elementy pneumatycznych urządzeń automatyki

ELEMENTY PNEUMATYCZNYCH
URZĄDZEŃ AUTOMATYKI
W
pneumatycznych
urządzeniach
automatyki
miarą wartości sygnału jest ciśnienie. Ciśnienia
działające
na
powierzchnie
membran
lub
mieszków wytwarzają siły, które – zaleŜnie od
konstrukcji urządzeń współpracujących – powodują
większe lub mniejsze przesunięcia.
Urządzenia pneumatyczne mogą być typu:
• siłowego
• przesunięciowego
Membrany
–
wykonywane
z
gumy,
tkanin
powlekanych gumą lub tworzywem sztucznym.
Część
środkowa
usztywniona
jest
krąŜkiem
(najczęściej metalowym) zwanym sztywnikiem.
Parametrem charakteryzującym membrany jest
powierzchnia czynna membrany.
Mieszki – wykonane są z mosiądzu, stali oraz
brązu berylowego. Podstawowymi parametrami
charakteryzującymi
mieszki
są:
powierzchnia
czynna mieszka i sztywność.
Powierzchnia czynna w przybliŜeniu równa jest
powierzchni denka, nie zaleŜy od zmiany długości
mieszka.
Sztywność mieszka
c=F/∆l
(∆l – zmiana długości mieszka); często określana
doświadczalnie.
Pneumatyczne
elementy
pneumatyczne)
–
oporowe
elementy
(opory
wprowadzające
ograniczenia przepływu powietrza i wywołujące w
związku z tym spadki napięcia.
Opór pneumatyczny oblicza się jako współczynnik
proporcjonalności między spadkiem ciśnienia ∆p i
strumieniem przepływu masowego Qm
Rp=∆p/Qm
JeŜeli wartość oporu nie zaleŜy od strumienia to
opór nazywamy liniowym lub laminarnym.
Elementy oporowe
1. Kapilara – bardzo cienka rurka, tak cienka, Ŝe
praktycznie cała ciecz przepływająca przez nią
znajduje
się
związanych
w
jej
polu
oddziaływania
ściankami
i
sił
cieczy
bezpośrednio przylegającej do ścianek, w
wyniku
czego
prędkość
poruszania
się
cząsteczek silnie zaleŜy od odległości od
ścianek
(profil
paraboliczny).
Dokładne
określenie, od jakiej średnicy wewnętrznej
moŜna uznać daną rurkę za kapilarną, jest
kwestią umowy i zazwyczaj przyjmuje się, Ŝe
mamy do czynienia z kapilarą w momencie,
gdy
zaczynają
wewnątrz
niej
zachodzić
zjawiska typowe dla przepływu kapilarnego
(zjawiska kapilarne). Zalicza się do nich:
Przepływ niezgodny z prawem Bernoulliego w kapilarach o odpowiedniej powierzchni ciecz
moŜe nawet "płynąć do góry" mimo braku, a
nawet wbrew ciśnieniu hydrostatycznemu -
wynika to z faktu, Ŝe w kapilarach górę biorą
oddziaływania cieczy z powierzchnią rurki a
nie zjawiska zachodzące w samej cieczy.
Powstawanie zjawiska kondensacji kapilarnej które ma dokładnie to samo podłoŜe co
zjawisko przepływu niezgodnego z prawem
Bernoulliego
2. Zmienne elementy oporowe – wykorzystuje
się zaleŜność oporu od długości i pola
przekroju przewęŜenia i zmieniając jedną z
tych wartości w sposób celowy uzyskuje się
zmiany wartości oporu.
Pojemność
pneumatyczna
proporcjonalności
pomiędzy
-
współczynnik
strumieniem
przepływu masowego Qm a prędkością zmian
ciśnienia w komorze (zbiorniku)
Cpdp/dt= Qm
W procesie spręŜania powietrza w komorze
pojemność pneumatyczna jest proporcjonalna do
objętości komory.
Łącząc pneumatyczny element oporowy z komorą
otrzymujemy człon inercyjny.