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 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.