curs pneumatica

57
Capitolul 1. Pneumatica aplicata. 1.1. Introducere Actionarile pneumatice si-au gasit aplicatia in domenii ale tehnicii extrem de variate pentru cele mai diferite scopuri. Acest fapt se datoreaza AVANTAJELOR prezentate de aceste actionari : Datorita vitezelor de lucru si de avans mari, precum si momentelor de inertie mici, durata operatiilor este mica. Utilizand elemente logice sau convertoare electropneumatice se pot realiza instalatii cu functionare in ciclu automat, care ofera productivitate. Posibilitatea amplasariielementelor pneumatice in orice pozitie este un avantaj important, simplificandu-se astfel proiectrarea masinilor si micsorand gabaridul acestora Forta, momentul si veteza motoarelor pneumatice pot fi reglate usor , utilizand dispozitive simple Supraincarcarea motoarelor pneumatice nu induce pericol de avarii Transmisiile pneumatice permit porniri, opriri dese, fara pericol de avarie. Aerul comprimat este relativ usor de produs si de transportat prin retele, este nepoluat si neinflamabil Pericolul de acidentare este redus Intretinerea instalatiilor pneumatice este usoara daca se dispune de personal calificat DEZAVANTAJE ca orice sistem actionarile pneumatice prezinta si urmatoarele dezavantaje : Datorita limitarii presiunii de lucru, fortele si momentele oferite de motoarele pneumatice sunt reduse Compresibilitatea aerului nu permite reglarea precisa a parametrilor de functionare Aerul nu poate fi complet purificat cu costuri rezonabile, fapt ce duce la uzura eroziva si abraziva , precum si la coroziunea componentelor. In anumite conditii de mediu si functionare, exista pericol de inghet Randamentul transmisiilor pneumatice este scazut. Actionarile pneumatice sunt UTILIZATE : 1. 1

Upload: doru

Post on 03-Dec-2015

83 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

Curs Pneumatica

TRANSCRIPT

Page 1: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.1. Introducere

Actionarile pneumatice si-au gasit aplicatia in domenii ale tehnicii extrem de variate pentru cele mai diferite scopuri. Acest fapt se datoreaza AVANTAJELOR prezentate de aceste actionari :

Datorita vitezelor de lucru si de avans mari, precum si momentelor de inertie mici, durata operatiilor este mica.

Utilizand elemente logice sau convertoare electropneumatice se pot realiza instalatii cu functionare in ciclu automat, care ofera productivitate.

Posibilitatea amplasariielementelor pneumatice in orice pozitie este un avantaj important, simplificandu-se astfel proiectrarea masinilor si micsorand gabaridul acestora

Forta, momentul si veteza motoarelor pneumatice pot fi reglate usor , utilizand dispozitive simple

Supraincarcarea motoarelor pneumatice nu induce pericol de avarii Transmisiile pneumatice permit porniri, opriri dese, fara pericol de avarie. Aerul comprimat este relativ usor de produs si de transportat prin retele, este nepoluat si

neinflamabil Pericolul de acidentare este redus Intretinerea instalatiilor pneumatice este usoara daca se dispune de personal calificatDEZAVANTAJE ca orice sistem actionarile pneumatice prezinta si urmatoarele dezavantaje : Datorita limitarii presiunii de lucru, fortele si momentele oferite de motoarele pneumatice

sunt reduse Compresibilitatea aerului nu permite reglarea precisa a parametrilor de functionare Aerul nu poate fi complet purificat cu costuri rezonabile, fapt ce duce la uzura eroziva si

abraziva , precum si la coroziunea componentelor. In anumite conditii de mediu si functionare, exista pericol de inghet Randamentul transmisiilor pneumatice este scazut.Actionarile pneumatice sunt UTILIZATE : In industriile cu pericol de incendiu, explozii : metalurgie, chimie, minerit, prelucrarea

lemnului, termocentrale. In industriile cu pericol de contaminare : alimentara, medicamente, tesaturi, electronica In toate domeniile unde se pot realiza linii automate de productie, asamblare, ambalare,

manipulare de mare productivitate.

1. 1

Page 2: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.2. Maşini şi unităţi pentru producerea aerului comprimat1.2.1 Maşini pentru producerea aerului comprimat

Maşini pentru producerea aerului comprimat: sunt maşini care produc comprimarea sau presarea aerului, transformand energia mecanică primită la arbore în energie de presiune a aerului.

După principiul de funcţionare compresoarele se pot clasifica astfel:1.2.1.1 Compresoare volumice (pneumostatice):Funcţionarea lor se bazează pe principiul camerei de volum variabil: în faza de aspiraţie,

aerul este închis într-o cameră care îşi micşorează volumul şi care se deschide în faza de refulare: aerul este evacuat având o presiune proporţională cu variaţia de volum a camerei.

Compresoarele volumice pot fi:- Cu piston:

- cu comprimare directă;- cu comprimare prin membrană.

- Cu angrenaje:- cu şurub;- cu lobi (ROOTS).

- Cu palete.

- Compresoarele cu piston cu comprimare directă:

1. 2

Fig. 1.1Compresor cu piston cu comprimare

directa

Page 3: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Aceste compresoare pot avea o treaptă de comprimare figura1.1, în două trepte figura1.2sau mai multe.

Fiecare treaptă poate avea unul sau mai mulţi cilindri.La comprimarea în mai multe trepte, treapta următoare aspiră aerul comprimat în treapta precedentă, în acest fel mărindu-se valoarea presiunii aerului comprimat furnizat de compresor.

De exemplu, dacă un compresor cu o treaptă ridică presiunea aerului până la 4 bar, unul cu două trepte o poate ridica până la 15 bar. Un compresor cu 3 sau mai multe trepte ridică presiunea peste 15 bar.

În figura1.2 se poate observa că treapta a doua are un diametru al cilindrului mai mic decât treapta întâia.

Diametrul cilindrului de comprima-re este unul din parametrii după care putem identifica fiecare treaptă a unui compresor cu piston în practică.

Acest tip de compresor poate realiza valori de comprimare foarte înalte (până la 1000 bar), însă el are dezavantaje care îi limitează utilizarea tot mai mult: generează şocuri de presiune în instalaţiile consumatoare, introduce ulei în aerul comprimat, este zgomotos, iar datorită frecărilor în etanşări temperatura aerului comprimat este foarte ridicată.- Compresoare cu piston cu comprimare indirectă funcţionează pe acelaşi principiu, însă camera în care este aspirat aerul nu mai este cilindrul, iar pistonul este separat complet de această cameră printr-o membrană elastică. Acest compresor este utilizat în aplicaţiile în care trebuie evitată contaminarea gazului comprimat cu ulei pierdut de sistemul de ungere al compresorului: industrie chimică, aer comprimat pentru măsurări, uz medical, etc.

Datorită membranei, care are rezistenţa mecanică şi la oboseală limitate, performanţele acestui compresor sunt mai scăzute.

- Compresoare cu palete:Sunt alcătuite dintr-o carcasă 1, un rotor cilindric 2 aşezat excentric faţă de carcasa în

care sunt dispuse iar în canale frezate pe generatoarele rotorului paletele 3 figura1.3. Între suprafaţa rotorului, palete, carcasă şi capacele laterale se formează camere de volum

variabil (CVV) care în faza de aspiraţie închid etanş mase de aer şi, pe măsura rotirii ansamblului mobil, aceste camere îşi micşorează volumul determinând creşterea presiunii.

Când ating un volum minim ajung în dreptul racordului de refulare, iar aerul comprimat este evacuat.

1. 3

Fig 1.2Compresor cu piston cu doua trepte

Sistem de racire intermediara

Page 4: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Paletele rotorului trebuie să asigure etanşarea laterală (cu capacele), frontală (cu carcasa) şi faţă de rotor. Etanşarea frontală este asigurată prin apăsarea paletelor pe carcasă datorită forţei centrifuge şi, la unele modele, datorită unor arcuri dispuse în canalele practicate în rotor, iar uzura paletelor este compensată automat. Celelalte etanşări sunt influenţate de precizia de execuţie şi, în timp, de uzura paletelor.

Paletele se execută în general din materiale antifrictiune şi care protejează carcasa contra uzurii.

Înlocuirea paletelor, când s-a ajuns la un anumit grad de uzură, repune compresorul în funcţiune. Maşina atinge performanţele maxime după un anumit timp de funcţionare, necesar rodării paletelor.- Compresoare cu angrenaje:

Caracteristic acestor compresoare figura1.4 este faptul că rotoarele profilate (lobi, şuruburi) nu se află în contact direct, mişcarea lor fiind sincronizată prin angrenaje dispuse pe capetele arborilor.

1. 4

Fig.1.3Compresor cu palete

Page 5: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Datorită acestui fapt, uzura acestor maşini este practic nulă, însă randamentul lor este mai slab (neexistând contact direct între elementele care materializează camera de volum variabil, apar scurgeri dinspre racordul de refulare către cel de aspiraţie).

Din această categorie, compresoarele cu şurub se caracterizează printr-o remarcabilă uniformitate a debitului, funcţionare silenţioasă şi robusteţe.

1.2.1.2 Turbocompresoare (pneumodinamice):Funcţionarea se bazează pe mărirea vitezei de curgere a aerului, acesta fiind “înghesuit”

în orificiul de refulare al maşinii. Faţă de compresoarele volumice, turbocompresoarele se caracterizează prin debite mari, fără oscilaţii de debit-presiune, dar şi prin nivelul redus al presiunii aerului refulat.

Turbocompresoarele pot fi axiale sau radiale.În figura 1.5 este prezentat un turbocompresor axial. Se poate observa că accesul aerului

aspirat se face paralel cu axul elicei aspiratoare. Ventilatorul de birou este un exemplu de compresor axial, care însă refulează în atmosferă.

