หน่วยที่ 1 หลักการเบื้องต้นของระบบนิวแมติกส์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า นิวแมติกส์และไฮดรอลกิ ส์ รหสั วชิ า 3100-0104 หน่วยท่ี 1 เร่ือง หลักการเบื้องต้นของระบบนิวแมตกิ ส์ โดย นายเอกชัย แทนโป ตาแหน่ง ครูชานาญการ แผนกวชิ าช่างไฟฟ้ากาลงั วทิ ยาลยั เทคนิคลพบุรี สานกั งานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธกิ า

1 หน่วยที่ 1 เรื่อง หลักการเบื้องต้นของระบบนิวแมตกิ ส์ สาระการเรียนรู้ 1. ความหมายของระบบนิวแมตกิ ส์ 2. หน่วยทางฟิ สิกสท์ ี่ใชใ้ นระบบนิวแมติกส์ 3. กฎพ้นื ฐานทางฟิ สิกสท์ ี่เกี่ยวขอ้ งกบั ระบบนิวแมติกส์ 4. การผลติ ลมอดั 5. ถงั เกบ็ ลมอดั 6. การปรับปรุงคุณภาพลมอดั 7. ระบบจ่ายลมอดั 8. ขอ้ ดีและขอ้ เสียของระบบนิวแมติกส์ จดุ ประสงค์ทว่ั ไป 1. เพอ่ื ใหม้ คี วามรู้ความเขา้ ใจความเป็นมาของระบบนิวแมติกส์ 2. เพอ่ื ใหม้ คี วามรู้ในกระบวนการผลติ และการจ่ายลมอดั 3. เพือ่ ใหม้ คี วามรู้ขอ้ ดีและขอ้ เสียของระบบนิวแมติกส์ 4. เพอ่ื ใหม้ ีคุณธรรม จริยธรรม และคุณลกั ษณะอนั พงึ ประสงค์ จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. อธิบายความหมายของระบบนิวแมตกิ ส์ได้ 2. อธิบายหน่วยทางฟิ สิกส์ที่ใชใ้ นระบบนิวแมตกิ สไ์ ด้ 3. อธิบายกฎพ้นื ฐานทางฟิ สิกส์ที่เกี่ยวขอ้ งกบั ระบบนิวแมติกส์ได้ 4. อธิบายชนิดและหลกั การทางานของเครื่องผลิตลมอดั ได้ 5. อธิบายโครงสร้างและส่วนประกอบของถงั เก็บลมอดั ได้ 6. อธิบายกระบวนการปรับปรุงคุณภาพลมอดั ได้ 7. อธิบายการติดต้งั ของระบบจ่ายลมได้ 8. บอกขอ้ ดีและขอ้ เสียของระบบนิวแมติกส์ได้

2 เนื้อหาสาระ นิวแมติกส์มาจากคาศพั ทภ์ าษากรีกว่า “Pneuma” หมายถงึ ลมหายใจหรือลม หรือก๊าซที่มอง ไมเ่ ห็นแต่ในปัจจุบนั หมายถึงการนาลมอดั ไปใชก้ บั เคร่ืองจกั รกลในงานอุตสาหกรรม โดยเฉพาะ การนามาใชข้ บั เคล่ือนและควบคุมอุปกรณ์หรือเคร่ืองจกั รกลต่าง ๆ ที่ใชล้ มเป็ นตน้ กาเนิดกาลงั ใน การทางาน ตวั อยา่ ง เช่น งานบรรจุหีบห่อสินค่า งานขนถา่ ยวสั ดุ การจบั ยดึ เจาะ อดั ปั๊ม ข้ึนรูป ในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ ดงั น้นั ระบบนิวแมติกส์ (Pneumatics system) หมายถึงระบบท่ีทางาน โดยใชล้ มเป็นตวั ส่งกาลงั 1.1 องค์ประกอบของระบบนิวแมตกิ ส์ โดยจะประกอบไปดว้ ยอปุ กรณ์พ้ืนฐานดงั แสดงในรูปท่ี 1.1 1. อุปกรณ์ตน้ กาลงั นิวแมติกส์ (Power unit) 2. อปุ กรณ์ปรับปรุงคุณภาพลมอดั (Treatment component) 3. อุปกรณ์ในระบบท่อจ่ายลมอดั (Piping system) 4. อุปกรณ์ควบคุมการทางาน (Controlling component) 5. อปุ กรณ์การทางาน (Actuator or Working component) 3 5 1 4 2 รูปที่ 1.1 องคป์ ระกอบพ้ืนฐานในระบบนิวแมติกส์ ที่มา : http://bpcd421.bpcd.net/file.php/1/pneumatic.pdf. 1 มีนาคม 2556. 1.1.1 อุปกรณ์ต้นกาลงั นิวแมติกส์ เป็ นอุปกรณ์ท่ีทาหน้าที่สร้างลมอดั ที่มีคุณภาพเพ่ือใช้ใน งานระบบนิวแมติกส์ซ่ึงประกอบไปดว้ ย อุปกรณ์ตน้ กาลงั ขบั เครื่องอดั อากาศและถงั เกบ็ ลมอดั

