Pneumatika. A pneumatika. Elvileg lehet más, m

Átírás

1 PNEUMATIKA ALAPJAI - előadás vázlat I. rész A sűrített levegő fizikája Forrás: Szerző: Koltai Attila; elérhetőség:

2 Pneumatika A pneumatika - gázok mechanikájával foglalkozó tudomány nyág. Neve a görög g pneuma szóból l származik, melynek jelentése szél, levegő. Levegő sűrített levegő. Elvileg lehet más, m speciális gáz g z is

3 Levegő sűrített levegő A levegő a FöldetF körülvevő gázok elegye. A légkör főbb alkotórészei: nitrogén n 78,09%, oxigén n 20,93% és egyéb b (nemes)gázok 0,002%-a ( + nyom gázok g ; vízgv zgőz z ; stb. ) A melegedéssel együtt a légkl gkör r párap ra-kapacitása növekszik. n Tiszta állapotban színtelen, szagtalan. Sűrűsége: 0 C-on ( Pa nyomáson) ρ = 1,2928 kg/m³

4 Levegő - sűrített levegő Levegő felhasználása sa emberi fogyasztás Az ember tág g határok között k képes k belélegezni, legezni, alkalmazkodik a rosszhoz is. gépek működtetm dtetése A gépek g viszont érzékenyek - magas bekerülési költsk ltség - magas üzemeltetési költsk ltség - érzékeny a szennyeződésekre sekre - kopik, tönkremegyt - karbantartás s (javítás) igényes

5 Sűrített levegő jellemzői A s. levegő előny nyös s tulajdonságai: Környezetünkben nkben korlátlanul rendelkezésre áll. Normál állapotban veszélytelen emberre és s környezetre. k Összenyomhatóság, kompresszibilitás alkalmas energia tárolt rolásra, száll llításra. Egyszerűen en készk szíthető lineáris v. forgó mozgás. Biztonsággal alkalmazható RB-s területeken. Rugalmasan, túlterhelhett lterhelhető.

6 Sűrített levegő jellemzői előny még: m Könnyen szabályozhat lyozható a sebesség és s az erő. Vezérelhet relhető kézzel, pneumatikus logikával és elektromos szelepeken keresztül PLC-vel vel. A sűrített s levegős s gépek g teljesítm tménysúlya jobb. Hátrányos tulajdonságok: Rossz összhatásfoksfok Az összenyomhatóság g miatt a pozícion cionálás és s a helyzettartás s bonyolult.

7 Sűrített levegő jellemzői Fizikai jellemzők: mértékegység: g: Szennyezettsége: Páratartalma: por, rozsda, olaj [ µm m ] vízpára [ % ] Nyomása sa: jele: p [ bar ] Abszolút t vákuum v 0bar,, légkl gköri nyomás ~1bar,, mért m nyomás _ bar Manométeren leolvasható,, relatív v nyomás: (_ bar) (légk gköri nyomás) Abszolút t nyomás: ( _ bar) (abszolút t vákuum) v Térfogatárama: rama: [ Nl / min ],] norm Tömegáram: jele: Qv [ m3/min ] [ l/min ], normál állapotra vonatkoztatott térfogatt rfogatáramram jele: Qm [ kg/min ]

8 Nyomásesés Bemenő nyomás: egy pneumatikus elem bemeneti oldalára csatlakoztatott nyomás Kilépő nyomás: egy pneumatikus elem kimenetén n mérhetm rhető nyomás A bemenő és s kilépő nyomás s különbsk nbsége a nyomáses sesés - p,, mely függ: f - az áramlás s sebességétől - a nyomást stól l ( sűrűség s g ) - az áramtér r alakjától - az áramtér r falának felület letétől A nyomáses sesés - p,, jellemzi egy pneumatikus elem áramlási veszteségeit.

9 Normál állapot - N Normál állapot Szabványos nyomás és s hőmérsh rséklet STP,, azaz: Standard condition for Temperature and Pressure) 20 C C ; 1bar ( 50% rel.. Páratartalom P ) Ipari és kereskedelmi áramlásmérés és fogyasztásmérés szükségessé teszi a referencia feltételek félreértésmentes megadását. Ezt sok gép- és berendezés gyártó reklámozásnál figyelmen kívül hagyja vagy félreérthetően adja meg!

10 Normál állapot N A légtartl gtartály üresen : p = 1bar a tartály térfogata: V = 1000 liter A légtartl gtartály nyomás s alatt : p = 10 bar a tárolt t sűrített s levegő térfogata: V = = N liter A sűrített s levegő (minden gáz) g a rendelkezésre álló teret egyenletesen kitölti Gázokban a nyomás s a tér t r minden irány nyában egyenletesen terjed.

