Membranowy Osuszacz Sprężonego Powietrza: Zasada Działania i Zastosowania

Osuszacze sprężonego powietrza mają kluczowe znaczenie dla utrzymania wydajności i trwałości systemów sprężonego powietrza. Urządzenia te usuwają wilgoć ze sprężonego powietrza, zapobiegając korozji i uszkodzeniom narzędzi pneumatycznych i maszyn. W tym wpisie na blogu przyjrzymy się bliżej, czym jest osuszacz sprężonego powietrza, jak działa oraz jakie rodzaje osuszaczy są dostępne, aby pomóc Ci wybrać najlepsze rozwiązanie dla Twoich potrzeb.

Co to jest osuszacz sprężonego powietrza?

Osuszacz sprężonego powietrza to urządzenie, które usuwa wilgoć ze sprężonego powietrza. Wilgoć w sprężonym powietrzu może powodować poważne problemy, w tym korozję, zanieczyszczenie produktu i uszkodzenie sprzętu pneumatycznego.

Jak działają osuszacze powietrza?

Osuszacze sprężonego powietrza działają poprzez zmniejszenie punktu rosy powietrza, co zapobiega powstawaniu kondensacji.

Rodzaje osuszaczy sprężonego powietrza

Istnieje kilka głównych metod osuszania sprężonego powietrza, które różnią się zasadą działania, efektywnością oraz kosztami eksploatacji.

  • Osuszanie chłodnicze (ziębnicze, kondensacyjne)
  • Osuszanie adsorpcyjne
  • Osuszanie membranowe
  • Osuszanie chemiczne
  • Osuszanie za pomocą pochłaniaczy wilgoci

Osuszacze ziębnicze

Osuszacze chłodnicze są najczęściej używanymi typami osuszaczy powietrza. Działają one poprzez chłodzenie sprężonego powietrza w celu usunięcia wilgoci. Powietrze jest chłodzone do temperatury około 3°C, powodując kondensację wilgoci i oddzielenie od strumienia powietrza.

Przeczytaj także: Instrukcja krok po kroku: Osuszacz w Solaris Urbino

Standardowo osuszacz do kompresora ziębniczy jest nastawiony na osuszanie sprężonego powietrza do ciśnieniowego punktu rosy (CPR) + 3st.C. Wg standardów ISO 8573-1 jest to 4 klasa czystości sprężonego powietrza dla cząstek wody. Wartość CPR określa granicę poniżej której ponownie może dojść do skroplenia się wody w sprężonym powietrzu. Należy pamiętać że sprężone powietrze na wylocie z osuszacza jest ponownie podgrzewane w wymienniku do ok. Osuszacze ziębnicze standardowo pracują do ciśnienia max. 16 bar ale są też dostępne wersje które mogą pracować do ciśnienia max.

Zasada działania wszystkich oferowanych przez nas osuszaczy ziębniczych jest taka sama, czym więc się różnią? Przede wszystkim budową oraz materiałami użytymi do ich wytworzenia, np. Wszystkie te szczegóły znajdziesz w naszych szczegółach technicznych każdego osuszacza przez nas oferowanego.

Podobnie jak sprężarki z falownikiem, osuszacze ziębnicze również mogą w płynny sposób dostosować swoją pracę oraz ilość zużywanej energii elektrycznej do potrzeb użytkownika - wielkości aktualnie zużywanego sprężonego powietrza w procesach produkcyjnych. Odbywa się to poprzez zaawansowany sterownik, który cały czas monitoruje przepływ sprężonego powietrza wraz z jego parametrami i tak steruje pracą sprężarki chłodniczej jak i wentylatora aby zawsze był uzyskany pożądany CPR przy jak najmniejszym zużyciu energii elektrycznej.

Osuszacze adsorpcyjne

Są to osuszacze sprężonego powietrza których zasada działania polega na procesie adsorpcji podczas przepływu sprężonego przez osuszacza. Nasza oferta przedstawiona na naszej stronie dotyczy osuszaczy adsorpcyjnych regenerowanych upustem sprężonego, osuszonego powietrza. Dla specjalnych aplikacji możemy również zaoferować naszym klientom osuszacze adsorpcyjne regenerowane poprzez podgrzanie złoża - są to zazwyczaj osuszacze o bardzo dużych przepływach nominalnych i zazwyczaj używane wraz ze sprężarkami bezolejowymi.

