Unităţi pentru prepararea aerului comprimat Notiuni generale
Yüklə 83,79 Kb.
|
|
Unităţi pentru prepararea aerului comprimat 1.Notiuni generale Aerul comprimat folosit în sistemele pneumatice poate fi produs local , cu ajutorul unui compresor sau centralizat într-o staţie de compresoare . În staţia de compresoare , aerul este aspirat din atmosferă şi comprimat cu ajutorul compresoarelor , după care este tratat şi înmagazinat în rezervoare tampon , de unde este distribuit consumatorilor
Fig.1- Unitate F.R.L. Sectionata ( Excelon - NORGREN ) 1. sistem de conexiune cu autoblocare; 8. membrană regulator de aer; 2. purjor manual; 9. diafragmă (restrictor de presiune) 3. diafragmă de acces şi obturare; 4. cupolă ungător; 5. cuvă ungător; 6. reglare presiune regulator; 7. inel „O”;
Grupul din figura 4 poate livra sistemului deservit: -aer nelubrifiat , la presiunea P1 ; -aer lubrifiat , la presiunea P1 ; -aer uscat , la o presiune joasă P2.
Regulatoarele realizează următoarele funcţii: -reglează presiunea de la ieşirea echipamentului pe la valoarea dorită ; -menţine presiunea reglată constantă , în anumite limite , atunci cand în timpul funcţionării variază presiunea de intrare pi şi se modifică consumul de debit mc din aval de echipament . Datorită acestor funcţii îndeplinite de echipamente, el este întâlnit fie sub denumirea de reductor de presiune sau regulator de presiune. Reglarea se face prin mai multe metode : -reglare prin deversare ; -reglare prin izolarea compresorului ; -reglare internă ; -reglare prin intervenţii asuprea motorului de antrenare. Reglarea prin deversare.După compresor, pe racordul de refulare, se instalează o supapă de limitare a presiunii . La orice tendinţă de depăşire a presiunii reglate, supapa deversează în atmosferă până când supra-presiunea se anulează. 
Fig. 1 –Reglare prin deversare În general instalaţiile de reglare au următoarele părţi componente : 1 - Compresor ; 2 – Motor de antrenare ; 3 – Supapă de deversare ; 4 – Rezervor ; Reglarea prin izolarea compresorului . Se culege un semnal de reacţie în aval de rezervor care comandă un distribuitor tip 2/2 normal deschis cu revenire cu arc , plasat pe racordul de aspiraţie al compresorului .Orice creştere a presiunii peste valoarea prescrisă , determină închiderea distribuitorului , astfel încât compresorul nu mai debitează aerul în sistem până când presiunea nu revine la valoarea prescrisă. Prescrierea presiunii se face cu un şurub care reglează presiunea aerului de revenire . Acest tip de reglare se foloseşte la compresoarele cu piston şi la cele cu angrenaje. 
Fig. 2 – Reglare prin izolarea compresorului Reglarea internă Deschiderea supapei de aspiratie este controlata de un greifer pneumatic comandat de o reactie de presiune culeasa din racordul de refulare. Când presiunea în sistem creste la o anumita valoare, supapa de aspiratie ramâne deschisa si aerul aspirat este refulat tot pe aspiratie la presiunea atmosferica. Acest tip de reglare îl întâlnim la compresoarele cu piston de mare capacitate.
Reglarea prin droselizare Pe aspiraţia compresorului se monteaza un drosel (supapa de debit) care menţine presiunea constantă.
a) În cazul în care masina de antrenare este un motor cu ardere interna, se regleaza turatia acestuia, manual sau automat, utilizând o reactie de presiune (fig.4) sau prin traductoare. Cilindrul CR preia functia de reglare a pompei de injectie (sau a carburatorului), decelerând motorul de antrenare la orice tendinta de crestere a presiunii în sistem. Corespunzator, debitul oferit de compresor scade. Utilizarea unui cuplaj centrifugal permite decuplarea totala a compresorului la o anumita turatie. Acest sistem de reglare este utilizat mai ales pe utilajele mobile.
