Paineensäätimien perusteet

Beswickin saatavilla olevat paineensäätimet löydät verkkoluettelostamme: Click Here for Pressure Regulators

Painesäätimiä löytyy monista yleisistä koti- ja teollisuussovelluksista. Paineensäätimiä käytetään esimerkiksi kaasugrilleissä propaanin säätöön, kodin lämmitysuunissa maakaasujen säätöön, lääketieteellisissä ja hammaslääketieteellisissä laitteissa hapen ja anestesiakaasujen säätöön, pneumaattisissa automaatiojärjestelmissä paineilman säätöön, moottoreissa polttoaineen säätöön ja polttokennoissa vedyn säätöön. Kuten tämä osittainen luettelo osoittaa, paineensäätimille on lukuisia sovelluksia, mutta kaikissa niissä paineensäätimellä on sama tehtävä. Paineensäätimet alentavat syöttöpaineen (tai tulopaineen) alhaisemmaksi lähtöpaineeksi ja pyrkivät säilyttämään tämän lähtöpaineen tulopaineen vaihteluista huolimatta. Syöttöpaineen alentaminen alemmaksi lähtöpaineeksi on paineensäätimien tärkein ominaisuus.

Painesäädintä valittaessa on otettava huomioon monia tekijöitä. Tärkeitä näkökohtia ovat: tulo- ja lähtöpaineen käyttöpainealueet, virtausvaatimukset, neste (onko se kaasu, neste, myrkyllinen vai syttyvä?), odotettu käyttölämpötila-alue, säätimen osien materiaalivalinnat, mukaan lukien tiivisteet, sekä koko- ja painorajoitukset.

Painesäätimissä käytettävät materiaalit

Materiaaleja on saatavana laaja valikoima erilaisten nesteiden käsittelyyn ja erilaisiin käyttöympäristöihin. Yleisiä säätimen komponenttien materiaaleja ovat messinki, muovi ja alumiini. Saatavilla on myös erilaisia ruostumattoman teräksen laatuja (kuten 303, 304 ja 316). Säätimen sisällä käytettävät jouset on tyypillisesti valmistettu nuottilangasta (hiiliteräs) tai ruostumattomasta teräksestä.

Messinki soveltuu useimpiin yleisiin sovelluksiin ja on yleensä edullinen. Alumiini määritetään usein, kun painoon on kiinnitettävä huomiota. Muovia harkitaan silloin, kun alhaiset kustannukset ovat ensisijainen huolenaihe tai kun tarvitaan poisheitettävää tuotetta. Ruostumaton teräs valitaan usein käytettäväksi syövyttävien nesteiden kanssa, käytettäväksi syövyttävissä ympäristöissä, kun nesteen puhtaus on tärkeää tai kun käyttölämpötilat ovat korkeita.

Yhtä tärkeää on tiivisteen materiaalin yhteensopivuus nesteen ja käyttölämpötila-alueen kanssa. Buna-n on tyypillinen tiivistemateriaali. Jotkut valmistajat tarjoavat lisävarusteena saatavia tiivisteitä, joita ovat mm: Fluorihiili, EPDM, silikoni ja perfluorielastomeeri.

Käytettävä neste (kaasu, neste, myrkyllinen tai syttyvä)

Nesteen kemialliset ominaisuudet on otettava huomioon ennen parhaan materiaalin määrittämistä sovellukseen. Jokaisella nesteellä on omat ainutlaatuiset ominaisuutensa, joten on huolehdittava siitä, että valitaan sopivat runko- ja tiivistemateriaalit, jotka joutuvat kosketuksiin nesteen kanssa. Säätimen osia, jotka ovat kosketuksissa nesteen kanssa, kutsutaan ”kostutetuiksi” osiksi.

On myös tärkeää määrittää, onko neste syttyvää, myrkyllistä, räjähdysherkkää tai luonteeltaan vaarallista. Vaarallisten, räjähdysalttiiden tai kalliiden kaasujen kanssa käytetään mieluummin paineentasaamatonta säädintä, koska sen rakenne ei päästä liiallista myötävirtauspaineita ilmakehään. Päinvastoin kuin ei-tyhjentävä säädin, tyhjentävä (myös itsetyhjentävä) säädin on suunniteltu siten, että ylimääräinen myötävirtaan tuleva paine purkautuu ilmakehään. Tyypillisesti säätimen rungon sivussa on tätä tarkoitusta varten tuuletusaukko. Joissakin erikoismalleissa ilmanpoistoaukko voidaan kierteittää, jolloin ylimääräinen paine voidaan purkaa säätimen rungosta letkujen kautta ja poistaa turvalliseen paikkaan. Jos tällainen rakenne valitaan, ylimääräinen neste on poistettava asianmukaisesti ja kaikkien turvallisuusmääräysten mukaisesti.

