PNEUMATIK. Pneumatik Kompendie for kurset: Betjening af procesanlæg under GMP og ISO regler

Transkript

1 PNEUMATIK Pneumatik Kompendie for kurset: Betjening af procesanlæg under GMP og ISO regler Resumé Vi ser på teorien, opbygningen og mindre justeringer af fylde og pakkeanlæg Ole Lykke Olsen [Mailadresse]

2 Forord Pneumatik Kompendiet anvendes som teoribog, i forbindelse med AMU Kurset, betjening af procesudstyr under GMP og ISO. I denne del af kurset ser vi på teorien, opbygningen og mindre justeringer af fylde og pakkeanlæg. Firmaerne Festo, Norgren og opgavedatabasen har udlånt billeder og illustrationer samt der er taget inspiration fra deres materialer samt programmet FluidSim fra Festo, er brugt til at fremstille opstillinger. Side 1 af 18

3 Indhold Forord... 0 De Pneumatiske anlæg bestå af nogle delsystemer... 3 Fremstilling og behandling af trykluft... 4 Luftbehandlingsenhed... 5 FRS -enhed består af:... 5 ISO Symbol... 5 Cylindre... 6 Enkeltvirkende cylinder... 8 Fordele og ulemper... 8 Dobbeltvirkende cylinder... 9 Fordele og ulemper... 9 Ventiltyper Hovedgrupper Retningsventiler ventilers benævnelser Mærkning af ventilportene foregår efter ISO Sædeventilen bliver mest brugt som impulsventil, da en lille bevægelse kan åbne ventilen. Neden under er den illustreret Glideventil er neden under illustreret som en 5/2 ventil der er luft styret Strømreguleringsventiller Eller-ventil Tidsrelæer Side 2 af 18

4 PNEUMATIK Begrebet pneumatik stammer fra det græske ord pneuma, som betyder vind eller blæst. Luftens udnyttelse har været kendt fra før vores tidsregning. Vinden er og bliver brugt, til drivkraft for sejlskibe og vindmøller. Blæsebælge blev brugt til at starte ildsteder og esser. I dag bruge man ordet pneumatik når man anvender trykluftstyrede og trykluftdrevene enheder. I industrien bruges trykluft mest til at udføre mekanisk arbejde. Dette kunne være at flytte eller dreje et emne, bore et hul, standse et emne ud, fastholde et emne, åbne dørene i bussen også vider. Det vil sige, at den oplagrede energi i trykluften, bliver omdannet til bevægelse i maskinerne. De Pneumatiske anlæg bestå af nogle delsystemer Fremstilling og behandling af trykluft: Heri indgår Kompressor, køletørring, filtre, fordeling af trykluften gennem rørsystemer Styring af trykluften: Dette gøres ved hjælp af Retningsventiler som styre retningen på luften, der ledes til cylindre og motorer. Strømventiler der styre hastigheden. Trykventiler der regulere trykket. Udføre arbejde ved hjælp af trykluft: Drejeenheder, cylinder, vakuumenheder, motorer. Pneumatiske cylindere er på grund af deres lave fejl rate, lange leve tid, pris/ydelses forhold meget brugt i industrien. Side 3 af 18

5 I skemaet nedenunder er nogle af egenskaberne ved pneumatik indsat. Egenskab Fordele med pneumatik Mængde Luft findes praktisk taget overalt og findes i ubegrænsede mængder. Transport Lagringsmulighed Luft er let at transportere over lange strækninger ved hjælp af rørledninger. Trykluft er let at lagre i trykbeholdere og kan fra disse forsyne systemer med trykluft. Desuden er det enkelt at transportere beholderne (flaskerne). Temperatur Trykluft er stort set uafhængig af temperaturvariationer. Dette giver sikker funktion under ekstreme forhold. Sikkerhed Renhed Konstruktion Hastighed Beskyttelse mod overbelastning Trykluft medfører ingen eksplosionsrisiko eller brandfare. Trykluft, som ikke er oliesmurt, giver ingen forurening af miljøet. Arbejdselementerne er enkle i konstruktionen og derfor billige. Trykluft er et hurtigt arbejdsmedie, som tillader hurtige bevægelser og korte skiftetider. Pneumatiske værktøjer og arbejdselementer kan belastes indtil de standser og er dermed beskyttet mod overbelastning (Festo, ca 2009) Fremstilling og behandling af trykluft Trykluft frembringes ved at luften presses sammen i en kompressor.jo mere luften presse sammen jo mere energi indeholder den. Den sammenpressede luft i tanken er blevet tilført noget energi, denne oplagrede energi i trykluften kan bruges til udføre bevægelse. Den komprimerede luft bliver eventuelt ledt gennem en luftkøle og derefter opbevaret i en tryktank. Side 4 af 18