1. 5

Fig. 1.4Compresor cu lobi Roots

Page 6: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

În figura1.6 se poate observa un turbocompresor radial în trei trepte (are trei rotoare dispuse în serie, pe axul maşinii). Aerul este aspirat de primul rotor, i se măreşte viteza şi este refulat prin centrifugare, perpendicular pe axul maşinii (deci radial) către periferia carcasei, fiind aspirat mai departe de al doilea rotor si avînd o presiune p1 mai mare ca presiunea atmosferica patm. Fiind centrifugat de al doilea rotor, aerul va avea o presiune p2 mai mare decît p1 la intrarea in treapta a treia. Presiunea finala va fi p3 p2>p1>patm .

În figura 1.7 este prezentată diagrama domeniilor ocupate de fiecare tip de compresor, în coordonate debit-presiune. Această diagramă este un instrument deosebit de util in alegerea tipului de compresor necesar într-o aplicaţie practică, atunci cînd se cunosc parametrii consumatorului.

Dacă intersecţia coordonatelor debit-presiune are loc într-un domeniu ocupat de mai multe tipuri de compresoare, alegerea se face ţinând seama de alţi parametri: posibilităţi şi cerinţe de întreţinere, sensibilitatea consumatorilor la şocuri de presiune, fiabilitate, preţ, etc.

1.2.2 Unităţi pentru producerea aerului comprimatDefinim ca unitate de producere a aerului comprimat ansamblul format din următoarele

elemente: maşina de producere a aerului comprimat, sistemele de reglare a parametrilor aerului comprimat (debit-presiune, temperatură, umiditate), aparatele de măsură şi control (manometre, termometre, presostate, etc.) şi recipientul de stocare a aerului comprimat.

1. 6

Fig. 1.5Turbocompresor axial

Fig.1.6

Turbocompresor radial in trei trepte

Page 7: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Pentru a putea fi controlate, compresoarele se integrează în instalaţii numite unităţi pentru producerea aerului comprimat şi care cuprind compresorul propriu-zis, sistemul de reglare (de variere şi limitare a debitului şi presiunii de lucru) şi recipientul (rezervorul) de stocare a aerului comprimat.

1. 7

Fig.1.7.Diagrama domeniilor ocupate de fiecare tip de compresor

Page 8: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Vom trece în revistă posibilităţile de reglare a parametrilor debit-presiune, întâlnite în practică în funcţie de cerinţele consumatorului, de tipul şi mărimea compresorului, de tipulmaşinii de antrenare:

Reglarea prin deversare figura1.8:În aval de compresor, pe racordul de refulare, se instalează o supapă de limitare a presiunii.

La orice tendinţă de depăşire a presiunii reglate, supapa deversează în atmosferă până la anularea tendinţei de mărire a presiunii.

Reglarea prin izolarea compresorului figura 1.9

În aval de recipientul de stocare se culege o reacţie de presiune care comandă un distribuitor 2/2 normal deschis cu revenire cu arc, plasat pe racordul de aspiraţie al compresorului.

Orice creştere a presiunii peste valoarea prescrisă, determină închiderea distribuito-rului montat pe aspiraţie, sub efectul presiunii din sistem. Având izolată aspiraţia, compre-sorul nu mai debitează aer în sistem până când presiunea tinde să scadă sub valoarea reglată, moment în care distribuitorul începe să se deschidă. Acest tip de reglare îl întâlnimla compresoarele cu piston şi la cele cu angrenaje.

1. 8

Reglare prin deversare

Fig.1.8Reglare prin deversare

Fig.1.9Reglarea prin izolarea

compresorului

Page 9: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Reglarea internă figura 1.10:

Deschiderea supapei de aspiraţie este controlată de un dispozitiv pneumatic comandat de o reacţie de presiune culeasă din racordul de refulare.

Cînd presiunea în sistem creşte la o anumită valoare, supapa de aspiraţie rămîne deschisă şi aerul aspirat este refulat tot pe aspiraţie la presiunea atmosferică.

Acest tip de reglare îl întâlnim la compresoarele cu piston de mare capacitate.

Reglarea prin droselizare: pe aspiraţia compresorului se montează un drosel care menţine încărcarea compresorului într-un domeniu cunoscut. Se utilizează la compresoarele cu angrenaje şi la turbocompresoare.

Reglarea prin intervenţia asupra motorului de antrenare:a) În cazul în care maşina de antrenare este un motor cu ardere internă, se reglează turaţia

acestuia, manual sau automat, utilizând o reacţie de presiune figura 1.11 sau prin traductoare.

Cilindrul CR preia funcţia de reglare a pompei de injecţie (sau a carburatorului), decelerând motorul de antrenare la orice tendinţă de creştere a presiunii în sistem.

1. 9

Fig. 1.10Reglarea interna

Page 10: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Corespunzător, debitul oferit de compresor scade. Utilizarea unui cuplaj centrifugal permite decuplarea totală a compresorului la o anumită turaţie. Acest sistem de reglare este utilizat mai ales pe utilajele mobile.

b) Dacă motorul de antrenare este electric figura 1.12, se introduce în schema de comandă a motorului un releu de presiune RP (presostat) reglat astfel încât să comande dezactivarea contactorului C, deci oprirea motorului de antrenare când presiunea în sistem atinge o anumită valoare.

1. 10

Fig. 1.12Reglare prin interventie asupra motorului electric de antrenare

Fig. 1.11Reglarea prin interventia asupra

motorului de antrenare utilizand o reactie de presiune

Page 11: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.2.3. Răcirea aerului comprimat

Pentru a evita variaţia parametrilor fizici ai aerului comprimat utilizat ca agent de lucru, aerul comprimat trebuie să aibă o temperatură cât mai constantă şi cât mai apropiată de cea a mediului în care se află instalaţia.

La ieşirea din compresor aerul poate atinge temperaturi de până la 200°C. Dacă ar intra în instalaţie cu o temperatură apropiată de această valoare, efectele ar putea fi următoarele:

deformarea sau topirea paharelor filtrelor şi ungătoarelor; înmuierea, deformarea şi ruperea conductelor din plastic; alterarea elementelor de etanşare elastomerice; griparea unor aparate, prin modificarea jocurilor între piesele mobile şi fixe,

datorită dilataţiei.Aşadar, este necesar să se asigure o temperatură corespunzătoare a aerului livrat

consumatorilor. Se recomandă ca temperatura aerului să fie în jurul valorii de minim 10°C iarna şi maxim 30°C vara, dar în nici un caz nu va depăşi 50°C.

Răcirea aerului se poate face chiar din faza de comprimare, acest lucru protejând şi compresorul.

Fig. 1.13 Fig. 1.14 Fig. 1.15 Compresor prevazut cu circuit Compresor cu aripioare Compresor cu doua

de racire permanenta de racire trepte cu racire intermediara (intre trepte)

1. 11

Page 12: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

În figura 1.13 compresorul este prevăzut cu un circuit care răceşte în permanenţă cilindrul (similar motoarelor termice).

O altă metodă de răcire este suflarea de aer asupra cilindrului de comprimare prevăzut cu aripioare de răcire figura 1.14; aripioarele măresc suprafaţa de schimb de căldură cu mediul, iar aerul suflat peste cilindru permite transferul mai rapid al căldurii de la maşină către mediu.

În general, aceste două metode de răcire se combină cu o a treia metodă de răcire figura 1.15 care se aplică compresoarelor cu mai multe trepte; în canalizaţia dintre treptele 1 şi 2 (în cazul compresorului cu două trepte) se instalează un schimbător de căldură sau un agregat de răcire, ce permit reducerea temperaturii aerului.

În multe cazuri, metodele de răcire descrise mai sus, nu sunt suficiente, motiv pentru care unităţile de producere a aerului comprimat se completează cu agregate de răcire a aerului după ce acesta a ieşit din compresor.

1.2.4. Uscarea aerului comprimat

Aerul din atmosferă conţine o anumită cantitate de apă, sub formă de vapori. Această apă se regăseşte în aerul comprimat furnizat consumatorilor. Prezenţa ei afectează substanţial funcţionarea instalaţiilor, din acest motiv fiind necesare măsuri de eliminare, prin uscarea aerului.

Efectele apei aflată în aerul comprimat utilizat ca agent de lucru sunt: la temperaturi scăzute poate forma dopuri de gheaţă în conducte sau în aparate,

scoţând instalaţia din funcţiune; corodează componentele din oţel din aparate; micşorează viteza de comutare a aparatelor sau chiar le blochează; în amestec cu uleiul de ungere formează un amestec ce incetineste viteza de

comutare a aparatelor sau chiar le blocheaza.

1. 12

Page 13: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.2.4.1 Punctul de rouă. Curba punctului de rouăEste necesar să definim câţiva parametri ce caracterizează umiditatea:Punctul de rouă - este temperatura la care trebuie răcită o masă de aer pentru a obţine un

anumit grad de uscare a sa, prin eliminarea apei conţinută sub formă de vapori. Cu cât această temperatură este mai mică, cu atât mai multă apă conţinută în aer este condensată şi eliminată. Uzual, aerul se usuca la un punct de rouă situat între 2oC şi 5oC. În practică, de multe ori este necesar să calculăm cantitatea de apă conţinută de aer sub formă de vapori. Diagrama (curba) punctului de rouă este un instrument care facilitează rezolvarea acestei probleme.

Umiditatea absolută (Ua) - este cantitatea de apă conţinută de 1 m3 de aer la un moment dat, în condiţii oarecare. Se măsoară în [g/m3].

Umiditatea de saturaţie (Us) - este cantitatea maximă de apă ce poate fi preluată sub formă de vapori de 1 m3 de aer la o temperatură dată. Se măsoară în [g/m3].

Umiditatea relativă (Ur) - este raportul dintre umiditatea absolută şi umiditatea de saturaţie:

UU

Ura

s

100 % .

Curba (diagrama) punctului de rouă. În figura 1.16 este reprezentată diagrama punctului de rouă, care arată variaţia conţinutului maxim de apă din aer în funcţie de temperatură.

Se observă că pe măsură ce scade temperatura, scade şi conţinutul de apă. Interpretând această diagramă tragem concluzia că o metodă de uscare a aerului ar fi răcirea acestuia.

