Redukcja (regulacja) ciśnienia w obwodach pneumatycznych. Charakterystyka pracy i rodzaje reduktorów

REDUKCJA (REGULACJA) CIŚNIENIA W OBWODACH PNEUMATYCZNYCH

Poprawność działania urządzeń zasilanych sprężonym powietrzem zależy nie tylko od czystości powietrza, ale również od jego ciśnienia, tzn. od wartości i stabilności ciśnienia przy zmiennych warunkach pracy odbiornika oraz samej sieci zasilającej. Utrzymanie wartości ciśnienia sprężonego powietrza w całej sieci zasilającej na stałym i stabilnym poziomie nie jest możliwe. Stosując reduktory ciśnienia można na ich wyjściu utrzymać ten istotny parametr na stałym poziomie. Reduktory ciśnienia to urządzenia pneumatyczne (zwykle nastawiane ręcznie), których zadaniem jest utrzymywanie stałej wartość ciśnienia medium roboczego na wyjściu, niezależnie od zmian wyższego ciśnienia wejściowego, bez względu na zmiany wartości natężenia przepływu czynnika przez zawór.

 

Ciśnienie robocze wytwarzane przez kompresor powinno być zredukowane za pomocą reduktora do wymagań danego systemu pneumatycznego z 3 kluczowych powodów:
 

1. Praca elementów wykonawczych układu pneumatycznego (np. siłowników pneumatycznych), pod ciśnieniem wyższym od wymagań danej instalacji, zwiększa siły i momenty oddziaływujące na te elementy. To z kolei skutkuje przyspieszonym zużywaniem się wszystkich części wykonawczych układu (zaworów, siłowników, narzędzi pneumatycznych). Dodatkowo zwiększa się ilość awarii i nakładów pracy oraz finansów potrzebnych na serwis i utrzymanie sprawności instalacji pneumatycznej.

2. Ciśnienie powietrza w całym układzie waha się w ciągu dnia pracy z powodu różnego zapotrzebowania na nie w danym momencie. Dzięki pracy przy ciśnieniu niższym od wytwarzanego przez kompresor stabilizuje się wartość ciśnienia w układzie i zapobiega nieoczekiwanym wahaniom.

3. Funkcjonowanie układu pneumatycznego pod ciśnieniem wyższym od wymagań technologicznych jest niepotrzebnym kosztem (i stratą) dla  produkcji. Redukowanie ciśnienia w miejscu jego użycia zmniejsza zapotrzebowanie instalacji na sprężone powietrze, co przekłada się na mniejsze obciążenie kompresorów, a co za tym idzie - na oszczędności energii elektrycznej = oszczędność $$ dla przedsiębiorstwa.

 

Reduktory (regulatory) ciśnienia są zaworami sterującymi przepływem sprężonego powietrza. Powietrze może przepływać przez zawór dopóki jego ciśnienie nie osiągnie wartości ustawionej za pomocą pokrętła (5). Po jej osiągnięciu zawór reduktora zamyka się i dalszy przepływ powietrza nie jest możliwy. [Rys.1]  Budowa sprężynowego regulatora ciśnienia: 1 – zawór grzybkowy   2 – gniazdo zaworu 3 – membrana regulatora    4 – sprężyna regulacyjna    5 – śruba nastawcza

Jeśli ciśnienie za reduktorem spadnie poniżej nastawionego poziomu, zawór ponownie umożliwia przepływ powietrza. Gdyby z jakiegokolwiek powodu ciśnienie za zaworem było wyższe od ustawionego, wtedy jego nadmiar zostaje uwolniony przez otwór odpowietrzający do atmosfery. Kiedy wymagane jest upuszczenie dużej objętości powietrza, sugerowane jest zastosowanie specjalnych zaworów spustowych jak np. Parker P32DA14SCNlA2CN. [Rys.2]   Zawór spustowy Parker

Jak odczytać charakterystykę regulatora?
 

Jeśli docelowy przepływ wymagany w układzie został określony, wówczas można dobrać reduktor lub filtr-reduktor przy użyciu wykresu tak jak na rysunku obok: •    Na początek określamy na jakim docelowym ciśnieniu (za reduktorem) ma pracować układ („Secondary Pressure”) – podążamy za poziomą linią ciśnienia. •    Następnie określamy dopuszczalny spadek ciśnienia w układzie i podążamy za ciemną linią, aż do dopuszczanego spadku. •    Miejsce przecięcia ciemnej linii z pionową linią przepływu określi jaką wartość (przepływu) osiągniemy przy danym dopuszczalnym spadku ciśnienia, np. dla Secondary Pressure 6 bar i spadku ciśnienia 1 bar przepływ wyniesie niecałe 20 dm3/s. [Rys.3]   Charakterystyka przepływu regulatora ciśnienia

