Resposta curta: Escolha retorno por mola (SR) quando a linha deve ir para uma via conhecida se o ar de alimentação falhar, e dupla ação (DA) quando a válvula deve manter a última posição. Escolha L-port para desviar o fluxo entre duas saídas e T-port para misturá-lo ou dividi-lo. Um conjunto pré-montado é a válvula com um atuador de pinhão e cremalheira montado nas bases ISO 5211, mais uma válvula solenoide NAMUR e uma caixa de fim de curso, se pedidas, montados e testados na fábrica antes do envio.
Uma válvula esfera de três vias pneumática é uma válvula esfera de três vias com um atuador a ar montado em cima, de modo que um único sinal do painel de controle comuta, desvia ou mistura duas linhas, em vez de alguém ir até uma alavanca. Especificar uma se resume a três decisões: o que a válvula deve fazer quando o ar acaba (dupla ação ou retorno por mola), o que o furo dentro da esfera deve fazer com o fluxo (L-port ou T-port) e se a válvula, o atuador e a válvula piloto chegam como uma única unidade testada ou como peças a serem combinadas no local.
Este guia trata essas decisões nessa ordem, usando a nossa válvula esfera de três vias acionada MV-3DM como exemplo prático. Se a posição talvez nem precise de atuador, ou se você quer o tratamento mais longo sobre bases de montagem e suportes, comece por por que a base de montagem ISO 5211 deve ser escolhida antes do atuador.
Principais pontos
- A dupla ação (DA) usa ar nos dois cursos e mantém a última posição se o ar de alimentação cair. O retorno por mola (SR) usa ar em um sentido e uma mola no outro, de modo que, na perda de ar, a válvula vai para a via que você indicar no momento do pedido. O tipo de atuador e a posição de falha são definidos na fábrica e não podem ser alterados depois.
- A L-port liga a via inferior a qualquer uma das vias laterais, portanto desvia. A T-port pode passar direto, dividir para uma derivação ou reunir duas entradas em uma saída. Nenhum dos furos tem posição totalmente fechada, de modo que uma válvula esfera de três vias comuta o fluxo, mas não o bloqueia. O furo e as posições de batente do atuador definem quais dois padrões de fluxo o curso de 90° oferece.
- A válvula piloto acompanha o atuador: uma válvula solenoide 5/2 para dupla ação, uma 3/2 para retorno por mola. Pedir a função errada é o erro mais comum em conjuntos de válvulas pneumáticas.
- Na MV-3DM, o retorno por mola usa um tamanho de carcaça de atuador acima do da dupla ação no mesmo tamanho de válvula, porque a mola absorve parte do torque do ar. O boletim de seleção de atuadores da Bray afirma que as duas extremidades do curso de retorno por mola precisam ser verificadas em relação ao torque da válvula.
- A MV-3DM é enviada com o atuador montado em bases duplas ISO 5211, sem suporte e sem acoplamento, em oito tamanhos de 1/4″ a 2″, rosqueada PT, NPT ou PF conforme a rosca indicada no pedido. Cada conjunto é testado em curso, testado em torque e verificado quanto a vazamentos antes do envio.
O que é uma válvula esfera de três vias pneumática e o que o conjunto contém
Uma válvula esfera de três vias pneumática é uma válvula esfera de um quarto de volta com três vias e um atuador pneumático de pinhão e cremalheira montado na base superior da válvula. O ar comprimido gira a esfera 90° entre duas posições finais; o formato do furo na esfera define quais vias ficam ligadas em cada extremidade. Normalmente uma pequena válvula solenoide parafusada diretamente no atuador faz a comutação, e uma caixa de fim de curso pode informar a posição da válvula ao sistema de controle.
Na nossa MV-3DM, a válvula tem o mesmo corpo A351 CF8M (316) fundido por cera perdida (microfusão) que a válvula esfera de três vias manual, com CF8 (304) sob encomenda. Ela tem sedes de PTFE (politetrafluoretileno), classificação de 1000 WOG (uma pressão de trabalho a frio para água, óleo e gás, não uma classificação para vapor), faixa de temperatura da válvula de −20°C a 180°C e a terceira via na parte inferior do corpo. Está disponível em 1/4″, 3/8″, 1/2″, 3/4″, 1″, 1-1/4″, 1-1/2″ e 2″, rosqueada PT (cônica), NPT (a rosca cônica americana) ou PF (paralela) conforme a rosca indicada no pedido. O atuador de pinhão e cremalheira em alumínio funciona com 4 a 8 bar de ar limpo e seco (cerca de 60 a 116 psi), em dupla ação ou retorno por mola.
