En general, una vàlvula no pot controlar un procés per si mateixa, per la qual cosa necessita un operador que les col·loqui per controlar una variable de procés. Es requereix un dispositiu especial com un actuador per accionar les vàlvules de forma remota i automàticament per moure-les. Un actuador és un tipus de dispositiu utilitzat per fer que una cosa funcioni o es mogui. Actuadors estan disponibles en tres tipus que es defineixen per la seva font d'energia i s'utilitzen en indústries com l'elèctrica, hidràulica i pneumàtica. Així que aquest article tracta una visió general de actuador pneumàtic – El treball i les seves aplicacions.
Què és un actuador pneumàtic?
La definició d'un actuador pneumàtic és; un tipus d'actuador que s'utilitza per canviar l'energia que hi ha en la forma d'aire comprimit en moviment. Hi ha diferents fabricants que ofereixen diferents formes d'actuadors pneumàtics on alguns actuadors converteixen l'energia de l'aire comprimit en moviment lineal i alguns actuadors canvien en moviment rotatiu. Aquests actuadors tenen diferents noms a la indústria, com ara cilindres d'aire, actuadors d'aire i cilindres pneumàtics.
Com funciona un actuador pneumàtic?
Un actuador pneumàtic depèn principalment d'alguna forma de gas a pressió com l'aire comprimit que entra a una cambra per augmentar la pressió. Una vegada que aquest aire acumula una pressió suficient en comparació amb la pressió atmosfèrica externa, es tradueix en el moviment cinètic controlat d'un dispositiu com un engranatge o un pistó. Així, aquest moviment resultant es dirigeix en un moviment circular o en línia recta. Aquests actuadors són un dels dispositius mecànics més utilitzats en una àmplia gamma d'indústries actuals quan el gas comprimit es converteix en energia és extremadament controlada, repetible i fiable.
Construcció i funcionament d'actuadors pneumàtics
L'actuador pneumàtic es construeix utilitzant diferents components com una molla, un compressor, un dipòsit, un diafragma i una vàlvula. El diagrama següent representa la construcció d'un actuador pneumàtic. Per impulsar aquest sistema, l'energia del fluid es canvia a mecànica. En aquest sistema, l'aire fresc es comprimeix a través del compressor i aquest aire simplement s'emmagatzema dins del dipòsit d'emmagatzematge.
Aquí, s'utilitza una vàlvula de control de flux per controlar la direcció de l'aire i la seva velocitat de flux. La unitat de molla d'aquest actuador gestiona el flux d'aire d'un lloc a un altre i també dóna una carrera de retorn cap al pistó.
Al principi, la vàlvula de control romandrà oberta i el diafragma s'aixeca a través de l'acció de la molla en necessitat de subministrament d'aire. A continuació, l'aire s'extreu de l'atmosfera, es filtra per un filtre i es lliura al compressor. Ara, el compressor comprimirà l'aire i augmentarà el nivell de pressió.
Aquí hem de notar que, quan augmenta el nivell de pressió de l'aire, també augmenta la temperatura de l'aire. Per tant, s'utilitzen refrigeradors d'aire per mantenir la temperatura en un rang modest. Després d'això, l'aire a pressió s'emmagatzema simplement dins d'un dipòsit d'emmagatzematge de manera que es pugui mantenir el nivell de pressió. A més, aquest aire a pressió dins del sistema aplica energia al diafragma de l'actuador pneumàtic. Una vegada que la força supera la força de la molla a causa de l'aire a pressió, manté el diafragma a la part superior per fer que el diafragma es mogui cap avall per tancar la vàlvula de control.
Quan augmenta la pressió de subministrament d'aire, el diafragma es mou contínuament cap avall i això tanca la vàlvula de control totalment en un punt determinat. De la mateixa manera, un cop disminueix la pressió de subministrament d'aire, la força aplicada al diafragma per la molla supera la força a causa de la força subministrada. Això pot provocar un moviment en la direcció ascendent del diafragma per obrir la vàlvula de control.
Aquí, també s'observa aquí que la posició de la vàlvula de control depèn principalment de la pressió de l'aire. Com a resultat, l'obertura i tancament de la vàlvula de control està relacionada amb el moviment del diafragma amb la pressió de l'aire.
Sabem que després d'un controlador, els actuadors estan allà per proporcionar un senyal de control perquè tingui lloc l'acció preferida. Així, la pressió de l'aire es canviarà en funció del senyal de control obtingut i això canvia la posició de la vàlvula de control simultàniament. D'aquesta manera, aquest actuador funciona segons el senyal de control rebut i impulsa el procés.
Tipus d'accionadors pneumàtics
Hi ha diferents tipus d'actuadors pneumàtics, com ara pistons, pales i molles rotatives o diafragmes.
Actuador pneumàtic de pistó
Aquest tipus d'actuador pneumàtic utilitza un pistó dins d'un cilindre. El moviment del pistó pot ser causat simplement aplicant menys o més potència en una cara del pistó.
