Pnömatik Aktüatör Nedir? (Pneumatic Actuator) Ne İşe Yarar?
Pnömatik aktüatör nedir: Basıncı kontrol edebilen ve durumu değiştirebilen hava ve gazlar ile çalışan sistemlerdir. Pnömatik sistemler kimya endüstrisi süreçlerinde ve otomasyon uygulamalarında kullanılır. Kullanılan vanalar ve alıcılar sistemdeki basınç ve debinin kontrol edilmesini sağlamaktadır.
Bu sistemlerde, basınçlı havaya yön veren ve havanın alıcılara gönderilmesini sağlayan yön kontrol valflerdir. Kompresörden gelen hava yön kontrol vanaları yardımıyla yönlendirilir. Proseslerde basınçlı havanın yönlendirilmesi prosesin devamı açısından önem arz etmektedir.
Pnömatik aktüatörler vanayı açıp kapatmak için basınçlı havanın çalıştırdığı pnömatik sistemleri kullanır. Aktüatör sistemi kontrol eden, onu hareket ettiren elemanlara verilen genel isimdir.
Aktüatör Nedir?
Vananın açma/kapatma işleminin otomasyonunu sağlayan bir operatör mekanizmasıdır. Bir vanayı açmaya ya da kapamaya yarayan aktüatörler vananın üzerine monte edilir ve vana gövdesine bağlanır. Aktüatörlerin farklı türleri ve bu türlerin farklı kullanım alanları vardır.
Aktüatör Çeşitleri Nelerdir?
Elektrikli Aktüatör:
Elektrikli aktüatörler, vanayı açmak ve kapamak için elektrik motorunu kullanırlar. Sessiz ve verimli şekilde çalışırlar. Dişli sistemlerden dolayı vana açma ve kapama işlemlerini pnömatik ve hidrolik aktüatörlere oranla daha yavaş yapar.
Hidrolik Aktüatör:
Vanayı açıp kapatmak için basınçlı sıvının çalıştırdığı hidrolik sistemleri kullanır. Hidrolik aktüatörler, aynı pnömatik aktüatörler de olduğu gibi linear ve de rotary tip vanalarda kullanılmaya uygundur. Hidrolik aktüatörler, hidrolik basınç bir pompa ile ve proses akışkanı tarafından sağlanabilmektedir.
Pnömatik Aktüatör (Pneumatic actuator):
Pnömatik aktüatörler enerjiyi (çoğunlukla basınçlı havayı) mekanik harekete dönüştürür. Bütün aktüatörler elektrik enerjisi ile harekete geçirilirler. Özellikle büyük vanalarda sıklıkla kullanılırlar. Aktüatörler vananın açıp kapanmasına ek olarak ara pozisyonlara da izin verir.
Aktüatörler üzerine limit switch kutuları, i-p dönüştürücüler ve pozisyonerler monte edilir. Böylece vananın açık/kapalı konumu izlenebilir. Konum bilgisi otomasyon sistemine iletilebilir. Aktüatörün türüne bağlı olarak hareket döner veya doğrusal olabilir. Glob valf, kelebek valf, yön kontrol valfi, gibi kontrol valflerinin açılması veya kapanmasında kullanılırlar.
Pnömatik aktüatör kontrol sistemine bağlı olarak vanaların uzaktan kontrolünü sağlamaktadır. Sağlam ve küçük hacimli dizaynları proseslerde birçok avantaj sağlamaktadır. Herhangi bir akışkanın (su, hava, gaz vb) akış yönünü açıp kapayan veya yönünü değiştiren vanalardır. Bu vanaların elektrik motorlu olanları olduğu gibi genel olarak basınçlı hava ile çalışırlar. Bu çalışma tek girişli veya çift girişli olabilir.
- Tek Etkili Yay Geri Dönüşlü (Normalde Kapalı – Normalde Açık). Çift Etkili (Hava-Hava) Standart Saat Yönünde Çalışma Tek girişli çift girişli olabilir.
- Limit Switches (Namur) Solenoid Vanalar, Pozisyonerler selenoid valf çıkışları aktüatöre bağlanır. Valf enerjilendiği zaman hava çıkışları yön değiştirerek aktüatörü kontrol eder.
- Çeyrek Dönüşlü Vanaların (kelebek vana, küresel vana vs) Otomasyonu ile ilgili Tüm Uygulamalarda kullanılabilir.