1.2.4.2 Metode de uscare a aerului

Principala modalitate de limitare a accesului apei în instalaţia pneumatică este uscarea aerului, prin diferite metode. Această măsură se completează cu măsuri de evitare a condensării

1. 13

Fig.1.16Diagrama punctului de roua

Page 14: Curs Pneumatica

Fig. 1.17Structura unei instalatii de uscare prin racire

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

apei în circuitele pneumatice, prin menţinerea unei temperaturi cât mai constante şi depărtate de punctul de rouă a aerului, între punctele de intrare şi de ieşire din instalaţie, precum şi cu măsuri de colectare şi evacuare a apei condensată în circuite.

Practic, alegerea metodei optime de uscare presupune un calcul tehnico-economic şi luarea în considerare a mai multor factori, din care putem aminti: tipul de compresor utilizat, gradul de uscare a aerului cerut de consumator, aşezarea geografică a consumatorului de aer comprimat, etc.

Cele mai cunoscute metode de uscare sunt:- Prin răcire;- Prin adsorbţie;- Prin absorbţie;- Prin supracomprimare.

1.2.4.2.1 Uscarea aerului prin răcire

Este cea mai întâlnită metodă de răcire; funcţionează economic, sigur, iar întreţinerea instalaţiei este ieftină. Prin răcire se poate atinge punctul de rouă de 2oC - 5oC.

În figura1.17 este prezentată schematic structura unei instalaţii de uscare prin răcire.Aerul intră în instalaţie având o temperatură relativ ridicată, datorită procesului de

comprimare şi traversează schimbătorul de căldură 1, unde cedează o parte din căldură.În această fază se produce o primă condensare a vaporilor de apă, iar lichidul rezultat este

colectat în rezervorul colector 2.Mai departe, aerul intră în răcitorul propriu-zis 3, unde suferă o răcire puternică şi

cedează, prin condensare, o mare parte a apei conţinută sub formă de vapori, care este colectată în rezervorul 4, de unde va fi evacuată.

Înainte de ieşirea din instalaţia de uscare, aerul trece iarăşi prin schimbătorul de căldură, unde recuperează o parte din căldura cedată iniţial, ajungând la o temperatură apropiată de cea optimă pentru buna funcţionare a instalaţiei.Desigur că aceste procese sunt controlate prin automatizarea, în mai mică sau în mai mare măsură, a instalaţiei. Această metodă de uscare este larg folosită, datorită fiabilităţii, consumului redus de energie şi eficienţei.

1. 14

Page 15: Curs Pneumatica

Fig.1.18Instalatie de uscare prin adsorbtie

Fig.1.19Structura unei instalatii de uscare prin absorbtie

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.2.4.2.2 Uscarea prin adsorbţie

Metoda se bazează pe fenomenul de adsorbţie, ce constă în depunerea particulelor de apă pe suprafaţa unor cristale de dioxid de siliciu sau altă substanţă cu proprietăţi adsorbante.

În figura 1.18 este prezentată schematic structura unei instalaţii de uscare prin adsorbţie.Aerul comprimat pătrun-

de în instalaţie prin filtrul 1, care are rolul de a reţine uleiul provenit din compresor si impuritatile, traversează robinetul 2a (robinetul 3a este închis) şi pătrunde în adsorberul A1. Particulele de apă conţinute în aer se depun pe cristalele adsorbante aflate în recipient, iar aerul uscat iese prin partea inferioară a adsorberului A1, traversează robinetul 2b (robinetul 3b este închis), trece prin filtrul 2, care reţine particulele de adsorbant antrenate de curentul de aer şi intră în circuitul de alimentare a consumatorilor.

În momentul în care particulele de adsorbant sunt complet acoperite cu apă, adsorberul A1 este saturat, iar eficienţa lui scade.

Funcţionarea sa în parametri de eficienţă presupune decuplarea adsorberului şi regenerarea substanţei adsorbante.

Din acest motiv instalaţiile de uscare de acest tip sunt prevăzute cu două adsorbere care funcţionează alternativ: când unul usucă aerul, celălalt este regenerat; adsorberul A2 este izolat faţă de aerul comprimat prin robinetele 3a şi 3b care sunt închise şi este traversat de un curent de aer uscat sau incalzit, prin conducta 5. Aerul uscat (cald) produce vaporizarea apei colectată în adsorber şi o evacuează în atmosferă. Când adsorberul A1 este saturat, robinetele 2a şi 2b se închid, robinetele 3a şi 3b se deschid, iar robinetele 4 comută.

În acest fel, adsorberul A2 preia uscarea aerului, iar adsorberul A1 se regenerează.Sistemul ofera o buna eficienta si fiabilitate si este de asemenea, larg folosit.1.2.4.2.3 Uscarea prin absorbţie

1. 15

Page 16: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Este un proces pur chimic, ce constă în reacţia dintre apa conţinută în aerul comprimat şi o substanţă chimică granulată, care în contact cu apa formează un compus fluid care se separă gravitaţional şi este evacuat din instalaţie.

În figura 1.19 este prezentată schematic structura unei instalaţii de uscare prin absorbţie:În recipientul 1, pe patul filtrant 2 se aplică substanţa absorbantă 3, sub formă de granule.

Aerul intră pe la partea inferioară în absorber şi traversează stratul absorbant; apa conţinută sub formă de vapori intră în reacţie cu substanţa absorbantă, iar compusul rezultat se scurge prin patul filtrant la partea inferioară a recipientului, de unde este evacuată prin purja 4.

Deşi are unele avantaje: instalare uşoară, construcţie simplă, nu are piese în mişcare, nu consumă energie, întreţinere uşoară, este puţin folosit datorită costului mare a substanţei absorbante, care trebuie completată de câteva ori pe an şi al eficienţei scăzute.

1.2.4.2.4 Uscarea prin supracomprimareUscarea prin supracomprimare se bazează pe efectul de eliminare a apei din aerul

comprimat, prin condensare, pe măsură ce presiunea acestuia creşte. Deoarece comprimarea înaltă a aerului este problematică, această metodă de uscare este eficientă în combinaţie cu celelalte metode de uscare cunoscute.

Un anumit grad de uscare prin comprimare se obţine chiar în rezervorul tampon, care este prevăzut cu sistem de purjare.

În aplicaţi nu este judicioasă, din punct de vedere economic, o uscare foarte puternică, ea trebuie corelată cu cerinţele de utilizare ale instalaţiilor consumatoare.

În general, se utilizeaza aer uscat in domeniul 2-10oC punct de roua.Uscarea aerului trebuie completată cu măsuri de menţinere cât mai constantă a

temperaturii aerului între punctul de intrare în instalaţie şi cel de ieşire, pentru a împiedica condensarea vaporilor de apă între aceste puncte.

În exemplul de calcul care urmează vom determina cantitatea de apă ce pătrunde într-o instalaţie consumatoare de aer comprimat dacă nu se iau măsuri de uscare a agentului de lucru.

Exemplu de calcul:Se cere cantitatea de apă aspirată de un compresor în următoarele condiţii:

Debitul livrat de compresor: V m ho

400 3 .

Temperatura aerului la ieşirea din compresor: to=50o C. Umiditatea relativă (se determină cu ajutorul higrometrului): Ur=60 %. Timpul de funcţionare: T=8 ore.

Din relaţia (1) se determină umiditatea absolută: UU U

ar s 100

.

Din diagrama punctului de rouă, la 50o C (232 K) : Us=80 g/m3. Rezultă:

.

Se poate determina cantitatea de apă absorbită într-o oră de funcţionare:

.

şi cantitatea de apă absorbită în 8 ore:

kg (sau litri).

1. 16

Page 17: Curs Pneumatica

Treapta I: Filtrări grosiere 50 - 100 mTreapta II Filtrări medii 25 - 50 mTreapta III Filtrări fine 10 - 25 mTreapta IV Filtrări foarte fine 1 - 10 m

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Din acest exemplu de calcul se poate observa că apa poate pătrunde în instalaţiile pneumatice în cantităţi nepermis de mari, dacă nu se iau măsuri corespunzătoare.

Fenomenul de condensare în instalaţie poate fi limitat în această situaţie menţinând o temperatură cât mai constantă între punctul de intrare şi cel de ieşire din instalaţie şi o diferenţă de temperatură cât mai mică faţă de mediu.

1.2.5. Filtrarea aerului

Filtrarea este una din cele mai importante cerinţe pentru agentul de lucru utilizat în acţionările şi comenzile pneumatice.

De calitatea filtrării depind fiabilitatea şi durabilitatea elementelor ce alcătuiesc instalaţia, precum şi performanţele sistemului, în ansamblu. Standardele stabilesc patru treptede filtrare, parametrul fiind fineţea de filtrare:

Filtrarea presupu-ne separarea, colectarea şi îndepărtarea particule-lor ce contaminează aerul comprimat şi, într-o anumită măsură, a apei

purtată de curentul de aer. Ideal este ca această filtrare să fie cât mai completă, însă din punct de vedere energetic şi al costurilor de întreţinere nu este judicios. Fineţea de filtrare trebuie să aibă valoarea cerută de instalaţia pneumatică alimentată. Producătorii de aparate pneumatice specifică în cataloagele de produse fineţea de filtrare necesară, iar producătorii de utilaje echipate pneumatic instalează filtre corespunzătoare.

În tabelul de mai jos, pentru diferite aplicaţii se recomandă (orientativ) fineţea de filtrare necesară:

În afară de fineţea de filtrare, doi dintre cei mai importanţi parametrii ai filtrelor sunt:

Căderea de presiune produsă între racordurile filtrului; Rezistenţa mecanică a elementului (cartuşului) filtrant.

La orice filtru, capacitatea de filtrare scade în timp. Acest lucru este sesizat prin creşterea căderii de presiune între racordurile filtrului şi prin micşorarea debitului de aer care îl traversează.

