هنگام تولید هوای فشرده، آلودگی‌هایی مانند رطوبت و روغن وارد سیستم می‌شوند. بدون فیلتر پنوماتیک، صنایعی که به بهداشت بالا نیاز دارند، مانند تولیدکنندگان صنعتی مواد غذایی، ممکن است آلودگی‌های اضافی وارد فرآیند خود کنند. این مقاله به بررسی فیلترهای پنوماتیک، نحوه کارکرد آن‌ها و اینکه چگونه در کاربردهای پنوماتیک از این فیلترها برای حفظ تمیزی هوای فشرده استفاده می‌شود، می‌پردازد.
طراحی و عملکرد فیلتر پنوماتیک
فیلترهای پنوماتیک می‌توانند به صورت یک‌تکه یا به عنوان بخشی از واحدهای پیچیده‌تری مانند واحد فیلتر-تنظیم‌کننده-روغن‌زن (FRL) ارائه شوند. کارایی یک فیلتر به اندازه ذراتی که قادر به جذب آن‌ها است بستگی دارد. فیلترهایی که ذرات بین ۴۰ تا ۶۰ میکرون را جذب می‌کنند، برای اکثر کاربردهای صنعتی مناسب‌اند و فیلترهایی که ذرات بین ۵ تا ۲۵ میکرون را جذب می‌کنند، به‌طور معمول موجود هستند. لازم به ذکر است که هرچه جزء فیلتر ریزتر باشد، افت فشار در آن بیشتر خواهد بود.
مشخصات فیلترهای پنوماتیک در میان تولیدکنندگان متفاوت است، اما اجزای اصلی آن معمولاً شامل موارد زیر می‌شود:
- بدنه: بدنه فیلترهای هوا ممکن است از آلومینیوم، PA 66، زینک ریخته‌گری شده یا فولاد ضد زنگ ساخته شده باشد. این تنوع به فیلترها امکان استفاده در دامنه گسترده‌تری از کاربردها را می‌دهد. برای اطلاعات بیشتر به راهنمای مقاومت شیمیایی مراجعه کنید.
- کاسه: کندنسات (مایع تجمعی) حاصل از هوا در کاسه جمع می‌شود. معمولاً کاسه‌ها از پلی‌کربنات ساخته می‌شوند، اما برای فشارهای بالاتر از ۱۰.۵ بار (۱۵۲ psi) یا دماهای بالاتر از ۵۰ درجه سانتی‌گراد (۱۲۲ °F)، کاسه‌های فولاد ضد زنگ نیز موجود است.
- دیسک چرخان: هوای فشرده وارد کاسه فیلتر می‌شود و ابتدا به دیسک چرخان برخورد می‌کند. این دیسک هوا را به حرکت دایره‌ای در می‌آورد و نیروی گریز از مرکز ایجاد می‌کند که باعث جدا شدن کندنسات از هوای فشرده می‌شود. مایع جداشده در پایین کاسه جمع می‌شود.
- صفحه تفکیک: صفحه‌ای در پایین عنصر فیلتر ایجاد می‌کند تا منطقه‌ای آرام تشکیل شود و از برداشتن کندنسات توسط هوای در حال چرخش جلوگیری کند.
- عنصر فیلتر: عنصر فیلتر ذرات و روغن موجود در هوای فشرده را حذف می‌کند. معمولاً از برنز سینتر شده یا کاغذ رزینی ساخته می‌شود.
- برنز سینتر شده: در این روش، با استفاده از دما و فشار بالا، مواد پودری به یک جرم واحد تبدیل می‌شوند بدون اینکه به نقطه ذوب برسند. فیلتر برنزی حاصل دارای ساختاری متخلخل است و قابل تمیز کردن نمی‌باشد.
- کاغذ رزینی: کاغذ اشباع شده با رزین، ذرات جامد را در هنگام عبور هوای فشرده از فیلتر جذب می‌کند و با جاروب زدن یا جریان معکوس هوا قابل تمیز کردن است.
- درپوش مخروطی: درپوش مخروطی اطراف ورودی عنصر فیلتر، مانع می‌شود که هوا بدون جدا شدن کندنسات و ذرات بزرگ مستقیماً از فیلتر عبور کند.
برای اطلاعات بیشتر درباره انواع روغن‌های استفاده‌شده در ابزارهای پنوماتیک، مقاله ما درباره روغن ابزارهای پنوماتیک را مطالعه کنید.
نصب و نگهداری فیلترهای پنوماتیک نیز از جمله موارد مهمی است که باید به آن توجه شود.
نصب و نگهداری فیلتر پنوماتیک
نصب یک فیلتر پنوماتیک خطی کار بسیار ساده‌ای است. این فیلتر را می‌توان در هر نقطه‌ای قبل از قطعه‌ای که نمی‌تواند رطوبت اضافی یا ذرات بزرگ را تحمل کند، قرار داد. فیلتر پنوماتیک می‌تواند به صورت مستقل نصب شود یا همراه با تنظیم‌کننده فشار، روغن‌زن یا هر دو به کار رود. هنگام نصب، توجه کنید که کاسه فیلتر هوا باید رو به پایین باشد.
