Pneumatika Osnove

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE

PNEUMATIKA 1. UVOD U PNEUMATIKU 1.1 Karakteristike pneumatskog upravljanja Zadaci pneumatskog sistema uključuju pretaranje, prenos i upravljanje energijom. Slika 1.1. šematski prikazuje princip rada pneumatskog sistema.

Slika 1.1. Princip rada pneumatskog sistema

U gornjem bloku prikazano je pretvaranje mehaničke energije u energiju sabijenog vazduha koji se čuva u rezervoaru za vazduh. Kroz pneumatsku razvodnu mrežu taj vazduh se dovodi u donji blok, u kojem se vrši obrnuta transformacija energije. Nakon jedinice za pripremu vazduha (čišćenje, sušenje, zauljivanje), u pneumatskom sistemu energija vazduha pretvara se u koristan mehanički rad. Taj sistem obuhvata komponente koje upravljaju smerom strujanja, protokom i pritiskom vazduha, kao i komponente koje vrše transformaciju energije. Osim pretvaranja u mehanički rad, pneumatski sistem često obavlja i ulogu upravljanja odnosno regulacije. Elementi pneumatskog sistema mogu se prema njihovoj funkciji u sistemu podeliti na: • elemente za proizvodnju i razvod vazduha • elemente za pripremu vazduha • izvršne elemente • upravljačke elemente • upravljačko-signalne elemente • omoćne elemente Elementi za proizvodnju i razvod vazduha imaju zadatak potrošačima osigurati potrebne količine sabijenog vazduha odgovarajućih parametara (kompresor, rezervoar, cevovodne mreže za razvod). Elementi za pripremu vazduha obavljaju pripremu (kondicioniranje) vazduha, što uključuje čišćenje, podmazivanje i regulaciju pritiska (filtar, mazalica, regulator pritiska). Izvršni elementi su elementi koji obavljaju željene radnje odnosno mehanički rad (cilindri, motori). Upravljački elementi (ventili) upravljaju tokovima energije i informacija (signala). Upravljanje može biti u potpunosti pneumatsko, a najčešće se izvodi u kombinaciji s drugim medijem i elementima (električko). Upravljačko-signalni elementi imaju zadatak dobavljati informacije o stanju sistema (senzori, indikatori). Pomoćni elementi ispunjavaju različite dodatne funkcije (npr. priključne ploče, prigušivači buke, brojači itd.) Kao radni medijum vazduh pod pritiskom donosi sledeće prednosti: • sirovina (okolni vazduh) je uvek i slobodno na raspolaganju, • relativno jednostavno se transportuje kroz cevi, • može se skladištiti i transportovati u rezervoarima, • gotovo je neosetljiv na promene temperature i ekstremne uslove, • neosetljiv je na radijaciju, magnetna i električka polja, • sigurnost jer nije eksplozivan niti zapaljiv, • prilikom ispuštanja ne zagađuje okolinu, • nema povratnih vodova (ispuštanje u atmosferu), • neosetljivost elemenata na preopterećenje (sve do zaustavljanja), • neosetljivost elemenata na vibracije, • trajnost i pouzdanost robusnih elemenata, • jednostavno konstruktivno iizvođenje elemenata, • jednostavno održavanje uređaja, • lako postići željenu i/ili visoku brzinu kretanja elemenata, • brzine i hod menjaju se i podešavaju kontinualno, • promenom pritiska lako se ostvaruje željena sila, • visok odnos snage i mase elemenata, i nedostatke uzrokovane svojstvima gasovitog medijuma (stišljivost itd.): 1


• ostvarive su relativno male sile, • energija sabijenog vazduha ima višu cenu nego kod eleketrične struje ili ulja, • buka prilikom ekspanzije, • teško ostvariti jednolične male brzine elemenata zbog stišljivosti, • pneumatski signali prenose se samo na male udaljenosti zbog otpora. Zbog ovih nedostataka pneumatski se sistemi često kombinuju s hidrauličkim (za velike sile) i/ili električnim (za prenos i obradu signala). Karakteristike pneumatskih sistema: • pritisak vazduha za napajanje 1÷15 bar (uobičajeno 7 bar), • pogonske temperature vazduha -10 do 60 °C (maks. oko 200 °C) • optimalna brzina strujanja vazduha 40 m/s, • kretanje elemenata: pravolinijsko i rotaciono, • brzina cilindara 1÷2 m/s (maks. oko 10 m/s), • maks. ostvariva sila oko 40 kN, • maks. snaga oko 30 kW, U pneumatskim sistemima se kod temperatura sabijenog vazduha manjim od -10 °C pojavljuju problemi sa zaleđivanjem, dok se kod temperatura većih od 60 °C pojavljuje problem zaptivanja. 2.

FIZIČKE OSNOVE VAZDUHA

Vazduha kao gasoviti omotač zemlje predstavlja smesu gasova sa sastavom koji je prikazan u tabeli 2.1.: Gas

Zapreminski udeo [%]

Maseni udeo [%]

78,09 20,95 0,93

75,54 23,14 1,28

0,03

0,04

Azot Kiseonik Argon Ugljendioksid, vodonik i ostali

Tabela 2.1. Sastav vazduha bez primesa

Pod stavkom ostalo, podrazumevaju se učešća u tragovima drugih inertnih gasova (neon, kripton, ksenon, helijum), ozona, amonijaka i nekih drugih sastojaka. Ovo je suvi vazduh, bez sastojaka vodene pare i ostalih zagađivača koji se inače nalaze u atmosferskom vazduhu. Neke značajnije karakteristike suvog vazduha date su u sledećoj tabeli 2.2. Gustina pri 1,0033 bar i 0°C

ρ=1,293 kg/m3

Molska masa

M=28,95 kg/mol

Gasna konstanta

R=287 J/kgK

Tabela 22.. Značajnije karakteristike suvog vazduha

Atmosferski vazduh sadrži vodenu paru i druge nečistoće što između ostalog zavisi i od mesta uzimanja uzorka vazduha za analizu sastava. Prema nekim ispitivanjima sadržaj čvrstih čestica u uzorku vazduha na raznim mestima je prikazan u tabeli 2.3.: Mesto uzimanja vazduha

Prosečna vrednost sadržaja čvrstih čestica [mg/m3] 78,09 20,95 0,93

Granične vrednosti sadržaja čvrstih čestica [mg/m3] 75,54 23,14 1,28

Azot Kiseonik Argon Ugljendioksid, vodonik i 0,03 0,04 ostali Tabela 2.3. Sadržaj čvrstih čestica u vazduhu u zavisnosti od lokacije

2.1. GUSTINA Gustina je data odnosom mase m i odgovarajuće zapremine V.

ρ=

m V

[kg

m3

]

Specifična zapremina v jednaka je:

2


v=

V V 1 = = m ρ⋅V ρ

[m

3

kg

]

Vrednosti za gustinu i specifičnu zapreminu vazduha pri standardnom atmosferskom pritisku u zavisnosti od temperature date su u tabeli 2.4. t (°C) ρ (kg/m3) v (m3/kg)

-20 1,39 0,719

0 20 40 60 80 1,29 1,2 1,13 1,06 0,99 0,775 0,833 0,885 0,943 1,01 Tabela 2.4. Gustina i specifična zapremina vazduha

100 0,95 1,053

120 0,75 1,33

2.2. TEMPERATURA Temperatura predstavljaznačajnu karakteristiku vazduha pod pritiskom jer tokom sabijanja vazduha dolazi do povećanja temperature i odavanja toplote okolini. Isto tako i pri stvaranju potpritiska (vakuumiranja) dolazi do promene temperature, samo se u ovom slučaju temperatura smanjuje pa dolazi do oduzimanja toplote od okoline. Posledice ovih promena mogu biti drastične kao na primer smrzavanje uređaja ili sagorevanje materija za podmazivanje što može da dovede do teških oštećenja komponenti pneumatskog sistema. Temperatura se u SI sistemu mera izražava u Kelvinima (K) kojima se temperatura izražava počevši od apsolutne nule, odnosno od temperature pri kojoj prestaje kretanje molekula. Međutim, najčešće upotrebljavana jedinica za temperaturu su stepeni Celzijusa pa zbog toga veliki broj proizvođača opreme podatke o temperaturi pri kojoj se mogu primenjivati njihovi uređaji i oprema izražava u ovim jedinicama. Apsolutna nula se na Celzijusovoj skali nalazi na -273,15 °C a podeoci su iste veličine kao kod Kelvina tako da je preračunavanje jednih u druge veličine relativno lako. Problem nastaje kada se temperatura izražava u stepenima Farenhajta (F) koji se koriste u Sjedinjenim Američkim Državama i još nekim zemljama. Preračunavanje između Celzijusa i Farenhajta nije tako jednostavno jer se nula Celzijusa nalazi na 32 F a promena od 100 °C između tačke smrzavanja i tačke ključanja vode iznosi 180 F. Za preračunavanje se koriste tablice ili se može koristiti sledeća formula:

T[o C ] = (T[F ] − 32 ) ⋅ 5 9

2.3. STIŠLJIVOST Vazduh, kao i svi gasovi ima minimalnu koheziju. Za normalne radne uslove u kojima se koriste pneumatski uređaji, sile između molekula vazduha se mogu zanemariti. Pod pojmom stišljivosti se podrazumeva promena gustine gasa pod dejstvom pritiska i temperature. Stišljivost je inheretna karakteristika vazduha. Stišljivost zavisi, između ostalog, od karaktera termodinamičkog procesa kojim se vrši promena stanja gasa (izobarni, izohorni, izotermni, adijabatski, politropski ...). Jednačina stanja za 1 kg idealnog gasa glasi:

pV = RT

Realni gasovi u koje spada i vazduh odstupaju od idealnih gasova tako da je potrebno uvesti korektivni faktor kompresibilnosti Z. pV = ZRT ili Z = pV RT Gde je: p – pritisak V – specifična zapremina R – gasna konstanta T – apsolutna temperatura Za najčešće industrijske uslove koji se kreću u temperaturnom opsegu između 0 i 50°C i između 3 i 10 bara ovaj faktor se kreće približno od 0,97 do 0,99 tako da u tom području nema značajnijeg uticaja. 2.4. VLAŽNOST Suv vazduh praktično ne postoji u normalnim uslovima okoline. Određena količina vode nalazi se u vazduhu u različitim formama – vlaga, magla, para ili se izdvaja iz vazduha u formi tečnih kondenzata ( kapljice) ili u čvrstoj formi – led i inje. Vlaga se sa vazduhom usisava u kompresor, za vreme kompresije se kondenzuje, a zatim dolazi i u vazdušnu mrežu. Količina vlage zavisi pre svega od relativne vlažnosti usisanog vazduha, a to je opet zavisno od temperature vazduha i vremenske situacije. Na ovu činjenicu treba obratiti pažnju jer voda koja se kondenzuje iz vazduha stvara dosta problema pri radu pneumatskih sistema. Apsolutna vlažnost je količina vode koju sadrži određena zapremina vazduha i izražava se u miligramima po kubnom metru vazduha (mg/m3). Maksimalna vlažnost (količina zasićenja) je ona količina vode koju određena zapremina vazduha maksimalno može da primi pri odgovarajućoj temperaturi. Relativna vlažnost je definisana kao odnos stvarne (apsolutne) vlažnosti i maksimalno moguće vlažnosti pri datim uslovima okoline: φ=relativna vlažnost=(apsolutna vlažnost/maksimalna vlažnost) ּ100%. 3


Relativna vlažnost se menja u zavisnosti od temperature i pritiska. Vreo vazduh i kod viših pritisaka može da sadrži znatno više vlage nego hladan vazduh. Tačka rose (dew point) ili temperatura zasićenja je ona temperatura kod koje je vazduh u potpunosti zasićen vodenom parom pri datom pritisku. U tom slučaju je relativna vlažnost 100%. Definiše se kao tačka rose pri atmosferskom pritisku ili kao tačka rose pod pritiskom. Tačka rose pri atmosferskom pritisku je temperatura pri kojoj vazduh dostiže stepen zasićenja vlagom od 100% pri atmosferskom pritisku (uslovi okoline). Tačka rose pod pritiskom je temperatura pri kojoj vazduh pod pritiskom dostiže stepen zasićenja vlagom 100% pri apsolutnom pritisku. Iz odgovarajućeg dijagrama može se očitati koliko iznosi količina vode kod zasićenja vazduha na atmosferskom pritisku pri određenoj temperaturi. Tako, na primer, 1 m3 vazduha na temperaturi zasićenja od 343 K (70 °C) sadrži 192 grama vode. Vazduh koji okružuje industrijska postrojenja, kao što je pokazano u tabeli 3 nije čist već se u njemu mogu naći, pored vode u raznim oblicima, i različite nečistoće koje se nazivaju zagađivači ili kontaminanti. 2.5. BRZINA KRETANJA VAZDUHA Do protoka vazduha kroz cevi dolazi zbog razlike pritisaka. Ako je pritisak ravan atmosferskom, do protoka može da dođe samo u pravcu eventualnog vakuuma (podpritiska). Granična brzina kojom vazduh može da se kreće jednaka je brzini zvuka pri prolasku kroz vazduh. Da bi se ostvarila sonična brzina odnosno soničan protok primarni pritisak p1 mora da bude dva ili više puta veći od sekundarnog pritiska p2. Kada se vazduh prazni iz rezervoara na visokom pritisku u atmosferu (slika 2.1.a) protok će biti konstantan sve dok je p1 veće od 2p2 odnosno 1 bar nadpritiska (2 bara apsolutnog pritiska). Kada p1 opadne do nivoa od 2p2 protok počinje da se smanjuje jer brzina pada ispod sonične sve dok kretanje ne prestane u trenutku kada se pritisci izjednače. Kada se rezervoar na atmosferskom pritisku počinje puniti vazduhom pod pritiskom, (slika 2.1.b) protok će biti konstantan sve dok je pritisak u rezervoaru više nego dvostruko manji od ulaznog pritiska. Od trenutka kada pritisak u rezervoaru dostigne poovinu vrednosti pritiska napajanja protok počinje da se smanjuje sve dok potpuno ne prestane u trenutku kada se pritisak u rezervoaru izjednači sa pritiskom napajanja.