Pnömatik Aktüatör Yapısı
Pnömatik aktüatör (pneumatic actuator) temel olarak valf (valve), bir piston, bir silindirden oluşur. Piston, bir diyafram veya silindirin üst kısmındaki havayı tutar. Basınçlı havayı aşağıya doğru diyaframa iletir. Aktüatöre bağlanan valf gövdesini hareket ettiren sızdırmazlık sağlayan parça salmastra ile kaplanır.
Pnömatik aktüatörler de gerekli harekete göre üst veya altta giriş sinyali için bir bağlantı ucu vardır. Valfin çalışması için alçak basınç ve genel olarak ikili veya üçlü giriş kuvveti gerekir. Büyük boyutlu pistonlarda çıkış basıncı büyük olabilir. Hava basıncının az olduğu ortamlarda büyük piston kullanmak daha iyidir. 100 kPa (kilopaskal) lık bir basınç ile küçük bir otomobil kaldırılabilir. Bunu yapmak için de küçük bir valf yeterlidir.
Pnömatik Aktüatör Nasıl Çalışır?
Valf giriş basıncına “kontrol sinyali” denir. Bu sinyal, basınç sensörü gibi ölçüm cihazlarından gelir. Her bir valfin set pointi (referans değeri) farklıdır. Normal standart bir sinyal 20-100 kPa dır. Örneğin, basınçlı kazandaki basınç değerini sabit tutmak için bir valf kullanılabilir.
Basınç transmitteri (verici) kazandaki basınç değerini alır ve onu 20-100 kPa ile bir sinyal olarak iletir. 20 kPa basınç olmadığı,100 kPa ise kazanın basıncının üst setpoint’ e ulaştığı anlamına gelir. Bu değerler transmitterin kalibrasyon ayarları ile değiştirilebilir. Kazandaki basıncın yükselmesinde transmitterin çıkışı arttırır. Basınçtaki bu artış valfa gönderilir ve valf kapanır. Buna doğrudan etkili süreç denir.
Çift Etkili Pnömatik Aktüatör
Çift etkili pnömatik aktüatör farklı girişlere uygulanan hava ile çalışır. Bir girişten gelen hava aktüatörün vanayı açmasını sağlıyorsa, diğer girişten gelen hava vananın kapanmasını sağlar. Bütün pnömatik aktüatörlerde hava tahliyesi bulunmak zorundadır. Hava basıncı ve piston çapı arttırılarak farklı tork değerleri elde edilebilir. Çift etkili aktüatörlerin açma ve de kapatma hareketi hava ile yapılır. 5/2 veya 5/3 namur solenoid valflerle kontrol edilirler.
Çift Etkili Pnömatik Aktüatör Nasıl Çalışır?
- Ters saat yönünde hareket (TSY): B kanalına sağlanan hava, mili saat yönünün ters yönünde döndürerek iki pistonu dışarı doğru iter. Bu sırada, aktüatörün her iki kenarlarındaki hava, açık olan A kanalından boşaltılır.
- Saat Yönünde Hareket (SY): A kanalına sağlanan hava mili saat yönü istikametinde döndürerek 2 pistonu içe doğru iter. Bu sırada iki pistonun arasındaki hava açık olan B kanalından boşaltılır.
Çift etkili pnömatik aktüatör;
kelebek vana, küresel vana ve damperlerin, on-off veya oransal kontrolünü sağlar. Çift etkili pnömatik aktüatörler, 90º dönüşlü olanı, krameyer dişli sistemi ve pinyon dişli sistemi ile üretimleri yapılmaktadır. 6 bar basınçlı hava ile verebildiği tork değeri 11Nm-2900Nm arasında değişmektedir.
Tek etkili aktüatör;
yan kapakları içindeki yayların çıkarılması ile çift etkili tipe dönüşür. Çift etkili aktüatör de, yay ilave edilerek tek etkili tipe dönüştürülmesi mümkündür.
Yay dönüşlü aktüatör;
yanıcı, parlayıcı ve patlayıcı ortamlarda tercih edilmektedir. Aktüatör besleme havası kesilirse, vana aktüatör tarafından otomatik olarak kapatılarak akışkanın kontrolsüz dolaşımı önlenir. Çift etkili aktüatörler de ise kesinlikle hava basıncının yönlendirilmesi gerekmektedir.
