جک نسوز پنوماتیک چیست و چه پارامترهای مهمی دارد؟

انتخاب سیلندر پنوماتیک برای سیستم‌هایی که در محیط‌های با دمای بالا طراحی می‌کنند یکی از چالش‌های مهندسان مکانیک است. اجزای استاندارد که در حالت عادی کارآیی مناسبی دارند در گرمای شدید از کار خواهند افتاد و باعث توقف‌های پرهزینه، خطرات ایمنی و تأخیر در پروژه‌ها می‌شوند.

سیلندرهای پنوماتیک در دمای بالا به مواد آب‌بندی ویژه، بدنه‌های مقاوم به حرارت، جبران انبساط حرارت و سیستم‌های روانکاری تقویت‌شده نیاز دارند تا بتوانند بدون خرابی در دماهای بالاتر از 150 درجه سانتی‌گراد کار کنند. انتخاب و کاربرد صحیح جک نسوز پنوماتیک امکان کارکرد مداوم تا 350 درجه سانتی‌گراد را هم در فرایندهای صنعتی سخت فراهم می‌کند.

تفاوت جک نسوز با سایر جک‌های پنوماتیک

سیلندر نسوز یا مقاوم به دما یک سری مشخص از جک نیست بلکه به مدل‌هایی که در برخی اجزا و جنس متفاوت هستند تا در برابر دمای بالا مقاوم باشند عنوان جک نسوز داده می‌شود. برندهای مختلف مثل فستو، smc و.. در کاتالوگ‌های خود به این موارد اشاره می‌کنند تا انتخاب جک ساده‌تر شود.

یکی از تفاوت‌های اساسی در جنس آب‌بندهای سیلندر پنوماتیک است که در مدل‌های موسوم به نسوز از جنس‌های مقاوم به دما مثل وایتون استفاده می‌شود. مورد دیگر جنس بدنه است که معمولا در این جک‌ها آلیاژهای خاص نسوز به کار می‌رود. نوع روانکار، طراحی اجزای داخلی و نکات نصب از دیگر تفاوت‌هایی است که در ادامه مقاله پس از توضیح تاثیر دما بر سیلندر به آن می‌پردازیم.

طبقه‌بندی دما در کاربردهای پنوماتیک

طبقه‌بندی دما در فرآیندهایی که سیلندر پنوماتیک در آن به کار می‌رود.

برای درک بهتر انتخاب سیلندر مناسب، ابتدا باید بدانیم که «دمای بالا» دقیقاً به چه معناست. کاربردهای پنوماتیک از نظر دما معمولاً به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

دمای افزایش‌یافته (۸۰ تا ۱۵۰°C): این بازه در صنایعی مانند فرآوری مواد غذایی، پخت، خشک‌کردن و استریلیزاسیون رایج است. در این محدوده، سیلندرها هنوز می‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشند، اما نیاز به آب‌بندهای تقویت‌شده دارند.

دمای بالا (۱۵۰ تا ۲۵۰°C): در صنایعی مثل شکل‌دهی شیشه، فرآوری پلاستیک و قالب‌گیری، تجهیزات دائماً در این بازه کار می‌کنند. مواد استاندارد دیگر جوابگو نیستند و باید از مواد تخصصی استفاده شود.

دمای بسیار بالا (۲۵۰ تا ۳۵۰°C): این محدوده مخصوص صنایع سنگین مانند فولادسازی، سرامیک و کوره‌هاست. در این شرایط، طراحی سیلندر کاملاً مهندسی‌شده و پیشرفته لازم است.

دمای فوق‌العاده بالا (بالاتر از ۳۵۰°C): این کاربردها معمولاً در صنایع هوافضا یا پژوهشی دیده می‌شوند و نیاز به راهکارهای کاملاً سفارشی دارند.

تاثیر دمای بالا بر سیلندر پنوماتیک

دماهای بالا فقط باعث «داغ شدن» سیلندر نمی‌شوند، بلکه مجموعه‌ای از مشکلات فیزیکی و شیمیایی ایجاد می‌کنند که موجب کاهش عمر جک می‌شوند. این مشکلات در ادامه آمده است:

• آب‌بندها سریع‌تر تخریب می‌شوند و خاصیت الاستیکی خود را از دست می‌دهند
• روانکارها در گرما تجزیه یا رقیق می‌شوند و خاصیت روانکاری کاهش می‌یابد
• انبساط حرارتی قطعات باعث تغییر تلرانس‌ها، گیرکردن پیستون یا عدم هم‌راستایی می‌شود
• فشار هوا به دلیل قوانین گازها تغییر می‌کند
• چرخه‌های مکرر گرم و سرد شدن باعث خستگی مکانیکی قطعات می‌شود
• به همین دلیل، سیلندرهای معمولی در چنین شرایطی عمر بسیار کوتاهی دارند

نقش انتخاب جنس در عملکرد سیلندر دمای بالا

مهم‌ترین عامل در کیفیت یک سیلندر نسوز، انتخاب صحیح مواد یا جنس برای اجزای مختلف است که در ادامه توضیح داده شده است:

1- آب‌بندها

آب‌بندها حساس‌ترین بخش سیلندر هستند. گزینه‌های متداول شامل موارد زیرند:

• NBR معمولی: فقط تا حدود ۸۰°C قابل استفاده است.
• FKM (وایتون): تا حدود ۲۰۰°C دوام دارد.
• PTFE: گزینه‌ای بسیار خوب برای دماهای ۲۰۰ تا ۲۶۰°C.
• PEEK: عملکرد عالی تا حدود ۳۰۰°C با عمر طولانی‌تر.
• آب‌بندهای فلزی یا سرامیکی: برای دماهای بالاتر از ۳۵۰°C در کاربردهای خاص.

