Narzędzia pneumatyczne: ile powietrza potrzebują i jak dobrać sprężarkę

Narzędzia pneumatyczne zasilane sprężonym powietrzem są lekkie, wytrzymałe i bezpieczne w środowiskach, gdzie iskra byłaby problemem. W zamian wymagają instalacji, która dostarczy im odpowiednią ilość powietrza pod odpowiednim ciśnieniem. Zużycie podaje producent w litrach na minutę, a od tej liczby zaczyna się dobór sprężarki. Pomyłka w jedną stronę oznacza narzędzie bez mocy, w drugą niepotrzebnie drogą maszynę.

Jak czytać dane z karty narzędzia

W dokumentacji znajdziesz trzy wielkości, które mają znaczenie. Ciśnienie robocze, najczęściej około 6,3 bar, to ciśnienie mierzone na wlocie do narzędzia podczas pracy, a nie na sprężarce. Zużycie powietrza podawane jest w l/min lub m3/min i zwykle dotyczy pracy ciągłej pod obciążeniem. Minimalna średnica węża zasilającego wskazuje, jak gruby przewód ma doprowadzać powietrze do narzędzia.

Uwaga na jednostki: 1 m3/min to 1000 l/min. Część producentów podaje też zużycie w cfm, czyli stopach sześciennych na minutę. Jedna stopa sześcienna na minutę to około 28 l/min. Gdy w danych narzędzia widać wydajność swobodną, chodzi o powietrze przeliczone na warunki atmosferyczne, tak jak podaje się wydajność sprężarek.

Przykładowe zużycie powietrza

Poniższe wartości mają charakter orientacyjny i pokazują tylko rząd wielkości. Przy doborze zawsze korzystaj z danych konkretnego modelu.

Narzędzie	Charakter pracy	Przykładowe zużycie
Pistolet do przedmuchiwania	krótkie, ale częste użycie	około 100-300 l/min
Klucz udarowy	praca przerywana	około 100-250 l/min
Wkrętarka pneumatyczna	praca przerywana	około 100-250 l/min
Szlifierka prosta	praca ciągła	około 200-400 l/min
Szlifierka oscylacyjna	praca ciągła	około 300-500 l/min
Pistolet lakierniczy	praca ciągła	około 200-400 l/min
Gwoździarka, zszywacz	pojedyncze strzały	kilka litrów na strzał

Najwięcej powietrza biorą narzędzia pracujące ciągle, jak szlifierki czy pistolety lakiernicze. Narzędzia udarowe i wkrętarki zużywają dużo, ale tylko w momentach pracy, dlatego liczy się dla nich współczynnik wykorzystania, a nie wartość szczytowa pomnożona przez całą zmianę.

Jak policzyć zapotrzebowanie stanowiska

1. Zapisz zużycie każdego narzędzia z karty katalogowej w l/min.
2. Oszacuj, jaką część czasu pracy narzędzie faktycznie pobiera powietrze, na przykład 30% dla klucza udarowego i 100% dla szlifierki.
3. Pomnóż zużycie przez współczynnik wykorzystania, a wyniki zsumuj dla narzędzi, które mogą pracować równolegle.
4. Dolicz zapas na nieszczelności i rozbudowę, zwykle 20-40% łącznie.
5. Przejdź na m3/min i porównaj z wydajnością efektywną sprężarki.

Od zapotrzebowania do sprężarki

Wynik obliczeń porównujesz z wydajnością efektywną sprężarki dla ciśnienia, które potrzebuje narzędzie. Przy narzędziach z krótkimi szczytami pomaga zbiornik, który zasila je na chwilę i pozwala dobrać mniejszą maszynę. Przy pracy ciągłej szlifierek i pistoletów lakierniczych zbiornik niewiele zmienia, bo sprężarka musi nadążać cały czas. Rodzaje maszyn, sposób regulacji i dobór zbiornika opisuje poradnik o doborze sprężarki powietrza w zakładzie.

