Pneumatica

- Eenvoudig en economisch - Perslucht is onbeperkt aanwezig - Via leidingen / flessen - Mogelijke problemen:

Bevriezen van vocht bij te lage temperaturen Beschadiging van elementen bij te hoge temperatuur Vervuiling: olie die vrijkomt bij vrijstelling aan atmosfeer

- Persluchtcilinder snelheid: 1 à 2 m/s - Perslucht is samendrukbaar trage constante snelheden zijn moeilijk realiseerbaar

variërende kracht, dus variërende snelheid - Kracht: 20 000 à 30 000 N max - Lawaai bij het ontluchten kan tot 85 dB demper - Energieomzetting naar perslucht gaat gepaard met verliezen, dit wordt gecompenseerd

door: Lange levensduur van de componenten Lage onderhoudskosten

o Een persluchtcompressor kost aan energie / jaar ongeveer zijn aankoopprijs - Voorwaarde: de perslucht mag niet verontreinigd zijn en er mag geen vocht zijn drogen

en filteren

1. Automatisering

1.1. Mechanisatie

Enkel de aandrijving wordt overgenomen grote krachten realiseren, mogelijk gemaakt door de mens. Bv.: een graafmachine

1.2. Automatisatie Groot deel van de detectie techniek Sturing van de aandrijfelementen logica, dus menselijke ingreep is vereist Bv.: automatisch bewerken van gekende stukken (CNC)

1.3. Robotisatie In staat om berekeningen uit te voeren die invloed hebben op het verloop van de automatisering Bv.: inpakken van producten op een transportband

2. Productie en conditionering van perslucht

Druk absolute = boven het vacuüm relatieve = boven het atmosferische (= effectieve druk) Prelatief = Pabsoluut – Patmosferisch (=+- 1,013 bar)

2.2. Gaswet

p . V = n . Ri . T =>

Als V = cte dan

ook

(Gay-Lussac)

Bij een constante snelheid zal de druk omgekeerd evenredig stijgen of dalen met de temperatuur (in K°).

Als T = cte dan p.V ook =

(Boyle-Mariotte)

Bij een constante temperatuur zal de druk evenredig stijgen of dalen met het volume Deze wetten zijn niet geldig in een compressor

In de lucht zit er steeds een hoeveelheid waterdamp, de maximale hoeveelheid lees je af op de dauwpuntkromme.

Bij een lagere hoeveelheid =>

(onafhankelijk van p)

10 m3 lucht samengeperst tot 1 m³ kan niet meer water bevatten dan 1 m³ op atm. Druk

Enkele grootheden: Luchtdebiet, in Nm³/min (normaal kubieke meter per minuut, normomst.: 20 °C, 1 bar) Druk, in Pa = N/m³ of bar ( 1 bar = 100 000 Pa) Dauwpunttemperatuur, in °K of °C Kracht, in N Massa, in kg

3. De compressor Productie van perslucht, lucht comprimeren tot de gewenste druk

3.1. Dynamische compressoren

° Radiale turbocompressor (centrifugaalcompressor) De luchtstroom wordt aangevoerd in het centrum van een schoepenwiel, dat door rotatie het gas met grote snelheid naar de buitenzijde slingert. De ontwikkelde energie wordt omgezet naar druk dmv een diffusor. Werkingsgebied: grote vermorgens 0,6 – 25 bar, uitzonderlijk hoger Klein debiet: 5000 Nm³/min

° Axiale turbocompressor De lucht beweegt evenwijdig tov de aandrijfas. De compressor bezit alternatief, rijen van beweegbare schoepen verankerd aan de rotor en vaste schijven aan de omlijsting. De ontwikkelde kinetische energie wordt omgezet naar druk, de druk stijgt trap per trap. Voor hogere drukken zijn verschillende rijen schoepen nodig. Eigenschap: hetzelfde debiet bij veranderende druk, vooral goed rendement Werkingsgebied: Grote vermogens 0,5 – 15 bar, uitzonderlijk hoger Debiet: 500 – 4000 Nm³/min

