تـجـهــیـــزات پـنـومــاتیــــــک      (Pneumatic Equipment)
تـجـهــیـــزات پـنـومــاتیــــــک      (Pneumatic Equipment)
تـجـهــیـــزات پـنـومــاتیــــــک      (Pneumatic Equipment)

تـجـهــیـــزات پـنـومــاتیــــــک (Pneumatic Equipment)

 در زبان یونانی پنوما به معنای تنفس باد بوده و در صنعت ،سیستم های پنوماتیکی را انتقال دهندگان انرژی و مبدلهای نیروی حاصل از گازهای فشرده به نیروی مکانیکی می نامند. این سیستم ها عموما" جهت تولید نیروهایی تا حدود 10 کیلو نیوتن ، در مواقعی مورد استفاده قرار می گیرند که سرعتی بالا(در حدود2 تا 3 متر در ثانیه) در حرکت مورد نیاز باشد.از جمله مزایای یک سیستم پنوماتیک می توان به در دسترس بودن سیال متراکم شونده، طراحی سیستم توزیع آسان ، عدم تداخل نوسانات دمایی در عملکرد دستگاه ها ،ایمنی بالادر برابر انفجار و و بار ناگهانی اضافه، تعمیرات کم هزینه و کم خطر (به دلیل وجود قطعات پنوماتیك و اتصالات نسبتا ارزان و از نظر ساختمانی ساده) ،عدم ایجاد آلودگی (تا حدی که حتی امکان استفاده از آنها را در صنایع غذایی و دارویی ممکن ساخته است) اشاره نمود.
یک مدار پنوماتیکی عموما" شامل 6 بخش اصلی می باشد که عبارتند از:
- کمپرسور یا تولید کننده گاز فشرده
-عناصر خشک کننده و خنک کننده هوای فشرده
-سیستم توزیع کننده
- عملگرها
-شیر ها و ابزارهای کنترل کننده
-پردازش گر یا تحلیل کننده اطلاعات

 

- کمپرسور
از کمپرسورها برای فشرده کردن گازها استفاده می‌شود. در حقیقت کمپرسورها وسایلی هستند که با صرف انرژی مکانیکی، سیال را با سرعت به درون خود مکیده و سپس آنرا فشرده می‌سازند. برای انتخاب یک کمپرسور مناسب می بایست به نکاتی همچون :مقدار هوای فشرده همراه با فشار و دمای مورد نیاز سیستم ،نوع کمپرسور، سطح رطوبت قابل قبول، حجم مخزن مورد نیاز جهت کاهش نوسانات فشار، اندازه خطوط انتقال و سایز شیرهای کنترلی.... توجه نمود. کمپرسورها به طور کلی دو دسته ذیل تقسیم می شوند:
1-کمپرسور های جابه جایی مثبت (Positive Displacement Compressor)

در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به صورت متناوب صورت می‌پذیرد این کمپرسورها خود به دو دسته رفت و برگشتی (بدون میل لنگ (مانند کمپرسورهای دیافراگمی)/با میل لنگ (مانند کمپرسورهای پیستونی ) و دورانی (تک/ دو محوره) تقسیم بندی می شوند. در این کمپرسور ها قدرت تراکم نسبت به نوع دینامیک بیشتر و دبی به مراتب کمتر از نوع دینامیک می‌باشد.
یک کمپرسور رفت و برگشتی (Reciprocating compressor) یا کمپرسور پیستونی (Piston compressor) از پیستون‌هایی که توسط یک میل لنگ حرکت می‌کنند برای رساندن گازها به فشار بالا استفاده می‌کند، گاز ورودی به منیفولد مکش وارد می‌شود و پس از آن به سیلندر تراکمی جریان می‌یابد و در آن‌جا توسط یک پیستون که حرکت رفت و برگشتی خود را از یک میل‌لنگ می‌گیرد متراکم و پس از آن تخلیه می‌شود.
اصول کار کمپرسورهای دیافراگمی نیز مانند کمپرسورهای پیستونی بر اساس تغییرات حجم داخل کمپرسور است که به توسط حرکت رفت و برگشتی دیافراگم انجام می‌شود . دیافراگم‌ها بسته به طراحی کمپرسور بر اساس فشار درجه حرارت و... از جنس‌های مختلفی نظیر لاستیک فلز و یا پلاستیک‌های مخصوصی ساخته می‌شوند.
در کمپرسورهای دورانی حجم معینی از گاز در فضای بین دو قطعه محبوس شده و سپس در اثر کاهش حجم فضای مذکور فشار افزایش داده شده و به سمت قسمت خروجی هدایت می شود.لازم به ذکر است به دلیل کم بودن فشار کاری و تراکم نه چندان بالای این کمپرسورها سرعت گاز (به مانند برخی کمپرسورهای گریز از مرکز) به سرعت صوت نرسیده و مشکلات ناشی از این پدیده در این نوع کمپرسورها بسیار نادر به شمار می آید. متداولترین کمپرسورهای دورانی عبارت انداز: کمپرســـورهای حــلزونی(Screw Type compressors) ،کمپرسور های پره ای  (Vane type Compressor)، کمپرسورهای حلقه روغنی (Liquid Ring)، کمپرسورهای گوشواره ای (Lobe Type)، وکمپرسورهای اسکرال (Scroll Type Compressor)