Unele tipuri de filtre sunt echipate cu un sesizor de presiune diferenţial care avertizează la atingerea unui grad oarecare de colmatare. Când filtrul nu posedă un astfel de element, periodic trebuie măsurată căderea de presiune pe filtru şi, când acesta are valoarea de 0,3 - 0,4

1. 17

Nr Categoria instalaţiilor pneumatice I II III IV1 Legături pneumatice obişnuite, rezervoare, acumula-toare,

instal. de acţionare pneum. realiz. cu membrană0 0

2 Acţionări pneumatice obişnuite, scule pneumatice (realizate cu cilindri cu piston, motoare rotative) aparatură cu secţiune minimă de 0,8 - 1 mm

0 0

3 Acţionări pneumatice cu un grad de siguranţă foarte ridicat. Droselizări foarte fine, ajustaje alunecătoare foarte precise

0 0

4 Sisteme pneumatice de regl. autom. Disp. pneumatice de măsură

0

Page 18: Curs Pneumatica

Fig. 1.20Structura unui filtru

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

bar, cartuşul filtrant se înlocuieşte, iar cel colmatat se curăţă, dacă este posibil, în vederea reutilizării.

Orientativ, durata de serviciu a unui element filtrant este de 1 - 3 luni, această durată depinzind de mai mulţi factori cum ar fi: tipul şi fineţea filtrului, numărul de ore de funcţionare efectivă, calitatea aerului comprimat utilizat. In documentatia tehnica aferenta utilajelor, durata de viata a filtrelor se exprima in ore de functionare.

Filtrul trebuie plasat cât mai aproape de elementele protejate, mai jos decât ele (dacă este posibil) şi în poziţie verticală, cu respectarea strictă a sensului de montare indicat pe carcasă.

Cartuşele filtrante se execută din materiale textile (bumbac, fetru, vată minerală, etc.), din materiale plastice sau din pulberi metalice sinterizate. Cele din urmă, deşi sunt mai scumpe, se recomandă a fi folosite datorită multiplelor avantaje pe care le oferă:

- cu capacitate de filtrare foarte bună în plaja 2 - 100 m;- cădere de presiune redusă;- rezistenţă mecanică bună;- rezistenţă la temperaturi mari;- rezistenţă la coroziune;- durabilitate;- permit recondiţionarea

De obicei, în instalaţiile pneumatice filtrele se întâlnesc în combinaţie (constructiv) cu regulatorul de presiune şi cu ungătorul, formând unitatea de preparare a aerului comprimat.

În figura 1.20 se poate observa structura unui filtru:1 -carcasa filtrului;2 - cană ce ajută la depunerea condensului;3 -cartus filtrant;4 -pahar filtru ;5 -purja manuala;

Procesul de filtrare are loc în două trepte:1) Aerul pătrunde în filtru şi schimbă direcţia brusc,

fapt ce determină micşorarea vitezei sale de curgere şi, într-o anumită măsură condensarea vaporilor de apă conţinuţi. Graţie şicanei 2, apa rezultată prin condensare se scurge la partea inferioară a paharului 4, iar aerul capătă o mişcare elicoidală in pahar. Datorită frecării cu peretele paharului, impurităţile mai grele îşi pierd energia de deplasare, “obosesc” şi se depun la partea inferioară a paharului.` 2) La trecerea aerului prin cartuşul filtrant, particulele mai mari decât interstiţiile acestuia sunt reţinute, iar aerul purificat traversează elementul filtrant.

Pentru a asigura evacuarea apei si a particulelor rezultate din procesul de filtrare, paharele unitatilor de filtrare sint prevazute la partea inferioara cu sisteme de evacuare, numite purje; acestea pot fi manuale sau automate.

Purjele manuale constau intr-o supapa de sens care obtureaza etans orificiul practicat la partea inferioara a paharului; supapa poate fi deschisa prin intermediul unui surub tubular (vezi figura 1.20); pentru a efectua purjarea, se actioneaza asupra acestui surub un timp scurt, necesar evacuarii apei si a impuritatilor antrenate de ea.

Datorita fiabilitatii si eficientei, utilizarea purjelor automate uşurează mult activitatea de exploatare şi întreţinere a unităţilor de preparare a aerului comprimat.

În figura 1.21 se poate vedea o purjă automată secţionată:1- tub aductiune aer in purja;2- tub aductiune apa in purja;

1. 18

Page 19: Curs Pneumatica

Fig 1.21Purja automata sectionata

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

3-capac de protectie si linistire;4 -aer aflat la presiunea din retea;5 - supapa normal inchisa, actionata de flotor orificiu de ventilare;6 - tub aductiune aer;7 - orificiu de egalizare a presiunulor;8 - plunjer pentru comanda manuala;

9 - membrana elastica; 10 - pirghie;

11-flotor; 12-supapa de evacuare; 13-orificiu de evacuare;

Modul de funcţionare: când apa cu impuritati atinge un anumit nivel în purjă, flotorul 11 se ridică şi determină deschiderea supapei 12.

Ca urmare, aerul comprimat pătrunde prin tubul 6 în spatiul inchis de membrana 9 şi apasă asupra acesteia, deformind-o.

Piuliţa în care este practicat orificiul 7 este împinsă spre stânga şi apasă asupra elementului mobil al supapei de evacuare 12, determinând deschiderea acesteia.

Apa colectată în purjă este evacuată prin orificiul 13 in atmosfera, deci nivelul ei scade, iar flotorul revine în poziţia iniţială, închizând supapa 10.

Prin orificiul 7 se descarcă presiunea din camera de comandă, iar membrana elastică se retrage in pozitia initiala, permiţând închiderea supapei 12.

1.2.6. Ungerea aerului

Spre deosebire de acţionările hidraulice, unde lubrifierea componentelor sistemului este realizată chiar de agentul de lucru, în cazul acţionărilor pneumatice în multe cazuri trebuiesc luate măsuri de ungere a componentelor pneumatice.

Trebuie specificat ca, din punct de vedere al ungerii exista trei tipuri de instalatii pneumatice:

1. 19

Fig.1.22Exemplificarea Principiului Venturi

Page 20: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

-instalatii care nu permit ungerea, aceasta daunind bunei functionari a echipamentelor ce o compun;-instalatii la care ungerea este indiferenta, fiind o chestiune de optiune a utilizatorului;-instalatii la care ungerea este obligatorie: de corectitudinea ei depind buna functionare si durata de viata a elementelor pneumatice;a iispozitivele care asigură lubrifierea agentului de lucru se numesc ungătoare.

Funcţionarea unui ungător se bazează pe principiul Venturi:Dacă la o conductă ce suferă o îngustare de secţiune ne conectăm cu un tub “U” în care

se află lichid ca în figura 1.22, se constată următoarele: viteza aerului în secţiunea îngustă creşte, iar presiunea scade. Ca urmare la capetele tubului apare o diferenţă de presiune care determină împingerea lichidului în curentul de aer, în secţiunea îngustă. Pe acest principiu se bazează şi funcţionarea pistoalelor de vopsit, de exemplu.

1. 20

Page 21: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

În figura 1.23 este prezentată structura unui ungător:

1 -carcasa ungatorului; 2 -orificiu de intrare a aerului; 3 -supapă de sens; 4 -camera de picurare; 5 -sectiune ingustata; 6 -orificiu de iesire; 7 -supapa de sens; 8 -tub aductiune; 9 -pahar; 10-orificiu de aductiune a uleiului in camera de picurare (este conectat la tubul de aductiune, ocolind orificiul de iesire);

1. 21

Fig. 1.23Structura unui ungator

Page 22: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Modul de funcţionare: aerul comprimat intră prin orificiul de alimentare 2, traversează secţiunea îngustată 5 şi iese prin orificiul 6.

Supapa de sens 3 este deschisă, iar aerul comprimat apasă asupra uleiului aflat în paharul 9. Se observă că secţiunea îngustată este legată de secţiunea de intrare în ungător pe traseul: camera de picurare 4,canalul de aductiune 10, supapa 7, tubul de aductiune 8.Diferenţa de presiune dintre cele două puncte

determină urcarea uleiului în camera de picurare, de unde picătură cu picătură acesta se scurge prin canalul 10 şi intră în curentul de aer. La impactul cu jetul de aer, picăturile de ulei sunt pulverizate şi sunt preluate de curent sub formă de ceaţă fină. Supapele de sens 3 şi 7 au rolul de a menţine ungatorul amorsat atunci când se opreşte alimentarea circuitului respectiv.

În funcţie de tipul constructiv, ungătoarele sunt prevăzute cu posibilităţi de reglare a debitului de ulei injectat în sistem (numar de picaturi in unitatea de timp) sau/si cu posibilitatea reglarii finetei particulelor aromizate.

In figura 1.24 este prezentat un dispozitiv de reglare a debitului de ule

1-carcasa (de obicei, transparenta);2-surub de reglare a debitului de ulei;3-camera de picurare;

4-carcasa ungator;5-canal circular;6-orificiu de evacuare a picaturilor;

7-orificiu de alimentare a camerei de picurare; Din punct de vedere al mărimii picaturilor, există două tipuri de ungătoare:

1. Cu pulverizare normală, unde picăturile sunt mai mari de 5 m.2. Cu pulverizare fină, unde picăturile sunt mai mici de 5 m.Ungătoarele cu pulverizare normală sunt eficace până la aproximativ 5 m, măsuraţi pe

traseul parcurs de debitul de aer, deoarece, datorită greutăţii mai mari a particulelor, acestea se depun (teoretic) pe această distanţă. Cele cu pulverizare fină sunt eficace până la distanţe mai mari (20 - 30m) deoarece, fiind mai usoare, ele “plutesc” in curentul de aer mai mult, dar nu sunt eficace în cazul componentelor de cursă mică şi schimbări de cursă rapide.

Desigur ca valorile date mai sus sint orientative, in practica ele depinzind de geometria sectiunilor de curgere si de schimbarile de directie impuse aerului, de temperatura, etc.