3 1.1.2 อปุ กรณ์ปรับปรุงคณุ ภาพลมอดั เป็นอปุ กรณ์ที่ทาใหล้ มอดั มคี วามสะอาดปราศจากน้า และฝ่ นุ ละอองก่อนท่ีจะนาไปใชง้ านในระบบนิวแมติกส์ ซ่ึงจะประกอบดว้ ยอปุ กรณ์ระบายความ ร้อน เครื่องกรองลมอดั หลกั อปุ กรณ์จากดั ความช้ืน และชุดบริการลมอดั (Air service unit) 1.1.3 อปุ กรณ์ในระบบท่อจ่ายลมอดั เป็นอปุ กรณ์ท่ีใชเ้ ป็นท่อทางไหลของลมอดั ในระบบนิวแม- ติกส์ ประกอบดว้ ย ท่อลมในระบบจาหน่าย ท่อลมภายในเครื่องจกั ร และขอ้ ต่อชนิดต่าง ๆ 1.1.4 อปุ กรณ์ควบคุมการทางาน ซ่ึงประกอบไปดว้ ยวาลว์ ควบคุมทิศทาง วาลว์ ควบคุมอตั รา- การไหล วาลว์ ควบคุมความดนั และวาลว์ หน่วงเวลา เป็นตน้ 1.1.5 อุปกรณ์ทางาน หมายถงึ อุปกรณ์ท่ีเปลี่ยนพลงั งานลมเป็นพลงั งานกล หรือพลงั งานรูป แบบอื่น ๆ เช่น กระบอกสูบลมชนิดต่าง ๆ มอเตอร์ลม อุปกรณ์หยิบจบั ชิ้นงานและอุปกรณ์ สุญญากาศ 1.2 หน่วยทางฟิ สิกส์ท่ีใช้ในระบบนิวแมตกิ ส์ หน่วยพ้นื ฐานทางฟิ สิกส์ในระบบ SI (Internal system of unit) แสดงไดด้ งั ตารางท่ี 1.1 ตารางท่ี 1.1 หน่วยในระบบ SI ท่ีใชใ้ นงานนิวแมติกส์และไฮดรอลิกส์ ปริมาณ สัญลกั ษณ์ หน่วย การเปล่ยี นหน่วย สูตร นิวตนั /ตารางเมตร 1 Pa = 10-5 บาร์ P = F/A ความดนั P (N/m2) หรือ ปาสคาล 1 บาร์ = 14.5 psi F = ma แรง F (Pa) = 105 Pa = 1.02 kgf/cm2 พ้ืนท่วี งกลม พ้นื ท่ี A นิวตนั (N) 1 N = 1 กิโลกรัมเมตร/วินาที2 A = πD2/4 V = A×h ปริมาตร V ตารางเมตร (m2) (kgm/s2) K = ºC + 273 อณุ หภูมิ T 1 m2 = 10000 cm2 Q = V/t อตั ราการไหล Q ลูกบาศกเ์ มตร (m3) องศาเคลวนิ (K) 1 m3 = 106 cm3 ลูกบาศกเ์ มตร/วินาที ºC = K - 273 (m3/s) 1 m3/s = 2199 f3/s

4 1.2.1 ความดัน (Pressure) ความดนั หมายถึงแรงที่กระทาในลกั ษณะกดหรือดนั ลงบนหน่ึง- หน่วยพ้ืนที่ในแนวต้งั ฉากกบั พ้นื ที่ ซ่ึงมีหน่วยวดั หลายหน่วย เช่น นิวตนั /ตารางเมตร (N/m2) หรือ ปาสคาล (Pascal: Pa) ปอนด/์ ตารางน้ิว (psi) กิโลกรัมแรง/ตารางเซนติเมตร (kgf/cm2) ส่วนค่าความดนั ที่เกิดข้ึน ณ จุดต่าง ๆ บนโลกจะแตกต่างกนั ตามสภาพของภูมอิ ากาศ และระดบั ความสูง ความดนั น้ีเรียกวา่ ความดนั บรรยากาศ (Atmospheric pressure) - หน่วยวดั ความดนั ทางเทคนิค (Technical atmospheric : at) 1 at = 14.5 psi = 0.981 bar  1 bar - หน่วยวดั ความดนั ทางฟิ สิกส์ (Physical atmospheric : atm) 1 atm = 1.033 at = 1.013 bar การอ่านค่าความดนั แบบต่าง ๆ แสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.2 ความดนั รูปท่ี 1.2 แสดงอา่ นค่าความดนั แบบต่าง ๆ ท่ีมา : .http://bpcd421.bpcd.net/file.php/1/pneumatic.pdf 1 มีนาคม 2556. จากรูปที่ 1.2 สามารถสรุปความสมั พนั ธร์ ะหว่างความดนั เกจกบั ความดนั บรรยากาศได้ ดงั น้ี ความดนั เกจ = ความดนั บรรยากาศ - 1