Osuszacze adsorpcyjne pozwolą na uzyskanie CPR na poziomie nawet - 70st.C, tj. 1 klasy czystości sprężonego powietrza wg ISO 8573-1. Standardowo osuszacze adsorpcyjne są ustawiane aby uzyskiwać CPR - 40st.C, tj. Osuszacze adsorpcyjne regenerowane upustem sprężonego powietrza standardowo pracują do ciśnienia max.

Przeczytaj także: Osuszacze wilgoci - ranking

Proces osuszania przez osuszacz powietrza do kompresora adsorpcyjny regenerowany upustem sprężonego powietrza polega w dużym uproszczeniu na przepływie sprężonego powietrza przez jedną kolumnę oraz równoczesnej regeneracji złoża w drugiej kolumnie. Cały proces trwa ustalony czas po czym następuje zmiana pracy w dwóch kolumnach osuszacza.

Proces osuszania w dużym uproszczeniu polega na pochłanianiu przez specjalny sorbent w kolumnach wilgoci (chłonie jak gąbka), następnie po przełączenie na regenerację jest oczyszczany poprzez osuszone sprężone powietrze - teraz sprężone, oczyszczone powietrze chłonie wilgoć z sorbentu i zostaje wyrzucone na zewnątrz. Cykle osuszanie - regeneracja są zazwyczaj ustawiane fabrycznie i nie ma możliwości w długość ich trwania.

Zawsze wiąże się to z bezpowrotną startą sprężonego powietrza już osuszonego - dlatego przy wyborze osuszacza adsorpcyjnego tego typu, użytkownik musi mieć świadomość o dodatkowym zużyciu sprężonego powietrza, wyprodukowanego przez sprężarkę. Wielkość zużycia sprężonego powietrza do procesu regeneracji wynosi do max. Dlatego przy wyborze osuszacza adsorpcyjnego warto wyposażyć go w opcjonalny system pomiaru CPR i sterowaniu pracą osuszacza adsorpcyjnego na podstawie uzyskiwanego CPR - pozwala to na zminimalizowanie start sprężonego powietrza w procesie regeneracji kolumny z sorbentem.

Wszystkie oferowane przez nas osuszacze adsorpcyjne są wyposażone w filtr na wlocie do osuszacza oraz filtr odpylający na wylocie z osuszacza. Sprężone powietrze które ma zostać osuszone przez osuszacz adsorpcyjny musi zostać przefiltrowane przez filtr koalescencyjny (0,01micr.) który usunie cząstki oleju. Filtr przeciwpyłowy o gradacji 1 mikr. Zainstalowany na wylocie sprężonego powietrza z osuszacza ma za zadanie oczyszczenie sprężonego powietrza z wszelakiego pyłu który jest efektem ścierania się sorbentu między sobą podczas przepływu sprężonego powietrza przez kolumny.

Ważnym jest również zasilanie osuszacza adsorpcyjnego sprężonym powietrzem pozbawionym cząstek wody w postaci cieczy - sorbent zastosowany w osuszaczu mógłby sobie nie poradzić z wchłonięciem tak dużej ilości wody.

Przeczytaj także: Jak naprawić błąd E5 w osuszaczu powietrza Ralf?

Osuszacze membranowe

Osuszacze membranowe działają na zasadzie selektywnej permeacji. Osuszacze membranowe oferują unikatowe rozwiązanie do wyzwania suszenia sprężonego powietrza, wykorzystując specjalne materiały membranowe do oddzielania pary wodnej od powietrza. Proces ten nie wymaga zmian temperatury ani chemikaliów do usunięcia wilgoci, co czyni te systemy kompaktowymi i niezależnymi od źródeł zasilania. Są ciche i mają niewiele ruchomych części, co sprawia, że są niezawodne i wymagają minimalnej konserwacji.

Urządzenia do mechanicznego osuszania sprężonego powietrza poprzez przepływ sprężonego powietrza przez specjalnie skonstruowaną membranę czego efektem jest zatrzymanie cząstek wilgoci.

