Systemy filtracji w systemach pneumatycznych
Mogłoby się wydawać, że do poprawnej pracy systemów pneumatycznych kluczowe jest jedynie dokonywanie odpowiednio częstych przeglądów i zapewnienie wystarczającego smarowania. Kwestia jakości powietrza roboczego wydaje się zupełnie drugorzędna, a nawet nieznacząca. Tymczasem prawidłowe oczyszczenie powietrza pozwoli wydłużyć bezawaryjny czas pracy urządzeń pneumatycznych, a niekiedy nawet poprawi jakość wytwarzanych produktów.
Powietrze w zakładach przemysłowych ulega zanieczyszczeniu różnego rodzaju cząsteczkami ciał stałych i cieczy, a nawet związkami organicznymi. W krytycznych sytuacjach pracownicy wyposażani są w maseczki zabezpieczające z filtrami, które pozwalają im na pracę w istniejących warunkach. Jednakże znacznie bardziej wrażliwe na jakość dostarczanego powietrza bywają systemy pneumatyki. One także wymagają filtrów, które oczyszczą powietrze z różnych zanieczyszczeń. Trzeba przy tym zaznaczyć, że bardzo ważny jest odpowiedni dobór filtrów. Błędne decyzje mogą nawet pogorszyć jakość powietrza wprowadzanego do systemu.
Różne systemy filtracji
Istnieje kilka metod filtrowania powietrza, które różnią się między sobą zasadą działania, parametrami, dokładnością oczyszczania oraz zalecanym miejscem instalacji. W większości przypadków optymalne jest połączenie ze sobą kilku filtrów lub nabycie pojedynczego urządzenia filtrującego, w którym wykorzystano dwie lub trzy metody filtracji. W praktyce wyróżniamy przede wszystkim cztery rodzaje filtrów: separatory płynów i dużych cząstek, filtry czasek małych, filtry koalescencyjne i filtry adsorbujące.
Fot. filtr przeznaczony do instalacji pneumatycznych; źródło: Rapco
Separatory płynów są najczęściej urządzeniami zasilanymi prądem, a ich działanie polega na oddzielaniu cieczy i większych cząsteczek zanieczyszczeń, które pod wpływem siły odśrodkowej w obracającym się filtrze, zbierają się na zewnętrznych ściankach urządzenia, skąd są następnie usuwane. Filtry tego typu mają kluczowe znaczenie dla długości czasu bezawaryjnej pracy systemów pneumatycznych i pozwalają dokonać wstępnego oczyszczenia powietrza.
Tak przygotowany gaz będzie się nadawał do podania na wlot kolejnego filtra i nie będzie groził jego zapchaniem. Ten bowiem wychwytują zabrudzenia na pofałdowanej powierzchni, której struktura nie pozwala na przedostanie się zbyt grubych cząstek. W praktyce filtry tego typu umożliwiają oczyszczanie względnie suchego powietrza z cząstek o średnicy do około 3 mikrometrów.
Trzecim etapem filtrowania powinno być oczyszczenie gazu z pozostałych kropelek wody i olejów. W tym celu warto zastosować filtry, które wykorzystują zjawisko koalescencji. Na drodze gazu roboczego umieszczane są płytki (np. z porowatego szkła) z otworami o coraz większej średnicy, ale rzadziej rozmieszonymi. Powoduje to, że krople, które przedostaną się przez pierwszą płytkę, łączą się w nieco większe, które następnie przedostają się przez kolejną płytkę. Proces ten przebiega kilkukrotnie (zależnie od liczby płytek), a na jego końcu oprócz całkiem suchego gazu otrzymuje się także dosyć duże krople cieczy. Te, pod wpływem grawitacji, opadają na spód końcowego elementu filtra i są stamtąd usuwane.
Fot. Filtry koalescencyjne; źródło: industrialfilterstore.com
Ostatni etap filtracji
W niektórych gałęziach przemysłu, powietrze musi być oczyszczane nie tylko na potrzeby siłowników pneumatycznych, ale także gdyż jest bezpośrednio używane w zachodzących procesach technologicznych. Przykładowo, może być stosowane do przy napełnianiu opakowań produktów medycznych lub żywnościowych i jego zła jakość może znacząco przyspieszyć proces psucia się tych dóbr. Specyficznym przypadkiem jest też przemysł półprzewodnikowy, w którym czystość powietrza na terenie fabryki jest kluczowa dla utrzymania sensownego uzysku produkcyjnego.
W obu powyższych sytuacjach warto zastosować ostatni, czwarty stopień filtracji, w którym wykorzystuje się zjawisko adsorbcji.
Odpowiednie filtry, często wykonane z materiałów zeolitowych, pozwalają na wychwytywanie cząsteczek pary wodnej lub oleju ze skompresowanego powietrza. Ich skuteczność jest tym lepsza, im powietrze jest zimniejsze i im filtr znajduje się bliżej wylotu poprzedniego stopnia filtracji. Ważne jest też, by tak oczyszczone powietrze trafiało bezpośrednio do środowiska roboczego, gdyż jego przechowywanie w nieidealnie szczelnych zbiornikach lub prowadzenie w rurach może skutkować wprowadzeniem dodatkowych zanieczyszczeń. Tak oczyszczone powietrze będzie pozbawione nawet cząstek o średnicy mniejszej niż 10 nanometrów.