Filtr Powietrza w Pneumatyce: Budowa i Zasada Działania
- Szczegóły
Pierwszymi elementami pneumatyki znajdującymi się bezpośrednio za sprężarkami są elementy przygotowania sprężonego powietrza. Stosowane są dla przygotowania medium roboczego niezbędnego do prawidłowej pracy elementów układów pneumatycznych. Przygotowanie sprężonego powietrza przeprowadzane jest w celu zwiększenia trwałości elementów pneumatyki, wydłużenia żywotności eksploatacyjnej elementów sterujących i wykonawczych.
Wpływa na zmniejszenie awaryjności elementów smarując części ruchome i uszczelnienia. W sprężonym powietrzu mogą znajdować się następujące rodzaje zanieczyszczeń:
- Cząstki stałe - dostające się do układów pneumatycznych przez sprężarkę z powietrza zasysanego z otoczenia, powstające w urządzeniach wytwarzających sprężone powietrze, przewodach i instalacjach.
- Olej - pochodzący ze sprężarek (głównie o konstrukcji tłokowej) lub w postaci resztkowej porywany przez przepływ powietrza ze ścianek przewodów.
- Woda - w naturalny sposób znajduje się rozpuszczona, w postaci pary wodnej, w zasysanym przez sprężarki powietrzu atmosferycznym.
Filtracja Sprężonego Powietrza
Filtracja sprężonego powietrza odbywa się w filtrach, gdzie usuwane są przede wszystkim cząstki stałe. Są one filtrowane przez wkłady filtrujące o określonej dokładności oczyszczania. Jako standardową dokładność oczyszczania przyjmuje się 40 μm, co jest odpowiednikiem 5 klasy czystości sprężonego powietrza i jest wystarczające dla prawidłowej pracy armatury pneumatycznej.
W przypadku stosowania precyzyjnych elementów pneumatyki dokładność filtracji winna wynosić 5 μm co wg. normy ISO 8573-1:2010 oznacza 3 klasę czystości powietrza. Standardowe filtry usuwają również wytrąconą poprzez rozprężanie się medium roboczego wodę w postaci cieczy. Usuwane są także większe drobiny oleju, które siłą odśrodkową po zawirowaniu strugi wyrzucane są na powierzchnię wewnętrzną zbiorników.
Budowa Filtra Powietrza
Filtr zbudowany jest z korpusu (1) w którym wykonano otwory: zasilający i wylotowy. Powietrze wpływa do filtra zgodnie ze strzałkami i kierowane jest w dół, gdzie kierownica (2) powoduje zawirowanie strugi powietrza i jego rozprężenie, przez co wytrąca się zawarta w powietrzu woda. Siła odśrodkowa wyrzuca na ścianki zbiornika (5) większe zanieczyszczenia stałe (krople kondensatu olejowego, krople wody, cząstki stałe) które gromadzą się na dnie zbiornika w formie kondensatu.
Przeczytaj także: Sędziszów Filtr Powietrza do Astry H - Testy i Opinie
Powietrze przepływa następnie przez wkład filtrujący (3) i jest oczyszczane z drobniejszych zanieczyszczeń (w zależności od dokładności filtracji). Kierowane jest następnie do otworu wylotowego i dalszych części układu. Filtry są wyposażane w zawory spustu kondensatu (6), które mogą działać ręcznie, półautomatycznie lub automatycznie. W celu ochrony zbiornika chroniącą przed uszkodzeniami mechanicznymi jest on zwykle osłonięty.
Spusty ręczne uruchamiane są zwykle poprzez wkręcenie korka lub jego naciśnięcie. Zawory upustowe półautomatyczne wykorzystują do otwarcia zaworu i wyrzucenia zgromadzonego kondensatu spadek ciśnienia na elemencie. Spusty w pełni automatyczne są wyposażone w pływak otwierający zawór spustowy w momencie przekroczenia zakładanego poziomu kondensatu w zbiorniku.