Osuszacze membranowe mają zastosowanie wszędzie tam gdzie jest bardzo trudny dostęp do czynności eksploatacyjnych lub gdzie jest problem np. Osuszacze membranowe są podobnie jak osuszacze adsorpcyjne regenerowane upustem sprężonego powietrza.

Wielkość zużycia sprężonego powietrza wiąże się z klasą czystości sprężonego powietrza wg ISO 8573-1 jaką chcemy uzyskać i waha się w przedziale od 10 do 20% nominalnego przepływu sprężonego powietrza przez osuszacz. Mają one zastosowanie dla niedużych przepływów max. CPR. który udaje się uzyskać dzięki osuszaczom adsorpcyjnym wiąże się z CPR na wlocie osuszacza membranowego. Maksymalnie dzięki osuszaczom membranowym możemy uzyskać CPR -20st.C.

Osuszacze membranowy są dostępne w wersji kolumnowej do montażu poziomego jak i w wersji rurowej do montaży poziomego, np. w trudno dostępnych miejscach jak lokomotywy czy wagony pociągów, np. Pendolino (sprężone powietrze jest tam wykorzystane m.in.

Osuszacze chemiczne

Osuszacz adsorpcyjny, znany również jako osuszacz chemiczny, to urządzenie wykorzystywane do usuwania wilgoci ze sprężonego powietrza lub gazów poprzez proces adsorpcji. W przeciwieństwie do kondensacji, która jest podstawą działania osuszaczy chłodniczych, adsorpcja polega na fizycznym lub chemicznym wiązaniu cząsteczek wody na powierzchni stałego materiału, zwanego adsorbentem.

Faza adsorpcji: W pierwszej fazie, wilgotne powietrze przepływa przez zbiornik zawierający adsorbent (np. żel krzemionkowy, alumina aktywna, czy molekularne sita), który fizycznie lub chemicznie wiąże cząsteczki wody z powietrza.

Regeneracja adsorbentu: Po osiągnięciu nasycenia adsorbentu wilgocią, osuszacz musi zostać zregenerowany, czyli odnowiony do stanu, w którym może ponownie adsorbować wilgoć. Regeneracja odbywa się poprzez podgrzewanie adsorbentu, co zazwyczaj realizowane jest za pomocą gorącego powietrza lub gazu.

Kiedy wybrać osuszacz membranowy?

Nie każde zastosowanie wymaga wykorzystania membrany. Przemysłowe osuszacze dostępne są w wielu wariantach, z których każdy ma określoną charakterystykę. W porównaniu do innych urządzeń osuszacz membranowy wyróżnia się brakiem konieczności stosowania zasilania i niewielkimi gabarytami.

W przypadkach wymagających dużej przepustowości stosuje się adsorpcyjny osuszacz powietrza. Jest on bardziej wydajny, ale też bardziej złożony konstrukcyjnie. Z kolei osuszacze końcowe, montowane tuż przed odbiornikami, odpowiadają za finalne obniżenie poziomu wilgotności w strumieniu powietrza.

Obszary zastosowań osuszaczy membranowych

To rozwiązanie znajduje zastosowanie w różnych branżach, szczególnie tam, gdzie wymagany jest stabilny i ciągły przepływ suchego powietrza. Urządzenia tego typu wykorzystywane są m.in. w laboratoriach, systemach automatyki, instalacjach medycznych, w układach czujników oraz w miejscach o podwyższonym ryzyku eksplozji, gdzie brak zasilania stanowi istotną zaletę.

Ze względu na pasywny tryb pracy, membranowy osuszacz może być również stosowany w mobilnych systemach serwisowych oraz urządzeniach instalowanych w przestrzeniach pozbawionych dostępu do energii elektrycznej. W przypadku obszarów o zmiennych warunkach środowiskowych - takich jak hale przemysłowe, strefy zewnętrzne lub komory techniczne - osuszacz ten zapewnia powtarzalne parametry powietrza bez konieczności bieżącej kontroli operatora.