Fig.4 Cazul în care masina de antrenare este un motor cu ardere interna b) Daca motorul de antrenare este electric (fig.5), se introduce în schema de comanda a motorului un releu de presiune RP (presostat) reglat astfel încât sa comande dezactivarea contactorului C, deci oprirea motorului de antrenare când presiunea în sistem atinge o anumita valoare 
Fig.5 Cazul în care masina de antrenare este un motor electric 
Fig. 6–Regulator de intervenţie a motorului de antrenare Părţi componente : 1-şurub ; 2-taler superior ; 3-arc ; 4-orificiu ; 5-taler inferior ; 6-membrană ; 7-scaunul supapei ; 8-supapă ; 9-tijă ; 10-arc ; 11-orificiu;
Presiunea de ieşire este reglată prin intermediul membranei 6 pe suprafaţa de jos a membranei acţionează presiunea de ieşire pe , în timp ce cealaltă suprafaţă acţionează arcul 3 a cărei forţă de pretensionare este reglabilă prin intermediul şurubului1 . Atunci cand forţa de pretensionare este zero , membrana 6 se afla în poziţia de referinţă , iar supapa plană 8 este poziţionată pe scaunul 7, aceasta înseamnă că presiunea de ieşire este zero , pentru o anumita forţă de pretensionare , fie aceasta Fa centrul rigid al membranei şi odata cu el şi tija 9 şi supapa 8 se vor deplasa faţă de poziţia de referinţă . În acest fel între supapa plană 8 sau scaunul 7se va genera o secţiune de curgere căreia îi va corespunde o anumită pierdere de presiune ∆ho; presiunea de ieşire va fi atunci Peo=Pio - ∆ho. Deci prin intermediul forţei depretensionare (reglabilă cu ajutorul şurubului 1), se poate obţine la ieşirea echipamentului presiunea dorită. În momentul efectuării reglajului , presiunea de intrare şi consumul de debit din aval de echipament au fost considerate la valorile Pio şi respectiv me. În cazul în care consumul de debit devine zero , secţiunea de curgere prin echipament devenind nulă . Eventualele scăpări de aer pot determina creşterea presiunii de ieşire. În această situaţie membrana 6 se deplaseazăî în sus , şi cum deplasarea supapei 8 şi a tijei 9 nu mai este posibilă,tija 9 pierde contactul cu scaunul prelucrat pe talerul inferior 5 , realizându-se în acest fel eliminarea surplusului de aer şi menţinerea constantă la valoarea Peo a presiunii de ieşire. 3. Răcirea aerului comprimat Pentru a evita variaţia parametrilor fizici ai aerului comprimat utilizând ca agent de lucru , precum şi pentru protecţia echipamentelor pe care le transferă, aerul comprimat trebuie sa aibă o temperatură cât mai constantă şi cât mai apropiată de cea a mediului în care se află instalaţia. La ieşirea din compresor aerul poate atinge temperaturi de pană la 200˚ C. Dacă ar intra în instalaţie cu o temperatură apropiată de această valoare , efectele ar putea fi urmatoarele : -deformarea sau topirea paharelor filtrante şi ungătorului ; -înmuierea ,deformarea şi ruperea conductelor din plastic ; -alterarea elementelor de etanşare elastomerice ; -griparea unor aparate , prin modificarea jocurilor între piesele mobile şi fixe , datorită dilataţiei; Se recomandă ca temperatura aerului să fie în jurul valorii de minim 10˚ C iarna şi maxim 30˚ C vara , dar în niciun caz nu va depaşi 50 ˚ C. Răcirea aerului se poate face chiar din faza de comprimare , acest lucru protejează şi compresorul . În figura 1 compresorul este prevăzut cu un cilindru care răceşte în permanenţă cilindrul (similar motoarelor termice ). O alta metodă de răcire este suflarea de aer asupra cilindrului de comprimare . 
Fig. 1 – Compresor prevăzut cu cilindru de răcire Prevăzut cu aripioare de răcire (Fig. 2), aripioarele măresc suprafaţa de schimb de căldura cu mediul, iar aerul suflat peste cilindru permite transferul mai rapid al căldurii de la maşină către mediu . 
Fig. 2 –Compresor prevăzut cu aripioare de răcire În general , aceste două metode de răcire se combină cu o a treia metodă de răcire (fig. 3) care se aplică compresorului cu mai multe trepte ; în canalizaţia dintre treptele 1 şi 2 ( în cazul compresorului cu două trepte ) se instalează un schimbător de căldură sau un agregat de răcire , ce permite reducerea temperaturii aerului . 