2- کمپرسورهای دینامیکی (Dynamic Compressor)

در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به طور دایمی است. انواع کمپرسورهای دینامیکی عبارت اند از: الف- کمپرسور گریز از مرکزیاجریان شعاعی (Centrifugal) ب-جریان محوری (Axial)

در کمپرسور گریز از مرکز، هوا با استفاده از پره‌های شعاعی وارد مرکز پروانه دواری می‌شود و توسط نیروهای گریز از مرکز به سوی محیط پروانه دوار، به بیرون پرتاب می‌شود.
 قبل از اینکه هوا به مرکز پروانه دوار بعدی رانده شود، از یک پخش کنند و یک محفظه حلزونی عبور می‌کند، که در این محفظه انرژی جنبشی به فشار استاتیک تبدیل می‌شود.
در یک کمپرسور محوری (Axial compressors) ، هوا یا گاز از میان ردیف‌هایی از پره‌های ثابت و متحرک در امتداد محور گردان کمپرسور عبور می‌کنند. بدین ترتیب سرعت هوا به تدریج هم‌زمان با اینکه پره‌های ثابت انرژی جنبشی را به فشار تبدیل می‌کنند، افزایش می‌یابد.

 

- عناصر خشک کننده و خنک کننده هوای فشرده
دستگاه یا مجموعه ای که وظیفه آن مراقبت از هوای فشرده است را واحد مراقبت می گویند.این بخش شامل فیلتر هوا،رگولاتور ، روغن زن ویک نمایشگر فشار می باشد.
- فیلتر و رطوبت گیر هوا:
وظیفه جداسازی کلیه آلودگی ها و رطوبتی که در طول مسیر تولید هوای فشرده ایجاد گردیده را به عهده دارند. هوا با ورود به فيلتر از روي صفحه‌اي میگذرد که به آن حرکت دوراني داده و باعث ايجاد نيروي گريز از مرکز می گردد ،بدين ترتیب ذرات جامد و آب از آن جدا شده و در ته کاسه فيلتر رسوب میکنند. این ناخالصی ها باید قبل از اینکه مقدارشان از علامت حد مجاز بالاتر رود تخلیه گردیده تا مجدادا" وارد هوای ورودی نگردند.
- شير تنظيم فشار (Pressure Regulator)
رگلاتور همواره فشار سیستم (فشار ثانویه) را مستقل از نوسانات فشار خط (فشار اولیه) و میزان مصرف هوا به صورت ثابت و یکنواخت نگه می دارد ؛ باید در نظر داشت که فشار اولیه همواره می بایست از فشار ثانویه بیشتر بوده (امکان افزایش فشار در این نوع شیر ها وجود نداشته) و بعضی از آن ها امکان تخلیه فشار اضافی داخل شبکه را نیز دارا می باشند.
- روغن زن هوای فشرده
روغن زن ها مقدار کمی از غبار روغن (عموما" روغن های با پایه نباتی متناسب با جنس آب بند های تجهیزات) را پس از عبور هوا از فیلتر و شیر تنظیم فشار ، جهت روغن کاری سیلندرها و شیرهای مدار پنوماتیکی به هوای سیستم تزریق می نمایند.این عمل علاوه بر روانکاری تجهیزات تا حدودی از زنگ زدگی قطعات نیز محافظت می نماید.

 

- سیستم توزیع کننده
توزیع هوای فشرده در سیستم پنوماتیکی یکی از مهمترین بخشهای طراحی و اجرای آن می باشد . انتخاب صحیح قطر شیلنگها , سایز شیر آلات و رگلاتورها ... در طراحی یک سیستم پنوماتیک بسیار مهم بوده و وجود یک سیستم مناسب توزیع هوای فشرده می تواند اهدافی همچون کاهش هزینه های اتلاف انرژی و افزایش راندمان تجهیزات پنوماتیکی را در بر داشته باشد.
سیستم صحیح توزیع هوای فشرده می بایست کلیه نیازهای نقاط مصرف هوا را با حداقل اتلاف برآورده ساخته و دارای ظرفیت کافی برای طرح مورد نظر و توسعه و افزایش نقاط مصرف در آینده باشد. به منظور دستیابی به اهداف مذکور می بایست به ایجاد شرایطی همچون فشار هوای کافی در نقاط مصرف ، حداقل نشتی هوا، ظرفیت کافی و کیفیت مناسب هوا ، توجه کافی صورت پذیرد. همچنین باید در نظر داشت که تامین فشار لازم باعث افزایش راندمان دستگاه و جلوگیری از فرسودگی آن خواهد شد ضمن اینکه نشتی از 5% ظرفیت اسمی نباید تجاوز بنماید. برای این منظور استفاده از تجهیزات خط هوا با کیفیت عالی ضروری می باشد. انتخاب شیرها، واحدهای مراقبت هوا، لوله های لاستیکی و اتصالات، با کیفیت خوب روشهایی هستند که در این راه موثرند.

