Paineensäädin

happi-ja MAPP-kaasupullot, joissa on kaksivaiheiset paineensäätimet

Paineenalennussäätimen (A) ja vastapaineensäätimen (B) kaaviokuva. Ylempi Diagrammi näyttää venttiilien normaalitilan, joka on normaalisti auki paineenalennusventtiileille ja normaalisti suljettu vastapaineventtiileille.

• 1. Paineasetusruuvi
• 2. Kevät
• 3. Toimilaite
• 4. Sisääntuloportti (korkea paine)
• 5. Poistoportti (matalapaine)
• 6. Venttiilin runko
• 7. Venttiilin kruunu ja istuin

paineenalennuksen ja vastapaineen säätimien Kaaviosymbolit. Käsitteellinen ero on lähinnä siinä, kummalta puolelta palaute otetaan.

paineensäädin on venttiili, joka ohjaa nesteen tai kaasun paineen haluttuun arvoon kontrolloidun paineen negatiivisen takaisinkytkennän avulla. Säätimiä käytetään kaasuille ja nesteille, ja ne voivat olla kiinteä laite, jossa on paineasetus, rajoitin ja anturi yhdessä rungossa, tai koostuvat erillisestä paineanturista, ohjaimesta ja virtausventtiilistä.

on kahta tyyppiä: paineenalennussäädin ja vastapaineensäädin.

• paineenalennussäädin on säätöventtiili, joka alentaa nesteen tai kaasun tulopaineen haluttuun arvoon ulostulollaan. Se on normaalisti auki oleva venttiili, joka asennetaan paineherkkää laitteistoa ylävirtaan.
• vastapaineen säädin, vastapaineventtiili, painetta ylläpitävä venttiili tai painetta ylläpitävä säädin on säätöventtiili, joka ylläpitää asetuspainetta sisääntulopuolellaan avaamalla virtauksen mahdollistamiseksi, kun sisääntulopaine ylittää asetetun arvon. Se eroaa ylipaineventtiilistä siinä, että ylipaineventtiili on tarkoitettu avautumaan vain silloin, kun suljettu paine on liiallinen, eikä sen tarvitse pitää virtaussuuntapainetta vakiona. Ne eroavat paineenalennussäätimistä siinä, että painetta alentava säädin säätelee virtaussuuntapainetta eikä ole herkkä virtaussuuntaan kohdistuvalle paineelle. Se on tavallisesti suljettu venttiili, joka voidaan asentaa samanaikaisesti herkkien laitteiden kanssa tai herkkien laitteiden jälkeen estämään virtausta ja siten ylläpitämään virtaussuuntapainetta.

molemmat säätötyypit käyttävät säätömekanismin syötteenä säännellyn paineen takaisinkytkentää, ja niitä käytetään yleensä jousikuormitetulla kalvolla tai männällä, joka reagoi takaisinkytkentäpaineen muutoksiin venttiilin aukon säätämiseksi, ja molemmissa tapauksissa venttiili pitäisi avata vain niin, että asetettu säännelty paine säilyy. Varsinainen mekanismi voi olla hyvin samanlainen kaikilta osin lukuun ottamatta takaisinkytkentäpainehanan asettamista. Kuten muissakin takaisinkytkennän ohjausmekanismeissa, vaimennuksen taso on tärkeä, jotta saavutetaan tasapaino mitatun paineen muutoksen nopean reagoinnin ja lähdön vakauden välillä. Riittämätön vaimennus voi johtaa hallitun paineen metsästykseen, kun taas liikuteltavien osien liiallinen kitka voi aiheuttaa hystereesin.

Paineenalennussäädin

toiminta

painetta alentavan säätimen ensisijainen tehtävä on sovittaa säätimen läpi kulkeva kaasuvirta siihen asetetun kaasun kysyntään säilyttäen samalla riittävän tasainen lähtöpaine. Jos kuormitusvirtaus pienenee, myös säätövirran on vähennyttävä. Jos Kuormitusvirta kasvaa, säätövirran on kasvettava, jotta kontrolloitu paine ei alene painejärjestelmän kaasun puutteen vuoksi. On toivottavaa, että valvottu paine ei poikkea suuresti asetuspisteestä monille virtausnopeuksille, mutta on myös toivottavaa, että virtaus säätimen läpi on vakaa ja säännelty paine ei altistu liialliselle värähtelylle.