L'actuador pneumàtic d'estil de pistó de simple efecte utilitza una molla en una cara i canvia la força a l'altra cara, mentre que un actuador pneumàtic d'estil de pistó de doble efecte té pressió d'aire que s'aplica a les dues cares del pistó. El moviment lineal del pistó es pot utilitzar directament per a l'accionament del moviment lineal, en cas contrari es pot canviar en moviment rotatiu amb un pinyó i cremallera o una disposició mecànica relacionada. Aquests actuadors simplement es reconeixen amb un diàmetre de cilindre i longitud de carrera. Un actuador pneumàtic amb un cilindre gran és capaç d'exercir més força.
Actuador pneumàtic de paletes rotatives
L'actuador pneumàtic tipus paleta rotativa funciona simplement com un actuador pneumàtic de pistó amb dues cambres a pressió. La carcassa d'aquest actuador té la forma d'una falca de pastís en lloc d'una forma de cilindre. Una paleta que inclou un eix de sortida simplement divideix les dues cambres a pressió. Canviar el grau de diferència a través de la paleta mou l'eix de sortida en conseqüència durant els seus 90 graus de moviment.
Actuador pneumàtic de molla/diafragma
Aquest tipus d'actuador pneumàtic necessita aire comprimit per empènyer un diafragma contra una placa a la qual s'oposa una molla. Un cop disminueixi la pressió, la molla tirarà cap enrere el diafragma. Per tant, canviant la força, es pot aconseguir la posició. Aquest tipus d'actuador es pot obrir o tancar per fallar una vegada que la força de l'aire es perd per la molla que torna l'actuador a la posició de ruptura.
Avantatges i inconvenients
El avantatges de l'actuador pneumàtic s inclouen el següent.
- Els actuadors pneumàtics ofereixen una gran força i velocitats de moviment ràpides un cop utilitzats en aplicacions basades en el control de moviment lineal.
- Aquests actuadors tenen una alta durabilitat.
- Tenen una alta fiabilitat.
- Aquests són els dispositius preferits on la higiene és essencial en les aplicacions.
- Rentable.
- Són molt fàcils de mantenir i instal·lar
- Són extremadament duradors i poden reduir els costos necessaris per mantenir el seu rendiment.
- Aquests actuadors tenen un ampli rang de temperatures que oscil·la entre 0 i 200 °C.
- Són ignífugs i explosius.
- Els actuadors pneumàtics tenen menys pes.
El inconvenients dels actuadors pneumàtics incloure el següent.
- La potència o/p d'aquest actuador és menor que l'actuador hidràulic.
- Les peces interiors de la màquina no estan lubricades a causa de la utilització d'aire com el fluid.
- La precisió de sortida és bastant menor en operacions basades en baixa velocitat.
- Aquests actuadors funcionen de manera molt eficient quan s'utilitzen per a aplicacions particulars.
- Aquests no es fan bé a menys velocitat.
- L'aire comprimit necessita una bona preparació
- L'aire pot estar contaminat per la lubricació o l'oli que en redueix el manteniment.
Aplicacions
El aplicacions dels actuadors pneumàtics incloure el següent.
- Els actuadors pneumàtics són aplicables en una àmplia gamma d'aplicacions com diferents àrees industrials i algunes de les àrees d'aplicació d'aquests actuadors són;
- Compressors d'aire.
- Aviació.
- Aplicació ferroviària.
- Maquinària d'embalatge i producció.
- Motors d'automòbils combustibles.
- Aquests actuadors s'utilitzen habitualment en pistons i cambres d'encesa de vehicles de gasolina. Així que utilitzen l'encesa de l'aire i la gasolina per generar l'energia a pressió que mou el pistó eventualment i canvia l'energia al cigonyal del cotxe. Però, aquests actuadors depenen majoritàriament del gas a pressió sense ignició per generar la força mecànica preferida.
- Aquests tipus d'actuadors són necessaris per a maquinària d'envasat i producció, compressors d'aire, tubs de correu i també dispositius de transport com aplicacions d'avions i ferrocarrils.
Com s'utilitza la pneumàtica en robòtica?
En general, la pneumàtica utilitza gas a pressió per controlar sistemes físics. S'utilitzen àmpliament en robots amb aire comprimit per produir moviment mecànic.
Què és un braç robòtic pneumàtic?
El braç robòtic pneumàtic funciona com una mà humana i inclou dos braços, a saber; la part superior del braç i l'avantbraç. El braç superior és permanent amb suport articulat a la base giratòria i s'activa amb un cilindre pneumàtic, mentre que l'avantbraç es fixa al braç superior mitjançant un suport articulat. Per tant, el braç robòtic funciona com una mà humana mitjançant un cilindre pneumàtic.
Així, això és una visió general d'un actuador pneumàtic - Treballar amb aplicacions. Aquests actuadors són fonts de control de moviment eficients, altament fiables i segures que utilitzen gas o aire a pressió per convertir l'energia en moviment lineal o rotatiu. Aquests són especialment adequats per a l'obertura i el tancament freqüents de vàlvules i també s'utilitzen en altres aplicacions industrials allà on la utilització de l'electricitat pugui provocar un risc d'ignició o incendi. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, quins són els exemples d'actuadors?
