Типы пневмоприводов арматуры: поворотные, линейные и их уплотнения

Пневмопривод превращает давление сжатого воздуха в поворот вала крана или ход штока клапана. Тип привода зависит от того, как движется запорный орган арматуры: поворачивается на четверть оборота, как у шарового крана и дискового затвора, или перемещается вдоль оси, как у клапана и задвижки.

Движение затвора делит пневмоприводы на поворотные и линейные

Поворотные приводы, их ещё называют четвертьоборотными, поворачивают вал на 90°, иногда на 180°. Их ставят на шаровые краны, дисковые затворы, пробковые краны. Линейные приводы двигают шток вперёд и назад. Их ставят на регулирующие и запорные клапаны, задвижки, шиберы.

Внутри каждой группы два основных варианта. Поворотные бывают реечными, где поршни с зубчатыми рейками вращают шестерню на валу, и кулисными, где поршень двигает кулису, сидящую на валу. Есть ещё лопастные приводы с поворотной лопастью в цилиндрической камере, но в арматуре они встречаются реже. Линейные бывают мембранными, где усилие создаёт резиновая мембрана, и поршневыми, где усилие создаёт поршень в цилиндре.

Реечный привод выдаёт постоянный момент

Реечный привод, или привод шестерня-рейка, самый распространённый на шаровых кранах и затворах малых и средних диаметров. В алюминиевом корпусе стоят два поршня с рейками, между ними шестерня на выходном валу. Воздух, поданный в центральную камеру, разводит поршни, и вал поворачивается в одну сторону; воздух в торцевых камерах сводит поршни и поворачивает вал обратно. У версии с пружинным возвратом торцевые камеры заняты пакетами пружин.

Момент такого привода на всём ходе почти постоянен, потому что плечо зацепления рейки и шестерни не меняется. Изготовители указывают момент для давления 6 бар, а в каталогах встречаются модели от десятков до сотен ньютон-метров при этом давлении. Присоединение к арматуре стандартизировано по ISO 5211, к распределителю и датчикам положения по NAMUR.

Кулисный привод даёт пик момента в начале хода

В кулисном приводе поршень или пара поршней через шток двигает кулису, а кулиса поворачивает вал. Плечо силы меняется по ходу: в начале и в конце поворота оно больше, в середине меньше. Получается характеристика момента в форме буквы U.

Такая характеристика хорошо подходит большим дисковым затворам и шаровым кранам: максимальный момент нужен им при страгивании из закрытого положения и при посадке на седло. Кулисные приводы делают на большие моменты, для трубопроводов больших диаметров и магистральной арматуры. Корпус стальной или чугунный, поршни в отдельных цилиндрах, часто с гидравлическим дублёром или ручным приводом.

Мембранный привод работает на регулирующих клапанах

Мембранный привод состоит из двух штампованных крышек, между которыми зажата резинотканевая мембрана. С одной стороны мембраны подаётся управляющий воздух, с другой стоит пружина. Мембрана через опорный диск давит на шток и перемещает плунжер клапана. Привод прямого действия выдвигает шток при росте давления, обратного действия втягивает его.

Мембранный привод чувствителен к малым изменениям давления и не имеет трения поршня о гильзу, поэтому его ставят на регулирующие клапаны с позиционером. Ход штока у него небольшой, десятки миллиметров, и он ограничен прогибом мембраны. Чем шире диапазон пружины, тем больше усилие закрытия, и выбирают его по перепаду на клапане.

Мембрана изнашивается по месту перегиба у края опорного диска и у зажима между крышками. Отказ видно по утечке воздуха через дренажное отверстие в крышке и по тому, что клапан перестаёт выходить в заданное положение.

Поршневой линейный привод двигает задвижки и шиберы

Поршневой линейный привод устроен как пневмоцилиндр, шток которого соединён со шпинделем арматуры. Его ставят там, где нужен длинный ход: на задвижки, шиберные затворы, клапаны большого хода. Устройство и уплотнения у него те же, что у любого пневмоцилиндра: манжеты поршня и штока, грязесъёмник, кольца крышек, направляющие ленты. Материал этих деталей выбирают так же, как другие уплотнения пневматики под сухой или смазанный воздух, а как поршневой привод передаёт усилие на шпиндель и клин, видно по устройству задвижки.

