Generell trykkluftteori / luftkvalitet

1. Generell trykkluftteori / luftkvalitet

2. Hva er pneumatikk? • Ordet ”pneuma” kommer fra gresk og betyr luft eller ånd. I dagliglivet ser vi pneumatikk brukt til å bore i fjell, til å åpne dører på buss og tog eller til å fylle bildekk I industrien brukes trykk luft til å drive håndverktøy eller til rengjøring, men fremfor alt bruker industrien trykkluft til å automatisere arbeidsprosesser og for å avlaste operatørene med tunge arbeisoppgaver. Pneumatikk er overføring av kraft og bevegelse ved hjelp av trykkluft

3. Trykk Jordas overflate er fullstendig dekket av en kappe med luft. Luft er en blanding av gasser med denne sammensettingen; • Nitrogen, ca. 78 % • Oksygen, ca. 21 % • Andre gasser, ca. ca. 1 % I lufta omkring oss er det et trykk på én atmosfære En normalatmosfære (1 atm) er lik 1,013 bar Forskjellen mellom 1 atmosfære og 1 bar er kun 1,3%. I praksis er 1 atmosfære lik 1 bar Ved enkle praktiske beregninger kan vi derfor si at: 1 bar = 1 atm

4. I pneumatikken måler vi i overtrykk, dvs trykk over atmosfæretrykket = manometertrykk Når luftforbruket skal beregnes må vi regne med absolutt trykk Vi bruker vanligvis betegnelsen bar for overtrykk og bara for absolutt trykk Overtrykk og absolutt trykk Manometertrykk 6 bar Trykk 6 bar over-trykk 7 bara absolutt trykk 1 atm 1 bar 0

5. Oversikt over trykkenheter • 1 bar = 10 N/cm2 • 1 atm = 1,01325 bar SI enhet for trykk er Pascal • 1 Pa = 1N/m2 • 1 kPa = 1000N/m2 = 0,01 bar • 1 Mpa = 1 000 000N/m2 = 10 bar 1 bar = 100 000 Pa • 1 kp/cm2 = 0,981 bar (kilopound pr. kvadratsentimeter) • 1 psig = 0,07 bar (pund pr. kvadrattomme) 1 bar = 14,28 psig

6. P2V2 F P1V1 Kompresjon • P1 = 1 bara, V1 = 1 dm3 (1 liter) • Vi trykker sammen lufta til en sjudel av det opprinnelige og trykket øker til det sjudobbelte, dvs P2= 7 bara eller 6 bar • Forutsatt at temperaturen er konstant gjelder: Boyle-Mariottes lov; ”trykk x volum = konstant” • P1 * V1 = P2 * V2 eller P1 / P2 = V1 / V2

7. F P1V1 Kompresjon • Det må en kraft til for å trykke lufta sammen • Hvis vi slipper stempelet løs, vil lufta i sylinderen ekspandere til volumet igjen er 1 liter P2V2

8. Komprimert luft • Trykkluft er sammenpresset eller komprimert luft. • Til å fremstille trykkluft bruker vi en kompressor. • Kompressoren på bildet er en entrinns stempel-kompressor som gir ett trykk på 8 – 10 bar. • Foruten stempelkompressorer finnes det vinge- og skruekompressorer. Disse får stadig større utbredelse pga kompakt form og lydsvak drift.

9. Kompressoren Atmosfæreluft (1) blir sugd inn gjennom innsugingsventilen (2) idet stempelet (3) beveger seg nedover i sylinderen, Når stempelet går oppover, blir lufta i sylinderen trykt sammen og skjøvet gjennom trykkventilen (4) til utløpet (5).

10. Skruvkompressor

11. Trykkluftnett • Kompressor Komprimerer luft fra atmosfæren til ca. 7 bar • Lufttørke Fjerner vanndamp i trykkluften • Luftreservoar Stabiliserer trykket i rør-systemet. Luftbehandlingsutstyr: • Filter Fjerner forurensinger og kondensert vann • Regulator Holder arbeidstrykket konstant • Smøre-unit Leverer en viss mengde oljetåke, ved behov