Fig. 3 – Compresor cu mai multe trepte În mai multe cazuri, metodele de răcire descrise mai sus , nu sunt suficiente , motiv pentru care unităţile de producere a aerului comprimat se completează cu agregate de răcire a aerului după ce acesta a ieşit din compresor. 4. Uscarea aerului comprimat Aerul din atmosferă conţine o anumită cantitate de apă , sub formă de vapori .Această apă se regăseşte în aerul comprimat furnizat consumatorului. Prezenţa ei afectează substanţial funcţionarea instalaţiilor,din acest motiv fiind necesare măsuri de eliminare, prin uscarea aerului. Efectele apei aflată în aerul comprimat utilizat ca agent de lucru sunt : -la temperaturile scăzute poate forma dopuri de gheaţă în conducte sau în aparate , scoţând instalaţia din funcţiune ; -corodează elementele din oţel din aparate ; -micşorează viteza de comutare a aparatelor sau chiar le blochează ; -în amestec cu uleiul de ungere formează un amestec ce încetineşte viteza de comutare a aparatelor sau chiar le blochează .
Este necesar să definim câţiva parametri care caracterizează umiditatea : Punctul de rouă – este temperatura la care trebuie răcită o masă de aer pentru a obţine un anumit grad de uscare a sa , prin eliminarea apei conţinută sub formă de vapori. Cu cât această temperatură este mai mică , cu atât mai multă apă conţinută în aer este condensată şi eliminată . Uzual , aerul se usucă la un punct de rouă situat intre 2˚C şi 5 ˚C .În practică , de multe ori este necesar să calculăm cantitatea de apă conţinută de aer sub formă de vapori . Diagrama (curbă) punctului de rouă este un instrument care facilitează rezolvarea acestei probleme . Umiditatea absolută (Ua)- este cantitatea de apă conţinută de 1m³ de aer la un moment dat, în condiţii oarecare . Se măsoară în [g/m³]. Umiditatea de saturaţie (Us)- este cantitatea maximă de apă ce poate fi preluată sub formă de vapori de 1m³ de aer la o temperatură dată . Se măsoară în [g/m³]. Umiditatea relativă (Ur)- este raportul dintre umiditatea absolută şi umiditatea de saturaţie. Ur= Curba (diagramă) punctului de rouă . În fig 1 este reprezentată diagrama punctului de rouă , care arată variaţia conţinutului maxim de apă din aer în funcţie de temperatură . Se observă că pe masură ce scade temperatura, scade din conţinutul de apă.Interpretând această diagramă tragem concluzia că o metodă de uscare a aerului ar fi răcirea acestuia.
Principala modalitate de limitare a accesului apei în instalaţia pneumatică este uscarea aerului , prin diferite metode . Această măsură completează cu măsuri de evitare a condensării a apei în circuitele pneumatice , prin menţinerea unei temperaturi cât mai constante şi depărtate de punctul de rouă a aerului , între punctele de intrare şi de ieşire din instalaţie , precum şi măsuri de colectare şi evacuare a apei condensată în circuite .
-prin răcire ; -prin adsorbţie ; -prin absorbţie; -prin supracomprimare. Uscarea aerului prin răcire Este cea mai întâlnită metodă de răcire ; funcţionează economic , sigur , iar întreţinerea instalaţiei este ieftină .Prin răcire se poate atinge punctul de rouă de 2˚C - 5 ˚C. În figura 2 este prezentată schematic structura unei instalaţii de uscare prin răcire .
Aerul intră în instalaţie având o temperatură relativ ridicată , datorită procesului de comprimare şi traversează schimbătorul de căldură 1 , unde cedează o parte din căldură . În această fază se produce o primă condensare a vaporilor de apă , iar lichidul rezultat este colectat în rezervorul colector 2. Înainte de ieşirea din instalaţia de uscare , aerul trece iaraşi prin schimbătorul de căldură , unde recuperează o parte din căldură cedată iniţial , ajungand la o temperatură apropiată de cea optimă pentru buna funcţionare a instalaţiei. Desigur că aceste procese sunt controlate prin automatizare , în mai mică sau în mai mare masură , a instalaţiei . Această metodă de uscare este larg folosită , datorită fiabilitaţii, consumului redus de energie si eficienţă.
Metoda se bazează pe fenomenul de adsorbţie , ce constă în depunerea particulelor de apă pe suprafaţa unor cristale de dioxid de siliciu sau altă suprafaţă cu proprietăţi absorbante. În figura 2.13 este reprezentată schematic structura unei staţii de uscare prin adsorbţie.