Osuszacze membranowe są szczególnie przydatne w obszarach narażonych na wahania temperatury i obecność agresywnych cieczy. W układzie sprężonego powietrza mogą pełnić zarówno funkcję główną, jak i uzupełniającą - wspierając inne metody osuszania, takie jak adsorpcja lub chłodzenie. Stosowanie kilku technologii w jednej instalacji zwiększa elastyczność systemu i pozwala dopasować poziom osuszenia do wymagań zmieniających się w zależności od rodzaju produkcji, pory roku lub konfiguracji odbiorników końcowych.

Zależności technologiczne

Efektywność działania urządzenia zależy od kilku zmiennych. Najważniejsze z nich to temperatura otoczenia, ciśnienie robocze, przepływ powietrza i wilgotność wejściowa. Im wyższe ciśnienie i niższa temperatura, tym skuteczniejsze osuszanie. Wzrost ciśnienia zwiększa różnicę ciśnień między wnętrzem włókien a otoczeniem, a to usprawnia proces usuwania cząsteczek wody.

Zmienność tych parametrów bezpośrednio wpływa na osiągany ciśnieniowy punkt rosy. W sytuacjach, gdy temperatura otoczenia znacząco wzrasta, zdolność membrany do zatrzymywania wilgoci może ulec obniżeniu - dlatego istotne jest, aby urządzenie było eksploatowane zgodnie z zalecanym zakresem pracy. Dla zapewnienia optymalnej wydajności często stosuje się dodatkowe filtry wstępne oraz separatory cieczy, które chronią włókna przed przeciążeniem.

Osuszacze tego typu są szczególnie skuteczne w sytuacjach, w których temperatura punktu rosy ma krytyczne znaczenie dla jakości pracy urządzeń końcowych. Należy jednak pamiętać, że osuszacz membranowy nie zastępuje całkowicie innych metod - stanowi uzupełnienie tam, gdzie inne technologie stają się niewystarczające. Jego przewaga ujawnia się w systemach rozproszonych, kompaktowych i autonomicznych, gdzie wymagana jest niska wilgotność, ale warunki uniemożliwiają stosowanie konwencjonalnych osuszaczy zasilanych elektrycznie.

Utrzymanie jakości osuszacza

Aby urządzenie zachowało wysoką skuteczność, należy zadbać o odpowiednie warunki jego pracy. Czystość powietrza wlotowego, brak oleju, odpowiedni filtr wstępny - to elementy niezbędne do długotrwałej i wydajnej eksploatacji. Regularna kontrola ciśnienia atmosferycznego, temperatury i przepływu pozwala wcześnie wychwycić odchylenia.

Wymiana zużytych wkładów lub membran powinna następować zgodnie z zaleceniami producenta. Ich degradacja prowadzi do spadku efektywności osuszania i może skutkować obecnością większej ilości cząsteczek wody w strumieniu sprężonego powietrza.

Zalety osuszaczy membranowych

Membranowy osuszacz sprężonego powietrza nie wymaga podłączenia do energii elektrycznej ani stosowania ruchomych części. To eliminuje wiele typowych źródeł awarii. Urządzenie pracuje niezależnie od warunków zewnętrznych, zachowując wysoką sprawność nawet przy zmiennych parametrach otoczenia.

Dla użytkownika oznacza to niższe koszty serwisowe i brak konieczności planowania przerw technologicznych. Kompaktowa budowa pozwala na łatwą instalację w trudno dostępnych miejscach, a brak emisji hałasu umożliwia stosowanie w środowiskach wrażliwych akustycznie.

DRYPOINT® M PLUS - Filtr membranowy z filtrem końcowym 0,01μm (0,01mg/m3)

Osuszacz membranowy sprężonego powietrza w wersji "wszystko w jednym" Zainstalowanie filtra sprężonego powietrza oraz osuszacza membranowego w jednej obudowie DRYPOINT® M PLUS oznacza kompaktowa budowę i pewność działania. Wykorzystując fizyczne właściwości przepływu powietrza, skonstruowano osuszacz, który jest optymalnym rozwiązaniem pod względem osuszania i filtracji (filtracja zachodzi bezpośrednio przed membraną). Osuszacz membranowy sprężonego powietrza DRYPOINT® M PLUS, dzięki elementom membranowym w technologii TWIST 60, pracuje wyjątkowo wydajnie i energooszczędnie.

