Wzmacniacz ciśnienia pneumatycznego – kalkulator boostera

Stopień zwiększenia ciśnienia

Najprostsze sprawdzenie polega na podzieleniu wymaganego ciśnienia wyjściowego przez ciśnienie wejściowe. Dla 5 bar na wejściu i 8 bar na wyjściu potrzebny stopień wynosi 1,6×, więc booster klasy 2× ma wystarczający zakres.

Trzeba jednak pamiętać, że „2×” lub „4×” oznacza granicę możliwości danego typu, a nie gwarancję dowolnego przepływu przy maksymalnym ciśnieniu. Wydajność maleje wraz ze wzrostem różnicy ciśnień i zależy od konkretnego modelu.

Booster zużywa sprężone powietrze

Klasyczny wzmacniacz pneumatyczny jest w praktyce sprężarką napędzaną sprężonym powietrzem. SMC dla serii VBA podaje, że przy stopniu około 2× zużycie napędowe wynosi orientacyjnie około 1,2 raza objętości po stronie wyjściowej.

Oznacza to, że aby dostarczyć 1 NL powietrza do odbiornika, instalacja musi przekazać około 2,2 NL: 1 NL trafia do odbiornika, a około 1,2 NL jest zużywane przez pracę boostera. Dla stopnia 4× katalog VBA podaje orientacyjnie około 3,7 raza zużycia napędowego, czyli około 4,7 NL zasilania na 1 NL wyjścia.

Przykład – 200 NL/min przy 8 bar

Odbiornik wymaga 200 NL/min, ale dla bezpieczeństwa dodano 20% zapasu, więc booster powinien zapewnić 240 NL/min. Przy stopniu 2× jego orientacyjne zużycie napędowe wynosi około 288 NL/min.

Łącznie instalacja musi więc dostarczyć około 528 NL/min. Jeżeli dla boostera dostępne jest 600 NL/min, zapas przepływu wynosi około 13,6%.

Przy dwóch godzinach pracy dziennie samo powietrze zużywane do napędu boostera odpowiada około 34,6 Nm³ dziennie i około 760 Nm³ w miesiącu przy 22 dniach pracy.

Znaczenie zbiornika za boosterem

W aplikacjach o krótkich, dużych poborach powietrza zbiornik po stronie wysokiego ciśnienia może ograniczyć chwilowy wymagany przepływ samego wzmacniacza. Booster ładuje zbiornik pomiędzy cyklami, a odbiornik pobiera zgromadzone powietrze podczas krótkiego impulsu.

SMC oferuje boostery bezpośrednio współpracujące ze zbiornikami VBAT i przy doborze zaleca uwzględnianie przepływu, czasu cyklu i pojemności zbiornika. Dla dużych różnic pomiędzy przepływem szczytowym i średnim taki układ może być znacznie praktyczniejszy.

Booster 2× i 4×

Stopień 4× pozwala osiągnąć wyższe ciśnienie z niskiego zasilania, ale płaci się za to większym zużyciem powietrza napędowego. W danych SMC VBA orientacyjny całkowity przepływ wejściowy wynosi około 2,2 raza wyjścia dla 2× i około 4,7 raza dla 4×.

Dlatego nie należy wybierać stopnia 4× tylko dlatego, że „ma większy zapas”. Jeśli wymagane ciśnienie mieści się w zakresie boostera 2×, niższy stopień zwykle jest korzystniejszy energetycznie i przepływowo.

Dla ucznia technikum i studenta

Booster jest dobrym przykładem, że energia w pneumatyce nie jest darmowa. Wyższe ciśnienie po stronie odbiornika powstaje kosztem dodatkowej ilości sprężonego powietrza zużywanego jako medium napędowe.

Warto rozdzielić trzy wielkości: przepływ odbiornika, przepływ zużywany przez booster i całkowity przepływ wymagany od instalacji. Jeżeli pominiemy drugi składnik, możemy dobrać zbyt małą sprężarkę lub zbyt wąski przewód zasilający.

To także dobry przykład do analizy efektywności energetycznej: czasem lokalne zwiększenie ciśnienia jest opłacalne, ale stałe wzmacnianie bardzo dużego przepływu może generować znaczny koszt sprężonego powietrza.

Przykładowe zadania z rozwiązaniami

Źródła techniczne

SMC – procedura doboru VBA/VBAT i orientacyjne zużycie powietrza boostera 2× oraz 4×: VBA/VBAT Series.

SMC – aktualna seria VBAF, zwiększenie ciśnienia do 4× i praca bez zasilania elektrycznego: Booster Regulator VBAF Series.