5 1.2.2 ความสัมพนั ธ์ของระบบหน่วย โดยที่ค่าความดนั 1 ปาสคาล คือความดนั ที่เกิดจากการ ใชแ้ รง 1 นิวตนั กดลงบนพ้นื ท่ี 1 ตารางเมตรอยา่ งสม่าเสมอ 1 Pa = 1 N/m2 เน่ืองดว้ ยปาสคาลเป็นหน่วยท่ีเลก็ มากเวลาเขียนตอ้ งใชต้ วั เลขหลายหลกั จึงมหี น่วยบาร์ (bar) เพื่อใชเ้ ขียนแทนหน่วยปาสคาล คือ 1 bar = 105 Pa = 100,000 Pa หน่วย bar สามารถเปลย่ี นเป็นหน่วย ความดนั kgf/cm2 ไดด้ งั ต่อไปน้ี 1 kgf/cm2 = 0.980665 bar = 0.981 bar 1 bar = 1.02 kgf/cm2 จะเห็นไดว้ ่าหน่วย bar และหน่วย kgf/cm2 มีค่าใกลเ้ คียงกนั มากในทางปฏบิ ตั ิจึงอนุโลม ใหใ้ ชส้ องหน่วยน้ีมคี ่าเท่ากนั 1 bar  1 kgf/cm2 ในกรณีหน่วยความดนั เป็น psi สามารถเปล่ียนใหเ้ ป็นในระบบ SI ไดด้ งั น้ี 1 bar = 14.5 psi 1 psi = 0.07 bar = 7,000 Pa หน่วยของแรงซ่ึงใชเ้ ป็ นกิโลกรัมแรง (kgf) สามารถเปล่ียนหน่วยเป็ นระบบ SI หรือ หน่วย นิวตนั ดงั ต่อไปน้ี 1 N = 0.102 kgf 1 kgf = 9.81 N ในทางปฏบิ ตั ิอนุโลมให้ 1 kgf  10 N

6 1.2.3 อณุ หภูมิ (Temperature) อุณหภูมิ หมายถึงระดบั ความร้อนที่มอี ยขู่ องสสารในสภาวะ ต่าง ๆ โดยมีเครื่องมอื วดั อณุ หภูมิ คือเทอร์โมมเิ ตอร์ (Thermometer)การวดั อณุ หภูมิของเทอร์โมมิเตอร์ จะอาศยั หลกั การการขยายตวั และหดตวั ของของเหลวที่บรรจุอยใู่ นหลอดแกว้ โดยรูปที่ 1.3 แสดง การเปรียบเทียบหน่วยวดั ของอณุ หภูมิระหว่าง เคลวิน เซลเซียส และฟาเรนไฮต์ 373° 100° 212° 273° 0° 32° 0° -273° -460° รูปท่ี 1.3 เทอร์โมมเิ ตอร์แต่ละหน่วยวดั 1.3 กฎพื้นฐานทางฟิ สิกส์ท่เี กีย่ วข้องกบั ระบบนิวแมตกิ ส์ 1.3.1 กฎของบอยล์ คิดคน้ โดย โรเบิร์ต บอยล์ (Robert Boyle) เป็นชาวองั กฤษคน้ พบระหวา่ ง ปี ค.ศ.1627-1691 กลา่ วว่า ถา้ ออกแรงกดลูกสูบในกระบอกสูบซ่ึงมกี า๊ ซบรรจุอยภู่ ายใน ปริมาตร ของกา๊ ซจะลดลงในขณะท่ีความดนั ก๊าซเพิม่ ข้ึน หรือกล่าวอีกนยั หน่ึงวา่ ณ อุณหภูมิคงท่ีปริมาตร ก๊าซจะเปล่ียนแปลงเป็ นอตั ราส่วนผกผนั กบั ความดนั ก๊าซน้นั ความสัมพนั ธ์กฎของบอยลแ์ สดงได้ ดงั รูปที่ 1.4 T( ) F V1 P1 P2 V2 รูปท่ี 1.4 แสดงความสมั พนั ธก์ ฎของบอยล์

7 จากการคน้ พบของบอยลส์ ามารถเขียนเป็นสมการไดด้ งั น้ี P1V1 = P2V2 = ค่าคงที่ เม่อื P1 คือ ความดนั เริ่มตน้ (bar) P2 คือ ความดนั สุดทา้ ย (bar) V1 คือ ปริมาตรเร่ิมตน้ (m3) V2 คือ ปริมาตรสุดทา้ ย (m3) 1.3.2 กฎของชาร์ลส์ คิดคน้ โดย จ๊าค อเล็กซองดร์ เซซาชาร์ลส์ (Jacques Alexandre César Charles) ระหวา่ งปี ค.ศ.1746 –1823 กลา่ ววา่ ท่ีความดนั อากาศคงที่ ปริมาตรของอากาศจะแปร- ผนั ตรงกบั อุณหภูมิสมั บูรณ์ของอากาศ โดยสามารถอธิบายกฎของชาร์ลส์ไดด้ งั แสดงในรูปที่ 1.5 P V2 V1 T1 T2 รูปท่ี 1.5 แสดงความสมั พนั ธข์ องกฎของชาร์ลส์ จากกฎของชาร์ลสส์ ามารถเขียนเป็นสมการไดด้ งั น้ี V1 = V2 = ค่าคงท่ี T1 T2 เม่ือ T1 คือ อุณหภูมิเร่ิมตน้ (K) T2 คือ อุณหภูมิสุดทา้ ย (K) V1 คือ ปริมาตรเริ่มตน้ (m3) V2 คือ ปริมาตรสุดทา้ ย (m3)

8 1.3.3 กฎทว่ั ไปของก๊าซ เป็นการนาความสมั พนั ธก์ ฎของบอยลแ์ ละกฎของชาร์ลส์รวมเขา้ ดว้ ย กนั สามารถสรุปความสมั พนั ธเ์ ป็นสมการไดด้ งั น้ี P1V1 = P2V2 = ค่าคงท่ี T1 T2 1.4 การผลติ ลมอดั การผลิตลมอดั เป็ นกระบวนการท่ีอดั อากาศให้มีความดนั สูงข้ึนตามความตอ้ งการ เพื่อเป็น แหล่งพลงั งานใหก้ บั ระบบนิวแมติกส์ และจ่ายไปยงั แหล่งท่ีตอ้ งการนาไปใชง้ าน โดยอาศยั มอเตอร์ ไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์เป็ นตน้ กาลงั ขบั ใหก้ บั เครื่องอดั อากาศ ขบวนการผลิตลมอดั สามารถแสดง เป็นแผนผงั การแบ่งชนิดของเคร่ืองอดั อากาศตามลกั ษณะการเคล่ือนท่ีไดด้ งั รูปที่ 1.6 (Air Compressor) รูปที่ 1.6 แสดงแผนผงั การแบ่งชนิดของเคร่ืองอดั อากาศ