Zalety:

  • Wszystko w jednym - filtracja i osuszanie w jednej obudowie
  • Optymalne rozwiązanie: filtracja bezpośrednio przed membraną
  • Technologia TWIST 60 dla uzyskania najwyższej wydajności
  • Łatwa wymiana elementów filtra, niskie nakłady na konserwację.
  • Dren zintegrowany z konstrukcją

Dane techniczne:

  • Medium: sprężone powietrze
  • Warunki pracy temperatura / ciśnienie: od +2°C do +50°C / 4 - 12,5 bar, od +2°C do +60°C / 4 - 7 bar
  • Różnica ciśnień**: 0,1- 0,3 bar
  • Zalecana filtracja przed osuszaczem: cząstki stałe 1μm, olej < 0,01 mg/m3
  • Zużycie powietrza regeneracyjnego w % nominalnej wydajności: Obniżenie ciśnieniowego punktu rosy z 35°C do 15°C ok. 10%, Obniżenie ciśnieniowego punktu rosy z 35°C do 3°C ok. 14%, Obniżenie ciśnieniowego punktu rosy z 35°C do -20°C ok. 20%

** w zależności od wydatku przepływu i wielkości osuszacza

Model Ilość powietrza na wejściu w zależności od punktu rosy [l/min*] Strata powietrza [l/min] Wymiary [mm] Przyłącza [“] Waga [kg]
+15˚C +3˚C -10˚C -20˚C wysokość szerokość
DM 08G19 KA-N50 32 23 15 5 2 65 46 1/4 0,79
DM 08G24 KA-N100 66 49 42 10 3 15 46 1/4 0,87
DM 08G28 KA-N150 100 74 63 15 35 5 46 1/4 0,94
DM 08G34 KA-N200 133 99 84 20 41 5 46 1/4 1,03
DM 10G34 CA-N270 181 139 120 20 30 43 57 3/8 1,85
DM 10G41 CA-N300 199 149 127 30 50 57 5 3/8 2,1
DM 10G47 CA-N400 266 198 169 40 56 57 5 3/8 2,3
DM 20G48 CA-N600 399 297 253 60 57 5 100 3/4 3,5
DM 20G53 CA-N800 532 396 338 80 62 5 100 3/4 3,8
DM 20G60 CA-N1050 765 590 505 120 69 5 100 3/4 4,1
DM 20G67 CA-N1350 910 700 605 150 76 5 100 3/4 4,4
DM 40G61 CA-N1650 1125 860 740 180 79 5 146 1 1/2 9,1
DM 40G75 CA-N2450 1690 1290 1110 270 93 5 146 1 1/2 10,2
DM 40G90 CA-N- - 2250 1720 1480 360 108 5 146 1 1/2 11,3

* podane wydajności określone są dla ciśnienia 7 bar i ciśnieniowego punktu rosy na wlocie 35°C.

Ciśnienie (bar) 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Współczynnik korekcyjny 0,39 0,56 0,77 1 1,19 1,4 1,61 1,84 2,07

Zasada działania osuszacza membranowego

Przepływ sprężonego powietrza następuje na początku przez środek wewn. obudowy membrany w kierunku dolnej części obudowy i u jej podstawy zostaje desygnowane do membrany. Ciągle wilgotne sprężone powietrze jest przesyłane przez włókna membranowe, które umiejscowione są w środku cylindra membrany. Na wylocie membrany następuje pobór osuszonego powietrza potrzebnego do zregenerowania membrany. W trakcie przesyłu przez dyszę następuje rozprężenie do ciśnienia atmosferycznego w skutek czego dokonuje się dodatkowe osuszanie powietrza regenerującego. Takie powietrze przepływa na zewn. stronie włókien membranowych.

Przez filtr membranowy w skutek tego procesu przepływają 2 wiązki powietrza o zróżnicowanym składzie wilgoci. Zarówno jeden jak i drugi strumień separują tylko ścianki membran. W wewnętrznej stronie membran przesyłane jest zawilgocone sprężone powietrze, natomiast po zewnętrznej osuszone powietrze regeneracyjne.