12. Trykkluftnett og trykkfall • Ved opplegg av hovedledningsnett er det to viktige faktorer en må ta hensyn til; vannutskilling og trykkfall. • Vannutskilling • lufta blir nedkjølt når den strømmer gjennom rørene. Den skiller da ut vann som samler seg i bunnen av røret. • Avtappingspunkt er nødvendig. • Ledningsuttak til de enkelte forbrukerstedene blir plassert på toppen avhovedledningen for å hindre at vann og slam blir med trykkluften ut i systemet. 1 bar = 100 000 Pascal

13. Tørking av trykkluft • Luft inneholder alltid fuktighet i form av vanndamp. • Grenseverdien for mengde vanndamp lufta kan inneholde, varierer med trykk og temperatur i luften. • Diagrammet viser hvor mye vann lufta kan inneholde ved forskjellige temperaturer. • Luften som strømmer til anlegget er ofte mettet med vanndamp. • Når luften blir nedkjølt vil noe av vannet bli utskilt (kondensert), noe som igjen kan skape driftforstyrrelser. • For å unngå dette tørker vi luften, enten ved nedkjøling eller adsorpsjon.

14. Kjøletørke • Kjøletørke utnytter forholdet at lufta skiller ut vann ved synkende temperatur. • Varm og fuktig luft blir kjølt ned i en varmeveksler som blir kjølt ned av kald utstrømmende luft. • Den fuktige luften strømmer vider til neste varmeveksler, hvor den kjøles ytterligere ned til ca. +2 °C. • Lufta har da skilt ut vann som blir drenert ut via en automatisk dreneringsmekanisme. • Lufta strømmer videre ut og blir varmet opp av innstrømmende varm luft.

15. Adsorpsjonstørke • Adsorbere betyr å suge til seg. • Aluminium- og silisiumoksid brukes til lufttørking pga oksidene at har en stor evne til å trekke til seg vanndamp. • Når oksidene er mettet med vann, kan de reaktiveres. • Kaldregenerering: Tørket luft strømmer forbi oksidene. • Varmregenerering: Varmluft blir tilført. • Duggpunkt i luften ut, -30 / -40°C • Tørken krever olje-fri luft, oljeavskillende filter på innløpsiden er derfor nødvendig. • Tørkemiddelet avgir støv, støvfilter på utløpsiden er derfor nødvendig.

16. Innsugings-temp. Kompressor Kompressorkapasitet ved 7 bar 1,67 m3/min 16,7 m3/min 167 m3/min 20C, 70% rel. fuktighet 8,3 l.væske 83 l.væske 830 l.væske 30C, 70% rel.fuktighet 14,7 l. væske 147 l. væske 1470 l. væske ISO Normene for trykkluft • Kondensatmengder ved 8 timers kontinuerlig drift

17. Oppsummering • Vanninnholdet i trykkluft varierer med trykk og temperatur. Høy temperatur = høyt vanninnhold Høyt trykk = Lavt vanninnhold • Duggpunkt – uttrykk for vanninnholdet i trykkluft. Eks. Duggpunkt = +2`C, dvs fuktighet i lufta kondenserer ved denne temperaturen. • Hovedregel: Duggpunktet for trykkluft bør alltid være minst 15`C under omgivelsestemperatur • Kjøletørke: Duggpunkt ca +2-5`C • Adsorpsjonstørke: Duggpunkt: -40`C

18. Trykkluftkvalitet ISO 8573-1

19. Trykkluftkvalitet ISO 8573-1 • Rexroth anbefaler som minimum ISO klasse 6-4-3 • Partikkel (6) 5 my • Duggpunkt (4) +3`C * • Oljemengde (3) 1 mg/m3 ** • * For utendørs bruk anbefales klasse 2 ( -40`C) • ** Har anlegget blitt kjørt med høy oljekonsentrasjon eller for høyt duggpunkt kan initial smøringen ha blitt vasket vekk, og det må tilføres smøring

20. Luftbehandlingsaggregater (FRL) • Et FRL aggregat kan bestå av en mengde forskjellige ventiler. • De vanligste er: • Manuell avstengingsventil • Elektrisk avstengingsventil (nødstopp) • Mykstartventil • Filter • Mikrofilter, kullfilter, førfilter, grovfilter • Trykkregulator • Standard, presisjon • Tåkesmører • Membrantørker

21. Avstengningsventil

22. Trykkregulator

23. Filter

24. Tåkesmører

25. Membrantørker