A pneumatikus hajtások olyan elv alapján működnek, amely magában foglalja a nyomás alatt lévő levegő energia (vagy más gáz) lineáris vagy forgási mozgássá történő átalakítását. Ez a technológia folyamatosan keresett mindazon területeken, ahol szükség van mechanikai munkára. A pneumatikus hajtások rengeteg lehetőséget kínálnak, miközben biztonságosak és könnyen kezelhetők. A piaci kínálat széles választéka sok iparág számára teszi alkalmassá őket, és a tervezők sikeresen illeszthetik az optimális alkatrészeket a projekt követelményeihez. A lehetséges alkalmazások spektruma nagyon széles.A pneumatikus hajtóműveket a gépgyártási alkalmazások széles körében használják, a helyhez kötött eszközöktől, például a gyártásnál vagy a nehéziparban, a közlekedésben vagy a mezőgazdaságban használt mobil gépekig. Minden építési alkalmazás, például lift, kapu és mobil platform szintén ebbe a kategóriába tartozik. A pneumatikus hajtásokat széles körben használják a folyamat- és ipari automatizálási rendszerekben is, ahol a teljesítmény, a megbízhatóság és a biztonság kulcsfontosságú.
Pneumatikus hajtások – teljesítmény, biztonság és környezetvédelem
A pneumatika egy jól kidolgozott technológia, amelyet a tervezők és a karbantartó mérnökök nagyon jól ismernek. Mindemellett ez a terület folyamatosan ámulatba tudja ejteni a felhasználókat új megoldásokkal és lehetőségekkel. Az ebbe a csoportba tartozó alkatrészek gyártói szünet nélkül fejlesztik termékeiket, hogy megfeleljenek az egyre igényesebb vásárlói követelményeknek és az ágazat számára egyre szigorúbb energiahatékonysági céloknak. A mai pneumatikus hajtások nagy teljesítményűek, ugyanakkor rendkívül hatékonyak és megbízhatóak is. A zord környezeti feltételeknek, például a nedvességnek, szennyeződésnek és hőmérséklet-ingadozásának ellenálló képességük miatt igényes ipari, bányászati és építési alkalmazásokhoz is alkalmasak. Ezzel párhuzamosan, figyelembe véve az alkalmazott energiahordozó típusát (azaz a levegőt), a pneumatikát tiszta technológiának tekintik, amely tökéletes a magas higiéniai előírásokkal rendelkező vállalatok számára, különösen a gyógyszeriparban és az élelmiszeriparban. A levegő általában elérhető és ingyenes, nem okoz szennyezést, és használat után nem kell regenerálni, vagy különféle ártalmatlanítási műveleteknek alávetni. Az alacsony ellenállás és viszkozitás megkönnyíti a hatékony szállítást pneumatikus vezetékekben, még nagy távolságokon is.A levegő tárolása és szállítása viszonylag egyszerű és biztonságos. Ezenkívül az áramtól vagy a folyadéktól eltérően a levegő nem jelent sokk-, tűzvagy szennyeződésveszélyt. Éppen ezért a rendszer szivárgása nem jelent kockázatot sem az emberekre, sem a berendezésekre nézve. Az elektromos hajtásokkal ellentétben a pneumatikus alkatrészek robbanásveszélyes környezetben is teljesen biztonságosak.A minimális ellenőrzési és karbantartási követelmények jelentősen megkönnyítik a karbantartási szolgáltatások terheit és alacsony üzemeltetési költségeket jelentenek. A tervezőmérnökök régóta értékelik a pneumatikus rendszereket a könnyű telepítés és csere miatt, ami részben az iparban tapasztalható nagyfokú sztenderdizálásnak és a működtető szerkezetek ISO-szabványokba történő beépítésének köszönhető. Így a felhasználók profitálnak abból, hogy a különböző szállítók termékei felcserélhetők, és nem áll fenn annak kockázata, hogy egyetlen gyártótól függjenek. Az egyszerű kialakítás és a felhasznált anyagok (elsősorban alumínium) miatt a pneumatikus alkatrészek mérete és súlya kicsi, így könnyen beilleszthetők bármilyen projektbe.
Pneumatikus rendszer kialakítása
A pneumatikus rendszer számos alkatrészből áll, amelyek sűrített levegőt generálnak és szállítanak, emellett kezelőszerveket és működtető egységeket is tartalmaz. A pneumatikus rendszerben végzett funkció alapján megkülönböztethetjük a következő fő komponenscsoportokat:
- Kompresszorok – az eljárás első lépése a levegő egyetlen vagy több csatlakoztatott elektromos kompresszorban történő összepréselése és nyomástartó edényben történő tárolása. A megfelelő kompresszor kiválasztása elengedhetetlen a nagy hatékonyságú pneumatikus rendszer eléréséhez és ezáltal a költségek optimalizálásához. Az elmúlt években dinamikusan fejlődtek a sűrített levegő előállításának új megoldásai és módszerei, amelyek célja a folyamat teljesítményének javítása.