p1 je 9 bara rezervoar ka atmosferi p1 je 9 bara izvor ka rezervoaru Slika 2.1. Promene pritiska pri punjenju i pražnjenju rezervoara

Protok se meri kao zapremina slobodnog vazduha koji protekne u jedinici vazduha. Po SI sistemu izražava se kao broj normalnih kubnih metara vazduha u sekundi. Međutim, već 1 Nm3/s predstavlja ogroman protok tako da ta jedinica nije primerena pneumatskim sistemima. Popularne jedinice su: Litri odnosno kubni decimetri u sekundi ( l/s ili dm3/s) Litri odnosno kubni decimetri u minuti ( l/min ili dm3/min) Kubni metri u minuti (m3/min) U anglosaksonskim zemljama se koristi standardna kubna stopa u minuti (Standard cubic feet per minute – scfm) što označava protok od 1 kubne stope slobodnog vazduha u minuti. Pretvaranje jednih u druge jedinice je moguće korišćenjem sledećih faktora: 1 m3/m=35.31 scfm 1 dm3/s=2.1 scfm 1 scfm=0.472 l/s 1 scfm= 0.0283 m3/min 2.6. PRITISAK VAZDUHA Vazduh u normalnim uslovima dejstvuje na okolinu proizvodeći pritisak. To je takozvani atmosferski pritisak koji se u starim jedinicama pritiska izražavao kao pritisak od jedne atmosfere. Pritisak se po SI sistemu mera izražava u 4


Paskalima (Pa). Kako je jedan Paskal veoma mala jedinica jer predstavlja pritisak koji proizvodi jedan Njutn (N) po kvadratnom metru površine, za izražavanje pritiska fluida u tehnici je uvedena jedinica bar koja predstavlja 100 000 Paskala i približno odgovara staroj jedinici atmosferskog pritiska. Za merenje nižih pritisaka u tehnici se koristi hiljaditi deo bara – milibar, a označava se sa mbar. Na žalost, u upotrebi je i dalje veliki broj drugih jedinica pritiska, tako da treba dobro obratiti pažnju na jedinice u kojima se izražava pritisak. Naročito veliki problem predstavljaju jedinice koje dolaze iz anglosaksonskih zemalja gde za osnovnu jedinicu pritiska i dalje koriste funtu po kvadratnom inču ( pounds per square inch – psi). Takođe su, u pojedinim oblastima, prisutni milimetri živinog ili vodenog stuba a u anglosaksonskim zemljama su to inči vodenog ili živinog stuba. U tabeli 5 su date jedinice pritiska koje su i dalje u upotrebi i njihov odnos prema baru. 1 bar 100 000 N/m2 1 bar 100 kPa 1 bar 10 N/cm2 1 bar 1 000 000 dyn/cm2 1 bar 0,9869 standardnih atmosfera 1 bar 14,50 psi 1 bar 10 197 kgf/m2 1 mm Hg ≈1,334 mbar 1 mm H2O ≈0,0979 mbar 1 Torr 1 mm Hg aps. (za vakuum) Standardna atmosfera 1,01325 bar aps. Tehnička atmosfera 0,981 bar aps. 1 kPa 10 mbar 1 MPa 100 mbar 1 kgf/cm2 981 mbar 1 N/m2 0,01 mbar 1 dyn/cm2 0,001 mbar 1 psi 68,95 mbar 1 inch Hg ≈33,8 mbar 1 inch H2O ≈2,49 mbar Tabela 2.5. Jedinice pritiska

Područje pritiska koji se koristi u sistemima distribucije vazduha pod pritiskom u uobičajenim uslovima primene (industrija, skladišta, itd..) prikazano je na slici 4. U pneumatici i uopšte u tehnici se najčešće barata sa takozvanim nadpritiskom ili manometarskim pritiskom koji se označava sa pm dok je za računanje prema datim formulama potrebno koristiti apsolutne vrednosti pritiska. Često se u tehnici apsolutni pritisak označava sa pa kako bi se razlikovao od manometarskog. Standardnu atmosferu definiše Međunarodna organizacija za civilnu avijaciju kao pritisak na nivou površine mora od 1013,25 mbara pri temperaturi od 288 K (15 °C). ISO preporuka R554 definiše standardnu atmosferu za čuvanje i/ili testiranje materijala, komponenti i opreme: 20 °C, 65% RH (relativna vlažnost), 860 do 1060 mbar 27 °C, 65% RH (relativna vlažnost), 860 do 1060 mbar 23 °C, 50% RH (relativna vlažnost), 860 do 1060 mbar

Tolerancije ±2 °C; ±5% RH Za strožije određivanje koriste se redukovane tolerancije: ±1 °C; ±2% RH Standardna referentna atmosfera u odnosu na koju se mogu korigovati testovi napravljeni pri drugim uslovima se prema ovoj preporuci definiše: 20 °C, 65% RH, 860 do 1013 mbar (ne daje se nadmorska visina jer se uzimaju u obzir samo temperatura, relativna vlažnost i pritisak). Atmosferski pritisak se može meriti i kao visina stuba tečnosti u vakuumu. Ako je u pitanju živa stub će biti visok približno 760 mm. Ako bi se pravio manometar sa stubom vode njegova bi visina prelazila 10 m (10336 mm) jer je živa 13,6 puta gušća od vode. Za merenje vakuuma se ponekad koristi jedinica Toor koja odgovara visini jednog milimetra živinog stuba. Pri tome se potpuni vakuum označava sa 0 = Torra a kada nema vakuuma (normalna atmosfera) to odgovara pritisku od 760 Torra. 2.7. PROMENE STANJA VAZDUHA Kao što se vidi iz jednačine stanja gasa, promenljive koje karakterišu bilo koju količinu vazduha su pritisak, zapremina i temperatura (p, V i T). Ako se jedna od ove tri promenljive održava na konstantnoj vrednosti onda se može govoriti o različitim uslovima pri kojima se odvijaju promene stanja vazduha: Konstantna temperatura: pV=const.=RT Konstantan pritisak: V/T=const.=R/p Konstantan zapremina: p/T=const.=R/V Opšta jednačina stanja gasa dovodi u vezu pritisak, temperaturu i zapreminu za različita stanja u kojima se može naći ista količina gasa, pri čemu njihov odnos mora ostati konstantan:

(p1V1 ) T1 = (p 2 V2 ) T 2 = const.

Promene stanja vazduha pri različitim uslovima biće ukratko opisane sa priemrima iz pneumatike:

Konstantna temperatura

Bojl – Mariotov zakon glasi: proizvod apsolutnog pritiska i zapremine date količine gasa ostaje konstantan ako temperatura gasa pri tome ostane konstanta. Ovo je takozvani izotermni proces i grafički je prikazan na slici 2.2. On mora da se odvija dovoljno sporo da bi se omogućilo da toplota napusti ili uđe u datu količinu vazduha, zavisno da li se vrši kompresija ili ekspanzija. Ako nekoj količini vazduha koja se nalazi zatvorena u cilindru i ima 16 zapreminskih jedinica odgovara pritisak od 1 bara pri određenoj temperaturi (slika 2.2.a) onda bi dovoljno sporim dejstvom sile u pravcu sabijanja vazduha mogli dovesti 5


cilindar u poziciju da vazduh zauzima 4 zapreminske jedinice, a pri tome bi pritisak porastao na 4 bara (slika 2.2.b), odnosno daljim nastavkom procesa vazduh bi se mogao sabiti na jednu zapreminsku jedinicu i pri tome bi imao pritisak od 16 bara (slika 2.2.c). Obrnut proces se dešava pri formiranju vakuuma odnosno ekspanziji vazduha.

Slika 2.2. Izotermni proces

Konstantna pritisak

Gej – Lisakov zakon tvrdi da je zapremina određene količine gasa, na konstantnom pritisku, proporcionalna apsolutnoj temperaturi. Ako pretpostavimo da nema trenja i drugih otpora kretanja, zapremina bi se, u slučaju promene temperature, promenila kako bi se održao konstantan pritisak, što je ilustrovano na slici 2.3.

Slika 2.3. Izobarni proces

Ako pretpostavimo da se u cilindru nalazi vazduh i sa gornjom pretpostavkom da nema otpora trenja, zagrevanjem vazduha sa temperature okoline od 20 °C (slika 6a) za 73,25 °C (do apsolutne temperature 366,25 K) zapremina bi se povećala za 25% (slika 2.3.c). Ako bi isti taj cilindar ohladili za 73,25 °C (do apsolutne temperature 219,75 K) zapremina bi se smanjila za 25% (slika 2.3.b). Ako se pneumatski cilindri izlože velikim temperaturnim promenama, a nisu blokirani u svojim položajima, može doći do njihovog pomeranja iz početnog položaja i deaktiviranja odgovarajućih graničnih prekidača, što može da bude uzrok nemogućnosti sistema da otpočne rad.

Konstantna pritisak

Šarlov zakon tvrdi da ako se zapremina date količine gasa održava konstatnom, onda će pritisak biti proporcionalan apsolutnoj temperaturi. Ako se uzme jedan rezervoar vazsuha pod pritiskom sa zatvorenim izlazom i manometrom kao što je prikazano na slici 2.4., u kome vlada apsolutni pritisak od 10 bara pri temperaturi okoline 20°C (slika 2.4.a) i zagreva se za 60 °C, pritisak u njemu će porasti za 2,05 bara.

Slika 2.4. Izohorni proces 6


Adijabatska kompresija

Teorijski gledano, kada bi se vazduh momentalno komprimovao proces bi se odvijao adijabatski. Adijabatski procesi su procesi koji se odvijaju tako da ne postoji toplotna razmena između gasa i okoline. U praksi međutim ne postoji idealna toplotna izolacija, niti se procesi mogu tako brzo odigrati da ne dođe do razmene toplote sa okolinom. Jednačina gasa za adijabatsku kompresiju i ekspanziju je:

pV n = const. (Poasonova jednačina) gde vrednost n za vazduh iznosi 1,4. Ako se posmatrana kompresija vazduha u cilindrima vazdušnih kompresora uočava se da je proces brz (znatan broj obrtaja pogonskog vratila) ali se izvesna količina toplote gubi kroz zidove cilindara tako da je vrednost n manja od 1,4 i može se uzeti aproksimativna vrednost 1,3 za kompresore sa visokim brojem obrtaja. Politropska kompresija U praksi, kao što je slučaj sa vazdušnim amortizerima udara, dolazi do izvesnog gubitka toplote za vreme prigušivanja (zaustavljanja) pokretnog tela. Karakteristika kompresije je, shodno navedenom, negde između adijabatske i izotermne. Vrednost eksponenta n je manja od 1,4 i zavisi od stepena kompresije. Obično se uzima n=1,2 kao približna vrednost koja odgovara ovim procesima. 2.8. KVALITET VAZDUHA POD PRITISKOM Kvalitet vazduha pod pritiskom za opštu upotrebu je definisan standardom ISO 8573-1. U prvom delu su definisani zagađivači i date klase kvaliteta vazduha pod pritiskom. Za dozvoljeni nivo zagađenja definisan je broj koji označava klasu kvaliteta kako je prikazano u tabeli 2.6. Klasa 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Čvrste čestice Voda Ulje veličina čestica Koncetracija Maksimalna tačka rošeenja Koncetracija maksimalna [µm] maksimalna [mg/m3] pod pritiskom [°C] [mg/m3] 0,1 0,1 -70 0,01 1 1 -40 0,1 5 5 -20 1 15 8 +3 5 40 10 +7 25 +10 nije specifirana Tabela 2.6. Klase kvaliteta vazduha pod pritiskom za opštu upotrebu prema ISO 8573-1