Odolejanie Sprężonego Powietrza
Olej zawarty w medium roboczym usuwany jest w odolejaczach. Kondensat oleju i wody może być także w pewnym stopniu usunięty w filtrach, nie jest to jednak usunięcie całkowite. Medium robocze pozbawione oleju jest szczególnie istotne w wybranych branżach przemysłu do których należą głównie: przemysł spożywczy, farmaceutyczny, lakiernictwo oraz medycyna. Jest on również nie pożądany w precyzyjnych urządzeniach automatyki przemysłowej.
Proces odolejania obejmuje:
- Wstępną filtrację powietrza za pomocą filtrów-odwadniaczy, w których następuje oddzielenie kropel oleju metodą odśrodkowego wytrącenia ich na ściankach urządzenia.
- Filtrację przy pomocy filtrów dokładnych.
Osuszanie Sprężonego Powietrza
Wstępne i niezbędne dla prawidłowej pracy elementów i układów pneumatyki usunięcie wody jest dokonywane przez filtry. Dokładne usuwanie wody z medium roboczego,wymagane w niektórych aplikacjach, jest realizowane w osuszaczach wykorzystujących zjawiska fizyczne i chemiczne (osuszacze cyklonowe, osuszacze adsorbcyjne, osuszacze absorbcyjne, osuszacze ziębnicze).
Przeczytaj także: Jak wymienić filtr w Vespa LX 50?
Faza ta w największym stopniu przyczynia się do zapewnienia odpowiedniego poziomu jego przygotowania. Wytrącająca się woda w instalacjach pneumatycznych jest przyczyną wielu zakłóceń i awarii. Oprócz stosowania specjalistycznych urządzeń do usuwania wody, można już na etapie projektowania instalacji uniknąć nadmiernego gromadzenia się wody.
Reduktor Ciśnienia
Do redukcji ciśnienia w instalacjach pneumatycznych do wymaganego poziomu stosuje się reduktory ciśnienia. Są to zawory należące do grupy elementów pneumatyki sterujących ciśnieniem (zwykle nastawiane ręcznie), których zadaniem jest utrzymywanie stałej wartość ciśnienia medium roboczego na wyjściu, niezależnie od zmian wyższego ciśnienia wejściowego bez względu na zmiany wartości natężenia przepływu czynnika przez zawór.
Zasada pracy oparta jest o odcięcie komory zasilającej, w której panuje ciśnienie zasilania P1 od komory wyjściowej, za pomocą zaworu grzybkowego (2), zamykającego gniazdo zaworowe (3). Na zawór ten od góry za pośrednictwem popychacza działa siła sprężyny (5) napinanej poprzez obrót śruby regulacyjnej (6). Zawór grzybkowy bez działania tej siły domykany jest do gniazda siłą sprężyny (4). Otwarcie zaworu realizowane jest przez ruch w dół zespołu membrany i powoduje przepływ powietrza do komory wyjściowej (za zaworem grzybkowym) i wzrost ciśnienia P2 w tej komorze do wartości uzależnionej od siły napięcia sprężyny.
Ciśnienie wyjściowe doprowadzane jest jednocześnie do komory znajdującej się pod membraną (1). Wzrost ciśnienia P2 powoduje wzrost siły przeciwdziałającej sile sprężyny otwierającej zawór regulacyjny, aż do jego zamknięcia lub ustalenia takiej pozycji pośredniej, przy której nastąpi stabilizacja ciśnienia wyjściowego i zrównoważenie siły sprężyny regulacyjnej.
Napinanie sprężyny regulacyjnej (5) za pomocą śruby regulacyjnej (6) powoduje zmianę siły otwierającej zawór, co przekłada się na zmianę wartości redukowanego ciśnienia wyjściowego P2. Przy zmniejszaniu ciśnienia aż do wartości ciśnienia atmosferycznego zawór odpowietrza się i upuszcza nadmiar ciśnienia do atmosfery. Ciśnienie P2 na wyjściu zaworu nie ulega zmianie podczas zmiany ciśnienia zasilania P1.
