Подготовка сжатого воздуха

Рабочей средой пневматических приводов является сжатый воз­дух. Как отмечалось выше, воздух отличается высокой сжимаемостью, что вносит в работу пневматических приводов свои особенности. И первая из них – это необходимость подготовки сжатого воздуха. Обычно в машиностроительных пневматических приводах давление рабочей среды (сжатого воздуха) не превышает 1 МПа. Сжатие возду­ха до значительно больших давлений требует немалых энергетических затрат и снижает коэффициент полезного действия пневматических систем. Для получения сжатого воздуха применяют специальные машины, называемыми компрессорами (от латинского слова компрессия – сжа­тие). Различают компрессоры поршневые, пластинчатые, мембранные, винтовые, турбинные. По принципу действия они аналогичны соответ­ствующим насосам. Наиболее широко применяют поршневые и пластинчатые комп­рессоры. Поршневые компрессоры могут быть одноступенчатого и многоступенчатого действия, когда воздух проходит несколько сту­пень сжатия. С помощью таких компрессоров можно получать сжатый воздух давлением более 10 МПа.

Принцип действия поршневого компрессора соответствует работе поршневого насоса кулачкового эксцентрикового типа и показан на рис.2.54а. При движении поршня 1 вправо в левой полости цилиндра создается разрежение. При этом клапан 3 закрыт, а клапан 2 открыва­ется и пропускает воздух из всасывающего патрубка А в цилиндр. При обратном движении поршня 1 начинается сжатие воздуха. Клапан 2 закрывается, а клапан3 открывается и пропускает воздух в пневмосистему по каналу Б.

Часто компрессоры поршневого типа могут быть двойного дейст­вия, когда для получения сжатого воздуха используются обе полости цилиндра, как это показано на рис.2.54б. При движении поршня 1 вправо в левой полости цилиндра происходит такт всасывания воздуха через клапан 2, а в правой – сжатия с выпуском воздуха через клапан нагнетания 4. При движении поршня влево в левой полости осуществ­ляется сжатие воздуха и выпуск его через клапан нагнетания 3, а в пра­вой полости – всасывание воздуха через клапан 5. Таким образом, при работе компрессора по этой схеме за один рабочий ход происходят два такта нагнетания и всасывания.

Для получения больших давлений сжатого воздуха (более 1 МПа) могут использоваться компрессоры многоступенчатого действия. На рис.2.54в представлен поршневой компрессор двухступенчатого дейст­вия. В левом цилиндре происходит предварительное сжатие воздуха, который вытесняется на вход первого цилиндра. При ходе поршня 1 вниз сжатый на первой ступени воздух проходит в полость цилиндра через всасывающий клапан 3, при обратном движении осуществляется дополнительное (вторичное) сжатие воздуха и его выпуск в пневмосистему через нагнетательный клапан 2.

Компрессоры - виды

Рис.2.54. Компрессоры: а - принцип действия поршневого компрессора одинарного действия; 6 - принцип действия поршневого компрессора двойного действия; в - поршневой двухступенчатый компрессор; г–пластинчатый компрессор

Поршневые компрессоры обычно обеспечивают подачу сжатого воздуха до 20000 м3/час. Для больших подач сжатого воздуха приме­няют другие типы компрессоров, в том числе и пластинчатые (рис.2.54г). Принцип его действия аналогичен работе пластинчатого насоса: при вращении ротора 1 по часовой стрелке всасываемый по каналу А воздух заполняет увеличивающийся объем между пластинами 2, ротором 1, статором 3 и торцевыми крышками и переносится на выход Á, пройдя такт сжатия при уменьшении указанного объема в правой половине статора 3.

