Munstycke och klaff

Munstycket och klaffmekanismen är en detektor av förskjutningstyp som omvandlar mekanisk rörelse till en trycksignal genom att täcka öppningen på ett munstycke med en platt platta som kallas klaff . Detta begränsar vätskeflödet genom munstycket och genererar en trycksignal.

Det är ett allmänt använt mekaniskt sätt att skapa en vätskeförstärkare med hög förstärkning. I industriella styrsystem spelade de en viktig roll i utvecklingen av pneumatiska PID-regulatorer och används fortfarande i stor utsträckning idag i pneumatiska och hydrauliska styr- och instrumentsystem .

Funktionsprincip

Grundmekanism för pneumatisk förskjutningsdetektor för munstycke och klaff

Funktionsprincipen utnyttjar den höga förstärkningseffekten när en klaffplatta placeras ett litet avstånd från ett litet trycksatt munstycke som avger en vätska.

Exemplet som visas är pneumatiskt. På submillimeteravstånd resulterar en liten rörelse av klaffplattan i en stor förändring i flödet. Munstycket matas från en kammare som i sin tur matas av en strypning, så förändringar i flödet resulterar i förändringar av kammartrycket. Munstycksdiametern måste vara större än begränsningsöppningen för att fungera. Den höga förstärkningen av den öppna slingmekanismen kan göras linjär med hjälp av en tryckåterkopplingsbälg på klaffen för att skapa ett kraftbalanseringssystem med linjär uteffekt. Den "live" nollan på 0,2 bar eller 3 psi ställs in av förspänningsfjädern som säkerställer att enheten arbetar i sitt linjära område.

Branschstandardintervallen på antingen 3-15 psi (USA) eller 0,2 - 1,0 bar (metriskt), används normalt i pneumatiska PID-regulatorer, ventilpositioneringsservomekanismer och kraftbalansgivare.

Ansökan

Schematisk visning av munstycke och klaff som används i ett proportionellt styrsystem med fältenheter

Pneumatisk PID (tre term) regulator. Munstycket och klaffmekanismen gjorde dessa möjliga.

Munstycket och klaffen i pneumatiska kontroller är en enkel anordning med lågt underhåll som fungerar bra i en tuff industriell miljö och inte utgör någon explosionsrisk i farliga miljöer. De var industrins kontrollerförstärkare i många decennier fram till tillkomsten av praktiska och pålitliga elektroniska högförstärkare. Men de används fortfarande i stor utsträckning för fältenheter som styrventillägesställare och I till P och P till I omvandlare.

Ett schema för proportionell styrenhet visas här.

Börvärdet överförs genom klaffplattan via stödpunkten för att stänga öppningen och öka kammartrycket. Återkopplingsbälgen motstår och utsignalen går till reglerventilen som öppnar med ökande manövertryck. När flödet ökar motverkar processvärdet bälg börvärdesbälgen tills jämvikt uppnås. Detta kommer att vara ett värde under börvärdet, eftersom det alltid måste finnas ett fel för att generera en utgång. Tillägget av en integral eller "återställ" bälg skulle ta bort detta fel.

Principen används också i hydrauliska systemkontroller.

•   Arthur Akers; Max Gassman; Richard Smith (2006). "7.4 Klaffmunstycksventil" . Hydraulkraftsystemanalys . CRC Tryck. s. 182–184. ISBN 978-1-4200-1458-7 .
•   SK Singh (2003). "13.6 Automatiska processkontrollsystem" . Industriell instrumentering och styrning 2e . Tata McGraw-Hill utbildning. s. 481–495. ISBN 978-0070678200 .