روش انتخاب شیلنگ پنوماتیک مناسب

ما در اینجا سعی داریم تا با ارایه تجربیات خود شما را در انتخاب  مناسبترین  شیلنگ یاری دهیم لذا در ابتدا شما را با انواع شیلنگها آشنا می نماییم . شیلنگ‌های پنوماتیک با توجه به مقدار و تنوع  جنس  جهت استفاده در تجهیزات و ماشین‌آلات صنعتی، پرمصرف‌ترین کالا در مجموعه بزرگ قطعات پنوماتیک به شمار می‌روند.

شیلنگ های پنو ماتیک مانند رگهای بدن در سیستم دستگاههای پنو ماتیک عمل می نمایند ،لذا بروز هر گونه نشتی، پارگی، گرفتگی، تاخوردگی و غیره در شیلنگ، عملکرد کل سیستم را مختل نموده و باعث توقف کامل یک دستگاه یا خط تولید می‌شود.

علاوه بر این، همه ساله موارد متعددی از حوادث حین کار ناشی از ترکیدن شیلنگ باد در کارخانجات و کارگاه‌‌ها حادث می گردد که دلیل عمده آن‌ها استفاده از شیلنگ‌های نامرغوب و یا انتخاب شیلنگ نامناسب برای مصارف صنعتی و کارگاهی بوده است. می توان اینگونه بیان نمود ،عدم شناخت دقیق و انتخاب نادرست شیلنگ‌های پنوماتیک سبب بالا رفتن احتمال بروز حوادث حین کار، افزایش توقفات خطوط تولید و افزایش هزینه‌های سرویس و تعمیرات می شود و در نهایت قیمت تمام شده محصولات را افزایش می‌دهد.

 مهمترین نکاتی که در انتخاب شیلنگ پنوماتیک می بایست  مد نظر قرار گیرند عبارتند از:

1. نوع سیال (هوای فشرده، آب، سیالات صنعتی، مواد غذایی و  غیرهtype of hydraulic fluid))
2. محدوده فشار کاری (Working Pressure)
3. محدوده دمای کاریworking temperature range))
4. محل و شرایط مونتاژ شیلنگ (میزان نرمی و انعطاف‌پذیری مورد نیاز)
5. میزان تابش نور یا تشعشع خورشید  مجاز بر شیلنگ و تاثیر آن

1. نوع سیال (هوای فشرده، آب، سیالات صنعتی، مواد غذایی وروغن)

از آنجائی‌که میزان مقاومت شیمیایی یا واکنش‌پذیری مواد پلاستیکی در مقابل سیالات مختلف متفاوت است، اولین معیار مدنظر در انتخاب شیلنگ، توجه به سیال عبوری از شیلنگ است.

در سیستم‌های پنوماتیک ما فقط با هوای فشرده سروکار داریم، ولی با توجه به اینکه ممکن است  برحسب نیاز از شیلنگ‌های پنوماتیک برای انتقال سایر سیالات استفاده گردد، لازم است این نکته را یادآور شویم که برای انتقال سیالات صنعتی توسط شیلنگ پنوماتیک توجه به سازگاری شیمیایی سیال با مواد اولیه شیلنگ ضروری است.

 برای مثال شیلنگ‌های پلی‌آمید دارای مقاومت شیمیایی بالاتری نسبت به سایر شیلنگ ها از جمله پلی اوراتان  بوده ولذا برای انتقال مشتقات نفتی و شیمیایی قابل استفاده هستند. در اینجا توجه به اینکه بسیار ضروری است و آن اینکه ازهیچ‌یک از انواع شیلنگ‌های فوق برای انتقال مواد اسیدی نمی‌توان استفاده نمود. شیلنگ‌های پلی‌اورتان نیز برای انتقال آب، سیالات غیر اسیدی، انواع روغن‌ها و اغلب مشتقات نفتی قابل استفاده هستند.

