Grupul de pregatire a aerului - motoare pneumatice

Grupul de pregatire a aerului - motoare pneumatice

Aerul care ne inconjoara are o presiune care variaza in funcție de inalțimea unde ne aflam, in raport cu nivelul marii.

p_abs p_atm + p_rel

unde: p_abs - presiunea absoluta

p_atm - presiunea atmosferica

p_rel - presiunea relativa.

1.1.1. Unitați de masura

Presiunea constituie prima marime fundamentala a pneumaticii. Ea se exprima in practica industriala curenta in bar și este rezultatul unei forțe, exprimata in daN, aplicata pe o suprafața, exprimata in cm².

1 bar   = = 10⁵ [Pa]

1.1.2. Definirea aerului comprimat

In cazul pneumaticii, fluidul de lucru utilizat este aerul comprimat. Acesta este in mod natural luat din atmosfera și redus in volum prin comprimare.

Aerul comprimat este definit un fluid perfect elastic și anume:

moleculele sale nu opun rezistența la deplasarea unora in raport cu altele, fenomen numit fluiditate;

menținut intr-un recipient inchis, el exercita asupra toturor elementelor pereților care limiteaza acest recipient o anumita presiune, fenomen numit elasticitate;

compresibilitatea este proprietatea aerului de a se comprima.

1.1.3. Sistemul de producere a aerului

Parțile componente și funcțiile lor de baza sunt:

Compresorul - aerul aspirat la presiunea atmosferica este comprimat și furniza o

presiune mai mare sistemului pneumatic. El transforma energia mecanica in energie pneumatica.

Motorul electric - furnizeaza puterea mecanica compresorului și transforma energia electrica in energie mecanica.

Intrerupatorul de presiune - controleaza motorul electric și de asemenea presiunea in rezervor. El este folosit la o presiune maxima la care motorul va fi oprit și la o presiune minima la care se face distribuirea.

Rezervorul inmagazineaza aerul comprimat. Volumul sau este stabilit in funcție de capacitatea compresorului. Cu cat volumul este mai mare, cu atat intervalul de timp dupa care pornește compresorul este mai mare.

Supapa de sens unic - permite trecerea aerului comprimat de la compresor la rezervor și impiedica intoarcerea aerului cand compresorul este inchis.

Supapa de siguranța - evacueaza aerul comprimat daca presiunea din rezervor crește peste presiunea prevazuta.

Uscatorul - racește aerul comprimat cu cateva grade deasupra punctului de congelare și condenseaza cea mai mare parte a umiditații aerului. Astfel se va evita prezența apei de condens in sistemul din aval.

Filtrul de linie - poziționat pe linia principala, trebuie sa aiba o cadere de presiune minima și capacitate de a mișca din loc ceața de ulei. Acesta ajuta la menținerea la limita permisa a prafului, apei de condens și a uleiului de ungere.

1.1.4. Racirea aerului comprimat

Aerul comprimat trebuie sa aiba o temperatura cat mai constanta si cat mai apropiata de cea a mediului in care se afla instalatia.

Se dorește ca temperatura aerului sa fie in jur de minim 10°C iarna si maxim 30°C vara, dar sa nu depaseasca 50°C.

Racirea aerului se poate face chiar din faza de comprimare, acest lucru protejand si compresorul.

In multe cazuri racirea aerului comprimat se completeaza cu agregate de racire dupa ce acesta a iesit din compresor.

1.1.5. Uscarea aerului comprimat

Aerul din atmosfera contine o anumita cantitate de apa, sub forma de vapori ce se regaseste in aerul comprimat. Prezenta apei afecteaza functionarea instalatiilor și din acest motiv sunt necesare masuri de eliminare, prin uscarea aerului.

Modalitatea de eliminare a apei din instalatia pneumatica este uscarea aerului și se realizeaza prin mentinerea unei temperaturi cat mai constante, precum si cu masuri de colectare, evacuare a apei condensata in circuite. Cele mai cunoscute metode de uscare sunt:

prin racire;

prin adsorbtie;

prin absorbtie;

prin supracomprimare.

1.1.6. Filtrarea aerului

Filtrarea presupune separarea, colectarea si indepartarea particulelor ce contamineaza aerul comprimat si intr-o masura, a apei purtata de curentul de aer. Ideal este ca aceasta filtrare sa fie cat mai completa, insa din punct de vedere energetic si al costurilor de intretinere nu este judicios. Finetea de filtrare trebuie sa aiba valoarea ceruta de instalatia pneumatica alimentata. In afara de finetea de filtrare, doi dintre cei mai importanti parametrii ai filtrelor sunt:

caderea de presiune produsa intre racordurile filtrului;

rezistenta mecanica a elementului (cartusului) filtrant.