6 Kompressoren skal stå rent tørt og køligt. Luften skal være ren for at undgå slitage luften skal være tør, da det vand der er i luften vil fortætte ved kompressionen. Køligt da luften bliver opvarmet ved kompression, varm luft fylder mere, varm luft kan indeholde mere vanddamp. Luftbehandlingsenhed 1. Filter 2. Reduktionsventil 3. Smørerapparat FRS -enhed består af: ISO Symbol Enheden placeres tæt på forbrugsstedet, for at sikre at luften har den rigtige tilstand. Filtret renser luften for urenheder. Reduktionsventilen reguler til det ønskede tryk, og kompensere for trykvariationer i anlægget. Smørerapparatet sikre at bevægelige dele bliver smurt. Side 5 af 18

7 Cylindre og motorer Arbejdes elementer kan genneralt deles op i to hoved grupper motorer og cylindere.. Eksempel på pneumatiske motorer I dette kompendie vil vi fokusere på cylinder typerne, enkeltvirkende og dobbeltvirkende. Der vil være praktiske opgaver til begge typer. Enkeltvirkene cylinder Stempelstangsløs cylinder Dobbeltvirkende cylinder Cylindrene er de mest benyttede aktuatorer i maskiner og udføre derfor også størsteparten af opgaverne i de pneumatiske maskiner. Cylinderens funktion er at udføre en retlinet bevægelse. Side 6 af 18

8 En pneumatisk cylinder kan bruges til mange ting, for eksempel fastholdelse af emne, åbne en dør eller som her, at skubbe fejl emner ud, hvor et hætteglas er kasseret. Side 7 af 18

9 Enkeltvirkende cylinder Fordele og ulemper Cylinderen har et lille forbrug af luft, og skal kun anvende luft i en retning. Der anvendes 3/2 retningsventiler til styring af cylinderen Cylinderen kan kun udføre et arbejde i en retning. Der er en begrænsning på slaglængden på grund af fjederen, som ligger i minuskammeret. Normalt er max slaglængde 100mm, nogle leverandører har dem kun i op til 50mm. Enkeltvirkende cylinder med fjeder retur Eksempel på en styring af en enkeltvirkende cylinder, ved hjælp af en 3/2 ventil ISO symboler: for en ekelt virkend cylinder med fjeder retur. øverst med vilestilling i nederst med vilestilling i + Side 8 af 18

10 Dobbeltvirkende cylinder Fordele og ulemper Cylinderen udfører arbejde i begge retninger og slaglængden vælges til hver enkelt opgave Cylinderen fås med luftbremse, der optager stød ved plus og minus stilling Cylinderne har et større forbrug af luft end den enkeltvirkende cylinder, da den kan udfører arbejde i begge retninger. Der anvendes 5/2 eller 4/2 retningsventiler til styringen af cylinderen, disse ventil typer er også dyre end 3/2 ventilen der anvendes til den enkeltvirkende cylinder. Side 9 af 18

11 Cylinderen består af et rør med et stempel i. I den dobbeltvirkende cylinder er der en port i hver ende. Som luften kan komme ind og ud af. Cylinderrør Stempel Stempelstang Cylinderens tilslutninger kaldes for porte Cylinderens er i sin plus stilling, når stempelstangen er ude af cylinderen. Cylinderens er i sin minus stilling, når stempelstangen er inde i cylinderen. Side 10 af 18

12 Her ses eksempler på diagram symboler for forskellige cylindertyper Enkeltvirkende cylinder med fjeder retur Dobbeltvirkende cylinder uden bremse Dobbeltvirkende cylinder. Stempelstang gennemgående uden bremse Dobbeltvirkende cylinder med enkeltside endeslags-bremse Dobbeltvirkende cylinder med enkeltside justerbart endeslagsbremse Dobbeltvirkende cylinder med dobbelt sidet justerbart endeslagsbremse Dobbeltvirkende cylinder med enkeltside endeslags-bremse Dobbeltvirkende cylinder med enkeltside justerbart endeslagsbremse Side 11 af 18

