Nie tylko powietrze: przewody pneumatyczne w transporcie mediów

Mimo rozwoju nowoczesnych technologii napędowych wciąż w aplikacjach przemysłowych dużą popularnością cieszą się układy pneumatyczne. Ważnym elementem takich systemów są przewody (węże) pneumatyczne. Szeroka oferta rynkowa i różnorodność kryteriów doboru tego typu przewodów mogą jednak utrudnić wybór właściwego rozwiązania. Dlatego przed podjęciem decyzji w tej kwestii należy zawsze dokonać szczegółowej analizy potrzeb oraz warunków użytkowania danego układu.

Przewody pneumatyczne, zwane również wężami pneumatycznymi, to podstawowy element różnego rodzaju instalacji i systemów pneumatycznych. Ich głównym zadaniem jest przesył sprężonego powietrza (bądź innego medium roboczego) pomiędzy różnymi elementami (sterującymi, zasilającymi, wykonawczymi) takiego układu. W zależności od typu układu i sposobu, w jaki ma zostać poprowadzona instalacja przyłączeniowa, może istnieć potrzeba użycia przewodów o większej elastyczności lub bardziej sztywnych. Dlatego do tej grupy produktów zaliczane są również rury (poliamidowe – PA, aluminiowe oraz miedziane), które dzięki odporności na zwiększone ciśnienie czy też działanie czynników zewnętrznych, mogą posłużyć do budowy większych instalacji pneumatycznych, np. w zakładach produkcyjnych.

Choć podstawowym zadaniem przewodów pneumatycznych jest transport sprężonego powietrza pomiędzy różnymi elementami układu, niektóre typy węży (odporne na działanie różnych związków chemicznych) mogą być wykorzystywane także do przesyłu innych gazowych mediów roboczych, a nawet różnych substancji chemicznych, w tym m.in. olejów, smarów czy kwasów.

Różnorodność materiałowa wężów pneumatycznych

W ofercie producentów dostępne są różne typy przewodów pneumatycznych. Jednym z podstawowych kryteriów podziału jest materiał, z którego wykonane są węże. Definiuje on trwałość, niezawodność i właściwości fizykochemiczne przewodu, a tym samym także zakres aplikacji, w których może on zostać użyty. Od rodzaju materiału zależą bowiem takie parametry jak np. elastyczność czy odporność na ekstremalne temperatury, promieniowanie UV i ścieranie.

