นิวเมติกส์และไฮดรอลิกส์

การท างานของระบบนิวแมติกส์จะประกอบไปด้วยอุปกรณ์ต่าง ๆ ดังนี้ โครงสร้างของระบบผลิตลมอัด

โครงสร้างของระบบจ่ายลมอัด

2.1.1 เคร ื่องอัดอากาศ (Air compressor) เคร ื่องอัดอากาศ คือ เครื่องมือที่ท ำหน้ำที่เพิ่มแรงดันให้กับอำกำศโดยอำศัยพลังงำนจำก มอเตอร์ หรือเครื่องยนต์แบ่งขนำดควำมสำมำรถของเครื่องอัดลมออกเป็น 3 ขนำด คือ ขนำดเล็ก ขนำด กลำงและขนำดใหญ่ ตารางท ี่2.1 ขนำดและควำมสำมำรถของเครื่องอัดลม

2.1.2 เคร ื่องระบายความร ้ อนลมอัด (Heat exchanger) เนื่องจำกเครื่องอัดลมจะดูดเอำอำกำศที่ควำมดันบรรยำกำศด้วยปริมำณ 8 ลูกบำศก์เมตร ไปอัดให้มีควำมดันสูงขึ้น 7–10 บำร์ เหลือปริมำตรของอำกำศปริมำณ 1 ลูกบำศก์เมตร ดังนั้นอำกำศที่มี ควำมดันสูงนี้จะมีอุณหภูมิสูง ถ้ำใช้ลมอัดนี้ไปใช้งำน 2.1.3 เคร ื่องกรองทอ่เมน (Main air filter) เครื่องกรองท่อเมน จะเป็นตัวกรองฝุ่ นละออง สนิม และน ้ำที่มีปะปนมำกับลมอัดให้สะอำด ก่อนน ำไปใช้งำน และก่อนที่จะไปใช้กับเครื่องจักรในระบบนิวแมติกส์ 2.1.4 เคร ื่องทา ลมใหแ ้ หง ้ (Air dryer) ลมอัดที่ออกจำกเครื่องอัดลมจะมีควำมชื้นปนอยู่มำก ดังนั้นจึงจ ำเป็นต้องท ำลมอัดให้เย็นลง เพื่อจะดูดเอำควำมชื้นออกจำกลมอัด หรืออำจจะใช้สำรเคมีในกำรขับควำมชื้นออกจำกลมอัดก็ได้ ควำมชื้นที่ถูกดูดออกมำจะกลั่นตัวเป็นน ้ำ และถูกน ำออกมำทิ้งจำกระบบด้วยกับดักน ้ำ (trap)

2.1.5 กรองลม (Air filter) กรองลม จะท ำหน้ำที่คล้ำยกับเครื่องกรองลมในท่อเมนเพื่อป้องกันกำรเสียหำยของอุปกรณ์ที่ ใช้ลม ใช้กรณีที่ไม่มีเครื่องท ำลมให้แห้ง ตัวกรองนี้จะท ำหน้ำที่ดักน ้ำที่ปนมำกับลมด้วย 2.1.6 วาล์วลดความดัน (Pressure reducing) เครื่องอัดลมจะท ำหน้ำที่อัดลมไว้ในถังพักให้มีค่ำควำมดันอยู่ค่ำหนึ่ง ซึ่งค่ำควำมดันนี้จะมีค่ำ มำกกว่ำค่ำควำมดันใช้งำนเล็กน้อย ดังนั้นในกำรใช้งำนจึงจ ำเป็นจะต้องลดค่ำควำมดันลงมำ โดยใช้ วำล์วควำมดันท ำหน้ำที่ดังกล่ำว 2.1.7 อ ุ ปกรณผ ์ สมน ้ามันหล่อล ื่น (Oil lubricator) เนื่องจำกในอุปกรณ์นิวแมติกส์ส่วนใหญ่จะต้องมีกำรหล่อลื่นชิ้นส่วนภำยใน จึงจ ำเป็ นที่ จะต้องให้มีน ้ำมันหล่อลื่นปนไปกับลมอัดเพื่อท ำกำรหล่อลื่น แต่ในงำนบำงประเภทของระบบนิวแมติกส์ ห้ำมน ำน ้ำมันหล่อลื่นปนไปกับลมอัด