Z uwagi na różny skład wilgoci po obu stronach membrany zachodzi proces dyfuzji wilgoci znajdującej się w sprężonym powietrzu do osuszanego powietrza regenerującego. Wykorzystanie opatentowanego rozwiązania TWIST 60 zdecydowanie polepsza proces osuszania.

Osuszone powietrze wyłania się z osuszacza przez wylot. Zawilgocone regenerujące powietrze jest przesyłane do otoczenia.

Podsumowanie

Wybór odpowiedniego osuszacza sprężonego powietrza zależy od konkretnego zastosowania, żądanego punktu rosy i typu posiadanego układu sprężonego powietrza. Osuszacze powietrza odgrywają kluczową rolę w aplikacjach przemysłowych, będąc nieodzownym elementem systemów sprężonego powietrza.

Typ osuszacz powietrza pneumatyka polecamy wszystkim tym użytkownikom, którzy potrzebują w swoich procesach produkcyjnych w większości sprężone powietrze z CPR.+3 st. (czyli 4 klasa wg ISO 8573-1) ale również w niektórych okresach np. Taki proces osuszania sprężonego powietrza pozwala bardzo dokładnie dopasować jakość i czystość sprężonego powietrza do aktualnych wymagań procesów produkcyjnych.

Wysoka jakość sprężonego powietrza wpłynie na bezawaryjną pracę urządzeń zasilanych sprężonym powietrzem oraz znacznie wydłuży ich bezawaryjną pracę. Aby usunąć wilgoć lub wodę ze sprężonego powietrza należy użyć przede wszystkim oczyszczania mechanicznego; separatory cyklonowe, filtry dla wody już skroplonej oraz procesu osuszania o CPR. min.

Niska jakość sprężonego powietrza dosyć często powoduje konieczność przeprowadzenia ponownie procesu produkcyjnego lub w krytycznych sytuacjach może spowodować brak możliwości jego przeprowadzenia. Ponowna produkcja to starty materiału, czasu oraz energii elektrycznej.

Proces osuszania zawsze należy dokonać według wytycznych procesu technologicznego w którym jest wykorzystywane sprężone powietrze. Generalnie wszystkie procesy produkcyjne wymagają minimum osuszania ziębniczego, więc montaż osuszacza ziębniczego wraz z filtrami to podstawa procesu osuszania. Wynika to z ilości sprężonego powietrza jaka jest sprężana. Mniejsze sprężarki o mniejszej mocy sprężają mniejsze ilości sprężonego powietrza i wilgoć w sprężonym powietrza mogła nie być tak dokuczliwa jak teraz gdy sprężarka o większej mocy zasysa i spręża większa ilość sprężonego powietrza.

Odpowiedzią na to pytanie jest miejsce gdzie jest zainstalowany zbiornik wyrównawczy sprężonego powietrza. Gdy jest on zainstalowany wewnątrz sprężarkowni lub hali produkcyjnej, można osuszacz ziębniczy instalować za sprężarką przed zbiornikiem wyrównawczym. Musi być on jednak poprzedzony np. separatorem cyklonowym gdy brak jest chłodnicy końcowej sprężonego powietrza na sprężarce oraz filtrem wstępnym o gradacji 1 micr. Dzięki temu w zbiorniku wyrównawczy nie będzie gromadził się kondensat z wodą co spowolni jego proces zużycia.

Gdy zbiornik wyrównawczy jest zainstalowany na zewnątrz sprężarkowni (na otwartej przestrzeni) warto wtedy osuszacz zainstalować za zbiornikiem wyrównawczym gdy instalacja sprężonego powietrza z powrotem jest kierowana do budynków, np. w sprężarkowni lub innym pomieszczeniu. Zawsze jednak należy pamiętać o dodatkowym montażu automatycznego spustu kondensatu pod zbiornikiem gdyż w nim zachodzi proces nagłego schłodzenia się sprężonego powietrza i skroplenia wody.

tags: #osuszacz #sprężonego #powietrza #membranowy #zasada #działania

Popularne posty: