NAJNOWSZE

Rynek

 

SZKOLENIA I EVENTY

 

STUDIA PRZYPADKÓW

 

PUBLIKACJE

 

TAGI

5Why   5xS  ERP   bezpieczeństwo   deklaracja zgodności   dyrektywa maszynowa   dystrybucja mediów
energia elektryczna   International Forklift Truck of the Year Award   IFOY   TPM   zużycie mediów
Just in Time   Kaizen   Lean   MES   monitorowanie   ocena zgodności   oznakowanie CE   Poka Yoke
projektowanie maszyn   Six Sigma   efektywność energetyczna   Przemysł 4.0   klimatyzacja
raport   rynek pracy   aluminium   automatyka   wypadek przy pracy   awaria   strefa niebezpieczna   
ocena ryzyka   TÜV Rheinland   CO2   falowniki   napędy   panele HMI   energia odnawialna   fotowoltaika 
BIPV   oleje przemysłowe   smary przemysłowe   automatyzacja   robotyzacja   sterowniki PLC   wizualizacja procesow   
SCADA   sterowanie   diagnostyka   własności dynamiczne maszyn   akumulatory   baterie   kody kreskowe   RFID 
IoT – Internet Rzeczy   żywotność majątku technicznego   tworzywa naprawcze   silniki   
przemienniki częstotliwości   łożyska   innowacje   FOS   bhp   zasilacze   przetwornice napięcia PAC
programowanie   konserwacje   prewencja   prędkość obrotowa   pomiary   monitoring zdalny   komunikacja   serwonapędy
rozwiązania mobilne  audyt  rekrutacja  inżynier  rzeczywistość rozszerzona  termowizja  analiza drgań  analiza chemiczna siłowniki urządzenia wykonawcze pneumatyka odzież robocza ciecze obróbcze pompy procesy regulacja systemy sterowniki

 

Siłowniki pneumatyczne są rodzajem siłowników, które napędza czynnik roboczy w postaci sprężonego powietrza. Urządzenia w wykonaniu standardowym, wykorzystywane w urządzeniach i maszynach przemysłowych, to zazwyczaj modele o działaniu jednostronnym lub dwustronnym.

W siłownikach jednostronnych sprężone powietrze wytwarza siłę, która powoduje zadziałanie siłownika wyłącznie w jednym kierunku. Konkretna aplikacja wpływa na to, czy wykorzystana siła jest ciągnąca lub pchająca, natomiast sprężyna zwrotna zapewnia powrót do położenia pierwotnego, czyli spoczynkowego.

W siłownikach dwustronnych siła powstająca w efekcie działania ciśnienia powoduje ruch tłoka w obu kierunkach. Stąd też takie siłowniki wykorzystuje się w aplikacjach wymagających ruchu w jedną stronę i z powrotem. Z kolei biorąc pod uwagę konstrukcję, zastosowanie znajdują siłowniki beztłoczyskowe, kompaktowe, o krótkim skoku, przeponowe (membranowe) oraz typu tandem.

W beztłoczyskowych siłownikach pneumatycznych nie ma amortyzacji, przy czym skok z reguły nie przekracza 200 mm. Konstrukcja urządzenia wykorzystuje materiały oraz profil tulei zapewniające niewielką masę oraz możliwość zastosowania dodatkowego wyposażenia w głównym zarysie siłownika.

Warto wspomnieć o siłownikach z krótkim skokiem. Wyróżnia je prosta budowa i brak amortyzacji. Typowy skok nie przekracza 50 mm i nie jest w stanie przenosić obciążeń bocznych. Niewielkie gabaryty umożliwiają zastosowanie w miejscach o ograniczonej ilości przestrzeni. W siłownikach przeponowych (membranowych) elementem roboczym jest przepona, czyli membrana, z kolei konstrukcje siłowników typu tandem wykorzystują dwa siłowniki o tej samej średnicy. Są one połączone szeregowo ze wspólnym tłoczyskiem, gdzie dochodzi do sumowania sił obu siłowników. Niejednokrotnie wykorzystuje się siłowniki wielopołożeniowe, w których napęd pneumatyczny bazuje na dwóch na lub większej liczbie siłowników dwupołożeniowych. Ich sposób połączenia zapewnia możliwość realizacji więcej niż dwóch położeń roboczych. W wielu aplikacjach zastosowanie znajdują siłowniki zderzakowe.