Wydajność swobodna, ciśnienie i moc narzędzia

Narzędzie pneumatyczne oddaje moc zależną od ciśnienia na wlocie. Gdy ciśnienie spada poniżej wartości roboczej, moment obrotowy klucza i obroty szlifierki maleją, a praca się wydłuża. Dlatego liczy się nie tylko ilość powietrza, ale i to, by pod obciążeniem ciśnienie na narzędziu nie spadało. Przy kilku odbiorcach na jednej gałęzi zdarza się, że każdy z nich pracuje dobrze osobno, a razem tracą moc, bo gałąź nie ma przepustowości na ich łączne zużycie.

Rozwiązaniem bywa pętla pierścieniowa instalacji, w której powietrze dopływa do odbiorcy z dwóch stron, albo osobne odgałęzienie dla najbardziej wymagających stanowisk. Pomaga też lokalny zbiornik przy odbiorniku o dużych, krótkich szczytach.

Przewody, złączki i przygotowanie powietrza

Nawet dobrze dobrana sprężarka nie pomoże, jeśli powietrze nie dociera do narzędzia. Zbyt cienki wąż lub złączki o małym przekroju powodują spadek ciśnienia, a narzędzie traci moc, mimo że manometr przy sprężarce pokazuje prawidłową wartość. Wąż o niewłaściwej średnicy i długości jest jedną z częstszych przyczyn słabej pracy narzędzi. Dobór przewodów i złączy opisuje artykuł o szybkozłączkach, złączkach i wężach pneumatycznych.

Narzędzia obrotowe i udarowe zwykle wymagają smarowania, które zapewnia naolejacz, albo jednorazowe oliwienie przed pracą. Powietrze musi być też osuszone i oczyszczone, bo woda i zanieczyszczenia skracają życie łopatek, łożysk i uszczelnień. Zasady układów pneumatycznych zebrano w artykule o podstawach pneumatyki.

Zestaw przygotowania powietrza przy narzędziu

Przy stanowisku z narzędziami obrotowymi montuje się zespół przygotowania powietrza: filtr z odwadniaczem, reduktor ciśnienia z manometrem i naolejacz. Filtr zatrzymuje wodę i cząstki z rur, reduktor ustawia ciśnienie robocze narzędzia niezależnie od sieci, a naolejacz dozuje olej w postaci mgły. Zespół należy dobrać na przepływ co najmniej taki, jaki pobiera stanowisko, bo niedowymiarowany sam staje się źródłem spadku ciśnienia. Do narzędzi nie wymagających oleju, jak pistolety do przedmuchiwania, naolejacz pomija się.

Narzędzia pneumatyczne czy elektryczne

Narzędzia pneumatyczne są lżejsze od elektrycznych o podobnej mocy, nie boją się przeciążenia, wilgoci ani pracy w strefach zagrożonych wybuchem. Silnik pneumatyczny można zatrzymać pod obciążeniem bez uszkodzenia. W zamian cała energia przechodzi przez sprężarkę, a jej sprawność jest niska, więc powietrze jest drogim nośnikiem energii. Przy stałej, intensywnej pracy narzędzie elektryczne bywa tańsze w eksploatacji, a pneumatyczne wygrywa tam, gdzie liczą się waga, trwałość i bezpieczeństwo.

Błędy przy doborze zasilania narzędzi

• sumowanie zużycia wszystkich narzędzi bez współczynnika jednoczesności, co kończy się przewymiarowaniem,
• pomijanie nieszczelności w starej instalacji,
• zasilanie narzędzia ciągłego z małej sprężarki tłokowej o pracy cyklicznej,
• ustawianie zbyt niskiego ciśnienia na reduktorze i zbyt cienkie węże,
• brak odwadniania i filtracji przed narzędziami.

Przed zakupem nowego narzędzia sprawdź jego zużycie i porównaj z rezerwą wydajności, którą ma instalacja. Dołożenie jednej szlifierki do stanowiska działającego na granicy możliwości zwykle oznacza spadek ciśnienia u wszystkich.