Paineensäätimessä on rajoituselementti, kuormituselementti ja mittauselementti:

• rajoittava elementti on venttiili, joka voi tarjota muuttuvan rajoituksen virtaukselle, kuten istukkaventtiili, läppäventtiili, poppettiventtiili jne.
• kuormituselementti on osa, joka voi kohdistaa tarvittavan voiman rajoittavaan elementtiin. Tämä kuormitus voidaan toteuttaa painon, jousen, männän toimilaitteen tai kalvotoimilaitteen avulla yhdessä jousen kanssa.
• mittauselementti määrittää, milloin sisääntulovirta on yhtä suuri kuin ulostulovirta. Itse kalvoa käytetään usein mittauselementtinä; se voi toimia yhdistelmäelementtinä.

kuvassa yksiportaisessa säätimessä palleaan käytetään voimatasapainoa, jolla ohjataan poppettiventtiiliä paineen säätelemiseksi. Ilman sisääntulopainetta pallean yläpuolella oleva jousi työntää sen alas poppet-venttiiliin pitäen sitä auki. Kun syöttöpaine on otettu käyttöön, avoin poppetti sallii virtauksen palleaan ja paine yläkammiossa kasvaa, kunnes palleaa työnnetään ylöspäin jousta vasten, jolloin poppetti vähentää virtausta ja lopulta estää paineen nousun. Säätämällä ylimmän ruuvin, alapaine pallean voidaan lisätä, mikä vaatii enemmän painetta yläkammiossa säilyttää tasapaino. Tällä tavoin säätimen ulostulopainetta ohjataan.

F = ( P i − P o ) S + P + f {\displaystyle F=(p_{i}-P_{o})s+P_{o}s+f}

F : kalvovoima {\displaystyle F:{\text{ kalvovoima}}} {\displaystyle F:{\text{ kalvovoima}}}

f : poppetin jousivoima {\displaystyle f:{\text{ poppetin jousivoima}}}
P i : sisääntulopaine {\displaystyle P_{i}:{\text{ sisääntulopaine}}}
po : poistopaine {\displaystyle P_ {o}: {\text {poistopaine}}}
s: poppet area {\displaystyle S: {\text{ poppet area}}}

S: kalvopinta-ala {\displaystyle S:{\text{ kalvopinta-ala}}

yksivaiheinen säädin

yksivaiheinen paineensäädin

syötöstä tuleva korkeapaineinen kaasu tulee säätelijään sisääntuloportin kautta. Imupainemittari osoittaa tämän paineen. Tämän jälkeen kaasu kulkee normaalisti avoimen paineensäätöventtiilin aukon läpi ja myötävirtaan tuleva paine nousee, kunnes venttiilin käynnistyskalvo on taipunut riittävästi venttiilin sulkemiseksi estäen enempää kaasua pääsemästä matalapaineen puolelle, kunnes paine laskee uudelleen. Ulostulopainemittari osoittaa tämän paineen.

kalvoon kohdistuva ulostulopaine ja venttiilin virtaussuuntaan kohdistuva sisääntulopaine ja poppet-jousivoima pitävät kalvot/poppet-kokoonpanon suljetussa asennossa kalvon kuormitusjousen voimaa vastaan. Jos syöttöpaine laskee, syöttöpaineen aiheuttama sulkemisvoima pienenee ja loppupaine nousee hieman kompensoidakseen. Näin ollen jos syöttöpaine laskee, ulostulopaine kasvaa, jos ulostulopaine pysyy laskevan syöttöpaineen alapuolella. Syynä on tankin päädyn Kaatopaikka, jossa syötöstä vastaa paineistettu kaasusäiliö. Käyttäjä voi kompensoida tätä vaikutusta säätämällä jousikuormaa kääntämällä nuppia palauttaakseen ulostulopaineen halutulle tasolle. Yksivaiheisen säätimen avulla, kun syöttöpaine laskee, alempi sisääntulopaine saa poistopaineen nousemaan. Jos pallean lastausjousen puristusta ei säädetä kompensoimaan, poppet voi jäädä auki ja antaa säiliön nopeasti dumpata jäljellä oleva sisältö.

kaksivaiheinen säädin

kaksivaiheinen paineensäädin

kaksivaiheiset säätelijät ovat samassa kotelossa kaksi sarjasäätelijää, jotka toimivat paineen vähentämiseksi asteittain kahdessa vaiheessa yhden sijasta. Esiasetettu ensimmäinen vaihe vähentää syöttökaasun painetta välivaiheeseen; kyseisessä paineessa kaasu siirtyy toiseen vaiheeseen. Kaasu syntyy toisesta vaiheesta käyttäjän asettamassa paineessa (käyttöpaine) säätämällä paineenohjausnuppia kalvon kuormitusjousessa. Kahdessa vaiheessa säätimet voi olla kaksi varoventtiiliä, niin että jos on ylipaine vaiheiden välillä johtuu vuoto ensimmäisen vaiheen venttiilin istuin nouseva paine ei ylikuormita rakennetta ja aiheuttaa räjähdyksen.