 

Amortyzacja pneumatyczna

Siłowniki pneumatyczne osiągają duże prędkości ruchu tłoczyska, co powoduje znaczną energię kinetyczną. W efekcie jest możliwe wystąpienie bezpośredniego kontaktu powierzchni tłoka z pokrywą. Dla wyeliminowania takiego zjawiska stosuje się amortyzację pneumatyczną, wykorzystującą zasadę poduszki powietrznej, która powstaje pomiędzy powierzchniami tłoka i pokryw. Amortyzację pneumatyczną można regulować za pomocą zaworu dławiącego, dopasowując tym samym pracę siłownika do potrzeb konkretnej aplikacji.

 

Wykorzystanie siłowników w strefach specjalnych

W wielu aplikacjach ze względu na panujące warunki środowiskowe, obciążenie i miejsce zabudowy dobiera się siłowniki o specjalnej konstrukcji i materiałach wykonania. Na przykład w przemyśle spożywczym wykorzystywane są siłowniki wykonane ze stali kwasoodpornej i nierdzewnej. Wynika to z możliwości kontaktu z substancjami o charakterze żrącym, a także z wodą i produktami spożywczymi. Oprócz tego wiele siłowników pracuje w atmosferze wybuchowej. Niektóre siłowniki w całości wykonuje się z materiałów kwasoodpornych lub nierdzewnych, jednak w wielu aplikacjach wystarczą siłowniki, w których tylko elementy narażone na działanie warunków szkodliwych wykonuje się ze stali jakościowych. Chodzi głównie o takie elementy, jak nakrętki, śruby ściągające, tuleje i tłoczyska. Niektóre siłowniki mają pokrywy i tuleje wykonane z tworzyw sztucznych.

Specjalne siłowniki oferuje się pod kątem pracy w aplikacjach, gdzie występują skrajnie niskie lub wysokie temperatury. Istotną rolę w siłownikach tego typu odgrywają odpowiednie uszczelnienia. Materiałem wykonania uszczelnień bardzo często jest teflon oraz viton, będący rodzajem gumy syntetycznej. W szczególnie trudnych warunkach pracy zastosowanie znajdują siłowniki z pokrywami i tulejami stalowymi. Przede wszystkim są to aplikacje, w których może wystąpić ryzyko mechanicznego uszkodzenia napędu oraz miejsca, gdzie występuje zapylenie i atmosfera wybuchowa.

W wielu maszynach stosuje się siłowniki o konstrukcji nietypowej i specjalnej. Są to głównie maszyny projektowane pod kątem konkretnych zastosowań. Nietypowe mogą być wymiary, rozwiązania konstrukcyjne, a także osprzęt zewnętrzny – zawory do regulacji prędkości ruchu tłoczyska, zawory rozdzielające, dodatkowa amortyzacja itp.

 

Siłowniki kompaktowe

Siłowniki kompaktowe wykonuje się zgodnie z normą ISO 21287. Mają one krótką zabudowę i niewielkie rozmiary, zatem montaż bardzo często obejmuje miejsca o ograniczonej ilości przestrzeni. Jako urządzenia kompaktowe produkowane są siłowniki, zarówno jedno-, jak i dwustronnego działania, z gwintem wewnętrznym i zewnętrznym. Oprócz tego niejednokrotnie montowane są siłowniki z zabezpieczeniem antyobrotowym, w którym eliminuje się obrót tłoczyska podczas pracy. Profil oraz pokrywy siłownika najczęściej wytwarza się z aluminium, natomiast materiałem wykonania uszczelnienia jest poliuretan i NBR. Tłoczyska produkowane są ze stali nierdzewnej.