Момент привода подбирают с запасом при минимальном давлении

Привод подбирают по моменту арматуры, который даёт её изготовитель: момент страгивания из закрытого положения, момент хода и момент посадки. К нему добавляют запас, который учитывает загрязнение, старение уплотнений крана и падение давления в сети.

Пример с условными данными: момент страгивания шарового крана DN100 по паспорту 200 Н·м, принимаем запас 30 %, требуемый момент 260 Н·м. Минимальное давление в сети воздуха на объекте 5 бар, а каталог даёт момент при 6 бар. Момент поршневого привода растёт примерно пропорционально давлению, поэтому при 6 бар нужно не меньше 260 × 6 / 5 = 312 Н·м. Выбираем ближайший типоразмер с моментом от 312 Н·м при 6 бар.

У привода с пружинным возвратом считают два момента: воздухом в конце хода, когда пружины сжаты сильнее всего, и пружинами в конце их хода, когда они разжаты. Оба должны быть не меньше требуемого момента крана в соответствующем положении. Если запаса не хватает, увеличивают типоразмер или число пружин.

Какой пневмопривод выбрать для шарового крана?

Для шарового крана малого и среднего диаметра обычно выбирают реечный пневмопривод: он компактен, даёт ровный момент и сажается на кран по фланцу ISO 5211. Двустороннего действия берут, когда при пропадании воздуха кран может остаться в последнем положении, с пружинным возвратом, когда кран должен закрыться или открыться сам. На больших кранах и затворах, где момент страгивания велик, переходят на кулисный привод.

Уплотнения пневмопривода изнашиваются по-разному

В поворотном реечном приводе стоят кольца круглого сечения на поршнях, кольца выходного вала сверху и снизу, кольца крышек, направляющие ленты поршней и опорные втулки вала. Кольца поршней работают в движении и изнашиваются первыми, особенно при сухом или загрязнённом воздухе. Кольца вала теряют упругость от старения. Направляющие ленты стираются, и поршень начинает задевать гильзу.

В мембранном приводе главная деталь мембрана, к ней добавляются кольцо штока и прокладка между крышками. В кулисном и поршневом линейном приводах набор как у пневмоцилиндра: манжеты, грязесъёмник, кольца, направляющие.

Материал стандартных колец в приводах общего назначения NBR, для морозостойкого исполнения ставят резину с более низкой температурой стеклования, для горячих зон FKM. Это ориентир для марок общего назначения: исполнение по температуре написано в паспорте привода, и материал ремкомплекта должен ему соответствовать.

Данные для ремкомплекта привода берут с шильдика

Ремкомплект для привода, снятого с производства или ввезённого без документации, собирают по размерам. Чтобы детали подошли с первого раза, нужны:

1. Тип привода и данные с шильдика: изготовитель, модель, двойного или одностороннего действия, момент или размер.
2. Температурное исполнение: стандартное, морозостойкое, высокотемпературное.
3. Для колец: внутренний диаметр и сечение, а лучше размеры канавок на поршне, валу и в крышке.
4. Для направляющих лент: ширина, толщина, длина по окружности поршня.
5. Для мембраны: наружный диаметр, отверстия под болты, диаметр опорного диска, толщина, наличие ткани.
6. Образец старой детали или фото с линейкой.
7. Число однотипных приводов на объекте.

Изношенные кольца дают заниженные размеры, поэтому размер канавки надёжнее. Как снять комплект с пневмоцилиндра и что в него входит, показывает пример ремкомплекта пневмоцилиндра.

Кольца, ленты и мембраны для приводов делают по образцу

Наша компания производит уплотнительные кольца, манжеты, направляющие ленты и опорные втулки для пневмоприводов арматуры, а также резинотканевые мембраны для мембранных приводов регулирующих клапанов. Стандартные кольца делают по размерному ряду, нестандартные детали по чертежу, эскизу, фото или образцу, в том числе для приводов, документации на которые нет.

Минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС, изготовить можно и единичный комплект. Для предприятия с десятками однотипных приводов на кранах и затворах выгоднее один раз согласовать состав ремкомплекта по каждому типоразмеру и держать комплекты на складе под плановые ремонты, а мембраны регулирующих клапанов заказывать к остановочному ремонту.

Нормы приведены по состоянию на октябрь 2026 года. Данные о материалах — ориентир для марок общего назначения; материал, размеры и допуски для вашего узла фиксируются в КП после технической оценки.