În momentul în care particulele de adsorbant sunt complet acoperite cu apă , adsorberul A1 este saturat , iar eficienţa lui scade. Din acest motiv instalaţiile de uscare de acest tip sunt prevăzute cu două adsorbere care funcţionează alternativ : când unul usucă aerul , celălalt este regenerat ; adsorberul A2 este izolat faţă de aerul comprimat prin robinetele 3a şi 3b care sunt închise şi este traversat de un curent de aer uscat sau încălzit , prin conducta 5. Aerul uscat ( cald) produce vaporizarea apei colectată în adsorber şi o evacuează în atmosferă . Când adsorberul A1 este saturat , robinetele 2a şi 2b se închid , robinetele 3a şi 3b se deschid , iar robinetul 4 comută. În acest fel , adsorberul A2 preia uscarea aerului , iar adsorberul A1 se regenerează . Uscarea aerului prin absorbţie Este un proces pur chimic , ce constă în reacţia dintre apa conţinută în aerul comprimat şi o substanţă chimică granulată , care în contact cu apa un compus fluid care se separă gravitaţional şi este evacuat din instalaţie . În figura 2.14 este reprezentată schematic structura unei instalaţii de uscare prin absorbţie.
de unde este evacuată prin purja 5. Aerul uscat iese din recipient pe la partea superioară a cestuia (orificiul 2) Agentul higroscopic trebuie să fie înlocuit la intervale regulate deoarece temperatura punctului de rouă creşte în funcţie de consumul de sare în timpul procesului. Este posibilă obţinerea unui punct de rouă de 5˚C la 7bar. Principalele avantaje ale acestei metode sunt costurile scăzute de cumpărare şi de exploatare. Dezavantajele sunt datorate faptului că temperatura aerului la intrare nu poate fi mai mare de 30˚C si că agenţii chimici utilizaţi sunt puternic corozivi. Aşadar este necesară dispunerea după uscător a unui sistem de filtrare special, pentru a nu se permite pătrunderea în sistemul pneumatic a ceţii fine corozive. Uscarea prin supracomprimare Uscarea prin supracomprimare se bazează pe efectul de eliminare a apei din aerul comprimat , prin condensare , pe măsură ce presiunea acestuia creşte .Deoarece comprimarea înaltă a aerului este problematică , această metodă de uscare este eficientă în combinaţie cu celelalte metode de uscare cunoscute . Un anumit grad de uscare prin comprimate se obţine chiar în rezervorul tampon , care este prevăzut cu sistem de purjare. În aplicaţii nu este judicioasă , din punct de vedere economic , o uscare foarte puternică , ea trebuie corelată cu cerinţele de utilizare ade instalaţiilor consumatoare. Uscarea aerului trebuie completată cu măsuri de menţinere cât mai constantă a temperaturii aerului între punctul de intrare în instalaţie şi cel de ieşire , pentru a împiedica condensarea vaporilor de apă între aceste puncte .
Filtrarea este una din cele mai importante cerinţe pentru agentul de lucru utilizat în acţionările şi comenzile pneumatice . De calitatea filtrării depind fiabilitatea şi durabilitatea elementelor ce alcătuiesc instalaţia , precum şi performanţele sistemului, în ansamblu. Sunt stabilite patru trepte de filtrare , parametrul fiind fineţea de filtrare.