A MV-3DM é vendida como a válvula com o atuador montado. A válvula solenoide, a caixa de fim de curso e o posicionador são opcionais acrescentados a esse conjunto. Quando a válvula solenoide e a caixa de fim de curso são pedidas junto, a válvula, o atuador, a válvula solenoide e a caixa de fim de curso são montados e testados juntos antes de saírem.
Dupla ação ou retorno por mola: decida pelo que deve acontecer quando o ar acabar
Se o processo tolera que a válvula fique onde estava quando o ar falhou, a dupla ação basta. Se a válvula precisa chegar a uma via definida na falta de ar, seja para proteger um tanque, uma bomba ou um lote de produto, especifique retorno por mola e anote para qual via ela deve voltar. Tamanho do atuador, válvula piloto e preço decorrem dessa única resposta.
Dupla ação (DA): ar nos dois sentidos, sem posição de falha definida
Um atuador de dupla ação tem duas câmaras de ar. O ar de um lado gira a válvula em um sentido, o ar do outro lado a gira de volta. Retire o ar e nada empurra o pistão em nenhum dos sentidos, de modo que a válvula mantém a última posição. Isso é útil quando uma linha não deve se mover inesperadamente, mas também significa que a válvula não tem posição de falha definida: fica na extremidade que alcançou por último, ou a meio caminho se o ar acabou no meio do curso.
Como os dois cursos são acionados por ar, o torque de saída do atuador é o mesmo nos dois sentidos e constante ao longo do curso. É por isso que uma unidade de dupla ação pode ser menor do que uma de retorno por mola na mesma válvula.
Retorno por mola (SR): ar em um sentido, mola no outro, falha para a via que você indicar
Um atuador de retorno por mola usa ar em apenas um curso. Um conjunto de molas faz o curso de retorno, de modo que, quando o ar de alimentação falha, as molas levam a válvula a uma posição predefinida. Em uma válvula de duas vias, essa posição predefinida é aberta ou fechada. Uma válvula esfera de três vias não tem posição totalmente fechada, então a posição predefinida é uma via: na perda de ar, a esfera volta para a via lateral que você indicou ao fazer o pedido. A nossa MV-3DM e a Tri-Clamp MV-3M-TC são construídas assim, com a mola ajustada para voltar à via que você indicar no momento do pedido.
Essa via precisa constar da cotação, não de um e-mail posterior. O tipo de atuador e a posição de falha são definidos na fábrica e não podem ser alterados depois: uma unidade de retorno por mola pedida para falhar na via A não pode ser invertida para a via B no local, e uma unidade de dupla ação não pode ser convertida em retorno por mola.
Por que o retorno por mola exige um atuador maior
Em um atuador de retorno por mola, o curso de ar precisa girar a válvula e comprimir as molas ao mesmo tempo, de modo que parte do torque do ar é gasta nas molas. O curso da mola conta então apenas com a força armazenada nela para girar a válvula, e essa força diminui à medida que as molas se estendem. O boletim de seleção de atuadores para válvulas esfera da Bray enuncia a regra: para uma unidade de retorno por mola, o torque no fim do curso de ar e o torque no fim do curso da mola devem ambos superar o que a válvula exige. No exemplo desenvolvido, a mesma válvula que um atuador de dupla ação atende precisa de uma carcaça de retorno por mola maior, com três ou quatro molas.
Na MV-3DM, o retorno por mola usa um tamanho de carcaça de atuador acima do da dupla ação no mesmo tamanho de válvula, porque a mola absorve parte do torque do ar. Os valores de torque da válvula e do atuador estão disponíveis sob consulta; envie a pressão da linha e o meio com a cotação e o conjunto é dimensionado na fábrica.
A válvula piloto acompanha o atuador
Um atuador de dupla ação tem duas portas de ar e as duas precisam ser alimentadas, por isso usa uma válvula solenoide 5/2: um lado é pressurizado enquanto o outro é ventilado. Um atuador de retorno por mola recebe ar em apenas uma porta, então uma 3/2 basta. Nossa válvula solenoide NAMUR para atuadores pneumáticos é oferecida nas duas funções, com bobina IP67 em 24V DC, 110V AC ou 220V AC e acionamento manual de emergência para o comissionamento. Errar a função é o erro de pedido mais comum em conjuntos de válvulas pneumáticas, o que é um bom motivo para pedir a solenoide junto com o atuador, e não separadamente.