- Levegő-előkészítő egységek – mielőtt a sűrített levegőt pneumatikus hajtásban alkalmaznák, azt először megfelelően elő kell készíteni, víz- és egyéb szennyeződésektől mentesen.
- Áramlásszabályzó szelepek – funkciójuk a működtető vezérlése a rendszer légáram-irányának és nyomásának szabályozásával.
- Teljesítményelemek – pneumatikus működtetők, ahol a sűrített levegő energiája mechanikai erővé alakul.
Vizsgáljuk meg közelebbről az utóbbi három pneumatika alkatrészcsoport felépítését.
Sűrített levegő előkészítés
A sűrített levegő előkészítésének lényeges folyamata a megfelelő munkaközeg tisztaságának biztosítása, amely döntő fontosságú a pneumatikus berendezések hibamentes működésének és tartósságának biztosításához. A sűrített levegő víz, olaj és szilárd részecskéket tartalmaz, amelyek behatolnak a vezetékekbe, a szelepek és működtetők belsejébe, ami korrózióhoz, mechanikai sérüléshez és a mozgó alkatrészek gyorsabb kopásához vezet. A sűrítés miatti légnyomás-változás miatt a tartályban a levegő felmelegszik, majd a csővezetékben ismét lehűl, kondenzátum képződést eredményezve. Ezért hűtők és szárítók vannak beépítve a rendszerbe, a kompresszor kimenetéhez, hogy eltávolítsák a víztartalmat az elhasznált levegőből. Az ilyen rendszerek részét képezik a szennyezőanyagok eltávolításáért felelős szűrők is. Az ISO 8573-1: 2010 meghatározza a légtisztaság osztályát, amelyet egy pneumatikus rendszerben megkövetelnek, magasabb légtisztasági követelményekkel az olyan iparágakban, mint az élelmiszer-feldolgozás és a gyógyszeripar. A megfelelő szűrők és szárítók kiválasztása a rendszer teljesítményétől, a felhasznált alkatrészektől és a hozzájuk továbbítandó levegő mennyiségétől függ.
Szelepek pneumatikus rendszerekhez
Az irányított szelepek olyan rendszerelemek, amelyek vezérlik a sűrített levegő áramlásának irányát, logikai funkciókat látnak el, elvágják vagy megnyitják a levegő áramlását, vagy megváltoztatják annak intenzitását. A pneumatikus rendszerekben ilyen szelepek pl. felelősek a működtető elmozdulásának vagy a dugattyú fordulatszámának szabályozásáért, és felhasználhatók szekvenciális pneumatikus rendszerek megvalósítására is. Az irányított szelepek vezérlik a légáramlás irányát a rendszerekben. Az ebbe a csoportba tartozó szelepek alapvető paraméterei magukban foglalják az áramlási utak számát, amely az elem bemenetek és kimenetek lehetséges kombinációinak száma, amelyeket egy szelepvezérlő elem kapcsol össze; a vezérlőelem pozícióinak száma; valamint az ellenőrzés módja és változatossága.
A szelep működése manuálisan vezérelhető nyomógombbal, pedállal vagy más interfészen keresztül. Teljesen automata vezérélés szolenoid szelepekkel lehetséges. Ezenkívül megkülönböztetnek olyan szelepeket, amelyek a vezérlőjel kikapcsolásakor visszatérnek eredeti helyzetükbe, vagyis monostabil szelepeket és olyanokat, amelyek megtartják helyzetüket, azaz bistabil szelepeket. A kontroll módszer fajtái tekintetében két csoport különböztethető meg. A közvetlenül vezérelt szelepek nem igényelnek további szelepet sűrített levegővel, hanem alacsony nyomásra és áramlási sebességre korlátozódnak.
SY51205YO01FQ szolenoid szelep
A közvetetten vezérelt elemek rögzített nyomáson igényelnek levegőellátást, gyakran a szelepben vagy a csatlakozólemezben lévő kiegészítő csatlakozás révén, de így előállíthatják a működési gáz nagy nyomásának leküzdéséhez szükséges erőt.A szelepek külön csoportjába tartoznak a fojtó- és áramszabályzó szelepek vagy fojtószelepek, amelynek feladata az áramlási sebesség szabályozása vagy teljes kikapcsolása. Minden pneumatikus működtetőnél van egy bizonyos légnyomásszint, amelyet biztosítani kell a hibamentes működés érdekében, a legtöbb esetben nem haladva meg a 10 bar nyomást. Mivel a levegőt nagyon magas nyomáson tárolják egy tartályban, nyomásszabályozókat kell használni a stabil légnyomás biztosításához az adott elem bemeneténél. A működtető egységek közelébe telepítve a dugattyú sebességét úgy is szabályozhatják, hogy fojtják a levegő áramlását a működtető bemeneténél vagy kimeneténél. Kétoldalú működtetőknél a kimeneti intenzitás beállítása az elem stabilabb működését biztosítja. A leggyakoribb üzemi nyomás a működtetőknél legfeljebb 10 bar, a vezérlőelemeknél jóval alacsonyabb (kevesebb mint 1 bar). A rendszer bonyolultságának csökkentése érdekében általában szelepszigeteket használnak, ami mágnesszelepek sorozatát, valamint közös áramellátást és vezérléseket jelent egyetlen házban.
