1. Etapele de tratare a aerului 

Pentru operarea satisfăcătoare a sistemului pneumatic, aerul comprimat trebuie curățat și uscat. Aerul atmosferic este contaminat cu praf, fum și este umed. Aceste particule pot provoca uzura componentelor sistemului și prezența umidității poate provoca coroziune. Prin urmare, este esențial de tratat aerul pentru a scăpa de aceste impurități. Tratarea aerului poate fi împărțită în trei etape, așa cum se arată în figura 6.3.1. 

Fig. 6.3.1 Etapele de tratare a aerului 

În prima etapă, particulele de dimensiuni mari sunt împiedicate să intre în compresor printr-un filtru de admisie. Aerul care iese din compresor poate fi umed și poate fi la temperatură ridicată. Aerul de la compresor este tratat în a doua etapă. În această etapă

temperatura aerului comprimat este scăzută cu ajutorul unui răcitor, iar aerul este uscat folosind un uscător. De asemenea, este prevăzut un filtru intermediar pentru a îndepărta particulele contaminante prezente. Acest tratament se numește tratament primar al aerului. În a treia etapă, procesul de tratare secundară a aerului, se realizează o filtrare suplimentară. Un lubrifiant introduce o ceață fină de ulei în aerul comprimat. Acest lucru va ajuta la ungerea componentelor mobile ale sistemului pe care va fi aplicat aerul comprimat. 

1.1 Filtre 

Pentru a preveni deteriorarea compresorului, contaminanții prezenți în aer trebuie filtrați. Acest lucru se realizează prin utilizarea filtrelor de admisie. Acestea pot fi filtre uscate sau umede. Filtrele uscate folosesc cartușe de unică folosință. În filtrul umed, se trece aerul care intră printr-o baie de ulei și apoi printr-un filtru cu plasă de sârmă fină. Particulele de murdărie se agață de picăturile de ulei în timpul barbotării și sunt eliminate prin plasa de sârmă pe măsură ce trec prin ea. În filtrul uscat, cartușele sunt înlocuite în timpul întreținerii. Filtrele umede se curăță folosind soluție de detergent.   

1.2 Răcitor 

Pe măsură ce aerul este comprimat, temperatura aerului crește. Prin urmare, aerul trebuie răcit. Aceasta se face folosind un cooler.  Este un tip de schimbător de căldură. Există două tipuri de răcitoare folosite frecvent, răcit cu aer și răcit cu apă. În tipul răcit cu aer, aerul ambiental este utilizat pentru a răci aerul comprimat la temperatură înaltă, în timp ce în tipul răcit cu apă, apa este folosită ca mediu de răcire. Acestea sunt răcitoare de tip contra-debit, unde mediul de răcire curge în direcția opusă aerului comprimat. În timpul răcirii, vaporii de apă prezenți care vor condensa pot fi drenați mai târziu.

2. Filtrul principal 

Aceste filtre sunt utilizate pentru a îndepărta vaporii de apă sau contaminanții solizi prezenți în liniile principale ale sistemelor pneumatice. Aceste filtre sunt discutate în detaliu mai jos.

2.1  Filtru de aer și capcană de apă 

Se folosește filtrul de aer și capcana de apă pentru

• a preveni intrarea contaminanților solizi în sistem.

• a condensa și îndepărta vaporii de apă care sunt prezenți în aerul comprimat.  

Fig. 6.3.2 Filtru de aer și capcană de apă 

Cartușul filtrant este confecționat din alamă sinterizată. Schema filtrului este prezentată în Fig. 6.3.2. Grosimea cartușului sinterizat asigură o trecere aleatorie în zig-zag pentru ca aerul să curgă, ceea ce ajută la arestarea particulelor solide. Aerul care intră în filtru se învârte din cauza conului deflector. Acțiunea centrifugă face ca contaminanții mari și vaporii de apă să fie aruncați, care lovesc vasul de sticlă și se colectează în partea de jos. O placă deflectoare este prevăzută pentru a împiedica aerul turbulent să stropească apa în cartușul filtrant. În partea de jos a vasului de filtru se află un dop de scurgere care poate fi deschis manual pentru a scurge apa instalată și particulele solide.  