| Questão | Dupla ação (DA) | Retorno por mola (SR) |
|---|---|---|
| Como a válvula é acionada? | Ar nos dois cursos | Ar em um sentido, molas no outro |
| O que acontece na perda de ar? | Mantém a última posição; sem posição de falha definida | As molas devolvem a esfera à via indicada no momento do pedido |
| Posição de falha | Nada a definir | Definida na fábrica para a via indicada |
| Carcaça do atuador no mesmo tamanho de MV-3DM | Carcaça padrão | Um tamanho acima, porque a mola absorve parte do torque do ar |
| Função da válvula solenoide | 5/2 | 3/2 |
| Alimentação de ar | 4–8 bar (60–116 psi) | 4–8 bar (60–116 psi) |
| Escolha quando | A válvula deve ficar onde está se o ar falhar | A linha deve chegar a uma via conhecida se o ar falhar |
L-port ou T-port: o furo define o que significa "comutar"
As duas esferas parecem idênticas por fora. Por dentro, um furo L-port liga a via inferior a uma via lateral por vez, de modo que a válvula desvia: tanque 1 ou tanque 2, bomba A ou bomba B, produto ou circuito de retorno. Um furo T-port pode ligar as três vias ou quaisquer duas, de modo que pode passar direto, dividir uma entrada para uma derivação ou reunir duas entradas em uma saída para misturar. Pumps & Systems descreve a mesma divisão em sua visão geral das válvulas de três vias: a L-port desvia o fluxo para uma direção por vez, e a T-port é o padrão usado principalmente para mistura.
Uma consequência é fácil de passar despercebida em um desenho: nenhum dos furos tem posição totalmente fechada. A T-port sempre deixa um caminho aberto, e a L-port sempre liga a via inferior a um lado ou ao outro, de modo que nenhuma das duas pode servir como válvula de bloqueio da linha. Uma válvula esfera de três vias comuta o fluxo; não o interrompe. Se uma derivação precisa ser fechada com segurança, acrescente uma válvula de duas vias a jusante, seja qual for o atuador montado sobre a de três vias.
Nenhum dos dois padrões é o padrão das nossas válvulas. T-port e L-port estão ambas em estoque na MV-3M manual e ambas são oferecidas na MV-3DM acionada; você indica o furo ao pedir o preço. Se puder esboçar o percurso do fluxo, envie junto com a cotação e confirmaremos a configuração das vias.
Como um atuador de 90° se relaciona com o furo
Um atuador padrão de um quarto de volta oferece duas posições finais, separadas por 90°. Com uma esfera L-port, essas duas posições são "via inferior para o lado A" e "via inferior para o lado B", que é a troca de que a maioria dos serviços de desvio precisa. Com uma esfera T-port, 90° movem entre dois padrões de fluxo vizinhos; quais dois depende da furação e das posições de batente do atuador. Dois padrões T-port separados por 180° no diagrama de fluxo da válvula não podem ser alcançados ambos por um curso de 90°, portanto confirme o par de que você precisa no diagrama de fluxo do fabricante para aquela válvula antes de pedir e informe na cotação quais dois padrões a válvula deve oferecer.
As duas decisões se combinam assim:
| Furo | O que fazem as duas posições do atuador | Dupla ação na perda de ar | Retorno por mola na perda de ar |
|---|---|---|---|
| L-port (desvio) | Via inferior para o lado A, ou via inferior para o lado B | Permanece no lado que selecionou por último | Volta para a via lateral indicada no momento do pedido |
| T-port (mistura ou distribuição) | Dois padrões vizinhos, definidos pela furação e pelos batentes do atuador; confirme no diagrama de fluxo | Permanece no último padrão; um caminho está sempre aberto | Volta para o padrão indicado no momento do pedido; um caminho está sempre aberto |
O que inclui um conjunto pré-montado e por que o enviamos assim
Um conjunto de válvula esfera de três vias pneumática pré-montado, da nossa parte, é a válvula MV-3DM com o atuador de pinhão e cremalheira já montado e, se pedidos, a válvula solenoide e a caixa de fim de curso instaladas no atuador. Essas peças são montadas e testadas juntas antes de saírem: cada conjunto é testado em curso e em torque, e cada unidade é verificada quanto a vazamentos antes do envio, de modo que não há nada para combinar no local. Os valores de torque estão disponíveis sob consulta. A unidade chega pronta para ser ligada à tubulação.