epätasapainoinen yksivaiheinen säädin saattaa tarvita usein säätöä. Kun syöttöpaine laskee, ulostulopaine voi muuttua, mikä edellyttää säätöä. Kaksivaiheisessa säätimessä on parempi kompensaatio syöttöpaineen laskusta.

Sovellukset

Paineenalennussäätimet

Ilmakompressorit

ilmakompressoreita käytetään teollisuus -, kauppa-ja kotiympäristöissä erilaisiin työtehtäviin, kuten puhtaiden puhaltamiseen, ilmakäyttöisten työkalujen pyörittämiseen ja renkaiden, pallojen jne.täyttämiseen. Säätimiä käytetään usein säätämään paine, joka tulee ulos ilmanvastaanottimesta (säiliöstä) vastaamaan sitä, mitä tarvitaan tehtävään. Usein, kun yhtä suurta kompressoria käytetään paineilman toimittamiseen useisiin käyttötarkoituksiin (usein kutsutaan ”myymäläilmaksi”, jos se on rakennettu pysyväksi putkiasennukseksi koko rakennukseen), käytetään lisäsäätimiä sen varmistamiseksi, että jokainen erillinen työkalu tai toiminto saa tarvitsemansa paineen. Tämä on tärkeää, koska jotkin ilmatyökalut tai paineilman käyttö vaativat painetta, joka voi vahingoittaa muita työkaluja tai materiaaleja.

ilma-aluksen

paineensäätimiä on lentokoneen matkustamon paineistuksessa, kuomun tiivistepaineenohjauksessa, juomavesijärjestelmissä ja aaltoputken paineistuksessa.

ilmailu-ja avaruusteollisuus

ilmailu-ja avaruusteollisuuden paineensäätimillä on käyttövoimapaineohjauksessa sovelluksia reaktionsäätöjärjestelmissä (RCS) ja Asennonsäätöjärjestelmissä (ACS), joissa esiintyy voimakasta tärinää, suuria äärilämpötiloja ja syövyttäviä nesteitä.

keittäminen

paineistetuilla astioilla voidaan valmistaa ruokaa paljon nopeammin kuin ilmanpaineessa, koska korkeampi paine nostaa sisällön kiehumispistettä. Kaikissa nykyaikaisissa painekattiloissa on paineensäätöventtiili ja paineenrajoitusventtiili turvamekanismina, joka estää räjähdyksen siinä tapauksessa, että paineensäätöventtiili ei vapauta riittävästi painetta. Joistakin vanhemmista malleista puuttuu varoventtiili. Useimmat kotiruokamallit on rakennettu pitämään yllä matala-ja korkeapaineasetusta. Nämä asetukset ovat yleensä 7-15 kiloa neliötuumaa kohden (0,48-1,03 bar). Lähes kaikissa kotiruokayksiköissä käytetään hyvin yksinkertaista yksivaiheista paineensäädintä. Vanhemmat mallit käyttävät vain pientä painoa aukon päällä, jota liiallinen paine nostaa, jotta ylimääräinen höyry pääsee karkaamaan. Uudemmissa malleissa on yleensä jousikuormitettu venttiili,joka nostaa ja päästää paineen poistumaan astian paineen noustessa. Joissakin painekattiloissa on paineensäätöventtiilissä nopea vapautusasetus, joka olennaisesti alentaa jousen jännitettä, jotta paine pääsee karkaamaan nopeasti, mutta silti turvallisesti. Myös suurkeittiöt käyttävät painekattiloita, joissakin tapauksissa öljypohjaisia painekattiloita pikaruuan nopeaan uppopaistamiseen. Tämänkaltaisia paineastioita voidaan käyttää myös autoklaaveina pienten laite-erien steriloinnissa ja kotisäilytystoiminnassa.

vedenpaineen aleneminen

paineensäädin talousveden. Ulostulopaine asetetaan sinisellä käsipyörällä ja esitetään pystysuorassa mittakaavassa.