2.2 Uscătoare frigorifice  

Fig. 6.3.3 Uscătoare frigorifice 

Este format din două schimbătoare de căldură, un compresor frigorific și un separator. Circuitul sistemului este prezentat în figura 6.3.3. Uscătorul răcește aerul peste 0°C, care condensează vaporii de apă. Condensatul este colectat de separator. Dar, este posibil să nu fie nevoie de un astfel de aer la temperatură scăzută. Prin urmare, acest aer răcit este utilizat pentru a răci aerul de temperatură ridicată care iese din compresor la schimbătorul de căldură 2. Aerul uscat la temperatură moderată care iese de la schimbătorul de căldură 2 este apoi utilizat pentru aplicația efectivă; în timp ce aerul de temperatură redusă de la compresor va fi răcit în continuare la schimbătorul de căldură 1. Astfel, eficiența sistemului este crescută prin utilizarea unui al doilea schimbător de căldură. 

2.3 Uscătoare chimice 

Când este nevoie de aer uscat absolut, se folosesc uscătoare chimice. Aceste uscătoare sunt de două tipuri: uscător de adsorbție și uscător de absorbție.

2.3.1 Uscătoare de adsorbție 

Fig. 6.3.4 Uscător de adsorbție 

În uscătoarele cu adsorbție, umezeala se colectează pe marginile ascuțite ale materialului granular. Materialele adsorbante pot fi dioxid de siliciu (silicagel) sau alte materiale care există în stare hidratată și deshidratată (sulfat de cupru, alumină activată).

Umezeala din materialul de adsorbție poate fi degajată prin încălzire în coloană, așa cum se arată în Fig. 6.3.4. La un moment dat, o coloană va usca aerul, în timp ce cealaltă coloană va regenera materialul de adsorbție prin încălzire și trecerea aerului de purjare scăzută. Coloana B usucă aerul și coloana C regenerează. Supapele rotative sunt deschise folosind ceasul de timp la un interval regulat pentru a inversa procesul. Aceste uscătoare se mai numesc uscătoare regenerative. 

2.3.2 Uscătoare de absorbție

Acestea sunt, de asemenea, numite uscătoare higroscopice. Figura 6.3.5 prezintă o schemă a lor. Utilizează agenți chimici precum pentoxid fosforic sau clorură de calciu ca agenți de uscare. Umiditatea din aerul comprimat reacționează chimic cu agentul de uscare. Agentul se dizolvă pentru a forma un compus lichid care se colectează în partea de jos a uscătorului de unde poate fi scurs. Agentul higroscopic trebuie reînnoit în mod regulat, deoarece este consumat în timpul procesului de uscare. 

Fig. 6.3.5 Uscător de absorbție 

3. Lubrifianți  

 Fig. 6.3.6 Lubrifiant de aer 

Aerul comprimat este mai întâi filtrat și apoi trecut printr-un lubrifiant pentru a forma o ceață de ulei și aer pentru lubrifierea componentelor împreunate. Figura 6.3.6 prezintă schema unui lubrificator tipic. În funcționarea lubrificatorului este respectat principiul de lucru al venturimetrului. Aerul comprimat din uscător intră în lubrificator. Viteza sa crește datorită unei diferențe de presiune între schimbătorul superior și inferior (rezervor de ulei). Datorită presiunii scăzute din camera superioară, uleiul este împins în camera superioară din rezervorul de ulei printr-un tub sifon cu supapă de siguranță. Principala funcție a supapei este de a controla cantitate de ulei care trece prin ea. Uleiul cade în interiorul zonei accelerate unde viteza aerului este mult mai mare și acest aer cu viteză mare rupe picăturile de ulei în particule minuscule. Astfel se generează o ceață de aer și petrol. Diferențialul de presiune pe camere este reglat de o supapă ac. Este dificil să țineți un aer amestecat de ulei în recipientul de aer, deoarece uleiul se poate decanta. Astfel, aerul este lubrifiat în timpul procesului de tratare secundară a aerului. Uleiul cu vâscozitate scăzută formează ceață mai bună decât uleiul cu vâscozitate ridicată și, prin urmare, asigură că uleiul este întotdeauna prezent în aer.