При работе компрессоров происходит значительный нагрев сжа­того воздуха (до 100°С) и возникают колебания давления, особенно при работе поршневого компрессора, широко используемого в маши­ностроительных пневмоприводах. В таком виде сжатый воздух пода­вать к исполнительным органам пневмосистем нельзя. Поэтому перед подачей сжатого воздуха к пользователю необходимо его подгото­вить, что означает погасить колебания давления, понизить температу­ру, осушить его, профильтровать. Для этой цели применяются узлы (блоки) подготовки сжатого воздуха, включающие в себя ряд устройств, обеспечивающих выполнение указанных требований. На рис.2.55 пока­зана одна из возможных схем узла подготовки воздуха. Воздух поступа­ет в компрессор 3 из воздухозаборника 1, через фильтр 2. (Воздухозаборник рекомендуется устанавливать в местах, где нет источников заг­рязнения воздуха). Пройдя процесс сжатия в компрессоре, воздух пос­тупает в теплообменник (холодильник) 4, где охлаждается до темпера­туры окружающей среды. Из холодильника он идет во влагоотделитель 5, в котором осуществляется сушка воздуха (удаление воды, выделившейся при охлаждении сжатого воздуха), а далее в воздухос­борник 6, называемый ресивером. Он служит для создания запаса сжа­того воздуха и сглаживания пульсаций давления, создаваемых при ра­боте компрессора. К ресиверу 6 подключается предохранительный клапан 7, ограничивающий величину давления сжатого воздуха в ресивере, электроконтактный манометр 8, автоматически отключающий работу компрессора при достижении необходимого давления и вклю­чающий компрессор, если давление упадет ниже допустимого уровня. При включении распределителя 11 сжатый воздух начинает поступать из ресивера 6 к потребителю.

Схема узла подготовки сжатого воздуха

Рис.2.55. Схема узла подготовки сжатого воздуха

Поскольку сжатый воздух имеет очень низкую смазывающую спо­собность, то в ответственных приводах с целью предотвращения воз­можного заклинивания подвижных элементов пневматических уст­ройств на пути сжатого воздуха из ресивера устанавливают маслораспылитель 9. В неответственных пневмоприводах он обычно не уста­навливается. Но обязательно в пневмопроводе сжатого воздуха уста­навливается редукционный клапан 12, который обеспечивает подачу к потребителю сжатого воздуха при постоянном давлении, понижен­ном по сравнению с давлением в ресивере. Манометр 10 служит для контроля настройки необходимого давления в пневмосети. При на­хождении сжатого воздуха в ресивере происходит осаждение на его дно влаги и загрязнений, которые можно удалить в емкость 14, открыв вентиль 13.

Рассмотрим некоторые устройства, входящие в узел подготовки воздуха.

Схема теплообменника показана на рис.2.56. Разогретый влаж­ный сжатый воздух из компрессора поступает внутрь теплообменни­ка 1, где охлаждается до требуемой температуры. При этом из него вы­деляется влага, собирающаяся на дне холодильника, которая периоди­чески удаляется из него через вентиль (или пробку) 2. Теплообменник

Принципиальная схема теплообменника

Рис.2.56. Принципиальная схема теплообменника

обеспечивает удаление 70–80% влаги. Поэтому дополнительно исполь­зуют влагоотделители, позволяющие еще больше осушить воздух. На рис.2.57а показан влагоотделитель объемного типа, принцип действия которого основан на расширении объема воздуха. Войдя по каналу А в крышке 1, сжатый воздух попадает внутрь корпуса 2, где он расширя­ется и выделяет влагу, которая осаждается на стенах корпуса и стекает в колпак 5, откуда может быть удалена через вентиль 6. Уровень воды в колпаке контролируется визуально через линзу 4. Пройдя фильтрую­щий элемент 3, на котором задерживаются частицы загрязнений, воз­дух выходит в канал Б.

Во влагоотделителе инерционного типа (рис.2.57б) вошедший по каналу А в крышке 1 поток сжатого воздуха закручивается крыльчат­кой 6. Под действием инерционных сил частицы влаги и возможных загрязнений осаждаются на стенах прозрачного корпуса 2 и стекают вниз к вентилю 4, через который периодически удаляются наружу. От­ражатель 5 предотвращает захват влаги со дна аппарата проходящим через фильтр 3 в канал Б воздухом.