Przeczytaj także: Oczyszczacz Duux: konserwacja filtra
W katalogach dla zaworów redukcyjnych zawsze podawane są charakterystyki pracy: regulacyjna i przepływowa. Charakterystyka regulacyjna określa zmiany ciśnienia wyjściowego w odniesieniu do ciśnienia wejściowego, a przepływowa pozwala na określenie wartości natężenia przepływu powietrza przez zawór przy określonym spadku ciśnienia do wartości zredukowanej P2.
Powszechnie stosuje się połączone w jeden zespół dwa elementy: filtr i zawór redukcyjny. Element ten nazywany jest zespołem filtrująco-redukcyjnym lub zaworo-filtrem.
Smarowanie Sprężonego Powietrza
W układach pneumatycznych występują elementy tworzące cierne pary kinematyczne (np. tłok - tuleja, tłoczysko - tuleja prowadząca w siłowniku pneumatycznym). Aby zapewnić im poprawne działanie muszą być smarowane olejem. Smarowanie powietrza wymagane jest również dla narzędzi pneumatycznych takich jak młoty udarowe, wiertarki, wkrętarki, szlifierki gdzie elementy poruszają się z bardzo dużymi prędkościami obrotowymi i są napędzane turbinami pneumatycznymi.
Smarowanie sprężonego powietrza polega na wprowadzeniu do medium roboczego drobin oleju w postaci mgły olejowej, która docierając do elementów wykonawczych i sterujących smaruje ich części ruchome. Zapobiega to powstawaniu usterek i awarii dodatkowo przedłużając ich trwałość i ograniczając występowanie korozji. Elementami wytwarzającymi mgłę olejową są smarownice sprężonego powietrza.
W nowoczesnych rozwiązaniach konstrukcyjnych stosuje się uszczelnienia z poliuretanu (PU). Siłowniki z uszczelnieniami z tego materiału nie wymagają smarowania mgłą olejową. Najbardziej rozpowszechnionymi są smarownice smoczkowe. Ich zasada oparta jest na zjawisku spadku ciśnienia wytwarzanego w dyszy smarownicy, który to spadek powoduje zasysanie oleju ze zbiornika przez rurkę kroplącą do komory, gdzie krople oleju są rozbijane strumieniem sprężonego powietrza do postaci mgły olejowej a następnie wprowadzane do instalacji pneumatycznej.
Stacje Przygotowania Powietrza
Wymienione elementy przygotowania powietrza występują indywidualnie lub częściej jako zespoły przygotowania powietrza lub stacje zasilające. Stacje przygotowania powietrza rozumiane są jako rozbudowane zespoły elementów przygotowania powietrza w skład których mogą wchodzić dodatkowe urządzenia niezbędne do zasilania nowoczesnych układów pneumatycznych. Mogą to być zawory odcinające sterowane ręcznie bądź elektromagnetycznie, zawory powolnego startu (tzw. Soft-start), przekaźniki pneumo-elektryczne, wskaźniki ciśnienia, mierniki przepływu i ciśnienia z wyświetlaczami i wyjściami dla sterowników.
Filtry Sprężonego Powietrza: Funkcje i Rodzaje
Wybór odpowiedniego filtra sprężonego powietrza może znacząco wpłynąć na wydajność i efektywność systemu pneumatycznego. Filtry sprężonego powietrza odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu wysokiej jakości powietrza, usuwając zanieczyszczenia, które mogą negatywnie wpływać na wydajność urządzeń oraz jakość końcowego produktu. Filtracja odbywa się zwykle wieloetapowo - począwszy od usuwania większych cząstek, aż po eliminację drobnych zanieczyszczeń.