2.1.8 วาลว ์ เปล ี่ยนทศ ิ (Directional control valve) วำล์วเปลี่ยนทิศท ำหน้ำที่เปลี่ยนทิศทำงกำรเคลื่อนที่อุปกรณ์กำรท ำงำนของระบบนิวแมติกส์ เช่น ลูกสูบนิวแมติกส์เลื่อนออก หรือเลื่อนเข้ำ โดยอำศัยกำรเปลี่ยนช่องจ่ำยลมของวำล์ว โดยเลื่อนลิ้น จำกมือบังคับ, ไฟฟ้ำ หรือสัญญำณลม 2.1.9 วาล์วควบคุมความเร็ว (Sped control valve) วำล์วควบคุมควำมเร็ว จะท ำหน้ำที่บังคับลมอัดให้เคลื่อนที่เร็ว หรือช้ำโดยกำรปรับปริมำตร ลมอัดให้ได้มำกน้อยตำมต้องกำร ซึ่งมักท ำให้ก้ำนสูบเคลื่อนที่ออกเร็ว และช้ำ หรือมอเตอร์ลม หมุนเร็ว หรือช้ำ 2.1.10 ล ู กส ู บลม ลูกสูบลม เป็นอุปกรณ์กำรท ำงำนของนิวแมติกส์ชนิดหนึ่งในจ ำนวนหลำยแบบ ตัวลูกสูบจะท ำ หน้ำที่เปลี่ยนรูปของพลังงำนลมอัดให้อยู่ในรูปของพลังงำนกล โดยทั่วไปลูกสูบลมมีอยู่หลำยชนิดแต่ที่ นิยมใช้มักจะเป็นลูกสูบลมสองทำง

ในระบบนิวแมติกส์เรำใช้ลมอัดเปลี่ยนรูปเป็นพลังงำนกล ตัวกำรที่ท ำให้เกิดลมอัด ได้แก่ เครื่องอัดลม (Compressor) โดยที่ตัวเครื่องอัดลมจะมีหน้ำที่ดูดอำกำศเข้ำมำทำงท่อทำงดูด แล้วอัด อำกำศให้มีควำมดันสูงขึ้นกว่ำเดิม จำกนั้นจึงส่งอำกำศที่ถูกอัดตัวแล้วไปยังถังพักลมอีกทีหนึ่งก่อนที่จะ ถูกส่งไปใช้งำนในกำรควบคุมระบบนิวแมติกส์ เคร ื่องอัดลม (Air compressor)

(ต่อ) เคร ื่องอัดลม (Air compressor) 2.2.1 ชน ิ ดของเคร ื่องอัดลม 1. Positive Displacement Compressor อำศัยหลักกำรสร้ำงควำมดัน โดยกำรลดปริมำตร ในภำชนะตำมกฎของก๊ำซ ซึ่งเรำสำมำรถแบ่งเป็น 2ชนิด ได้ดังนี้ (1) Reciprocating compressor ท ำงำนแบบลูกสูบเคลื่อนเข้ำ–ออก เป็นชนิดที่ใช้ กันอย่ำงกว้ำงขวำง (ก) Piston compressor ท ำงำนโดยกำรอัดอำกำศภำยในกระบอกสูบ ให้มีปริมำณลดลงเพิ่มให้มีควำมดันเพิ่มขึ้นคล้ำยกับกำรท ำงำนของกระบอกสูบเครื่องยนต์

คอมเพรสเซอรแ ์ บบล ู กส ู บ

(ข) Diaphragm compressor ในกรณีที่เรำต้องกำรให้อำกำศอัดไม่มี สิ่งเจือปน เช่น น ้ำมันหล่อลื่น เพี่อไปใช้งำนทำงด้ำนเคมีภัณฑ์ต่ำง ๆ ควรจะเลือกใช้เครื่องอัดลมชนิดนี้ คอมเพรสเซอร์แบบไดอะเฟรม