4. Reglarea presiunii 

In sistemele pneumatice, în timpul vitezei mari a fluxului de aer comprimat, există cădere de presiune dependentă de flux între  recipient și sarcină (aplicație). De aceea, presiunea în recipient este întotdeauna menținută mai mare decât presiunea sistemului. La  locul de aplicare, presiunea este reglată pentru a o menține constantă. Există sunt trei moduri de a controla presiunea local,  acestea  fiind prezentate în Figura 6.3.7.  

Fig. 6.3.7 Tipuri de reglare a presiunii

• În prima metodă, sarcina X descarcă aerul în atmosferă continuu. Regulatorul de presiune restricționează fluxul de aer la sarcină, controlând astfel presiunea aerului. În acest tip de reglare a presiunii, este necesar un debit minim pentru a funcționa regulatorul.  Dacă sarcina este de tip dead-end care nu trage aer, presiunea în recipient va crește la presiunea conductei. Acest tip de  regulatoare sunt denumite „regulatoare care nu reduc”, deoarece aerul trebuie să treacă prin sarcină. 

• În al doilea tip, sarcina Y este o sarcină dead-end. Dar, regulatorul evacuează aerul în atmosferă pentru a reduce presiunea. Acest tip de regulator este denumit „regulator de reducere”. 

• Al treilea tip de regulator are o sarcină foarte mare Z. Prin urmare, cerința sa de volum de aer este foarte mare și nu poate fi îndeplinită prin utilizarea unui regulator simplu. În astfel de cazuri, este utilizată o buclă de control care cuprinde un traductor de presiune, controller și o supapă de evacuare. Datorită sarcinii mari, presiunea sistemului poate crește peste valoarea critică. Ea este detectată de un traductor. Apoi semnalul va fi procesat de controllerul care va direcționa supapa pentru a fi deschisă pentru a ieși aerul. Această tehnică poate fi folosită și atunci când este dificil să montați supapa de reglare a presiunii aproape de punctul în care este necesară reglarea presiunii.

5. Supapă de siguranță  

Fig. 6.3.8 Supapă de siguranță

Supapa de descărcare este cel mai simplu tip de dispozitiv de reglare a presiunii. Schema construcției și funcționării acesteia este prezentată în figura 6.3.8. Se utilizează ca dispozitiv de rezervă în cazul în care controlul principal al presiunii se defectează.  Constă dintr-o supapă cu bilă ținută pe scaunul valvei de un arc în tensiune. Tensiunea arcului poate fi ajustată cu ajutorul capacului de reglare. Când presiunea aerului depășește presiunea de tensiune a arcului, bila este deplasată de pe scaunul său, eliberând astfel aerul și reducând presiunea. O descărcare este specificată de intervalul său de presiune între fluxul de spargere și fluxul complet, intervalul de presiune și debit. Odată ce supapa se deschide (presiunea de spargere), debitul depinde de excesul de presiune. Odată ce presiunea scade sub presiunea de spargere, supapa se etanșează.

6. Regulator de presiune care nu reduce 

Într-un regulator de presiune care nu reduce (Fig. 6.3.9), presiunea de ieșire este detectată de o diafragmă care este preîncărcată de un arc de reglare a presiunii. Dacă presiunea de ieșire este prea mică, arcul obligă diafragma și poppetul să se deplaseze în jos deschizând astfel supapa să admită mai mult aer și să crească presiunea de ieșire. Dacă presiunea de ieșire este prea mare,  presiunea aerului forțează diafragma în sus reducând astfel fluxul de aer și determinând o reducere a presiunii aerului. Aerul se scurge prin sarcină. În stare constantă, supapa va echilibra forța pe diafragmă de la presiunea de ieșire cu forța presetată pe arc. 

Fig. 6.3.9 Regulator de presiune de tip fără descărcare 

7. Unități Service

În timpul pregătirii aerului comprimat, diverse procese precum filtrarea, reglarea și lubrifierea sunt realizate de componente individuale. Componentele individuale sunt: ​​separator/filtru, regulator de presiune și lubrifiant. 

Funcțiile pregătitoare pot fi combinate într-o unitate care se numește „unitate service”. Figura 6.3.10 arată reprezentarea simbolică a diferitelor procese implicate în pregătirea aerului și a unității de service.   

Fig. 6.3.10 (a) Componente ale unității de service (b) Simbolul unității de service