntartsák ezt a kimeneti nyomást a belépő nyomás ingadozása ellenére. A belépő nyomás csökkentése alacsonyabb kimeneti nyomásra a nyomásszabályozók legfontosabb jellemzője.

A nyomásszabályozó kiválasztásakor sok tényezőt kell figyelembe venni. Fontos szempontok: a be- és kimenet üzemi nyomástartománya, az áramlási követelmények, a folyadék (gáz, folyékony, mérgező vagy gyúlékony?), A várható üzemi hőmérséklet-tartomány, a szabályozó alkatrészeinek kiválasztása, beleértve a tömítéseket is mint méret és súly korlátok.

A nyomásszabályozókban használt anyagok

Anyagok széles választéka áll rendelkezésre a különféle folyadékok és üzemi környezetek kezeléséhez. A szokásos szabályozó alkatrészek közé tartozik a sárgaréz, a műanyag és az alumínium. Különböző minőségű rozsdamentes acélok (például 303, 304 és 316) is kaphatók. A szabályozó belsejében használt rugók általában zenehuzalból (szénacél) vagy rozsdamentes acélból készülnek.

A sárgaréz alkalmas a legelterjedtebb alkalmazásokra, és általában gazdaságos. Az alumíniumot gyakran megadják, ha a súly a szempont. A műanyag akkor tekinthető fontolóra, ha az alacsony költség elsősorban aggodalomra ad okot, vagy ha el kell dobni a terméket. A rozsdamentes acélokat gyakran maró folyadékokkal történő használatra választják, maró környezetben, amikor a folyadék tisztasága számít, vagy amikor az üzemi hőmérséklet magas lesz.

Ugyanilyen fontos a tömítőanyag kompatibilitása a folyadékkal és az üzemi hőmérséklet-tartományral. A Buna-n tipikus tömítőanyag. Egyes gyártók választható tömítéseket kínálnak, ezek a következők: fluor-szénhidrogén, EPDM, szilikon és perfluorelasztomer.

Használt folyadék (gáz, folyékony, mérgező vagy gyúlékony)

A felhasználás szempontjából legmegfelelőbb anyagok meghatározása előtt figyelembe kell venni a folyadék kémiai tulajdonságait. Minden folyadéknak megvan a maga egyedi jellemzője, ezért ügyelni kell a megfelelő test és tömítőanyagok kiválasztására, amelyek érintkezésbe kerülnek a folyadékkal. A szabályozó folyadékkal érintkező részeit „nedvesített” alkatrészeknek nevezik.

Fontos annak meghatározása is, hogy a folyadék gyúlékony, mérgező, robbanásveszélyes vagy veszélyes természetű-e. A nem enyhítő szabályozót előnyben részesítik veszélyes, robbanásveszélyes vagy drága gázok esetén, mivel a kialakítás nem vezet túlzott nyomást a légkörbe. A nem enyhítő szabályozóval ellentétben egy enyhítő (más néven önkioldó) szabályozót úgy terveztek, hogy a túlzott nyomást a légkörbe juttassa. Erre a célra a szabályozótest oldalán általában van egy szellőzőnyílás. Bizonyos speciális kivitelekben a szellőzőnyílás menetes lehet, és az esetleges túlnyomás a szabályozó testéből a csöveken keresztül szellőztethető, és biztonságos helyen elszívható. Ha ezt a típusú konstrukciót választja, a felesleges folyadékot megfelelő módon és az összes biztonsági előírásnak megfelelően ki kell vezetni.

Hőfok

A nyomásszabályozóhoz kiválasztott anyagoknak nem csak kompatibiliseknek kell lenniük a folyadékkal, hanem a várható üzemi hőmérsékleten is megfelelően kell működniük. Az elsődleges probléma az, hogy a választott elasztomer megfelelően működik-e a várt hőmérsékleti tartományban. Ezenkívül az üzemi hőmérséklet befolyásolhatja az áramlási kapacitást és/vagy a rugósebességet extrém alkalmazások esetén.