9 1.4.1 เคร่ืองอดั อากาศแบบเคลื่อนทต่ี ามแนวเส้นตรง แบ่งออกเป็น 2 ชนิดดงั น้ี 1. เคร่ืองอัดอากาศแบบลูกสูบ (Piston compressor) เคร่ืองอดั อากาศชนิดน้ีทางาน โดยการอดั อากาศท่ีบรรจุอยใู่ นกระบอกสูบใหม้ ปี ริมาตรน้อยลงและทาใหค้ วามดนั เพ่ิมข้ึน ก่อนจะ ส่งไปเก็บภายในถงั เก็บลม ซ่ึงสามารถผลิตความดนั ไดต้ ้งั แต่ความดนั ต่าถงึ ความดนั สูง มีราคาถกู ประสิทธิภาพดี และเป็นที่นิยมใชก้ นั ในงานอุตสาหกรรมทว่ั ไป สามารถแบ่งตามชนิดการอดั ได้ 2 แบบ คือเครื่องอดั อากาศแบบลกู สูบอดั ช้นั เดียวและแบบลูกสูบอดั สองช้นั 1) เครื่องอดั อากาศแบบลูกสูบอดั ช้ันเดยี ว การทางานเริ่มตน้ จงั หวะลกู สูบเลื่อนลง ล้ินดูดจะเปิ ด ล้ินอดั จะปิ ดโดยลิ้นดูดจะดูดอากาศเขา้ กระบอกสูบ และในจงั หวะลูกสูบเล่ือนข้ึน หรือจงั หวะอดั ล้ินดูดจะปิ ด ลน้ิ อดั จะเปิ ดเป็นการอดั ใหอ้ ากาศมีความดนั เพิ่มข้ึน เครื่องอดั อากาศ ชนิดน้ีสามารถอดั อากาศให้มีความดนั เพิม่ ข้ึน 4-10 บาร์ ลกั ษณะการทางานของเคร่ืองอดั อากาศ แบบลกู สูบอดั ช้นั เดียว แสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.7 รูปที่ 1.7 แสดงลกั ษณะการทางานของเครื่องอดั อากาศแบบลูกสูบอดั ช้นั เดียว ท่ีมา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ท่ี 18. 2) เคร่ืองอดั อากาศแบบลูกสูบอดั สองช้ัน เครื่องอดั อากาศแบบน้ีจะมีกระบอกสูบ 2 ตวั ดังแสดงในรูปท่ี 1.8 ลกั ษณะของเคร่ืองอดั อากาศแบบน้ีกระบอกสูบตวั ที่สองรับอากาศ หลงั จากการอดั ของกระบอกสูบตวั แรกผา่ นท่อระบายความร้อน แลว้ อดั อากาศใหม้ ีแรงดันเพ่ิม สูงข้ึนโดยมีความดนั อากาศอยทู่ ่ี 15-30 บาร์

10 รูปท่ี 1.8 แสดงเคร่ืองอดั อากาศแบบลกู สูบอดั สองช้นั ที่มา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ท่ี 18. 2. เคร่ืองอดั อากาศแบบไดอะแฟรม (Diaphragm compressor) ดงั แสดงในรูปที่ 1.9 เป็นเครื่องอดั อากาศอาศยั แผน่ ไดอะแฟรมเป็นตวั ดูดอดั อากาศและเป็นตวั แยกลิ้นดูดและล้ินอดั ออก จากลูกสูบขบั ทาให้ลมอดั ท่ีไดม้ ีความสะอาดปราศจากน้ามนั หล่อล่ืน เหมาะกบั การใชใ้ นงาน อุตสาหกรรมเก่ียวกบั อาหาร ยาและเคมี รูปที่ 1.9 แสดงเครื่องอดั อากาศแบบไดอะแฟรม ที่มา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ท่ี 18. 1.4.2 เคร่ืองอดั อากาศแบบเคล่ือนทีต่ ามแนวเส้นรอบวง แบ่งออกเป็น 3 ชนิดดงั น้ี 1. เคร่ืองอดั อากาศแบบใบพัดเลื่อน (Slide vane rotary compressor) เครื่องอดั แบบ น้ีมีตวั ใบพดั เลอ่ื นจะยดึ ติดอยกู่ บั โรเตอร์และวางเย้ืองศนู ยก์ บั ตวั เรือน ในขณะหมนุ ตวั ใบพดั จะถูก แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ทาให้ใบพดั เลื่อนเล่ือนออกจากตัวโรเตอร์และดูดอากาศผ่านทางท่อลมเขา้ อากาศจะถกู บีบอดั จากการเคล่ือนที่ของใบพดั เล่ือนกบั ตวั เรือนทาใหอ้ ากาศมีความดนั เพ่มิ ข้ึน และ จะไหลออกทางช่องลมออก ลมอดั ท่ีไดจ้ ะมีความราบเรียบสม่าเสมอ และไม่มเี สียงดงั สามารถผลติ ลมอดั ได้ 4-10 บาร์ ลกั ษณะของเครื่องอดั อากาศแบบใบพดั เลือ่ นแสดงไดด้ งั รูปที่ 1.10

