STI SA-1 User manual

INSTRUCTION MANUAL
SA-1 (double acting)
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STI S.r.l. –Via Dei Caravaggi 15, 24040 Levate (BG) –ITALY www.imi-critical.com
Manual 4020 –rev.02 02/2014 –SA-1 (double effect) - 1 -
Manuale istruzioni, installazione e
manutenzione
Instruction, installation and
maintenance manual
SA-1 positioner
(Double acting)

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SA-1 (double acting)
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Manual 4020 –rev.02 02/2014 –SA-1 (double effect) - 2 -
DESCRIZIONE
Il posizionatore SA-1 è utilizzabile su
servomotori a semplice effetto e doppio effetto
con corse operative comprese tra 3÷100 mm
per azione diretta con molla in trazione.
Inoltre, ha corse operative comprese tra 2÷65
mm per azione diretta ed inversa con molla in
compressione per cilindro con diametro
massimo 200.
Il principio di funzionamento è del tipo ad
equilibrio di forze con caratteristica lineare.
L’elemento di controreazione è costituito da
una molla a caratteristica lineare azionata
dallo stesso movimento del pistone, pertanto
non è richiesto alcun organo meccanico
esterno di presa di movimento.
Questo modello si presenta estremamente
compatto e può essere applicato
integralmente al servocomando come
illustrato a pagina 3.
DESCRIPTION
SA-1 positioner can be fitted on actuators
with simple or double effect and operational
stroke included between 3÷100 mm for
reverse action and the spring extended.
Besides, it has operational stroke included
between 2÷65 mm for direct and reverse
action and the spring compressed for
cylinder with max diameter 200.
Their operating principle belongs to the
force balance type with linear
characteristics.
The feed-back element consists in a spring
having a linear characteristic, actuated by
the piston movement: no external elements
for movement intake are therefore required.
SA-1 positioner is very compact and it can
be fully installed on the servo-control system
as shown at page 3.

1. DATI DI IDENTIFICAZIONE
Un’apposita targa applicata al posizionatore
riporta in modo indelebile il numero di
matricola per la sua corretta identificazione.
È vietato asportare la targhetta e/o sostituirla con
altre targhette.
2. AVVERTENZE GENERALI DI SICUREZZA
2.1 Prima di effettuare qualsiasi intervento, gli
operatori devono leggere il manuale,
adottando le prescrizioni specifiche di
sicurezza e le norme antinfortunistiche
generali previste dalla legislazione vigente
nella nazione di destinazione.
2.2 La manutenzione e l’utilizzo devono essere
fatti da operatori qualificati.
2.3 È sconsigliato al cliente o a terzi (escluso il
personale autorizzato da STI S.r.l.) apportare
modifiche di qualunque genere al prodotto.
3. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Esso consta principalmente di:
3.1 Cassetto distributore
Nel posizionatore tipo SA-1 l’unità di
modulazione è costituita da una valvola a
spola (6) che alimenta o scarica le due
camere del cilindro.
Il cassetto è azionato dal pacco membrane a-
b-c a superficie differenziata a mezzo dello
stelo (13) e mantenuto a contatto dalla molla
(2).
3.2 Molla di controreazione
La molla di controreazione (FS) azionata dal
pistone (P) e agente sul pacco membrane a-
b-c viene dimensionata e tarata per la corsa di
1. IDENTIFICATION DATA
Every positioner is provided with a name
plate showing its serial number.
Do not remove it and/or replace with other name
plates.
2. GENERAL SAFETY INSTRUCTIONS
2.1 Before any operations is made, operators
shall follow the safety instructions of this
manual and adopt the safety precautions
required by the country where the product is
installed.
2.2 Operation and maintenance shall be carried
out only by skilled staff.
2.3 It is not advisable that customers or end
users (except STI S.r.l. duly authorized staff)
modify the actuator characteristics.
3. OPERATION PRINCIPLE
It is basically composed as follows:
3.1 Distribution box
The modulation unit of SA-1 positioners
consists in a shuttle valve (pos. 6) feeding
or releasing the two chambers of the
cylinder.
The shuttle valve (pos. 6) is operated by the
pack of membranes a-b-c with different
areas by means of the stem (pos. 13) and it
is kept in contact by the spring (pos. 2).
3.2 Feedback spring
The feedback spring (pos. FS), which
operates the pack of membranes a-b-c, is
actuated by the piston (pos. P); its