Conform celor aratate la inceputul acestui capitol, necesitatea ungerii echipamentelor pneumatice este discutabila, iar in practica aceasta chestiune nu este intotdeauna clarificata in documentatia tehnica ce insoteste utilajul echipat pneumatic. De aceea, este necesar sa oferim citeva repere in aceasta directie; astfel, in absenta specificatiilor tehnice, se recomanda asigurarea lubrifierii in urmatoarele situatii:

- pentru cilindrii pneumatici avind viteza de lucru foarte mica;- pentru cilindrii pneumatici care lucreaza la viteze mai mari de 1m/s si sint alimentati

cu aer uscat la un punct de roua sub –20 oC;- in aplicatiile care realizeaza pozitionari exacte;

1. 22

Fig.1.24Dispozitiv de reglare a debitului de ulei

Page 23: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

- pentru cilindrii pneumatici ai caror pistoane sint solicitate la forte laterale (radiale) mari;

- in situatia in care s-a asigurat ungerea in instalatie pentru cilindri pneumatici care nu necesitau ungere suplimentara, acestor cilindri este necesar sa li se asigure in continuare lubrifierea, deoarece ungerea suplimentara compromite ungerea asigurata la montaj;

O alta problema cu care se confrunta uneori utilizatorii de pneumatica este absenta indicatiilor privind debitul lubrifiantului; de obicei, ungatoarele sint lasate sa functioneze contindu-se pe reglajul facut de furnizor.

In principiu, fara confirmarea efectuarii acestui reglaj, este o greseala sa ne bazam pe acest lucru. In general se recomanda sa se regleze un debit de ulei de una pina la 5 picaturi la un consum de aer de 1000 litri. Odata stabilit, acest reglaj va fi verificat ori-de-cite-ori se va schimba tipul uleiului utilizat, sau in cazul unor variatii notabile ale temperaturii mediului ambiant.

Este cu desavirsire interzisa utilizarea altor uleiuri decit a celor recomandate de furnizorul instalatiei (echipamentului pneumatic), existind riscul deprecierii unor elemente componente ale echipamentului pneumatic datorita incompatibilitatii dintre uleiul utilizat si respectivele elemente; deasemenea, datorita viscozitatii diferite a altui ulei decit cel recomandat este compromis reglajul ungatorului, acest lucru putind deveni o sursa generatoare de defecte.

1.3. Motoare pneumatice liniare

1.3.1 Cilindri pneumatici:

Într-o instalaţie de acţionare pneumatică, elementul de acţionare propriu-zis este cilindrul pneumatic. Cilindrii pneumatici, denumiţi şi elemente de execuţie, transformă energia pneumatică în energie mecanică, pe care o furnizează apoi mecanismului acţionat. Cilindrii pneumatici efectuează lucrul mecanic printr-o mişcare de translaţie, sau liniară, ei numindu-se şi motoare liniare.

Există două tipuri de cilindri pneumatici: cu membrană şi cu piston.

1.3.1.1 Cilindri pneumatici cu piston:Au aplicaţii foarte largi şi se construiesc într-o gamă tipodimensională extrem de

diversificată. Orientativ, prezentăm câteva din performanţele constructiv-funcţionale ale cilindrului:

- Diametre: 6 – 320 mm;- Curse: pânã la 4 m;- Viteze: - cilindri de uz general: până la 1,5 m/s;

- cilindri de uz special: până la 10 m/s;- Forţe: pânã la 50000 N.

După tipul constructiv, se poate face o clasificare generala a cilindrilor : Cilindri cu simplu efect:- cu revenire cu arc;- cu revenire sub acţiunea unei forţe rezistente. Cilindri cu dublu efect:- cu tijă unilaterală;- cu tijă bilaterală. Cilindri în tandem:- cu amplificare de forţă;- având cursa în douã trepte.

1. 23

Page 24: Curs Pneumatica

Fig. 1.25Sectiune printr-un cilindru cu simplu efect cu revenire cu arc

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

După posibilitatea de frânare la cap de cursă: Cilindri cu frânare la cap de cursă:- reglabilă;- nereglabilă. Cilindri fără frânare la cap de cursă.

În fig.1.25 este prezentată o secţiune a unui cilindru cu simplu efect cu revenire cu arc. În linii mari, această structură este aceeaşi pentru toţi cilindrii pneumatici de acest tip:

1-cămaşa (corpul) cilin-drului;2-capacele cilindrului 3-tija4-resortul de revenire;5-pistonul;

6-etanşarea pistonului faţă de cămaşă; 7-etanşarea tijei cilindrului;8-bucşă de ghidare a tijei.

Dacă racordul A este alimentat cu aer comprimat la presiunea P, asupra pistonului de suprafaţă S va acţiona o forţă F = P x S, care va determina deplasarea acestuia, deci şi a tijei, spre dreapta. Viteza şi acceleraţia ansamblului mobil piston-tijă depind de presiune, debit şi forţa care se opune mişcării tijei (forţa rezistentă).

Când racordul A este conectat la atmosferă, resortul 4 determină revenirea pistonului în poziţia iniţială.

În figura 1.26 se poate vedea un cilindru cu dublu efect cu tijă unilaterală (normala), fără frânare la cap de cursă, iar în fig. 1.27 un cilindru cu dublu efect cu tijă bilaterală.

Fig. 1.26 Fig. 1.27Cilindru cu dublu efect cu tija Cilindru cu dublu efect cu tija bilateralaUnilaterala fara franare la cap de cursa

1. 24

Simbolul cilindrului cu simplu efect cu revenire cu arc

Page 25: Curs Pneumatica

Fig. 1.30Cilindru cu dublu efect cu franare reglabila la ambele capete de cursa

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Spre deosebire de cilindrul cu simplu efect, cilindrul cu dublu efect are două orificii de alimentare şi nu mai are resortul de revenire. Revenirea pistonului în poziţia iniţială se face conectând racordul A la atmosferă şi racordul B la alimentare.

După cum se ştie deja, forţa unui cilindru este dată de valoarea presiunii de alimentare şi de suprafaţa pistonului.

Există numeroase situaţii când din diferite motive este necesar un cilindru care, la un anumit diametru şi pentru o anumită presiune de alimentare trebuie să dezvolte o forţă mai mare decât poate dezvolta un cilindru normal. Pentru astfel de situaţii se construiesc cilindrii cu două pistoane (figura 1.28).

Se poate observa că acest cilindru are patru racorduri de alimentare: pentru cursa de avans sunt alimentate racorduri-le A şi B, iar C şi D sunt conectate la atmosferă, iar pen-tru retragere racordurile C şi D sunt alimentate, iar A şi B sunt ventilate. Faţă de un cilindru obişnuit, acesta dezvoltă o forţă de aproape două ori mai mare.

Cilindrii montaţi în tandem (spate în spate) asigură efectuarea

cursei în două trepte (figura1.29). Conectând la P racordul B cilindrul se deplasează spre dreapta. Menţinând racordul B sub presiune, alimentăm şi racordul C. În acest caz se va deplasa tija din dreapta. Cursa de retragere se obţine alimentând racordurile A şi D .

În practică există multe cazuri când este necesară frânarea ansamblului mobil la capăt de cursă, pentru a evita şocurile ce pot duce la avarierea cilindrilor sau a mecanismelor puse în mişcare de aceştia.

În figura 1.30 este prezentat un cilindru cu dublu efect cu frânare reglabilă la ambele capete de cursă. Se poate observa că pentru ambele curse, de avans şi de revenire, este prevăzut un circuit suplimentar de evacuare a camerei inactive printr-o secţiune droselizată. Luăm ca exemplu cursa de avans: în

momentul în care manşonul 1 ajunge în

1. 25

Fig.1.28Cilindru cu doua pistoane

Fig.1.29Cilindii montari in tanden

Page 26: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

dreptul etanşării 2, evacuarea camerei din dreapta nu se mai poate face prin spaţiul dintre tija şi capac. Aerul este obligat să curgă prin orificiul a cărui secţiune este reglată de droselul 3. Această secţiune fiind mult micşorată, debitul de aer evacuat este mai mic.

Rezultatul este apariţia unei contrapresiuni în zona capătului de cursă ce se opune depla-sării pistonului spre dreapta, deci îl frânează.

În funcţie de reglajul efectuat asupra droselului se obţine un efect de frânare mai redus sau mai puternic. Reglând în mod diferit cele două drosele, se obţin efecte de frânare diferite pe capetele de cursă.

1.3.1.2 Cilindri cu membrană:Cilindrii cu membrană, sau camerele cu membrană, prezintă o serie de avantaje

funcţionale în comparaţie cu cilindrii cu piston: absenţa unor forţe de frecare în timpul mişcării şi în special la începutul acesteia, conferă camerelor cu membrană promptitudine şi siguranţă mare în funcţionare.

La cilindrii cu piston este posibilă chiar lipirea garniturii de cămaşă în cazul unor opriri îndelungate, mai ales dacă pistonul are diametru mic.

Construcţia cilindrului cu membrană este mai simplă decât a cilindrului cu piston, nefiind necesară o etanşare mobilă. Durabilitatea membranelor este mare, ele putând funcţiona peste un milion de cicluri.

Dezavantaje ale cilindrilor cu membrană:- cursa redusă a tijei (până la 60 mm, aproximativ), impusă de elasticitatea membranei;- limitările presiunii de lucru, deci a forţei în tijă, datorită rezistentei membranei.

În fig. 1.31 este prezentat un cilindru cu membrană elastic:1-capacul cilindrului;2-camasa;3-membrana;4-resortul de revenire5-tija;

Un alt tip de cameră cu membrană se poate vedea în figura 1.32: În corpul 1, având o formă plată, se află practicată camera propriu-zisă. Membrana 2 acoperă această cameră şi este fixată etanş de către flanşa 3. Elementul 4, ce poate fi asimilat tijei cilindrului este fixat de membrană datorită formei constructive a acesteia.

1. 26

Fig.1.31Cilindru cu membrana elastic

Page 27: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Caracteristic acestui tip de cameră cu membrană este cursa foarte mică, de ordinul milimetrilor. Ea este utilizată pentru a realiza operaţii de frânare, blocare, prindere, tip menghină.