2. محدوده فشار کاری 

یکی از مهمترین معیارهای انتخاب شیلنگ پنوماتیک، محدوده فشار کاری سیستم است. توجه به این معیار مهم نقش بسزایی در بالابردن ایمنی و عمر مفید سیستم و کاهش ریسک نشتی و ترکیدگی شیلنگ را به همراه دارد. با توجه به اهمیت موضوع لازم است ابتدا تعاریف مربوط به این حوزه را با هم مرور کنیم.

فشار کاری 

فشار کاری (Working Pressure) عبارت است از فشار هوای فشرده در شرایط نرمال عملکرد سیستم به طوری که بیش از 90 % زمان کاری سیستم پنوماتیک در آن محدوده فشار یا کمتر باشد.

به عنوان مثال، همان‌گونه که می‌دانیم در اغلب کارخانجات صنعتی، فشار باد خط اصلی هوای فشرده (فشار قطع و وصل کمپرسور مرکزی) در محدوده 6 تا 8 بار (bar) تنظیم می‌شود.

از این رو، در طراحی ماشین‌آلات و تجهیزات پنوماتیک، عملکرد نرمال یا همان فشار کاری دستگاه اغلب در بازه فشار کمتر از 8 بار (bar) در نظر گرفته می‌شود.

حداکثر فشار کاری

حداکثر فشار کاری (Maximum Working Pressure) عبارت است از حداکثر فشاری که در شرایط خاص (و نه به صورت مداوم) در سیستم هوای فشرده ایجاد می‌شود.

این شرایط ممکن است ناشی از افزایش دمای سیال یا محیط همچنین گرمای حاصل از عملکرد تجهیزات پنوماتیک و یا نیروی عکس‌العمل پرس و جک‌های پنوماتیک باشد.

در صورتی‌که این میزان فشار به صورت دائمی در سیستم پنوماتیک وجود نداشته باشد، به عنوان حداکثر فشار کاری در نظر گرفته می‌شود.

فشار ترکیدگی

فشار ترکیدگی (Burst Pressure)، میزان فشاری است که تحت آن فشار، ساختار فیزیکی شیلنگ‌ پنوماتیک از هم گسیخته می‌شود و شیلنگ تغییر فرم داده و می‌ترکد.

با توجه به حساسیت بالای فنی و خطرات و آسیب‌های بالقوه ناشی از ترکیدگی شیلنگ، فشار سیال داخل شیلنگ‌ پنوماتیک به هیچ عنوان نباید در محدوده فشار ترکیدگی باشد.

بر اساس استانداردهای جهانی فشار ترکیدگی شیلنگ پنوماتیک حداقل باید سه برابر فشار کاری شیلنگ باشد.

این بدان معنی است که اگر فشار کاری مدار پنوماتیک 8 بار (bar) باشد، شیلنگ مورد انتخاب برای سیستم پنوماتیک باید حداقل فشار ترکیدگی 24 بار (bar) را تحمل نماید.

نکته بسیار مهم آنست که فشار ترکیدگی به هیچ عنوان نباید معیار انتخاب محدوده فشار کاری و یا حتی حداکثر فشار کاری در نظر گرفته شود.

3. محدوده دمای کاریworking temperature range))

 با توجه به اینکه  مواد پلاستیکی مقاومت پایینی نسبت به تغییرات دما دارند  این امر موجب محدودیت استفاده آنها گردیده است.

بسیاری از انواع مواد پلاستیکی در دماهای زیر صفر و همچنین دماهای بالاتر از شرایط محیطی استاندارد، رفتار فیزیکی و شیمیایی متفاوتی از خود نشان می‌دهند. شیلنگ‌های پنوماتیک نیز از این مقوله استثناء نیستند.

بر این اساس، هنگام انتخاب شیلنگ پنوماتیک، توجه به دمای کاری شیلنگ نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.

این موضوع مخصوصاً در شرایطی که سیستم پنوماتیک یا تجهیز صنعتی مورد نظر در شرایط آب و هوایی زیر صفر و یا شرایط محیطی بالاتر از 60 درجه سانتیگراد فعالیت مداوم دارد بسیار حائر اهمیت خواهد بود.

