c_p1_con_05.htm

5. 空氣處理

前述大氣中所有的空氣都混有粉塵和水份。被壓縮之後，水份在後冷卻器和儲氣罐中被冷凝，但是還總有一些混在空氣中。除此以外，碳化了的油的細粒子，管子的鏽斑，以及其他雜質，如密封件磨耗了的材料，呈膠狀的物質，所有這些物質都會致使氣動元件受害，增加橡膠密封件和零件的磨損使密封件產生膨脹和腐蝕，從而閥被卡住。

盡可能接近在使用點前去除這些雜質，使空氣得以比較清潔。空氣的處理除了過濾空氣外還包括穩定壓力，以及其中潤滑。

過濾

標準過濾器

標準過濾器包括水分離器和過濾器。當空氣還沒有乾燥，大量的水份凝聚在過濾器內，而且它又可阻止固體雜質，像粉塵和鏽斑等物質通過等等；

水份的分離主要產生在空氣輪入側，通過導流板引起空氣急速旋轉。汙物、水和油的較

重的粒子向外拋到過濾器杯子的內壁，然後回轉下降落到底部沉積。液體通過手動排水塞或自動排水器排出。阻擋板在打旋空氣下方產生一個靜態區域，阻止分離出來的液體重新回到空氣流中。

過濾芯去除塵埃、雜質和焦油的細粒，只讓氣流通過輸出口。標準的過濾單元能去除汙物小到5微米（um）的大小粒子。過濾芯因阻塞而造成嚴重壓力降需要更換前，是很容易清洗的，從而可重複使用多次。

杯子通常由聚碳酸脂材料製成，為了安全，這種杯子必須用一個金屬的杯子護套來保護。在化學危險品的環境中必須使用專門的杯子材料。若需受熱、有火花等環境，則必須使用金屬杯。

如果泠凝物以很快速度聚集，則最理想是附有自動排水器。

圖5.1的右邊表示安置在標準過濾器內的浮子型自動排水器。

微過濾器

當然有油霧的雜質污染是不理想的，所以要用微過濾器。它只起過濾作用，所以沒有導流板。

空氣流從輸入口進人到過濾器濾芯的內側中央，隨後向外通過過濾芯至輸出口。

雜質被攔住在精密過濾芯內，油蒸汽和水霧變成液體，凝聚在過濾材料裏，在濾芯內形成小滴，再收集到杯子的底部。

超微過濾器

超微過濾器能有效地去除所有的油、水和小到0.01微米（um）的微小顆粒，提供最大的保護給那些氣動精密儀錶設備、靜電噴塗、清潔和乾燥電子元件等等。超微過濾器的工作原理與微過濾器相同，但它的過濾芯有額外的高效過濾層。

過濾器的選擇

選擇過濾器的大小用於某種用途取決於兩個因素：

a）用於氣動裝置的壓縮空氣的最大流量

b）使用時容許的最大壓力降

製造者提供流量-壓力特性曲線圖，能提供選擇合適大小的過濾器。

應該注意，使用標準過濾器若為流速較慢，可能會不能有效地過濾。

空氣的品質

過濾的層次

圖5.3圖示按不同用途需要不同潔淨空氣的層次。

空氣從壓縮機通過帶自動排水器的後冷卻器，除去冷凝水和汙物，隨著空氣進一步在儲氣罐中冷卻，更多的冷凝水從自動排水器排出。所以要在管道的所有下流點，安裝額外的自動排水器。

此系統分為三個主要部分

岐路(1與2)用於空氣直接從儲氣罐中提供。岐路(3～7)空氣經過冷凍式乾燥器供給。岐路7再經過額外的吸附式乾燥器。

在岐路1和2，標準過濾器裝有自動排水器去除冷凝水；在岐路2，因有微過濾器，所以空氣有較高的清潔度。在岐路3-5，應用冷凍式乾燥器，因此，歧路3不需要自動排水器，岐路4無預過濾器，以及岐路5，給予改善空氣的品質用一個微過濾器和一個超微過濾器，水份由冷凍式空氣乾燥器除去。