Üzemi nyomások

A be- és kimeneti nyomások fontos szempontok, amelyeket figyelembe kell venni a legjobb szabályozó kiválasztása előtt. Fontos kérdések a megválaszolásra: Mekkora a bemeneti nyomás ingadozásának tartománya? Mekkora a szükséges kimeneti nyomás? Mi a kimeneti nyomás megengedett változása?

Áramlási követelmények

Mennyi az alkalmazáshoz szükséges maximális áramlási sebesség? Mennyire változik az áramlási sebesség? A hordozási követelmények szintén fontos szempontok.

Méret és súly

Számos csúcstechnológiás alkalmazásban a hely korlátozott, és a súly egy tényező. Egyes gyártók miniatűr alkatrészekre szakosodtak, és konzultálniuk kell velük. Az anyag kiválasztása, különösen a szabályozó testének alkatrészei, hatással lesznek a súlyra. Fontolja meg alaposan a port (menet) méretét, a beállítási stílusokat és a rögzítési lehetőségeket is, mivel ezek befolyásolják a méretet és a súlyt.

Nyomásszabályozók üzem közben

A nyomásszabályozó három funkcionális elemből áll

) Nyomáscsökkentő vagy korlátozó elem. Gyakran ez egy rugós horogszelep.
) Érzékelő elem. Általában membrán vagy dugattyú.
) Referencia erő elem. Leggyakrabban tavasz.

Működés közben a rugó által generált referenciaerő nyitja a szelepet. A szelep nyitása nyomást gyakorol az érzékelő elemre, amely viszont addig zárja a szelepet, amíg az éppen nyitva van ahhoz, hogy fenntartsa a beállított nyomást. Az egyszerűsített sematikus „Nyomásszabályozó vázlat” szemlélteti ezt az erőegyensúly-elrendezést. (lásd alább)

(1) Nyomáscsökkentő elem (üreges szelep)

Leggyakrabban a szabályozók korlátozó elemként egy rugós „üreges” szelepet alkalmaznak. A köpeny tartalmaz egy elasztomer tömítést, vagy egyes nagynyomású kivitelekben egy hőre lágyuló tömítést, amely úgy van kialakítva, hogy tömítést készítsen a szelepüléken. Amikor a rugóerő elmozdítja a tömítést a szelepüléktől, a folyadéknak engedni kell a szabályozó bemeneti nyílásától a kimenetig. Amint a kimeneti nyomás emelkedik, az érzékelő elem által generált erő ellenáll a rugó erejének, és a szelep zárva van. Ez a két erő egyensúlyi pontot ér el a nyomásszabályozó alapjelén. Amikor az áramlási nyomás az alapérték alá csökken, a rugó eltolja a csapot a szelepülésből, és további folyadékot engednek áramolni a beömlőnyílástól a kimenetig, amíg az erőegyensúly helyre nem áll.

(2) Érzékelő elem (dugattyú vagy membrán)

A dugattyú stílusú kialakításokat gyakran alkalmazzák, ha nagyobb kimeneti nyomásra van szükség, ha a szilárdság aggodalomra ad okot, vagy amikor a kimeneti nyomást nem kell szigorúan tűrni. A dugattyúk kialakítása általában lassú, mint a membrán kialakításában, a dugattyútömítés és a szabályozó test közötti súrlódás miatt.

Alacsony nyomású alkalmazásokban, vagy ha nagy pontosságra van szükség, a membrán stílusát részesítik előnyben. A membránszabályozók vékony tárcsa alakú elemet alkalmaznak, amelyet a nyomásváltozások érzékelésére használnak. Általában elasztomerből készülnek, azonban speciális alkalmazásokhoz vékony tekercselt fémet használnak. A membránok lényegében kiküszöbölik a dugattyús kialakítással járó súrlódást. Ezenkívül egy adott szabályozóméretnél gyakran nagyobb érzékelőterületet lehet biztosítani membrán kialakítással, mint ami megvalósítható lenne, ha dugattyús stílusú kialakítást alkalmaznának.