vedenpaineen säätöventtiili rajoittaa sisäänvirtausta muuttamalla dynaamisesti venttiilin aukkoa niin, että kun ulkona on vähemmän painetta, venttiili avautuu täysin, ja liian suuri paine ulkosivulla saa venttiilin sulkeutumaan. Paineettomassa tilanteessa, jossa vesi voisi virrata taaksepäin, sitä ei estetä. Veden paineen säätöventtiili ei toimi takaiskuventtiilinä.

niitä käytetään sovelluksissa, joissa vedenpaine on liian korkea linjan päässä, jotta vältetään laitteiden tai putkien vaurioituminen.

hitsaus ja leikkaus

oksi-polttoainehitsaus-ja leikkausprosessit vaativat kaasuja erityisessä paineessa, ja säätölaitteita käytetään yleensä vähentämään varastosylinterien korkeita paineita leikkaamiseen ja hitsaukseen käytettäviin paineisiin. Hapen ja polttoainekaasun säätelijöillä on yleensä kaksi vaihetta: Säätimen ensimmäinen vaihe vapauttaa kaasun vakiopaineessa sylinteristä, vaikka paine sylinterissä pienenee kaasun vapautuessa. Säätimen toinen vaihe ohjaa paineen alenemista välipaineesta matalapaineeksi. Lopullinen virtausnopeus voidaan säätää soihdun kohdalla. Säätölaitteistossa on yleensä kaksi painemittaria, joista toinen ilmaisee sylinterin painetta, toinen syöttöpainetta. Inerttikaasusuojattu kaarihitsaus käyttää myös kaasua, joka on tallennettu korkeaan paineeseen säätimen kautta. Voidaan käyttää virtausmittaria, joka on kalibroitu tietylle kaasulle.

propaani/LP-Kaasu

kaikki propaani-ja LP-kaasusovellukset edellyttävät säätimen käyttöä. Koska propaanisäiliöiden paineet voivat vaihdella merkittävästi lämpötilan mukaan, säätelijöiden on oltava läsnä, jotta ne voivat tuottaa tasaisen paineen loppupään laitteisiin. Nämä säätimet yleensä kompensoida säiliön paineita välillä 30-200 kiloa neliötuumaa (2.1–13.8 bar) ja yleisesti toimittaa 11 tuumaa vesipatsas 0.4 kiloa neliötuumaa (28 mbar) asuin sovelluksia ja 35 tuumaa vesipatsaan 1.3 kiloa neliötuumaa kohti (90 mbar) teollisiin sovelluksiin. Propaanisäätimet eroavat toisistaan kooltaan ja muodoltaan, syöttöpaineeltaan ja säädettävyydeltään, mutta niiden tarkoituksena on tuottaa jatkuva ulostulopaine jatkokäsittelyvaatimuksia varten. Kotimaisille LP-kaasun säätelijöille yhteiset kansainväliset asetukset ovat 28 mbar butaanille ja 37 mbar propaanille.

Kaasukäyttöiset ajoneuvot

kaikki ajoneuvojen moottorit, jotka toimivat paineistetulla kaasulla polttoaineena (polttomoottori tai sähköinen polttokennovoimalaite), tarvitsevat paineensäätimen varastoidun kaasun (CNG tai vety) paineen alentamiseksi 700, 500, 350 tai 200 bar (tai 70, 50, 35 ja 20 MPa) käyttöpaineeseen.)

Harrasteajoneuvot

vesijohtoverkossa varustetuissa harrasteajoneuvoissa tarvitaan paineensäädin ajoneuvon Vesijohtoon kytketyn ulkoisen vesijohdon paineen alentamiseksi, koska vesijohto voi olla paljon korkeammalla kuin leirintäalue ja veden paine riippuu vesipatsaan korkeudesta. Ilman paineensäädintä joillakin vuoristoalueilla sijaitsevilla leirintäalueilla koettu voimakas paine saattaa riittää puhkaisemaan asuntoauton vesiputket tai irrottamaan putkiliitokset, mikä aiheuttaa tulvia. Tähän tarkoitukseen tarkoitettuja paineensäätimiä myydään tyypillisesti pieninä ruuvitarvikkeina, jotka sopivat yhteen asuntoauton vesihuoltoon kytkettävien letkujen kanssa ja jotka ovat lähes aina ruuvikierteitä yhteensopivia yhteisen puutarhaletkun kanssa.