Pentru a evita deteriorarea membranei, a cărei deformare nu este limitată prin construcţia ansamblului, este necesar ca alimentarea cu aer comprimat (deci închiderea menghinei) să se facă numai când distanţa până la partea fixă sau la piesa ce trebuie strânsă este cel mult egală cu cursa indicată de producător.

1.4. Supape

Supapele sunt elemente pneumatice care au diferite funcţii de reglare şi control a parametrilor agentului de lucru din circuit .

După funcţiile pe care supapele le au într-un sistem, putem face următoarea clasificare.

1.4.1.Supape de selectare

Sunt supape care selectează fie căile de transmitere a agentului de lucru, în funcţie de parametrii agentului de lucru, fie agentul de lucru caracterizat de anumiţi parametri, când la intrarea în supapă există mai multe semnale.

1.4.1.1.Supapa de sens:

1. 27

Fig.1.32Camera cu membrana

Page 28: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Aşa cum indică şi denumirea, acest element permite trecerea fluidului doar într-un singur sens. În figura 1.33 este prezentată structura acestei supape: în corpul 1 se află elementul mobil

2, care în repaus se sprijină pe umărul de etanşare, sub efectul de împingere al resortului 3.

Dacă apare o curgere de fluid de la orificiul A la orificiul B, forţa de presiune împinge elementul mobil 2, arcul se comprimă, iar agentul de lucru trece către orificiul B prin spaţiul dintre elementul 2 şi corpul supapei. La o curgere inversă, de la racordul B la racordul A, forţa de presiune, alături de arc, se opune deschiderii supapei, deci agentul de lucru nu poate traversa supapa către orificiul A.

Această supapă este simplă şi robustă şi se foloseşte peste tot acolo unde este necesară împiedicarea curgerii inverse a fluidului într-un circuit.

1.4.1.2 Supapa de selectare sau element logic SAU:

1. 28

Fig.1.33Structura unei supape de sens

Page 29: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Dacă orificiile X şi Y sunt alimentate la aceeaşi presiune P, la orificiul A va curge fluid având presiunea P, orificiile de alimentare putând fi X sau Y sau X şi Y (figura1.34).

Dacă este alimentat numai orificiul X sau numai orificiul Y, orificiul nealimentat este obturat, iar orificiul alimentat este conectat la orificiul A.

Dacă sunt alimentate ambele orificii de comandă X şi Y, dar la presiuni diferite, în A vom avea presiunea cea mai mare, din acest motiv supapa fiind numita “de selectare”.

Funcţionarea acestei supape poate fi descrisă şi

prin tabelul de adevăr de mai jos:

X Y A0 0 01 0 10 1 11 1 1

Datorită simplităţii constructive şi robusteţei, precum şi funcţiilor pe care le poate realiza, supapa de selectare are multe aplicaţii atât în circuitele pneumatice, cât şi în cele hidraulice.

1.4.1.3.Supape selectoare cu două presiuni sau element logic ŞI:În figura 1.35 se poate vedea o secţiune prin această supapă. Dacă racordul X sau Y este alimentat, sub efectul forţei de presiune supapa blochează

accesul din racordul respectiv la racordul A. Dacă ambele orificii sunt alimentate la aceeaşi presiune, orificiul A va fi alimentat, de la orificiul X sau Y sau X şi Y (poziţia elementului mobil 1 este indiferentă).

1. 29

Fig 1.34Supapa de selectare (element logic SAU)

Simboluri utilizate pentru supape de selectare

Page 30: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Dacă ambele racorduri de comandă vor fi alimentate, dar la presiuni diferite, racordul A va fi alimentat la presiunea cea mai mică. Tabelul de adevăr al acestui element arată astfel:

Elementul logic SI este deasemenea simplu şi robust, iar funcţiile pe care le poate realiza îl recomandă pentru multe aplicaţii. Un exemplu clasic este comanda unei prese (figura 1.36) unde, din raţiuni de securitate a operatorului, acesta trebuie să aiba ocupate ambele mâini, pentru a activa acest element.

1.4.1.4. Supapa NON SI:Este un alt element logic, care realizeaza functiile descrise

de tabelul de adevar de mai jos, functii care usureaza extrem de mult rezolvarea unor probleme de interconditionare si suprapunere de semnale in schemele pneumatice. Atunci cind nu se dispune de o supapa NON SI, acest element poate fi inlocuit cu un distribuitor

3/2 normal inchis, monostabil, comandat pneumatic, conform figurii 1.37:

1. 30

Fig. 1.35Supapa de selectare (element logic SI)

X Y A0 0 00 1 01 0 01 1 1

Fig. 1.36Scema de comanada a unei prese

Fig.1. 37Distribuitor 3/2 normal inchis

monostabil comandat pneumatic

Page 31: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.4.1.5.Supapa de evacuare rapidă:

În figura 1.38 este prezentată o supapă de evacuare rapidă secţionată, iar în figura 1.39 un exemplu de utilizare a ei într-un circuit pneumatic. După cum sugerează şi denumirea, supapa este utilizată pentru a mări viteza de golire a unei incinte aflată sub presiune, prin scurtarea traseului parcurs de aer, din incinta respectivă până

la atmosferă. Din acest motiv, pentru o eficacitate maximă, supapa de evacuare rapidă se montează cât mai aproape de incinta ce va fi golită Structura supapei: în corpul 1 se află elementul de etanşare mobil 2, scaunul supapei 3 şi amortizorul de zgomot 4.

Modul de funcţionare:

1. 31

Fig 1.39Circuit pneumatic cu supapa de evacuare rapida

pentru a mari viteza de golire a unei incite aflata sub presiune

Fig.1.38Supapa de evacuare rapida

Page 32: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Când se comută distribuitorul 1.1 (figura 1.39), aerul pătrunde prin orificiul P al supapei, împinge şi lipeşte de scaunul 3 elementul de etanşare 2.

În acest fel orificiu R este izolat faţă de P şi A. Deformând “borul” elementului de etanşare, aerul îşi face loc către racordul A şi alimentează cilindrul.

Când distribuitorul 1.1 este comutat în poziţia iniţială, racordul P al supapei este conectat la atmosferă, iar aerul aflat în camera cilindrului, sub efectul presiunii şi al resortului cilindrului determină deplasarea elementului mobil în sens opus, obturând racordul P. Aerul din cilindru este evacuat rapid prin amortizorul de zgomot 4.

Utilizând supape de evacuare rapidă pot fi obţinute viteze de lucru superioare ale instalaţiilor pneumatice, mărind productivitatea şi eficienţa acestora.

1.4.1.6 Supape de debit:Mai sunt numite şi drosele. Sunt elemente care permit reglarea vitezei motoarelor rotative

sau a cilindrilor prin reglarea debitului de alimentare.Funcţionarea droselelor se bazează pe variaţia secţiunii de curgere a fluidului, variaţie ce duce si la modificarea debitului vehiculat prin drosel.

Variaţia căderii de presiune determină variaţia debitului ce traversează droselul, deci variaţia vitezei de mişcare a elementului de execuţie alimentat.

Droselele sunt de obicei reglabile şi se întâlnesc în două variante:

- drosele simple, ce reglează debitul de fluid indiferent de sensul de curgere al acestuia (figura 1.40).- rosele de cale, care au montată în paralel o supapă de sens; această structură permite variaţia debitului pentru unsingur sens de curgere.

În figura 1.41 este prezentat un drosel de cale: când curgerea are loc de la stânga la dreapta, aerul

este obligat să treacă prin secţiunea reglată de obturatorul 1.La curgere inversă elementul elastic de etanşare 2 se deformează opunând o rezistenţă minimă.

Ca urmare, debitul de aer ocoleşte secţiunea îngustată şi traversează secţiunea creată prin deformarea elementului 2.

1.4.1.7. Supapa de descărcare (de siguranţă):Este o supapă normal închisă a cărei funcţie este de a sesiza creşterile accidentale de presiune într-un circuit către o valoare nepermis de mare şi de a evacua surplusul de debit până la restabilirea presiunii prescrisă.

De exemplu, defectarea regulatorului de presiune poate determina o creştere nepermis de mare a presiunii în aval de el.

Dacă în circuitul pneumatic supapele de siguranţă nu se întâlnesc întotdeauna, circuitele hidraulice sunt de

neconceput fără aceste elemente.

1. 32

Fig. 1.40Supape de debit

Fig.1. 41Drosel de cale

Page 33: Curs Pneumatica

Fig. 1.43

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.4.1.8: Supapa de succesiune (secvenţială):Este o supapă de presiune (in cazul de fata normal închisă), pilotată, cu rolul de a

alimenta un circuit din aval de supapă din alt circuit, situat în amonte de ea, când s-a atins în acesta din urmă o anumită presiune. De aici şi denumirea “de succesiune”, ea stabilind o succesiune funcţională într-o instalaţie.

Comanda unei supape de succesiune poate fi internă, când racordul Z este conectat intern la racordul P şi externă, când racordul de comandă este alimentat dintr-o altă sursă decât P, deci din

alt circuit. În figura 1.42 este prezentată o supapă de succesiune din prima categorie. Se poate vedea că asupra pilotului 1 apasă o forţă elastică, dată de resortul 2 reglabil, prin intermediul tijelor 3.

Când presiunea din racordul P atinge o anumită valoare la care supapa pilot 4 deschide accesul aerului în camera de comandă a sertarului 5, forţa de presiune apasă membrana 6 solidară cu sertarul şi acesta se deplasează spre stânga.

Efectul este deconectarea acordurilor A şi R, şi conectarea racordului A la P, moment în care se realizează alimentarea circuitului în aval de supapă. Supapa rămâne deschisă cât timp în racordul Z=P se menţine presiunea de comandă.

Când comanda este anulata, supapa pilot 4 se închide, camera de comandă a sertarului se ventilează şi presiunea din racordul P deplasează sertarul în poziţia anterioară,refăcând conexiunile iniţiale.Spre deosebire de supapa de descărcare, supapa de succesiune funcţionează la fiecare ciclu de lucru. Presiunea de comandă se prescrie prin rotirea şurubului 7.