Lämpötila

Paineensäätimeen valittujen materiaalien on oltava yhteensopivia nesteen kanssa, mutta niiden on myös toimittava moitteettomasti odotetussa käyttölämpötilassa. Ensisijainen huolenaihe on se, toimiiko valittu elastomeeri moitteettomasti koko odotetulla lämpötila-alueella. Lisäksi käyttölämpötila voi vaikuttaa virtauskapasiteettiin ja/tai jousitukseen äärimmäisissä sovelluksissa.

Käyttöpaineet

Sisääntulo- ja ulostulopaineet ovat tärkeitä tekijöitä, jotka on otettava huomioon ennen parhaan säätimen valintaa. Tärkeitä kysymyksiä, joihin on vastattava, ovat: Mikä on tulopaineen vaihteluväli? Mikä on tarvittava lähtöpaine? Mikä on lähtöpaineen sallittu vaihtelu?

Virtausvaatimukset

Mikä on sovelluksen vaatima enimmäisvirtausnopeus? Kuinka paljon virtausnopeus voi vaihdella? Myös porttivaatimukset ovat tärkeä näkökohta.

Koko & Paino

Monissa korkean teknologian sovelluksissa tila on rajallinen ja paino on tekijä. Jotkin valmistajat ovat erikoistuneet pienikokoisiin komponentteihin, ja niistä on kysyttävä neuvoa. Materiaalivalinta, erityisesti säätimen rungon komponentit, vaikuttaa painoon. Harkitse myös huolellisesti porttien (kierteiden) kokoja, säätötyylejä ja kiinnitysvaihtoehtoja, sillä ne vaikuttavat kokoon ja painoon.

Painesäätimet toiminnassa

Painesäädin koostuu kolmesta toiminnallisesta osasta

1. ). Paineen alentava tai rajoittava elementti. Usein tämä on jousikuormitteinen mäntäventtiili.
2. ) Anturielementti. Tyypillisesti kalvo tai mäntä.
3. ) Vertailuvoimaelementti. Tavallisimmin jousi.

Toiminnassa jousen tuottama viitevoima avaa venttiilin. Venttiilin avautuminen aiheuttaa painetta anturielementtiin, joka puolestaan sulkee venttiilin, kunnes se on auki juuri sen verran, että asetettu paine säilyy. Yksinkertaistettu kaaviokuva ”Paineensäätimen kaaviokuva” havainnollistaa tätä voimatasapainojärjestelyä. (ks. alla)

(1) Paineenalennuselementti (istukkaventtiili)

Yleisimmin säätimissä käytetään rajoittavana elementtinä jousikuormitteista ”istukkaventtiiliä”. Venttiili sisältää elastomeerisen tiivisteen tai joissakin korkeapainemalleissa termoplastisen tiivisteen, joka on konfiguroitu tekemään tiiviste venttiilin istukkaan. Kun jousivoima siirtää tiivisteen pois venttiilin istukasta, neste pääsee virtaamaan säätimen sisääntulosta ulostuloon. Kun ulostulopaine nousee, anturielementin tuottama voima vastustaa jousen voimaa ja venttiili sulkeutuu. Nämä kaksi voimaa saavuttavat tasapainopisteen paineensäätimen asetusarvossa. Kun myötävirran paine laskee asetuspisteen alapuolelle, jousi työntää venttiilin istukan pois venttiilin istukasta ja ylimääräinen neste pääsee virtaamaan sisääntulosta ulostuloon, kunnes voimatasapaino palautuu.

(2) Anturielementti (mäntä- tai kalvoelementti)

Mäntätyyppisiä malleja käytetään usein silloin, kun tarvitaan suurempia ulostulopaineita, kun kestävyys on tärkeää tai kun ulostulopaineessa ei ole noudatettava tiukkoja toleransseja. Mäntämallit ovat yleensä hitaita kalvomalleihin verrattuna, koska männän tiivisteen ja säätimen rungon välillä on kitkaa.