(2) Rotary piston compressor เป็นเครื่องอัดอำกำศชนิดที่ใช้อุปกรณ์หมุนในกำร อัดลมเพื่อเพิ่มควำมดัน สำมำรถแบ่งออกเป็น 2ชนิดดังนี้ (ก) Sliding Vane compressor กำรท ำงำนของเครื่องอัดลมชนิดนี้จะ เงียบกำรหมุนท ำงำนได้เรียบ กำรผลิตลมเป็นไปอย่ำงคงที่ ไม่มีกำรขำดเป็นห้วง ๆ ควำมสำมำรถในกำร ผลิตลมสำมำรถท ำได้ 4–100 m /min 3 คอมเพรสเซอร์แบบใบพัด

(ข) Screw–type compressor โครงสร้ำงของเครื่องอัดลมแบบสกรู เป็นกำรพัฒนำทำงเทคโนโลยีที่ใหม่ โดยคอมเพลสเซอร์ชนิดนี้จะมีเพลำสกรูสองเพลำที่หมุนขบกันได้ พอดีตลอด โดยเพลำตัวหนึ่งมีสกรูซึ่งมีสันนูนเรียกว่ำ เพลำตัวหนึ่ง และอีกเพลำหนึ่งมีสกรูที่มีสันเพลำเว้ำ เรียกว่ำ เพศตัวเมีย คอมเพรสเซอรแ ์ บบสกร ู

2. Turbo compressor เป็นเครื่องอัดอำกำศที่ท ำงำนโดยอำศัยแรงเหวี่ยงของใบพัด (Impeller pump) เพื่อสร้ำงควำมดันให้กับลมอัด (1) Radial–flow compressor จะเปลี่ยนพลังงำนจลน์ของอำกำศให้เป็นควำมดัน โดยจะใช้ในงำนที่ต้องกำรปริมำณลมมำก ๆ และดูแลรักษำน้อย ดังรูปที่ 2.8 (2) Axial–flow compressor ลักษณะเหมือนกับ Radial–flow compressor แต่ทิศทำงกำรไหลของอำกำศจะอยู่ในแนวแกนเพลำ Rotor ดังรูปที่ 2.9 Radial–flow compressor 2.8 Axial–flow compressor 2.9

2.2.2 อุปกรณ์ประกอบถังลมอัด อุปกรณ์ประกอบถังลมอัด เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมกำรท ำงำนต่ำง ๆ ของถังลมอัด ซึ่งแบ่ง ออกเป็น 5 ส่วน คือ

2.2.3 การส่งจ่ายลมอัด (Air Distribution) 1. วิธีการส่งจ่ายลมอัด ลมอัดจะถูกส่งจ่ำยไปใช้งำน โดยใช้ระบบกำรเดินท่อประกอบกับ อุปกรณ์ต่ำง ๆ การต่อท่อแยกออกจากท่อลมหลัก

(1) ลมอัดจะส่งจ่ายผ่านท่อลมหลัก (Main Line Tube) ซึ่งมีอัตรำกำรลำดเอียง 1–2% ของควำมยำวท่อ ผ่ำนกรองลมหลัก (Main Line Filter) ไปยังท่อส่งจ่ำยลมจำกท่อลมหลัก (2) ท่อส่งจ่ายลม (Air Distritutor Tube) ต่อแยกจำกด้ำนบนของท่อลมหลัก ท ำมุม 30º โค้งลงด้ำนล่ำง รัศมีควำมโค้งเท่ำกับ 5 เท่ำของขนำดเส้นผ่ำนศูนย์กลำงของท่อจ่ำยลม (3) ลมอัดจะไหลผ่านชุดบริการลมอัด (Air Service Unit) ไปยังอุปกรณ์นิวแมติกส์เพื่อใช้งำน และผ่ำนไปยังถังดักน ้ำ เพื่อระบำยน ้ำออกทำงวำล์วปล่อยน ้ำทิ้ง 2. ลักษณะการเดินท่อลม กำรจ่ำยลมอัดเพื่อน ำไปใช้งำนในระบบนิวแมติกส์เรำสำมำรถ แบ่งลักษณะกำรเดินท่อออกได้เป็น 2แบบ คือ

