VÝROBA STLAČENÉHO VZDUCHU

Použití stlačeného vzduchu

     Jestliže použijeme vzduch v technické praxi, měli bychom si předem rozmyslet, zda-li toto využití nebude mít za následek jeho, dalo by se říci, „poškození“, nebo změny v jeho složení. Změny v jeho složení znamenají porušení, nebo poškození životního prostředí. Jestliže tyto změny působí třeba i jen pomalu, přichází pomalu tyto změny i na nás. Tak například jsme dlouho nebrali v potaz poškozování ozónové vrstvy.

     Při výuce elektropneumatiky se vlastně ptáme, jak to s tím souvisí. K tomu uvedu několik příkladů:

a) Když se dlouhodobě zdržujeme v podtlaku, nebo v přetlaku, může dojít k poškození funkcí v našem těle. Je to například při potápění.

b) Když stříkáme barvy tlakovým vzduchem, pak jemné částečky barvy jsou rozptýleny v okolním vzduchu, a tak se dostávají do dýchacích cest. Pozvolna tak dochází k jejich poškození.

c) V elektropneumatice jsou mazány pneumatické válce, ventily a tak dále směsí vzduchu obohacenou o olej. Postupně je vzduch spotřebován a vyfukován do okolí. Postupně tak zaplňuje celou místnost. Pochopitelně my vše vdechujeme. Což má za následek poškození zdraví a navíc je vědecky dokázané, že zaolejovaný vzduch je rakovinotvorný.

     Jsou-li nám takovéto skutečnosti známé, měli bychom se snažit takovým místům vyhnout. Ovšem nachází se zde lepší řešení. Používat takové pneumatické komponenty, které nevyžadují používání směsi vzduchu a oleje. Stlačený vzduch je tedy možné používat k rozličným účelům a je na nás, zda ho budeme používat zdravě a také ekologicky. Zde uvádím některé možné aplikace použití stlačeného vzduchu:

·        vzduch jako prostředek k dýchání

·        vzduch jako prostředek k čištění, ofukování, nafukování

·        vzduch jako tlakový a provozní vzduch v průmyslu

·        vzduch jako chladící médium, například auta, topení,

·        spalovací motory

·        vzduch jako výrobní prostředek – větrný mlýn

 

Nás především zajímá použití tlakového vzduchu v průmyslu a v elektropneumatice.

 

 

.

Kompresorové stanice

     Výrobu stlačeného vzduchu zajišťujeme v kompresorových stanicích. Příklad jedné takové menší kompresorové stanice je na přiloženém obrázku. Zkráceně mnohdy používáme pouze označení kompresor. Máme zpravidla na mysli celé zařízení sloužící k výrobě stlačeného vzduchu. Kompresor je pouze zařízení sloužící k výrobě stlačeného vzduchu, ale to samo o sobě nestačí. Kde je třeba pohon, jednotka pro úpravu vzduchu, atd.? Proto je třeba používat správného výrazu. Velikost a vybavení kompresorové stanice se liší dle účelu, ke kterému ho používáme.

     Venkovní vzduch je nasáván přes vzduchový filtr, kde jsou odloučeny mechanické nečistoty, které by mohly poškodit nejenom kompresor, ale i další pneumatické komponenty. Vzduch je nasáván kompresorem a nemusí to třeba být přívodní trubkou z vně objektu. Velmi časté je nasávání vzduchu přímo v místnosti, kde je umístěná kompresorová stanice. Pohon kompresoru bývá zpravidla řešen pomocí elektromotoru. Kompresor může být jedno nebo více stupňový. To záleží na požadavcích, které se týkají množství požadovaného vzduchu a tlaku. Stlačený vzduch vedeme do tlakové nádoby, někdy nazývané vzdušník. Cestou je stlačený vzduch ochlazován.

K ochlazení používáme často vodu. U menších kompresorových stanic nedochází k velkému ohřevu vzduchu a tak nám k ochlazení vzduchu zpravidla postačí ventilátor, nebo si vystačíme se samovolným chladnutím vzduchu. Tímto končí první etapa výroby stlačeného vzduchu. Za vzdušníkem bývá další aparatura pro úpravu vzduchu. Patří sem například dodatečný odlučovač oleje, kalů a redukční ventil. Upravený vzduch pak již vedeme do rozvodů, kterými přichází na jednotlivá pracoviště.

Druhy kompresorů

     Kompresory můžeme rozdělit podle způsobu stlačování média na:

·        OBJEMOVÉ

·        RYCHLOSTNÍ

     Objemové kompresory:
 můžeme též nazvat jako statické. Princip těchto kompresorů spočívá ve stlačování média (zpravidla vzduchu) v pracovním prostoru kompresoru. Dochází tak ke změně objemu, čímž se mění i tlak. Nyní se podívejme na některé druhy kompresorů:

1.      Pístový kompresor
Pracovní prostor je tvořen stěnou pracovního válce. Horní strana je víko kompresoru, ve kterém jsou umístěny dva ventily. Jeden sací a druhý výtlačný, včetně rozvodů, které ovládají otevírání a zavírání těchto ventilů. Dno je tvořeno pístem, který se pohybuje pomocí klikové hřídele. Počet pístů je dán požadovaným výkonem kompresoru. Při větších rozměrech kompresorů se volí obyčejně ležaté uspořádání, pomaloběžné. Pro vyšší tlaky je potřebné vícestupňové provedení, kdy po stlačení v prvním stupni a následném ochlazení se stlačí v dalším stupni.