13 Ventiltyper Ventiler sidder i pneumatiske systemer, for at regulere retningen på luften samt regulere hastigheden og trykket. Ventiler kan inddeles i fire grupper Hovedgrupper 1. Retnings ventiler 2. Strømventiler 3. Trykventiler 4. Kontra, veksle og hurtig udluftnings ventiler. Retningsventiler Anvendes til at styre luftstrømmen gennem ventilen, dette bruges for eksempel til at styre en enkeltvirkende cylinder. Retningsventiler styrer hvilken vej trykluften skal gå. Retningen for trykluften vises ved hjælp af en eller flere pile i symbolet. Manøvreringen kan være manuel, pneumatisk eller elektrisk. Figur1, viser en manuelt aktiveret 3/2 ventilen som er upåvirket og cylinderen er afblæst. Figur2 viser 3/2 ventilen aktiveret og luften er ledt til cylinderens pluskammer og stemplet er trykket ud. Figur 1 Figur 2 Side 12 af 18

14 ventilers benævnelser Ventiler bliver navngivet efter hvor mange porte de har og hvor mange stillinger de kan stå i. Symbolet for en ventil med en stilling Symbolet for en ventil med to stillinger Symbolet for en ventil med tre stillinger Symbolet for en ventil med 2 porte Symbolet for en ventil med 3 porte Symbolet for en 3/2 ventil, det vil sige 3 porte og 2 stillinger Side 13 af 18

15 1= hovedluft Mærkning af ventilportene foregår efter ISO ,4,6,8= signalluft port 4 til plus kammeret og port 2 til minus kammeret 3,5,7,9= afblæsningsporte Portene vises i den stilling, hvor ventilen sidst har været aktiveret. 2/2 ventil Lukket i sin hvile stilling Ventil med 2 porte og 2 stillinger 3/2 retningsventil med trykknap Ventil med 3 porte og 2 stillinger 5/2 retningsventil Ventil med 5 porte og 2 stillinger 5/3 retningsventil Med afspærret mitter position Ventil med 5 porte og 3 stillinger Side 14 af 18

16 I skemaet er der vist nogle af de mest almindelig måder at aktiver en ventil på. Manuelt betjent Trykknap Fodbetjent Fjeder retur Mekanisk betjent med rulle Luft styret Elektrisk styret Retnings ventiler Kan både være udført som sædeventiler, eller som glideventiler. Sædeventilen bliver mest brugt som impulsventil, da en lille bevægelse kan åbne ventilen. Neden under er den illustreret. Side 15 af 18

17 Glideventil er neden under illustreret som en 5/2 ventil der er luft styret. Den kan for eksempel bruges til, at styrer en dobbeltvirkende cylinder. Når der kommer luft ud af port 2 vil port 4 være afblæst og i næste billede kommer luften ud af port4 og port 2 er afblæst. Nederst ser vi luften fra port 1 kommer ud af port 4 og stemplet er på vej mod plus, samtidig bliver kammeret i cylinderen afblæst fra port 2 ud af port 3 (Festo, ca 2009) Side 16 af 18

18 Strømreguleringsventiller Drøvlekontraventilen Anvendes for at regulere hastigheden af luftstrømmen i en retning, i den anden retning er der fri passage. Drøvlekontraventilen placeres så tæt på cylinderen som muligt. De skal altid vende sådan at kuglen vender opad, og pilen væk fra cylinderen. I opstillingen neden under, er drøvlekontraventilen monteret på cylinderens minus kammer. I dette eksempel kan vi regulere hastigheden, når stemplet går ud mod plus, den anden vej er der fri passage (Festo, ca 2009) Eller-ventil Opbygningen er som et t stykke hvor der tillades luft at passere fra det ene eller den anden ende af t stykket til den midterste port. Den anvendes hvor 2 styk 3/2 ventiler skal give signal til samme signal port og skal forhindre utilsigtet afluftning. Se eksempel neden under. Side 17 af 18

19 Tidsrelæer Tidsrelæet består af en drøvlekontraventil, en beholder og en luft styret 3/2 ventil. Hvis der sættes et luftsignal til drøvlekontraventilen, vil beholderen fyldes, til det nødvendige tryk er opnået, derefter vil 3/2 ventilen skifte position og der vil komme luft ud af port 2. Side 18 af 18