3.2. Volumetrische compressoren ° Zuigercompressor = een cilinderbuis, zuigerstang, zuiger en kleppen Als het 1-traps is +- 10 bar , hogere drukken kunnen verkregen worden door het serieschakelen Werkingsgebied: algemene en kleine industrie 1 – 1000 bar Debiet: 0,02 – 500 Nm³ / min

2-traps zuigercompressor met tussenkoeling

° Membraancompressor Zelfde werkingsprincipe als de zuigercompressor maar ipv een cilinder wordt het veranderlijke volume gegenereerd door een membraan, dit is steeds olievrij hobbysector of medische toepassingen Werkingsgebied: hobbysector of medische toepassingen 0,5 – 10 bar Debiet: 20 tot 200 l / min ° Schroefcompressor

2 in elkaar draaiende schroeven die in tegengestelde zin draaien in een stator. De 2 rotoren verdringen de aangezogen lucht naar de perszijde continue compressie Werkingsgebied: Industrie vanaf 20 kW en meer 4 – 13 bar Debiet: 0,6 tot 800 Nm³ / min

° Watergeïnjecteerde schroefcompressor De basis is een monoschroef compressie-element, 1 hoofdrotor met 6 groeven die in een paar 11 tandige rotors grijpt. Compressie is verdeelt over 2 kamers belasting daalt en levensduur stijgt Uitstekende koeling van water => functioneren bij lage temperaturen => isotherme compressie, dus laag stroomverbruik en erg hoge efficiëntie. ° Schottencompressor Rotor met inschuifbare bladen, excentrisch tov statorbuis Draaien door de centrifugale kracht worden de bladen tegen de statorrand gedrukt, ook hier continue compressie. De laatste jaren erg op gang in de industrie Werkingsgebied: 0,2 – 10 bar Debiet: 0,3 – 85 Nm³ / min ° Roots compressor Twee 2- of 3-lobbige symmetrisch identieke rotoren die tegelijk in tegengestelde zin draaien binnen de stator. Tijdens het draaien ontstaan grote en kleine kamers zodat de lucht wordt aangezogen en dan samengedrukt (eerder een lage druk) Werkingsgebied: beluchting van water, transport van granulaten 0,2 – 1,5 bar Debiet: 0,2 tot 200 Nm³ / min Compressor Druk (bar) Debiet (Nm³ / min) Zuigercompressoren 1 – 1000 1 – 300 Schroefcompressoren 0,8 – 20 2 – 500 Schoepencompressoren 0,2 – 10 0,2 – 60 Rootscompressoren 0,1 – 15 1 – 1000

4. Drogen van perslucht

Bij samendrukken ontstaat waterdamp nefast voor een goede werking

4.1. Koeldrogers - Meest gebruikt in de industrie perslucht door koelinstallatie

(tot 2 à 4 °C herleiden). Na koeling wordt het water afgetapt. - Temperatuur is steeds positief ijsvorming vermijden - Bij de meeste koelers wordt de koude energie gebruikt om de

lucht van de koeler al ‘voor te koelen’ - Koeldroger met thermische massa de lucht wordt afgekoeld in

leidingen die door een gekoelde massa lopen.

4.2. Absorptiedrogers – chemische drogers - De samengeperste lucht vloeit door een drukketel met een hygroscopisch product

(=wateraantrekkend). Het vocht gaat een chemische reactie aan met dit product, wat resulteert in een dauwpuntverlaging van 5 à 10 °C

4.3. Adsorptiedrogers - 2 drukketels met silicagel of een gelijkaardig product, deze onttrekt

de waterdamp uit de lucht, daarna moet het droogproduct geregenereerd worden door de droge lucht in tegenstroom door de ketel te sturen 2 ketels die afwisselend drogen en regenereren (FYSISCH proces)

4.4. Roterende drogers

5. Zuiveren van perslucht

Na het drogen nog een filter plaatsen. Ongewenste geuren gebruik maken van een actief koolfilter Bij grote installaties waar geen olie gewenst is “droge installaties” zonder smering

