นิวแมติก
ประวัตความเป็นมาของระบบนิวแมติก
นับเป็นเวลานานมาแล้วที่มนุยษ์รู้จักการนำเอาลมอัดมาใช้งานให้เกิดประโยชน์ โดยที่ใช้แรงดันนี้มาดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ในกระบอกสูบได้ ผลออกมาจะได้พลังงานจากลูกสูบมากขึ้น หลักการนี้ได้มาจากการใช้ ไม้ซางเป่าลูกดอกเพื่อการล่าสัตว์ ในการนี้ลมจะถูกอัดเข้าไปในปอดของมนุษย์ จากนั้นทำการปล่อยลูกดอกไปยังเหยื่อ กล่าวกันว่าสิ่งนี้ได้เป็นเครื่องมือทางนิวแมติกที่สำคัญในเวลานั้น โดยที่ยังไม่มีการเข้าใจถึงหลักการที่เกี่ยวข้อง
เหตุผลที่มีการนำลมอัดมาใช้อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมที่เป็นระบบอัตโนมัติ
1. ประหยัดแรงงาน
2. โครงสร้างของอุปกรณ์บังคับลมอัดเป็นแบบง่าย ๆ
3. มีความปลอดภัยในการทำงานสูง เพราะมีอุณหภูมิในการทำงานต่ำ
4. เครื่องจักรที่ใช้พลังงานลมอัดจะมีราคาถูกกว่าระบบอื่น ๆ
5. มีการบำรุงรักษาและควบคุมง่าย
6. ง่ายต่อการดัดแปลง
สาเหตุสำคัญที่มีการนำเอาระบบนิวแมติกมาใช้ในงานอุตสาหกรรม
1. ระบบนิวแมติกที่ใช้งานทั่วไปไม่มีการระเบิดหรือลุกไหม้เป็นเปลวไฟ จึงประหยัดค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับการป้องกันความปลอดภัย
2. ความเร็วของเครื่องมือที่ใช้ระบบนิวแมติกให้ความเร็วในการทำงานสูง 1 ถึง 2 เมตร/วินาที ถ้าต้องการความเร็วสูงมากกว่านี้ จะต้องใช้กระบอกสูบชนิดพิเศษ ซึ่งมีความเร็วสูงถึง 10 เมตร/วินาที
3. ระบบนิวแมติกเมื่อใช้งานแล้วระบายทิ้งสู่บรรยากาศเลย ไม่ต้องเดินท่อทางนำกลับมาใช้อีก ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่าย
4. ระบบนิวแมติกสามารถนำลมที่อัดไว้ในถังและนำไปใช้งานได้เลย
5. อุปกรณ์ใช้ลมในระบบนิวแมติกมีความปลอดภัย ถ้าใช้งานเกินกำลัง
6. ระบบนิวแมติกสามารถปรับความเร็วในการทำงานได้โดยใช้อุปกรณ์ควบคุมความเร็วและสามารถทำให้รอบในการทำงานสูงถึง 800 รอบ/วินาที
7. สามารถปรับความดันลมให้มีค่ามากน้อยตามต้องการ โดยใช้อุปกรณ์ควบคุมความดัน
8. ความสะอาดของระบบนิวแมติกดีมาก เพราะมีชุดปรับคุณภาพลมก่อนนำมาใช้งาน
9. ระยะชักของก้านสูบสามารถปรับแต่งระยะชักให้สั้นหรือยาวตามต้องการ
10. สามารถทำงานได้ที่ระดับความแตกต่างของอุณหภูมิ
จะเห็นได้ว่าระบบนิวแมติก มีข้อดีหลายประการ แต่ในขนาดเดียวกัน ระบบนิวแมติกก็มีข้อเสียอยู่ดังนี้
1. ในโรงงานอุตสาหกรรมบางครั้งมีการเพิ่มอุปกรณ์นิวแมติกเข้ามาในวงจร โดยไม่คำนึงความสามารถของเครื่องอัดลม ซึ่งอาจจะทำให้เครื่องจักรทำงานคลาดเคลื่อนได้ และในบางครั้งถ้ากระบอกสูบ อยู่ห่างจากอุปกรณ์ควบคุมเกิน 5 เมตร จะทำให้เกิดปัญหาในการทำงานของกระบอกสูบ
2. ลมที่ได้จากการอัดตัวในระบบนิวแมติก จะมีความชื้นปนอยู่ และเมื่อความดันลดลงจะทำให้เกิดหยดน้ำขึ้นได้