11 ใบพดั เล่อื น โรเตอร์ รูปที่ 1.10 แสดงเครื่องอดั อากาศแบบใบพดั เลอื่ น ท่ีมา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ท่ี 19. 2. เคร่ืองอดั อากาศแบบสกรู (Screw compressor) เครื่องอดั อากาศชนิดน้ีมเี พลาอยสู่ อง แกน เพลาตวั ที่หน่ึงมีสกรูซ่ึงมีสนั ฟันนูน และเพลาตวั ท่ีสองจะมีสกรูท่ีมีสันฟันเวา้ สกรูท้งั สอง ประกอบอยภู่ ายในเรือนเดียวกนั และวางขบกนั อยู่ โดยมที ิศทางการหมนุ เขา้ หากนั ทาใหส้ ามารถอดั อากาศจากดา้ นหน่ึงไปสู่อกี ดา้ นหน่ึงได้ สามารถผลิตอตั ราการจ่ายลมไดถ้ งึ 170 m3/min ที่ความดนั ลม 10 บาร์ เครื่องอดั อากาศแบบสกรูแสดงไดด้ งั รูปที่ 1.11 เพลาตัวท่ี 2 มีสนั ฟันเว้า เพลาตวั ท่ี 1 มีสันฟันนูน รูปที่ 1.11 แสดงเคร่ืองอดั อากาศแบบสกรู ท่ีมา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ที่ 19. 3. เคร่ืองอัดอากาศแบบกงั หัน (Turbine compressor) ใช้หลกั การอดั อากาศดว้ ย กงั หนั ใบพดั นิยมใชก้ บั งานท่ีตอ้ งการอดั อากาศท่ีมีปริมาณมาก ๆ อตั ราการไหลของลมสูงแบ่ง ออกไดต้ าม ลกั ษณะโครงสร้างดงั น้ี 1) แบบลมไหลตามแกนเพลา (Axial flow compressor) ดงั แสดงในรูปที่ 1.12 ก. 2) แบบลมไหลวนรอบกงั หนั (Radial flow compressor) ดงั แสดงในรูปท่ี 1.12 ข.

12 ลมออก ทศิ ทางการหมนุ ทางสง่ ลมเข้า ออก ทางสง่ ลมออก ก. แบบลมไหลตามแกนเพลา ข. แบบไหลวนรอบกงั หนั รูปท่ี 1.12 แสดงเคร่ืองอดั อากาศแบบกงั หนั ท่ีมา: www.mtcontrol.com/mtcontrol/UserFiles/Automation01.pdf. 3 มนี าคม 2556. 1.5 ถงั เกบ็ ลมอัด (Air receiver) ถงั เก็บลมอดั เป็ นอุปกรณ์ท่ีกักเก็บลมอดั ท่ีไดร้ ับมาจากเคร่ืองอดั อากาศ และจ่ายลมอดั ออกไปใชง้ านดว้ ยความดนั ลมคงที่สม่าเสมอ และช่วยใหม้ ีปริมาณลมเพียงพอต่อการใชง้ าน โดย ถงั เกบ็ ลมอดั มสี ่วนประกอบต่าง ๆ ดงั รูปท่ี 1.13 45 6 3 7 8 2 1 ก. ส่วนประกอบถงั เกบ็ ลมอดั ข. สัญลกั ษณ์ รูปที่ 1.13 แสดงส่วนประกอบของถงั เก็บลมอดั และสญั ลกั ษณ์ หมายเลข 1. ถงั เกบ็ ลมอดั 5. วาลว์ นิรภยั 2. ช่องทาความสะอาด 6. ท่อลมออก 3. ท่อลมเขา้ 7. วาลว์ ปิ ด-เปิ ด 4. เกจวดั ความดนั 8. วาลว์ ระบายน้าท้ิง

13 ถงั เก็บลมอดั โดยทว่ั ไปมีอยู่ 2 แบบ คือแบบแนวนอนและแบบแนวต้งั ดงั แสดงในรูปที่ 1.14 ก. ถงั เกบ็ ลมแบบแนวนอน ข. ถงั เกบ็ ลมแบบแนวต้งั รูปท่ี 1.14 แสดงถงั พกั ลมแบบแนวนอนและแนวต้งั 1.6 การปรับปรุงคุณภาพลมอัด การปรับปรุงคุณภาพลมอดั เป็นกระบวนการปรับปรุงคณุ ภาพลมอดั เพื่อใหพ้ ร้อมก่อนนาไป ใชง้ าน เน่ืองจากลมอดั ที่ออกจากเคร่ืองผลติ ลมน้นั จะมคี วามร้อน ฝ่ นุ ละออง ความช้ืน ซ่ึงอาจมี ผลต่อการทางานของอุปกรณ์ทางานหรือวาลว์ ให้เกิดความเสียหายหรือมีอายกุ ารใชง้ านท่ีส้ันลง ดงั น้ันก่อนที่จะนาลมอดั ไปใชง้ านจาเป็ นท่ีจะตอ้ งมีการปรับปรุงคุณภาพลมอดั เสียก่อน ซ่ึงการ ปรับปรุงคุณภาพลมอดั สามารถแบ่งอปุ กรณ์ออกได้ 4 ส่วน ดงั แสดงในรูปท่ี 1.15 ส่วนท่ี 1 ส่วนท่ี 3 อุปกรณ์ระบายความร้อน อุปกรณ์กาจดั ความชืน้ ส่วนท่ี 2 ส่วนท่ี 4 อุปกรณ์กรองลม ชุดบริการลมอัด หลกั รูปท่ี 1.15 แสดงอุปกรณ์ในการปรับปรุงคุณภาพลมอดั