در دمای زیر صفر، ساختار شیلنگ در صورت عدم سازگاری شیمیایی شکننده و ترد شده و قابلیت انعطاف پذیری خود را از دست می‌دهد. در این شرایط احتمال بروز شکستگی و به تبع نشتی در سیستم بسیار بالا می‌رود.

همچنین در دماهای بالا، در صورت عدم سازگاری دمایی، ساختار فیزیکی شیلنگ کاملاً نرم شده و مقاومت فشاری شیلنگ به شدت کاهش یافته و در این شرایط همزمان با احتمال بروز دفرمگی و تاشدگی، احتمال ترکیدن شیلنگ بسیار بالا می‌رود.

به صورت کلی، شیلنگ‌های پلی‌آمید در مقایسه با شیلنگ‌های پلی‌اورتان محدوده دمای کاری گسترده‌تری دارند.

4. شرایط جانمایی و مونتاژ شیلنگ (میزان نرمی و انعطاف‌پذیری)

یکی از بهترین قابلیت‌های شیلنگ‌های پنوماتیک که عامل اصلی جایگزینی آنها با لوله‌های فلزی بوده است، انعطاف‌پذیری بالا و سهولت نصب و جانمایی این شیلنگ‌هاست.

امروزه با توسعه تکنولوژی تولید شیلنگ‌های پنوماتیک حتی در سیستم ترمز بسیار حساس و فوق ایمن خودروهای سنگین از شیلنگ‌ برای انتقال هوای فشرده استفاده می‌شود.

در شیلنگ‌های پنوماتیک، میزان قابلیت انعطاف‌پذیری بسته به نوع مواد اولیه مورد استفاده متفاوت است.

بهترین انتخاب برای استفاده در سیستم‌های پنوماتیک شیلنگ‌های پلی‌یورتان می باشد واز نظر نرمی و شکل‌پذیری،ایده آل هستند.

همچنین با توجه به قابلیت تولید در رنگ‌های متنوع، امکان استفاده از این شیلنگ‌ها در مدارات بسیار پیچیده با ایجاد سهولت شناسایی از طریق رنگ‌بندی مدار وجود دارد.

این در حالی است که شیلنگ‌های پلی‌آمید در مقایسه با شیلنگ‌های پلی‌یورتان از انعطاف‌پذیری کمتری برخوردارند و به طور معمول در تنوع رنگی بسیار کم (اغلب مشکی) عرضه می‌گردند.

5. میزان تابش نور یا تشعشع خورشید بر شیلنگ

با توجه به اینکه اغلب مواد پلاستیکی در مقابل تشعشات مستقیم و مداوم خورشید تأثیرپذیر بوده و به مرور ضمن تغییر رنگ، خواص فیزیکی و عملکردی خود را از دست می‌دهند، یکی از نکات مورد توجه در هنگام انتخاب شیلنگ پنوماتیک در نظر گرفتن شرایط محیطی شیلنگ از نظر میزان قرار داشتن در معرض تابش مستقیم خورشید است.

در صورتی که تجهیزات پنوماتیکی در معرض تابش مداوم نور خورشید قرار دارد، توصیه می‌شود از شیلنگ‌های پنوماتیکی دارای مواد افزونه ضد اشعه فرابنفش (Anti-UV) در سیستم پنوماتیک استفاده شود.

شیلنگ‌های پنوماتیک مقاوم به تابش خورشید، همان شیلنگ‌های پلی‌یورتان یا پلی‌آمید هستند که در فرایند ساخت آنها از افزونه‌های شیمیایی برای افزایش مقاومت شیلنگ در برابر اشعه فرابنفش خورشید استفاده شده است.

با توجه به محدودیت عرضه این نوع شیلنگ‌ها در بازار، در صورت عدم امکان دسترسی به این شیلنگ‌ها و به منظور حفظ ایمنی و عملکرد پایدار دستگاه، بهتر است دوره‌های زمانی سرویس، بازرسی و تعویض شیلنگ‌های پنوماتیک کاهش یابد.