ISO 5211 e NAMUR: o que as duas interfaces fixam
O corpo da MV-3DM é usinado com duplo padrão de furos ISO 5211, de modo que o atuador assenta direto sobre a válvula, sem suporte e sem acoplamento. A ISO 5211 é a norma para fixações de atuadores de fração de volta: ela fixa as dimensões do flange entre atuador e válvula, as dimensões do componente de acionamento e os torques de referência para cada tamanho de interface, e seu resumo afirma que a fixação de um suporte intermediário à válvula está fora do seu escopo. Como a nossa página de suporte e acoplamento explica, a altura acima da haste e o formato de acionamento da haste ainda precisam ser compatibilizados, e é por isso que duas peças que declaram ISO 5211 podem precisar de um suporte para se encontrarem. Na MV-3DM essa compatibilização é feita uma vez, na fábrica, e o atuador é parafusado diretamente. Um suporte e acoplamento é a resposta quando uma linha opera quente e o atuador precisa ficar afastado da haste, ou quando a válvula e o atuador vêm de origens diferentes.
Um detalhe que vale perguntar se você estiver combinando um atuador de outra origem: os flanges ISO 5211 têm um código F (F03, F04, F05 e assim por diante) com parafusos métricos, e nos EUA um atuador pode ser construído com o flange MSS FA (MSS é a Manufacturers Standardization Society). A revista da Valve Manufacturers Association explica em seu artigo sobre normas de flange de atuadores e caixas de engrenagens que os dois compartilham um círculo de furos no mesmo tamanho, mas diferem na rosca dos parafusos e no piloto de centragem, de modo que a norma do flange precisa ser indicada quando as peças são compradas separadamente. Em um conjunto montado, a compatibilização é feita na fábrica.
A válvula solenoide e a caixa de fim de curso são montadas pela interface NAMUR. A recomendação NAMUR NE 19, que faz referência à VDI/VDE 3845, descreve uma interface padrão para montar uma válvula solenoide em um atuador pneumático sem tubulação entre eles. Todo atuador pneumático que fabricamos traz essa interface. Nossa válvula solenoide 4V310-08B assenta plana sobre ela, sem conexões, e a caixa de fim de curso LSB-01 é montada do mesmo modo, com duas chaves mecânicas SPDT (contatos unipolares de duas posições) que comutam nas posições finais aberta e fechada e informam o CLP ou SDCD da planta (seu controlador lógico programável ou sistema de controle distribuído). Em uma válvula de três vias, esse sinal confirma qual via está ativa, que é o que um intertravamento de troca de tanques ou de um circuito de amostragem precisa.
Como especificar uma válvula esfera de três vias pneumática
Oito linhas na cotação cobrem as decisões acima. Nem o furo nem o atuador com sua via de falha podem ser alterados após a entrega, portanto essas duas linhas merecem uma segunda olhada antes de fazer o pedido. Em ordem:
- Tamanho e quantidade: 1/4″ a 2″ na MV-3DM.
- Material do corpo: CF8M (316), ou CF8 (304) sob encomenda.
- Padrão de rosca: PT, NPT ou PF, conforme a rosca indicada no pedido. Use o mesmo padrão do resto da linha.
- Furo: L-port ou T-port, com um esboço do percurso do fluxo, se tiver; para T-port, indique os dois padrões de fluxo que a válvula deve oferecer.
- Atuador: dupla ação ou retorno por mola. Para retorno por mola, indique a via para a qual a válvula deve voltar na perda de ar.
- Ar de alimentação disponível na válvula, para que o conjunto possa ser dimensionado dentro da faixa de 4 a 8 bar, e a frequência de ciclos da válvula.
- Acessórios: válvula solenoide (a função acompanha o atuador; indique a tensão da bobina), caixa de fim de curso, posicionador.
- Condições da linha e documentos: meio, pressão e temperatura, e se você quer o certificado de material (MTR) do corpo, disponível sob consulta.
Erros comuns em pedidos de válvulas de três vias acionadas
Vale verificar cinco erros de especificação antes de enviar o pedido. Os cinco são decididos na cotação, e nem o furo nem o atuador podem ser corrigidos após a entrega.
Pedir a função errada da solenoide. Uma 5/2 em um atuador de retorno por mola, ou uma 3/2 em um de dupla ação, não acionará a válvula corretamente. A função acompanha o atuador e nada mais; se você não tem certeza de qual atuador possui, envie o modelo e informaremos.
Especificar retorno por mola sem uma via de falha. O retorno por mola é comprado para que a válvula chegue a uma via conhecida na perda de ar. Um pedido que diz "retorno por mola" sem indicar a via pode chegar ajustado para o lado errado. Escreva a via na cotação.
Esperar que a válvula de três vias bloqueie. Nem o furo L-port nem o T-port tem posição totalmente fechada. Se uma derivação precisa ser fechada com firmeza, use uma válvula de duas vias para essa função.