14 1.6.1 อปุ กรณ์ระบายความร้อน (After cooler) ทาหนา้ ที่ระบายความร้อนออกจากลมอดั เพ่ือ ใหล้ มอดั มีอุณหภูมติ ่าลง โดยสามารถแบ่งตามลกั ษณะการทางานได้ 2 แบบ คือ 1. ระบายความร้อนด้วยลม การระบายความร้อนดว้ ยวิธีน้ีจะใชพ้ ดั ลมเป็ นตวั ระบาย ความร้อน โดยอุปกรณ์ระบายความร้อนดว้ ยลมและสญั ลกั ษณ์แสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.16 ก. ส่วนประกอบอปุ กรณ์ระบายความร้อนดว้ ยลม ข. สัญลกั ษณ์ รูปที่ 1.16 แสดงอุปกรณ์ระบายความร้อนดว้ ยลมและสญั ลกั ษณ์ ที่มา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ท่ี 30. 2. ระบายความร้อนด้วยนา้ การระบายความร้อนดว้ ยวธิ ีน้ีจะใหล้ มร้อนไหลสมั ผสั กบั ท่อน้าเยน็ เพ่ือลดอุณหภูมิของลมร้อนใหต้ ่าลง โดยอุปกรณ์ระบายความร้อนดว้ ยน้าและสญั ลกั ษณ์ แสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.17 ก. ส่วนประกอบอุปกรณ์ระบายความร้อนดว้ ยน้า ข. สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 1.17 แสดงอุปกรณ์ระบายความร้อนดว้ ยน้าและสญั ลกั ษณ์ ท่ีมา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ท่ี 30.

15 1.6.2 อุปกรณ์กรองลมหลกั (Main line filter) มีลกั ษณะเป็ นถว้ ยกระเปาะแกว้ ภายในมีไส้- กรองอากาศ อุปกรณ์กรองลมหลกั แสดงไดด้ งั รูปที่ 1.18 เป็ นอุปกรณ์กรองลมขนาดใหญ่จะทา หนา้ ท่ีกรองฝ่ นุ ละอองต่าง ๆ รวมท้งั เป็นอุปกรณ์ดกั น้าออกจากลมอดั ก. ส่วนประกอบอุปกรณ์กรองลมหลกั ข. สัญลกั ษณ์ รูปที่ 1.18 แสดงอปุ กรณ์กรองลมหลกั และสญั ลกั ษณ์ ที่มา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ที่ 33. 1.6.3 อปุ กรณ์กาจดั ความชื้น(Air drier) เป็นอปุ กรณ์ที่ใชก้ าจดั ความช้ืนออกจากลมอดั ภายหลงั จากลมอดั ผา่ นเครื่องระบายความร้อนมาแลว้ จะไม่สามารถกาจดั ความช้ืนหรือไอน้าไดห้ มดจาเป็นตอ้ ง ใชเ้ ครื่องกาจดั ความช้ืน โดยสามารถแบ่งตามลกั ษณะการทางานได้ 3 แบบ 1. อปุ กรณ์กาจดั ความชื้นด้วยความเยน็ ทางานโดยการใหล้ มท่ีมีความช้ืนไหลผา่ นหอ้ ง ทาความเยน็ เพ่อื ใหไ้ อน้ากลน่ั ตวั เป็นของเหลวตกลงในชุดดกั น้า อุปกรณ์กาจดั ความช้ืนดว้ ยความ เยน็ และสญั ลกั ษณ์ แสดงดงั รูปท่ี 1.19 ก. ส่วนประกอบอุปกรณ์กาจดั ความช้ืนดว้ ยความ ข. สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 1.19เยน็ แสดงอปุ กรณก์ าจดั ความช้ืนดว้ ยความเยน็ และสญั ลกั ษณ์ ท่ีมา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ที่ 31.