Влагоотделители

Рис.2.57. Влагоотделители: а - объемного типа; б - инерционного типа; в - условное обозначение

Ресивер

Рис.2.58. Ресивер

Осушенный в холодильнике и влагоотделителе воздух посту­пает в ресивер (рис.2.58), в кото­ром он накапливается перед ухо­дом к потребителю. Благодаря большому объему (более 25–40 рабочих объемов компрессора) он обеспечивает демпфирова­ние пульсаций давления при ра­боте компрессора, питание сразу нескольких потребителей сжато­го воздуха, а также способствует очистке и сушке воздуха, благо­даря сбору отстоя влаги (конден­сата) и осаждающихся с течением времени частиц загрязнений.

Ресивер представляет собой резервуар обычно вертикального типа. Рекомендуется входную трубу устанавливать в нижней его части, а выходную – в верх­ней, что обеспечивает дополнительную очистку воздуха. На пути вхо­дящего воздуха ставят перегородки 4, которые обеспечивают разбие­ние струи воздуха и резкое изменение направления его движения, что тоже способствует очистке воздуха от частиц загрязнений, масла и вла­ги. Отвод конденсата из днища ресивера осуществляется через вен­тиль 5. Для предохранения ресивера от чрезмерного давления на нем устанавливается предохранительный клапан 1, а к штуцеру 3 подсоеди­няется электроконтактный манометр, управляющий включением и выключением двигателей компрессора. Штуцер 2 предназначен для подключения регулирующей аппаратуры.

Предохранительный клапан (рис.2.59), предназначенный для ог­раничения наибольшего давления, работает следующим образом. По­даваемый в канал А сжатый воздух давит на затвор 1 и создает силу, противодействующую силе пружины 2. Когда давление вырастет до такой величины, что создаваемая им сила преодолеет силу пружины, зат­вор поднимется вверх и откроет выход сжатого воздуха по каналу Б, произведя выхлоп воздуха в атмосферу. Настройка ограничиваемого давления осуществляется путем изменения предварительного натяга пружины 2 регулировочным винтом 3.

Пневматический предохранительный клапан давления

Рис.2.59. Пневматический предохранительный клапан давления: а – устройство; б – условное обозначение

Пневматический редукционный клапан давления

Рис.2.60. Пневматический редукционный клапан давления

Редукционный пневматический клапан давления (рис.2.60) пред­назначен для понижения давления сжатого воздуха и поддержания его постоянным на выходе аппарата. В его корпусе 7 установлены вход­ной 10 и выходной 5 штуцеры, по которым подается сжатый воздух при давлении P0 и отводится при пониженном давлении P. При от­сутствии сжатого воздуха сила пружины 11 преодолевает силу пружины 6 и смещает затвор 4 вниз, создавая зазор между тор­цом втулки 9 и конической повер­хностью затвора 4. При подаче сжатого воздуха в канал А он про­ходит фильтрующий элемент в виде сетки 8, указанную щель и попадает в полость под поршнем 3, воздействуя на него и уменьшая размер щели. Из этой полости воздух идет на выход Б. При дав­лении Р создается равенство сил, действующих на поршень 3 сверху со стороны пружины 11 и снизу со стороны пружины 6 и давления сжатого воздуха Р. Поэтому будет справедливо следующее равенство: PSкл +Gпр6 — Gпр11 = 0, где Sкл - площадь поршня 3, Gпр6, Gпр11 сила соответственно пружины 6 и 11. Отсюда нетрудно получить, что Р = Gпр11/Sкл — Gпр6 /Sкл , те. давле­ние на выходе аппарата Р зависит от настройки пружины 11 регулиро­вочным винтом 1, установленным в крышке 2, но не зависит от нагруз­ки на выходе аппарата. Любое изменение условий работы вызовет на­рушение равновесия сил на поршне 3, что приведет к изменению зазора (щели) и восстановлению равенства. Так, например, если по каким-ли­бо причинам начнет расти нагрузка на выходе аппарата, то увеличива­ющееся в связи с этим давление Р вызовет смещение поршня 3 вверх, уменьшение щели и увеличения дросселирования воздуха, что в свою очередь понизит давление Р и восстановит прежнее равенство сил. Та­ким образом, понижение выходного давления Р по сравнению с вход­ным P0 происходит за счет преодоления сопротивления щели, а под­держание его постоянным путем управления его сопротивлением в со­ответствии с тенденцией изменения выходного давления: рост давле­ния Р ведет к увеличению сопротивления (размер щели уменьшается), падение давления Р – к уменьшению сопротивления (размер щели уве­личивается).

