Chcemy przybliżyć Państwu zasady budowania maszyn, aby poszerzyć Państwa wiedzę z zakresu, w którym się specjalizujemy. Naszym celem jest wytłumaczenie skomplikowanych zasad z dziedziny budowy maszyn przemysłowych i automatyzacji.
Dziś na tapet bierzemy układ pneumatyczny i zaczynamy od podstaw jakie dla nas są codziennością by budowane przez nas maszyny były bezpieczne dla Państwa pracowników.
Układy pneumatyczne odgrywają kluczową rolę w automatyzacji procesów przemysłowych, zapewniając precyzyjne i efektywne sterowanie różnymi komponentami maszyn. Zrozumienie podstaw ich konstrukcji i zasad działania jest niezbędne, aby zapewnić bezpieczne i niezawodne działanie całego systemu. W niniejszym artykule przedstawimy najważniejsze elementy układów pneumatycznych, ich funkcje oraz zastosowanie, a także omówimy, jakie środki bezpieczeństwa należy wdrożyć, aby spełnić wymogi dyrektywy maszynowej.
Co to jest dyrektywa maszynowa?
Dyrektywa maszynowa (2006/42/WE) to europejska regulacja mająca na celu zapewnienie, że maszyny wprowadzane na rynek UE są bezpieczne dla użytkowników i środowiska. Obejmuje szeroki zakres wymagań dotyczących projektowania, produkcji, i oceny zgodności maszyn.
Kluczowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa
Dyrektywa wymaga, aby maszyny były projektowane i konstruowane w taki sposób, aby:
- Minimalizować ryzyko związane z użytkowaniem.
- Zabezpieczać operatorów przed urazami.
- Spełniać określone normy dotyczące hałasu, wibracji, i emisji zanieczyszczeń.
W związku z tym sprężarkownia, w której znajduje się kompresor, musi być wyposażona w dodatkowe elementy przygotowujące powietrze do przesłania go dalej. Należą do nich osuszacze, które usuwają nadmiar wilgoci, filtry eliminujące zanieczyszczenia stałe i olejowe, a także separatory kondensatu, które oddzielają i odprowadzają skroploną wodę. Dzięki zastosowaniu tych urządzeń, wytworzone sprężone powietrze jest odpowiednio oczyszczone i osuszone, co zapewnia jego wysoką jakość i niezawodność w dalszych procesach produkcyjnych.
Zasady projektowania bezpiecznych układów pneumatycznych
Projektowanie bezpiecznych układów pneumatycznych zgodnych z dyrektywą maszynową obejmuje:
- Analizę ryzyka: Identyfikacja i ocena potencjalnych zagrożeń.
- Redukcja ryzyka: Wdrożenie środków technicznych i organizacyjnych w celu minimalizacji ryzyka.
- Dokumentacja: Prowadzenie szczegółowej dokumentacji projektowej i oceny zgodności.
Co wchodzi w skład układu pneumatycznego.
Stacja przygotowania powietrza – najważniejsza część układu
Stacja przygotowania powietrza jest kluczowym elementem układu pneumatycznego. Składa się w podstawowej i minimalnej wersji z głównego zaworu ręcznego, filtrów powietrza, zaworu głównego elektrycznego (w przypadku maszyn automatycznych), które wspólnie zapewniają, że powietrze używane w systemie jest czyste, suche i o odpowiednim ciśnieniu. Może być wyposażona w:
- Zawór główny ręczny: odpowiada na podanie świadome i ręczne ciśnienia do maszyny. Zaworu wyposażone są w możliwość zabezpieczenia przy użyciu systemu LOTO. System LOTO – jest to zabezpieczenie BHP na wypadek prac przeprowadzanych na mszynie. Mechaniki serwisujący maszynę, zamykając zawór i zabezpieczając go systemem LOTO ma pewność, że nikt przez przypadku nie uruchomi maszyn lub linii podczas przeprowadzanych przez niego prac.
- Filtry powietrza: Usuwają zanieczyszczenia z powietrza o określonej wielkości.
- Osuszacze: Usuwają resztki wody bezpośrednio przed maszyną, zapobiegając korozji i uszkodzeniom elementów pneumatycznych. W osuszaczu widać czy powietrze przygotowane w sprężarkowi jest odpowiednio przygotowane i osuszone.
- Regulatory ciśnienia: Utrzymują stabilne ciśnienie powietrza ustawione i zalecane dla danej maszyny linii przez producenta.
- Zawór główny elektryczny: Odpowiada za zrzut ciśnienia z maszyny w przypadku aktywowania układu bezpieczeństwa.