Filtrul trebuie plasat cat mai aproape de componentele principale si in pozitie verticala, cu respectarea stricta a sensului de montare indicat pe carcasa. Cartusele filtrante se executa din materiale textile (bumbac, fetru, vata minerala etc.), din materiale plastice sau din pulberi metalice sinterizate.

1.1.7. Ungerea

Aceasta operație permite efectuarea ungerii unor piese mobile ale componentelor pneumatice pentru a le asigura o mai mare longevitate, iar aparatul care realizeaza aceasta funcție de ungere este ungatorul.

1.1.8. Necesitatea unui compresor

Automatizarea prin utilizarea aerului comprimat, el neexistand in mod normal sub presiune, determina necesitatea ca intr-un circuit sa existe un aparat capabil sa furnizeze aer comprimat.

1.1.9. Funcționarea unui compresor

Ca și alte gaze, aerul nu are o forma determinata. Acesta iși modifica forma in funcție de mediul unde se afla. Aerul se lasa comprimat (compresiune) și are tendința de a se dilata (expansiune).

Compresoarele sunt utilizate pentru a comprima aerul, plecand de la o presiune  inițiala de intrare (presiunea atmosferica), pana la o presiune de refulare superioara.

1.1.10. Clasificarea compresoarelor

a) Compresoarele volumetrice in care compresiunea este obținuta prin reducerea spațiului care conține aerul aspirat la presiunea atmosferica sunt

Compresoare de tip alternativ: cu piston sau cu diafragma;

Compresoare de tip rotativ: cu palete, cu șurub, cu angrenaje.

b) Compresoarele dinamice unde compresiunea este obținuta prin transformarea vitezei aerului aspirat in presiune

Compresoare axiale;

Turbocompresoare;

Turbosuflante;

Ventilatoare.

1.1.11. Exemple de compresoare volumice

a) Compresorul cu piston

Acest tip de compresor (fig.1) este alcatuit din piston, care deplasandu-se in jos in cilindru, absoarbe aerul din conducta prin supapa de admisie, iar la deplasarea in sus il comprima și il refuleaza in conducta de evacuare prin supapa de refulare care se deschide la creșterea presiunii.

Fig.1. Compresor cu piston

b) Compresorul rotativ

Este alcatuit dintr-o carcasa 1, un rotor cilindric 2 asezat excentric fata de carcasa in care este dispus, iar in canale frezate pe generatoarele rotorului sunt dispuse paletele 3 (fig. 2). Intre suprafata rotorului, palete, carcasa si capacele laterale se formeaza camere de volum variabil (CVV) care in faza de aspiratie inchid etans mase de aer si, pe masura rotirii ansamblului mobil, aceste camere isi micsoreaza volumul determinand cresterea presiunii. Cand ating un volum minim ajung in dreptul racordului de refulare, iar aerul comprimat este evacuat.

Fig.2. Compresorul rotativ

Paletele rotorului trebuie sa asigure etansarea laterala (cu capacele), frontala (cu carcasa) si fata de rotor. Etansarea frontala este asigurata prin apasarea paletelor pe carcasa datorita fortei centrifuge. La unele modele, datorita unor arcuri dispuse in canalele practicate in rotor, uzura paletelor este compensata automat. Racirea compresorului se realizeaza cu apa.

Paletele se executa in general din materiale antifricțiune si care protejeaza carcasa contra uzurii. Inlocuirea paletelor, cand s-a ajuns la un anumit grad de uzura, repune compresorul in functiune. Masina atinge performantele maxime dupa un anumit timp de functionare, necesar rodarii paletelor.

Sugestii metodologice:

UNDE PREDAM?

Continutul poate fi predat in cabinet, laborator sau intr-o sala care are videoproiector.

CUM PREDAM?

Se recomanda utilizarea fiselor de lucru pentru elevi pentru activitatile de fixare a noilor cunostinte.

Prezentarea con inuturilor se poate face prin expunere, conversatie euristica, problematizare, demonstrație, observatie dirijata etc.

Se pot utiliza: videoproiectorul, retroproiectorul sau planse tematice.

ORGANIZAREA CLASEI:

Clasa poate fi organizata frontal sau pe grupe.

EVALUAREA CUNOSTINTELOR:

Evaluarea se poate realiza printr-o fisa de evaluare individuala in care elevul sa identifice funcțiile grupului de pregatire a aerului, parțile componente și criteriile de clasificare ale compresoarelor.