 

Złącza

Do połączenia poszczególnych elementów i fragmentów instalacji pneumatycznej konieczne są odpowiednie zawory i akcesoria złączne. Jako materiał wykonania elementów tego typu najczęściej wykorzystuje się mosiądz i stal szlachetną. Złącza mogą być skręcane oraz wtykowe. Te drugie produkowane są z mosiądzu niklowanego oraz tworzywa sztucznego. Z kolei złącza, które znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym, dodatkowo muszą być odporne na działanie pleśni i grzybów.

Do połączeń wykorzystywane są również odpowiednie węże połączeniowe, łączące odbiorniki sprężonego powietrza oraz elementy rozdzielające i sterujące. Węże najczęściej są wytwarzane z teflonu (TF), nylonu (NL), poliamidu (PA), polietylenu (PE) oraz poliuretanu (PU).

Jako przewody pneumatyczne wykorzystuje się kalibrowane węże z poliuretanu wytrzymujące maksymalne ciśnienie robocze 10 bar i temperaturę otoczenia –35–80°C. Oprócz tego węże poliuretanowe są odporne na uszkodzenie mechaniczne oraz działanie większości substancji chemicznych. Chcąc zyskać możliwość szybkiego podłączenia odbiorników, warto zastosować węże o konstrukcji spiralnej. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują węże giętkie, które przede wszystkim sprawdzają się w maszynach będących w ruchu. Węże poliuretanowe są odporne na działanie promieni UV.

Warto wspomnieć o wężach produkowanych z PVC z dodatkowym zbrojeniem w postaci spirali, przy czym pomimo takiej konstrukcji węże mają powierzchnię gładką. Ich zastosowanie obejmuje skomplikowane i trudnodostępne aplikacje, a dzięki elastyczności instalacje wykonuje się szybko i łatwo.

Na rynku dostępne są również węże pneumatyczne produkowane z polietylenu. Tworzywo to ma bardzo wysoki stopień spolimeryzowania, zapewniając dobre właściwości ślizgowe, dużą odporność na ścieranie, stabilność wymiarową oraz odporność na działanie substancji chemicznych. Węże polietylenowe mają ograniczony hałas ciągły i uderzeniowy oraz niski poziom drgań.

 

Zawory

Zawory pneumatyczne są dobierane w odniesieniu do konkretnej aplikacji. Najczęściej zastosowanie znajdują zawory rozdzielające o konfiguracji 2/2, 3/2, 3/3, 5/2, 5/3, 4/3, przy czym sterowanie może być mechaniczne, elektromagnetyczne lub pneumatyczne. Najczęściej uwzględnia się wielkości M5-G3/4”. W praktyce zastosowanie znajdują dwa rodzaje zaworów pneumatycznych – sterowane pneumatycznie i uruchamiane elektrycznie. Dla prawidłowej pracy zaworów uruchamianych pneumatycznie konieczne jest zastosowanie rozdzielaczy, a sygnał pneumatyczny z rozdzielacza sterowanego ręcznie jest wprowadzany do zaworu łagodnego rozruchu za pomocą złącza.

Istotną rolę odgrywają zawory sterujące, takie jak chociażby zawory logiczne (alternatywy, sumy), zawory zwrotne, dławiąco-zwrotne oraz szybkiego spustu. Ponadto nie mniej ważne są zawory odcinające przeznaczone do odcinania dopływu powietrza.

Interesującym rozwiązaniem są zawory łagodnego startu. Dzięki nim zyskuje się łagodne zasilanie zespołu pneumatycznego i ochronę przez gwałtownym uderzeniem elementów roboczych. W efekcie działania zaworu łagodnego rozruchu ciśnienie narasta łagodnie do osiągnięcia 50% zadanej wartości, natomiast dalsze zwiększenie ciśnienia następuje błyskawicznie.

