مفاهیم اساسی موتورهای هوا با نیروی پنوماتیک
امید دلفانی
مفاهیم اساسی موتورهای هوا با نیروی پنوماتیک
موتورهای هوا که به عنوان موتورهای پنوماتیک نیز شناخته می شوند، از هوای فشرده برای ایجاد حرکت چرخشی استفاده می کنند که می تواند برای اهداف مختلف به جای موتورهای الکتریکی استفاده شود. هوای فشرده با مقدار مورد نیاز (مانند 4-6 بار یا تقریباً 60-90 psi و سرعت جریان کافی) مکانیسم داخلی خود را برای ارائه عملکرد موتور فعال می کند.
ساختار داخلی و اصل کار آن کاملاً با موتورهای الکتریکی معمولی متفاوت است و ویژگی ها و عملکردهای منحصر به فردی را ارائه می دهد که موتورهای الکتریکی معمولی فاقد آن هستند. در صنایع فرآیندی، آنها عمدتاً در کاربردهایی استفاده می شوند که استفاده از موتورهای الکتریکی می تواند خطرناک باشد.
کنترل سرعت و جهت موتور هوا
با شیر کنترل فشار و جریان مناسب، موتورهای با هوا می‌توانند هم سرعت و هم کنترل جهت را درست مانند موتورهای الکتریکی فراهم کنند.
کنترل سرعت موتورهای بادی
کنترل سرعت و جهت بستگی به نحوه عرضه هوای فشرده به موتور هوا دارد.
سرعت موتور هوا به طور مستقیم با جریان هوای فشرده با فرض فشار کافی تامین می شود. هر چه سرعت جریان بیشتر باشد، سرعت موتور هوا بیشتر است و بالعکس. با بالا بردن دبی با شیرهای کنترلی مناسب می توان سرعت موتور هوا را تغییر داد.
از طرف دیگر، افزایش فشار سیستم می تواند سرعت جریان را از طریق اجزای انتقال هوا با اندازه مناسب افزایش دهد. بنابراین، سرعت موتور را می توان با افزایش فشار با کنترل های تنظیم کننده متغیر افزایش داد.
کنترل جهت موتور هوا
جهت موتور هوا بستگی به اتصال درگاه های تغذیه و برگشت هوای فشرده روی موتور دارد. جهت را می توان با تعویض درگاه های تغذیه و برگشت در موتور هوا معکوس کرد. به عنوان مثال، اگر موتور هوا در جهت عقربه های ساعت (CW) در هنگام اتصال منبع تغذیه در پورت A و منبع برگشتی در پورت B حرکت کند، می توان جهت آن را با اتصال منبع تغذیه و برگشت در پورت B به جهت CCW تغییر داد. پورت A به ترتیب.
اصل کار موتور هوا
انواع مختلف مکانیزم های داخلی شامل موتورهای پره، پیستونی و توربین است. هر نوع دارای پارامترهای عملیاتی و دسته های کاربردی متفاوتی است.
موتور پره ای هوا (Vane Air Motor)
موتورهای هوا پره ای رایج ترین نوع مورد استفاده در صنعت فرآیند هستند. از یک استوانه (استاتور) و یک روتور محصور تشکیل شده است. روتور خارج از مرکز قرار می گیرد، به سبکی غیرعادی و فضایی ناهموار در اطراف روتور ایجاد می کند. ساختار پره ای محفظه داخلی را به مناطق مختلف با اندازه های مختلف تقسیم می کند. این محفظه های مجزا، با فاصله ناهموار بین روتور و استاتور، مکانیزم آب بندی را ایجاد می کنند.
محفظه مهر و موم شده شرایط عالی را برای اعمال نیرو توسط هوای پنوماتیک فراهم می کند. هوا از یک محفظه به محفظه دیگر عبور می کند و یک سری حرکات را ایجاد می کند که منجر به چرخش مداوم موتور در جهت مربوطه می شود.
موتور هوا پیستون (Piston Air Motor)
موتورهای هوای پیستونی از چندین سیلندر در اطراف یک محور چرخان استفاده می کنند و می توانند حداکثر از 6 سیلندر تشکیل شوند. هوای فشرده نیرویی به سیلندرها وارد می کند که شفت را می چرخاند.
موتورهای هوای پیستونی قادر به ارائه گشتاور بالا در سرعت های پایین هستند.
موتور هوای توربین (Turbine Air Motor)
همانطور که از نام آن پیداست، از یک چرخ توربین در داخل موتور استفاده می کند. یک روتور به چرخ توربین متصل است که از پره های منحنی تشکیل شده است که هوا از آن عبور می کند. با عبور هوا، روتور را می چرخاند که موتور را می چرخاند.