3. การทำงานของระบบนิวแมติกมักจะมีเสียงดัง เพราะจะต้องมีการระบายลมทิ้ง ปล่อยสู่บรรยากาศ
4. ความดันของลมอัดในระบบนิวแมติก จะเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิสูงความดันก็จะสูง แต่ถ้าอุณหภูมิต่ำความดันก็จะต่ำลงด้วย
คุณสมบัติของนิวแมติกเมื่อเปรียบเทียบกับระบบไฮดรอลิก
1.ความดันใช้งานของลมอัดในระบบนิวแมติกมีค่าอยู่ระหว่าง 6 ถึง 7 บาร์ แต่ถ้าต้องการใช้งานสูงมากกว่านี้ก็ได้ แต่ไม่เกิน 10 บาร์ ซึ่งน้อยกว่าความดันใช้งานของระบบไฮดรอลิกมาก จึงเหมาะใช้งานแบบเบา ๆ เท่านั้น
2. ลมอัดมีการยุบตัวมากกว่าน้ำมันในระบบไฮดรอลิก ดังนั้นเมื่อมีการหยุดค้างตำแหน่งในนระหว่างการชักจึงไม่ดีเท่าที่ควร
3. ความต้านทานการไหลของลมอัดในท่อทางส่งมีค่าน้อยกว่าความต้านทานการไหลของน้ำมันในะระบบของไฮดรอลิก จึงสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า
4. ระบบนิวแมติกมีความสะอาดมากกว่าระบบไฮดรอลิกมาก เพราะระบบไฮดรอลิกมีการรั่วไหลของน้ำมันเกิดขึ้น และอาจเกิดอันตรายจากการติดไฟของน้ำมันได้
5. ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งระบบนิวแมติกมีราคาถูกกว่า แต่ระบบไฮดรอลิกมีราคาสูงกว่ามาก
6. ระบบนิวแมติกสามารถใช้งานในขนาดที่อุณหภูมิของลมอัดสูงได้ถึง 160 องศา โดยขึ้นอยู่กับ ลักษณะการใช้งานและอุปกรณ์ทำงาน ส่วนในระบบไฮดรอลิก น้ำมันที่ใช้ในการส่งถ่ายกำลังจะมีอุณหภูมิไม่เกิน 70 องศา
1.เครื่องอัดลม (Ais compressor)
คือเครื่องที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็ฯลมอัด ทำให้มีความดันสูงกว่าความดันบรรยากาศ แบ่งขนาดของเครื่องอัดลมออกเป็น 3 ขนาด คือ ขนาดเล็ก , ขนาดกลาง , และขนาดใหญ่ ความสามารถของเครื่องอัดลมในการสร้างความดันลมอัดได้ถึง 10 บาร์ โครงสร้างของเครื่องอัดลมออกแบบเป็นลูกสูบ และแบบสกรู ฯลฯ
|
ขนาด |
ระบบระบายความร้อน |
กำลังเครื่องอัดลม |
|
เล็ก |
อากาศ |
0.2 ถึง 7.5 กิโลวัตต์ |
|
กลาง |
อากาศและน้ำ |
7.5 ถึง 75 กิโลวัตต์ |
|
ใหญ่ |
น้ำ |
75 กิโลวัตต์ |
2. เครื่องระบายความร้อนลมอัด (Heat Exchanger)
เนื่องจากเครื่องอัดลมจะดูดเอาอากาศที่ความดันบรรยากาศด้วยปริมาตรประมาณ 8 ลูกบาศก์ ไปอัดให้มีความดันสูงขึ้น 7 ถึง 10 บาร์ เหลือปริมาตรของอากาศประมาณ 1 ลูกบาศก์เมตร ดังนั้นอากาศที่มีความดันสูงนี้จะมีอุณหภูมิสูง ถ้านำลมอัดนี้ไปใช้งานโดยตรง จะสร้างความเสียหายให้แก่ซีลต่าง ๆ ของอุปกรณ์ จึงจำเป็นต้องลดอุณหภูมิของลมอัดด้วยเครื่องระบายความร้อน
3. เครื่องกรองท่อเมน (Main Air Filter)
จะเป็นเครื่องกรองฝุ่นละออง สนิม และน้ำ ที่มีปะปนมากับลมอัดให้สะอาดก่อนนำไปใช้งาน และก่อนจะนำไปใช้กับเครื่องจักรในระบบนิวแมติก
4. เครื่องทำลมแห้ง (Ari Dryer)