انواع شیلنگ‌ پنوماتیک

اصلی‌ترین انواع شیلنگ‌ پنوماتیک که بر اساس پاسخ به نیازهای برشمرده فوق تولید و عرضه می‌گردند، عبارتند از:

1. شیلنگ‌های پلی اورتان (Polyurethane or PU Tubes)

2. شیلنگ‌های پلی آمید یا نایلون (Nylon or PA Tubes)

همانگونه که از نام شیلنگ‌ها مشخص است، تفاوت اصلی این شیلنگ‌‌ها در ماده اولیه یا جنس آنهاست که با توجه به ویژگی‌های فیزیکی و عملکردی، بسته به نوع کاربرد باید نوع مناسب شیلنگ انتخاب شود.

لازم به توضیح است که انواع دیگری از شیلنگ‌های پلاستیکی از جنس پلی‌اتیلن (PE)  و پی وی سی (PVC)  نیز در بازار موجود است که به دلیل ویژگی‌های فنی و عملکردی پایین، در دسته‌بندی شیلنگ‌های پنوماتیک صنعتی قرار نمی‌گیرند.

هر یک از انواع شیلنگ پنوماتیک مزایا و محدودیت‌های فنی و عملکردی خاصی دارند که دانستن آنها در انتخاب صحیح شیلنگ‌ پنوماتیک مورد نیاز، موثر است.

1. شیلنگ‌های پلی اورتان

پرمصرف‌ترین نوع شیلنگ‌های پنوماتیک به ویژه در سیستم‌های هوای فشرده صنعتی، شیلنگ‌های پلی یورتان هستند.

شیلنگ‌های پلی اورتان که از مواد اولیه TPU (Thermoplastic Polyurethane) تولید می‌شوند، همزمان با داشتن خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار خوب، از قابلیت انعطاف‌پذیری و استحکام بسیار بالایی برخورداند. همچنین، شیلنگ‌های پلی اورتان قابلیت تولید در رنگ‌های متنوع با کیفیت سطح و درخشندگی بالا دارند.

شیلنگ‌های پلی اورتان در دو گروه اصلی پلی اتر (Poly Ether) و پلی استر (Poly Ester) تولید می‌شوند.

انواع شیلنگ پلی اورتان

هر دو نوع شیلنگ‌های پلی‌اورتان از استحکام و انعطاف‌پذیری بالایی برخوردارند و برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی قابل استفاده هستند، لیکن در برخی از ویژگی‌ها با هم تفاوت دارند که دانستن آنها به ما در انتخاب بهینه شیلنگ کمک می‌کند.

شیلنگ پلی‌ اورتان نوع پلی‌اتر

شاخص‌ترین ویژگی شیلنگ‌های پلی‌اورتان پلی‌اتر (Polyether-Polyurethane Tubes) نفوذناپذیری آنها نسبت به رطوبت و آب است.

این ویژگی، امکان استفاده از این نوع شیلنگ را در انتقال انواع مواد غذایی و ترکیبات شیمیایی با حلال پایه آب فراهم می‌کند. از این رو، عمده‌ترین کاربرد شیلنگ‌های پلی‌اتر پلی‌اورتان در صنایع غذایی و تجهیزات پزشکی است.

از دیگر ویژگی‌های شیلنگ‌های پلی‌اتر پلی‌اورتان مقاومت بالاتر آنها در برابر شرایط محیطی و دمای پایین، نسبت به شیلنگ‌های پلی‌استر است.

از این رو، در صورت نیاز به استفاده از شیلنگ‌های پلی‌اورتان در محیط‌های باز و دماهای پایین، استفاده از شیلنگ‌های نوع پلی‌اتر انتخاب مناسب‌تری است.

شیلنگ پلی‌ اورتان نوع پلی‌استر 

شیلنگ‌های پلی‌اورتان نوع پلی‌استر (Polyester-Polyurethane Tubes) ضمن دارا بودن استحکام بالا نسبت به شیلنگ‌های پلی‌اتر از انعطاف‌پذیری بیشتری برخوردارند. شیلنگ‌های پلی‌استر پلی‌اورتان در برابر مواد شیمیایی و فرآورده‌های نفتی مقاوم بوده و برای انتقال اغلب سیالات صنعتی به غیر از اسیدها و مواد حساس به جذب یا کاهش رطوبت مناسب هستند.