(3) A referenciaerő elem (rugó)

A referenciaerő elem általában mechanikus rugó. Ez a rugó erőt fejt ki az érzékelő elemre, és kinyitja a szelepet. A legtöbb szabályozót olyan beállítással tervezték, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a referencia rugó által kifejtett erő megváltoztatásával beállítsa a kimeneti nyomás alapértékét.

A szabályozó pontossága és kapacitása

A nyomásszabályozó pontosságát a kimeneti nyomás és az áramlási sebesség viszonyának ábrázolásával lehet meghatározni. A kapott grafikon a kimeneti nyomás csökkenését mutatja, ahogy az áramlási sebesség növekszik. Ez a jelenség lecsengésként ismert. A nyomásszabályozó pontosságát az határozza meg, hogy az eszköz mennyi süllyedést mutat egy áramlási tartományban; a kevésbé süllyedés nagyobb pontossággal egyenlő. A „Közvetlen működésű nyomásszabályozó működési térképe” grafikonon megadott nyomás és áramlás görbék a szabályozó hasznos szabályozási kapacitását mutatják. A szabályozó kiválasztásakor a mérnököknek meg kell vizsgálniuk a nyomás és az áramlás görbéit annak biztosítására, hogy a szabályozó megfeleljen a javasolt alkalmazáshoz szükséges teljesítménykövetelményeknek.

Droop Definition

A „süllyedés” kifejezés a kimeneti nyomásnak az eredeti beállítási pont alatti csökkenését írja le, az áramlás növekedésével. A süllyedést a belépő nyomás jelentős változásai is okozhatják (a szabályozó kimenetének beállításakor mért értéktől). Amint a belépő nyomás a kezdeti beállításhoz képest emelkedik, a kimeneti nyomás csökken. Ezzel ellentétben a beömlő nyomás csökkenésével a kimeneti nyomás emelkedik. Amint az a „Közvetlen működésű nyomásszabályozó működési térképe” ábrán látható, ez a hatás azért fontos a felhasználó számára, mert megmutatja a szabályozó hasznos szabályozási képességét.

Orifice mérete

A szelepnyílás növelése növelheti a szabályozó áramlási kapacitását. Ez előnyös lehet, ha a terv egy nagyobb szabályozót képes befogadni, azonban vigyázzon, ne adja meg túlzottan. A túlméretezett szeleppel ellátott szabályozó a tervezett alkalmazás feltételeinek megfelelően nagyobb érzékenységet eredményez az ingadozó belépő nyomásokra, és túlzott süllyedést okozhat.

Zárási nyomás

A „rögzítési nyomás” az alapjel feletti nyomás, amely a szabályozószelep teljes kikapcsolásához és áramlásának biztosításához szükséges.

Hiszterézis

A hiszterézis mechanikus rendszerekben, például nyomásszabályozókban fordulhat elő, a rugók és tömítések okozta súrlódási erők miatt. Vessen egy pillantást a grafikonra, és észreveheti, hogy adott áramlási sebességnél a kimeneti nyomás nagyobb lesz, ha csökken az áramlás, mint növekvő áramlás esetén.

Egyfokozatú szabályozó

Az egyfokozatú szabályozók kiváló választás a viszonylag kis nyomáscsökkentéshez. Például a legtöbb gyárban használt légkompresszorok maximális nyomást hoznak létre a 100-150 psi tartományban. Ezt a nyomást a gyárban vezetik át, de gyakran egyfokozatú szabályozóval csökkentik az alacsonyabb nyomásokra (10 psi, 50 psi, 80 psi stb.) Automatizált gépek, tesztállványok, szerszámgépek, szivárgásvizsgálati berendezések, lineáris működtetők működtetésére, és egyéb eszközök. Az egyfokozatú nyomásszabályozók általában nem működnek jól a bemeneti nyomás és/vagy az áramlási sebesség nagy ingadozása esetén.