Tačka rošenja pod pritiskom je temperatura na koju vazduh pod pritiskom mora da se ohladi pre nego što se vodena para u vazduhu počne kondenzovati u čestice vode. Kao što se vidi u tabeli su definisane klase kvaliteta vazduha prema dozvoljenom nivou čvrstih čestica, vode i ulja. Na osnovu ove tabele prema standardu ISO 8573-1 se klasakvaliteta vazduha pod pritiskom definiše sa tri broja, na primer 1.7.1. Prema tome, prvi broj označava dozvoljeni nivo čvrstih čestica (0,1 µm max.), drugi označava dozvoljeni nivo vode (nije specificiran) i treći označava dozvoljeni nivo ulja ( 0,01 mg/m3 max.). Za ispunjavanje zahteva iz druge kolone (voda) obično je potrebno pored filtera postaviti i odgovarajući sušač vazduha. Ovaj standard je preciziran 2001. godine u naporu da se obezbedi strožija specifikacija kvaliteta vazduha pod pritiskom za kritične aplikacije i poslednja revizija se označava kao ISO8573.1:2001 i prikazana je u tabeli 2.7. Klasa 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Čvrste čestice Maksimalan broj čestica po m3 0.1-0.5 [µm] 0.5-1 [µm] 1.0-5 [µm] 100 1 0 100,000 1,000 10 10,000 500 1,000 20,000 -

Voda Tačka rose pod pritiskom [°C] -70 -40 -20 3 7 10

Ulje [uklj. pare] [mg/m3] 0.01 0.1 1 5 -

Tabela 2.7. Klase kvaliteta vazduha pod pritiskom za opštu upotrebu prema ISO 8573.1:2001

Promene uvedene u okviru ovog standarda su specifične za zagađenje čvrstim česticama tako da se značajno poboljšanje čistoće često ne uočava na prvi pogled pri poređenju sa prethodom tabelom. Kao što se može videti, dva izdanja standarda ne definišu zagađenje čvrstim česticama na isti način. Tabela iz 1991. pokazuje maksimalnu veličinu za čvrste čestice dok se u izdanju iz 2001. godine definiše maksimalna veličina čestica kao i maksimalno dozvoljeni broj po kubnom metru. Radi uočavanja razlike i naglašavanja poboljšanih zahteva za kvalitetom vazduha pod pritiskom, nivoi koncetracije čestica prikazani u izdanju iz 1991. godine moraju se pretvoriti u količinu čestica. Na taj način se pokazuje da klasa 1 iz 1991. godine dozvoljava maksimum od 191 milion čestica po kubnom metru dok izdanje iz 2001. 7


dozvoljava samo 101. U tabeli 2.8. je iskazano koliko puta se zahteva čistiji vazduh prema izdanju ovog standarda iz 2001. godine. Klasa 1. 2. 3. 4.

Revizija iz 2001. godine zahteva čistiji vazduh X puta 1,9 milion puta nego klasa 1 iz 1991. 19 hiljada puta nego klasa 2 iz 1991. 7 hiljada puta nego klasa 3 iz 1991. -

Tabela 2.8. Odnos klasa kvaliteta vazduha pod pritiskom za opštu upotrebu prema ISO 8573.1:1991 i 8573.1:2001

U tabeli 2.9. su date neke uobičajene vrednosti potrebnih klasa kvaliteta vazduha za pojedina područja primene. Aplikacija Rudarstvo Čišćenje Mašine za zavarivanje Alatne mašine Cilindri Ventili Pakovanje Mikroregulatori pritiska Vazduh za instrumente Skladišna atmosfera Senzori Prehrambene namirnice Obrada fotografija

Čvrste čestice Voda Klasa [µm] Klasa [°C] 5 40 7 5 40 6 +10 5 40 6 +10 5 40 4 +3 5 40 4 +3 3...5 5...40 4 +3 5 40 4 +3 3 5 4 +3 2 1 4 +3 2 1 3 -20 2 1 2...3 -40...-20 2 1 4 +3 1 0,01...0,1 2 -40 Tabela 2.9. Uobičajene vrednosti kvaliteta vazduha

Ulje Klasa 5 4 5 5 2 2 3 3 3 3 2 1 1

[mg/m3] 25 5 25 25 0,1 0,1 1 1 1 1 0,1 0,01 0,01

Pored toga, mnoge organizacije i strukovna udruženja u svetu imaju preporuke za kvalitet vazduha pod pritiskom koje su za pojedine oblasti primene prerasle u nacionalne standarde pojedinih zemalja. Neke kvaliteta vazduha se podrazumevaju ili su tradicionalne iako nisu formalno definisane. U sledećoj listi su nabrojane skoro sve dostupne preporuke koje se tiču kvaliteta vazduha pod pritiskom. 1.

Vazduh za fabrička postrojenja. Ne sme da sadrži kondenzovanu vosu i ulje a ako drukčije nije precizirano čvrste čestice u opštem slučaju treba da su manje od 40 µm a za osetljive uređaje manje od 10 µm.

2.

Vazduh za instrumente. Ne sme da sadrži kondenzovanu vodu. Tačka rošenja pod pritiskom mora biti za najmanje 10 °C manja od najniže temperature ambijenta kojoj može biti izložen sistem razvoda vazduha pod pritiskom. Ugljovodonici moraju biti manji od 1 ppm kondenzovanih čestica mereno zapreminski, a čvrste čestice manje od jednog mikrona. Američko društvo za instrumente (Instrument Society of America) ima svoj ISA S7.3 standard kojim je ovaj kvalitet normiran.

3.

Mikroelektronska industrija. U ovoj grani se primenjuje standard CDA 100 za kvalitet vazduha koji dolazi u kontakt sa elektronskim komponentama za čišćenje ili apsorpciju vlage. Pre ovog standarda, u te svrhe se koristio azot. Upravo radi zamene azota sa vazduhom uveden je ovaj standard. Ne sme da bude kapljica vode u vazduhu, tačka rošenja pod pritiskom mora biti manja ili najviše jednaka sa -61,1°C a ugljovodonici moraju biti ograničeni tako da ih nema u kondenzovanom obliku. Čvrste čestice ne smeju biti na mestu upotrebe veće od 0,1 µm.

4.

Procesiranje hrane. Ako se vazduh pod pritiskom koristi za neki od procesa prerade hrane gde je u direktnom dodiru sa hranom, mogu se primeniti H1F i H1 FDA norme koje propisuje Američka uprava za hranu i lekove (Food and Drug Administration – FDA). Standard se odnosi na ulja za podmazivanje kompresora koja mogu slučajno da dospeju u vazduh pod pritiskom. Standard propisuje da mora da bude manje od 1ppm ulja na ilion delova hrane.

5.

Industrija piva. Za mnoge procesne industrije važe posebni zahtevi za kvalitet vazduha. U pivarskoj industriji se zabranjuje prisustvo ugljovodonika ili ulja u bilo kakvom stanju u vazduhu pod pritiskom koji dolazi u kontakt sa sladom i pivom u bilo kojoj fazi proizvodnje.

6.

Vazduh za disanje. Ne sme da bude kapljica vode u vazduhu, tačka rošenja pod pritiskom mora biti veća ili najmanje jednaka 5,5 °C, ugljovodonici se ograničavaju tako da su u kondenzovanom obliku manji od 0,1 µm a ugljen monoksid je ograničen na manje od 10 ppm. Standardi za ugljen monoksid treba da se kombinuju kako bi uključili i ostale potencijlne gasove kao što su vodonik sulfid, azotni oksid i druge nusprodukte procesa uključujući i neke čvrste čestice ( na rpimer pamučna prašina) koji mogu biti prisutni u atmosferskom vazduhu na ulazu u sistem. Čvrste čestice na mestu upotrebe moraju biti manje od jednog µm. Amrički Institut za vazduh pod pritiskom i gasove (The Compreseed Air and Gas Institute) propisuje standard Grade D koji reguliše kvalitet vazduha za disanje. Pored toga američka Uprava za zdravstvenu i zštitu na radu ( Operational 8


Safetz and Health Administartiom -OSHA) standardom 29CFR1910 koji je kombinovan sa Grade D standardom reguliše kvalitet vazduha za disanje i daje standarde za opremu za merenje i testiranje kvaliteta vazduha. 7.

Sterilni vazduh. Ne sme da bude kapljica vode u vazduhu. Ugljovodonici moraju biti ograničeni tako da ih nema u kondenzovanom obliku, mikroorganizmi moraju biti ograničeni na manje od 0,1 µm, a čvrste čestice na mestu upotrebe na manje od 0,1 µm. Krajnji ulošci filtera moraju biti očišćeni na mestu upotrebe sa procesnom parom regularnim intervalima. To zahteva dva filtera postavljena u paralelnoj vezi tako da dok se jedan čisti drugi je u upotrebi.

3. PROIZVODNJA VAZDUHA POD PRITISKOM 3.1. Uređaji za proizvodnju vazduha Za proizvodnju vazduha pod pritiskom potrebni su kompresori koji sabijaju vazduh na željeni radni pritisak. Kod pneumatskih pogona u upravljanju primenjuju se najčešće sistem centralnog snabdevanja vazduhom pod pritiskom. U ovom slučaju centralnog snabdevanja ne mora se za svako potrošno mesto računati i planirati pretvaranje i prenos energije. Pomoću centralnog razvodnog sistema vodi se vazduh pod pritiskom od centralne kompresorske stanice prema pojedinim uređajima. Pokretni sistemi za proizvodnju vazduha pod pritiskom primenjuju se u građevinarskoj industriji ili kod mašina koje češće menjaju mesto rada. Prilikom planiranja potrebno je predvideti veću proizvodnju vazduha pod pritiskom zbog naknade nabavke novih uređaja i mašina koji će biti potrošači vazduha. U svakom slučaju bolje da se predvide sistemi većeg kapaciteta nego da se kasnije utvrdi da je kompresorska stanica preopterećena. Naknadno proširenje stanice vezano je uvek sa komplikacijama smeštaja novih kompresora i sa visokim ulaganjima. 3.2. Vrste kompresora Zavisno od poizvodnih zahteva u odnosu na radni pritisak i količinu potrebnog vazduha, primenjuju se i različiti tipovi kompresora. Prema konstrukciji razlikujemo dve vrste kompresora: - prva grupa radi po principu sabijanja vazduha u manji prostor. Kod ovoga principa kompresija se ostvaruje na taj način što se vazduh predhodno zatvori u određeni prostor a zatim se taj prostor smanjuje. Ovu vrstu kompresora nazivamo klipni kompresori (pravolinijsko ili rotaciono kretanje klipa – kompresora). - Druga vrsta radi na principu strujanja. Vazduh se usisava na jednoj strani i komprimira se ubrzavanjem mase (Turbine). 3.2.1. Klipni kompresori 3.2.1.1. Klipni kompresori sa pravolinijskim kretanjem klipa Ova vrsta kompresora sa pravolinijskim kretanjem klipa danas se najčešće primenjuje. Oni su pogoni za sabijanje vazduha na niži, srednji i viši pritisak. Oblast sabijanja leži između 1 bar do više hiljada bari.

Slika 3.1. Klipni kompresor sa pravolinijskim kretanjem klipa.

Za sabijanje na više pritiske potrebni su višestepeni kompresori. Usisani vazduh se prvo sabija na niži pritisak a u prvom cilindru, zatim se vrši hlađenje vazduha u međufazi, a zatim se sabija u drugom cilindru na željeni viši pritisak. Zapremina sabijanja vazduha u drugom stepenu kompresora je manja srazmerno stepenu sabijanja. Pri procesu sabijanja nastaje toplota koja se hlađenjem mora odvesti. Klipni kompresori rade sa vazdušnim i sa vodenim hlađenjem. Imaju prednosti u eksploataciji klipni kompresori: - do 4 bara jednostepeni - do 15 bara dvostepeni 9


- preko 15 bara tro – ili višestepeni. Moguće su izvedbe, ali ne uvek i ekonomične - do 12 bara jednostepeni - do 30 bara dvostepeni - do 220 bara trostepeni. 3.2.2.

Membranski kompresor

Ova vrsta kompresora pripada grupi klipnih kompresora. Pomoću jedne membrane (slika 10) odvojen je klip od prostora za usisavanje vazduha što znači da vazduh ne dolazi u dodir sa kliznim delovima. Zbog ovoga sabijeni vazduh ne dolazi u dodir sa uljem. Ovi kompresori imaju veliku primenu u prehrambenoj industriji, farmaceutici i hemijskoj industriji, upravo zbog toga što je nezauljen. 3.2.3.

Rotacioni kompresori

Kod ove konstrukcije radi se o kompresorima sa rotirajućim klipom. Pri rotaciji smanjuje se prostor i time se vrši sabijanje vazduha.