Na podstawie tego kryterium możemy wyróżnić sześć głównych grup węży pneumatycznych:
    • przewody poliuretanowe (PU) – najpopularniejszy obecnie typ przewodów pneumatycznych wykorzystywanych m.in. do zasilania narzędzi, siłowników czy zaworów. Przewody te charakteryzują się bardzo wysoką elastycznością, a tym samym dużą odpornością na zginanie i łamanie. Są też odporne na uszkodzenia mechaniczne, starzenie oraz wpływ warunków atmosferycznych i chemicznych. Kolejną ich zaletą jest duży zakres ciśnienia roboczego (nawet do 16 barów). Przewody poliuretanowe są dostępne także w wersji spiralnej. Ponadto są łatwe w montażu: do połączeń można stosować złączki wtykowe, zaciskane bądź skręcane;
    • przewody polietylenowe (PE) – również dość popularny typ przewodów pneumatycznych, m.in. ze względu na stosunkowo niską cenę, wysoką elastyczność (mniejszą jednak niż w przypadku poliuretanu) oraz niską masę. Przewody z tego materiału charakteryzują się dużą odpornością w kontakcie z różnymi związkami chemicznymi, dzięki czemu są wykorzystywane także do przesyłu substancji chemicznych, a do tego nie wchłaniają wody. Posiadają także właściwości ślizgowe i wysoką odporność na ścieranie; za to są mniej odporne na uszkodzenia mechaniczne i gięcie. Do połączeń tego typu przewodów powinno się stosować złączki skręcane bądź z pierścieniem zaciskowym;
    • przewody teflonowe (PTFE) – ze względu na swoją neutralność, a także wysoką odporność na bardzo niskie i wysokie temperatury oraz substancje chemiczne przewody wykonane z teflonu są chętnie wykorzystywane do transportu mediów w branży spożywczej (dopuszczalny kontakt z żywnością) i farmaceutycznej. A do tego są stosunkowo odporne na zaginanie, starzenie oraz zmienne warunki atmosferyczne;
    • przewody poliamidowe (PA) – przewody tego typu charakteryzują się dużą wytrzymałością, sztywnością i odpornością na zginanie i ścieranie. Są sztywniejsze od przewodów poliuretanowych, a przy tym odporne na promieniowanie UV, wysokie temperatury (do 100°C) i wysokie ciśnienie (nawet powyżej 40 barów). Do montażu zaleca się stosowanie złączek skręcanych, ewentualnie złączek zaciskowych z dodatkową tulejką wzmacniającą;
    • przewody silikonowe – również i te przewody cechują się wysoką elastycznością, a przy tym dużą odpornością na zginanie. Mogą być wykorzystywane do transportu różnego rodzaju mediów i podobnie jak węże teflonowe są chętnie stosowane w przemyśle spożywczym oraz farmaceutycznym. Nie tracą swoich właściwości nawet w temperaturach sięgających 200°C. Są przy tym odporne na starzenie i niekorzystne warunki atmosferyczne;
    • przewody PVC – przewody wykonane z polichlorku winylu dostępne są w wersji ze zbrojeniem oraz bez zbrojenia. Dzięki stosunkowo dużej elastyczności i odporności na zginanie stanowią popularne rozwiązanie do przesyłu nie tylko powietrza, ale również wody.

Dostępne na rynku przewody pneumatyczne oferowane są w różnych kolorystykach, co pozwala odróżnić różne ich typy, np. przewody zasilające od sterujących.

 

Przewody pneumatyczne – parametry techniczne wg materiału

 

Ciśnienie robocze

Zakres temperatur

Dostępne średnice

poliuretan

do 16 barów

-30°C do +60°C

3–16 mm

polietylen

do 15 barów

-10°C do +40°C

4–16 mm

teflon

do 42 barów

-196°C do +260°C

3–14 mm

poliamid

do 44 barów

-50°C do +100°C

3–28 mm

silikon

bezciśnieniowo

-60°C do +200°C

2–33 mm

PVC zbrojony

do 24 barów

-20°C do +60°C

4–50 mm

źródło: bazawiedzy.air-com.pl

Spiralne przewody pneumatyczne

Osobną grupę przewodów pneumatycznych stanowią węże spiralne (w formie spiralnych zwojów), które odznaczają się dużą odpornością na zaginanie, są elastyczne i giętkie. Spiralna konstrukcja sprawdza się w ograniczonej przestrzeni, a także w połączeniach wszelkiego rodzaju narzędzi, urządzeń czy elementów większych instalacji, które są w ciągłym ruchu. Przewód taki może być bowiem rozciągany, dzięki czemu zapewnia spory zasięg, a jednocześnie nie plącze się pod nogami operatora. Często przewody tego typu zakończone są prostymi odcinkami, co ma ułatwić podłączenie do urządzenia końcowego.

Podobnie jak tradycyjne przewody węże spiralne mogą być wykonane z różnych materiałów, które nadają im specyficzne właściwości, analogiczne do opisanych powyżej. W ofercie producentów przewodów pneumatycznych można znaleźć m.in. węże spiralne o różnych średnicach i parametrach technicznych wykonane z poliuretanu, poliamidu oraz polietylenu.

