Рабочие органы автоматических устройств

Рабочие органы автоматических устройств предназначены для управления потоками продуктов, поступающими в объект управления. В зависимости от вида управления — функциональ­ного или дискретного — рабочие органы систем автоматиче­ского управления разделяют на регулирующие и запорные.

Регулирующие органы. В зависимости от состояния вещества (жидкость, пар, газ, сыпучее вещество) и вида энергии (сжатый воздух, тепловая энергия пара, электрическая энергия и т. п.) регулирующие органы могут иметь различное конструктивное исполнение. Клапаны плунжерные одно и двухседельные, краны пробковые с профилированными проходными сечениями, шлан­говые и диафрагмовые клапаны позволяют управлять потоками жидкости различной вязкости, пара и газа. Для управления потоками твердых сыпучих веществ применяют специальные до­заторы с регулируемой производительностью.

Клапан плунжерный двухседельный (рис. 1, а) представ­ляет собой наиболее распространенный вид регулирующего органа. Его основными рабочими частями являются седло 4 и плунжер (золотник) 3. Седло закреплено в корпусе клапана 5, плунжер крепится шарнирно к штоку /, который на выходном конце имеет резьбу для крепления к исполнительному меха­низму регулятора; шток проходит через сальник 2. Окна в плун­жере могут иметь различную конфигурацию, обеспечивающую желаемую характеристику регулирующего органа.

Клапан шланговый в последнее время находит широкое при­менение (рис. 1, б). В этом клапане для изменения количества вещества, протекающего через регулирующий кран, использу­ется пережим гибкой трубки регулирующего органа. Мягкая упругая трубка 8 из полимерного материала или из прорези­ненной ткани, находящаяся в корпусе клапана 4, пережимается до необходимой степени одновременно верхним 9 и нижним 7 прижимами цилиндрической формы. Прижимы связаны ролико-втулочной цепью 3, поэтому их положения изменяются одновре­менно. Цепь огибает звездочки 6, оси которых зафиксированы в корпусе. Верхний прижим прикреплен к штоку 2, который крепится к исполнительному механизму регулятора. Шток про­ходит через сальник 1, герметизирующий корпус клапана на случай прорыва трубки. Трубка крепится к корпусу клапана конусными фланцами 5. Расходная характеристика шлангового клапана почти линейная.

Клапан диафрагмовый предназначен для управления пото­ками агрессивных сред. Клапан (рис. 1, в) имеет проходную конструкцию, внутренняя поверхность корпуса / футерована химически стойким материалом 8. На корпусе закреплена крышка 5. Между крышкой и корпусом зажата диафрагма 7, которая соединяется со штоком 3 крестовиной 4. Для предот­вращения разрушения диафрагмы под действием рабочей среды в крышке регулирующего органа расположена телескопическая опора 6, набранная из колец, на которые опирается диафрагма. Для обнаружения утечки среды в атмосферу при прорыве диа­фрагмы в крышке предусмотрено отверстие 2, к которому кре­пится сигнализатор. Под действием штока исполнительного механизма, соединенного с подвижной системой регулирующего органа, диафрагма перемещается, проходное сечение ее изме­няется, изменяя расход среды. Расходная характеристика ре­гулирующего органа плавная, близкая к линейной, условное давление среды до 1, 0 МПа (10 кгс/см²), точность коэффициента пропускной способности ±10%. Диафрагмовые регулирующие органы применяют в системах автоматического управления и выполняют нормально открытыми (НО) или нормально закры­тыми (НЗ).

Кран пробковый (рис. 1, г) наиболее распространенной конструкции имеет подвижную часть в виде пробки 7 в форме усеченного конуса, притертой к втулке L В пробке крана в со­ответствии с требуемой расходной характеристикой имеется про­филированное отверстие. При повороте пробки отверстие умень­шается, коэффициент сопротивления крана возрастает и расходвещества через кран уменьшается. Втулка / запрессована в корпус крана 2_% который закрыт крышкой 4 на резьбе, ось пробки крана 6 проходит через сальниковое уплотнение 5. Плот­ное прилегание поверхности пробки к втулке обеспечивается пружиной 3.

Применение кранов в системах автоматического регулирова­ния допустимо лишь при низких скоростях и давлениях регули­руемой среды, так как вследствие малого угла поворота пробки крана, требуемого для полного закрытия, может возникнуть гидравлический удар.

Запорные органы. В системе автоматического управления запорные органы применяют при операторном управлении по­токами продукта или энергоносителя, а также при двухпозиционном регулировании. В обоих случаях требуется полное пере­крытие проходного сечения запорного органа.

В качестве запорных органов используют клапаны плунжер­ные двух- и односедельные конусные без специальной профили­ровки окон плунжера и краны пробковые с прямоугольным окном в пробке крана.

Для уменьшения тягового усилия электромагнитного при­вода в запорных клапанах устанавливают золотник (плунжер) специальной конструкции, так называемый «разгруженный зо­лотник».