Pneumatikus hajtások
A pneumatikus hajtások a pneumatikus rendszerek leglátványosabb részei. Ez egy olyan alkatrész, amely elsődleges funkcióját - alkatrészek mozgatása, nyitás, zárás és más mozgástípusok - közvetlenük látja el.
Forgóhajtások – RT_57212_M_50
A leggyakrabban használt alkatrészek a lineáris hajtóművek és a forgatóhajtások. Az előbbieknél a munkaelem, általában a dugattyúrúd, amely alternáló mozgást végez. A tervezők számos ilyen típusú eszköz közül választhatnak, például toló vagy húzó, dugattyús vagy dugattyú nélküli, egyvagy kétoldalas működtetők. Mindegyik ugyanazon az egyszerű működési elven alapszik. A sűrített levegőt egy csatlakozónyíláson keresztül juttatjuk a működtető kamrába, amely egy előre meghatározott lökettel mozgatja a dugattyút. A dugattyú távolsága általában néhány-tíz milliméter, ami a legtöbb alkalmazáshoz elegendő. Hosszabb elérhetőség lehetséges, de ehhez nagyobb méretű készülékre van szükség.
Egyszeres működtetésű hajtóműveknél a dugattyú ellenkező irányú mozgása megvalósítható pl. egy rugóval. Ez ugyan energiatakarékos megoldás, de rövid távolságra korlátozódik, általában néhány tucat milliméteren belül. Kettős működésű eszközök esetében a dugattyú ellenkező irányú mozgása megköveteli a levegő átadását a szemközti kamrába, miközben a másik kamrát szellőzteti.
A forgóhajtások olyan eszközök, amelyekben a sűrített levegő energiáját egy tengely vagy kulcs forgó mozgásává alakítják. Az elvégzett mozgás jellegétől függően lehetnek lengő működtetők, amelyek egy meghatározott szögtartományon belül mozognak, vagy teljesen forgó működtetők, amelyeket légmotoroknak is neveznek. Csakúgy, mint a lineáris működtetők esetében, ez a csoport is magában foglalja az egyszeres és a kettős működésű meghajtókat is. A forgatóhajtóművek népszerű alkalmazása lehet az áramlásszabályozás gömbcsapok és fojtószelepek nyitásával és zárásával.A piacon sokféle hajtómű áll rendelkezésre, különféle alakú házakkal és méretben, ennek köszönhetően a tervezők széles választékot kínálnak, ideértve a nehezen elérhető helyeken történő alkalmazásra szánt kompakt hajtóműveket is. Érdemes megjegyezni, hogy a rögzítő furatok távolságát az ISO 15552 szabvány tartalmazza, így lehetőség van különböző gyártók termékeinek felcserélhető használatára.
A projekt megfelelő pneumatikus működtető elemének kiválasztása előtt elemezni kell a szükséges működési paramétereket és környezeti feltételeket, például a terhelés nagyságát és jellemzőit, hőmérsékletet, beépítési térközöket és egyéb potenciálisan káros környezeti tényezőket. A dugattyúrúd által generált erő Pascal törvénye alapján kiszámítható - aktív felületének és légnyomás-különbségének a szorzata. Nyilvánvaló, hogy ez egy egyszerűsített modell, és egy valós rendszerben ez az érték kisebb lesz a súrlódási- és a csatorna nyomásveszteségei miatt. A végső döntés nem csak a működtető működési paramétereire korlátozódik, hanem meghatározza a felhasznált tervezési anyagokat is. Jellemzően a működtető test alumíniumból készül, de különféle minőségű rozsdamentes acélokat is alkalmaznak a legkeményebb környezeti feltételek mellett is, például vegyi anyagoknak való kitettség, magas sótartalom vagy extrém hőmérséklet esetén. A működtető dugattyúrudjai acélból vagy rozsdamentes acélból készülnek, utóbbi megoldást elsősorban az élelmiszeriparban használják. Hasonlóképpen, a tömítőanyag meghatározza a lehetséges üzemi hőmérséklet-tartományt, de a tisztasági normákat is, és ennek eredményeként például az élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő készülékek működésének jóváhagyását.A széles hőmérsékleti tartományban történő működés valójában ebben a termékcsoportban megszokott. A TME választékának legtöbb működtetője alkalmas -10 és 80°C közötti hőmérsékleten történő használatra, de ha nehezebb körülmények között kell működni, akkor a -40 és 150°C közötti hőmérsékletre adaptált eszközök is rendelkezésre állnak.A legtöbb esetben a működtető egységek előkentek, és nem igényelnek külső kenést. Fontos azonban megjegyezni, hogy ha kenőanyagokat használnak a sorban, ezt a folyamatot a gép egész élettartama alatt folytatni kell.
Nézze meg pneumatikus eszközeink és tartozékaink kínálatát is!
Forrás: TME