نگهداری فیلتر پنوماتیک به حداقل می‌رسد اگر یک خشک‌کن هوا به خروجی کمپرسور متصل شود. خشک‌کن، هوای فشرده را به سرعت سرد می‌کند تا رطوبت موجود به قطرات بزرگ تبدیل شود؛ این قطرات توسط مواد جاذب داخل خشک‌کن جذب می‌شوند و سپس خشک‌کن با گرم کردن سریع، هوای فشرده را دوباره بازیابی می‌کند.
نگهداری منظم فیلتر هوا شامل تخلیه کاسه و تعویض یا تمیز کردن عنصر فیلتر است. برای تخلیه کاسه، درپوش قابل جداشدن در پایین کاسه فیلتر به کار می‌رود؛ اغلب فیلترهای هوا دارای بخشی شفاف از کاسه هستند تا کاربر بتواند میزان رطوبت جمع شده را ببیند. در مورد عنصر فیلتر، فیلترهای متخلخل مانند فیلتر برنز سینتر شده نیاز به تعویض دارند چرا که در نهایت مسدود می‌شوند، در حالی که فیلترهای کاغذی اشباع شده با رزین قابلیت تمیز کردن را دارند.
حذف آب از سیستم هوای فشرده
وجود آب در هوای فشرده می‌تواند آسیب‌های جدی به ابزارهای بادی وارد کند و فرآیندهایی را که از هوای فشرده استفاده می‌کنند، آلوده سازد. این مشکل ممکن است باعث پوسته شدن رنگ، رشد کپک در تجهیزات و افزایش رطوبت محصول نهایی شود که می‌تواند کیفیت کار را پایین آورده یا حتی آن را ناایمن کند.
فرآیند حذف آب شامل چندین مرحله است. استفاده از چندین فیلتر پنوماتیک در مسیر جریان هوا می‌تواند در مراحل مختلف فشرده‌سازی و انتقال، رطوبت را کاهش دهد. در بیشتر سیستم‌ها، یک فیلتر بلافاصله پس از سرد شدن هوا تا دمای پایین‌تر از محیط قرار می‌گیرد که حدود ۷۰٪ از رطوبت موجود در هوای فشرده را در حالت مایع جذب می‌کند. این کار باعث می‌شود ذرات جامد مانند گرد و غبار و گرده گیاهان که ممکن است به آب چسبیده باشند، از هوا جدا شوند.
پیش‌فیلتر یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در این فرآیند است که آب و ذرات جامد را تا اندازه سه میکرون حذف می‌کند. این فیلتر ابتدایی و ضروری برای تمامی تجهیزات پنوماتیکی است. علاوه بر این، استفاده از این فیلتر به سازمان‌ها کمک می‌کند تا به استاندارد کیفیت هوای ISO 8573-1 Class 3 دست پیدا کنند. فیلترهای دیگر که در مسیر جریان هوا قرار می‌گیرند، ذرات و رطوبت باقی‌مانده پس از فیلتر اولیه را جذب می‌کنند.
حذف روغن از سیستم هوای فشرده
روغن در سیستم‌های پنوماتیک به اندازه رطوبت می‌تواند آسیب‌زننده باشد. افزودن روغن به بخش‌های مختلف برای روانکاری، منجر به آزاد شدن مقداری روغن در هوای محیط می‌شود. در برخی کاربردها، روغن می‌تواند به صورت باقی‌مانده روی محصول نهایی باقی بماند که باعث تخریب مواد اجزاء یا چسبیدن به قطعات و بخش‌های مختلف سیستم می‌شود.
حذف روغن از هوای فشرده نیز در چندین مرحله انجام می‌شود، که فیلترهای مختلف ذرات روغن را از سیستم‌های فشرده‌سازی و انتقال هوا جدا می‌کنند. پیش‌فیلترها می‌توانند مقدار زیادی از روغن را در مرحله ابتدایی حذف کنند، در حالی که فیلترهای پنوماتیکی جذب‌کننده روغن بقیه روغن را از سیستم حذف می‌کنند.
فیلترهای پنوماتیکی هم‌افزایی (Coalescing)
این فیلترها روغن و بخار هوا را هنگام ورود هوا به سیستم حذف می‌کنند. با این حال، این فیلترها می‌توانند در مراحل بعدی سیستم نیز روی هوای متراکم استفاده شوند. فیلترهای هم‌افزایی پنوماتیکی قادر به حذف ذراتی به اندازه ۰.۳ تا ۰.۶ میکرون هستند. این فیلترها با استفاده از یک توری درشت با الیاف بسیار ریز، که به اندازه کافی کوچک هستند تا ذرات ریز را جذب کنند، عمل می‌کنند. ذرات به یک منطقه آرام هدایت شده و به صورت دستی یا خودکار تخلیه می‌شوند.
هوای وارد شده از سمت چپ به جداکننده مایع می‌رود، جایی که یک کاسه دارای فیلتر قرار دارد. این فیلتر ذرات هوا را قبل از خروج آن از انتهای دیگر حذف می‌کند. سپس این ذرات روغن و آب پشت بفل جمع شده و برای تخلیه جمع‌آوری می‌شوند. بفل مایع را مهار کرده و آن را به مسیر خاصی هدایت می‌کند.