Funkcje Filtrów Sprężonego Powietrza:
- Ochrona urządzeń zasilanych sprężonym powietrzem
- Usuwanie cząstek stałych, wilgoci i oleju
- Zapewnienie efektywnego i niezawodnego działania systemów pneumatycznych
- Zwiększenie żywotności maszyn
Rodzaje Filtrów Sprężonego Powietrza:
- Filtry wstępne
- Filtry dokładne (pre-filtry, mikrofiltry, filtry węglowe)
- Filtry wysokociśnieniowe
- Filtry liniowe
- Filtry ze stali szlachetnej
- Filtry do wody
Wymiana Filtrów Sprężonego Powietrza
Filtr sprężonego powietrza należy wymieniać regularnie, aby zapewnić optymalną wydajność i ochronę urządzeń. Częstotliwość wymiany zależy od kilku czynników, takich jak rodzaj używanego filtra, warunki pracy oraz intensywność eksploatacji systemu. Zazwyczaj zaleca się kontrolę i ewentualną wymianę filtrów co 3 do 6 miesięcy.
Dobór Filtrów Sprężonego Powietrza
Przy doborze filtra ciśnieniowego należy uwzględnić kilka charakterystycznych parametrów, takich jak:
- Wielkość przyłącza
- Rodzaj spustu (automatyczny lub ręczny)
- Precyzja filtracji
Zanieczyszczenia w Sprężonym Powietrzu
Używanie sprężonego powietrza wiąże się koniecznością właściwego przygotowywania i obróbki medium przez procesy osuszania, odolejenia czy eliminację zanieczyszczeń w różnych formach. Czystość sprężonego powietrza definiują wymogi branżowe. Brudne powietrze w układach pneumatyki prowadzi do szybszej eksploatacji mechanicznej elementów i komponentów w nich się znajdujących.
Przed filtracją powietrza, sprężone powietrze posiada płynne, gazowe i stałe zanieczyszczenia, tj.:
- Wodę
- Cząstki stałe
- Olej
Eżektor (Inżektor)
Eżektor (zwany też inżektorem lub ejektorem) to urządzenie wykorzystujące strumień sprężonego powietrza do wytworzenia podciśnienia. Działa na zasadzie efektu Venturiego - kiedy przez zwężkę przepływa gaz, następuje obniżenie ciśnienia w jej obrębie, co pozwala na zasysanie dodatkowego medium.
Zastosowanie Eżektorów
- Przyssawki próżniowe
- Przenoszenie drobnych elementów
- Pakowanie
Zalety Eżektorów
- Prostota budowy
- Niski poziom awaryjności
- Kompaktowe wymiary
Poniższa tabelka pokazuje orientacyjne zależności w typowym eżektorze jednostopniowym:
| Ciśnienie zasilania [bar] | Przepływ powietrza [l/min] | Maks. podciśnienie [%] |
|---|---|---|
| 2 | 40 | -60 |
| 4 | 80 | -80 |
| 6 | 120 | -90 |
Proponujemy sprzęt i osprzęt do filtrowania sprężonego powietrza dzięki którym w sposób efektywny wyeliminowane zostaną wszelkie zanieczyszczenia i zredukowane ciśnienie do sugerowanego poziomu.
Elementy przygotowania sprężonego powietrza mają zastosowanie m.in. w lakierniach, narzędziach pneumatycznych (zwiększając ich efektywność i przedłużając żywotność) czy siłownikach pneumatycznych.
Filtracja powietrza ma na celu uzyskanie sprężonego powietrza odznaczającego się:
- Nie występowaniem wody w żadnej postaci
- Poziomem substancji zanieczyszczających nie przekraczającym 5 um.
- Brakiem olejów czy też innego rodzaju cieczy w formie kropel
Filtrowanie powietrza - proces filtracji powietrza polega na tym że powietrze wchodzi do filtra poprzez ruch wirowy powietrza. Następnie przechodzi przez wkład filtracyjny a zanieczyszczenia zostają odseparowane na wkładzie filtracyjnym. Finalnie, czyste powietrze wychodzi drugim otworem z filtra.