Filtrarea presupune separarea , colectarea şi îndepărtarea particulelor ce contaminează aerul comprimat şi într-o anumită măsură , a apei purtată de curentul de aer . Ideal este că această filtrare să fie cât mai completă , însă din punct de vedere energetic şi a costurilor de întreţinere nu este judicios. Producătorii de aparate pneumatice specifică în cataloagele de produse fineţea de filtrare necesară , iar producătorii de utilaje echipate pneumatic instalează filtre corespunzătoare. Tabelul 2 – Aplicaţii în funcţie de fineţea de filtrare
În tabelul de mai sus , pentru diferite aplicaţii se recomandă ( orientativ) fineţea de filtrare necesară . În afară de fineţea de filtrare , doi dintre cei mai importanţi parametri ai filtrelor sunt :
La orice filtru , capacitatea de filtrare scade în timp .Acest lucru este sesizat prin creşterea căderii de presiune între racordurile filtrului şi prin micşorarea debitului de aer care îl traversează . Orientativ , durata de serviciu a unui element filtrant de 1 – 3 luni , această durată depinzând de mai mulţi factori cum ar fi : tipul şi fineţea filtrului , numărul de ore funcţionare efectivă , calitatea aerului comprimat utilizat. Filtrul trebuie plasat cât mai aproape de elementele protejate , mai jos decât ele (dacă este posibil ) şi în poziţie verticală , cu respectarea strictă a sensului de montare indicat pe carcasă . Cartuşele filtrante se execută din materiale textile (bumbac , fetru, vată minerală , etc.) din materiale plastice sau din pulberi metalice sinterizate . Cartuşele filtrante din materiale plastice sau din pulberi metalice sinterizate, deşi sunt mai scumpe , se recomandă a fi folosite datorită multiplelor avantaje pe care le oferă: -filtrare foarte bună , în plajă 2-100µm; -cădere de presiune redusă ; -rezistenţă mecanică bună ; -rezistenţă la temperaturi mari; -rezistenţă la coroziune; -durabilitate ; -permite recondiţionarea.
Datorită fiabilităţii eficienţei ,utilizarea purjelor automate uşurează mult activitatea de explorare şi întreţinere a unităţilor de preparare a aerului comprimat. In fig 2.16 se poate vedea o purjă automată sectionată:
Ca urmare , aerul comprimat pătrunde prin tubul 6 în spaţiul închis de membrana 9 şi apasă asupra acesteia , deformând-o. Piuliţa în care este practicat orificiul 7 este împinsă spre stânga şi apasă asupra elementului mobil al supapei de evacuare 12 , determinând deschiderea acesteia . Apa colectată în purjă este evacuată prin orificiul 13 în atmosferă , iar membrana elastică se retrage în poziţia iniţială , permiţând închiderea supapei 12. 6. Ungerea aerului comprimat Lubrifierea este operaţia de ungere a organelor aflate în mişcare , scopul este de a reduce uzura lor datorită frecării . Deoarece aerul nu are proprietăţi de ungere , această se face cu ulei . În funcţie de fineţea picăturilor de ulei pulverizate în masă de aer se distrug două tipuri de ungătoare: -ungătoare cu pulverizare obişnuită -ungător cu pulverizare fină Dispozitivele care asigură ungerea agentului de lucru se numeste ungător. Funcţionarea unui ungător se bazează pe principiul lui Venturi. Dacă la o conductă se îngustează secţiunea , se produce o diferenţă de presiune între cele două capete . Aceste fenomen se poate demonstra cu un tub manometric montat ca în figură 2.17.
Din punct de vedere a ungerii există trei tipuri de instalaţii : -instalaţii în care nu este permisă ungerea -instalaţii la care ungerea este indiferentă -instalaţii la care ungerea este obligatorie . n figura 2. este reprezentată structura unui ungător . 
Fig. 2 Ungător Părţi componente : 1 -carcasă ; 2 – orificiu de intrare ; 3 – supapă de sens ; 4- cameră de picurare ; 5 - secţiune îngustă ; 6 – orificiul de ieşire ; 7 – supapă de sens ; 8 – tub de aducţiune ; 9 – pahar ; 10 – orificiul de aducţiune a uleiului în camera de picurare . Funcţionare Aerul comprimat intră prin orificiul 2 , traversează porţiunea îngustă şi iese prin orificiul 6. Supapa de sens 3 este deschisă , aerul comprimat apasă asupra uleiului din paharul 9. Datorită efectului Venturi , uleiul urcă în camera de picurare şi de aici ajunge în camera de aer . La impactul cu jetul de aer , picăturile de ulei sunt pulverizate şi sunt preluate de curent sub formă de ceaţă fină . Supapa de sens 3 şi 7 au rolul de a menţine ungătorul amorsat atunci când se opreşte alimentarea circuitului . În figura 3 este reprezentat un dispozitiv de reglare a debitului de ulei . 
Părţi componente : 1 – carcasă ; 2 - şurub de reglare a debitului de ulei ; 3 - camera de picurare ; 4 - carcasă ungător ; 5 – canal ungător ; 6 - orificiu de evacuare ; 7 – orificiu de alimentare a camerei de picurare . Yüklə 83,79 Kb. Dostları ilə paylaş:
|
Fig 4 Purjă automată secţionată
