Atuador Pneumático de Cremalheira e Pinhão

Três tipos principais de atuadores de válvula são comumente usados: pneumáticos, hidráulicos e elétricos.

Os atuadores pneumáticos podem ser ainda categorizados como design scotch yoke, design de palhetas e o tema deste post-rack e atuadores de pinhão.

O que é um atuador de cremalheira e pinhão?

Atuadores de cremalheira e pinhão são dispositivos mecânicos usados para abrir e fechar automaticamente válvulas ou amortecedores, geralmente para aplicações industriais.

Atuadores pneumáticos de cremalheira e pinhão, também chamados de cilindros de rotação limitada, são atuadores rotativos usados para girar, abrir, fechar, misturar, oscilar, posicionar, direcionar e muitas outras funções mecânicas que envolvem rotação restrita. Esses atuadores também são frequentemente usados para automação de válvulas de quarto de volta, como válvulas esfera ou borboleta.

Atuadores pneumáticos de cremalheira e pinhão convertem a energia do ar comprimido por meio de um cilindro pneumático em um movimento rotativo oscilante. O gás limpo, seco e processado exigido por este atuador é fornecido através de uma estação central de ar comprimido, que geralmente suporta uma variedade de dispositivos pneumáticos em um sistema de processo.

Os atuadores pneumáticos, em comparação com suas contrapartes elétricas, são geralmente mais duráveis, mais adequados para ambientes perigosos e mais baratos. Além disso, muitas vezes requerem menos manutenção e proporcionam maior torque em comparação ao seu tamanho.

Os atuadores de cremalheira e pinhão convertem o movimento linear de um mecanismo de acionamento para fornecer um movimento rotacional projetado para abrir e fechar válvulas de um quarto de volta, como válvulas de esfera, borboleta ou macho, e também para operar amortecedores industriais ou comerciais.

O movimento rotacional de um atuador de cremalheira e pinhão é realizado por meio de movimento linear e duas engrenagens. Uma engrenagem circular, conhecida como “pinhão”, engata nos dentes de uma ou duas engrenagens lineares, conhecidas como “cremalheira”.

Os atuadores pneumáticos usam pistões presos ao rack. À medida que a força do ar ou da mola é aplicada aos pistões, a cremalheira muda de posição. Este movimento linear é transferido para o pinhão rotativo (em ambas as direções), proporcionando rotação bidirecional para abrir e fechar a válvula conectada.

Os pistões dos atuadores de cremalheira e pinhão podem ser pressurizados com ar, gás ou óleo para fornecer o movimento linear que aciona a engrenagem do pinhão. Para girar a engrenagem do pinhão na direção oposta, o ar, o gás ou o óleo devem ser redirecionados para o outro lado dos pistões ou usar molas helicoidais como fonte de energia para a rotação. Atuadores de cremalheira e pinhão que usam molas são chamados de “atuadores de retorno por mola”. Os atuadores que dependem da pressurização do lado oposto da cremalheira são chamados de “ação direta”.

Construção do atuador de cremalheira e pinhão

A maioria dos atuadores é projetada para deslocamento de 100 graus com ajuste de deslocamento no sentido horário e anti-horário para posições abertas e fechadas. Os suportes de montagem ISO de padrão mundial estão comumente disponíveis para fornecer facilidade e flexibilidade na instalação direta da válvula.

As dimensões de montagem nas conexões da porta pneumática do atuador e nos furos de acessórios do atuador e no eixo de transmissão também são recursos comuns de projeto para tornar a adição de válvulas piloto e acessórios mais conveniente.

Os atuadores pneumáticos de cremalheira e pinhão são compactos e eficazes. Eles são confiáveis, duráveis e proporcionam boa vida útil. Existem muitas marcas de atuadores de cremalheira e pinhão no mercado, todos com diferenças sutis em vedações de pistão, vedações de eixo, design de mola e design de corpo. Algumas variantes são especialmente projetadas para ambientes ou circunstâncias operacionais muito específicas.

Indicador

O indicador de posição é padrão para acessórios de montagem.

Pinhão

O pinhão é de liga de aço niquelado sem eletrólito para montagem de acessórios NAMUR, ISO 5211 e DIN3337 para montagem em válvulas.