Specyficzne warunki pracy

Przewody pneumatyczne nierzadko muszą pracować w bardzo specyficznych warunkach i w związku z tym odznaczać się nietypowymi parametrami. Do grupy węży specjalnych zaliczamy np. przewody wykorzystywane w urządzeniach spawalniczych (w tym do zgrzewania punktowego), w pobliżu maszyn szlifierskich, a także przewody trudnopalne. Wszystkie wymienione środowiska pracy wymagają wysokiej odporności w kontakcie z odpryskami spawalniczymi czy iskrami, a także dodatkowego zabezpieczenia przed płomieniami. Najczęściej stosowane w nich przewody składają się z dwóch, a nawet trzech warstw, przy czym warstwa zewnętrzna wykonana jest z trudnopalnych materiałów (np. poliolefin).

Z kolei antystatyczne przewody pneumatyczne przeznaczone są do pracy w aplikacjach, w których może dojść do wyładowań elektrostatycznych (np. przy produkcji elektroniki, ale również w górnictwie czy strefach zagrożenia wybuchem). Warstwa zewnętrzna i wewnętrzna takiego węża przewodzi prąd, co pozwala wyeliminować ładunki elektrostatyczne.

Odpowiednimi właściwościami muszą charakteryzować się również przewody pneumatyczne stosowane w branży spożywczej (ze względu na kontakt z żywnością) i farmaceutycznej. Grupa ta musi spełniać odpowiednie normy potwierdzone różnymi certyfikatami (np. FDA lub BfR).

Prawidłowy dobór przewodu pneumatycznego

Aby przewód pneumatyczny spełniał właściwie swoje zadanie, powinien zostać dobrany na podstawie ściśle zdefiniowanych kryteriów. Tylko w takim przypadku unikniemy niepotrzebnych wycieków powietrza oraz zapewnimy właściwy poziom bezpieczeństwa zarówno osoby obsługującej daną aplikację, jak i maszyny czy urządzenia, do którego jest podłączony przewód.

Kluczowe znaczenie ma odpowiedni dobór materiału – od niego zależeć będzie bowiem wiele właściwości przewodu. Drugim istotnym parametrem jest średnica węża (wewnętrzna oraz zewnętrzna). Powinna ona być dopasowana do konkretnego typu złączek, np. dla złączki wtykowej istotna jest średnica zewnętrzna, dla złączki skręcanej ważne są obie średnice, natomiast dla przewodów montowanych na króćcach – średnica wewnętrzna. Średnica przewodu ma także przełożenie na ilość przesyłanego medium (przepływ) oraz na ciśnienie robocze. Warto mieć na uwadze, że ciśnienie robocze w przewodzie pneumatycznym może się zmieniać w zależności od temperatury otoczenia i rodzaju przesyłanego medium.

Istotne dla poprawnego funkcjonowania układu oraz przewodów pneumatycznych są także takie czynniki jak temperatura, warunki atmosferyczne (w tym promieniowanie UV), oddziaływanie substancji chemicznych czy też ryzyko wystąpienia ognia.

Wybrani producenci i dystrybutorzy przewodów pneumatycznych
Firma Przesyłane medium Materiał
powietrze gazy nieagresywne woda chemikalia inne
ARA Pneumatik X X X X X poliamid, poliuretan, polietylen, fluoropolimer, silikon, PVC, EPDM,  PRK,  FKM
Festo X X X   X poliamid, poliuretan, polietylen, PTFE, PFA
SMC Industrial Automation Polska X X X X X nylon, poliuretan, poliolefiny, fluorożywica, super PFA, PFA, FEP,  PTFE
Staubli X X X X X guma, poliuretan, PVC, poliamid, poliester,  EPDM, NBR, HNBR, PTFE 
Tubes International X X X X X poliamid, polietylen, PVDF, poliuretan
  Zastosowania
  media chemiczne przemysł spożywczy antystatyczne odporne na płomienie odprowadzające wilgoć odporne na bryzgi spawalnicze ograniczone przestrzenie
ARA Pneumatik X X X X X X X
Festo X X X X X X X
SMC Industrial Automation Polska X X X X X X X
Staubli X X X X   X X
Tubes International X X X X   X X

 


Wojciech Traczyk