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regolazione richiesta dal servomotore.
La perfetta linearità della molla genera sul
pacco membrane una forza di controreazione
lineare e proporzionale alla corsa del
servomotore.
3.3 Pacco membrane
L’insieme del pacco membrane a-b-c è
costituito da tre membrane che sono bloccate
fra di loro con dei piattelli distanziatori (19, 33
and 26) a mezzo della vite (16) e dal dado
(25) ed assiemate al corpo posizionatore con
3 anelli orientabili d1-d2-d3.
Il senso di azione diretta o inversa è
determinato dall’orientamento dei tre anelli.
3.4 Molla di zero
La molla di zero (15) agisce sul pacco
membrane in contrapposizione alla forza
esercitata dalla molla di controreazione (FS) e
dal segnale sul pacco membrane. La vite di
regolazione (31) permette di regolare la
precarica della molla di zero che determina
l’inizio del movimento del pistone (P) in
corrispondenza del segnale regolante (3 Psi).
adjustment stroke is calibrated according to
the actuator requirements.
The perfect linearity of the spring produces
a linear feedback force, proportional to the
actuator force, on the pack of membranes.
3.3 Pack of membranes
The pack of membranes a-b-c consists in
three membranes locked together by some
spacers (pos. 19, 33 and 26) by means of
the screw (pos.16) and of a nut (pos. 25).
They are fitted on the casing of the
positioner by means of three adjustable
rings d1-d2-d3.
The direct or reverse action is fixed by the
orientation of the three rings.
3.4 Zero spring
The zero spring (pos. 15) operates on the
pack of membranes in opposition to the
force produced by the feedback spring (pos.
FS) and by the signal on the pack of
membranes.
The adjustment screw (pos. 31) allows the
regulation of the preloading of the zero
spring, which fixes the start of the piston
movement (pos. P) in correspondence of the
control signal (3 Psi).
L’immagine qui sopra è rappresentato un
servomotore a doppio effetto con
posizionatore predisposto per l’azione diretta.
La pressione del segnale di comando
applicato alla connessione ‘Instrument’
agendo sulle membrane ‘b‘ e ‘c’ di differente
sezione attiva, dà luogo ad una forza assiale
Picture above shows a double effect
actuator with positioner fitted for direct
action.
The pressure of control signal applied on
‘Instrument’ connection acts on ‘b’ and ‘c’
membranes, which have a different active
section, and it produces an axial force

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verso l’alto proporzionale al valore della
pressione e determina lo spostamento della
valvola a spola (6) verso l’alto che provoca un
incremento di pressione nella camera
superiore del cilindro e la messa in scarico
della camera inferiore.
Il pistone del servomotore viene azionato
verso il basso fintanto che la diminuzione
della forza della molla di controreazione (FS)
determina sul pacco membrane l’equilibrio
delle forze ed il conseguente riassetto in zona
neutra della valvola a spola.
La forza esercitata sulla membrana ‘c’ dalla
pressione dell’aria nella camera superiore del
cilindro viene equilibrata dalla pressione
dell’aria sulla membrana di compensazione ‘a’
attraverso il foro di equilibramento H.
Taratura dello zero
Si effettua predisponendo il segnale regolante
a 3 Psi e si registra la vite di zero (31) fintanto
che si ottiene l’inizio corsa pistone.
Variazione di campo
In questo tipo di posizionatore non è possibile
la regolazione di campo. La corsa del
servomotore è determinata solo dalla
caratteristica della molla di controreazione
che viene fornita già tarata per la corsa
richiesta.
Inversione del senso di azione
Per invertire il senso d’azione del
posizionatore, svitare le 2 viti (27) senza
sfilarle dal pacco membrane e ruotare di 180°
il pacco anelli d1-d2-d3 e membrane a-b-c;
inoltre è necessario provvedere alla
sostituzione del piattello porta molla R e della
molla di zero (pos. 15).
3.5 Azione diretta
Orientare i piattelli con un indice in
corrispondenza della connessione segnale e
montare molla di soppressione 15 psi.
upwards, proportional to the pressure value.
It establishes the displacement of the shuttle
valve (pos. 6) upwards, increasing therefore
the pressure inside the upper chamber of
the piston and then realising the lower
chamber.
The piston of the actuator is actuated
downwards until the decrease of the force of
the feedback spring (pos. FS) brings to the
force equilibrium on the pack of membranes
and therefore to the readjustment of the
shuttle valve in a neutral zone.
The force produced by the air pressure on
‘c’ membrane inside the upper chamber of
the cylinder is balanced by the
compensating membrane ‘a’ through the
balancing hole H.
Zero calibration
Set the control signal at 3 Psi and adjust
zero screw (pos. 31) till obtainment of the
start of the piston stroke.
Field variation
No field variations can be obtained with this
model of positioner.
The stroke of the actuator is given only by
the characteristics of the feedback spring
which is supplied already calibrated for the
required stroke.
Reversing the positioner sense of action
Unscrew (without removing) the screws (27)
from the pack of membranes and turn the
adjustable rings (d1-d2-d3) and membranes
a-b-c half turn; besides it is necessary to
replace the spring plate R and the zero
spring (pos. 15).
3.5 Direct action
Place the small plates with an index in
correspondence of the signal connection.
Assemble the suppression spring 15 psi.
3.6 Azione inversa
Orientare i piattelli con i due indici in
corrispondenza della connessione segnale e
montare molla di soppressione 3 psi.
3.6 Reverse action
Place the small plates with an index in
correspondence of the signal connection.
Assemble the suppression spring 3 psi.