این نوع شیلنگ‌ها به دلیل دارا بودن کلیه قابلیت‌های فنی و عملکردی مورد نیاز، به عنوان بهترین انتخاب برای استفاده در سیستم‌های پنوماتیک (هوای فشرده) در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به موارد برشمرده و همچنین سهولت دسترسی و قیمت مناسب مواد پلی‌استر، بیشترین سهم تولید و عرضه شیلنگ‌های پلی‌اورتان از نوع پلی‌استر است. لذا در اکثر مراجع فنی، وقتی صحبت از شیلنگ پلی‌اورتان می‌شود، منظور نوع پلی‌استر پلی‌اورتان است.

بر این اساس و به منظور شناسایی دقیق‌تر و انتخاب درست شیلنگ پنوماتیک، مهمترین ویژگی‌های فنی شیلنگ‌های پلی‌اورتان را بررسی خواهیم نمود.

مشخصات فنی شیلنگ‌های پلی اورتان

• فشار کاری: 8-10 bar (120-150 Psi)
• حداکثر فشار کاری: 10-12 bar (150-180 Psi)
• فشار ترکیدگی:25-35 bar
• دمای کاری: -10-60°C
• سیال: هوای فشرده، آب

یادآوری: مقادیر مربوط به فشار کاری و فشار ترکیدگی بر اساس دمای 20 درجه سانتیگراد می‌باشد.

یکی از نکات بسیار مهم که لازم است در مورد شیلنگ‌های‌ پلی اورتان بدانیم، تأثیر تغییرات دما بر فشار کاری و فشار ترکیدگی آنهاست.

مواد پلی اورتان مانند اغلب مواد پلیمری، نسبت به تغییرات دما حساس هستند. به گونه‌ای که با افزایش دما، نرم‌تر و منعطف‌تر شده و مقاومت مکانیکی آنها کاهش می‌یابد. لذا با بالا رفتن دما، میزان تحمل فشار آنها کم می‌شود.

محدوده فشار کاری و فشار ترکیدگی شیلنگ‌های‌ پنوماتیک، معمولاً بر اساس مقادیر اندازه‌گیری شده در دمای 20 درجه سانتیگراد بیان می‌شود

1Mpa=10bar

همانگونه که در نمودار ملاحظه می‌شود، با افزایش دمای کاری، مقادیر ماکزیمم فشار کاری و همچنین فشار ترکیدگی شیلنگ پنوماتیک کاهش می‌یابد.

با در نظر گرفتن توضیحات فوق، اهمیت توجه به فشار و دمای کاری سیستم هوای فشرده در انتخاب صحیح شیلنگ‌ پنوماتیک مشخص می‌شود.

---

همانگونه که اشاره شد شیلنگ‌های‌ پلی اورتان با توجه به ویژگی‌های فنی و مشخصه‌های عملکردی بسیار خوب در کاربرد‌های صنعتی، فراوان‌ترین نوع شیلنگ‌های‌ پنوماتیک هستند. اما استفاده از شیلنگ‌های‌ پلی اورتان برای شرایط کاری با فشار بالاتر از 10 بار و دمای بالاتر از 60 درجه سانتیگراد توصیه نمی‌شود.

-2 شیلنگ‌های‌ پلی آمید (نایلون / ناجین)

دسته دیگر شیلنگ‌های‌ پنوماتیک، شیلنگ‌ پلی آمید یا نایلون هستند که در بازار ایران با نام شیلنگ‌ ناجین شناخته می‌شوند.

پلی آمید نوعی پلیمر صنعتی با ویژگی‌های فیزیکی و خواص مکانیکی و شیمیایی بالاست. پلی آمید جزو معدود پلیمرهایی است که توان تحمل دمای بالاتر از 100 درجه سانتیگراد را دارد.

این پلیمر صنعتی مقاومت شیمیایی بسیار بالایی داشته و از قابلیت استفاده برای اغلب سیالات شیمیایی و نفتی برخوردار است.