În figura 1.43 este dat un exemplu de utilizare a supapei de succesiune:Cilindrii 1 şi 2 sunt alimentaţi în serie, prin inter-mediul supapei de succesiune 3.Presiunea de conectare (de comandă) a supapei 3 este presiunea din reţea, care este atinsă

doar când cilindrul 1 ajunge la capăt de cursă. În acest moment supapa se deschide şi este alimentat cilindrul 2. Când este închisă sursa de alimentare, cilindrul 1 este ventilat prin distribuitorul 4 şi revine sub efectul resortului, iar cilindrul 2 este ventilat prin supapa 3.

1.4.1.9. Supapa regulatoare de presiune cu evacuare în atmosferă:

În figura 1.44 este arătat schematic un regulator de presiune îmbunătăţit, prin adăugarea unei supape de descărcare SD a surplusului de aer din aval în atmosferă.

Supapa de descărcare se poate deschide numai atunci când supapa 5 este complet închisă, deci aportul de debit din amonte este nul şi în aval apare un surplus de debit, de o altă sursă sau din regulator, datorită neetanşeităţilor, deci o tendinţă de creştere a presiunii.

Această tendinţă determină deformarea membranei 1, deci deschiderea supapei SD atât timp cât există aport de debit accidental, debit ce este evacuat în atmosferă.

1. 33

Fig. 1.42 Supapa de sucesiune cucomanda

interna Fig. 1.43Schema de utilizare a supapei de

succesiune

Page 34: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.5. Distribuitoare

Sunt elemente pneumatice cu rolul de a dirija energia pneumatică pe anumite circuite, în concordanţă cu comenzile pe care le primeşte.

Distribuitoarele sunt de neînlocuit, practic neexistând circuit pneumatic (sau hidraulic) fără să aibă minim un distribuitor. Orice distribuitor se compune din două părţi principale: partea de distribuţie şi partea de comandă.

Partea de distribuţie are rolul de a realiza conexiunile între racordurile distribuitorului conform schemei de comutare la primirea unei comenzi.

Partea de comandă are rolul de a determina comutarea etajului de distribuţie conform comenzilor date.

Etajul de distribuţie are în compunere o parte fixă, care este corpul distribuitorului şi o parte mobilă, care este organul de distribuţie. După forma constructivă de bază a organului de distribuţie avem următoarea schemă de clasificare:

Distribuitoare cu: sertar rectiliniu - cilindric; sertar rotativ - plan;

- plan; - conic;- cu supape

1. 34

Fig.1.44Supapa regulatoare de presiune cu evacuare in

atmosfera

Page 35: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

.Fig.1.45a Fig.1.45b

Distribuitor cu sertar rectiliniu Distribuitor cu sertar rectiliniucilindric comutat in pozitia extrema dreapta cilindric comutat in pozitia extrema stanga

1.5.1 Distribuitor cu sertar rectiliniu cilindric:

În figura 1.45a se poate vedea secţiunea simplificată printr-un distribuitor 5/2 bistabil comandat direct, pneumatic.

1 - corpul distribuitorului;2 - elementul mobil (sertarul), care, prin deplasare rectilinie realizează schema de

comutare din figură.3 - capace.Pe umerii sertarului, în canale special practicate se introduc garniturile de etanşare ce

asigură, în condiţiile mişcării sertarului faţă de corp, izolarea între orificiul de presiune şi cele aflate la presiunea atmosferică.

În figura 1.45a se observă că sertarul a fost împins în poziţia extremă dreapta de presiunea din racordul 12. În acest timp racordul 14 trebuie să fie ventilat (conectat la atmosferă) pentru a nu apărea o forţă de presiune care să se opună deplasării sertarului.

Se poate constata că absenţa oricărui resort determină staţionarea sertarului pe ultima poziţie atinsă, chiar şi după încetarea comenzii.

Racordul 1 este conectat la consumatorul 2, iar consumatorul 4 este conectat la orificiul 5, deci la atmosferă.

Generarea unui impuls de presiune, în racordul 14, după ce racordul 12 a fost ventilat, determină comutarea distribuitorului pe a doua poziţie, unde racordul 1 se conectează la 4, iar 2 la 3.

1.5.2 Distribuitor rectiliniu cu sertar plan:În figura 1.46a,b se poate vedea un distribuitor rectiliniu cu sertar plan 4/2 bistabil,

comandat electric, pilotat pneumatic, cu posibilitate de comandă manuală.

1. 35

Page 36: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Fig.1.46a Fig.1.46bDistribuitor rectiliniu cu sertar plan Distribuitor rectiliniu cu sertar plancu sertar comutat spre dreapta cu sertar comutat spre stanga

Etajul de distribuţie este format din: corpul 1, capacele 2, în care se află elementele de comandă manuală 3, pilotul 4 şi sertarul plan 5.

Când orificiul de comanda 12 este alimentat (figura 1.46a), forta de presiune apasa în capul pilotului 4, care este împins spre dreapta.

Deplasarea pilotului determină şi deplasarea sertarului plan 5, cele două elemente fiind solidare pe direcţia axială.

Resortul 6 realizează o forţă de apăsare a sertarului pe suprafaţa plană a distribuitorului, asigurând etanşarea între orificii şi compensarea automată a uzurii sertarului.

Observaţie: pilotul şi corpul distribuitorului sunt realizate din aliaje de Al, iar sertarul 5 este din material plastic.

Deplasându-se spre dreapta, sertarul deconectează orificiul 1 de la orificiul consumatorului 4 si îl conectează la orificiul consumatorului 2, după ce acest orificiu a fost izolat faţă de orificiul de evacuare 3.

Alimentarea racordului 14 determină deplasarea spre stânga a ansamblului mobil pilot-sertar realizând schema de comutare corespunzătoare celei de-a doua poziţii (figura 1.46b).

1.5.3. Distribuitor cu sertar rotativ plan

Distribuitorul este 4/3 cu centrul închis, cu reţinere pe poziţie, comandat manual cu pârghie; acesta este alcătuit din corpul C şi sertarul rotativ plan S, solidar cu pârghie de acţionare.(figura 1.47)

Este un distribuitor simplu şi robust. În corp sunt practicate orificiile 1, 2, 3 şi 4, iar în sertarul plan sunt practicate frezări ce permit conectarea orificiilor conform schemei de distribuţie specifică fiecărei poziţii ocupată de sertar. Acest element este întîlnit deseori instalat în amonte de unitatea de preparare a aerului comprimat ataşată consumatorului.

1. 36

Page 37: Curs Pneumatica

Fig. 1.48Distribuitor cu sertar rotativ cilindric 2/2 cu actionare manuala

Fig.1.47Distribuitor cu sertar rotativ plan 4/3 cu centru inchis cu retinere

pe pozitie comnadat manual cu parghie

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

1.5.4. Distribuitor cu sertar rotativ conic

În figura 1.48 este reprezentat un distribuitor cu sertar rotativ cilindric 2/2 cu acţionare manuală.În corpul 1 este practicat un alezaj conic, în care se montează sertarul rotativ 2, acţionat de pârghia 3.

Distribuitorul este reprezentat în poziţia deschis, când racordul P este legat la consumator şi în poziţia închis, când cele 2 racorduri sunt izolate.

Este un distribuitor robust, simplu şi compact ce îşi găseşte largi utilizări în pneumatică, instalaţii de alimentare cu gaze, etc.

5.5 Distribuitoare cu supapeLa aceste distribuitoa-

re realizarea schemelor de conectare se realizează prin închiderea sau deschiderea unor orificii interne distribu-itorului cu elemente de etanşare de tip supapă.În figura 1.49 este prezentat un distribuitor 3/2 normal

închis acţionat mecanic, cu revenire cu arc (monostabil).În poziţia de repaus, racordul P este închis datorită ciupercii de cauciuc 2, care sub

efectul forţei de presiune şi a resortului inferior se sprijină pe scaunul practicat în corpul distribuitorului.

Apăsând plunjerul 1, într-o primă etapă se comprima resortului superior, iar plunjerul apasă asupra ciupercii şi izolează racordul A faţă de R.

În a doua etapă, (apăsarea plunjerului continuă) resortul inferior este comprimat, supapa se deschide şi racordul P este conectat la consumator, prin spaţiul dintre plunjer şi alezajul din corpul distribuitorului.

1. 37

Page 38: Curs Pneumatica

Fig.1.49Distribuitor cu supapa 3/2 normal

inchis actionat mecanic cu revenire cu arc

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Când apăsarea asupra plunjerului încetează, forţa de presiune şi resortul inferior determină închiderea supapei, (elementele mobile se deplasează în sus) iar resortul superior determină conectarea racordului A la atmosferă.

1.5.6 Distribuitor 3/2 normal închis acţionat mecanic cu rolă, pilotat pneumatic:

Acest tip de distribuitor este larg utilizat ca element de semnalizare a capătului de cursă a cilindrilor pneumatici (fig. 1.50a,b).

Când elementul mobil apasă prin intermediul rolei pârghia 1, aceasta apasă, la rândul ei plunjerul pilotului 2, deschizând accesul aerului în camera sertarului 3.

Forţa de presiune determină coborârea acestui sertar, care se lipeşte de plunjerul 4, izolând orificiul A faţă de orificiul R. Apăsarea se menţine, iar plunjerul 4 coboară (arcul 5 este comprimat) şi permite accesul aerului de la orificiul P la orificiul A.

Când pârghia 1 este eliberată, supapa 2 se închide, iar camera pilotului se ventilează. Resortul 5 şi forţa de presiune din racordul A determină izolarea racordului P faţă de A şi conectează orificiul A la atmosferă. Se bserva că prin rotirea capacului 6 distribuitorul poate fi transformat din normal închis în normal deschis (fig. 1.50b).

Se întâlnesc adesea situaţii când este necesar ca distribuitorul acţionat mecanic cu rolă să fie activat numai pe o cursă a cilindrului (avans sau revenire).