Matalapaineisissa sovelluksissa tai kun vaaditaan suurta tarkkuutta, kalvomallia suositaan. Kalvosäätimissä käytetään ohutta levyn muotoista elementtiä, jota käytetään paineenmuutosten havaitsemiseen. Ne on yleensä valmistettu elastomeeristä, mutta erikoissovelluksissa käytetään myös ohutta kierrettyä metallia. Kalvot eliminoivat olennaisesti mäntätyyppisiin malleihin liittyvän kitkan. Lisäksi tietyssä säätimen koossa on usein mahdollista saada aikaan suurempi anturipinta-ala kalvomuotoisella rakenteella kuin mäntämuotoisella rakenteella.

(3) Vertailuvoimaelementti (jousi)

Vertailuvoimaelementti on yleensä mekaaninen jousi. Tämä jousi harjoittaa voimaa anturielementtiin ja toimii venttiilin avaamiseksi. Useimmissa säätimissä on säätö, jonka avulla käyttäjä voi säätää ulostulopaineen asetusarvoa muuttamalla vertailujousen aiheuttamaa voimaa.

Säätimen tarkkuus ja kapasiteetti

Painesäätimen tarkkuus määritetään laatimalla kaavio ulostulopaineen ja virtausnopeuden välille. Tuloksena saatava kuvaaja osoittaa lähtöpaineen laskun virtausnopeuden kasvaessa. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä droop. Paineensäätimen tarkkuus määritellään sen mukaan, kuinka suuri pudotus laitteessa on virtaama-alueella; pienempi pudotus vastaa suurempaa tarkkuutta. Kuvaajassa ”Suoratoimisen paineensäätimen toimintakartta” esitetyt paineen ja virtauksen väliset käyrät osoittavat säätimen hyödyllisen säätökapasiteetin. Säädintä valitessaan insinöörien tulisi tutkia paineen ja virtauksen välisiä käyriä varmistaakseen, että säädin pystyy täyttämään ehdotetun sovelluksen edellyttämät suorituskykyvaatimukset.

Droopin määritelmä

Käsitteellä ”droop” kuvataan ulostulopaineen putoamista alkuperäisen asetusarvon alapuolelle virtauksen kasvaessa. Droop voi johtua myös huomattavista muutoksista tulopaineessa (siitä arvosta, kun säätimen lähtö asetettiin). Kun tulopaine nousee alkuperäisestä asetuksesta, lähtöpaine laskee. Päinvastoin, kun tulopaine laskee, lähtöpaine nousee. Kuten kuvaajasta ”Suoratoimisen paineensäätimen toimintakartta” nähdään, tämä vaikutus on tärkeä käyttäjälle, koska se osoittaa säätimen hyödyllisen säätökapasiteetin.

Aukkojen koko

Venttiilin aukon suurentaminen voi lisätä säätimen virtauskapasiteettia. Tästä voi olla hyötyä, jos suunnittelussasi on tilaa suuremmalle säätimelle, mutta varo kuitenkin määrittelemästä sitä liikaa. Säädin, jonka venttiili on ylimitoitettu suunnitellun sovelluksen olosuhteisiin nähden, reagoi herkemmin vaihteleviin tulopaineisiin ja voi aiheuttaa liiallista pudotusta.

Lukituspaine

”Lukituspaine” on asetusarvon yläpuolella oleva paine, joka tarvitaan säätimen venttiilin täydelliseen sulkemiseen ja virtauksen estämiseen.

Hystereesi

Hystereesiä voi esiintyä mekaanisissa järjestelmissä, kuten paineensäätimissä, jousien ja tiivisteiden aiheuttamien kitkavoimien vuoksi. Katso kuvaajaa ja huomaat, että tietyllä virtausnopeudella ulostulopaine on suurempi virtausnopeuden pienentyessä kuin virtausnopeuden kasvaessa.

