机器建造者优化气动回路管道体积

多管式安装的插入式气动阀的出现为机械制造商带来了福音。它允许他们安装完整的阀门包在一个安全的位置上的机器。使用d接头、串行接口模块或类似的单点布线系统，所有的电气控制输出都可以输入到歧管上的一个位置，极大地简化了布线。减少了管道问题，因为一个单一的空气压力管道可以用于供应一个共同的压力通道。同样的优点也适用于公共排气道。更换阀门不再需要水管工和电工，因为更换任何阀门都不会干扰电气连接或管道。

油管体积过大会增加能源成本

与大多数预付款一样，这种安排也有一些缺点，这取决于应用程序。其中之一是关于能源节约的考虑。大多数电路包括从阀门到执行机构的两条空气管道，一条用于延伸，一条用于收缩。每次阀门循环时，执行器都在一侧或另一侧加压。当然，连接它们的软管或管子也必须加压。在进行尺寸计算时，油管体积通常被忽略，但不应总是被忽略。

油管体积不提供任何工作，只是一种将压缩空气的能量转移到执行器的手段。无关紧要的?也许吧。但根据应用程序的不同，这些量可能非常大。

阀门歧管到执行机构的距离

包装设施的瓦楞纸箱被竖立在夹层，并下降到主要楼层，在那里它们被填充、密封和托盘化。下拉盒采用重力来降低盒，但合并了一系列机械停止，以按要求排序。每个停止包括一对2英寸孔x 1英寸行程气缸操作制动器，停止盒子和释放它时，需要。总的来说，每一个下降包括四个止动器，这意味着总共有八个执行机构和四个阀门来控制它们。

该换向控制阀位于一个单一歧管的中心位置，呈现一个清洁和紧凑的包装。然而，歧管到执行器的距离从10英尺到25英尺不等。在操作过程中，每次阀门换档时，它会排出一段油管，并充满另一段油管。考虑到体积很小，我们可能仍然认为这是无关紧要的，但让我们看看数字。

阀箱

量化体积

假设油管外径为¼”，内径约为0.180”。由于第一个工位距离阀门10英尺，通往执行机构的油管体积只有3.05立方英寸。由于从阀门到每个执行器对有两条管道，因此每个完整循环的总体积为6.10立方英寸。从这个角度来看，每个2x1“圆柱体的总体积是5-½立方英寸。这是延伸和收缩两方面的总和。因为有两个，所以总的圆柱体体积是11立方英寸。油管内的体积超过驱动器的一半。压缩机产生的大部分能量被用来填充油管。

让我们先不考虑响应时间较差的潜在问题，只考虑成本。我们也假设工作压力是80psi。计算压缩比为6.33，再乘以体积，则归一化体积为38.6标准立方英寸。如果我们让气缸每分钟启动5次，我们将消耗每分钟193个标准立方英寸，或者用更有意义的术语，0.11 scfm。这只是为了填充空气管道到最近的单站下拉。

下拉菜单上的其他三站呢?下图显示了每个气站的风量，以及所有气站的总风量。请注意，航空公司向气缸延伸的总体积是42.8 in³。当我们计算所有八个圆柱体的总体积时，我们得到44³。这些卷几乎一模一样。现在我们有一种情况，一半的压缩空气被消耗，充满了所有的空气管道。

如果这一下降是24/7运行，电力成本是美元。每千瓦时10美元，每年填满这些线路的成本约为110美元，与我们填满汽缸的成本相同。使用多个下拉菜单，成本会成倍增加。以我们的例子来说，该工厂有50条包装线，每年的成本为5500美元。

你们的机器有很长的压缩空气输送管道吗?

虽然这可能被视为一个极端的例子，但回想一下所有的应用，为了拥有一个清洁的阀门组件，都使用了长空气供给管道。或者考虑使用超大尺寸的油管，只是因为它方便。我们中的许多人可能会认为，无论如何，更大的管道是更好的，一切将更有效地运行。然而，请考虑到较大的油管可能会使充注量增加一倍，而不会增加任何生产效益。

说明应用需要额外的油管体积

如果使用3/8英寸油管而不是1 / 4英寸油管，会发生什么情况?油管内径增加到0.27英寸，体积增加了2.28倍，成本也随之增加。现在每年的价格已经涨到了250美元。再次强调，这只是为了填满一个下拉式的油管。

作为一个附注，当阀门和执行器之间留下过量的空气时，即使在良好的空气过滤和干燥的地方，也有可能在这些长管道中形成液体湿气。由于每次排气循环的绝热膨胀，问题可能会出现。当排气温度低于大气露点温度时，可能出现凝露现象。在长空气管路和多次循环的情况下，水分可能不会被完全耗尽，而会积聚在管路中。这种积累将发生在驱动器端口附近，并最终将其工作到驱动器，缩短其寿命。

解决方案

解决方案是什么?将阀门安装在执行机构上或附近，以便使用全部或大部分的空气量来驱动钢瓶。这将需要一个与下拉管长度相当的压力管道，并与每个阀门连接。然而，那条压力线代表的是对我们有利的能量电容。我们也将有更少的连接，这意味着更少的潜在泄漏。当然，缺点是电子线路将不得不独立地延伸到每个阀门。然而，低电压，低瓦数线圈，这可能不是那么困难。另一个好处是电气响应时间不受影响，而气动响应时间大幅提高。

节省的美元是空气消耗减少了一半。在我们工厂，每年可达5500美元。

装有换向阀的气缸

对于任何使用大量空气作为制造过程一部分的公司来说，降低压缩空气的成本都是一个正在进行的项目。有一种倾向是在压缩机室处理这个问题，然后在那里寻找答案。由此产生的推荐可能是昂贵的，并且需要很长的ROI。然而，如本文所述，处理需求侧问题提供了一种简单的解决方案，可以在OEM级别集成，而无需额外的成本。当机器需要翻新时，甚至可以在现场修改这些类型的应用程序。解决这些“无关紧要”的问题将在底线上提供显著的节省。"注意硬币和美元会自己照顾自己"

F如需了解更多信息，请联系SMC美国节能集团经理Jon Jensen，电话:630-4499-0562www.smcusa.com．

要阅读更多气动系统评估文章，请访问m.ghtac.com/system-assessments/pneumatics。