Pentru aceasta, rola montată pe pârghie este articulată faţă de aceasta (fig. 1.51). De exemplu, la cursa de avans a cilindrului distribuitorul este acţionat, însă la cursa de revenire rola “se culcă”, ieşind din câmpul de acţionare al elementului mobil (camă).

1. 38Fig.1.51

Distribuitor actionat mecanic cu rola montata pe parghie articulata

Fig.1.50a Fig. 1.50bDistribuitor 3/2 normal inchis actionat Distribuitor 3/2 normal deschis actionat mecanic cu rola pilotat pneumatic mecanic cu rola pilotat pneumatic

Page 39: Curs Pneumatica

Fig. 1.52 a,ba) distribuitor cu supape 5/2 monostabil necomandatb) distribuitor cu supapa 5/2 monostabil comandat

.

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

5.7 Distribuitor cu supape 5/2 monostabil, comandat pneumatic, cu posibilitate de comandă manuală:

Spre deosebire de distribuitoarele discutate până acum, unde etanşareaelementelor mobile faţă de cele fixe se făcea prin garnituri, la distribuitoarele din figura 1.52 a, b etanşările se fac prin intermediul membranelor. Prezenţa membranelor asigură reducerea forţelor de frecare şi a timpului de comutare, însă ele sunt mai pretenţioase în exploatare. Membranele pot fi metalice sau din elastomeri.

În figura 1.52 a distribuitorul este neacţionat; orificiul 1 este conectat la consumatorul 2, iar consumatorul 4 este conectat la atmosfera. Se poate observa ca orificiul 2 este izolat fata de atmosfera datorita membranei 5, care este presata pe scaunnul ei de catre resortul 6. Cind este alimentat orificiul 12, (figura

1.52b) forta de presiune ce apare pe membrana 1 impinge sertarul 3 catre stinga, comprimind resortul 6. Elementul de etansare 4 se deplaseaza solidar cu sertarul si se sprijina pe scaunul din stinga, izolind orificiul 1 fata de consumatorul 2 si conectindu-l la consumatorul 4. In acelasi timp, membrana 2 este lipita de scaun, izolind orificiul 5 fata de consumatorul 4.

Cind inceteaza alimentarea orificiului de comanda 12, resortul 6 readuce sertarul in pozitia initiala, conexiunile fiind cele din figura 1.52 a.

Butonul 7 permite resetarea manuala a distribuitorului in cazul blocarii sertarului. Elementul de comutare manuala, situat in partea dreapta a acestuia, nu este vizibil in sectiune, el aflindu-se in alt plan.

1.6. APARATE PNEUMATICE SPECIALE

1.6.1 ContoareSunt elemente pneumatice având o structură relativ complexă, care servesc la

contorizarea (numărarea) unor impulsuri pneumatice.Au aplicaţii foarte largi, permiţând gestionarea unor operaţii, a pieselor (produselor)

ieşite de pe linia de fabricaţie, montaj, ambalare, etc.Apariţia unui semnal pneumatic în racordul de comandă determină înregistrarea unei

jumătăţi de pas, iar anularea respectivului semnal determină completarea pasului, deci înregistrarea semnalului.

Contorul are un racord de comandă Z, unde primeşte impulsurile ce vor fi numărate, un racord Y de iniţializare pneumatică, precum şi racordurile P şi A ale unui distribuitor 3/2 normal închis, inclus în structura contorului.

1. 39

Page 40: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Când termină de numărat impulsurile prestabilite prin funcţia de setare, contorul se opreşte şi comandă distribuitorul încorporat, care comută şi generează un semnal continuu în racordul A.

Contorul îşi reia funcţionarea când este resetat, iar semnalul din racordul A este anulat.Contorul poate fi resetat manual sau pneumatic, aplicând un semnal de presiune la

racordul Y. Dacă ordinul de resetare se dă în timpul funcţionării contorului nu se produce resetarea, deci cuplarea corectă a contorului într-o schemă pneumatică presupune ca resetarea să se facă după ce contorul s-a oprit (a încetat generarea de semnale ce trebuiesc numărate).

În nici un caz resetarea pneumatică nu se va face conectând racordul A la racordul Y, în acest caz ajungându-se la situaţia descrisă mai sus.

Observaţie: Modificarea setării iniţiale se poate face în timpul funcţionării aparatului.Contoarele sunt de două feluri:

- decrementale: contorul afişează numărul de impulsuri prescrise şi scade din acest număr fiecare impuls numărat. Când ajunge la zero se opreşte.- incrementale: iniţial contorul afişează zero şi adună impulsurile înregistrate. Când ajunge la numărul de impulsuri prestabilit prin setare, se opreşte.

1.6.2 Capete de vidareSunt elemente pneumatice care, funcţionând după principiul Venturi, trans-formă

presiunea dinamică a aerului în depresiune, utilizată ca forţă de sustentaţie cu ajutorul unor ventuze.

Îşi găsesc o largă utilizare la echipamentele de manipulare în diferite ramuri industriale.Utilizând aceste elemente simple, fără piese în mişcare, se elimină din instalaţie pompele

de vid, costisitoare şi pretenţioase.În figura 1.53 este reprezentat un

generator de vacuum simplu:Dacă racordul P este alimentat, geometria

traseului P-R determină o scădere a presiunii în racordul de conectare a ventuzei 1. Dacă ventuza este lipită de un corp, oarecare, această depresiune se transformă în forţă de sustentaţie şi corpul respectiv este ridicat.

În figura 1.54 se poate vedea un cap de vidare prevăzut cu rezervor, care uşurează desprinderea piesei în momentul opririi alimentării orificiului P.

Când racordul P este alimentat, conform principiului Venturi în orificiul 3 de conectare a ventuzei 4 se creează vacuum, iar aerul este evacuat prin R.

În acelaşi timp, prin orificiul 1 aerul comprimat pătrunde în rezervorul capului de vidare prin deformarea elementului elastic 2. În momentul în care transportul piesei s-a efectuat, se opreşte alimentarea cu aer a racordului P, care este conectat la atmosferă. Ca urmare, presiunea din rezervor deschide supapa de sens împingând elementul 2 în

1. 40

Fig.1.53Generator de vacuum simplu

Fig.1.54Cap de vidare prevazut cu rezervor

Page 41: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

sus, iar aerul din rezervor este evacuat rapid prin orificiul de conectare al ventuzei, determinând desprinderea acestuia de piesă, sigur şi rapid.

Trebuie făcute următoarele observaţii: forţa de sustentaţie este cu atât mai mare cu cât depresiunea creată este mai mare, iar depresiunea variază în funcţie de presiunea de alimentare, vezi figura 1.55.

O altă observaţie este că pe măsura creşterii presiunii de alimentare creşte debitul necesar

(figura 56).

În concluzie, cu cât este necesară o forţă de ridicare mai mare, cu atât necesarul de aer comprimat este mai mare.

1.6.3 TemporizatoareSunt aparate a căror funcţie este realizarea unei temporizări în cadrul ciclului de

funcţionare al unei instalaţii.Temporizarea se poate face în mai multe moduri:1 - Temporizare între momentul t0 al iniţierii comenzii până în momentul t1 al execuţiei

acestei comenzi.În figura 1.57 este prezentat schematic, iar în fig. 1.58 este arătat în secţiune un

temporizator de acest tip, compus din următoarele elemente: droselul de cale 1 rezervorul 2 şi distribuitorul 3/2 monostabil (normal închis sau normal deschis) 3.

Modul de funcţionare: Racordul P este alimentat. În momentul t0 când racordul 12 este alimentat, prin droselul 1 începe umplerea lentă a rezervorului 2.

1. 41

Fig. 1.57Simbol temporizator

Fig. 1.58Sectiune prin temporizator

Fig.1.55 Fig.1.56Diagrama depresiune presiune de Diagrama debit presiune de alimentare alimentare

Page 42: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

Când în rezervor este atinsă presiunea minimă necesară comutării distribuitorului 3, la momentul t1, acesta comută şi conectează orificiu P la A, după ce orificiul A a fost izolat faţă de R, generând o comandă în instalaţie. În momentul în care dispare semnalul de comandă, la t2, din racordul 12, rezervorul se goleşte rapid prin supapa de sens şi distribuitorul comută rapid în poziţia iniţială.

În figura 1.59 este prezentată diagrama de comutare a temporizatorului suprapusă cu diagrama variaţiei presiunii în rezervorul 2. Reglarea duratei de temporizare se face din droselul 1, iar mărirea plajei de reglare a temporizatorului se poate face mărind capacitatea rezervorului.

2 - Temporizare între momentul t1 când comanda a fost anulată şi momentul t2 când temporizatorul generează în sistem semnalul de anulare a comenzii, deci de încetare a execuţiei acestei comenzi.

În fig. 1.60 este prezentat schematic temporizatorul de acest tip, iar în fig. 1.61 diagramele de comutare şi de variaţie a presiunii în rezervorul 2.

Fig. 1.60Simbol de temporizare intre momentul t1 si t2

Fig. 1.61Diagrama de comutare a temporizatorului si diagrama de variatie a presiunii in rezervor

Se observă că diferenţa între cele două temporizatoare constă în modul de conectare a supapei de sens.

3 - Temporizare atât de la momentul t0 al iniţierii comenzii până la momentul t1 al execuţiei ei, cât şi temporizarea de la momentul t2 al încetării comenzii până la momentul t3 când se produce efectul încetării comenzii (fig. 1.62).

1. 42

Fig. 1.59Diagtama de comutare a temporizatorului si diagrama

de variatie a presiunii in rezervor

Page 43: Curs Pneumatica

Capitolul 1. Pneumatica aplicata.

În fig. 1.63 este prezentat schematic acest temporizator. Se observă că respectiva schemă de temporizator se obţine conectând în serie două drosele de cale, cu supapele în opoziţie.

Reglarea diferită a celor două drosele permite obţinerea unor durate de temperatură diferite, adică t1 – t0 t3 – t2.

Fig. 1.62Diagrama de comutare a temporizatorului si de

variatie a presiunii in rezervor

Fig.1.63Simbol de temporizator de la t0 la t1

1. 43