 

Zespoły przygotowania powietrza

Nie ma wątpliwości co do tego, że od właściwie przygotowanego powietrza zależy bezawaryjna praca instalacji i urządzeń sprężonego powietrza, w tym siłowników pneumatycznych. Powietrze zanieczyszczone i wilgotne ze zbyt niskim ciśnieniem powoduje zmniejszenie wydajności instalacji sprężonego powietrza. Oprócz tego wilgoć przyspiesza zużycie powierzchni i uszczelek. Z kolei wahania ciśnienia powietrza powodują niewłaściwe działanie obwodów pneumatycznych. Dzięki zespołom przygotowania powietrza usuwane są zanieczyszczenia i wytrąca się kondensat. W pierwszej kolejności zespół przygotowania powietrza osusza powietrze, a potem poddaje je filtracji. Po zredukowaniu ciśnienia do powietrza wprowadzana jest mgła olejowa, która ma zapewnić konserwację elementów ruchomych odbiorników – zawory, siłowniki, narzędzia itp.

Oferowane na rynku zespoły powietrza mają zwartą obudowę. Komfort użytkowania zapewnia system szybkiego spustu oraz przezroczysty wskaźnik poziomu cieczy. W instalacjach z większymi przepływami sprawdzą się zespoły o wydajności osiągającej 22 tys. l/min.

Przydatnym rozwiązaniem są specjalne systemy przyłączeniowe, dzięki którym podczas montażu potrzeba zaledwie ¼ obrotu pierścienia zaciskowego. Specjalne osłony zapewniają ochronę zbiornika na kondensat i olej, natomiast zawór ma mechaniczne zabezpieczenie przed przypadkowym załączeniem. Niektóre urządzenia mają system automatycznego uzupełniania oleju w smarownicy bez konieczności zamykania dopływu sprężonego powietrza. Jeżeli wystąpi awaria, to dopływ sprężonego powietrza do układu odcina zawór elektropneumatyczny.

 

Nowoczesne kompresory

W wielu aplikacjach zastosowanie znajdują kompresory zmiennoobrotowe. Chodzi głównie o instalacje, gdzie zapotrzebowanie na sprężone powietrze jest zmienne w zależności od cyklu pracy. Szacuje się, że średnie wykorzystanie kompresorów wynosi 50–70% ich możliwości, a maksymalna wartość wydajności jest wymagana jedynie przy największym zapotrzebowaniu na medium. Oferowane na rynku kompresory zmiennoobrotowe mają regulowane elastycznie ciśnienie 5–13 bar. Niektóre kompresory mają napęd bezpośredni, zatem nie są potrzebne przekładnie, koła pasowe, sprzęgła itp. Oprócz tego podczas uruchamiania lub przełączania urządzenia nie występują prądy uderzeniowe.

W konstrukcji nowoczesnych kompresorów niejednokrotnie wykorzystuje się odzysk ciepła, dzięki czemu niektóre maszyny są w stanie odzyskać nawet 96% ciepła powstającego przy wytwarzaniu powietrza. Przy zamontowaniu odpowiednich kanałów ciepło może być wykorzystane np. do ogrzewania pomieszczeń.

W nowoczesnych kompresorach stawia się na szerokie możliwości w zakresie sterowania i monitoringu pracy. Komfort użytkowania urządzenia zapewni wyświetlacz, natomiast zmianę parametrów mogą przeprowadzić wyłącznie uprawnione osoby. W warunkach przemysłowych z pewnością przydadzą się szerokie możliwości komunikacyjne kompresora. Stąd też wiele kompresorów wykorzystuje sieć Ethernet oraz magistrale komunikacyjne: Modbus, Profibus DP, Modbus, Devicenet, Profinet, Devicenet. Pliki konfiguracyjne można przenosić za pomocą kart pamięci.

Niejednokrotnie dostawcy kompresorów i instalacji sprężonego powietrza udostępniają specjalne platformy serwisowe zapewniające transmisję danych, a także monitoring i wizualizację przebiegu procesu wytwarzania sprężonego powietrza. Wykorzystuje się przy tym portale internetowe, będące jednocześnie centrum dyspozytorskim, umożliwiającym nadzór nad parametrami pracy kompresorów. Możliwa jest przy tym zmiana parametrów pracy sprężarki oraz wykrywanie awarii i stanów krytycznych. Takie rozwiązanie zapobiega przerwom w produkcji sprężonego powietrza i jest gwarancją szybkiej reakcji na zaistniałe zdarzenia. Dostęp do platformy zyskuje się z dowolnego komputera i nie ma przy tym potrzeby używania specjalistycznego oprogramowania. Platformy tego typu umożliwiają również administrowanie zużycia innych mediów przemysłowych.