6. Verzorgingseenheid en toebehoren

Nabehandeling = filteren druk reduceren olie vernevelen

6.1. Afsluiter Bij elke installatie plaatsen we een afsluitventiel, zo kan je een bepaald deel afsluiten zonder alles te moeten platleggen. Tijdens de onderbreking ontluchten

6.2. Luchtfilter - Heeft een dubbele werking:

Afscheiden van water: door schoepen => centrifugaalkracht doet het water naar de buitenkant, als er genoeg water is vlotter omhoog water weg

Tegenhouden van onzuiverheden: gewone industriële toepassingslucht door fijnmazig element. Sinterbrons / kunststof zal een zekere grootte doorlaten 50, 25, 5 µm

- Voor zeer fijne filters, nog een ontoliër tot 0,01 µm - Onzuiverheden worden volgens 3 principes door de vezels gestopt:

o Directe impact van grote deeltjes o Botsen van de kleine deeltjes door inertie o Slingerende/ Brownse beweging van de kleine vaste / vloeibare

deeltjes. - Door de deeltjes die blijven hangen aan of tussen de vezels wordt het druk

verlies verhoogt - Kleine druppels worden 1 grote druppel en die vallen naar beneden, aftapping van de

vloeistof. - Meertapsfilter = standaardfilter + coalescentiefilter

- Totale ontoliër/ ontgeurder dampen en geuren tot een rest van 0,3 mg / m³ bij 20 °C, de

actieve koolstof absorbeert.

6.3. Het smeertoestel - Anti-corrosie - Smering van de onderdelen vernevelen van olie

6.3.1. Oil Fog smeertoestel

Grote verneveling, geschikt voor de meeste cilinders en ventielen in schema’s

Lucht door de automatisch reagerende sensor, langs de venturi naar buiten, ook een deel door de terugslagklep => drukverschil dwingt de olie omhoog.

- Via een regelventiel = druppels / min

6.3.2. Micro Fog smeertoestel Snellopende- en met luchtmotor uitgeruste werktuigen Een deel van de perslucht stroomt door het venturigedeelte en de

straalbuisjes, het ander deel door de automatische sensor, rechtstreeks naar toepassing of uitgang.

DE te gebruiken oliesoorten wordt bepaald door: - Aard van de gemonteerde pakkingen - Temp waarbij het materiaal moet werken - Gebruik van de perslucht - Roestwerking tegengaan - De pakkingen niet aantasten of opzwellen

Nieuwe elementen worden niet meer gesmeerd.

6.4. Drukreduceerventiel Membraan + veer, de veer drukt het membraan omhoog => de

klep opent Perslucht naar uitlaat => drukstijging => membraan zakt tegen

de veerkracht in Krachtevenwicht tussen membraan en veer

- Nadeel: verlaging van de secundaire druk wanneer er geen

verbruik is, DUS een correctie-uitlaat. Bij geen verbruik van de perslucht -> druk aan de secundaire

zijde doen dalen door ontsnapping langs de correctie-uitlaat Probleem: Bij verlaging van P via ventiel => geen effect Oplossing: Compensatie-opening teveel aan druk kan ontsnappen.

- Wanneer er evenwicht is tussen de secundaire druk en de veer => opening dicht - Voor een goede werking moet de ingangsdruk minimaal 1 bar hoger zijn dan uitgangsdruk

6.5. Uitlaatfilter met geluiddempende werking

Als de lucht vrijkomt in atmosfeer komt olie mee vervuiling

dus FILTER

- Coalescentieprincipe, vloeistof wordt verzameld e dan op

milieuvriendelijke wijze afgevoerd of verwerkt.

