Пневматические исполнительные механизмы

Пневматические исполнительные механизмы просты, надежны и удобны в эксплуатации, они взрыво- и пожаробезопасны. Пневматические ИМ обладают хорошим быстродействием и точностью позиционирования при умеренном перестановочном усилии и небольших габаритах.

Входным сигналом пневматических исполнительных механизмов является давление сжатого воздуха (0,02...0,1 МПа), соответствующее командному сигналу регулятора.

Пневматические ИМ можно использовать в комплекте не только с пневматическими регуляторами, но и с регуляторами, формирующими электрический командный сигнал. В последнем случае для преобразования электрического сигнала в пневматический используется электропневмопреобразователь.

В зависимости от вида чувствительного элемента, воспринимающего энергию сжатого воздуха и преобразующего ее в перестановочное усилие выходного элемента, пневматические ИМ разделяются на мембранные, поршневые, сильфонные и лопастные.

Наибольшее распространение получили мембранные исполнительные механизмы (МИМ) (рисунок 8.6, а). Прорезиненная мембрана 3 с жестким металлическим центром зажата между двумя фланцами, разделяя пространство МИМ на две полости. Жесткий центр мембраны связан со штоком /. Под мембраной расположена противодействующая пружина 2. Командный сигнал в виде давления сжатого воздуха подается в рабочую полость над мембраной, создавая усилие пропорциональное перемещению штока ИМ, которое в статическом режиме перемещение штока ИМ пропорционально командному сигналу. Это позволяет использовать величину командного давления в качестве сигнала, определяющего положение регулирующего органа.

Рисунок  8.6. Исполнительные механизмы:

а — мембранный (/ — шток, 2 — пружина, 3 — мембрана); б — поршневой (/ — поршень, 2 — пружина); в — двухфазный асинхронный двигатель; г — электромагнитный (1 — индукционная катушка, 2 — сердечник, 3 — пружина)

 Шток исполнительного механизма соединен со штоком регулирующего органа. С увеличением давления воздуха в полости над мембраной 3 шток / вместе с затвором 4 движется вниз и уменьшает проходное сечение клапана, что снижает расход рабочей среды. При уменьшении давления воздуха затвор за счет упругих сил пружины 2 приподнимается, и клапан открывается.

В зависимости от направления движения штока различают мембранные исполнительные механизмы прямого действия (при повышении давления в рабочей полости шток удаляется от плоскости заделки мембраны) и обратного действия (шток приближается).  Для повышения точности и быстродействия пневматических ИУ при работе в тяжелых условиях (большое давление и повышенная вязкость регулируемой среды, большая длина пневматической соединительной линии и др.) их снабжают позиционерами, которые служат для усиления мощности пневматического сигнала и обеспечения строгой пропорциональности между перемещением штока ИМ и давлением , соответствующем командному сигналу регулятора. Это своеобразные усилители с обратной связью по положению штока.

ПоршневыеИМ отличаются большим конструктивным разнообразием и применяются в тех случаях, когда требуются большой ход штока и большие перестановочные усилия. В поршневой исполнительный механизм (см. рисунок 8.6, 6) управляющий сигнал в виде давления сжатого воздуха подается в цилиндр и перемещает поршень 1, шток которого соединен с РО.