Slika 3.2. Dvostepeni kompresor sa međuhlađenjem

Slika 3.3. Membranski kompresor

3.2.3.1. Rotacioni kompresor sa više komora U cilindričnom kućišću ulaznim i izlaznim prorezima obrće se ekscentrično postavljeni rotor. Prednosti ovog kompresora su u tome što je konstrukcija mala po gabaritu kao i u mirnom radu ravnomernoj proizvodnji vazduha pod pritiskom. Kapacitet kompresora vidi na slici 16 (dijagram). U rotoru su ugrađene pokretne lopatice u proreze koji sa cilindričnim zidom stvaraju komore. Prilikom obrtanja rotora centripetalna sila potiskuje lopatica prema zidu te se obrtanjem i oblikom kućišta vrši promena zapremina komora – povećavaju se odnosno smanjuju.

10


Slika 3.4. Rotacioni kompresor sa više komora

Slika 3.5. Zupčasti kompresor

3.2.3.

Dvoosovinski zupčasti kompresor

Dva takozvana trkača, koji ulaze jedan u drugi svojim konkavnim i konveksnim profilima, potiskuju aksijalno ulazeći vazduh na drugu stranu. Kapacitet kompresora može se očitati na slici 16 (dijagram). 3.2.4.

Kompresor sa dva profilna obrtna klipa

Vazduh se kod ovih kompresora transportuje sa jedne na drugu stranu bez promene zapremine. Zaptivanje se vrši na strani višeg pritiska pomoću ivica klipova.

Slika 3.6. Kompresor sa profilnim obrtnim klipovima.

3.2.5.

Strujni kompresori (turbokompresori)

Oni rade na principu strujanja i posebno su pogodni za stanice koje treba da isporučuju velike količine vazduha. Strujni kompresori se proizvode kao aksijalni i radijalni. Vazduh se pokreće pomoću jednog ili više turbinskih kola. Kapacitet dobave može se očitati na slici 16 (dijagram).

11


Slika 3.7. Aksijalni kompresor

Ubrzanje se postiže pomoću lopatica i to u aksijalnom pravcu u smeru protoka vazduha.

Slika 3.8. Radijalni kompresor

Ubrzanje od komore do komore radijalno prema spoljnoj ivici, vraćanje struje vazduha i ponovo dovođenje ka osovini. Sada ponovo od osovine vrši se ubrzavanje vazduha prema spoljnoj ivici. 4.

RAZVOĐENJE VAZDUHA POD PRITISKOM

Povećanje potrošnje vazduha u proizvodnim pogonima nastaje usled povećanja stepena automatizacije i racionalizacije proizvodnih uređaja. Svaka mašina, uređaj, zahteva određenu količinu vazduha i snabdevaju se od kompresora preko cevne mreže sa vazduhom pod pritiskom. Preporučuje se da prečnik razvodnih cevi bude tako odabran, da pad pritiska od rezervoara za vazduh do potrošača ne bude veći od 0,1 bar. Veći pad pritiska smanjuje ekonomičnost sistema i znatno smanjuje efikasnost. Treba imati u vidu da će se kompresorsko postrojenje kasnije proširiti, što znači veći odvod komprimovanog vazduha, te je neophodno da se kod planiranja novih cevnih razvoda ne štedi pri izboru prečnika glavnih razvodnih cevi. Naknadna ugradnja većih razvodnih cevi često je vezana za vrlo visoka investiciona ulaganja. 4.1. Dimenzionisanje vodova Izbor prečnika cevnih vodova ne bi trebao da se vrši na osnovu toga da li već neke cevi imamo slučajno na zalihama ili da se prečnici cevi određuju nekom vrstom iskustvene procene. Razvodna mreža cevi se određuje prema: ) ) ) )

količini protoka vazduha, dužini razvodagubicima pritiska (dozvoljenim), radnom pritisku i broju prigušenja u vodovima.

U praksi se oslanjamo na iskustvene vrednosti. Uz pomoć nomograma (slika 1) možemo jednostavno i brzo odrediti željene prečnike cevi. 4.2. Postavljanje razvoda cevne mreže Koliko je značajno da odredimo prečnik cevnih vodova isto tako je vrlo važno kako će se te cevi razvesti u pogonu. Cevi za razvod vazduha pod pritiskom se moraju redovno kontrolisati i održavati, te iz tih razloga ne bi trebalo da se polažu u zidove ili uzane cevne kanale jer bi time bilo otežano ispitivanje cevi na zaptivenost. Samo mala nezaptivena mesta u cevnim vodovima mogu uzrokovativelike gubitke pritiska.

12


Slika 4.1. Otvoreni razvod Kod polaganja cevnih vodova, posebno kod otvorenog sistema, treba paziti da je cevni vod postavljen pod nagibom 1 do 2 % u pravcu strujanja vazduha. Zbog kondenzata koji se sakuplja u cevnim vodovima, pravilo je da se ogranci cevnih vodova ka pojedinim potrošačima na mestima priključenja, posebno kod cevne mreže koja je postavljena horizontalno, vezuju na gornju stranu glavnog cevnog voda. Ovim se izbegava da se eventualni sakupljeni kondenzat iz glavnog voda preko priključenih cevnih ogranaka odvede na mesto potrošnje vazduha. Za sakupljanje i ispuštanje kondenzata iz glavnih cevnih vodova ugrađuju se posebne cevi i to sa donje strane glavnog voda.

Slika 4.2. Prstenasti razvod Najčešće se glavni cevni vodovi postavljaju u obliku prstena. Od ovog glavnog razvoda montiraju se ogranci cevnih vodova prema potrošačima. Ovaj način postavljanja cevnih vodova obezbeđuje ravnomerno snabdevanje svih potrošača vazduhom i u slučajevima naglog povećanja potrošnje vazduha pod pritiskom u ovom slučaju može da struji ka pojedinim potrošačima iz dva pravca.

Slika 4.3. Razvod u obliku mreže Razvod u obliku mreže je sistem postavljanja cevi koji je u suštini takođe prstenasti razvod koji dodatnim veznim cevima poprečno i podušno omogućuje da se na svakom mestu lako može priključiti potrošač vazduha. Ugrađeni ventili omogućavaju da se pojedini delovi vazduha zatvore ako nisu potrebni u pogonu ili se vrše eventualne opravke i inspekcije tih delova mreže. Ispitivanje zaptivenosti mreže ili pojedinih delova može se takođe, uspešno sprovesti odvajanjem delova. 4.3. Materijali za cevne mreže 4.3.1. Glavna cevna mreža Kod izbora materijala za cevi stoji nam na raspolaganju više mogućnosti: ) ) ) ) ) )

Bakar Mesing Nerđajući čelik Crne čelične cevi Pocinkovane čelične cevi Plastične cevi

Cevovod treba da ima takve osobine da se lako montira, da je otporan na koroziju i da po ceni bude pristupačan. 13

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE Cevovodi koji se postavljaju za dugotrajniju upotrebu postavljaju se sa zavarenim ili letovanim spojevima. Zavareni cevni vodovi nisu skupi a vrlo dobto su zaptiveni. Nedostatak ovakvog postavljanja cevi sa zavarenim spojevima je u tome što se nakon zavarivanja moraju spojevi očistiti. Zavareno mesto je uvek podložno rđanju, te je zbog toga dobro a i neophodno da se ugrađuju pripremne grupe za vazduh. Kod cevnih vodova sa čeličnim pocinkovanim cevima, vezani elementi su sa navojima i nisu uvek najbolje zaptiveni. Otpornost na koroziju kod ovih cevi nije mnogo bolja nego kod crnih čeličnih cevi. Nezačzićena mesta (npr. navoji) takođe korodiraju, te je i ovde važno i neophodno ugrađivati pripremne grupe za vazduh. U posebnim slučajevima ugrađuju se bakarne ili plastične cevi. 4.3.2.

Cevni vodovi za uređaje

Gumena creva treba upotrebljavati samo u slučajevima gde se zahteva velika elastičnost vodova ili gde se plastična creva zbog velikih mehaničkih opterećenja ne mogu primeniti. Gumena creva su skupa i neprikladna za rukovanje nego creva od plastičnih masa. Plastična creva od polietilena i poliamida danas se sve više primenjuju za montažu mašina i uređaja. Ako se povezuju pomoću brzih spojnica tada je montaža sa plastičnim crevima brza, jednostavna i po ceni vrlo pristupačna. 5.

PRIPREMNA GRUPA 5.1. Nečistoće

U praksi se sreću često primeri gde se na osobine vazduha pod pritiskom mora posebno paziti. Nečistoće u obliku prljavih ili korozivnih čestica, ostataka ulja od podmazivanja i vlažnosti vazduha u mnogim slučajevima su uzrok smetnjama u pneumatskim uređajima, a često su uzrok potpunog uništenja pneumatskih elemenata. Grubo odvajanje kondenzata vrši se u odvajaču kondenzata koji je ugrađen iza sistema za podhlađivanje, dok se fino prečišćavanje, filtriranje i ostali postupci pripreme vazduha vrše neposredno kod mašina i uređaja. Kod ovoga se posebna pažnja mora poklanjati odstranjivanju vlage iz vazduha pod pritiskom. Voda (vlaga) dolazi u kompresor sa spoljnim usisnim vazduhom a time i u vazdušnu mrežu. Sadržaj vlage zavisi pre svega od relativne vlažnosti usisnog vazduha, a ovo ovisno od temperature vazduha i vremenske situacije. Apsolutna vlažnost je količina vode koju sadrži 1m3 vazduha. Količina zasićenja (maksimalna vlažnost) je ona količina vode koju jedan m3 vazduha može da primi pri odgovarajućoj temperaturi. Tada relativna vlažnost iznosi 100 % max. (temperatura zasićenosti). Iz dijagrama (slika 21) može se očitati količina zasićenosti vazduha kod odgovarajuće temperature. apsolutna vlažnost relativna vlažnost = ⋅100% kolicina zasicenja Primer 1: Pri temperaturi zasićenja od 293 K (20°C) sadržaj vode u jednom m3 vazduha iznosi 17,3 grama. Primer 2: Pri temperaturi zasićenja od 393 K (40°C) sadržaj vode u jednom m3 vazduha iznosi 50 grama. 5.2. Ispomoć za odstranjivanje vlažnosti Filtriranje vazduha na usisnoj strani kompresora. Primena kompresora koji rade bez podmazivanja. Sabijeni vazduh koji sadrži vlagu treba sušiti. Za ova odstranjivanja postoje sledeći postupci: ) ) )

Sušenje putem apsorpcije Sušenje adsorpcijom Sušenje podhlađivanjem.

Slika 5.1. Kriva zasićenja 14

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE 5.3. Sušenje adsorpcijom Sušenje adsorpcijom je čist hemijski postupak. Kod ovog postupka se vazduh pod pritiskom vodi kroz rastrestitu materiju za sušenje. Kada voda ili vodena para dođu u dodir sa sredstvom za sušenje, tada će sredstvo za sušenje hemijski vezati vodu ili vodenu paru i pri tome se stvara tečna smeša, sredstvo za sušenje – voda. Ova smeša se mora redovno odstranjivati iz absorbera. Ovo se može vršiti manuelno ili automatski. Sredstvo za sušenje se vremenom troši i mora se u određenim vremenskim razmacima dopunjavati (dva do četiri puta godišnje). Istovremeno se u adsorpcionom sušaču vrši odvajanje uljnih para i nečistoća. Veće količine ulja utiču negativno na funkcionisanje sušača. Zbog toga se preporučuje da se pre sušača ugradi fini filter.

Slika 5.2. Adsorpcioni sušač Karakteristike adsorpcionog sušača su: ) Jednostavno instaliranje uređaja ) Mala mehanička habanja pošto u sušaču ne postoje pokretni delovi ) Ne treba nikakva dodatna energija. 5.4. Sušenje adsorpcijom Postupak sušenja adsorpcijom je jedan fizikalni proces (adsorpcija: materija se odvaja na gornjim površinama čvrstih tela). Sredstvo za sušenje je zrnasti materijal oštrih ivica ili u obliku perli. Ovo se sastoji od 100% silicijumdioksida. Uobičajeni naziv za ovo sredstvo je "GEL". Zadatak "GEL"- a kao sredstva za sušenje sastoji se u tome da vodu i vodenu paru iz vazduha adsorbira. Vlažan komprimovani vazduh vodi se kroz "GEL" – materiju. Pri prolasku, sredstvo za sušenje upija vlagu iz vazduha. Sposobnost upijanja ove materije je ograničena. Kada se sušač zasiti, vrši se regeneracija. Regeneracija se vrši na taj našin što se kroz "GEL" – produvava topao vazduh koji odnosi sa sobom vlagu iz sušača. Potrebna toplota za regeneraciju može se dobiti iz električne enrgije ili se primeni topli vazduh pod pritiskom. Ako dva uređaja za adsorpciju vežemo paralelno, tada je moguće jedan uređaj uključiti kao sušač, dok se drugi uređaj regeneriše toplim vazduhom.