ลมอัดที่ออกมาจากเครื่องอัดลม จะมีความชื้นประปนอยู่มาก ดังนั้นจึงจำเป็นจะต้องทำลมอัดให้เย็นลง เพื่อจะดูดเอาความชื้นออกจากลมอัด หรืออาจจะใช้สารเคมีในการขับความชื้นออกจากลมอัดก็ได้ ความชื้นที่ถูกดูดออกมาจะกลั่นตัวเป็นน้ำ และถูกนำออกมาทิ้งจากระบบด้วยกับดักน้ำ (Trap)
5. กรองลม (Ari Filter)
จะทำให้ที่คล้ายกับเครื่องกรองลในท่อเมน เพื่อป้องกันการเสียหายของอุปกรณ์ที่ใช้ลม ในกรณีที่ไม่มีเครื่องทำลมให้แห้ง ตัวกรองลมนี้จะทำหน้าที่ดักน้ำที่ปนมากับลมด้วย
6. วาล์วลดความดัน (Pressur Reducing Valve)
เครื่องอัดลมจะทำหน้าที่อัดลมไว้ในถังพักให้มีค่าความดันอยู่ค่าหนึ่ง ซึ่งค่าความดันนี้จะมีค่ามากกว่าค่าความดันใช้งานเล็กน้อย ดังนั้นในการใช้งาน จึงจำเป็นที่จะลดค่าความดันลงมา โดยใช้วาล์วความดันทำหน้าที่ดังกล่าว
7. อุปกรณ์ผสมน้ำมันหล่อลื่น (Oil Lubricator)
เนื่องจากอุปกรณ์นิวแมติกส่วนใหญ่มักจะต้องมีการหล่อลื่นชิ้นส่วนภานใน จึงจำเป็นที่จะต้องให้มีน้ำมันหล่อลื่นไปกับลมอัด เพื่อทำการหล่อลื่น แต่ในงานบางประเภทของระบบนิวแมติกห้ามมีน้ำมันหล่อลื่นปนไปกับลมอัด เช่น งานด้านผลิตอาหาร หรืออุปกรนิวแมติกบางประเภทก็ห้ามมีน้ำมันหล่อลื่นปนเข้าไปในลมอัด โดยปกติแล้ว กรองลม วาล์วลดความดัน และอุปกรณ์ผสมน้ำมันหล่อลื่นมักจะรวมอยู่ในชิ้นเดียวกัน เรียกว่า ชุดปรับคุณภาพลม (Service Unit)
8. อุปกรณ์เก็บเสียง (Air Silencer)
ลมอัดเมื่อถูกใช้งานแล้วจะระบายทิ้งออกสู่บรรยากาศ โดยออกมาทางรูระบาย ถ้าไม่มีตัวเก็บเสียงมาติดที่รูระบายแล้ว เมื่อลมอัดถูกระบายทิ้งออกสู่บรรยากาศจะมีเสียงดัง
9. วาล์วเปลี่ยนทิศทางลม (Air Flow Change Valve)
ทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่อุปกรณ์การทำงานของระบบนิวแมติก เช่น กระบอกสูบนิวแมติกเลื่อนออกหรือเลื่อนเข้า มอเตอร์นิวแมติก หมุนทางซ้ายหรือหมุนทางขวา วิธีการบังคับการเปลี่ยนทิศทางนั้น อาจจะใช้การป้องกันสัญญาณไฟฟ้า หรือ การป้องกันลมอัดบังคับให้เคลื่อนที่เปลี่ยนทิศทางการไหลของลม
10. วาล์วบังคับความเร็ว (Speed Control Valve)
จะทำหน้าที่บังคับลมอัดให้เคลื่อนที่เร็วหรือช้า โดยการปรับปริมาตรลมอัดให้ได้มากหรือน้อยตามต้องการ ซึ่งมีผลทำให้ก้านสูบเคลื่อนที่ออกเร็วหรือช้า รวมทั้งการหมุนของมอเตอร์นิวแมติกด้วย บางครั้งเรียกวาล์วประเภทนี้ว่า วาล์วควบคุมการไหล (Flow Control Valve)
11. กระบอกสูบ (Ari Cylinder)
เป็นอุปกรณ์การทำงานของนิวแมติกชนิดหนึ่งในจำนวนหลายแบบ ตัวกระบอกลมจะทำหน้าที่เปลี่ยนรูปของพลังลมอัดให้อยู่ในรูปของพลังงานกล โดยทั่วไปกระบอกสูบลมอัด มีอยู่หลายชนิด แต่ที่นิยมใช้มักจะเป็นกระบอกสูบทำงานแบบ 2 ทาง
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