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Nelle applicazioni del posizionatore su cilindri
con entrambe le camere in pressione, il foro
di equilibramento (pos. H) deve essere
aperto.
Nelle applicazioni del posizionatore su cilindri
con la camera superiore non in pressione, il
foro di equilibramento (pos. H) deve essere
chiuso.
N.B.: per chiudere o aprire il foro di
equilibramento (pos. H) ruotare di 120° il
supporto interno (pos. S).
When the positioner is assembled on
cylinders having both chambers under
pressure, the equilibrium path (pos. H) will
be open
When the positioner is assembled on
cylinders not having the upper chamber
under pressure, the equilibrium path (pos. H)
will be closed.
REMARKS: for closing or opening the
equilibrium path (pos. H) turn by 120° the
internal support (pos. S).
4. INSTALLAZIONE
4.1 Prima di installare il posizionatore è
necessario pulire accuratamente le tubazioni.
L’aria di alimentazione deve essere esente da
polvere, olio ed acqua (aria strumenti).
4.2 È indispensabile installare un filtro per
impurità sulla linea aria di alimentazione, in
prossimità del posizionatore (grado di
filtrazione ≤ 5 μm).
4.3 Per pressioni di alimentazione ≤ 7 bar, non è
necessario alcun riduttore di pressione sulla
linea aria di alimentazione, poiché le
variazioni di pressione dell’aria di
alimentazione hanno una modesta influenza
sulla stabilità del posizionatore. Verificare
comunque che la pressione dell’aria di
alimentazione sia accettabile dal servomotore.
4. INSTALLATION
4.1 Before installing the positioner it is
necessary to clean carefully supply pipes.
Air supply must be free of dust, oil and water
(instrument air supply).
4.2 It is absolutely necessary to install a filter for
impurities on the air supply connections,
near the positioner (filtering degree ≤ 5 μm).
4.3 For air supply pressures ≤ 7 bar, it is not
necessary to install any pressure reducer on
the air supply connection as pressure
variations of air supply do not heavily affect
the positioner’s stability. Anyway, check that
the air supply pressure is acceptable to the
actuator.