Kétfokozatú (kétfokozatú) szabályozó

A kétlépcsős nyomásszabályozó ideális azokhoz az alkalmazásokhoz, ahol az áramlási sebesség nagyban változik, a bemeneti nyomás jelentősen ingadozik, vagy csökken a belépő nyomás, például kis tárolótartályból vagy gázpalackból származó gáz esetén.

A legtöbb egyfokozatú szabályozó szabályozóval, kivéve azokat, amelyek nyomáskompenzált kivitelt alkalmaznak, a belépő nyomás nagy esése a kimeneti nyomás enyhe növekedését okozza. Ez azért történik, mert a szelepre ható erők a nagy nyomásesés következtében megváltoznak a kimeneti nyomás kezdeti beállításától kezdve. Kétlépcsős kivitelben a második fokozatnak nem lesznek kitéve a belépő nyomás ilyen nagy változásai, csak az első fokozat kimenetéhez viszonyított kismértékű változás. Ez az elrendezés a második lépcsőtől kezdve stabil kimeneti nyomást eredményez, annak ellenére, hogy az első fokozatba juttatott nyomás jelentősen változik.

Háromfokozatú szabályozó

A háromlépcsős szabályozó stabil kimeneti nyomást biztosít, hasonlóan a kétfokozatú szabályozóhoz, de jelentősen nagyobb maximális bemeneti nyomás kezelésére képes. Például a Beswick PRD3HP sorozatú háromlépcsős szabályozó a 3000 psi magas belépő nyomást képes kezelni, és stabil kimeneti nyomást biztosít (0 és 30 psi közötti tartományban) a tápnyomás változása ellenére. A kicsi és könnyű nyomásszabályozó, amely stabilan alacsony kimeneti nyomást képes fenntartani annak ellenére, hogy a belépő nyomás idővel csökken a magas nyomástól, számos kivitelben kritikus elem. Ilyenek például hordozható analitikai eszközök, hidrogén-üzemanyagcellák, UAV-k és nagynyomású gázzal működő orvostechnikai eszközök, amelyeket gázpatronból vagy tárolóhengerből táplálnak.

Most, hogy az alkalmazásának leginkább megfelelő szabályozót választotta, fontos, hogy a szabályozót megfelelően telepítsék és állítsák be annak biztosítása érdekében, hogy rendeltetésszerűen működjön.

A legtöbb gyártó egy szűrő telepítését javasolja a szabályozó előtt (egyes szabályozók beépített szűrővel rendelkeznek), hogy megakadályozzák a szennyeződéseket és a részecskéket a szelepülés beszennyezésében. Szűrő nélküli szabályozó működése szivárgást okozhat a kimeneti nyílásban, ha a szelepülés szennyeződéssel vagy idegen anyaggal szennyezett. A szabályozott gázok mentesek legyenek olajoktól, zsíroktól és egyéb szennyeződéstől, amelyek megrongálhatják vagy megrongálhatják a szelep alkatrészeit, vagy megtámadhatják a szabályozó tömítéseit. Sok felhasználó nincs tudatában annak, hogy a palackokban és a kis gázpatronokban szállított gázok tartalmazhatnak nyomokat a gyártási folyamat során keletkezett olajokból. Az olaj jelenléte a gázban gyakran nem nyilvánvaló a felhasználó számára, ezért ezt a témát meg kell vitatni a gázszolgáltatóval, mielőtt kiválasztaná a szabályozó tömítőanyagait. Ezenkívül a gázoknak nem szabad túlzott nedvességet tartalmazniuk. Nagy áramlási sebességű alkalmazásoknál a szabályozó jegesedése előfordulhat, ha nedvesség van jelen.

Ha a nyomásszabályozót oxigénnel fogják használni, vegye figyelembe, hogy az oxigén speciális ismereteket igényel a rendszer biztonságos tervezéséhez. Meg kell adni az oxigénnel kompatibilis kenőanyagokat, és jellemzően meg kell határozni az extra tisztítást a kőolaj alapú vágóolaj nyomainak eltávolítására. Ügyeljen arra, hogy tájékoztassa a szabályozó beszállítóját arról, hogy oxigén alkalmazásban kívánja használni a szabályozót.