Dimensionar o atuador por uma tabela de torque de duas vias. O boletim da Bray citado acima publica uma tabela de torque separada para válvulas multivias, e no mesmo tamanho seus valores são maiores que os da tabela de duas vias. Nos nossos conjuntos, o atuador é dimensionado para a válvula de três vias na fábrica; se você estiver combinando as peças por conta própria, peça o torque de três vias em vez de ler o valor de duas vias.
Comprar uma válvula de três vias que não pode ser automatizada depois. A nossa MV-3M manual tem uma base superior no padrão ISO, de modo que um atuador pode ser acrescentado. Algumas válvulas de três vias, incluindo a nossa MV-3N Tri-Clamp manual, não têm base nenhuma; o artigo sobre ISO 5211 indicado acima trata desse caso. Se uma posição puder um dia precisar comutar por um sinal, peça a versão pneumática desde o início.
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FAQ
Como L-port e T-port se comportam em uma válvula esfera de três vias pneumática quando o ar falha?
O que acontece na perda de ar é definido pelo atuador; o furo apenas molda o resultado. Com um atuador de dupla ação, qualquer um dos furos mantém a última posição: uma L-port permanece no lado que selecionou por último, uma T-port permanece no último padrão de fluxo. Com um atuador de retorno por mola, as molas devolvem a esfera à via ou ao padrão indicado no momento do pedido. Nenhum dos furos tem posição totalmente fechada, de modo que, na perda de ar, a válvula vai para a posição de falha, mas não bloqueia a linha.
Quando a posição de falha de uma válvula de três vias com retorno por mola é definida?
Na fábrica, a partir do pedido. O tipo de atuador e a posição de falha são incorporados quando o conjunto é montado e não podem ser alterados depois. Um atuador de retorno por mola ajustado para voltar à via A não pode ser invertido para a via B no local, e uma unidade de dupla ação não pode ser convertida em retorno por mola. Indique a via de falha na cotação; se o processo mudar depois, trate como uma nova especificação de atuador, e não como um ajuste.
Uma válvula esfera de três vias pneumática precisa de uma válvula solenoide 5/2 ou 3/2?
Combine com o atuador. Um atuador de dupla ação usa uma válvula solenoide 5/2, porque suas duas portas de ar precisam ser alimentadas. Um atuador de retorno por mola usa uma 3/2, porque apenas uma porta recebe ar e a mola cuida do curso de retorno. Nossa solenoide NAMUR 4V310-08B vem em qualquer uma das funções, com bobina de 24V DC, 110V AC ou 220V AC; pedida junto com a válvula, a função correta é instalada e testada na fábrica.
Uma válvula esfera de três vias precisa de uma válvula de bloqueio separada?
Sim, se a linha precisa de bloqueio estanque. Nenhum dos furos tem posição totalmente fechada: uma esfera T-port sempre deixa um caminho aberto, e uma esfera L-port sempre liga a via inferior a um lado ou ao outro. Acrescente uma válvula de duas vias a jusante da de três vias para essa função e reserve a válvula de três vias para o trabalho de comutação, mistura ou divisão para o qual ela foi feita.
O que está incluído em um conjunto pré-montado de válvula esfera de três vias pneumática?
A válvula MV-3DM em CF8M fundido por cera perdida (microfusão) com sedes de PTFE, o atuador de pinhão e cremalheira em dupla ação ou retorno por mola montado diretamente nas bases duplas ISO 5211 da válvula e, se pedidos, uma válvula solenoide NAMUR e uma caixa de fim de curso; um posicionador também pode ser acrescentado. A válvula, o atuador, a válvula solenoide e a caixa de fim de curso são montados e testados juntos antes de saírem: cada conjunto é testado em curso e em torque, e cada unidade é verificada quanto a vazamentos antes do envio. Um certificado de material (MTR) do corpo está disponível sob consulta.
Resumo
Envie o tamanho, o material do corpo, o padrão de rosca, o furo, o tipo de atuador com sua via de falha, o ar de alimentação e a taxa de ciclos, os acessórios e as condições da linha, e a MV-3DM pode ser cotada em uma única linha: válvula, atuador e válvula piloto entregues como uma única unidade testada. O comportamento na perda de ar define o atuador, dupla ação para manter a posição ou retorno por mola para chegar à via indicada. A função de fluxo define o furo, L-port para desviar ou T-port para misturar ou dividir, com uma válvula de duas vias acrescentada a jusante onde quer que uma derivação deva ser fechada com firmeza, porque nenhum dos furos fecha totalmente.