Elementy sterujące
Zawory:
Zawory pneumatyczne na liniach przemysłowych można spotkać w formie:
- Zawory pojedyncze: obsługujący jeden zawór z indywidulanym przyłączem pneumatycznym i sterowaniem.
- Wyspy zaworowe: komplet zaworów z jednym przyłączem elekryczmy i pneumatycznym obsługujący moduł lub całą maszynę.
Zawory sterowane są w sposób
- elektryczne – spotykany w maszynach autmatycznych. Najczęściej sterowany przy użyciu sterownika PLC.
- ręczne – stosowany w prostych stanowiska montażowych, obsługiwany przez operatora. Dobrym przykładem jest sterowanie przez operatora poszczególnymi elementami ramienia koparki (co prawda układem hydraulicznym)
- pneumatycznie – są to zawory stosowane przy sterowaniu pośrednim np. mały zawór sterowany elektryczne wykorzystywany jest do uruchomienia przepływu w zaworze o dużym przepływie (odgrywa on rolę pilota inicjującego przepływ).
Zawory mają swoje funkcje i typy
- Typy zaworów: normalnie otwarty, zamknięte, odpowietrzone, napowietrzone
- Funkcjonalne: 3/2, 5/3, 5/2, 2/2, 2×3/2 itp.
Zawory sterujące:
- Dławiąco-zwrotne: z ręcznym ustawieniem prędkością przepływu
- Odcinające sterowane: zapobiegające ruchowi siłownik w przypadku zerwania przewodu lub powstanie nieszczelności układzie.
- Zawory proporcjonalne: umożliwiają precyzyjną kontrolę przepływu powietrza. Dzięki zdolności do regulacji przepływu w sposób ciągły i proporcjonalny do sygnału sterującego, zawory te znajdują zastosowanie w różnorodnych aplikacjach przemysłowych wymagających wysokiej precyzji i dynamicznej kontroli.
Elementy wykonawcze
Siłowniki – są elementami wykonawczymi układu pneumatycznego. Istnieje kilka typów siłowników:
- Podstawowe: Prostoliniowe ruchy tłoka.
- Beztłoczyskowe: Ruch bez bezpośredniego tłoka.
- Obrotowe: Ruch obrotowy zamiast liniowego.
Siłowniki występują w różnych odmianach. Podstawowe, każdy producent ma takie same ze względu na standard ISO. Jeżeli chodzi o siłownik specjalne nienormatywne tj. siłowniki z prowadzeniami różnego rodzaju, siłowniki beztłoczysowe, czy obrotowe, każdy producent ma swobodę w przypadku dobranej wielkości obudowy, mocowań i nie zawsze możliwe jest ich zamienne stosowanie.
Inne rzadziej spotykane i specjalistyczne elementy tj:
- silniki pneumatyczne,
- wkrętaki,
- szlifierki,
- pistolety malarskie,
- systemy klejące.
Przewody pneumatyczne
W przemyśle najczęściej używanymi są przewodu:
- Poliuretan (PU): Bardzo elastyczne, odporne na ścieranie, idealne do zastosowań w dynamicznych systemach, gdzie wymagana jest duża giętkość. Przewody poliuretanowe najczęściej wykorzystuje się w przypadku bliskości montażu elementów spawalniczych lub zgrzewających. W miejscach, gdzie konieczna jest odporność na spadające iskry spawalnicze.
- Poliamid (PA): Charakteryzują się wysoką wytrzymałością mechaniczną i termiczną, odporne na oleje i chemikalia, używane w aplikacjach wysokociśnieniowych.
Podsumowanie:
Układ pneumatyczny, choć może wydawać się najprostszym systemem wchodzącym w skład maszyny, wymaga starannego zaprojektowania i doboru odpowiednich komponentów, aby spełnić wymogi dyrektywy maszynowej. Kluczowe znaczenie ma właściwe dobranie wielkości siłowników, zaworów pośrednich odpowiadających za pracę danego siłownika oraz rodzaju sterowania, aby zapewnić bezpieczne i efektywne działanie całego układu.
Należy również pamiętać o aspektach bezpieczeństwa, takich jak zabezpieczenie przed nagłym zanikiem ciśnienia czy zatrzymaniem maszyny na noc, aby uniknąć sytuacji, w której siłowniki opadną i spowodują kolizje przy ponownym uruchomieniu. Dzięki odpowiedniemu zaprojektowaniu układu pneumatycznego można zapewnić nie tylko zgodność z normami, ale także bezpieczne i bezawaryjne działanie maszyny, co jest kluczowe dla ochrony pracowników i optymalizacji procesów produkcyjnych.