Elementy do Filtracji Powietrza
W celu uzyskania takiego efektu polecamy:
Zespoły Przygotowania Sprężonego Powietrza
Zespoły przygotowania sprężonego powietrza - różne warianty wykonania (w tym ze stali nierdzewnej) oraz konfiguracji połączeń. Bloki składają się z trzech elementów: reduktora, filtra i smarownicy. Rolą zespołów jest przygotowanie powietrza wychodzącego z kompresora dla różnych procesów technologicznych.
W bloku przygotowania powietrza każdy element jest odpowiedzialny za wykonanie określonych funkcji:
- Filtry oczyszczają, zapewniają filtrację powietrza poprzez zatrzymanie substancji zanieczyszczających oraz częściowo olej wychodzący ze sprężarki
- Reduktory zapewniają redukcję ciśnienia wychodzącego z kompresora do wartości wymaganej w danym procesie
- Smarownice wykonują operację smarowania powietrza mgiełką olejową. W zależności od aplikacji (niektóre tego wymagają, inne nie) stosowanie smarownic nie zawsze jest konieczne w zespołach przygotowania powietrza.
Filtry Ciśnieniowe
Filtry ciśnieniowe - w tym filtry powietrza (wstępne, dokładne, liniowe, dla wysokich wartości ciśnienia, lub ze stali nierdzewnej) i filtry do wody. Filtracja powietrza przy użyciu filtrów wstępnych polega na eliminacji zgrubnych zanieczyszczeń. Filtrowanie powietrza przebiega na poziomie 20 mikronów, w przypadku większych filtrów filtracja wynosi 50 mikronów. Filtry wstępne montowane są zaraz za sprężarką.
Warto pamiętać że częste wymiany wkładów filtracyjnych poprawiają jakość jakość sprężonego powietrza na wyjściu. W przypadku filtrów dokładnych, montaż wykonać należy przy samych punktach poboru sprężonego powietrza. Ich zadaniem jest przygotowanie powietrza dla danych aplikacji. Filtry dokładne zawsze muszą być poprzedzone filtrem wstępnym. Filtrowanie powietrza w zależności od aplikacji wynosi 5 mikronów; 0,3 mikrona lub nawet 0,01 mikrona.
Z kolei filtry liniowe montowane są tam gdzie fizycznie nie ma miejsca na standardowe filtry. Bardzo często stosowane są przed narzędziami pneumatycznymi. Filtracja powietrza takich filtrów wynosi 20-30 mikronów.
Reduktory Ciśnienia
Reduktory ciśnienia - bardzo szeroki wybór reduktorów ciśnienia powietrza, gazów itd.
Smarownice Mgłą Olejową
Smarownice mgłą olejową - służą do nasycania olejem czynnika roboczego w celu ochrony przed korozją i zmniejszenia zużycia współpracujących detali elementów pneumatyki.
Zaworo-filtry
Zaworo-filtry - do powietrza i wody w kilku wersjach, także w wykonaniu ze stali nierdzewnej. Zaworo-filtr jest złożony z dwóch elementów: filtra i reduktora sprężonego powietrza. Jako jeden element posiada kompaktową obudowę. Standardowo filtr odpowiada za filtrację powietrza, natomiast reduktor pozwala na wyregulowanie sprężonego powietrza do wymaganego ciśnienia.
Kombibloki
Kombibloki - to bloki przygotowania powietrza w jednym elemencie. Stosowane są wszędzie tam gdzie nie ma miejsca na stosowanie standardowych zespołów przygotowania powietrza. Za filtrowanie powietrza odpowiada filtr powietrzny, zawór redukcyjny reguluje ciśnienie sprężonego powietrza, a smarowniczka „smaruje” powietrze mgiełką olejową.
Kostki Rozdzielcze
Kostki rozdzielcze - pozwalają połączyć kolejne elementy zespołów przygotowania powietrza.