Aktüatör için;
Az hava tüketimi, akımsız çalışma, yüksek performans sağlar. Bakımı ve ring değişimi kolaydır. Kompakt model, geniş aralıklı tork değerleri vardır. Özel tasarım ve aksesuar seçenekleri seçim kriterlerini meydana getirmektedir.
Pnömatik aktüatör seçimi:
Seçim yapılırken beraber çalışacağı vana ve hattın basınç değerlerine en uygun optimal tork değerini belirlemek önemlidir.
Pnömatik Pistonlu Vana
Pnömatik vana tek etkili pistonun hava kumandalı aktüatör ile hareket ettirilmesi ile çalışır. Normalde kapalı pozisyondadır. Aktüatöre hava verilmesi ile piston yukarı doğru hareket eder. Vana açılır, hava kesildiği zaman piston itilerek vana kapalı konuma gelir.
Pnömatik Aktüatör Tasarım Özellikleri
Gövde:
ASTM6005 kalite alüminyum extrusion (ekstrüzyon) gövdeler. Çalışma ortamında oluşabilecek kimyasal buharlaşmaya ve korozyona karşı maksimum koruma sağlar. Çalışma ömrünü uzatan sert doğal oksit tabaka. Bu tabakanın kalınlığını arttırmak için kullanılan bir elektrolitik passivation işlemi anodize kaplanmaktadır.
Kapak:
Alüminyum enjeksiyon kapaklar. Çalışma ortamında oluşabilecek kimyasal buharlaşmaya ve korozyona karşı;
Fırın toz epoxy veya toz polyester ile kaplanmaktadır.
Aşırı korozif (corrosive) ortamlar için;
Nikel ve PTFE (polytetrafluoroethylene) teflon kaplama optional (opsiyonel) olarak sunulmaktadır.
Piston:
Alüminyum enjeksiyon pistonlar. Çalışma ömürleri boyunca deformasyona uğramamaları için sert anodize ile kaplanmaktadır. Simetrik pistonların pozisyonları karşı yönde değiştirilerek, tersi yönünde aktüatör çalışma hareketi elde edilebilir.
Çalışma açısı ayarlayıcı (limit stop):
Yeni tasarımların temel özelliği, standart 90°de çalışan aktüatörlerde;
Her iki yönde birbirinden bağımsız ± 5° pozisyon ayar cıvataları çalışma pozisyonu yeniden ayarlanabilir.
Bu durum vana milinde oluşabilecek burkulma veya diğer özel durumlar için;
Aktüatörün çalışma pozisyonunun yeniden ayarlanmasına imkan sağlar. 0-90° ayarlanabilir limit stoplu tipleri isteğe bağlı, seçmeli (optional) olarak vardır.
Ön yüklemeli yaylar:
Ön yüklemeli yaylar, korozyona karşı kaplanmıştır. Kartuş tipi tasarımları ile tek ve çift etkili aktüatöre uygun kapaklara kolay olarak eklenebilir. ProAir 200 serisi pnömatik aktüatörler yay ilavesi ile kolaylıkla çift etkili tipten tek etkili tipe dönüştürülebilirler.
Yataklar:
Uzun ömürlü ve düşük sürtünmeli malzemelerden üretilen yataklama elemanları aktüatörlerin çalışma ömürlerini uzatırlar. Yataklama elemanları gereksinim durumunda rahatlıkla değiştirilebilirler.
Sızdırmazlık elemanları (O-Ring);
(Nitril) NBR O-Ringler. Standart çalışma sıcaklıklarında yüksek performance gösterir ve aktüatörlerin problemsiz çalışmasına imkan sağlar.
Malzeme seçenekleri;
Kullanım amacına ve yerine göre yüksek sıcaklıklar için (FKM) Viton Fluorocarbon. Yüksek performanslı bir kauçuk, düşük sıcaklıklar için silikon kauçuk, veya EPDM kauçuk (rubber). Malzemeden üretilen sızdırmazlık elemanları isteğe bağlı olarak hazırlanmakta ve kullanılmaktadır.
Pnömatik Aktüatör Fiyatları
Markaya, farklı modellere, aktüatör çeşidine ve performansına göre değişiklik göstermektedir.
Bir yanıt yazın