هرچه دمای کاری بالاتر می‌رود، هزینه مواد نیز افزایش می‌یابد، اما در مقابل، عمر و قابلیت اطمینان سیستم به‌طور چشمگیری بیشتر می‌شود.

2-بدنه و اجزای مکانیکی

بدنه سیلندر و قطعات داخلی نیز باید با دما سازگار باشند:

• فولاد زنگ‌نزن 316 برای دماهای بالا و محیط‌های خورنده
• آلیاژهای خاص مثل Inconel برای دما و اکسیداسیون شدید
• آلومینیوم با پوشش سرامیکی برای کاهش انتقال حرارت
• پوشش‌های ویژه روی میله پیستون برای جلوگیری از سایش شدید (گالینگ)

3- مواد روانکار

در دماهای بالا، روانکار معمولی خیلی سریع خاصیت خود را از دست می‌دهد. بنابراین روانکار مناسب باید:

• پایداری حرارتی بالا داشته باشد
• در برابر اکسیداسیون مقاوم باشد
• ویسکوزیته خود را در دماهای مختلف حفظ کند
• با آب‌بندها و مواد داخلی سازگار باشد

در برخی کاربردها از روغن‌های سنتتیک، سیالات پرفلورینه یا حتی روانکارهای جامد مانند گرافیت و MoS₂ استفاده می‌شود.

4- طراحی‌ ویژه برای مقابله با انبساط حرارتی

یکی از چالش‌های اصلی برای سیلندر پنوماتیک در دمای بالا، انبساط حرارتی است. معمولا از روش‌های مکانیکی برای جبران تغییرات ناشی از انبساط حرارتی استفاده می‌شود. برخی از این روش‌ها شامل موارد زیر است:

• نصب شناور یا محفظه منعطف برای اجازه حرکت طولی
• اتصالات لغزشی یا کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر
• طراحی چندآب‌بندی برای جلوگیری از خرابی ناگهانی

همچنین سیستم‌های سرمایش غیرفعال (عایق، شیلد حرارتی، هیت‌سینک) یا فعال (هوای اجباری، خنک‌کاری مایع، ترموالکتریک) نقش مهمی دارند.

تجهیزاتی که برای جلوگیری از اثرات انبساط حرارتی در تجهیزات مرتبط با پنوماتیک به کار می‌رود

5- نصب و نگهداری

حتی بهترین سیلندر دمای بالا، اگر درست نصب نشود، خیلی زود خراب می‌شود. نصب صحیح شامل:

• فاصله و لقی کافی برای انبساط
• جلوگیری از انتقال مستقیم گرما از کوره یا منبع حرارتی
• تهویه مناسب محیط
• امکان دسترسی برای تعمیرات
• سیستم‌های پایش دما، فشار و عملکرد

سیستم‌های مدرن از پایش مداوم و نگهداری پیش‌بینانه استفاده می‌کنند تا خرابی قبل از وقوع شناسایی شود.

انتخاب و خرید جک نسوز پنوماتیک

برای انتخاب جک پنوماتیک مناسب برای دمای بالا کافی است در کاتالوگ برند مورد نظر شرایط دمایی را در نظر بگیرید. تقریبا همه برندها به شرایط دمایی اشاره کرده‌اند. همچنین برخی برندها مثل فستو امکانی فراهم کرده‌اند که با وارد کردن دمای مورد نظر محصول متناسب پیشنهاد می‌شود.

همچنین برای دریافت مشاوره تخصصی، استعلام قیمت و خرید جک نسوز پنوماتیک می‌توانید با مهندسان دامون تماس بگیرید.

جمع‌بندی

سیلندرهای پنوماتیک دمای بالا تجهیزات خاصی هستند که بدون شناخت درست دما، مواد، آب‌بندها، روانکاری، طراحی مکانیکی و نصب صحیح، عملکرد قابل‌اعتمادی نخواهند داشت. درک صحیح طبقه‌بندی دما و انتخاب مهندسی‌شده اجزا باعث می‌شود سیستم‌ها در سخت‌ترین شرایط حرارتی، با کمترین خرابی و بیشترین بهره‌وری کار کنند. با استفاده از کاتالوگ برندها یا تماس با مشاوران دامون می‌توانید جک نسوز مورد نظر خود را انتخاب کنید.