Układy Pneumatyczne w Pojazdach Kolejowych
Układy pneumatyczne w pojazdach kolejowych, poza zasilaniem urządzeń hamulcowych, wykorzystywane są również do zasilania innych odbiorników pneumatycznych, takich jak syreny, piasecznice, odbieraki prądu, urządzenia sanitarne, drzwi i inne. W większości przypadków stosowany jest układ pneumatyczny NADCIŚNIENIOWY.
W niniejszym opisie omówiony będzie układ wykorzystujący nadciśnienie powietrza.
Układ Wytwarzania i Przygotowania Powietrza
W skład układu zasilania sprężonym powietrzem wchodzi układ wytwarzania i przygotowania powietrza, odpowiedzialny za produkcję sprężonego powietrza. Głównymi elementami tego układu są sprężarki. Każdy kolejowy pojazd trakcyjny wyposażony jest w sprężarki główne, które wytwarzają powietrze dla potrzeb zasilania układu pneumatycznego pojazdu trakcyjnego jak również całego składu pociągu.
W elektrycznych pojazdach trakcyjnych, stosuje się dodatkowo sprężarki pomocnicze pantografów. Sprężarki pomocnicze umożliwiają wytworzenie sprężonego powietrza potrzebnego do podniesienia odbieraków prądu w przypadku braku ciśnienia w układzie pneumatycznym pojazdu trakcyjnego. Po podniesieniu odbieraków prądu i zasilaniu przetwornic pokładowych napięciem sieciowym możliwe jest uruchomienie sprężarek głównych i wytworzenie sprężonego powietrza w ramach głównego układu pneumatycznego pojazdu.
Rodzaje Sprężarek
- Sprężarki tłokowe: W tych sprężarkach sprężanie powietrza realizują tłoki poruszające się ruchem posuwisto-zwrotnym w cylindrach.
- Sprężarki śrubowe: W sprężarkach śrubowych powietrze sprężane jest za pośrednictwem specjalnych śrub ślimakowych (głównej i pomocniczej) obracających się w komorze sprężania.
- Sprężarki spiralne: Sprężarki spiralne działają na zasadzie dwóch spiral, w których jedna porusza się ruchem mimośrodowym względem drugiej.
Układ pneumatyczny zabezpieczony jest zaworami bezpieczeństwa. Gdyby ciśnienie w instalacji osiągnęło zbyt dużą wartość, nastąpi samoczynne otwarcie zaworu bezpieczeństwa, by nie doprowadzić do sytuacji niebezpiecznej.
Układ Przygotowania Powietrza
Powietrze wykorzystywane w układzie pneumatycznym pojazdów kolejowych musi spełniać odpowiednie parametry jakościowe. W związku z tym, w ramach układu zasilania sprężonym powietrzem konieczne jest stosowanie układu przygotowania powietrza. Układ ten odpowiada za oczyszczenie, schłodzenie, osuszenie i odolejenie sprężonego powietrza.
Oczyszczanie Powietrza
Oczyszczenie powietrza realizowane jest przez zastosowanie filtrów powietrza na dolocie do sprężarki, które eliminują zabrudzenia pochodzące z atmosfery. W przypadku gdy sprężarka zabudowana jest wewnątrz przestrzeni technicznej pojazdu, to jej praca powoduje wytworzenie podciśnienia w tej przestrzeni ze względu na zasysanie dużej ilości powietrza do sprężania.
Schładzanie Powietrza
Schłodzenie powietrza jest konieczne, gdyż praca sprężarki powoduje jego nagrzewanie na skutek sprężania. W związku z tym w układzie zastosowane są układy chłodnicze. Najpopularniejszym obecnie rozwiązaniem w tym zakresie jest stosowanie chłodzenia wymuszonego poprzez zastosowanie specjalnych chłodnic zintegrowanych ze sprężarkami lub w formie niezależnych modułów chłodzących, napędzanych silnikiem elektrycznym.
tags: #filtr #powietrza #pneumatyka #budowa #zasada #działania
