ทำความรู้จักอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบนิวแมติก สำหรับผู่เริ่มต้น

• ระบบนิวแมติก พื้นฐาน

     ระบบลมอัด (air compressor system) หรือระบบนิวแมติกส์ จะทำงานได้ก็จะต้องประกอบด้วยชุดต้นกำลังในที่นี้เรานิยมเรียกว่า ปั๊มลม ปั๊มลมจะทำหน้าที่ส่งลมอัดให้กับอุปกรณ์ในระบบนิวแมติกส์ จากปั๊มลมไปสู่เครื่องระบายความร้อน ไปสู่เครื่องทำลมแห้ง ไปสู่ชุดกรองลม ไปสู่วาล์วลม ไปสู่กระบอกลมหรือมอเตอร์หรือหัวขับลม ทำให้ระบบทำงานได้ เราลองมาดูลายละเอียดเบื้องกันครับว่ามีอย่างไรบ้าง

เริ่มต้นจากอุปกรณ์ตัวแรก

1.  เครื่องอัดลม (air compressor) เป็นตัวที่จะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานเครื่องยนต์ ให้เป็นพลังงานลมอัด เพื่อที่จะสร้างความดันสูงกว่าความดันบรรยากาศ อาจจะแบ่งเครื่องปั้มลมออกเป็นเป็น 3 ขนาด คือขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ ตัวปั๊มลมจะสร้างความดันลมอัดได้ระหว่าง 1-16 บาร์(bar)(หรือบางรุ่นอาจจะสร้างความดันได้มากกว่า 16บาร์ขึ้นไป) ส่วนมากอุปกรณ์นิวแมติกส์จะใช้แรงดันอยู่ไม่เกิน 10 บาร์(bar)

โครงสร้างของเครื่องปั๊มลม ที่มีขายในท้องตลาด แบ่งออกเป็น2แบบลูกสูบ และแบบสกรู (มีเสียงเงียบและจะพบในระบบใหญ่ที่มีการใช้ปริมาณลมเยอะ)

2.  เครื่องระบายความร้อนลมอัด (heal exchanger) เนื่องจากเครื่องอัดลมทำงานโดยอัดอากาศจากความดันบรรยากาศปกติ ให้มีความดันสูงจึงมีความร้อนสะสมในระบบมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องลดอุณหภูมิของลมอัด ก่อนที่จะนำไปใช้งาน (ระบบเล็กๆอาจจะไม่ใช้ aheal exchanger ก็ได้)

3. ชุดกรองเมนลม (Main Line Air Filter) จะมีหน้าที่กรองน้ำ กรองเศษฝุ่น/ผง เล็กๆ ก่อนเข้าสู่ระบบ จะมีความละเอียดที่  0.01 ไมครอน.  1 ไมครอน.  3 ไมครอน หรือ 5 ไมครอน เป็นต้น

4.  เครื่องทำลมให้แห้ง (air dryer) เนื่องจากความกดอากาศที่สูงภายในระบบลมอัดจึง มีความชื้นปะปนอยู่มาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเอาความชื้นออกจากลมอัดให้ได้มากที่สุด เพื่ออยืดอายุการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ (ระบบเล็กๆอาจจะไม่ใช้ air dryer ก็ได้)

5.  อุปกรณ์กรองลม หรือ ชุดปรับปรุงคุณภาพลม

      5.1 กรองลม (air filter) มีความสำคัญมากในระบบลม จะมีหน้าที่กรองน้ำ กรองเศษฝุ่น/ผง เล็กๆ ก่อนเข้าสู่ระบบจะช่วยยืดอายุการทำงานของอุปกรณ์ได้เป็นอย่างดี

     5.2. วาล์วลดความดัน (pressure regulator valve) มีความสำคัญมากในระบบลมเช่นเดียวกันเพราะอุปกรณ์บางอย่างออกแบบสำหรับรับแรงดันไม่เท่ากัน ดั้งนั้นการลดแรงดันให้เหมาะสม และการปรับให้ถูกต้อง ช่วยยืดอายุการทำงานของอุปกรณ์ได้เป็นอย่างดี