Slika 5.3. Sušenje adsorpcijom 5.5. Sušenje podhlađivanjem Sušač komprimovanog vazduha sistemom podhlađivanja radi tako što snižava temperaturnu tačku orošavanja. Temperatura početka orošavanja je ona temperatura na koju gas mora biti ohlađen da bi se sadržaj vodene pare kondenzovao. Komprimovani vazduh koji treba osušiti struji kroz tzv. vazduh-vazduh –izmenjivač toplote. Ohlađeni i suv vazduh iz izmenjivača toplote (isparivača) oduzima toplotu komprimovanom vazduhu koji struji iz kompresora. Stvoreni kondenzat ulja i vode odvodi se od izmenjivača u kanalizaciju. Ovaj prethodno ohlađeni vazduh vodi se dalje u izmenjivač toplote (isparivač) gde se hladi na temperaturu od 274,7 K(1,7 °C). Ovde se po drugi put oduzima komprimovanom vazduhu kondenzat ulja i vode. Komprimovani vazduh se zatim prečišćava preko finog filtera čime mu se oduzimaju poslednji zaostali delići nečistoće. 15


Slika 5.4. Sušenje podhlađivanjem

Primer: Kondezovana količina vode kod: ) Količine usisanog vazduha: ) Pritisak ) Temperatura ) Relativna vlažnost vazduha ) Apsolutna vlažnost vazduha

relativna vlažnost =

V=400 m3/h p=8 bara T=323 K (50°C) 60% ?

apsolutna vlažnost ⋅100% kolicina zasicenja

U ovom primeru se traži apsolutna vlažnost vazduha, te iz gornje jednačine proizilazi:

apsolutna vlažnost =

relativna vlažnost× kolicina zasicenja 100%

Iz dijagrama za temperaturu orošavanaj iz slike 1, očitavamo za temperaturu od 323 K (50°C), sadržaj vode u vazduhu 80 g/m3, te je:

apsolutna vlažnost =

60 % × 80 g/m3 = 48 g/m3 100 %

Pri kapacitetu usisavanja vazduha od 400 m3/h sadržaj količine vode iznosi: 48 g/m 3 × 400 m 3 /h = 19.200 g/h ili = 19.2 kg/h vode. 5.6. Prečistač vazduha pod pritiskom Prečistač za sabijeni vazduh ima zadatak da vazduh koji prođe kroz njega oslobodi od svih nečistoća kao i o d kondenzata vode. Vazduh koji ulazi u šolju prečistača (2) dobija rotaciono kretanje zahvaljujući prorezima za vođenje (1). Pri ovom obrtnom kretanju vazduha centrifugalna sila izdvaja tečnost i veći deo nečistoće iz vazduha. Tečnost i nečistoća se sakupljaju na dnu filterske šolje. Kondenzat se mora ispustiti iz šolje najkasnije kada je postignut nivo max. inače će vazduh ponovo da ponese kondenzat u cevovod. Čvrste čestice koje su veće nego što su pore u ulošku prečistača (3), zadržavaju se u ulošku. Uložak prečistača se vremenom napuni ovim čvrstim česticama te je potrebno uložak redovno očistiti ili se zameni novim. Kod normalnog prečistača veličina pora iznosi 30-70 µm. Fini prečistači imaju uloške sa porama do 3 µm. Ukoliko se u vazduhu nalazi puno vlage i sakuplja se velika količina kondanzata u šolji prečistača tada se preporučuje da se umesto manuelnog ugradi automatski odvajač kondenzata (slika 25). 5.6.1.

Funkcionisanje automatskog odvajača vode

Kroz otvor 6 prodire kondenzat iz prečistača za vazduh u prostor sa jednim klipom, između dve prstenaste zaptivke 1 i 2. Porastom nivoa kondenzata penje se i plovak 3 prema gore. Kod određenog nivoa kondenzata otvara se mlaznica 7. Vazduh pod pritiskom iz šolje prečistača struji kroz otvor i potiskuje upravljački klip 5 na desno. Time se pomeri zaptivka i oslobađa prostor za prolaz kondenzata. Preko mlaznice 4 može da ističe vazduh pod pritiskom ali u vrlo malim količinama i on drži prolaz za isticanje kondenzata duže vremena otvoren. (slika 5.6.).

16


Slika 5.5. Vazdušni prečistač

5.6.2.

Slika 5.6. Automatski odvajač kondenzata

Najfiniji filtri za vazduh pod pritiskom

Najfiniji filtri za vazduh pod pritiskom koriste se u oblastima gde vazduh mora biti izuzetno čist (npr. industrija prehrambenih artikala, hemijska i farmaceutska industrija, procesna tehnika kao i sistemi koji koriste pneumatske elemente niskog pritiska). Najfiniji filtri uklanjaju iz vazduha vodu i ulje gotovo bez ostataka. U odnosu na sadržaj čvrstih čestica dimenzija iznad 0,01 mikron čistoća vazduha je 99,999%. Način rada: Razlika u odnosu na standardne filtre je što vazduh pod pritiskom struji kroz uložak filtera sa unutrašnje na spoljnu stranu. Vazduh pod pritiskom ulazi u filter kroz otvor (1), prolazi kroz uložak filtera (2) /borsilikatna staklena vlakna/ iznutra ka spoljnoj strani i kroz izlazni otvor (5) odlazi ka potrošačima. Izdvajanje i najfinijih čestica nečistoće do 0,01 µm moguće je zbog izuzetne finoće uloška filtera. Izdvojene čestice nečistoće se ispuštaju iz kućišta filtera (3) pomoću vijka za ispuštanje (4). Da vazduh pri prostrujavanju ne bi odnosio sa sobom čestice vode i ulja, mora se voditi računa o parametrima strujanja. Pri ugradnji je bitno: Prečišćavanje vazduha pre dovođenja u ove najfinije filtere produžava vek uloška filtera. Ugradnja filtera je u vertikalnom položaju i voditi računa o strelici koja pokazuje smer prolaska vazduha kroz filter.

Slika 5.7. Najfiniji filter za vazduha pod pritiskom. 17

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE 5.7. Regulator pritiska 5.7.1.

Regulator pritiska sa otvorom za ispuštanje

Regulator pritiska ima zadatak da radni pritisak (sekundarni pritisak) drži konstantnim, nezavisno od promena pritiska u mreži (primarni pritisak) i potrošnje vazduha. Primarni pritisak po pravilu mora biti uvek viši nego sekundarni. Pritisak se reguliše preko membrane (1). Jedna strana membrane opterećena je radnim pritiskom. Na drugoj strani deluje opruga (2) čija se sila potiska može regulisati pomoću zavrtnja (3). Kad poraste radni pritisak pomera se membrana suprotno sili opruge. Time se otvor na sedištu ventila (4) neprekidno smanjuje sve dok se potpuno ne zatvori. To znači da se pritisak reguliše prema veličini pritiska vazduha. Potrošnjom vazduha na sekundarnoj strani, smanjuje se radni pritisak, a sila opruge otvara ventil. Regulacija izlaznog pritiska postiže se praktično stalnim otvaranjem i zatvaranjem ventila. Da ne bi nastale neželjene vibracije pri izjednačavanju sila opruge i sekundarnog pritiska, ugrađen je iznad tanjirića ventila (6) vazdušni ili opružni prigušivač (5). Radni pritisak se očitava na manometru. Ukoliko dođe do naglog povećanja pritiska na sekundarnoj strani, deluje membrana suprotno sili opruge i sabija je. Tada se otvori otvor u sredini mambrane i vazduh pod pritiskom može da struji u atmosferu preko otvora za odzračivanje u kućištu regulatora. 5.7.2.

Regulator pritiska bez otvora za ispuštanje

U trgovini se mogu naći regulatori pritiska bez otvora za ispuštanje vazduha iz sekundarnog voda. Kod ovih ventila nije moguće odzračiti vazdušne cevne vodove. Funkcija: Preko zavrtnja za regulaciju (2) vrši se sabijanje opruge (8), a time istovremeno i membrane (3). Već prema tome kako se reguliše opruga (8) zavisiće i protok (veći ili manji) od primarne prema sekundarnoj strani. Pri tome se podiže osovinica (6) sa membranom (5) više ili manje od sedišta ventila. Ako na sekundarnoj strani nema nikakve potrošnje vazduha pod pritiskom, povećava se pritisak koji deluje na membranu (3) a time i na oprugu (8). Pri ovome opruga (7) potiskuje osovinicu (6) na dole i protok vazduha će od P2 prema P1 biti zatvoren. Tek kada ponovo dođe do potrošnje vazduha na sekundarnoj strani doći će do ponovnog strujanja vazduha od primarne strane.

Slika 5.8. Regulator pritiska sa otvorom za ispuštanje

Slika 5.9. Regulator pritiska bez otvora za ispuštanje

18

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE 5.8. Zauljivač vazduha pod pritiskom Zadatak zauljivača je da pneumatske elemente snabdeva sa dovoljno sredstava za podmazivanje. Sredstva za podmazivanje sprečavaju habanje pokretnih delova elemenata, smanjuju sile otpora kretanja i štite aparate od korozije. Zauljivači vazduha rade najčešće po principu Venturijeve cevi. Razlika pritiska p, između pritiska ispred vazdušne mlaznice i pritiska u najužem delu malznice, služi za to da tečnost (ulje) usisa iz rezervoara i izmeša sa vazduhom. Zauljivač vazduha počinje tek tada da radi, kada je postignuta dovoljno velika brzina strujanja. Kod male potrošnje vazduha postižu se i male brzine strujanja koje nisu dovoljne da proizvedu dovoljno nizak podpritisak koji bi usisao ulje iz rezervoara. Zbog toga se mora paziti na vrednost protoka kroz zauljivač koji je dao proizvođač.

Slika 5.10. Venturijev princip

Slika 5.11. Zauljivač vazduha pod pritiskom

5.9. Pripremne grupe Pripremne grupe su kombinovani uređaji koji se sastoje iz: -

Prečistača vazduha Regulatora pritiska Zauljivača. 19

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE Treba paziti na sledeće: 1. Ukupni protok vazduha u m3/h je odlučujući podatak za određivanje veličine pripremne grupe. Kod suviše velikog protoka nastaje veliki pad pritiska u uređaju. Zbog toga treba paziti na vrednosti koje navodi proizvođač. 2. Radni pritisak ne sme preći vrednosti koje su navedene za pripremnu grupu. Temperatura okoline ne bi trebala da bude viša od 50°C (max. vrednosti za plastične šolje u pripremnoj grupi).

Slika 5.12. Pripremna grupa

Slika 5.13. Simbol za pripremnu grupu

Održavanje pripremne grupe Kod održavanja neophodno je redovno kontrolisati i uraditi sledeće: a)

Prečistač za vazduh: Nivo kondenzata mora se redovno kontrolisati, jer označena max vrednost na šolji za kondenzat ne sme niukom slučaju biti prekoračena. Inače sakupljena kondenzovana voda može da sa vazduhom prođe u razvodni sistem prema uređajima. Za ispuštanje kondenzata odvrnuti zavrtanj na donjoj strani šolje za kondenzat. 20

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE Uložak filtra u prečistaču za vazduh mora se očistiti ukoliko je zaprljan. b)

Regulator pritiska: Ne zahteva nikakvo održavanje ukoliko je ugrađen prečistač za vazduh ispred njega.

c)

Zauljivač vazduha: kontrolisati nivo ulja u šolji zauljivača i po potrebi dopuniti do oznake na šolji. Prečistači od plastike i šolje za ulje ne smeju se čistiti sa ’’TRI’’ sredstvima. Za zauljivač smeju se upotrebljavati samo univerzalna ulja.

5.9.1.

Vrednosti protoka pripremnih grupa

Svi aparati imaju unutrašnji otpor kretanja i zbog toga se na izlazu uvek javlja pad pritiska. Ovaj pad pritiska zavisi od količine protoka i od odgovarajućeg ulaznog pritiska. Na dijagramu je dato više krivih linija, npr. ulazni pritisak u uređaj p1 sa vrednostima 1 bar, 2 bara, 4 bara, i t bara. Na horzontali su date vrednosti pada pritiska ∆p. Pad pritiska ∆p je ukupni pad koji se sastoji iz razlike pritiska na regulatoru pritiska (p1) i pritiska na izlazu iz uređaja (p2). Maksimalni gubitak pritiska ∆p može da odgovara pritisku p2. U tom slučaju je otpor na izlazu uređaja pao na vrednost 0 i postignut je tada maximalni protok. Primer: Protok kod p1 = 6 bara i ∆p = 0,5 bara (p2 = 5,5 bara) iznosi 1,8 m3/h. Treba brižljivo odabrati odgovarajuću pripemnu grupu za određenu mašinu. Pri tome se izbor mora tako izvršiti da zadovoljava maksimalnu potrošnju vazduha u jedinici vremena, izuzev u slučajevima kada je između pripremne grupe i potrošača vazduha ugrađen rezervoar za vazduh.

Slika 34.

6.