- Door de verspreiding van perslucht in het filterelement bekomt

mer een sterk geluiddempende werking => al snel tot 100 à 125

dB door filters 70 à 90 dB

7. Drukvat

Energiebuffer - Compressor bij lage verbruiken de kans geven om over te gaan op onbelast draaien of zelfs

tussenin stil te vallen - Druk naar verbruikers toe redelijk constant te houden

8. Volledige persluchtgroep

- Compressor: samenpersen van lucht Emech Epneum

- Luchtkoeler: van +- 85 °C -> +- 40 °C + afvoer van eerste condens

- Luchtketel: opslag persluchtenergie + afkoelen perslucht + condensafvoer

- Luchtdroger: verder verwijderen van water uit perslucht

- Filter: verwijderen van onzuiverheden en olieresten

- Aftakkingen

2 opties: - 1st ketel dan droger -> de condens kan deels afgevoerd worden in ketel - 1st droger dan ketel -> lucht die in ketel komt = droog -> geen condens meer

9. Enkele richtlijnen

- Leidingen bij voorkeur lichte helling naar omlaag eventueel vocht afleiden - Iedere hoofdaftakking voorzien van een ventiel - Iedere aftakking voorzien van ontluchting drukloos zetten bij afsluiten - Iedere aftakking op bovenzijde -> eventueel water blijft in hoofdleiding.

PNEUMATISCHE ARBEIDSELEMENTEN

Epneu = p . V Emech = F . s

10. Lineaire bewegingen

- Cilinders als aandrijvende elementen => lage kostprijs - Grote verscheidenheid in diameter, slaglengte, bevestiging, ontwikkelde kracht en

voortbeweging. Algemeen; - cilinderbuis + bodem + deksel + zuiger + zuigerstang + lagebruis,

- materiaal: afhankelijk van de mechanische vereisten + corrosiebestendigheid - levensduur wordt uitgedrukt in km

10.1. Enkelwerkende cilinder

- Perslucht slechts voor de beweging in 1 richting, meestal de uitgaande slag

- Terugbrengen dmv veer => enkel bodem voorzien van een persluchtpoort

- Positief: eenvoudige aansluiting en bediening

Beperkingen: - ingebouwde veer - meestal met veer aan de stangzijde Terugbrenging kan ook uitwendige belasting , uitwendige veer of door een luchtveer

10.2. Dubbelwerkende cilinder

- Zowel een poort aan deksel als bodem

- Deze poort is voorzien van een BSB-schroefdraad, waarbij de nominale maat bepaald wordt

door de hoeveelheid perslucht die moet doorstromen en dus ook door het volume van de

cilinder

- Meestal voorzien van eindbuffering => slijtage daalt en beschadiging vermijden (als de zuiger bijna op het einde is, sluiten de dichtingen de ruimte af de rest vd lucht moet via smoorventiel

naar buiten => drukstijging = tegenwerkende / remmende kracht)

- Voor de eindeslagdetectie reedcontacten gestuurd door magneet in zuiger

- Soms ook met doorlopende zuigerstang, positief:

° betere stabiliteit -> 2 lagerbussen

° 2 bevestigingspunten op dezelfde zuiger

° gelijk opp aan beide zijden van de zuiger

10.3. Zuigerstangloze cilinders - 1 van de nadelen van gewone persluchtcilinders = ruimte, daarom enkele types zonder

zuigerstang 1° Magneetgekoppelde cilinder:

- Analoog aan de gewone maar zonder zuigerstang, tussen de dichtingen staan een aantal magneten die een “wagen” meetrekken doorheen de cilinderbuis, de wagen is ook voorzien van een aantal magneten.

2° Cilinder met langsdichting in de cilinderbuis

- Over de ganse lengte van de cilinderbuis een opening en dubbele afdichting. Deze afdichting wordt binnenin de zuiger geopend en opnieuw gesloten, waardoor de langsdichting doorheen de zuiger loopt zonder dat er perslucht verloren gaat.

3° Kabelcilinder - Een cilinderbuis en een zuiger, ipv een stang is de zuiger aan beide

kanten met een kabel over 2 wielen - Beweging naar buiten gebracht

10.4. Membraancilinder - Korte verplaatsingen (5 à 10 mm) Membraan dat onder invloed van perslucht naar buiten wordt geduwd =>

enkelwerkend

10.5. Balgcilinder - Grote krachten, maar de verplaatsing is niet precies - Geen eigen stijfheid beweging bepaald door de omgevende constructie - Moet beperkt worden in zijn slaglengte anders is de balg beschadigt.

