عملگر پنوماتیک، انواع و کاربردها

با عملکرد و کاربرد عملگر پنوماتیک خطی فنری آشنا شوید.

در این مقاله قصد داریم در مورد عملگرهای پنوماتیکی صحبت کنیم. ما از نزدیک به عملکرد و کاربرد رایج ترین عملگرهای پنوماتیکی، عملگر پنوماتیک خطی فنر/دیافراگم نگاه خواهیم کرد.

اول از همه، بیایید یک نگاه کلی به عملگر(Actuator) داشته باشیم. عملگر چیست؟

به بیان ساده، عملگر وسیله ای است که چیزی را به حرکت در می آورد یا به کار می اندازد.

عملگرها (Actuators) زندگی را هر روز برای ما آسان‌تر می‌کنند و آنها پیشران صنایع هستند. به عنوان مثال، دندانپزشک شما از یک عملگر برای بالا و پایین بردن صندلی دندانپزشکی استفاده می کند.

انواع عملگرها بر اساس منبع انرژی آنها

سه نوع عملگر در صنعت استفاده می شود که به وسیله منبع انرژی مورد استفاده آنها تعریف می شوند.

انواع عملگرها در صنعت عبارتند از:

-الکتریکی

- هیدرولیک

- پنوماتیک

خوب… بیایید به موضوع اصلی مقاله، عملگر پنوماتیکی بپردازیم. یک عملگر پنوماتیک انرژی در شکل هوای فشرده را به حرکت تبدیل می کند

انواع عملگرها ها با توجه به نوع حرکت آنها

عملگرهای پنوماتیکی بر اساس نوع حرکتشان دسته بندی می شوند. آنها خطی یا چرخشی(دوار) هستند.

یک عملگر پنوماتیک خطی می تواند چیزی را در یک خط مستقیم حرکت دهد. به عنوان مثال، یک میله در یک حرکت خطی توسط یک منبع انرژی پنوماتیک به داخل و خارج یک سیلندر حرکت می کند.

یک عملگر پنوماتیک چرخشی می تواند چیزی را در یک مسیر دایره ای حرکت دهد. به عنوان مثال، یک میله در سیستم محرک دنده و شانه (rack and pinion) برای ایجاد حرکت چرخشی استفاده می شود.

بیایید به نحوه عملکرد چند نمونه از عملگرهای پنوماتیکی چرخشی و خطی نگاه بیاندازیم، زیرا انواع مختلفی از هر کدام وجود دارد.

عملگر پنوماتیک دوار یا چرخشی(Rotary pneumatic actuator)

در دسته عملگر پنوماتیک دوار، نوع پره ای و نوع دنده و شانه (Rack and Pinion) بسیار رایج است.

1-1.عملگرهای پره ای دارای یک محفظه استوانه ای هستند که در آن یک پره متحرک بر روی شفت نصب شده است. هوای پنوماتیک تحت فشار اعمال شده در یک طرف پره باعث چرخش آن از طریق ضربه تراکم می شود.

1-2. دنده و شانه (Rack and Pinion)

عملگرهای دنده و شانه از یک پیستون متصل به دنده و شانه استفاده می کنند. هنگامی که فشار پنوماتیک اعمال می شود، پیستون و دنده شانه ای به صورت خطی حرکت می کنند و چرخ دنده پینیون و شفت را می چرخانند.

2. عملگر پنوماتیک خطی

در دسته عملگرهای پنوماتیک خطی، نوع فنر/دیافراگم و نوع پیستونی بسیار رایج است.

2-1. پیستون

عملگر پنوماتیکی نوع پیستونی از یک پیستون در داخل یک سیلندر استفاده می کند. با اعمال فشار پنوماتیک پیستون به حرکت می افتد و به سمت بالا می رود.

حذف فشار پنوماتیک باعث می شود که پیستون در اثر فشار فنر به سمت پایین کشیده شود. به این، حرکت هوا به عقب می گویند.