11 Térfogatáram Térfogatáram Normál állapotra vonatkoztatva: ~ az időegység alatt átáramló levegő mennyisége Normál állapotra számolva. Az áteresztett térfogatáram jellemzi egy pneumatikus gép teljesítményét: Kompresszor: - Előáll llított sűrített s levegő: Üzemi nyomás: pl. 10bar Száll llítás: pl. 500Nl/min Fogyasztó: - Felhasznált lt sűrített s levegő: p max = 10 bar Áteresztés: s: 500Nl/min ( p = 0.5bar nyomás- esés s mellett )

12 - Térfogatáram egységek átváltása: - Ajánlott térfogatáram értékek:

13 Sűrített levegő fizikája Állapotváltozások: Térfogat változv ltozás állandó hőmérsékleten: sűrítés tágulás (állandó hőmérséklet mellett) p x v = állandó Hőmérséklet változv ltozás állandó nyomáson: hevítés hűtés (elmozduló dugattyú) V / T = állandó Hőmérséklet változv ltozás állandó térfogaton : hevítés hűtés (fix dugattyú) p / T = állandó

14 Sűrített levegő fizikája Állapotváltozásokat leíró egyenletek: p 1 x V 1 = p 2 x V 2 Boyle törvt rvénye p nyomás s [bar] V térfogat [m 3 ] nye azonos hőmérsh rsékleten ~ a nyomás és s a térfogat t szorzata állandó vagy máskm sképen: a nyomás változása azonos hőmérsh rsékleten egyenesen arányos a térfogat t változással V 1 : V 2 = T 1 : T 2 Gay-Lusac törvénye p 1 : p 2 = T 1 : T 2 T hőmérséklet [ klet [K o ] ~ a hőmérsh rséklet növeln velésével, vel, azonos nyomáson egy gáz g z térfogata t egyenes arányban növekszikn ~ hőmérsh rséklet növeln velésével, vel, azonos térfogatont egy gáz g z nyomása egyenes arányban növekszikn

15 Sűrített levegő fizikája Állapotváltozások a gyakorlatban. Egyesítve a két k t gáztg ztörvényt: p 1 x V 1 = p 2 x V 2 T 1 T 2 Sűrítés kompresszió vagyis a térfogat t csökken a nyomás s növekszikn a hőmérsh rséklet növekszikn Tágulás expanzió vagyis a térfogat t nőn a nyomás s csökken a hőmérsh rséklet csökken

16 Sűrített levegő fizikája Nedvesség g a sűrített s levegőben: Mollier-féle víz - vízgőz diagram: Harmatpont [ C]

17 Sűrített levegő fizikája Nedvesség g a sűrített s levegőben: - Vízgőz tartalom a s.levegőben

18 Sűrített levegő fizikája Nedvesség g a sűrített s levegőben: Sűrítés kompresszió vagyis a térfogat t csökken a nyomás s növekszikn a hőmérsh rséklet növekszikn környezeti, páras p levegőt t sűrít s t! oldott vízgv zgőzgént van jelen csak szűréssel ssel nem eltávol volítható! Tágulás expanzió vagyis a térfogat t nőn a nyomás s csökken a hőmérsh rséklet csökken pára kiválás s kezdődhet dhet (!)

19 Sűrített levegő ellátó rendszer 1 - előállító rendszer 2 - kezelő rendszer 3 - elosztó rendszer 4 - felhasználás p[bar] Nyomásesés a rendszeren p max = 1bar

20 Sűrített levegő előállítása Levegő (vagy gáz) g sűrítéses se

21 Kompresszorok alkalmazási területe Működési idő (%) Csavarkompresszorok Dugattyús kompresszorok Nyomás (bar) Szállított mennyiség (m 3 /min.)

22 Dugattyús kompresszor (kétfokozatú)

23 Csavarkompresszor

24 Sűrített levegő minősége - olaj - szilárd - pára

25 Sűrített levegő minősége - Szilárd részecske osztályozás - Nedvesség osztályozás / harmatpont:

26 Sűrített levegő minősége - Nedvesség osztályozás - Olaj osztályozás

27 Sűrített levegő szennyezői: Szilárd rd: por, rozsda, kopadék - kopást, lerakódást okoz - szűréssel ssel eltávol volítható Vízpára: - korrózi ziót t okoz - emulziót t képez, k kimossa a kenőanyagokat, nagyobb súrls rlódást, kopást okoz. - páraelnyelő anyaggal adszorpció - hidegponton hűtveszárítóvalval lev Olaj: (maradék k kompresszor olaj): Olaj leválasztható - emulziót t képez, k kimossa a gyári kenő zsírokat, - káros lehet a tömítések t anyagára - compatibility

28 Sűrített levegő előkészítő rendszer Kondenz leválaszt lasztó Olaj - víz szétv tválasztó hűtveszárító adszorpciós s szárító szűrő

29 Elvek - Ökölszámok - Nyomásvesztes sveszteség a teljes rendszeren ne haladja meg az 1bar-t! - Az áramlási sebesség 5 és 10m/sec közé essen! - A tartálynyom lynyomás és s a hálózati h nyomás s között k nyomás s különbsk nbség g kell legyen! - 6.5W szüks kséges 1 Nl/min sűrített levegő előáll llításához! - Egy 2mm-es furaton 220Nl/min levegő szökik el, ez 1.430W villamos teljesítm tménynek fele meg!

30 Köszönjük figyelmüket! Hamarosan folytatjuk. Számítunk észrevételeikre!

31