VENTILI 6.1. Opšte napomene

Pneumatsko upravljanje se sastoji iz signalnih elemenata upravljačkih elemenata i radnog dela. Signalni i upravljački elementi definišu odvijanje radnog ciklusa radnih elemenata i nazivaju se ventili. Ventili su elementi koji služe zap upravljanje ili regulaciju funkcija START, STOP i PRAVCA u kome treba da se kreće radni eleemnt, kao i regulaciju veličina pritiska i protoka radnog medija kojeg dobavlja hidropumpa ili dolazi iz rezervoara gde je medij smešten pod određenim pritiskom. Naziv ventil važi uopšteno za celu grupu različitih elemenata obuhvaćene sve vrste ventila kao ventili sa zasunom, ventil sa kuglicom, ventil sa tanjirićem, slavine itd. Ovo je definicija zap ventile prema DIN-u 24300, prema preporuci CETOP-a (Comité Européen es Transmissions Oléohydrauliques et Pneumatiques), odnosno ISO/R 1219 – 1970. 21


Prema funkciji razlikujemo sledečih pet glavnih grupa pneumatskih ventila: 1. Razvodnici 2. Nepovratni ventili 3. Ventili za pritisak 4. Protočni ventili 5. Slavine 6.2. Razvodnici Razvodnici su uređaji koji utiču na tok komprimovanog vazduha i to pretežno START, STOP i SMER STRUJANJA. Postoji više vrsta razvodnika s obzirom na različite kriterijume podela. Prema tipu pneumatičkog cilindra, razvodnici se dele za: cilindre jednostranog dejstva i cilindre dvostranog dejstva Prema konstrukcionom obliku na: klipne, pločaste, i ventilske. Prema principu delovanja, postoje razvodnici: direktnog dejstva (pri čemu direktno dejszvo može da bude mehaničko, pneumatsko ili električno) i indirektnog dejstva (kod koji signal upravljanja deluje na razvodnik preko servouređaja). Prema broju radnih položaja, pneumatski razvodnici se dele na: dvopoložajne, tropložajne, i višepoložajne. Konstrukciono razvodnici mogu biti izvedeni sa više priključnih otvoraza dovod radnog fluida (dva, tri, četiri ili više). Osnovna zajednička karakteristika svih navedenih razvodnika jeste upravljački signal male snage i različitog oblika energije koji upravlja strujom gasovitog fluida, i tako obavlja odrešeni red u pneumatskom sistemu. 6.2.1.

Klipni razvodnici

Ovi razvodnici imaju najveću primenu u pneumatskim sistemima. Kao razvodni element kod ove vrste ventila služi razvodni klip koji odgovarajuće priključke međusobno povezuje ili zatvara i to pomeranjem klipa levo ili desno. Sila aktiviranja je vrlo mala, pošto ne mora da savladava bilo kakvu silu opruge ili vazduha sa suprotne strane klipa (kao što je to slučaj kod ventila sa kuglicom ili tanjirićem). Ovi ventili mogu biti aktivirani: manuelno, mehanički, električni ili pneumatski. Za vraćanje ventila u početni položaj mogu se takođe primeniti sve navedene vrste aktiviranja. Dužina puta aktiviranja koji prelazi razvodni klip je znatno duža nego kod ventila sa sedištem. Kod ovog tipa ventila postoji problem zaptivanja. Poznati princip zaptivanja "metal na metal" koji se primenjuje u hidraulici, zahteva vrlo tačno podešavanje klipa i kućišta. Zazor između klipa i otvora u kućištu kod pneumatskih ventila ne sme biti veći od 0,002÷0,004 mm jer u suprotnom bili bi gubici vazduha kroz te zazore i suviše veliki. Da bi se troškovi ovih pasovanja klipova i kućišta sveli na neku razumnu meru, često se zbog zaptivanja na razvodni klip ugrađuju O-prstenovi i dvostruke manžete ili se zaptivanje izvodi preko kućišta ugradnjom O-prstenova. Da bi se izbeglo oštećenje zaptivenih elemenata pri kretanju razvodnog klipa u kućištu, ugrađuju se priključni otvori ventila po obimu čaure ugrađene u kućište. 4

2

14

12 5

14

5

4

1

2

3

12

4

1

3

2

14

12 5

14

5

4

1

2

3

1

3

12

Slika 6.1. Razvodnik 5/2 (princip sa razvodnim klipom) 22


6.2.2. Ventilski razvodnici Ventilski razvodnici ili razvodnici sa sedištem imaju radni element izveden u obliku kuglice, konusa, pločice ili tanjirića. Naleganjem ili odvajanjem radnog elementa od sedišta zatvaraju se i povezuju razvodni putevi radnog fluida. 6.2.2.1. Ventili sa kuglicom Osnovna karakteristika ove vrste razvodnika je jednostavna konstrukcija, zbog čega su vrlo jeftini. Oni se odlikuju vrlo malim gabaritima. Pomoću opruge se potiskuje jedna kugla uz sedište ventila i time se otvara protok vazduha pod pritiskom od P(1) prema A(2). Aktiviranjem tastera potiskujemo kuglicu sa njenog ležišta. Pri ovome aktiviranju moramo savladati silu opruge koja dejstvuje u suprotnom pravcu kao i silu pritiska vazduha. Ovo je ventil 3/2, normalno zatvoren (jer u neaktiviranom stanju nema protoka vazduha od 1 prema 2). Aktiviranje razvodnika može biti manuelno ili mehanički. 6.2.2.2. Ventili sa tanjirićem Ventili prikazani na slici 6.3. izrađeni su na principu tanjirastih zatvarača. Zaptivanje kod ovih razvodnika je vrlo efikasno i jednostavno. Vreme potrebno za uključenje je vrlo kratko i kod vrlo malog hoda tanjirića, stvara se veliki poprečni presek zap protok vazduha. Oni su kao i ventili sa kuglicom neosetljivi na prljavštinu i zbog toga imaju dug vek trajanja. Za vreme aktiviranja tastera dolazi u jednom kratkom periodu aktiviranja do stanja u kome su svi priključci P, A i R povezani jedan sa drugim. Ovo ima za posledicu da kod malih brzina aktiviranja ventila dolazi do strujanja vazduha od P prema R u slobodnu atmosferu pri čemu vazduh pod pritiskom ne vrši bilo kakav rаd. Ovde se dakle radi o ventilima koji imaju prekrivenu fazu napajanja i odvođenja u fazi aktiviranja. Ventil na principu jednonaležnog Slika 6.3. 3/2 Razvodnik – zatvoren u tanjirića su bez prekrivene faze napajanja. Kod njih ne postoji gubitak nultom položaju vazduha pri polaganom uključivanju ventila (slika 6.4.). Aktiviranjem tastera najpre se zatvara odvod od A prema R, pošto taster naleže na tanjirić. Daljim pomeranjem tastera odvaja se tanjirić od sedišta, sada tek može da struji vazduh od P prema A. Povratni hod tanjirića obavlja opruga. Razvodnici 3/2 primenjuju se zap upravljanje cilindara jednostranog dejstva ili za aktiviranje većih razvodnika. Kod normalno otvorenih ventila (otvoreno prema A), aktiviranjem tastera zatvara se prolaz vazduha (pomoću jednog tanjirića od P prema A). Daljim potiskivanjem tastera otvara se jedan drugi prolaz vazduha od A prema R. Tada vazduh može da struji od A prema R. Oslobađanjem tastera vraćaju Slika 6.4. Razvodnik 3/2 (nulti se oba tanjirića istovremeno u svoj početni položaj i to pomoću sile položaj – zatvoren) opruge. Aktiviranje ventila može biti manuelno, mehanički, električno ili pneumatski. Razvodnik 4/2 koji takođe rade na principu naležnih tanjirića sastoji se iz kombinacije od dva 3/2 razvodnike (jedan razvodnik je otvoren a drugi zatvoren u nultom položaju). Razvodnici 3/2 (sa tanjirićem), pneumatski upravljani Dejstvom vazduha pod pritiskom na upravljački klip kod priključka Z, prebacuje se telo ventila u drugi položaj. Priključci P i A se tada Slika 6.5. 3/2 Razvodnik – otvoren u nultom položaju međusobno povezuju. Odvodom upravljačkog priključka Z vraća se i upravljački klip pomoću sile opruge u početni položaj. Tanjirić zatvara prolaz od P prema A. Vazduh iz radnog voda A može sada da izađe iz njega preko R u atmosferu. Slika 6.2..

23


Slika 6.6. 3/2 Razvodnik – pneumatski upravljan

Upravljačka šema

6.3. Elektromagnetni ventili Ovi ventili se primenjuju u slučajevima gde električni upravljački impulsi dolaze od električnog vremenskog relea, električnih graničnih prekidača, graničnika pritiska i sl. Kod upravljanja sa ekstremno velikim odstojanjima, tamo gde je neophodno vrlo kratko vreme prenosa signala i prebacivanja razvodnika, najčešće se primenjuju elementi za upravljanje sa elektromagnetnim razvodnicima. Kod elektromagnetnih razvodnika razlikujemo Slika 6.7. 3/2 Razvodnik – megnetno aktiviranje direktno i indirektno upravljanje razvodnika. Direktno upravljanje. Primenjuje se isključivo kod razvodnika sa malim nazivnim prečnikom, pošto bi za velike nazivne otvore bili potrebni elektromagneti velikih gabarita. Uključenjem elektromagneta on povlači osovinicu razvodnika nagore, pri čemu mora da savlada i silu opruge. Time se postiže da su priključci P i A međusobno povezani. Osovinica zatvara svojom gornjom stranom izlaz R. Isključivanjem magneta oslobađa se osovinica ventila koju sada sila opruge potiskuje na donje sedište ventila i time zatvara protok vazduha od P prema A. Vazduh se iz radnog voda odvodi preko R u atmosferu. Ovaj ventil ne radi na principu bez faze preklapanja pri prebacivanju, vreme aktiviranja je vrlo kratko. Da bi se zadržali mali gabariti elektromagneta, primenjuju se u praksi ventili sa predupravljanjem. Oni se sastoje iz dva ventila, jednog 3/2 elektromagnetnog razvodnika kao predupravljačkog sa vrlo malim nazivnim otvorom i glavnog ventila koji se aktivira vazduhom. 6.4. Predupravljani razvodnik 3/2 (razvodnik sa tanjirićem) U cilju smanjenja sile aktiviranja razvodnika sa mehaničkim aktiviranjem, primenjuje se i ovde princip predupravljanja. Postoje slučajevi u praksi gde veličina sile aktiviranja razvodnika igra odlučujuću ulogu. Način rada: Ventil za predupravljanje je preko jednog otvora povezan sa glavnim vodom za vazduh. Ako se preko točkića aktivira ventil, tada dolazi do otvaranja sedišta ventila za Slika 6.8. 3/2 Razvodnik – predupravljani razvodnik sa točkićem predupravljanje. Vazduh pod pritiskom struji kroz mali otvor prema membrani i pomera tanjirić ventila na dole. Ovo prebacivanje ventila 24


u drugi položaj odvija se na sledeći način: Prvo se zatvara prolaz vazduha od A prema R, zatim se otvara dovod od P prema A. Vraćanje ventila u početni položaj vrši se na taj način što odstupi točkić za aktiviranje ventila. Time se zatvara dovod vazduha prema membrani i istovremeno se vrši odvođenje vazduha. Ugrađena opruga vraća upravljački klip glavnog ventila u prvobitni položaj. Ventili ove konstrukcije mogu se prema potrebi primeniti kao normalno otvoren ili normalno zatvoren. 6.5. Nepovratni ventili Ovi ventili zatvaraju protok sabijenog vazduha u jednom smeru, a propuštaju je u suprotnom. Pritisak vazduha na izlaznoj strani ventila potiskuje pokretni deo ventila koji zatvara prolaz vazduha i time povećava zaptivenost na sedištu ventila. Zatvaranje u jednom smeru može da se izvede konusom, kuglicom, pločicom ili membranom. Simbolično predstavljanje Nepovratni ventil, koji zatvara prolaz vazduha dejstvom sile na element za blokiranje Zatvaranje pomoću protivpritiska (opruga), zatvoreno je ako je izlazni pritisak veči ili jednak ulaznom 6.6. Naizmenični ventil Nazivaju se još ventili dvostrukog upravljanja ili dvostruki nepovratni ventili. Naizmenični ventil ima dva ulaza X i Y a jedan izlaz. Ako vazduh dovodimo na ulaz X tada će kuglica zatvoriti ulaz Y i vazduh struji od X prema A. Obrnuto, strujanje će biti od Y prema A, a ulaz X će biti zatvoren. U slučaju povratnog strujanja vazduha, to je slučaj kod odvođenja vazduha iz cilindra ili ventila, ostaje kuglica u svom prvobitnom položaju pod dejstvom odnosa pritisaka. Ovaj ventil se označava i kao ILI ventil, jer odvaja signale graničnih signalnih ventila koji dolaze sa različitih mesta i sprečavaju strujanje vazduha od jednog prema drugom graničnom ventilu. Ako treba da se aktiviraju

Upravljanje: cilindar jednostranog dejstva

Upravljanje: cilindar dvostranog dejstva

jedan cilindar ili upravljački razvodnik sa dva ili više mesta, tada mora da se primeni naizmenični ventil. Jedan cilindar treba biti aktiviran ručno ili nožno kretanje napred. 6.7. Prigušno-nepovratni ventil Poznati su pod imenom ventili za regulaciju brzine. Kod prigušno-nepovratnih ventila deluje prigušenje samo u jednom smeru strujanja vazduha. Nepovratni ventil sprečava strujanje vazduha u jednom smeru te vazduh može da struji samo kroz podešeni poprečni presek ventila. U suprotnom smeru vazduh ima slobodan prolaz kroz puni poprečni presek kretanja cilindra. Kod cilindara dvostranog dejstva postoje u osnovi dve vrste prigušenja. Prigušno nepovratni ventil treba po mogućnosti ugraditi direktno na cilindar. Ventile je moguće iskoristiti i za prigušivanje dovedenog vazduha i za prigušivanje odvedenog vazduha. 6.8. Ventili za pritiske Ventili za pritiske su elementi koji utiču pretežno na stanje pritisak, odnosno upravljani su na osnovu stanja pritiska. Razlikujemo: 25


• • 6.8.1.

regulatori pritiska ventili sigurnosti Regulatori pritiska

Regulatori imaju zadatak da održe konstantan pritisak, to znači da neregulisani pritisak na manometru treba da ostane konstantan za radne ili upravljačke elemente, nezavisno od toga što ulazni pritisak u mreži menja svoju vrednost. Minimalni ulazni pritisak u regulatoru mora biti veći od ulaznog pritiska. 6.9. Ventili za ograničenje pritiska Ovi ventili se primenjuju uglavnom kao sigurnosni ventili (ventili ograničenja pritiska). Oni sprečavaju da dođe do prekoračenja maksimalno dozvoljenog pritiska u nekom sistemu. Ako je na ulazu ventila postignuta maksimalna vrednost pritiska, otvara se izlaz ventila i vazduh struji u atmosferu. Ventil ostaje otvoren sve dotle dok pritisak ne padne na regulisanu vrednost, kada ugrađena opruga, zavisno od karakteristika opruge zatvara ventil. 6.9.1.