     5.3  อุปกรณ์จ่ายน้ำมันหล่อลื่น (oil lubricator) เนื่องจากอุปกรณ์นิวแมติกส์ส่วนใหญ่ เช่น วาว์ลลม,กระบอกลม,หัวขับลม ต้องการน้ำมันในการหล่อลื่นถ้าหากไม่มีการหลื่อลื่นแล้ว อุปกรณ์จะเสียหายเร็วมาก แต่ ในงานนิวแมติกส์บางประเภท เช่นระบบนิวแมติกส์งานอาหาร หรือ งานที่ต้องใช้ลมเข้าไปเป็นส่วนผสมเราจึงไม่ต้องการน้ำมันให้เข้าไปสู่ระบบเด็ดขาด...... ดั้งนั้นเวลาเลือกอุปกรณ์ประเภทนี้ ต้องพริจารณางานของเราให้ดีนะครับ ไม่งั้นเสียหายแน่ๆครับ

6.  อุปกรณ์เก็บเสียง (air silencer) ลมอัดเมื่อถูกใช้งานแล้วจะระบายทิ้งออกสู่บรรยากาศ โดยออกมาทางรูระบาย ถ้าไม่มีตัวเก็บเสียงมาติดตั้งที่รูระบายแล้ว เมื่อลมอัดถูกระบายทิ้งออกสู่บรรยากาศจะมีเสียงดัง วาล์วเก็บเสียงบางรุ่นยังถูกออกแบบให้สามารถ ปรับอัตราการไหลของลมได้อีกด้วย จะทำให้เราควบคุมความเร็วของกระบอกลมหรือหัวขับลมหรือมอเตอร์ลม ได้อีกด้วย

7.  วาล์วเปลี่ยนทิศทางลม (air flow change valve) เป็นหัวใจสำคัญของระบบเลยก็ว่าได้ วาล์วลมจะทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางลมตามความต้องการของเราโดยเฉพาะการควบคุมกระบอกลม จะมีวงจรต่างๆมากมาย เช่น วาล์ว แบบ 3/2 , 4/2 , 5/2 , 5/3 เป็นต้น

8.  วาล์วบังคับความเร็ว (speed control valve) วาล์วตัวนี้จะทำหน้าที่ปรับอัตราการไหลของลม(ไม่ใช่ปรับแรงดันลม) ให้เข้าสู่ระบบมากหรือน้อยตามต้องการได้ ส่งผลใ้ห้เราบังคับความเร็วของอุปกรณ์ได้เช่น กำหนดความเร็วของการเคลื่อนที่แกนกระบอกลมได้

9.  กระบอกสูบลม (air cylinder) จะทำหน้าที่เปลี่ยนจากพลังงานลมให้เป็นพลังงานกล คือพูดง่ายๆ เอาลมจ่ายเข้าที่ท้ายกระบอกลมจะไปพลักลูกสูบทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ แกนที่ติดกับลูกสูบจะเคลื่อนที่ไปด้วย เราจะประโยนน์ตรงนี้นำไปใช้งานโดย การพลัก/ดัน/ดึง ชิ้นงานได้ แรงของกระบอกลมไม่ธรรมดานะครับ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่ สามารถดันของได้น้ำหนักเป็น หลายร้อยกิโลกรัม เลยนะครับ

 กฎเบื้องต้นของระบบนิวแมติก

P=F/A
P = Pressure , แรงดัน
F = Force , แรงกระทำ
A = Area , พื้นที่หน้าตัดที่ถูกแรงกระทำ
               ในระบบนิวแมติกจะมีสัมพันธ์ที่จะต้องพิจารณาคือ อุณหภูมิ ความดัน แรง และปริมาตร กฎการถ่ายความดันของปาสคาล (Pascal’s Law) กฎปริมาตรและกฎความดันของบอยส์ (Boyle’s Law) จะกล่าวถึงในในบทความถัดไป
     ความดัน (Pressure)ความดันภายในโลกของเรามีการเปลี่ยนแปลงตามพื้นที่ต่างๆ โดยเฉพาะยิ่งสูงขึ้นความดันจะลดลง เราจึงใช้บริเวณความสูงน้ำทะเลเข้ามาอ้างอิง
   หน่วยวัดความดันทางเทคนิคทั่วไปคือ (At) หรือ Atmospherel มีหลายหน่วย เช่น กิโลปอนด์ต่อตารางเซนติเมตร (kp/cm2) หรือนิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) หรือปอนด์ต่อตารางนิ้ว (lb/in2) หรือพาสคัล (Pascal) หรือกิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร (kgf/cm2)

1 at = 1 kp/cm2 = 10 m ความสูงของน้ำ
แต่หน่วยความดันที่นิยมใช้ในระบบ SI มีหน่วยดังนี้
1 Pa (ปาสคาล) = 1 N/m2 = 10-5 bar
1 at = 1 kp/cm2 = 1 bar

ตารางแปลงความดันระบบนิวติก https://www.unitconverters.net/pressure-converter.html