Paineilmatoimilaite
Paineilmatoimilaite on säätöventtiilin osa, joka muuntaa energiaa (yleensä paineilmaa) mekaaniseksi liikkeeksi. Liike voi olla joko pyörimis- tai etenemisliikettä toimilaitteen tyypistä riippuen.[1]
Toimintaperiaate
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Paineilmatoimilaite koostuu yleensä männästä tai kalvosta, joka tuottaa liikkeen vaatiman voiman. Se pitää ilman sylinterin yläosassa, jolloin ilmanpaine pystyy pakottamaan kalvon tai männän liikuttamaan venttiilin karaa tai kääntämään venttiilin sulkuelintä.[2]
Venttiileille riittää alhainen käyttöpaine, ja ne yleensä kaksin- tai kolminkertaistavat voiman. Mitä suurempi männän koko on, sitä suurempi lähtöpaine voi olla. Suurempi mäntä hyödyttää myös ilmansyötön ollessa heikko, koska se mahdollistaa saman voiman heikommalla syötöllä. Nämä paineet ovat riittävän suuria murskaamaan putkessa olevat esineet. 100 kPa:n syöttöpaineella voi nostaa helposti pienen auton (450 kg:aan asti), ja kyseessä on kuitenkin vain pieni ja yksinkertainen venttiili. Karan tarvitsemat voimat voivat olla kuitenkin liian suuria ja aiheuttaa karan hajoamisen.
Paine siirtyy karaan, joka on yhdistetty venttiilin sulkukappaleeseen, perhosventtiiliin yms. Suurvirtaus- tai suurpaineputkistoissa tarvitaan suurempia voimia, jotta toimilaite selviytyy paineen aiheuttamista voimista ja pystyy liikuttamaan venttiilin liikkuvia osia ohjatakseen aineen virtausta putkistossa.[3]
Venttiilin ”ohjaussignaalina” on tulo, joka voi tulla erilaisilta mittalaitteilta, ja jokainen eri paine on eri säätöarvo venttiilille. Signaali on tavallisesti 20–100 kPa. Venttiili voi ohjata esimerkiksi painetta säiliössä, jossa on tasainen ulosvirtaus ja muuttuva sisäänvirtaus, joka muuttuu toimilaitteen ja venttiilin avulla. Painelähetin näyttää säiliön paineen ja lähettää 20–100 kPa:n ohjaussignaalin. 20 kPa:ta tarkoittaa, että säiliössä ei ole painetta, ja 100 kPa tarkoittaa, että säiliössä on enimmäispaine, mutta tämä voi vaihdella lähettimen kalibroinnista riippuen. Kun säiliön paine nousee, lähettimen lähtösignaali kasvaa, ja tämän paineen kasvu lähetetään venttiilille, mikä saa venttiilin vetäytymään alaspäin eli se alkaa sulkeutua. Tällöin säiliöön tuleva virtaus pienenee, mikä pienentää säiliön painetta, koska painetta poistuu säiliöstä ulosvirtauksena. Tätä kutsutaan suoraksi toimintaprosessiksi.[4]
Paineilmatoimilaitteiden tyyppejä:
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Paineilmatoimilaitteita ovat mm:
- Raidetankosylinterit
- Kiertotoimilaitteet[5]
- Pihdit[6]
- Tangottomat toimilaitteet, joissa on magneettinen kytkös tai kiertosylinterejä
- Tangottomat toimilaitteet, joissa on mekaaninen kytkös
- Paineilmatoimiset keinolihakset[5]
- Erikoistoimilaitteet, jotka yhdistävät pyörivän ja suoraviivaisen liikkeen. Niitä käytetään kiristämisessä.
- Tyhjiöpumput
Hyödyt ja haitat
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Hyödyt
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Haitat
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- Paineilmatoimilaitteet ovat sähkötoimilaitteita kalliimpia.[7]
- Ilma on kokoonpuristuvaa, mikä pienentää paineilmatoimilaitteiden tarkkuutta hydraulisiin toimilaitteisiin verrattuna.[7]
Katso myös
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ Wang, Zheng: The Design and Implementation of a Computer-Controlled Pneumatic Device to Replace the Deadweight in Standard Exercise Equipment. Cape Peninsula University of Technology, syyskuu 2007, s. III. (englanniksi)
- ↑ Bachute, R. P.; Jadhav, Suraj; Gandhile, Dhiraj; Gophane, Aditya; Raskar, Shailesh: A novel vehicle tyre inflation system for Automobiles. Journal of Technology, 2023. ISSN 1012-3407. (englanniksi)
- ↑ Vijula, D. A.; Thangapandi, V.; Kumar, K. V.; Vignesh, B.: Controlling and Monitoring of Industrial Pressure Process using Distributed Control System. International Journal of Innovative Research in Electrical, Electronics, Instrumentation and Control Engineering, 2.2.2015. doi:10.17148/IJIREEICE.2015.3210. ISSN 2321-2004. (englanniksi)
- ↑ Pneumatic Actuators from Stoneleigh Engineering Services - Pneumatic Actuator Repair Services - All Types Of Pneumatic Actuators www.stoneleigh-eng.com. Viitattu 3.5.2019. (englanniksi)
- ↑ a b c d e Hazem, I. A.; Noor, S. B. B. M.; Bashi, S. M.; Marhaban, M. H.: A Review of Pneumatic Actuators (Modeling and Control). Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 2009, s. 440-451. ISSN 1991-8178. https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=ddbdbdbc058ca5a424514b848bc7df27c8e7630d [{{{www}}} Artikkelin verkkoversio]. (englanniksi)
- ↑ Blanes, Carlos; Mellado, Martín; Beltran, Pablo: Novel Additive Manufacturing Pneumatic Actuators and Mechanisms for Food Handling Grippers. Actuators, 9.7.2014. doi:10.3390/act3030205. ISSN 2076-0825. (englanniksi)
- ↑ a b Sotoodeh, Karan: Actuator selection and sizing for valves. SN Applied Sciences, 12.9.2019. doi:0.1007/s42452-019-1248-z. (englanniksi)