Corpo do Atuador

O alumínio anodizado rígido extrudado permite corpo ASTM6005, pintado em pó de poliéster. O padrão TVC é tinta de poliéster em pó cinza claro.

Tampas finais

Poliéster em pó de alumínio fundido pintado em preto. Cores diferentes mediante solicitação. Também disponível em PTFE ou ENP.

Pistões

Os pistões de rack duplo são feitos de alumínio fundido e anodizados. Também disponível em aço fundido e galvanizado. Os pistões são posicionados simetricamente para proporcionar um ciclo de vida longo e operação rápida. A reversão da rotação é realizada simplesmente invertendo os pistões.

Ajuste de viagem

Os dois parafusos de ajuste externos independentes do batente de deslocamento podem ajustar ±5° nas direções de abertura e fechamento com facilidade e precisão.

Molas de alto desempenho

As molas revestidas pré-carregadas são feitas de material de alta qualidade, resistente à corrosão e maior vida útil, que podem ser trocadas com segurança e conveniência para satisfazer diferentes requisitos de torque, alterando a quantidade de molas.

Rolamentos e guias

Feito de plástico de engenharia de baixo atrito e longa vida útil, para evitar o contato direto entre metais. A manutenção e a substituição são fáceis e convenientes.

Anéis de vedação

Os anéis de vedação de borracha NBR proporcionam operação sem problemas em faixas de temperatura padrão. Para aplicações de alta e baixa temperatura FKM ou Silicone

Como é que Atuador de cremalheira e pinhão Trabalhar?

Atuadores de Dupla Ação

O ar na Porta A força os pistões para fora, fazendo com que o pinhão gire sentido anti-horário enquanto o ar está sendo exaurido do Porto B.

O ar na porta B força os pistões para dentro, fazendo com que o pinhão gire sentido horário enquanto o ar está sendo exaurido da Porta A.

O ar na Porta A força os pistões para fora, fazendo com que o pinhão gire sentido horário enquanto o ar está sendo exaurido do Porto B.

O ar na porta B força os pistões para dentro, fazendo com que o pinhão gire sentido anti-horário enquanto o ar está sendo exaurido da Porta A.

Atuadores de retorno por mola

O ar na porta A força os pistões para fora, fazendo com que as molas se comprimam. O pinhão gira sentido anti-horário enquanto o ar está sendo exaurido pela porta B.

A perda de pressão do ar na porta A faz com que a energia armazenada nas molas force os pistões para dentro. O pinhão gira sentido horário enquanto o ar está sendo exaurido pela porta A.

O ar na Porta A força os pistões para fora, fazendo com que o pinhão gire sentido horário enquanto o ar está sendo exaurido do Porto B.

A perda de pressão do ar na porta A faz com que a energia armazenada nas molas force os pistões para dentro. O pinhão gira sentido anti-horário enquanto o ar está sendo exaurido pela porta A.

Aplicações comuns de cremalheira e pinhão

Os atuadores de cremalheira e pinhão são para automação e operação de válvulas de um quarto de volta, como válvulas borboleta, esfera e macho, usadas em indústrias de processo como química, farmacêutica, processamento de água, petróleo e gás, etc.

Os atuadores estão disponíveis em duas construções: Retorno por Mola e Dupla Ação. O retorno mecânico por mola é para aplicações à prova de falhas e pode ser montado para a função de segurança “Fail-Close” ou “Fail-Open”.

Atuadores de dupla ação podem ser usados para uma função de segurança “Fail-In-Last-Position”.

Aplicações avançadas de cremalheira e pinhão

Atuadores de cremalheira e pinhão estão disponíveis para uma ampla gama de aplicações avançadas. Os mais conhecidos são os kits de acabamento relacionados à temperatura que permitem operação em alta ou baixa temperatura.

Outras aplicações estão relacionadas à manipulação diferente do curso (ajuste de curso completo), requisitos especiais de revestimento, meios operacionais especiais ou velocidades operacionais rápidas.

Para muitas dessas aplicações avançadas, estão disponíveis acessórios de controle dedicados.

Compartilhe seus desafios de controle e automação de válvulas de processo com especialistas em aplicações e combine sua experiência e conhecimento de processos com sua experiência em aplicações de produtos para desenvolver soluções eficazes.

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