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ATTENZIONE: Nell’effettuare l’accoppiamento
assiale tra il perno del posizionatore e lo
stelo del servocomando, bisogna verificare
che non pervenga alcuno sforzo al
posizionatore. A tale scopo è necessario
considerare un gioco di 0.1 ÷ 0.2 mm sul
giunto di accoppiamento. Tale gioco non
pregiudica la sensibilità del posizionatore,
poiché la sua azione viene contrastata
dalla coppia generata dalla molla.
4.5 Per il fissaggio del posizionatore al
servomotore sono predisposte delle apposite.
4.6 Eseguire i cablaggi elettrici in corrispondenza
dell’attacco segnale 4÷20 mA (per la versione
elettropneumatica).
4.7 Orientare lo scarico convogliato nella
direzione più favorevole per impedire
l’ingresso di corpi esterni (in genere o
orizzontale o rivolto verso il basso).
4.1 Avvertenze all’installazione
Nessuna spinta deve essere generate sul
posizionatore durante il suo accoppiamento
con lo stelo dell’azionatore.
- Soffiare le tubazioni.
- L’aria di alimentazione deve essere esente
da polvere, olio e acqua.
- Un filtro per impurità deve essere installato
sulla linea aria di alimentazione, in
prossimità del posizionatore (grado di
filtrazione 5 micron). Si consiglia
l’installazione di una valvola di
intercettazione sull’aria di alimentazione per
le eventuali manutenzioni.
- Un riduttore di pressione sulla linea aria di
alimentazione non è necessario in quanto la
stabilità del posizionatore non è influenzata
da variazioni di pressione dell’aria di
alimentazione.
Il riduttore di pressione è indispensabile solo
se la pressione di alimentazione supera i
1000 kPa (150 psi).
Nell’azionamento di particolari valvole di
medio e grande diametro, si potrebbero avere
fenomeni di instabilità che causano
un’oscillazione continua del servomotore;
questo è dovuto alla notevole inerzia
dell’elemento mobile della valvola.
In questo caso la velocità di risposta del
posizionatore deve essere rallentata,
inserendo alcuni diaframmi sulle due
connessioni al servomotore pneumatico.
L’inserimento degli stessi orifizi può essere
necessario anche nel caso di utilizzo del
posizionatore su servocomandi di ridotta
capacità.
WARNING: While carrying out the axial coupling
between the positioner’s shaft and the
actuator’s stem, make sure that the
positioner is not under stress. For this
reason a clearance of 0.1 ÷ 0.2 mm on the
coupling joint is necessary. Such a
clearance does not affect the positioner’s
sensitivity, as its action is contrasted by
the spring’s torque.
4.5 Proper holes allow positioner’s fastening to
the actuator.
4.6 Connect electrical wires in correspondence
to the signal terminal strip 4÷20 mA (for
electro-pneumatic version).
4.7 Turn the fitting for collected discharge in the
best direction to prevent external particles
from entering (usually either horizontally or
downwards).
4.1 Warning before installation
Make sure that no thrust is transmitted to
the positioner while coupling it to the
actuator shaft.
- Blow and purge all pipings.
- Air supply must be dust, oil and water
free.
- An air filter must be installed on air
supply line, next to the positioner, to stop
possible impurities (filtration degree 5
micron). An on/off valve should be fitted
on air supply for possible servicing.
- A pressure reducer on air supply line is
not necessary, since the positioner
stability is not affected by pressure
variations of air supply.
A pressure reducer is absolutely
necessary only if air supply pressure is
higher than 1000 kPa (150 psi).
Some continuous overshooting of the
actuator may arise when actuating special
big - medium valves due to the high moment
of inertia of the moving part of the valve.
In this case, the response speed of the
positioner must be reduced fitting some
orifices on the two connections to the
pneumatic actuator.
The orifices may also be necessary when
the positioner is mounted onto low capacity
actuators.