RODZAJE REDUKTORÓW SPRĘŻONEGO POWIETRZA I ZASADA DZIAŁANIA

Reduktory ciśnienia sprężonego powietrza do wymaganego poziomu dzielą się na następujące grupy:

• bezpośredniego działania (sprężynowe)
• z ciśnieniem sterującym:
  z zewnętrznym ciśnieniem odniesienia
  z wewnętrznym ciśnieniem odniesienia
• elektroniczne:
  z zaworami elektromagnetycznymi
  z zaworami piezoelektrycznymi

REDUKTORY CIŚNIENIA W PROGRAMIE ARA PNEUMATIK

Dostępne w ofercie ARA Pneumatik reduktory ciśnienia mogą na życzenie klienta zostać wyposażone w manometr oraz mocowanie do ściany. Korpusy reduktorów są wykonany z aluminium i tworzywa sztucznego typu ABS  a uszczelnienie z NBR. Temperatura medium i temperatura pracy dla reduktorów ciśnienia to max. 65°C. W ofercie dostępne są również różnego rodzaju akcesoria i części zamienne do reduktorów ciśnienia: uchwyty montażowe, nakrętki do reduktora, łączniki do szeregowego łączenia reduktorów, blokady nastaw .


Reduktory ciśnienia w układzie szeregowym
Regulatory ciśnienia montowane szeregowo to układ urządzeń stosowane w systemach sprężonego powietrza, które pozwalają na precyzyjną kontrolę ciśnienia w różnych częściach instalacji. Przy złożonym systemie sprężonego powietrza, gdzie różne urządzenia wymagają innych poziomów ciśnienia, regulatory  montowane szeregowo w układzie kolektorowym umożliwiają dostosowanie ciśnienia w każdym punkcie instalacji niezależnie.
System reduktorów kolektorowych Global Serii P31 posiada „magistralę” ciśnienia wejściowego co pozwala na ustawić na kolejnych  odejściach bocznych ciśnienia niezależne, nie zmniejszone o nastawę poprzednią.   Przykład  ciśnienie na wejściu 10 bar, ciśnienia wyjścia kolejno 1: 4bary, 2: 2bary, 3: 6 barów.


Reduktory precyzyjne
Reduktory precyzyjne ciśnienia to specjalne urządzenia używane do bardzo dokładnej  regulacji ciśnienia w systemach sprężonego powietrza. Są one zaprojektowane tak, aby umożliwić precyzyjne  dostosowanie ciśnienia wyjściowego z minimalnymi wahaniem i bardzo wysoką powtarzalnością.
Te reduktory są wykorzystywane w aplikacjach, gdzie nawet niewielkie zmiany ciśnienia mogą mieć znaczący wpływ na proces lub jakość produktu. Najczęściej są stosowane  w laboratoriach, w przemyśle elektronicznym, medycznym  czy w produkcji urządzeń precyzyjnych.

Główne cechy reduktorów precyzyjnych to:
1. Wysoka dokładność: Zapewniają precyzyjną regulację ciśnienia z minimalnymi odchyleniami.
2. Powtarzalność: Charakteryzują się wysoką powtarzalnością ustawień ciśnienia, co oznacza, że wartości ciśnienia są stabilne i niezmiennie zachowują się w czasie.
3. Niskie wahania ciśnienia: Minimalizują wahania ciśnienia na wyjściu, co jest kluczowe dla zastosowań wymagających stabilnego ciśnienia.
4. Wysoka jakość wykonania: Są starannie wykonane z wysokiej jakości materiałów, aby zapewnić niezawodność i trwałość.
W skrócie, reduktory precyzyjne ciśnienia sprężonego powietrza są używane tam, gdzie wymagana jest bardzo dokładna kontrola ciśnienia w aplikacjach, gdzie nawet najmniejsze zmiany mogą mieć duży wpływ na proces lub produkt.
 
 
 
Reduktory o dużych przepływach
Wielkoprzepływowe reduktory ciśnienia sprężonego powietrza znajdują zastosowanie tam, gdzie wymagane jest duże przepływy powietrza przy zachowaniu precyzyjnej kontroli ciśnienia.  W zakładach przemysłowych produkcji metali, przetwórstwie tworzyw sztucznych czy w przemyśle samochodowym, szczególnie tam, gdzie stosuje się duże maszyny i narzędzia pneumatyczne. W systemach uzdatniania wody stosuje się sprężone powietrze do procesów  mieszania i oksydacji  czy usuwanie zanieczyszczeń.
W skrócie, wielkoprzepływowe reduktory ciśnienia  znajdują szerokie zastosowanie tam, gdzie potrzebne są duże przepływy przy zachowaniu precyzyjnej kontroli ciśnienia.