Ne csatlakoztassa a szabályozókat olyan tápforráshoz, amelynek maximális nyomása nagyobb, mint a szabályozó névleges bemeneti nyomása. A nyomásszabályozókat nem szabad elzáróként használni. Ha a szabályozó nincs használatban, akkor a tápnyomást ki kell kapcsolni.

Telepítés

1. LÉPÉS
Először csatlakoztassa a nyomásforrást a bemeneti nyíláshoz, a szabályozott nyomásvezetéket pedig a kimeneti nyíláshoz. Ha a portok nincsenek megjelölve, forduljon a gyártóhoz a helytelen csatlakozások elkerülése érdekében. Bizonyos kivitelekben a belső alkatrészek károsodhatnak, ha az ellátási nyomást tévesen vezetik a kimeneti nyílásba.

2. LÉPÉS
Mielőtt bekapcsolná a szabályozó tápnyomását, húzza ki a beállító vezérlőgombot a szabályozón átáramlás korlátozása érdekében. Fokozatosan kapcsolja be a tápnyomást, hogy ne „sokkolja” a szabályozót hirtelen túlnyomásos folyadékkal. MEGJEGYZÉS: Kerülje az állítócsavar végleges befordítását a szabályozóba, mert egyes szabályozó kivitelekben a teljes tápnyomás a kimeneti nyílásba kerül.

3. LÉPÉS
Állítsa a nyomásszabályozót a kívánt kimeneti nyomásra. Ha a szabályozó nem enyhül, akkor könnyebb beállítani a kimeneti nyomást, ha folyadék folyik, és nem „zsákutca” (nincs áramlás). Ha a mért kimeneti nyomás meghaladja a kívánt kimeneti nyomást, akkor engedje ki a folyadékot a szabályozó alsó oldaláról, és a beállító gomb elforgatásával csökkentse a kimeneti nyomást. Soha ne szellőztesse a folyadékot a szerelvények lazításával, mert sérülést okozhat.

Enyhítő stílusú szabályozóval a túlzott nyomás automatikusan a szabályozó alsó oldalán lévő légtérbe kerül, amikor a gombot elforgatják a kimeneti beállítás csökkentésére. Ezért ne használjon tűzveszélyes vagy veszélyes folyadékokkal ellátott csillapító szabályozókat. Ügyeljen arra, hogy a felesleges folyadékot biztonságosan és az összes helyi, állami és szövetségi előírásnak megfelelően szellőztesse.

4. LÉPÉS
A kívánt kimeneti nyomás eléréséhez végezze el a végső beállításokat úgy, hogy lassan növeli a nyomást a kívánt alapérték alá. A nyomásnak a kívánt beállítás alulról történő beállítása előnyösebb, mint a kívánt beállítás felülről történő beállítása. Ha túllépi az alapértéket, miközben beállítja a nyomásszabályozót, akkor a beállított nyomást a beállított pont alatt hagyja. Ezután ismét fokozatosan növelje a nyomást a kívánt alapértékre.

5. LÉPÉS
Többször kapcsolja be és ki az ellátási nyomást, miközben figyelemmel kíséri a kimeneti nyomást annak megerősítésére, hogy a szabályozó folyamatosan visszatér a beállított ponthoz. Ezenkívül a kimeneti nyomást ki és be kell kapcsolni annak biztosítása érdekében, hogy a nyomásszabályozó visszatérjen a kívánt alapértékre. Ismételje meg a nyomásbeállítási sorrendet, ha a kimeneti nyomás nem tér vissza a kívánt értékre.

A Beswick Engineering miniatűr folyadék- és pneumatikus szerelvényekre, gyorskapcsolókra, szelepekre és szabályozókra specializálódott. Van egy leépített alkalmazásmérnökökből álló csapat, amely készen áll segíteni Önt kérdéseiben. Egyedi kivitelek kérésre állnak rendelkezésre. Küldje el érdeklődését a Kapcsolat oldalon vagy kattintson a Live Chat ikonra a képernyő jobb alsó sarkában.