Budowa podstawowego układu pneumatycznego - co jest nam potrzebne, by prawidłowo zasilić siłownik

Elementy pneumatyczne odgrywają bardzo istotną rolę w przemyśle. Układy pneumatyczne są powszechnie wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, jak np. automotive, górnictwo czy budownictwo.

Ogólnodostępny czynnik roboczy jakim jest sprężone powietrze, nie wytwarza szkodliwych zanieczyszczeń, które mogłyby negatywnie wpływać na środowisko naturalne. Sprężone powietrze po spożytkowaniu jego energii, jest wydalane do atmosfery w takiej samej formie, jak przed całym procesem sprężania. Budowa dodatkowych układów, które zarządzałyby odpadkami produkcyjnymi, nie jest zatem konieczna. Dzięki wykorzystaniu szybkiego nośnika energii, uzyskujemy bardzo duże przepływy umożliwiające dużą prędkość siłownika.

Pierwszym krokiem w budowie prostego układu pneumatycznego jest dobór siłownika. Podstawowym zadaniem podczas doboru siłownika pneumatycznego jest wybór średnicy tłoka, która ma wpływ na uzyskanie siły, potrzebnej do wykonania określonego zadania. Kolejnym krokiem jest wybór odpowiedniego rodzaju siłownika. Zalecane jest stosowanie siłowników wykonanych zgodnie z normami: ISO15552, ISO21287, ISO6432 lub UNITOP. Następny etap to dobór odpowiedniej długości skoku siłownika. Długość skoku siłownika zależna jest od zadania, jakie dany siłownik ma wykonać. Na zakończenie należy sprawdzić wartość energii kinetycznej, w celu dopasowania odpowiedniego rodzaju amortyzacji: amortyzację mechaniczną, amortyzację pneumatyczną lub dodatkowe amortyzatory hydrauliczne. 

Rys. 1.1 Po lewej: schemat działania siłownika z amortyzacją mechaniczną;
Po prawej: schemat działania siłownika z amortyzacją pneumatyczną

Kolejnym elementem prawidłowego doboru siłownika pneumatycznego są złącza funkcyjne, które umożliwiają regulację prędkości siłownika i ciśnienia powietrza. Ponadto, jak sama nazwa wskazuje, dzięki złączom funkcyjnym możliwe jest skorzystanie z dodatkowych funkcji, jak np. szybkie upuszczanie ciśnienia czy odcięcie zasilania. Wyróżnić można następujące rodzaje złączy funkcyjnych:

a. zawory dławiąco-zwrotne – regulują wypływ powietrza z komory siłownika, dzięki czemu możliwa jest precyzyjna regulacja prędkości siłownika

Rys. 1.2 Schemat zaworu dławiąco-zwrotnego

b. zawory szybkiego spustu – umożliwiają szybkie odpowietrzenie komory siłownika. W następstwie odpowietrzania komory siłownika powietrze wypuszczane jest bezpośrednio do atmosfery, z pominięciem elementów wykonawczych (gdzie generowane są dodatkowe opory przepływu).

Rys. 1.3 Schemat zaworu szybkiego spustu

c. zawory zwrotne sterowane – chronią operatorów przed utratą zdrowia. Odcięcie zasilania z pilota zaworu powoduje odcięcie komór roboczych siłownika. Zawory zwrotne sterowane są zabezpieczeniem przed np. pęknięciem przewodu.

Rys. 1.4 Schemat zaworu zwrotnego sterowanego

Ostatni etap budowy układu pneumatycznego z siłownikiem to dobór elementów montażowych, które zapewnią prawidłową pracę siłownika. Szczególną uwagę należy poświęcić kwestii wyeliminowania działania sił poprzecznych na siłownik. Powodują one bowiem mechaniczne uszkodzenie napędu. W kwestii mocowań, dostępnych jest wiele typów: z przegubem kulowym, widełki, ucha, łapy kątowe, kołnierze, itd. Wykorzystując elementy, w których siłownik jest zamontowany na sztywno, należy zwrócić uwagę na fakt, by tłoczysko znajdowało się w jednej osi z działającymi siłami. Mocowania wahliwe lub z przegubem kulowym zapewniają większą elastyczność, ponieważ wpływają na możliwość dostosowania się siłownika do działających sił.

Rys. 1.5 Osprzęt do siłowników ISO15552

Spełnienie wszystkich wymienionych wyżej warunków wpływa istotnie na długość i jakość pracy siłownika w układzie pneumatycznym. Układ pneumatyczny, którego budowa oparta jest na wspomnianych kryteriach, może skutecznie wspierać pracę przedsiębiorstw z różnych gałęzi przemysłu, przez długie lata.

Autor: Damian Nowak - PO Kierownika Działu Siłowników, Product Manager w Pneumat System