Yksivaiheinen paineensäädin

Yksivaiheiset paineensäätimet ovat erinomainen valinta suhteellisen pienille paineenalennuksille. Esimerkiksi useimmissa tehtaissa käytettävät ilmakompressorit tuottavat maksimipaineita 100-150 psi:n alueella. Tämä paine johdetaan läpi tehtaan, mutta se alennetaan usein yksivaiheisella säätimellä pienempiin paineisiin (10 psi, 50 psi, 80 psi jne.) automatisoitujen koneiden, testitelineiden, työstökoneiden, vuototestilaitteiden, lineaaristen toimilaitteiden ja muiden laitteiden käyttämiseksi. Yksivaiheiset paineensäätimet eivät yleensä toimi hyvin suurissa tulopaineen ja/tai virtausnopeuden vaihteluissa.

Kaksivaiheinen (kaksivaiheinen) paineensäädin

Kaksivaiheinen paineensäädin soveltuu erinomaisesti sovelluksiin, joissa virtausnopeus vaihtelee suuresti, tulopaineessa on huomattavia vaihteluita tai tulopaine laskee, kuten pienestä varastosäiliöstä tai kaasupullosta syötettävän kaasun tapauksessa.

Useimmissa yksivaiheisissa paineensäätimissä, lukuun ottamatta niitä, joissa käytetään painekompensoitua rakennetta, suuri tulopaineen lasku aiheuttaa lievän lähtöpaineen nousun. Tämä tapahtuu, koska venttiiliin vaikuttavat voimat muuttuvat suuren paineen pudotuksen vuoksi siitä, kun lähtöpaine oli alun perin asetettu. Kaksivaiheisessa rakenteessa toiseen vaiheeseen ei kohdistu näitä suuria muutoksia sisääntulopaineessa, vaan ainoastaan pieni muutos ensimmäisen vaiheen ulostulosta. Tämä järjestely johtaa siihen, että toisen vaiheen ulostulopaine pysyy vakaana huolimatta ensimmäiseen vaiheeseen syötettävän paineen merkittävistä muutoksista.

Kolmivaiheinen säädin

Kolmivaiheinen säädin tarjoaa samanlaisen vakaan ulostulopaineen kuin kaksivaiheinen säädin, mutta sillä on lisäksi kyky käsitellä huomattavasti korkeampaa enimmäissyöttöpaineita. Esimerkiksi Beswick PRD3HP -sarjan kolmivaiheinen säädin on mitoitettu käsittelemään jopa 3 000 psi:n tulopaineita, ja se tuottaa vakaan lähtöpaineen (alueella 0-30 psi) syöttöpaineen muutoksista huolimatta. Pieni ja kevyt paineensäädin, joka pystyy ylläpitämään vakaan alhaisen lähtöpaineen huolimatta tulopaineesta, joka laskee ajan myötä korkeasta paineesta, on kriittinen komponentti monissa malleissa. Esimerkkejä ovat kannettavat analyysilaitteet, vetypolttokennot, UAV:t ja lääkinnälliset laitteet, jotka saavat virtansa kaasupatruunasta tai varastopullosta syötetystä korkeapaineisesta kaasusta.

Nyt kun olet valinnut sovellukseesi parhaiten sopivan säätimen, on tärkeää, että säädin on asennettu ja säädetty kunnolla, jotta se toimisi tarkoitetulla tavalla.

Useimmat valmistajat suosittelevat suodattimen asentamista ennen säädintä (joissakin säätimissä on sisäänrakennettu suodatin), jotta lika ja hiukkaset eivät pääse saastuttamaan venttiilin istukkaa. Säätimen käyttö ilman suodatinta voi aiheuttaa vuodon ulostuloaukkoon, jos venttiilin istukka on likaantunut liasta tai vieraista aineista. Säädetyissä kaasuissa ei saa olla öljyjä, rasvoja tai muita epäpuhtauksia, jotka voivat liata tai vahingoittaa venttiilin osia tai vaikuttaa säätimen tiivisteisiin. Monet käyttäjät eivät ole tietoisia siitä, että kaasupulloissa ja pienissä kaasupatruunoissa toimitetut kaasut voivat sisältää jälkiä valmistusprosessista peräisin olevista öljyistä. Öljyn esiintyminen kaasussa ei useinkaan näy käyttäjälle, ja siksi tästä aiheesta olisi keskusteltava kaasuntoimittajan kanssa ennen säätimen tiivistemateriaalien valintaa. Lisäksi kaasujen tulisi olla vapaita liiallisesta kosteudesta. Suurten virtausnopeuksien sovelluksissa säädin voi jäätyä, jos siinä on kosteutta.