Protočni ventili

Protočni ventili, utiču na protok vazduha pod pritiskom. Oni utiču na količinu protoka vazduha u oba pravca strujanja. Simbolično predstavljanje Prigušni ventil sa promenljivim prigušenjem

6.10.

Slavine

Slavine su ventili kod kojih se protok povećava ili smanjuje kontinualno. Pojednostavljeno prikazivanje slavine. 7.

PNEUMATSKI RADNI ELEMENTI

Pneumatska energija se preko pneumatskih cilindara i vazdušnih motora pretvara u pravolinijsko kretanje napred-nazad i u obrtanje. Pneumatski radi elementi mogu biti: - Pneumatski elementi sa pravolinijskim kretanjem (cilindri sa vazduhom) - Obrtni pneumatski radni elementi 7.1. Pneumatski elementi sa pravolinijskim kretanjem (cilindri sa vazduhom) Ostavrivanje pravolinijskih kretanja pomoću mehaničkih elemenata i sa elektromotorima koji pokreću tu mehaniku moguće je ostvariti samo uz vrlo visoke troškove. Prema konstrukciji i radnim sposobnostima, pneumatički radni cilindri mogu se razvrstati na: radne cilindre jednostranog i dvostranog dejstva, sa prigušivanjem i bez prigušivanja, i na specijalne radne cilindre. Primena radnih cilindara je velika, ali je izrazita kod automatizovanih mašina, presa, pneumatiškog alata, raketa u avionskoj industriji itd. 7.1.1.

Cilindri jednostranog dejstva

Cilindri jednostranog dejstva pogonjeni su samo sa jedne strane vazduhom pod pritiskom. Zbog toga ovi cilindri imaju samo u jednom pravcu kretanja radni hod odnosno snagu da obavljaju određeni rad. Povratni hod klipa odvija se preko sile opruge ugrađene u cilindar ili dejstvom neke spoljne sile. Vazduh je dakle potreban samo za jedan smer kretanja. Sila opruge koja je ugrađena u cilindar je tako proračunata da može klip da vrati u početni položaj sa dovoljno velikom brzinom. Kod cilindara jednostranog dejstva sa ugrađenom oprugom hod je ograničen jer je i dužina izrade opruge ograničena. Zbog toga se ova vrsta cilindara izrađuje za hodove do 100 mm. Ovi radni elementi primenjuju se uglavnom za stezanja, izbacivanja, Slika . Cilindar jednostranog dejstva utiskivanja, podizanja, uvođenja itd. 26


Cilindri jednostranog dejstva mogu biti: • klipni cilindri • membranski cilindri • cilindri sa putujućom membranom Svi ovi cilindri imaju isti pneumatski simbol: 7.1.1.1. Klipni cilindri jednostranog dejstva Zaptivanje se vrši elastičnim materijalima koji su ugrađeni u metalne ili plastične klipove (npr. perbunan). Pri kretanju klizi zaptivna površina po unutrašnjoj glatkoj površini cilindra (slika ). Drugi način izvođenja ove vrste cilindara je da se radni hod izvodi pomoću opruga, a povratni hod komprimovanim vazduhom. Ova vrsta cilindara koristi se u slučaju nestanka energije (kočnice teretnih automobila, železnica i sl.), a prednost je samo dejstvo kočenja. 7.1.1.2. Membranski cilindri jednostranog dejstva Kod ovih cilindara ugrađena je membrana, koja može biti izrađena od gume, plastike ili od metala, i ima ulogu klipa. Na membrani je centrično ugrađena klipnjača. Ovde ne postoji klizno zaptivanje (zaptivanje pokretnih delova), već samo otpor usled istezanja materijala. Ova vrsta konstruktivnog izvođenja cilindra jednostranog dejstva koristi se u izradi uređaja i alata kao i kod utiskivanja, zakivanja i stezanja prilikom presovanja. Položaj membrane u uvučenom položaju, kada nema dovoda komprimovanog vazduha.

Položaj membrane u fazi ostvarivanja radnog hoda (veoma mali radni hod), pod dejstvom komprimovanog vazduha. Slika . Membranski cilindar jednostranog dejstva 7.1.1.3. Cilindri jednostranog dejstva sa putujućom membranom Jedno slično izvođenje kao i u predhodno je i kod cilindara sa putujućom membranom. I kod ovog cilindra primenjena je membrana. Pri dovođenju vazduha membrana se kreće duž unutrašnje površine cilindra i pokreće klipnjaču prema napolje. Ovim cilindrima se mogu postići znatno veći hodovi (oko 50÷ 80 mm) nego kod membranskog cilindra. Otpori su ovde takođe mnogo manji. Slika 7.1. Cilindar sa putujućom membranom

7.1.2.

Cilindri dvostranog dejstva

Sila koja proizvodi vazduh pod pritiskom pokreće klip kod obog cilindra u dva pravca. Kretanje klipa napred i nazad vrši se tačno definisanom silom. Cilindri dvostranog dejstva nalaze primenu naročito tamo gde klip u povratnom hodu treba da izvrši određeni rad. U principu dužina radnog hoda cilindra je neograničena, ali se mora paziti na opasnosti od izvijanja izvučene klipnjače. Zaptivanje je i ovde pomoću klipa i zaptivke ugrađene u klipu pomoću membrane. Delovi cilindra dvostranog dejstva:

27


1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

cev cilindra (košuljica) prednji poklopac zadnji poklopac klipnjača zaptivač čaura za vođenje klipnjače prsten za čišćenje klipnjače manžeta

9) "O" prsten 10) klip Priključci za vazduh smešteni su u poklopcima cilindra. Na slici gore prikazan je cilindar sa prigušenjem na krajevima hoda. Ako se jednim cilindrom pokreću velike mase potrebno je ostvariti lagano zaustavljanje cilindara u prednjem i zadnjem krajnjem položaju da bi se na taj način izbeglo udaranje klipa na poklopac cilindra i eventualna oštećenja. Pre nego što cilindar postigne svoj krajnji položaj, klip sa prigušivanjem zatvara isticanje vazduha u atmosferu. Pri tome ostaje samo mali otvor slobodan i često se može poprečni presek za isticanje vazduha regulisati. Vazduh se u poslednjem delu hoda klipa sabija u cilindru. Ovaj sabijeni vazduh se preko nepovratno-prigušnog ventila (malog poprečnog preseka za isticanje vazduha) ispušta lagano u atmosferu. Sabijanje vazduha u krajnjem položaju klipa oduzima energiju klipu i on se lagano kreće do svog krejnjeg položaja. Kada se klip kreće u suprotnom pravcu, vazduh nesmetano preko nepovratnog ventila struji u cilindar i vrši kretanje. Ostale mogućnosti prigušenja su: -

prigušenje na oba kraja cilindra koja se mogu podešavati

-

prigušenje na strani čela klipa, bez mogućnošću podešavanja

-

prigušenje na strani čela klipa sa mogućnošću podešavanja

7.1.3. Specijalni radni cilindri Cilinar sa obostranom klipnjačom

28


To je cilindar koji na obe strane ima ugrađenu klipnjaču. Klipnjača je prolazna. Vođenje klipnjače je mnogo pouzdanije jer se klipnjača kreće preko dva uležištenja. Ovo omogućuje da se klipnjača optereti i manjim poprečnim silama. Krajnji granični prekidači mogu se ugraditi na strani klipnjače koja je slobodna. Sila u oba smera kretanja klipa je istog intenziteta.

Slika 7.2. Cilindar sa obostranom klipnjačom

7.1.3.1. Tandem cilindar Tandem cilindar je u stvari sastavljen iz dva cilindra dvostranog dejstva koji čine jedinstvenu celinu. Način ugradnje i istovremeno dejstvo vazduha na oba klipa, udvostručuje silu na klipnjači cilindra. Primena ovih cilindara je u slučajevima

gde su potrebne velike sile, a prečnik cilindra ne sme biti veliki.

Slika 7.3. Tandem cilindar

7.1.3.2. Višepoložajni cilindar Višepoložajni cilindar se sastoji iz dva ili više cilindara dvostranog dejstva. Ovi cilindri su, kako je na slici prikazano, međusobno povezani. Dejstvom vazduha pod pritiskom kreću se cilindri pojedinačno naprednazad. Kod kombinacije zap dva cilindra dvostranog dejstva različitih dužina hoda moguće je postići četiri položaja. Primena: - Transport regalapreko transportne trake - Aktiviranje ručica - Ortiranje (dobar-loš-dorada) Slika 7.4. Višepoložajni cilindar

7.1.3.3. Udarni cilindar Veličine sila cilindara sa vazduhom su ograničene i ne zadovoljavaju zahteve kod obrade deformacijama. Cilindar sa velikom kinetičkom energijom je udarni cilindar. Prema jednačinama zap kinetičku energiju, povećanje brzina je jedno od najefikasnijih rešenja zap ostvarenje udarne energije. Udarni cilindri razvijaju brzinu hoda klipa od 7,5 ÷10 m/s (kod normalnih cilindara 1÷2 m/s). Ova brzina se može postići samo specijalnom konstrukcijom cilindara. Energija koju postižu ovi cilindri primenjuju se zap 29


presovanje, zakivanje, prosecanje itd. Udarna sila je, i kod manjih dimenzija cilibdra, vrlo velika. U mnogim slučajevima ovi cilindri se primenjuju umesto presa. Već prema prečniku cilindra, može se postići udarna energija od 25÷500 Nm. NAPOMENA:

Kod većih deformacionih hodova, naglo se smanjuje brzina, a time i udarna energija, te se ne preporučuje zap ove vrste obrade. Način dejstva Zapremina cilindra A je pod pritiskom. Aktiviranjem ventila, pušta se vazduh pod pritiskom u zapreminu cilindra B. Zapremina cilindra A se odzračuje. Kada sila na površini C postane veća nego na prstenastoj površini u zapremini A, dolazi do kretanja klipa u pravcu Z. Slika 7.5. Udarni cilindar

Dok se klip malo pomeri oslobađa se celo čelo klipa za puno dejstvo vazduha pod pritiskom i dolazi do naglog povećanja dejstva sile. Iz zapremine B može vazduh da kroz veliki poprečni presek brzo protiče, čime se postiže veliko ubrzanje klipnjače. 7.1.3.4. Cilindar sa čeličnim užetom Ovo je jedna vrsta cilindara dvostranog dejstva. Na svakoj strani klipa pričvršćen je po jedan kraj čeličnog užeta koje je vođeno preko dve rolnice. Cilindar radi na istezanje. Praktična primena ove vrste cilindra je kod otvaranja i zatvaranja vrata, kod velikih hodova zap male ugradne dimenzije cilindra.

Slika 7.6. Cilindar sa čeličnim užetom

7.1.3.5. Obrtni cilindar Ovo izvođenje cilindara dvostranog dejstva poseduje na jednoj strani klipnjače profilne zupce-zupčasta letva. Preko ovih zubaca klipnjača pogoni i jedan zupčanik te na taj način pretvara linearno i obrtno kretanje – već prema kretanju klipnjače – levo ili desno. Ugao ortanja zupčanika je različit kod raznih proizvođača i kreće se od 45°, 90°, 180°, 270° do 720°. Postoji mogućnost da se pomoću zavrtnjeva zap regulaciju podesi ugao obrtanja koji želimo, ali samo u oblasti do max. mogućeg ugla obrtanja.