在歧路6增加一個除臭過濾器。在歧路7中，吸附式空氣乾燥器能達到更低的露點乾燥程度，排除了冷凝水存在的危險。

典型的用途見表5.4所示。

壓力調節

壓力的調節是必須的。因為當壓力大於最佳值時會增加磨損，但輸出壓力增加很小或不增加。而壓力太低會引致效率低是不經濟的。

標準減壓閥

減壓閥有活塞或膜片結構，輸出壓力作用在活塞或膜片上，克服可調彈簧力使平衡。

用調整螺釘調節二次壓力，設定彈簧載入將主閥打開，讓氣流從初始壓力p1輸入口到二次壓力p2的輸出口。

當回路連接輸出口到達設定壓力，則內裏的空氣作動於膜片上而產生一提升力相對於彈簧力。如果流量下降，p2就稍微增加，也增加了作用在膜片上相對於彈簧力的力，膜片和閥隨即提升，直到與彈簧力再次平衡，空氣流量通過閥將會減少，直到它的消耗量和輸出壓力保持平衡為止。

如果流量增加，p2就稍微減小，這個減小使作用在膜片上的力相對彈簧力減少，膜片和閥下降，直到再次與彈簧力相平衡一致。這樣增加的空氣流量通過閥直到它的消耗量和輸出壓力保持平衡為止。

沒有空氣消耗，閥是關閉的。

表5.4 空氣的七種品質的定義和典型的用途
線路	去除程度	應用	典型例子
1	塵埃粒子>5μ 油>99% 飽和狀態的濕度<96%	允許有一點固態的雜質、濕度和由的地方。	用於車間的氣動夾具、夾盤、吹掃壓縮空氣和簡單的氣動設備。
2	塵埃粒子>0.3μ 油霧>99% 飽和狀態的濕度<96%	要去除灰塵、油但可存在相當量冷凝水。	一般工業用的氣動元件和氣動控制裝置，驅動無密封金屬關節，氣動工具和驅動馬達。
3	濕度到大氣壓露點-17℃ 其他同（1）	絕對必要去除空氣中的水分。但可允許少量細顆粒的灰塵和油的地方。	用途同（1），但空氣是乾燥的，也可用於一般的噴塗。
4	塵埃粒子>0.3μ 油霧>99.9% 濕度到大氣壓露點-17℃	無濕度，允許有細小的灰塵和油的地方。	程序控制，儀錶設備，高品質的噴塗、冷鑄壓鑄模。
5	塵埃粒子>0.01μ 油霧>99.99999% 濕度同（4）	清潔空氣需要去除任何雜質。	氣動精密儀錶裝置、噴塗、清潔和乾燥電子元件。
6	同（5），並除臭	絕對清潔空氣，同（5），且用於需要完全沒有臭氣的地方。	制藥、食品工業包裝、輸送機和啤酒製造設備、空氣呼吸。
7	所有的雜質如（6）且大氣壓露點<-30℃	必須避免當膨脹和降低溫度時出現冷凝水的地方。	乾燥電子元件，儲存藥品，船用儀錶裝置，使用空氣輸送粉末。

下情況使輸出壓力上升超過設定值時：
●再設定減壓閥到較低的輸出壓力，或
●由一個執行元件所造成的外來相反壓力。

則膜片會被提升打開溢流座，超量的壓力可通過減壓閥體的蓋上孔排出。

當流量很大時，閥大開，彈簧被拉長，降低彈簧與p2作用在膜片上的平衡力，這個問題可利用一連介面將輸出口通到第三腔解決。若這個通道流速是高的，如前第3章所述的，靜壓力較低（伯努利定理）由於p3是較低的靜壓力．阻止削弱彈簧達到平衡，從而補償大流量值。

插入一個管子到連介面，管子下部切去一個角度，朝輸出口的方向，能改善效果。（圖5.8）

在圖5.7所示的減壓閥是不確當的，當進氣壓力p1增加，較大的力作用在閥的下部，促使閥關閉，這意味著增加進氣壓力會減低輸出壓力，反之也有這個缺點。這個缺點的消除可依靠輸入與輸出壓力在兩個方向上有相等的面積，實現這個見圖5.6所示的減壓閥。