مهمترین ویژگی‌ شیلنگ‌های‌ پلی آمید استحکام بسیار بالای این شیلنگ‌ها است. این استحکام، قابلیت تحمل فشار‌های بالا را در این شیلنگ‌ها فراهم می‌کند.

انواع شیلنگ پلی آمید

شیلنگ‌های پلی آمید در انواع مختلفی از نظر نوع مواد اولیه تشکیل‌دهنده تولید می‌شوند که مهمترین آنها عبارتند از:

1. شیلنگ PA12
2. شیلنگ PA11
3. شیلنگ PA6

شیلنگ‌ PA12 یا همان پلی‌آمید 12 شناخته شده‌ترین نوع شیلنگ‌های ناجین است که به دلیل دارابودن قابلیت انعطاف‌پذیری نسبتاً خوب، مقاومت به سایش بالا، استحکام فیزیکی و مقاومت شیمیایی و محیطی بسیار مطلوب، یکی از بهترین گزینه‌ها برای مصارف صنعتی و خودرویی است.

امروزه از شیلنگ‌های PA12 به طور گسترده در سیستم ترمز بادی خودروهای سنگین به عنوان بهترین جایگزین لوله‌های فلزی برای انتقال هوای فشرده استفاده می‌شود.

شیلنگ‌های PA12 اغلب با رنگ مشکی تولید و عرضه می‌گردند.

شیلنگ PA11 همان‌گونه که از نامش پیداست، از مواد پلی‌آمید 11 تولید می‌شود.

PA11 پلیمری با خواص فیزیکی و شیمیایی کاملاً مشابه PA12 است و تنها تفاوت آنها در ترکیب شیمیایی و پایه پلیمری است.

در ترکیبات پلیمری PA11 از مواد غیر آلاینده محیط زیست و غیر نفتی استفاده شده و به این دلیل برای شرایط خاص محیطی و کاربردی از این شیلنگ به جای PA12 استفاده می‌شود.

پس این نکته قابل توجه است که شیلنگ‌های PA12 و PA11 از نظر قابلیت‌های فیزیکی و عملکردی هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند و در صورت عدم وجود الزامات قانونی یا محدودیت‌های زیست محیطی، استفاده از شیلنگ PA11 ضرورتی نداشته و به دلیل محدودیت عرضه و قیمت بالای این شیلنگ، استفاده از آن اقتصادی نیست.

شیلنگ PA6 از انواع شیلنگ‌های پلی‌آمید است که مواد اولیه آن پلیمر PA6 می‌باشد.

شیلنگ‌های PA6 مانند سایر انواع شیلنگ پلی‌آمید در مقایسه با شیلنگ پلی‌ اورتان استحکام بالاتر و تحمل دمایی بالاتری دارند، لیکن نسبت به شیلنگ‌های PA11 و PA12 انعطاف‌پذیری کمتری داشته و در برابر سایش و تابش خورشید (UV) مقاومت پایین‌تری دارند. بر این اساس، بکارگیری این نوع شیلنگ پلی‌آمید برای جاهایی که نیاز به خمیدگی و شکل‌پذیری شیلنگ وجود دارد و یا شیلنگ در معرض تابش یا سایش قرار دارد، توصیه نمی‌شود.

با توجه به موارد برشمرده و بر اساس گستردگی حوزه مصرف، شیلنگ‌های پلی‌آمید 12 یا همان PA12 پرمصرف‌ترین انواع شیلنگ پلی‌آمید (ناجین) هستند و به طور کلی وقتی صحبت از شیلنگ ناجین می‌شود منظور شیلنگ پلی‌آمید 12 است.

مشخصات فنی شیلنگ‌های پلی آمید

• محدوده فشار کاری بالا (15~30bar)
• محدوده گسترده دمای کاری: -40~120°C
• سازگاری با اغلب سیالات شیمیایی و صنعتی
• نفوذناپذیری بسیار بالا
• مقاومت به سایش بالا
• مقاومت بسیار خوب نسبت به شرایط محیطی و تابش اشعه خورشید
• سختی بالاتر و انعطاف‌پذیری کمتر در مقایسه با شیلنگ‌های پلی‌یورتان