16 2. อปุ กรณ์กาจดั ความชื้นด้วยสารดูดความชื้น เป็นการกาจดั ความช้ืนดว้ ยวิธีใหล้ มอดั ไหลผา่ นสารเคมี เช่น ผงชอร์ค แมกนีเซียมคลอไรด์ ลเิ ทียมคลอไรดห์ รือแคลเซียมคลอไรด์ ทาให้ เกิดปฏิกิริยาทางเคมโี ดยท่ีความช้ืน หรือ ไอน้ารวมตวั กบั สารเคมดี งั กลา่ วเป็นสารละลายแลว้ ตกลง ดา้ นล่าง ลมอดั ที่แหง้ จะไหลออกผา่ นช่องทางออกดา้ นบน อปุ กรณ์ในการจากดั ความช้ืนดว้ ยสารดูด ความช้ืนและสญั ลกั ษณ์แสดงไดด้ งั รูปที่ 1.20 ก. ส่วนประกอบอุปกรณ์กาจดั ความช้ืนดว้ ยสารดดู ความช้นื ข. สญั ลกั ษณ์ รูปท่ี 1.20 แสดงอุปกรณ์กาจดั ความช้ืนดว้ ยสารดูดความช้ืนและสญั ลกั ษณ์ ท่ีมา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ท่ี 31. 3. อุปกรณ์กาจดั ความชื้นใช้พื้นผวิ เป็ นรูพรุน เป็ นการกาจดั ความช้ืนดว้ ยวิธีใหล้ มอดั ไหลผ่านวสั ดุท่ีมีพ้ืนผิวเป็ นรูพรุน เช่น เม็ดซิลิกาเจล หรืออะลูมินา ทาหน้าท่ีดกั จบั ความช้ืนและ กลน่ั ตวั เป็นหยดน้าไหลออกผา่ นทางช่องระบายน้า มดี ว้ ยกนั 2 ถงั ใชง้ านทีละถงั จนกระทงั่ ความช้ืน เกิดการอ่ิมตวั แลว้ จึงใชง้ านถงั ใหม่ ส่วนถงั เก่าจะนาไปผ่านขบวนการไล่ความช้ืนดว้ ยความร้อน แลว้ สามารถนากลบั มาใช้ใหม่ได้อีก อุปกรณ์กาจัดความช้ืนใช้พ้ืนผวิ เป็ นรูพรุนและสญั ลกั ษณ์ แสดงไดด้ งั รูปที่ 1.21 วสั ดุดูดซบั ความช้ืน ก. ส่วนประกอบอปุ กรณ์กาจดั ความช้นื ใชพ้ ้ืนผิวรูพรุน ข. สัญลกั ษณ์ รูปท่ี 1.21 แสดงอปุ กรณก์ าจดั ความช้นื ดว้ ยวสั ดุพ้ืนผวิ เป็นรูพรุนและสญั ลกั ษณ์ ที่มา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ที่ 32.

17 1.6.4 ชุดบริการลมอดั (Air service unit) เป็นอปุ กรณ์ปรับปรุงคุณภาพลมอดั ข้นั ตอนสุดทา้ ย ก่อนท่ีจะนาลมอดั ไปใชก้ บั อุปกรณ์ต่าง ๆ ในระบบนิวแมติกส์ โครงสร้างชุดบริการลมอดั แสดง ได้ดังรู ปที่ 1.22 ประกอบด้วยอุปกรณ์กรองลม อุปกรณ์ควบคุมความดนั และอุปกรณ์ผสม น้ามนั หล่อลืน่ ส่วนอปุ กรณ์จริงของชุดบริการลมอดั และสญั ลกั ษณ์แสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.23 1. อุปกรณ์กรองลม ทาหนา้ ท่ีกรองฝ่ นุ ละอองสิ่งสกปรกที่มากบั ลมอดั มีความสะอาด ก่อนนาไปใชง้ าน 2. อปุ กรณ์ควบคมุ ความดนั ทาหนา้ ที่ควบคุมความดนั ลมอดั ใหค้ งท่ีและรักษาปริมาณ ลมอดั ใหส้ ม่าเสมอ 3. อปุ กรณ์ผสมนา้ มนั หล่อลื่น ทาหนา้ ท่ีผสมน้ามนั หล่อเลื่อนกบั ลมอดั เขา้ ดว้ ยกนั เพ่ือ ช่วยหล่อลืน่ ชิ้นส่วนของอปุ กรณ์นิวแมติกส์ และลดแรงเสียดทานในการเคล่อื นที่ของอุปกรณ์ รูปที่ 1.22 แสดงโครงสร้างชุดบริการลมอดั ท่ีมา : สานกั พฒั นาเทคนิคศกึ ษา, 2553:หนา้ ที่ 33. ก. อปุ กรณ์จริง ข. สัญลกั ษณ์ ค. สญั ลกั ษณ์แบบยอ่ รูปท่ี 1.23 แสดงอุปกรณ์จริงของชุดบริการลมอดั และสญั ลกั ษณ์ ที่มา: www.mtcontrol.com/mtcontrol/UserFiles/Automation01.pdf. 3 มีนาคม 2556.

18 1.7 ระบบส่งจ่ายลมอดั ระบบส่งจ่ายลมอดั เป็ นการจ่ายลมอดั ท่ีผลิตได้ส่งไปยงั อุปกรณ์ในระบบนิวแมติกส์โดยใช้ ระบบท่อในการส่งลมอดั ซ่ึงประกอบดว้ ยอปุ กรณ์ต่าง ๆ แสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.24 1-2 % รูปท่ี 1.24 แสดงอปุ กรณ์ในการส่งจ่ายลมอดั 1.7.1 การเดนิ ท่อส่งลม สามารถแบ่งลกั ษณะการเดินท่อส่งลมได้ 2 แบบ 1. การเดินท่อส่งลมแบบแยกสาขา เหมาะสาหรับโรงงานขนาดเลก็ มจี านวนอุปกรณน์ ิว แมติกส์ไม่มาก มีขอ้ เสียคือเมื่อใชอ้ ุปกรณ์นิวแมติกส์พร้อมกนั ๆ จะทาให้ความดนั ลมที่หวั จ่าย ปลายทางจะลดนอ้ ยลง การเดินท่อส่งลมแบบแยกสาขาแสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.25 รูปที่ 1.25 แสดงการเดินท่อลมแบบแยกสาขา