Jos paineensäädintä käytetään hapen kanssa, on huomioitava, että happi vaatii erikoisosaamista turvallisen järjestelmän suunnittelemiseksi. Happiyhteensopivat voiteluaineet on määriteltävä ja lisäpuhdistus öljypohjaisten leikkuuöljyjen jälkien poistamiseksi on yleensä määriteltävä. Varmista, että ilmoitat säätimen toimittajalle, että aiot käyttää säädintä happisovelluksessa.

Älä kytke säätimiä syöttölähteeseen, jonka enimmäispaine on suurempi kuin säätimen nimellinen tulopaine. Paineensäätimiä ei ole tarkoitettu käytettäväksi sulkulaitteina. Kun säädin ei ole käytössä, syöttöpaine on suljettava.

Asennus

VAIHE 1
Aloita liittämällä painelähde tuloliitäntään ja säädetty painelinja lähtöliitäntään. Jos portteja ei ole merkitty, tarkista asia valmistajalta virheellisten liitäntöjen välttämiseksi. Joissakin malleissa sisäiset komponentit voivat vaurioitua, jos syöttöpaine syötetään virheellisesti ulostuloaukkoon.

VAIHE 2
Voit ennen syöttöpaineen kytkemistä säätimeen kääntää säädön säätönuppia taaksepäin rajoittaaksesi virtausta säätimen läpi. Kytke syöttöpaine vähitellen päälle, jotta säädintä ei ”iskosteta” äkillisellä paineistetun nesteen virtauksella. HUOMAUTUS: Vältä kääntämästä säätöruuvia kokonaan säätimeen, koska joissakin säätimen malleissa täysi syöttöpaine tulee ulostuloaukkoon.

VAIHE 3
Säädä paineensäädin haluttuun ulostulopaineeseen. Jos paineensäädin on huojentamaton, ulostulopaine on helpompi säätää, jos neste virtaa eikä ole ”umpikujassa” (ei virtausta). Jos mitattu ulostulopaine ylittää halutun ulostulopaineen, tyhjennä neste säätimen virtaussuunnan alapuolelta ja laske ulostulopaine kääntämällä säätönuppia. Älä koskaan päästä nestettä ulos löysäämällä liitososia, sillä seurauksena voi olla loukkaantuminen.

Vapauttamistyylisellä säätimellä ylimääräinen paine poistuu automaattisesti ilmakehään säätimen virtaussuunnan alapuolelta, kun nuppia käännetään alentamaan lähtöasetusta. Tästä syystä älä käytä vapauttavia säätimiä palavien tai vaarallisten nesteiden kanssa. Varmista, että ylimääräinen neste poistetaan turvallisesti ja kaikkien paikallisten, osavaltioiden ja liittovaltion säädösten mukaisesti.

VAIHE 4
Halutun lähtöpaineen saavuttamiseksi tee viimeiset säädöt nostamalla painetta hitaasti halutun asetusarvon alapuolelta. Paineen asettaminen halutun asetusarvon alapuolelta on suositeltavampaa kuin sen asettaminen halutun asetusarvon yläpuolelta. Jos ylität asetuspisteen paineensäädintä säätäessäsi, vähennä asetuspaine asetuspisteen alapuolelle. Nosta sitten taas painetta vähitellen haluttuun asetusarvoon.

VAIHE 5
Syöttöpaine kytketään ja katkaistaan useita kertoja samalla, kun seurataan lähtöpaineita, jotta voidaan varmistaa, että paineensäädin palaa johdonmukaisesti asetusarvoon. Lisäksi ulostulopaine on myös kierrätettävä päälle ja pois, jotta varmistetaan, että paineensäädin palaa haluttuun asetuspisteeseen. Toista paineen asetusjakso, jos lähtöpaine ei palaudu haluttuun asetusarvoon.

Beswick Engineering on erikoistunut nestemäisiin ja pneumaattisiin pienoisliitäntöihin, pikaliittimiin, venttiileihin ja säätimiin. Meillä on joukko koulutettuja sovellusinsinöörejä, jotka ovat valmiita auttamaan sinua kysymyksissäsi. Räätälöityjä malleja on saatavana pyynnöstä. Lähetä kyselysi Ota yhteyttä -sivullamme tai napsauta näytön oikeassa alakulmassa olevaa Live Chat -kuvaketta.