 

- عملگرها
سیلندر های پنوماتیکی در واقع نوعی ابزار انتقال قدرت به شمار می آیند که توسط اعمال نیروی باد بر سیلندر محفوظ در لوله استوانه ای شکل وظیفه تبدیل انرژی باد به حرکت مکانیکی کنترل شده را بر عهده دارند. در انتخاب سیلندرها ( با توجه به نیرویی که جهت انتقال از سیلندر انتظار می رود )باید به طول مقدار فاصله ایی که پیستون طی خواهد کرد (Stroke) قطر پیستون و فشار قابل تحمل سیلندر توجه نمود. عمل کننده ها یا سیلندر ها به طور کلی به دو دسته :1-سیلندر های خطی( سیلندر یک طرفه و دو طرفه ) و 2- عمل کننده های دورانی (موتورهای پنوماتیکی و سیلندرهای دورانی) تقسیم بندی می شوند که انواع متداول استفاده شده در صنعت آنها عبارتند از:
1-Through rod air cylinders-6 Cushion end air cylinders -5 Telescoping cylinder-4 Roadless air cylinders -3 Tandem air cylinder -2 Impact air cylinder
برخی از این نوع جکها دارای فریم یا چهار میله نگهدارنده، مگنت بوده و برخی نیز فاقد آنها هستند. از جمله کاربرد های این تجهیزات می توان به صنایع چوب ، صنایع پرس ، صنایع ماشین سازی ، صنایع خودرو سازی و صنایع کاشی وسرامیک اشاره کرد.
موتور پنوماتیک (موتور هوا) یا موتور هوای فشرده نوعی موتور است که با انبساط هوای فشرده کار انجام می‌دهد. موتورهای پنوماتیکی معمولا انرژی هوای فشرده را با یک حرکت خطی یا دوار به کار مکانیکی تبدیل می‌کنند. حرکت خطی از یک دیافراگم یا عملگر پیستون استفاده می‌کند، حرکت دورانی توسط موتور هوای پره‌ای، موتور هوای پیستونی، توربین هوا یا موتور دنده‌ای تامین می‌شود.

 

- شیر ها و ابزارهای کنترل کننده
شیرها وظیفه کنترل فشار یا میزان،جهت جریان را در یک مدار پنوماتیکی بر عهده دارندوبه طور کلی به پنج دسته :1- شیرهای یک طرفه 2-شیرهای کنترل جهت جریان 3-شیرهای کنترل میزان جریان 4-شیرهای کنترل فشار 5- شیرهای قطع و وصل تقسیم بندی میگردند.
شیرهای یک طرفه اجازه عبور جریان را در یک جهت داده و مانع عبور آن در جهت مخالف می شوند.شیرهای کنترل جهت جریان دارای دهانه های با تعداد 2 ،3، 4...بوده و این راهگاه ها میتوانند جهت جریان را در 2 یا 3 ... وضعیت متفاوت تغییر دهند.لازم به توضیح است که تحریک اینگونه شیرها می تواند به صورت دستی ، پنوماتیکی و یا توسط جریان الکتریسیته صورت پذیرد.
شیرهای کنترل میزان جریان اما با ایجاد یک گذرگاه محدود، نسبت به تنظیم هوای فشرده و به طبع آن کنترل میزان جریان اقدام نموده و عموما" در نزدیکترین محل به تجهیز مورد نظر نصب می گردند.شیرهای کنترل فشار نیز معمولا" جهت محدود کردن(به عنوان مثال بعد از کمپرسور) و یا تنظیم کننده فشار به کار می روندو در پایان شیرهای قطع وصل جریان جهت برقرای ارتباط سیال در یک نقطه و یا قطع ارتباط آن استفاده شده و گاها" کاربرد حفاظتی جهت تجهیز بعد از خود را نیز به عهده دارند.

 

-پردازش گر یا تحلیل کننده اطلاعات

عناصری جهت پردازش سیگنال در شیرهای کنترل جهت جریان با مشروط کردن سیگنال های کنترلی در کاربرد های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.این عناصر عبارتند از: شیر دو فشاره (تابع AND) و شیر تعویض کننده (تابع(OR که البته با پیدایش سیستم های مدولار کاهش اندازه، قیمت و پیچیدگی این تجهیزات امکانپذیر شده است.