2.      Rotační kompresor
K nejznámějším patří takzvaně křídlový, neboli lamelový kompresor.  Pracuje na principu excentricky uloženého rotoru s pohyblivými lamelami. Tím, že je rotor uložen excentricky, je v závislosti na otáčení proměnlivý i prostor mezi lamelami. Jak se lamely při otáčení hřídele postupně zasunují na otáčející se hřídeli, dochází ke zmenšování prostoru a ke stlačování vzduchu. Mezi přednosti tohoto kompresoru patří zejména: -Nemá píst, ojnici, klikovou hřídel a převody-Pracuje téměř beze ztrát-Vykazuje nízké hodnoty hluku-Je nenáročný na údržbu a má velkou životnost

3.      Rootsův kompresor
Patří mezi rozšířené typy kompresorů. Pracuje na principu dvou stejných rotorů ve tvaru elipsy s prohnutou prostřední částí.(principiálně stejné je zubové čerpadlo) Tyto části se proti sobě otáčejí a tím dochází k postupnému přečerpání vzduchu ze sání na výstup. Velkou výhodou tohoto kompresoru je schopnost vzduch přečerpávat. Nedohází tak ke stlačování vzduchu přímo v kompresoru, ale až následně ve vzdušníku.

 

4.      Šroubový kompresor
Jde o moderní typ kompresoru. Jeho principem jsou dvě šroubová vřetena, jejichž povrch tvoří profil šroubových ploch vzájemně do sebe zapadajících. Princip je tedy podobný jako u Rootsova kompresoru. Díky šroubovicím je však výkon tohoto kompresoru podstatně větší. Nevýhodou tohoto kompresoru je poměrně komplikovaná výroba spočívající v náročnosti technologie. Výhodou těchto kompresorů je velký výkon, malé opotřebení, bezolejový provoz, tichý chod a ekonomický provoz.

 

5.      Membránový kompresor
Tento druh kompresoru patří mezi zvláštní objemové kompresory. Principiálně pracuje jako pístový kompresor. Kliková hřídel a ojnice jsou uloženy stabilně otočně ve skříni. Ojnice je na straně membrány přímo, bez další stabilizace a je s touto sešroubována. Pomocí ojnice dochází k pohybu membrány nahoru a dolu. Zdvih je dán roztečí klikové hřídele. Sací klapkou se může při zvětšení objemu (klika se pohybuje dolů) nasávat vzduch. Jestliže klika pohybuje ojnicí nahoru, prostor se zmenšuje a vzduch je výtlačnou klapkou vytlačován do vzdušníku, nebo do rozvodu vzduchu.

      Tímto způsobem můžeme stlačovat vzduch až do tlaku 0,8MPa. Na podobném principu, ale opačném, je možné konstruovat i podtlakové pumpy takzvané vývěvy. Velkou výhodou těchto kompresorů je, že stlačovaný plyn nepřichází do styku s olejovou lázní, nacházející se ve skříni klikové hřídele. Praktické použití těchto kompresorů nalézáme především v potravinářském průmyslu a ve zdravotnictví. Dále je možné se s nimi setkat tam, kde nedochází ke stlačování vzduchu, ale jiných třeba i agresivních či výbušných plynů.

     Rychlostní kompresory:
 někdy nazývané dynamické, pracují na principu změny energie kinetické na energii tlakovou.

-Turbokompresory

Jsou typickým představitelem rychlostních kompresorů. Nasávané médium získá na lopatkách oběžného kola vysokou rychlost. Po průchodu tvarovaným difuzorem se pak změní energie pohybová na energii tlakovou.

 

Regulace kompresorových stanic

Výkon kompresorů a kompresorových stanic je vždy uvažován na největší provozní spotřebu. Účelem regulace je přizpůsobit výkonnost kompresoru okamžité potřebě. Ve výrobě obvykle potřebujeme:

·        konstantní výstupní tlak (nejběžnější požadavek)

·        konstantní dodávaný objem (hutnictví, chemie)

Pro splnění těchto podmínek musí být projektovány kompresorové stanice. K tomu ale musí být uzpůsobeny i kompresory. Nejjednodušším způsobem regulace je odpojení kompresoru od pohonu. Použijeme ji zejména tam, kde dochází ke kolísavému odběru, a kompresor je tak odstaven většinu doby (pouze po poklesu tlaku ve vzdušníku je opět připojen pohon kompresoru). Výhodou je malá energetická náročnost provozu a žádné zásahy do konstrukce kompresoru.

Typickým příkladem této regulace je mobilní kompresor se vzdušníkem. Tlak je regulován pomocí tlakového spínače s nastavitelným tlakovým intervalem.

Ten nám zajistí při dosažení maximálního tlaku ve vzdušníku odpojení pohonu kompresoru. Pokud tlak poklesne ve vzdušníku na minimální mez, dojde k sepnutí tlakového spínače a k rozběhu pohonu kompresoru.

Mezi další možné druhy regulace patří například změna počtu otáček pohonu. Výkon kompresoru je tak přímo úměrný otáčkám. Možné je i přivírání ventilu na sání kompresoru, odfukem z kompresoru, atd.