3. วัสดุท่อลม (Materials For Piping) วัสดุที่ใช้ท ำท่อลม ควรท ำด้วยวัสดุที่มีควำมแข็งแรง ทนทำน เพื่อให้มีอำยุกำรใช้งำนนำน ซึ่งสำมำรถแบ่งออกได้ 5ชนิด คือ

ตารางท ี่2.2 ขนำดของท่อเหล็ก (Standard Diameters)

ตารางท ี่2.3 ขนำดของท่อยำง (Rubber Pipr)

ตารางท ี่2.3 (ต่อ) ขนำดของท่อยำง (Rubber Pipr)

การปรับปรุงคุณภาพลมอัด เป็นกระบวนกำรปรับปรุงคุณภำพลมอัดให้พร้อมก่อนน ำไปใช้ งำน ปกติลมอัดมักจะมีควำมชื้นและละอองน ้ำมำปะปนอยู่ รวมถึงฝุ่ นละอองต่ำง ๆ ซึ่งอำจมีผลกระทบ โดยตรงกับท่อข้อต่อ วำล์ว กระบอกสูบ หรืออุปกรณ์ต่ำง ๆ ท ำให้เกิดควำมเสียหำย อำยุกำรใช้งำนสั้นลง กำรปรับปรุงคุณภำพลมอัด สำมำรถแบ่งออกได้เป็น 4 ส่วน กระบวนการปรับปรุงคุณภาพลมอัด (Consumption System)

ส่วนท ี่1 อุปกรณ์ระบำยควำมร้อน (After Cooler) ท ำหน้ำที่ระบำยควำมร้อนของลมอัด เพื่อให้ไอน ้ำเกิดกำรกลั่นตัวเป็นหยดน ้ำ ป้องกันกำรกัด กร่อนของซีลในอุปกรณ์นิวแมติกส์ ส่วนท ี่2 อุปกรณ์ก ำจัดควำมชื้น (Air Dryer) ท ำหน้ำที่ก ำจัดควำมชื้นของลมอัด หลังจำกผ่ำนอุปกรณ์ระบำยควำมร้อนอีกครั้งหนึ่ง ส่วนท ี่3 อุปกรณ์กรองลมหลัก (Main Line Filter) ท ำหน้ำที่กรองฝุ่ นละอองต่ำง ๆ รวมทั้งน ้ำออกจำกลมอัด อุปกรณ์กรองลมหลักขนำดใหญ่ ควรติดตั้งไว้หลังถังเก็บลม ส่วนท ี่4 ชุดบริกำรลมอัด (Air Service Unit) ประกอบด้วย 4 ส่วน คือ 1. กรองลม (Air Filter) 2. อุปกรณ์ดักน ้ำ (Water Separator) 3. อุปกรณ์ควบคุมควำมดัน (Pressure Regulator) 4. อุปกรณ์ผสมน ้ำมันหล่อลื่น (Lubricator)

2.3.1 ระบายความร้อน (After Cooler) ระบายความร้อน เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยลดอุณหภูมิของลมอัดให้ต ่ำลง เพื่อให้ไอน ้ำภำยในลม อัดเกิดกำรกลั่นตัวเป็นหยดน ้ำ สำมำรถแบ่งออกได้ 2 แบบ คือ

2.3.2 อ ุ ปกรณก ์ า จดัความชื น้(Air Dryer) อ ุ ปกรณ ์ ก าจัดความชื้น เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ก ำจัดควำมชื้นในลมอัด ภำยหลังจำกกำรผ่ำน เครื่องระบำยควำมร้อนมำแล้ว เนื่องจำกกำรระบำยควำมร้อนไม่สำมำรถก ำจัดควำมชื้นหรือไอน ้ำได้หมด จึงจ ำเป็นต้องใช้เครื่องก ำจัดควำมชื้น ซึ่งสำมำรถแบ่งออกได้ 3 แบบ ดังนี้

2.3.3 อุปกรณ์กรองลมหลัก (Main Line Filter)

2.3.4 ชุดบริการลมอัด (Air Service Unit)

2.3.5 อุปกรณ์ปรับปรุงคุณภาพลมอัด