 

Audyt systemów sprężonego powietrza

W kontekście efektywności energetycznej coraz częściej przeprowadza się audyt systemów sprężonego powietrza. Warto podkreślić, że właściwie przeprowadzony audyt nie sprowadza się wyłącznie do analizy wyników pomiarów przepływów powietrza. Wyniki audytu powinny bowiem posłużyć do optymalizowania wszystkich obszarów funkcjonowania sprężonego powietrza.

W pierwszej kolejności wykonywany jest przegląd całej instalacji, a analizę przeprowadza się, uwzględniając wszelkie wycieki z instalacji i określając średnie koszty wytwarzania sprężonego powietrza.

Na etapie audytu sprężarek wykorzystywane są specjalne przyrządy pomiarowe, dzięki którym można sporządzić wykres dotyczący zmian w poborze powietrza, a także obciążenia sprężarek i ciśnienia w określonym przedziale czasowym. Raport zawiera również wykres przebiegu, wskaźniki bieżącego jednostkowego poboru energii oraz statystyki. Ważne jest, aby we wnioskach były zawarte zalecenia w odniesieniu do instalacji sprężonego powietrza, zwłaszcza pod kątem oszczędności.

Audyty instalacji sprężonego powietrza bardzo często są przeprowadzane przed zakupem sprężarki. W efekcie audytu tego typu bardzo często okazuje się, że zakup sprężarki jest zbędny, bowiem odpowiednie działania optymalizacyjne umożliwią poprawę wydajności instalacji sprężonego powietrza, która już funkcjonuje. W przypadku, gdy nabycie sprężarki jest konieczne, audyt powinien zapewnić informacje o wydajności, konfiguracji i rodzaju potrzebnej sprężarki. Zależnie od aplikacji wybiera się bowiem model stało- lub zmiennoobrotowy. Są również instalacje, gdzie lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie kilku sprężarek o mniejszej mocy zamiast jednej o większej wydajności.

Dzięki audytowi przeprowadzonemu przed wyborem sprężarki zyskuje się optymalny dobór nie tylko samego kompresora, ale również układu sterującego, systemu uzdatniania sprężonego powietrza oraz instalacji odpowiedzialnej za dystrybucję powietrza. Dopasowanie instalacji sprężonego powietrza do potrzeb konkretnej aplikacji zapewni przede wszystkim zmniejszenie zapotrzebowania na energię.

Wiele firm jest w stanie modernizować lub wybudować instalacje sprężonego powietrza bez konieczności ponoszenia kosztów ze strony klienta. W takim rozwiązaniu uruchamiany jest system sprężonego powietrza, a klient ma zagwarantowane sprężone powietrze w określonej ilości, przy stałej cenie określonej w umowie dostawy. W momencie zakończenia umowy instalacja staje się własnością klienta.

 

Podsumowanie

Biorąc pod uwagę rodzaj ruchu roboczego, zastosowanie znajdują siłowniki liniowe (jednostronnego działania, dwustronnego działania), kątowe oraz krzywoliniowe. Z kolei w kontekście rodzaju elementu roboczego wykorzystuje się siłowniki tłokowe, nurnikowe, membranowe, mieszkowe, a także workowe i dętkowe. Oprócz tego siłowniki mogą być tłoczyskowe lub beztłoczyskowe.

 

Janusz Kociemba

OPINIE

TECHNOLOGIE I USŁUGI

 

ARTYKUŁY

 

Oferta: automatyka magazynowa, case study, centrum logistyczne, dystrybucja, logistyka, magazyn, magazynier, operator logistyczny, palety, regały, studia przypadków, system wms, wózek widłowy, wózki widłowe

Background Image

Header Color

:

Content Color

:

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług zgodnie z Polityką prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce lub w konfiguracji usługi. Polityka prywatności.