Для улучшения смазывающей способности сжатого воздуха и свя­занного с этим повышения надежности и долговечности пневматичес­кого оборудования проводят добавление в поток сжатого воздуха не­большого количества минерального масла, которое осуществляется маслораспылителями (рис.2.61). Маслораспылитель фитильного типа представляет собой стакан 2 с минеральным маслом, закрытый крыш­кой 1, в которой выполнены входной А и выходной Б каналы, а также закреплен фитиль 3, одним концом находящийся в масле, а другим - в канале с потоком воздуха. За счет капиллярных сил масло поднимается вверх и уносится потоком воздуха в пневмосистему. Несколько слож­нее, но более эффективнее устроен маслораспылитель эжекторного типа. Войдя в канал А одна часть потока идет по каналу К внутрь ста­кана 2, создавая над уровнем масла избыточное давление, что способс­твует вытеснению жидкости в трубку 4. Другая часть потока проходит сопло Ñ и идет на выход Б. При прохождении сопла увеличивается ско­рость движения масла, что создает в полости под колпачком 5 разреже­ние. Благодаря этому из трубки 6, соединенной с трубкой 4, поступает масло, которое, попадая в сопло, распыляется и уносится потоком воз­духа в пневмосистему. Таким образом масло попадает в зазоры пнев­матических устройств, смазывая их и уменьшая силы трения подвиж­ных элементов.

Маслораспылители

Рис.2.61. Маслораспылители: а – фитильного типа;  б – эжекторного типа;  в – условное обозначение

Для надежной и управляемой работы пневматических приводов необходимы не только узлы подготовки сжатого воздуха, но и другие устройства, обеспечивающие регулируемость и управляемость пневмосистем. .

Товары упомянутые в статье

Фото GPW-1821 - Плунжерный насос, расход 23 л/мин, давление до 35 МПа Фото GPW-1821 - Плунжерный насос, расход 23 л/мин, давление до 35 МПа
В наличии
87 798 ₽
Цена с НДС
В наличии: 2 шт
Альтернатива Бренду
SPECK-TRIPLEX
Страна производства
Китай
Гарантия
12 месяцев при соблюдении инструкции по эксплуатации
Сдача на терминал ТК
Отвозим до терминала Деловых линии, ПВЗ СДЭК, Major БЕСПЛАТНО
Срок поставки, если нет на складе
69 дней
В наличии на складе
в Екатеринбурге
Фото GT30-80-17 - Плунжерный насос, расход 80 л/мин, давление до 17 МПа Фото GT30-80-17 - Плунжерный насос, расход 80 л/мин, давление до 17 МПа
В наличии
216 190 ₽
Цена с НДС
В наличии: 1 шт
Альтернатива Бренду
SPECK-TRIPLEX
Страна производства
Китай
Гарантия
12 месяцев при соблюдении инструкции по эксплуатации
Сдача на терминал ТК
Отвозим до терминала Деловых линии, ПВЗ СДЭК, Major БЕСПЛАТНО
Срок поставки, если нет на складе
69 дней
В наличии на складе
в Екатеринбурге
Альтернатива Бренду
Гидропривод (Елец)
Взаимозаменяем с:
НПл8/16
Страна производства
Китай
Гарантия
12 месяцев при соблюдении инструкции по эксплуатации
Сдача на терминал ТК
Отвозим до терминала Деловых линии, ПВЗ СДЭК, Major БЕСПЛАТНО
Срок поставки, если нет на складе
69 дней
В наличии на складе
в Екатеринбурге
Предзаказ
Предзаказ успешно отправлен!
Имя *
Телефон *
Обратный звонок
Запрос успешно отправлен!
Имя *
Телефон *
Заказ в один клик

Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен и согласен с условиями оферты и политики конфиденциальности.

С помощью уведомлений о заказе можно не только получать актуальную информацию по заказу, но и иметь быстрый канал связи с магазином