Станция подготовки воздуха
Станция подготовки воздуха — это элемент пневматики, который располагается непосредственно за компрессором. Она используется для подготовки рабочей среды, необходимой для правильной работы компонентов пневматической системы. Подготовка воздуха включает такие процессы:
- очистка от твердых частиц, частиц масляного конденсата, воды при помощи фильтров;
- снижение давления до требуемого рабочего уровня при помощи редукционных клапанов;
- обогащение воздуха маслом.
Подготовка сжатого воздуха осуществляется с целью увеличения срока службы элементов пневматики, в том числе движущихся частей и уплотнений, которые нуждаются в смазке.
Виды примесей в сжатом воздухе
В сжатом воздухе могут быть следующие виды примесей:
- Твердые частицы. Они попадают в пневматическую систему через компрессор из воздуха, всасываемого из окружающей среды, образуются в устройствах, производящих сжатый воздух, трубопроводах и прочих системах. Такие частицы высвобождаются физико-химическим путем (коррозия, окалины, частицы стареющих и поврежденных уплотнений) или механическим путем в результате износа движущихся частей в компрессорах или других элементах пневматики, находящихся в системе.
- Масло. Оно может поступать из компрессоров (в основном с поршневой конструкцией) или в остаточном виде всасываться с потоком воздуха из стенок трубопроводов. Масло в виде капель может также осаждаться в виде конденсата в случае умышленной смазки пневматического оборудования масляным туманом.
- Вода. Вода находится во всасываемом компрессорами атмосферном воздухе в виде водяного пара. Она также может поступать из резервуаров сжатого воздуха, расположенных за компрессорами. Количество воды, содержащейся в рабочей среде, зависит от температуры воздуха и его относительной влажности.
Методы подготовки сжатого воздуха
Фильтрация
Фильтрация сжатого воздуха в станции подготовки воздуха происходит в фильтре, где удаляются в основном твердые частицы. Они фильтруются фильтрующими картриджами с определенной точностью очистки. В качестве стандартной точности очистки используется 40 мкм, что эквивалентно 5 классу чистоты сжатого воздуха и достаточно для правильной работы пневматической арматуры. При использовании прецизионных элементов пневматики точность фильтрации составляет 5 мкм, что соответствует 3 классу чистоты воздуха. Стандартные фильтры также удаляют осажденную за счет расширения рабочей среды воду в виде жидкости. Удаляются и крупные частицы масла, которые центробежной силой выбрасываются на внутреннюю поверхность резервуара.
Фильтр построен из корпуса, в котором сделаны отверстия: подающие и выпускные. Воздух поступает в фильтр и направляется вниз, где рулевое колесо вызывает вихревой поток воздуха и его расширение, что приводит к осаждению содержащейся в воздухе воды. Центробежная сила выбрасывает на стенки резервуара большие твердые примеси (капли масляного конденсата, капли воды, твердые частицы), которые накапливаются на дне резервуара в форме конденсата. Затем воздух проходит через фильтрующий картридж и очищается от более тонких примесей (в зависимости от точности фильтрации). Затем он направляется в выходное отверстие. Фильтры оснащаются клапанами слива конденсата, которые могут работать вручную, полуавтоматически или автоматически. Конденсат, выгружаемый из фильтров, содержит масло и должен быть подвергнут процессу очистки перед сливом в канализацию.
Удаление масла
Масло, содержащееся в рабочей среде, удаляется в маслоотделителе станции подготовки воздуха. Конденсат масла и воды также может быть в некоторой степени удален в фильтрах, однако это не полное удаление. Рабочую среду без содержания масла часто применяют в таких отраслях промышленности, как пищевая, фармацевтическая, лакокрасочная и медицинская, а также в точных устройствах промышленной автоматизации.
Осушение рабочей среды
Осаждение воды в пневматических установках является причиной многих сбоев. К наиболее существенным их причинам относятся:
- коррозия, приводящая к вторичному загрязнению воздуха твердыми частицами и ослаблению конструкции пневматических установок и оборудования;
- уменьшение активного сечения воздуховодов в пневматических элементах и увеличение коэффициента трения воздуха на их коррозионные поверхности;
- смывание твердых смазочных материалов из подвижных компонентов пневматического оборудования, что приводит к их чрезмерному износу или отказу.
Предварительное и необходимое для правильной работы систем пневматики удаление воды производится через фильтры. Если требуется точное удаление воды из рабочей среды, применяются осушители, в основе работы которых лежат физические и химические явления (циклонные осушители, адсорбционные осушители, абсорбирующие осушители, охлаждающие осушители).
Снижение (регулировка) давления рабочей среды
Редукторы давления используются для снижения давления в пневматических установках до требуемого уровня. Это клапаны, задачей которых является поддержание постоянного значения давления рабочей среды на выходе. Элементы, снижающие рабочее давление сжатого воздуха до требуемого уровня, подразделяются на следующие группы:
1. прямого действия (пружинные);
2. с управляющим давлением:
- с внешним эталонным давлением,
- с внутренним эталонным давлением;
3. электронные:
- с электромагнитными клапанами,
- с пьезоэлектрическими клапанами.
Обогащение воздуха маслом
В пневматических системах имеются элементы, образующие фрикционные кинематические пары (например, поршень – втулка, поршневой шток –направляющая втулка в пневматическом цилиндре). Для обеспечения их правильной работы их нужно смазывать маслом. Воздушная смазка также необходима для пневматических инструментов, таких как ударные молотки, дрели, шуруповерты, шлифовальные машины, где компоненты движутся с очень высокими скоростями вращения.
Смазка сжатого воздуха заключается во введении в рабочую среду масляных частиц в виде масляного тумана, который, достигая исполнительных и управляющих элементов, смазывает их движущиеся части. Это предотвращает появление неисправностей, дополнительно продлевая срок службы устройств и ограничивая возникновение коррозии.