ELEMENTY PNEUMATYCZNYCH

URZĄDZEŃ AUTOMATYKI

W pneumatycznych urządzeniach automatyki

miarą wartości sygnału jest ciśnienie. Ciśnienia

działające

na

powierzchnie

membran

lub

mieszków wytwarzają siły, które – zależnie 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 krążkiem

(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 przybliżeniu równa jest

powierzchni denka, nie zależy od zmiany długości

mieszka.

Sztywność mieszka

c=F/∆l

(∆l – zmiana długości mieszka); często określana

doświadczalnie.

Pneumatyczne

elementy

oporowe

(opory

pneumatyczne)

–

elementy

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 Q

m

R

p

=∆p/Q

m

Jeżeli wartość oporu nie zależy od strumienia to

opór nazywamy liniowym lub laminarnym.

Elementy oporowe

1. Kapilara – bardzo cienka rurka, tak cienka, że

praktycznie cała ciecz przepływająca przez nią

znajduje się w polu oddziaływania sił

związanych

jej

ś

ciankami

i

cieczy

bezpośrednio przylegającej do ścianek, w

wyniku czego prędkość poruszania się

cząsteczek silnie zależy od odległości od

ś

cianek

(profil

paraboliczny).

Dokładne

określenie, od jakiej średnicy wewnętrznej

można uznać daną rurkę za kapilarną, jest

kwestią umowy i zazwyczaj przyjmuje się, że

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

może nawet "płynąć do góry" mimo braku, a

nawet wbrew ciśnieniu hydrostatycznemu -

wynika to z faktu, że 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 podłoże co

zjawisko przepływu niezgodnego z prawem

Bernoulliego

2. Zmienne elementy oporowe – wykorzystuje

się zależność oporu od długości i pola

przekroju przewężenia i zmieniając jedną z

tych wartości w sposób celowy uzyskuje się

zmiany wartości oporu.

Pojemność

pneumatyczna

-

współczynnik

proporcjonalności

pomiędzy

strumieniem

przepływu masowego Q

m

a prędkością zmian

ciśnienia w komorze (zbiorniku)

C

p

dp/dt= Q

m

W procesie sprężania powietrza w komorze

pojemność pneumatyczna jest proporcjonalna do

objętości komory.

Łącząc pneumatyczny element oporowy z komorą

otrzymujemy człon inercyjny.