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Technical features
Standard materials
Positioner’s body
Anodized aluminum
Spring protection tubes
Aluminum
Spool valve
Brass/Stainless steel
Diaphragm
Nitrilic rubber
Electro-pneumatic transducer’s housing
Anodized aluminum
Connections
Supply and output signals
1/4” NPTF
Pressure gauges
Not available
Electrical signal
1/2” NPTF
Air supply pressure
200 to 700 kPa (2 to 7 barg)
Input signal
4 to 20 mA (4 to 12 mA / 12 to 20 mA as optional)
Operating temperature
-20°C / +70°C (- 4°F / +158°F)
(-40°C / +70°C and -20°C / +85°C available on request)
Storage temperature
-40°C / +80°C (-40°F / +194°F)
Standard
15 –100 mm
Maximum air flow rate
18 Nm³/h (measured with air supply pressure of 600 kPa)
Air consumption
1.3 Nm³/h for high-flow spool valve (HF)
(cylinder chambers balanced with air supply pressure of 600 kPa)
Approximate operating
valve (unloaded)
1 seconds per each cylinder’s volume liter with HF spool valve
Sensitivity
≤ 0,3% on the whole stroke
Accuracy (linearity and
hysteresis)
≤ 1%
Accessories
Stainless steel spool valve –Electro-pneumatic transducer
Features of electro-pneumatic transducer
Input resistance
Ri = 170 Ohm at 20°C, Tk + 0.4%1K
Capacitance
Negligible
Vibration effect
≤ 1%, ≤ 10 g, f = 10…80 Hz, d max = 0.5 mm
Effect RFI/EMI
Not measurable
Safety rules
Certificate Cenelec Exia IIC T6
Supply pressure effect
0.5% / 100 Kpa / bar for 300 to 700 Kpa (3 to 7 bar)
Protection degree
IP65
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5. IMMAGAZZINAMENTO
Se il posizionatore non dovesse essere
installato immediatamente al suo arrivo,
dovrà essere collocato in luoghi asciutti e
puliti, avendo cura di prendere tutte quelle
precauzioni necessarie per impedirne il
contatto con polveri, sporcizia ed umidità
durante le fasi di immagazzinaggio.
Non dovranno essere rimosse le eventuali
protezioni dalle varie connessioni nonché
5. STORAGE
Store the positioner in dry and clean
places and take all necessary measures to
avoid its contact with dust, dirt and
humidity during storage.
Do not remove the connection’s
protections (if any) and/or mechanical
locks.

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

eventuali fermi meccanici.
6. MANUTENZIONE
L’apparecchiatura non richiede particolari
operazioni di manutenzione.
Prima di effettuare qualsiasi intervento e/o
manutenzione è necessario accertarsi che:
- Il personale sia abilitato al tipo di
intervento.
- Il servomotore, gli accessori e le
apparecchiature connesse siano in
sicurezza.
- Le camere del servomotore, le relative
connessioni ed accessori non siano in
pressione.
- Verificare che l’aria di alimentazione sia
priva di impurità solide ed oleose.
- Verificare eventuali perdite sulle
connessioni d’aria.
- L’energia elettrica e altre fonti di energia
e segnali siano stati esclusi.
Manutenzione ordinaria
- Smontaggio e pulizia del cassetto di
distribuzione.
- Una volta all’anno controllare il
settaggio dell’apparecchiatura.
Manutenzione periodica
- Pulitura completa del gruppo cassetto.
ATTENZIONE: Non lubrificare mai il gruppo
cassetto di distribuzione.
6.1 Pulizia cassetto distributore
1. Chiudere l’aria di alimentazione.
2. Togliere il tappo (1) e la molla con
piattello (2).
3. A mezzo di pinzette estrarre con cautela
la valvola a spola (6).
4. Procedere alla pulizia con liquido
detergente.
5. Pulire l’interno del cassetto senza
l’ausilio di attrezzi che possono rigare o
rovinare le superfici di scorrimento della
valvola a spola.
6. Non lubrificare la spola (6).
6. MAINTENANCE
No special servicing is required for this
positioner.
Before any type of operation and/or
maintenance is made, make sure that:
- Staff is qualified for the required
operation.
- Actuator, accessories and all
connected equipment are in their
safety conditions.
- Cylinder chambers and relevant
connections and accessories are not
under pressure.
- Make sure air supply is oil and dust
free.
- Make sure no leaks are noticed on air
connections.
- Power or other energy sources and
signals are removed.
Routine maintenance
- Periodically check smoothness of the
spool valve and clean it.
- Yearly check the setting of the device.
Periodical maintenance
- Thoroughly clean the spool valve unit.
WARNING: Never lubricate the spool valve
group.
6.1 Clean distribution box
1. Close the feeding air.
2. Remove the plug (1) and the spring
with the plate (2).
3. Carefully remove the shuttle valve (6)
using tweezers.
4. Clean with detergent solution.
5. Clean the inside of the box without
using tools which might ray or ruin
the slip surfaces of the shuttle valve.
6. Do not grease the shuttle valve (6).

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
7. DISEGNI
7. DRAWINGS

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