Slika 7.7. Obrtni cilindar 30


Obrtni moment zavisi od pritiska, površine klipa i prenosnog odnosa. Obrtni pogon se primenjuje zap okretanje radnih komada, savijanje metalnih cevi, regulaciju klima uređaja, aktiviranje ventila, klapni itd. 7.2. Obrtni pneumatski radni elementi Ovi uređaji pretvaraju pneumatsku energiju u mehaničko obrtanje. Ovi obrtni radni elementi zovu se pneumatski motori. Pneumatski motor Pneumatski motor, bez ograničenog ugla obrtanja, danas spada među najčešće primenjivane radne elemente koji rade pomoću vazduha pod pritiskom. Pneumatski motori se prema konstrukciji dele na: - Klipni motori - Lamelni motori - Motori sa zupčanicima - Turbina (strujni motori). 8. Simboli i sheme Pneumatski sklopovi i sisemi grafički se predstavljaju pomoću pneumatskih šema. Način crtanja šema i simboli kojima se predstavljaju pojedini pneumatski elementi propisani su normom DIN/ISO 1219. Niže su data neka opšta objašnjenja i pravila za crtanje simbola i šema. Osnovni detalji simbola: vod (cev za vazduh) mimoilaženje vodova spoj vodova (račva) regulacijski (signalni) vod rotacijski uređaj (kompresor, pumpa, motor) vratilo, osovina deo mehanizma ventil, izmjenjivač ili sl. zglob na poluzi ili točkić mogućnost podešavanja sklop od više elemenata Detalji vezani uz simbol razvodnika (npr. razvodnik 3/2 - slično prekidaču u elektrotehnici):

−

priključci i razvod

∇

napajanje (sabijeni vazduh) odzračivanje (atmosfera) otvoren prolaz s naznačenim smjerom strujanja zatvoren prolaz

31


Priključci se ucrtavaju na kvadrat koji prikazuje normalni (neaktivirani) položaj razvodnika (u ovom slučaju položaj pod delovanjem opruge). Ostali kvadrati prikazuju aktivirane položaje razvodnika (u ovom slučaju položaj s pritisnutim tasterom). Ovi simboli ne govore ništa o vrsti konstrukcije ventila nego samo pokazuju njegovu funkciju: Položaj ventila predstavlja se jednim kvadratom Broj kvadrata poređanih jedan iza drugog govori nam koliko položaja ventil može imati Funkcija i način dejstva predstavljaju se unutar kvadrata Linije označavaju vodove. Strelice pokazuju smer protoka Zatvaranje – prekidanje protoka kroz ventil – predstavljeno je u kvadratu poprečnom crtom Veza vodova unutar samog ventila predstavlja se jednom tačkom Priključci na ventilu (dovod i odvod vazduha) unose se na kvadratu i predstavljaju nulto stanje odnosno polazni položaj ventila Drugu poziciju postižemo pomeranjem kvadrata dok se vodovi ne poklope sa priključcima

Kao nulti položaj kod ventila sa vraćanjem u polazni položaj (npr. sa oprugom) označava se ono stanje koje zauzimaju pokretni delovi ventila kada ventil nije uključen – aktiviran. Kao početni položaj označava se stanje ventila u upravljačkom sistemu u kome pokretni delovi ventila zauzimaju određeni položaj nakon puštanja vazduha odnosno električne energije u sistem i sa kojom počinje program. Pregled razvodnika Oznaka

Nulti poloćaj

Razvodnik 2/2

Zatvoren

Razvodnik 2/2

Otvoren

Razvodnik 3/2

Zatvoren

Razvodnik 3/2

Otvoren

Razvodnik 4/2

1 vod pod pritiskom 1 vod za odvod

Razvodnik 4/3

Srednji položaj zatvoren

Razvodnik 5/2

2 priključka za odvod

Simbol

Oznaka ventila je zavisna od broja upravljanih priključaka i od broja upravljačkih položaja. Prvi broj u oznaci ventila predstavlja broj priključaka, a drugi broj predstavlja položaje ventila. Način aktiviranja ventila 32


Već prema tome u koje će se svrhe ventili upotrebiti, mogu se ugraditi najrazličitije vrste aktiviranja razvodnika. Simboli koji predstavljaju način aktiviranja razvodnika ucrtavaju se horizontalno na kvadrate. 1. Manuelno aktiviranje

2. Mehaničko aktiviranje

Opšti simbol

Pomoću tastera

Aktiviranje dugmetom

Pomoću opruge

Aktiviranje ručicom, polugom

Pomoću točkića

Nožno aktiviranje pedalom

Pomoću točkića sa praznim povratnim hodom

3. Električno aktiviranje Elektromagnetno sa 1 aktivnim namotajem

4. Pneumatsko aktiviranje Povećanjem pritiska

5. Kombinovano aktiviranje Pomoću elektromagneta i predupravljačkog ventila

Primer 1: 3/2 razvodnik, aktiviran pomoću dugmeta, povratni hod vrši opruga 4/2 razvodnik, aktiviran pomoću elektromagneta sa jednim namotajem, povratni hod vrši opruga Nazivi i objašnjenja nekih izdvojenih simbola u primenjenoj mehanici fluida Elektromotor

Opšti simbol

Kompresor

Opšti simbol

Cilindar dvostranog dejstva sa podesivim prigušenjem

Prigušenje na oba kraja

Cilindar jednostranog dejstva

Povratno kretanje dejstvom opruge

Nepovratni ventil sa prigušenjem

Ventil dopušta slobodan protok u jednom, a prigušuje u drugom smeru

Naizmenični ventil

Dovod sa većim pritiskom povezan je sa odvodom, dok je drugi dovod zatvoren

Brzoispusni ventil

Izlazni otvor povezan je sa atmosferom kada je ulazni bez pritiska 33


Dvopritisni "I" ventil

Ventil za ograničenje pritiska

Grupa za pripremu vazduha

Pritisak na izlazu biće samo ako istovremeno postoji ulazni pritisak sa obe strane Ventil koji ograničava ulazni pritisak otvaranjem izlaza ka rezervoaru ili atmosferi, uz savlađivanje povratne sile (opruge)

Sastoji se od prečistača, regulatora pritiska, manometra i zauljivača

uprošćeno 9.

VEŽBE LIVAČKA KAŠIKA

VEŽBA 1:

– indirektno upravljanje cilindrom dvostranog dejstva -

ZADATAK:

Pritiskom na taster klipnjača cilindra dvostranog dejstva treba da se izvuče tj. spuštanje kašike za sipanje treba da se izvrši pomoću jednog tastera. Puštanjem tastera klipnjača cilindra treba da se vrati u polazni položaj. PARAMETRI: Koristiti cilindar dvostranog dejstva. Za aktiviranje razvodnika se koristi ventil sa mehaničkim aktiviranjem. Za upravljanje pneumatskim cilindrom koristiti ventil sa pneumatskim aktiviranjem a vraćenje oprugom. Crtež

Rad livačke kašike: 1. 2. 3. 4. 5.

Pritiskom na taster klipnjača cilindra se izvlači. Pritiskom na dugme razvodnika, ostvaruje se veza 1 i 2. Na razvodniku kojim se upravlja cilindar pojavljuje upravljački signal 12 (Z), a zatim se aktivira ventil. Priključci 1 i 2 ovog ventila se povezuju i cilindar izlazi u prednji položaj. Puštanjem tastera razvodnika, klipnjača cilindra se pod dejstvom vazduha pod pritiskom vraća u prvobitni položaj.

34

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE REŠENJE ZADATKA

HORIZONTALNO PREMEŠTANJE TERETA

VEŽBA 2:

- indirektno upravljanje cilindrom dvostranog dejstva ZADATAK: Pritiskom na taster klipnjača cilindra dvostranog dejstva treba da se izvuče i premesti teret na traku 1. Ovaj položaj treba tako dugo da se zadrži sve dok se ne pritisne jedan drugi taster i klipnjača se vrati nazad ka traci 2. PARAMETRI: Koristiti cilindar dvostranog dejstva Za aktiviranje razvodnika se koristi ventil sa mehaničkim aktiviranjem. Za upravljanje pneumatskim cilindrom koristiti razvodnik sa pneumatskim aktiviranjem i vraćenjem. Premeštanje tereta: • • • NAPOMENA:

Aktiviranjem ventila, aktiviraće se razvodnik, preko upravljačkog voda. Cilindar dvostranog dejstva prebacuje pokretni deo transportera u drugu poziciju. Ova pozicija će se zadržati u tom položaju, dok se ne aktivira signal od drugog ventila za vraćanje.

Potrebno je ograničiti pritisak maksimalno 3.5 bara ( 350 kPa).

Označavanje elemenata u šemi • Slovno • Brojčano IZVRŠNI ORGAN – uvek dobija 1.0 (2.0, 3.0) Svi elementi vezani za taj izvršni organ ima oznaku 1.1 Elementi odgovorni za izvlačenje dobijaju PARNE OZNAKE Elementi odgovorni za uvlačenje dobijaju NEPARNE OZNAKE Zajednički elementi za sve elemente u šemi (kompresor) dobijaju oznaku 0 Za prigušno – nepovratni ventil između cilindra i razvodnika oznaka 1.01

35


UPRAVLJANJE KAŠIKOM ZA PRESIPANJE

VEŽBA 3:

– indirektno upravljanje cilindrom dvostranog dejstva,automatsko vraćanje klipa -

ZADATAK: Spuštanje kašike za sipanje treba da se Izvrši pomoću jednog tastera. Podizanje kašike treba da se obavi automatskim aktiviranjem razvodnika. PARAMETRI: Koristiti cilindar dvostranog dejstva Za aktiviranje razvodnika se koristi ventil sa mehaničkim aktiviranjem. Za upravljanje pneumatskim cilindrom koristiti razvodnik sa pneumatskim aktiviranjem i vraćenjem. Premeštanje tereta:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. NAPOMENA:

Svi ventili se snabdevaju vazduhom preko 0.1 jedne pripremne grupe za vazduh. Pritiskom na taster-aktiviranjem razvodnika 1.2 klipnjača cilindra se izvlači, kašika se spušta na dole. Pritiskom na dugme razvodnika, ostvaruje se veza 1 i 2. Na razvodniku kojim se upravlja cilindar pojavljuje upravljački signal 12 (Z), a zatim se aktivira ventil. Priključci 1 i 2 ovog ventila se povezuju i cilindar izlazi u prednji položaj. Kada se kašika spusti u donji krajnji položaj ona aktivira krajnji prekidač 1.3 koji prebacuje razvodnik 1.1 u drugi položaj. Kašika se diže na gore.


36


VEŽBA 4:

DOTUR MATERIJALA – indirektno upravljanje cilindrom dvostranog dejstva -

ZADATAK I: Pored transportne trake, sa svake strane se nalazi po jedno radno mesto. Pokretanje trake postiže se pritiskom na taster 1 (radno mesto 1) ili na taster 2 (radno mesto 2). Povratno kretanje klipnjače izvodi se automatski posle dostizanja krajnjeg položaja. PARAMETRI: Koristiti cilindar dvostranog dejstva Za aktiviranje razvodnika se koristi ventil 3/2 sa mehaničkim aktiviranjem. Za upravljanje pneumatskim cilindrom koristiti razvodnik 4/2 sa pneumatskim aktiviranjem i vraćenjem. Izvlačenje i uvlačenje klipa cilindra treba biti lagano. Crtež

NAPOMENA:


ZADATAK II: Treba omogućiti pokretanje trake sa 4 radna mesta (tastera) PARAMETRI: Koristiti cilindar dvostranog dejstva 37


Za aktiviranje razvodnika se koristi ventil 3/2 sa mehaničkim aktiviranjem. Za upravljanje pneumatskim cilindrom koristiti razvodnik 4/2 sa pneumatskim aktiviranjem i vraćenjem. Izvlačenje i uvlačenje klipa cilindra treba biti lagano. Crtež

NAPOMENA:


REŠENJE ZADATKA I

38

HIDRAULIČKE I PNEUMATSKE KOMPONENTE AUTOMATIKE REŠENJE ZADATKA II

Vežba 5: Dizalica prikazana na slici se pokreće pomoću cilindra jednostranog dejstva koji se napaja jednostrano aktiviranim razvodnikom 3/2. Kada je dizalica smeštena u prostoriji uključivanje se, radi sigurnosti, vrši istovremenim pritiskom dva prekidača. Ako je dizačica postavljena napolju uključivanje se vrši pritiskom na treći prekidač postavljen napolju. Projektovati sistem upravljanja na bazi pneumatike sa klipnim razvodnicima. •

Nacrtati upravljačku šemu

•

Označiti vodove na ventilima.

•

Označiti elemente u šemi.

REŠENJE ZADATKA

39

Pneumatika Osnove

Recommend Documents