19 ในการต่อท่อแยกจากท่อลมหลกั จะตอ้ งต่อแยกจากด้านบนของท่อลมหลกั ทามุม ประมาณ 30º โคง้ ลงดา้ นล่างโดยมีรัศมีความโคง้ ของท่อแยก 5 เท่าของเสน้ ผ่านศูนยก์ ลางของท่อ แยกเพ่อื เป็นการดกั น้า การต่อท่อแยกออกจากท่อลมหลกั แสดงไดด้ งั รูปที่ 1.26 30º r = 5D D รูปท่ี 1.26 แสดงการต่อท่อแยกออกจากท่อลมหลกั 2. การเดนิ ท่อส่งลมแบบวงแหวน เป็นการจ่ายลมแบบกระจาย จะทาใหค้ วามดนั ลม แต่ ละหวั จ่ายมีความดนั ลมสม่าเสมอ เป็ นการแกป้ ัญหาการสูญเสียความดนั แต่จะทาใหเ้ พิ่มจานวน ท่อลมมากข้ึน การเดินท่อส่งลมแบบวงแหวนแสดงไดด้ งั รูปท่ี 1.27 รูปที่ 1.27 แสดงการเดินท่อลมแบบวงแหวน

20 1.7.2 ชนิดของท่อลม สามารถแบ่งตามลกั ษณะการใชง้ านได้ 4 ชนิด คือ 1. ท่อเหลก็ เป็นท่อเหลก็ อ่อนชุบกลั วาไนซ์ (Galvanize) เพ่ือป้องการการผกุ ร่อนใช้ใน การเดินท่อจ่ายลมหลกั ทว่ั ไป 2. ท่อสแตนเลส ลกั ษณะการใชง้ านเหมอื นท่อเหลก็ เหมาะสาหรับงานอุตสาหกรรมที่ ตอ้ งการลมอดั ที่มีความสะอาดมาก ๆ เช่น อตุ สาหกรรมอาหาร ยา เป็นตน้ 3. ท่อยาง ลกั ษณะการใชง้ านของท่อยางในงานท่ีตอ้ งการความยดื หยนุ่ ในการทางาน หรือทางานกลางแจง้ เช่น เคร่ืองมอื ลมต่าง ๆ หรือต่อระหวา่ งหวั จ่ายลมกบั เครื่องจกั ร 4. ท่อลมพลาสติก เป็ นท่อลมที่ใชต้ ่อเชื่อมระหว่างอุปกรณ์นิวแมติกส์ภายในเคร่ือง- จกั รเขา้ ดว้ ยกนั 1.8 ข้อดีและข้อเสียของระบบนิวแมตกิ ส์ 1.8.1 ข้อดขี องระบบนิวแมตกิ ส์ 1. ลมอดั สามารถกกั เก็บไวไ้ ด้ 2. มคี วามสะอาดและมีความปลอดภยั 3. สามารถควบคุมความเร็ว ความดนั และแรง ของลมอดั ไดง้ ่าย 4. อปุ กรณ์มโี ครงสร้างง่าย ๆ ทนทาน ซ่อมบารุงรกั ษาไดง้ ่าย มอี ายกุ ารใชง้ านนาน 5. อุปกรณ์นิวแมติกส์สามารถใชเ้ กินกาลงั ไดโ้ ดยไมไ่ ดร้ ับความเสีย 6. สามารถส่งผา่ นกาลงั โดยใชท้ ่อในระยะทางไกล 7. ลมอดั สามารถใชแ้ ลว้ ปลอ่ ยท้ิงได้ 8. ไม่เกิดการระเบิดหรือติดไฟง่ายเมื่อร่ัวซึม 1.8.2 ข้อเสียของระบบนวิ แมตกิ ส์ 1. การทางานของอุปกรณน์ ิวแมตกิ ส์มีเสียงดงั ในขณะระบายลมท้ิง 2. ลมอดั มีความช้ืนและฝ่ นุ ละออง ถา้ ลมอดั ไม่สะอาดจะทาใหอ้ ายกุ ารใชง้ านของอุปกรณ์ นิวแมติกส์ส้นั ลง 3. ความดนั ของลมอดั มีการเปลี่ยนแปลงตามอณุ หภูมิ 4. ไดข้ นาดแรงนอ้ ยกวา่ เม่ือเทียบกบั อปุ กรณ์ไฮดรอลิกส์ท่ีมีขนาดเท่ากนั

21 สรุป ระบบนิวแมติกส์ เป็นระบบท่ีใชล้ มอดั ส่งไปตามท่อลม เพ่ือเป็นตวั กลางในการส่งกาลงั โดย มีอุปกรณ์ทางานจะทาหน้าท่ีเปล่ียนพลงั งานลมเป็ นพลงั งานกล นอกจากอุปกรณ์การทางานแลว้ ระบบนิวแมติกส์ยงั มีอุปกรณ์พ้ืนฐานประกอบดว้ ย อุปกรณ์ตน้ กาลงั ทาหน้าท่ีเพิ่มความดนั ใหก้ บั อากาศ อุปกรณ์ปรับปรุงคุณภาพลมอดั ทาหน้าที่กรองฝ่ ุนละอองและความช้ืนที่มากบั อากาศ อุปกรณ์ในระบบท่อจ่ายลมอดั เป็ นอุปกรณ์ที่ทาหนา้ ส่งลมอดั ไปยงั วาลว์ หรืออุปกรณ์ทางานใน ระบบนิวแมติกส์ และอปุ กรณ์ควบคุมการทางานหรือที่เรียกว่าวาลว์ ควบคุมทิศทางมีหนา้ ที่ในการ ควบคุมการเคลื่อนท่ีของกระบอกสูบและมอเตอร์ลม ซ่ึงกระบวนการทางฟิ สิกห์ที่เก่ียวขอ้ งกบั ระบบนิวแมติกส์ จะเป็นไปตามกฎของบอยล์ กฎของชาร์ลส์ และกฎทว่ั ไปของก๊าซ ********************************************

22 จบหน่วยท่ี 1

23