با تنظیم مجدد فنر، پیستون و منبع پنوماتیک نیز می توان به حرکت هوا به جلو دست یافت.

2-2. فنر/دیافراگم

عملگر پنوماتیک فنر/دیافراگم احتمالاً رایج ترین عملگری است که برای کارکرد دریچه های کنترل فرآیند صنعتی استفاده می شود. بنابراین، بیایید نگاه دقیق تری داشته باشیم.

عملگر پنوماتیک فنر/دیافراگم از یک دیافراگم و صفحه تشکیل شده است که به یک میل محرک متصل هستند. یک دیافراگم منعطف در محفظه محکم فشار محصور شده است.

فشار پنوماتیک با اعمال فشار به دیافراگم وارد این محفظه می شود. با افزایش فشار هوا به دیافراگم، نیروی وارد شده به فنر افزایش می یابد و باعث حرکت میله محرک می شود.

کاهش فشار پنوماتیک باعث جمع شدن فنر دیافراگم می شود.

میله عملگر یک سوپاپ را به داخل یا خارج بدنه شیر حرکت می دهد

در شرایط کار air-to-open ، نیروی فنر باعث بسته شدن دریچه می شود.

فشار هوا روی دیافراگم نیرویی ایجاد می کند که بر نیروی فنر غلبه کرده و دریچه را باز می کند.

با تنظیم مجدد منبع پنوماتیک فنر، این نوع عملگر می تواند در صورت از دست دادن فشار هوا باز یا بسته شود.

عملگر پنوماتیک در عمل

بیایید به یک عملگر پنوماتیکی معمولی فنری/دیافراگمی که به یک شیر کنترل جریان در حال کار متصل است نگاه کنیم!

کارت خروجی آنالوگ PLC جریانی بین 4 تا 20 میلی آمپر تولید می کند تا شیر را از حالت کاملاً باز به کاملاً بسته منتقل کند.

یک تبدیل کننده سیگنال به نام مبدل جریان به فشار یا I/P، جریان 4 تا 20 میلی آمپر را به 3 تا psi 15 تبدیل می کند.

خلاصه

خوب… بیایید آنچه را که بحث کردیم مرور کنیم:

- عملگر وسیله ای است که چیزی را به حرکت در می آورد یا به کار می اندازد.

- یک عملگر، از یک منبع انرژی دریافت می کند و از آن برای حرکت دادن چیزی استفاده می کند.

- سه منبع انرژی متداول در عملگرهاعبارتند از: پنوماتیک، الکتریکی و هیدرولیک.

- یک عملگر پنوماتیک انرژی را از شکل هوای فشرده به حرکت تبدیل می کند.

- یک عملگر پنوماتیکی می تواند چیزی را در یک مسیر خطی یا بصورت چرخشی حرکت دهد.

– محرک های پنوماتیک خطی شامل انواع: فنر/دیافراگم و نوع پیستونی می باشد.

– محرک های پنوماتیکی دوار شامل سبک پره های چرخشی و نوع دنده و شانه می باشد.

مرجع: realpars.com

پیشنهاد موتور درایو برای یادگیری پنوماتیک مطالعه مقالات زیر (به ترتیب) می باشد. ترتیبی که در زیر مشاهاده می کنید اصول پنوماتیک را از مبتدی ترین مسائل آن شروع کرده و تا سطح مطلوبی پیش می برد.

1- پنوماتیک چیست؟

2- مفاهیم اولیه و قوانین پنوماتیک

3- طراحی سیستم پنوماتیک و اجزای آن

4- شیر پنوماتیک

5- شیر کنترل جهت پنوماتیک

6- علائم استاندارد شیرهای کنترل جهت پنوماتیک

7- سیلندر های پنوماتیک - بخش اول

8- سیلندرهای پنوماتیک - بخش دوم

9- مبانی آماده سازی هوای فشرده

10- آماده سازی هوای فشرده در سیستم پنوماتیک

11- واحدهای آماده سازی هوای فشرده

12- شیرها و محرک های پنوماتیک با رابط نامور (NAMUR-interface)