hengityskaasun syöttö

paineensäätimiä käytetään Sukellussylinterien kanssa laitesukelluksessa. Säiliössä voi olla yli 3 000 paunan paineet neliötuumassa (210 baaria), mikä voi aiheuttaa hengenvaarallisen barotrauman sitä suoraan hengittävälle henkilölle. Kysyntäohjattu säädin tuottaa hengitys kaasun virtauksen ympäristön paineessa (joka vaihtelee veden syvyyden mukaan). Painetta alentavia säätelijöitä käytetään myös toimittamaan hengityskaasua pintasukeltajille ja ihmisille, jotka käyttävät itsenäisiä hengityslaitteita pelastus-ja vaarallisten aineiden työhön maalla. Korkeapaineistamattomissa ilma-aluksissa korkeuksissa tapahtuvaan lentoon ja lääkintäkaasuihin annostellaan myös lisähappea paineenalennussäätimien avulla korkeapainesäilytyksestä.

kaivosteollisuus

koska paine kasvaa nopeasti suhteessa syvyyteen, maanalainen kaivostoiminta vaatii melko monimutkaisen vesijärjestelmän paineenalennusventtiileineen. Nämä laitteet on asennettava tietyn etäisyyden välein, yleensä 600 jalkaa (180 m). Ilman tällaisia venttiilejä putket halkeaisivat helposti ja paine olisi liian suuri laitteiden toimintaan.

maakaasuteollisuus

paineensäätimiä käytetään laajasti maakaasuteollisuudessa. Maakaasu puristetaan korkeapaineisiin, jotta se voidaan jakaa koko maahan suuria siirtoputkia pitkin. Siirtopaine voi olla yli 1000 paunaa neliötuumaa kohti (69 bar), ja sitä on vähennettävä eri vaiheiden kautta käyttökelpoiseen paineeseen teollisiin, kaupallisiin ja asuin-sovelluksiin. Jakelujärjestelmässä on kolme pääasiallista paineenalennuspaikkaa. Ensimmäinen vähennys sijaitsee kaupungin portilla, kun taas siirtopaine pudotetaan jakelupaineeseen syöttämään koko kaupunkiin. Tämä on myös paikka, jossa hajuton maakaasu tuoksuu merkaptaanilla. Jakelupainetta alennetaan edelleen kaupungin eri kohdissa sijaitsevalla piirisääntelyasemalla Alle 60 psig: n. Lopullinen leikkaus tapahtuisi loppukäyttäjien sijaintipaikassa. Yleensä loppukäyttäjän vähennys otetaan mataliin paineisiin, jotka vaihtelevat 0,25 psig: stä 5 psig: hen. Jotkin teollisuussovellukset voivat vaatia korkeampaa painetta.

vastapaineen säätäjät

• ylläpitää analyyttinen tai prosessijärjestelmä
• Suojaa herkkiä laitteita ylipainevaurioilta
• pienentää paine-eroa komponenttiin, joka ei siedä suuria paine-eroja.
• Kaasunmyyntilinjat
• tuotantoastiat (esim.
• tuuletusaukot tai soihdut

Ylipainekammiot

jos sisäisen hengitysjärjestelmän pakojärjestelmän painehäviö on liian suuri, tyypillisesti kyllästysjärjestelmissä, voidaan vastapaineensäätintä käyttää Pakokaasun painehäviön vähentämiseksi turvallisempaan ja helpommin hallittavaan paineeseen.

Reclaim-sukelluskypärät

syvyys, jolla useimpia heliox-hengitysseoksia käytetään pintasukelluksessa, on yleensä vähintään 5 baaria pinnan ilmanpaineen yläpuolella, ja sukeltajan Pakokaasun on kuljettava regenerointiventtiilin kautta, joka on tarpeenohjattu vastapaineventtiili, joka aktivoituu sukeltajan kypärän paineen noustessa sukeltajan uloshengityksen seurauksena. Talteenottokaasuletku, joka kuljettaa uloshengitetyn kaasun takaisin pinnalle kierrätystä varten, ei saa olla liian suuri paine-ero sukeltajan ilmanpaineeseen verrattuna. Tämän linjan lisäpaineen säädin mahdollistaa lepoventtiilin hienomman säätämisen alhaisempaan hengitystyöhön vaihtelevilla syvyyksillä.

Katso myös

• sisäänrakennettu hengitysjärjestelmä-järjestelmä, jolla voidaan tarvittaessa toimittaa hengityskaasua suljetussa tilassa
• säätöventtiili-virtauksen säätölaite
• negatiivinen takaisinkytkentä – ohjausjärjestelmä, jota käytetään vähentämään poikkeamia halutusta arvosta

• Paineanimaatiot

Wikimedia Commonsissa on paineensäätimiin liittyviä medioita.