1. מהו שסתום פרפר פנאומטי?
שסתום פרפר פנאומטי הוא שסתום רבע סיבוב המשמש לוויסות או בידוד זרימת נוזל בצינור. הוא מורכב מדיסק עגול (המכונה לעתים קרובות "דיסק") המותקן על גזע, המסתובב בתוך גוף השסתום. "פנאומטי" מתייחס למנגנון ההפעלה, המשתמש באוויר דחוס כדי להפעיל את השסתום, ומאפשר שליטה מרחוק או אוטומטית.
ניתן לחלק שסתום פרפר פנאומטי לשני רכיבים עיקריים: מפעיל פנאומטי ושסתום פרפר.
· גוף שסתום פרפר: מורכב מגוף השסתום, דיסק (דיסק), גזע ומושב. הדיסק מסתובב סביב הגזע כדי לפתוח ולסגור את השסתום.
· מפעיל פנאומטי: משתמש באוויר דחוס כמקור כוח, ומניע בוכנה או שביל ליצירת תנועה ליניארית או סיבובית.
רכיבים מרכזיים
*שסתום פרפר:
- גוף השסתום: הבית שמכיל את הדיסק ומתחבר לצינור.
- דיסק (דיסק): לוחית שטוחה או מעט מוגבהת השולטת בזרימה. כאשר היא מוחזקת במקביל לכיוון הזרימה, השסתום נפתח; כאשר היא מוחזקת בניצב, היא נסגרת.
- גזע: המוט המחובר לדיסק שמעביר את כוח הסיבוב מהמפעיל.
- אטמים ומושבים: יש לוודא סגירה אטומה ולמנוע דליפה.
*מַפעִיל
- מפעיל פנאומטי: בדרך כלל מסוג בוכנה או דיאפרגמה, הוא ממיר לחץ אוויר לתנועה מכנית. הוא יכול להיות כפול פעולה (לחץ אוויר לפתיחה וסגירה) או חד פעולה (אוויר לכיוון אחד, קפיץ להחזרה).
2. עקרון פעולה
פעולתו של שסתום פרפר פנאומטי היא למעשה תהליך משורשר של "הפעלת אוויר דחוס".→הפעלת מפעיל→סיבוב דיסק כדי לשלוט בזרימה." במילים פשוטות, אנרגיה פנאומטית (אוויר דחוס) מומרת לתנועה מכנית סיבובית כדי למקם את הדיסק.
2.1. תהליך הפעלה:
- אוויר דחוס ממקור חיצוני (כגון מדחס או מערכת בקרה) מסופק למפעיל הפנאומטי.
- במפעיל כפול פעולה, אוויר נכנס לפתח אחד כדי לסובב את גזע השסתום עם כיוון השעון (כלומר, כדי לפתוח את השסתום), ונכנס לפתח השני כדי לסובב אותו נגד כיוון השעון. זה יוצר תנועה ליניארית בבוכנה או בסרעפת, אשר מומרת לסיבוב של 90 מעלות על ידי מנגנון מתלה וגלגל שיניים או סקוטש-יוק.
- במפעיל בעל פעולה יחידה, לחץ אוויר דוחף את הבוכנה כנגד הקפיץ כדי לפתוח את השסתום, ושחרור האוויר מאפשר לקפיץ לסגור אותו אוטומטית (תכנון בטוח בפני כשל).
2.2. פעולת השסתום:
- כאשר המפעיל מסובב את גזע השסתום, הדיסק מסתובב בתוך גוף השסתום.
- מצב פתוח: הדיסק מקביל לכיוון הזרימה, מה שממזער את ההתנגדות ומאפשר זרימה מלאה דרך הצינור. - מצב סגור: הדיסק מסתובב ב-90 מעלות, בניצב לזרימה, חוסם את המעבר ואוטם כנגד המושב.
- המיקום הביניים יכול לחנוק את הזרימה, אם כי שסתומי פרפר מתאימים יותר לשירות הפעלה וכיבוי מאשר לוויסות מדויק בשל מאפייני הזרימה הלא ליניאריים שלהם.
2.3. בקרה ומשוב:
- המפעיל משולב בדרך כלל עם שסתום סולנואיד או ממקם (positioner) לבקרה מדויקת באמצעות אותות חשמליים.
חיישן עשוי לספק משוב על מיקום השסתום כדי להבטיח פעולה אמינה במערכות אוטומטיות.
3. פעולה יחידה ופעולה כפולה
3.1 מפעיל כפול פעולה (ללא החזרת קפיץ)
למפעיל שני תאי בוכנה מנוגדים. האוויר הדחוס נשלט על ידי שסתום סולנואיד, המתחלף בין תא ה"פתיחה" לתא ה"סגירה":
כאשר אוויר דחוס נכנס לתא ה"פתיחה", הוא דוחף את הבוכנה, וגורם לגזע השסתום להסתובב עם כיוון השעון (או נגד כיוון השעון, תלוי בתכנון), אשר בתורו מסובב את הדיסק לפתיחת הצינור.
כאשר אוויר דחוס נכנס לתא ה"סגירה", הוא דוחף את הבוכנה בכיוון ההפוך, וגורם לגזע השסתום לסובב את הדיסק נגד כיוון השעון, ולסגור את הצינור. מאפיינים: כאשר אובדן אוויר דחוס, הדיסק נשאר במיקומו הנוכחי ("הגנה מפני כשל").
3.2 מפעיל חד-פעולי (עם החזרת קפיץ)
למפעיל יש רק תא כניסת אוויר אחד, עם קפיץ חזרה בצד השני:
כאשר אוויר זורם: אוויר דחוס נכנס לתא הכניסה, מתגבר על כוח הקפיץ ודוחף את הבוכנה, וגורם לדיסק להסתובב למצב "פתוח" או "סגור".
כאשר אובדן אוויר: כוח הקפיץ משתחרר, דוחף את הבוכנה לאחור וגורם לדיסק לחזור למצב הבטיחות שנקבע מראש (בדרך כלל "סגור", אך ניתן גם לתכנן אותו כ"פתוח").
מאפיינים: יש לו פונקציית "בטיחות מפני כשל" והוא מתאים לשימוש ביישומים הדורשים אמצעי בטיחות, כגון כאלה הכוללים חומרים דליקים, נפיצים ורעילים.
4. יתרונות
שסתומי פרפר פנאומטיים מתאימים לפעולה מהירה, הדורשים בדרך כלל רבע סיבוב בלבד, מה שהופך אותם למתאימים לתעשיות כגון טיפול במים, HVAC ועיבוד כימי.
- זמן תגובה מהיר הודות להפעלה פנאומטית.
- עלות נמוכה ותחזוקה פשוטה יותר בהשוואה לחלופות חשמליות או הידראוליות.
- עיצוב קומפקטי וקל משקל.