先導式減壓閥

先導式減壓閥可用於大流量範圍，並且壓力調整精度高。

這個高精度的獲得是由於標準減壓

閥的調節彈簧被先導壓力所置換，這個先導壓力是從一個設置在減壓閥內較小的先導減壓閥得來的。

在這元件上部的先導減壓閥輸入或排出先導空氣，這只在輸出壓力調整期間才發生。所以先導式減壓閥的彈簧不太長，也有很大的流量範圍。

過濾－減壓閥

空氣的過濾和壓力的調整合併為單個過濾-減壓閥，以便提供緊湊的節省空間的元件。

選擇減壓閥的大小；特性曲線

減壓閥的大小選擇，是按給出所需要用的流量，和在流量範圍內的最小壓力的變化。

製造者提供他們生產的元件實際資料繪製的流量特件曲線。最重要的是“流量-P2”圖。由圖5-11所示，當增加流量時，P2下降。這個曲線有三個不同部分：
I、空氣剛進人，閥內流通面積僅是一個小的間隙，仍沒有形成真正的調壓。
II、調壓範圍。
III、飽和狀態範圍－－閥大開，進一步調節就不可能。

壓縮空氣的潤滑

對於現代氣動元件，潤滑不一定需要的。它們可不供油潤滑而長期工作。

這些元件的壽命和特性完全是滿足現代機械製造高頻率的需要。
“不需供油潤滑”系統的優點包括：
a）、節省潤滑設備，潤滑油和維護時加油等成本。
b）、是最清潔衛生的系統；如在糧食和藥品工業中特別重要。
c）、油不混入到大氣中，得到健康和安全的工作環境。

某些設備還需要潤滑。為了保證它們得到連續潤滑，可用油霧器將一定量的油加入到壓縮空氣中去。

均衡式油霧器

在均衡式油雷器內，輸入與輸出間的壓力降與流量直接成正比，因而將杯子裏的油提升到視油器內。

當節流閥的大小固定，大量地增加流量值會引起過量的壓力降，由此產生的油氣混合，從而使油大量地到氣動系統中去。

相反，減少流量值，達不到足夠的壓力降，引起的油氣混合相應不充滿。

為了解決這個問題，油霧器應有自身的交替調節作用，產生恒定的油氣混合。

當空氣進入（A），分為兩個通道。空氣大部分越過阻尼葉片從輸出口輸出，同時也經過一個單向閥進入油霧器內。當沒有流量時，同樣壓力存在於杯內油的表面，油管和視油器內，當然不會產生油的移動。

當空氣流量通過油霧器時，由於阻尼葉片限制，導致輸入與輸出間壓力降。流量越高壓力降越大。

因為視油器由毛細管連接到阻尼葉片之後的低壓區域，視油器內的壓力比杯內低。

這個壓力不同的差壓使油從管內上升，通過單向閥和油量調節閥後進入視油器．

一旦油進入視油器，油通過毛細管滲入到在最高氣流的地方，在阻尼葉片旁產生的渦流

及靠紊流作用把油分裂成極小的顆粒並霧化，均勻地與空氣混合。

阻尼葉片是由柔性材料製成，當流量增加時可彎曲使流過通路增寬，自動地調節壓力降和保持恒定的混合。

在給定的壓力降，油量調節閥可允許調節油量。即使空氣流暫時中斷，油單向閥仍保持管於上部的油量。

空氣單向閥使不切斷輸入空氣流時也可以進行加油。

正確的給油量由操作狀態所決定，但是，一般原則上是在機器每個迴圈中，允許1-2滴油。

推薦使用32厘池粘度的純礦物油。

F.R.L單元

過濾器、減壓閥和油霧器元件，可用夾子和隔板連接起來作為空氣處理單元。安裝架和其他附件能容易適應於近代設計需要。

選擇F.R.L的大小和設置

F.R.L單元必須以系統的最大流量值來決定尺寸大小。製造者通常提供這方面的資料。