این موتورهای هوا در کاربردهایی که نیاز به سرعت بالا با گشتاور کم دارند استفاده می شود.
ویژگی های موتور هوا
موتورهای با نیروی هوا برخی از ویژگی های منحصر به فرد را بالاتر از رقبای الکتریکی خود ارائه می دهند.
اندازه فشرده (Compact Size)
موتورهای هوا فشرده تر از موتورهای الکتریکی همتای خود هستند. سیم‌پیچ‌های سیم‌پیچ در موتورهای الکتریکی در مقایسه با اجزای دوار داخل موتور هوا، فضا و مواد بیشتری مصرف می‌کنند (وزن بیشتری را اضافه می‌کنند). آنها می توانند همان مقدار قدرت را در اندازه فشرده خود ارائه دهند.
کنترل بی گام (Stepless Control)
عملکردهای مختلف موتور هوا، مانند سرعت و گشتاور، را می توان به صورت بدون پله، یعنی بدون هیچ مرحله ای متناوب کنترل کرد. این موتورها را می توان با شیرهایی که ممکن است به صورت دستی یا کامپیوتری کنترل شوند، کنترل کرد.
اگر به صورت دستی کنترل شود، سرعت با دستگاه های صرفا آنالوگ تنظیم می شود. از سوی دیگر، موتور الکتریکی که توسط VFD هدایت می شود، با دقت خروجی PWM از درایو محدود می شود.
انعطاف پذیری اضافه بار
موتورهای هوا می توانند شرایط اضافه بار را بدون آسیب قابل توجهی به اجزای داخلی خود تحمل کنند، زیرا این موتورها حاوی قطعاتی نیستند که در شرایط اضافه بار دچار مشکل شوند. الکترو موتورها در سیم پیچ های خود آسیب می بینند، که احتمالاً در شرایط اضافه بار گرم می شوند.
موتورهای هوا به حفاظت اضافه بار نیاز ندارند. حتی در بدترین شرایط اضافه بار، نیروی معکوس اعمال شده به سادگی حرکت چرخشی را بدون آسیب رساندن به موتور متوقف می کند.
مناسب برای محیط های خطرناک
شرایط خطرناک در هر صنعت فرآیندی رایج است و خطر قابل توجهی از قرار گرفتن در معرض اجزای الکتریکی از جمله موتورها را به همراه دارد. این محیط های خطرناک می تواند شامل وجود گرد و غبار، پودر و حلال آلی باشد. هنگامی که این ذرات خطرناک با جریان الکتریکی زنده تماس پیدا می کنند، باعث انفجار می شوند. برخی از موتورهای الکتریکی در چنین شرایطی بسیار خطرناک تر هستند (مانند موتورهای DC، با برس هایی که در هر چرخش قوس می شوند). با این حال، موتورهایی که بدون خطر گرما یا جرقه کار می کنند ذاتا ایمن تر هستند.
موتورهای هوا از جریان الکتریکی برای کارکردن و انجام کارهای ضروری در محدوده این مکان های خطرناک استفاده نمی کنند. ساختار فلزی آنها نیز مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ایجاد می کند و لرزش های سنگین را تحمل می کند.
موتورهای برقی هوا
اگرچه کمتر از موتورهای الکتریکی رایج است، اما هنوز هم می توان این دستگاه ها را در مواقعی که برق خطرناک است یا به سادگی در دسترس نیست یافت می شود. استفاده از یک سیستم هوای تحت فشار می تواند کنترل سرعت و جهت عالی را فراهم کند در حالی که حرکت را در ضریب شکل کوچکتر نسبت به دستگاه های الکتریکی ارائه می دهد.
مطالب مرتبط
شیر ایمنی درون چاهی یا Subsurface Safety Valve چیست؟
شیر ایمنی درون چاهی | Subsurface Safety Valve
شیر ایمنی درون چاهی | Subsurface Safety Valve، به گونه ...
امید دلفانی
شیر تخلیه هوا یا Bleed Valve چیست؟
شیر تخلیه هوا | Bleed Valve | شیر هواگیری
Bleed Valve، شیر تخلیه هوا که شیر هواگیری یا ...
امید دلفانی
نحوه تنظیم فشار در سیستم های سیال
نحوه تنظیم فشار در سیستم های سیال
تنظیم فشار در یک سیستم سیال هدف تنظیم کننده فشار است ...
دیدگاهتان را بنویسید