10.6. Slagcilinder - Grote energieoverdracht over korte slag - Grote besparing perslucht + opl. van problemen bij gewone

standaardcilinder - Principe: benutten van de energie opgehoopt in zuiger + zuigerstang met grote snelheid.

Ek = (m.v²)/2

10.7. Niet roterende cilinders

- Bij een gewone cilinder kan men niet verhinderen dat de cilinder tijdens het uitschuiven

verdraait.

Bijkomende geleiding buiten de cilinder

Soms elliptische/ vierkante zuiger

10.8. Pneumatische spier

- Kan enkel trekkrachten overbrengen

- Flexibel, inwendig in de kunststof een ruitvormige structuur

Spier gevuld met lucht uitzetting in de breedte lengte vermindert (verkorting tot 25 %)

10.9. Rem

- Cilinder niet eindeslag moeilijk positie te houden rem op of in cilinder

= penumatische klem ie de zuigerstang klemt zodra er druk op de remingang wordt voorzien.

10.10. Kracht

- Druk van de perslucht - Opp van de zuiger

Uitgaand:

Ingaand: zal kleiner zijn, kleinere werkzame opp:

Opm.: perslucht is nooit constant => laagstvoorkomende druk nemen Ook wrijvingskrachten : ° zuigerpakking tegen cilinderbuis ° schraapring ° stangpakking ° stanggeleiding De wrijvingskracht wordt beïnvloed door: ° Diameter van de boring en de zuigerstang ° Ruwheid van de cilinderbuis en de zuigerstang ° de kwaliteit, vorm en voorspanning van de pakkingen ° persluchtdruk die de pakkingen aandrukt ° smering ° Uitlijning + opstelling van de cilinder Vuistregel: Freëel = 95 % Ftheorie = statische kracht de dynamische kracht = 70 % Ftheorie

10.11. Snelheid - Gewenst regelmatig en instelbaar ventielen - Naargelang van de boring en aansluitpoort op de cilinder kan men de volgende

mogelijkheden hebben: o Mss kan de keuze van het ventiel nog wijzigen o Bij gebruik van en 5/2 ventiel zo dicht mogelijk bij cilinder verlies daalt en

snelheid stijgt o Een snelontluchtklep uitlaatdebiet stijgt o Vroegtijdig de cilinder komen ontluchten bij start geen tegendruk o 2 3/2ventielen of 1 5/2ventiel met openmiddenstand

Dubbelwerkende cilinder met regelbare eindbuffering

11. Roterende bewegingen

11.1. Pneumatische motoren - Persluchtmotoren continue roterende beweging in de pneumatiek

11.2. Pneumatische zwenkmotoren Met hoekverdraaiing

11.3. Hoekverdraaiingen - Rechtlijnige beweging kan dmv hefboomarm worden omgezet in een hoekverdraaiing - 120 ° niet overschrijden hoger neemt het rendement van de cilinder af - > 120 ° gebruik van cilinders met ingebouwde tandheugel - Zelden > 360 °

11.4. Symboliek

Luchtmotor met vaste opbrengst en 1 stroomrichting Luchtmotor met vaste opbrengst en 2 stroomrichtingen Luchtmotor met verstelbare opbrengst en 2 stroomrichtingen Luchtmotor met begrensde draaihoek

12. Vacuümsystemen en zuignappen

Verplaatsen van voorwerpen (100en tot 1000en Newton)

12.1. Productie van vacuüm / onderdruk - Vacuümpompen, vergelijkbaar met persluchtcompressoren maar ipv lucht toe te voeren,

lucht wegtrekken - Voor kleinere debieten via een venturi-systeem:

Rendement stijgt gebruik v meertapsystemen

12.2. Zuignappen

Steeds raad vragen aan een specialist

1° Hefkracht: F = A . (pabs – 1) = A . prelatief (p in de zuignap, A = werkzame opp van de zuignap) 2° Uitvoeringen:

- Vlakke zuignap : behandeling van vlakke stukken tijdens behandeling moet de positie van de drager vrij correct gekend zijn

- Balzuignap: verschillende trappen door kleinere F kunnen worden samengedrukt Positief: positionering niet kritisch -> de producten mogen verschillende hoogtes hebben

3° Leidingen en koppelingen Steeds zo kort en zo ruim mogelijk => drukval beperken Anders leidt dit tot een vertraging Hoe groter de leiding, hoe anger het duurt om vacuüm te zuigen

4° Vacuümventiel

Systemen waar meerdere zuignappen op dezelfde pomp zitten Op iedere zuignap

Deze zorgt ervoor dat doorgang van lucht doorheen zuignap afgesloten word als deze te veel lucht doorlaat vacuüm ter hoogte van de andere zuignappen niet in het gedrang

13. Blaassystemen

Voorwerpen wegblazen bvb een afgekeurd product Luchtbed: producten transporteren of wrijvingskrachten tussen product en onderliggend vlak verminderen

PNEUMATISCHE ELEMENTEN

14. Stuurventielen

- Bepalen de weg ie de perslucht volgt, of sluiten die volledig af - 2, 3, 4 of 5 aansluitpoorten om lucht naar apparatuur te sturen - Normaalstand = positie die een veerbelast ventiel inneemt in onbediende toestand - Ruststand = schakelstand die de bewegende delen van een ventiel innemen nadat het ventiel

in een installatie is ingebouwd, druk en elektrische spanning aanwezig zijn en de machine in startpositie staat.

- Rechtstreekse persluchtaansluiting: - Ontluchtingspoort zonder schroefdraad : - Ontluchtingspoort met schroefdraad;

Coderingen:

12 => ventiel in stand waarbij verbinding is tussen 1 en 2

Classificatie van de ventielen

Volgens aantal aansluitpoorten een aantal mogelijke standen 5/2-ventiel = 5 aansluitingen, 2 standen

Bedieningswijze

Hand en voetbediening Mechanisch

Algemeen: Knop:

Hefboom: Pedaal:

Nok, pen:

Veer: Rol (kan in 2 richtingen) Kantelrol (slechts in 1 richting):

Elektrisch Pneumatisch (Direct en Ondirect)

Direct, met een elektromagneet met 1 werkzame wikkeling Direct met meer elektromagneten met in dezelfde richting werkzame wikkelingen Direct met meer elektromagneten met tegengestelde richting werkzame wikkelingen

D: Door beluchting

D: Door ontluchting D: Differentiaalbediening OD: door druk met hulpventiel OD: door ontluchting met hulpventiel

Soort poort Nieuwe codering

Uitgangspoort 2 , 4

Persluchttoevoer 1

Ontluchtingspoort 3 , 5

Stuurpoorten 12 , 14

Combinatie: soms zijn elektrisch gestuurde ventielen voorzien van een handbediening Bi- of monostabiel: Mono = als de bediening wegvalt, terug naar rust, door veer Bi = wanneer de bediening wegvalt blijft het in zijn laatst bediende stand 2/2-ventiel

Voor een onderbreking van de doorstroming van het medium Constructie = eenvoudig, kan op verschillende principes (bediening)

3/2-ventiel

Combinatie van 2 2/2-ventielen: ° voeding 1 2 ° 1,2,3 afgesloten ° ontluchting 2 3

Enkelwerkende cilinder 4/2-ventiel

2 3/2 ventielen dubbelwerkende cilinder Persluchtaansluiting Ontluchtingsaansluiting 2 aansluitingen naar dubbelwerkende cilinder

5/2-ventiel

Zelfde functies als 4/2 maar met enkele pluspunten o Goedkopere constructie o 2 ontluchtingspoorten => snelheidsregeling voor 2 verschillende snelheden bij in en

uit. 5/3-ventiel

Kan handig zijn: volledig ontlucht / beide zijden onder druk