Źródło zasilania. Sprężarki.

Sprężone powietrze jest coraz częściej wykorzystywane przy obsłudze i naprawie pojazdów samochodowych. Instalacja sprężonego powietrza jest obecnie niezbędnym wyposażeniem warsztatów blacharsko-lakierniczych oraz warsztatów zajmujących się serwisem ogumienia.
W przeszłości sprężone powietrze stosowane było najczęściej do czyszczenia (przedmuchiwania) silnym strumieniem powietrza naprawianych elementów i mechanizmów (dysz, przewodów, części). W tym celu używane były podłączane do instalacji zawory pistoletowe z przyciskami spustowymi regulującymi intensywność przepływu sprężonego powietrza i specjalnie ukształtowanymi końcówkami wylotowymi.
Największe zastosowanie sprężone powietrze znalazło przy napędzie urządzeń warsztatowych oraz profesjonalnych narzędzi. Stosowane w warsztatach urządzenia o napędzie pneumatycznym to przede wszystkim montażownice opon do obsługi kół, w których za pomocą tego czynnika sterowany jest mechanizm szczęk trzymających obręcz koła, mechanizm odchylania kolumny pionowej oraz regulacji wysokości ramienia pionowego. Ponadto montażownica zaopatrzona jest dodatkowo w pistolet do napełniania ogumienia sprężonym powietrzem, wyposażony w indywidualny manometr.
Kolejną grupą urządzeń warsztatowych wykorzystujących sprężone powietrze są podnośniki. Podnośniki są urządzeniami pneumatycznymi zamieniającymi energię sprężonego powietrza w ruch posuwisto-zwrotny.
Odrębną grupę odbiorników sprężonego powietrza stanowią urządzenia, w których ruch sprężonego powietrza kierowany przez dyszę wylotową wymusza ciągły przepływ głównego czynnika w postaci cieczy lub zawiesiny cząstek stałych. Urządzenia pracujące zgodnie z zasadą to: pistolety lakiernicze, pistolety do konserwacji, urządzenia do piaskowania.

Coraz szerszą grupę odbiorników sprężonego powietrza w warsztacie samochodowym stanowią ostatnio narzędzia pneumatyczne. Mają one następujące zalety:
- prostą i niezawodną konstrukcję,
- dużą sprawność,
- proste sterowanie,
- małą masę w stosunku do uzyskiwanej mocy,
- dużą trwałość,
- możliwość pracy w trudnych warunkach.
Narzędzia napędzane sprężonym powietrzem są ponadto bardzo bezpieczne w użytkowaniu.
Aby jednak można było je stosować w warsztacie, niezbędne jest posiadanie instalacji sprężonego powietrza. W jej skład wchodzi:
- sprężarka,
- chłodnica,
- zbiornik,
- urządzenia uzdatniające (filtry, osuszacze, oddzielacze oleju),
- przewody,
- przyłącza urządzeń odbiorczych.
Podstawą każdej instalacji sprężonego powietrza jest sprężarka. Stosowane w warsztatowych instalacjach sprężarki podzielić można na dwie zasadnicze grupy:
- tłokowe,
- śrubowe.
Sprężarki tłokowe są tańsze od śrubowych. Budową sprężarka tłokowa bardzo przypomina tłokowy silnik spalinowy pracujący w obiegu dwusuwowym. Napędzany z zewnątrz wał korbowy przemieszczający tłok w cylindrze ku dołowi wytwarza podciśnienie. Wytworzone w ten sposób podciśnienie pokonuje opór zaworu sprężynowego, efektem czego jest zassanie powietrza. Przy dalszym ruchu tłoka (w przeciwnym kierunku) następuje tłoczenie sprężonego powietrza na zewnątrz poprzez zawór wylotowy. W zależności od wydajności (m3/h) sprężarki tłokowe mogą mieć budowę jedno- lub wielocylindrową. Ponadto zależnie od ciśnienia roboczego (podawanego najczęściej w barach) mogą mieć budowę jedno- lub wielostopniową. Przy takim rozwiązaniu konstrukcyjnym powietrze sprężone w jednym cylindrze przechodzi do następnego, gdzie podlega kolejnemu sprężeniu. Sprężarki tłokowe są najczęściej zintegrowane z poziomym zbiornikiem ciśnieniowym, chłodnicą oraz urządzeniami uzdatniającymi.
To właśnie ta konstrukcja sprężarek jest nadal najczęściej używaną grupą urządzeń tego typu w warsztatach samochodowych. Poza przemawiającymi za wyborem tej konstrukcji ceną zakupu i prostotą konserwacji cechuje je również niski poziom zużycia energii elektrycznej.

Do zdecydowanych wad tego typu sprężarek zaliczyć należy wysoki poziom hałasu, a także duże zaolejenie i wysoką temperaturę otrzymanego sprężonego powietrza.
Sprężarki śrubowe stanowiące drugą grupę konstrukcyjną są sprawniejsze od tłokowych. W związku z tym są również znacznie tańsze w eksploatacji. Ponadto ich dodatkową zaletą jest dużo niższy poziom hałasu w stosunku do sprężarek tłokowych.
Wytwarzają one sprężone powietrze poprzez przeciwbieżne działanie dwóch wirników śrubowych pracujących we wspólnej komorze. Wirniki osadzone są na łożyskach tocznych z własnym smarowaniem. Takie rozwiązanie konstrukcyjne sprężarki umożliwia uzyskanie znacznie większej wydajności. Mechanizm sterowania zaworami działa podobnie jak w przypadku sprężarki tłokowej. W tej konstrukcji sprężarki niezbędna jest chłodnica służąca do obniżenia temperatury powietrza, rosnącej w trakcie sprężania.
Sprężarki te charakteryzują się dużo większą żywotnością. Jedną z najważniejszych zalet sprężarek tego typu jest możliwość ciągłej pracy. Dzięki temu nie ma konieczności dobierania sprężarek o znacznej wydajności, jak to ma miejsce w przypadku sprężarek tłokowych. Ponadto ta cecha nie wymusza stosowania dużych zbiorników wyrównawczych.
Bardzo ważną kwestią przy wyborze sprężarki jest określenie jej wymaganej wydajności. Uzyskuje się to poprzez analizę rodzaju i liczby maszyn, urządzeń i narzędzi, które mają być zasilane. W tym celu trzeba w pierwszej kolejności ustalić rzeczywiste pobory powietrza wszystkich odbiorników. Następnie należy dokonać oceny, które z nich będą miały najwyższy współczynnik wykorzystania, czyli te, których kilkuminutowe użytkowanie w normalnych, rzeczywistych warunkach będzie przekraczało zapas powietrza znajdujący się w zbiorniku wyrównawczym. Maksymalny pobór sprężonego powietrza tych właśnie odbiorników będzie określał wydajność pracy sprężarki. W warsztacie samochodowym nie jest jednak tak, że wszystkie maszyny i narzędzia napędzane pneumatycznie pracują jednocześnie. W związku z tym do określenia wydajności sprężarki nie należy sumować wszystkich poborów powietrza. Aby określić pobory rzeczywiste należy dla każdego odbiornika ustalić współczynnik wykorzystania w czasie pracy w przedziale od 0 do 1. Najczęściej wartość tego współczynnika przyjmuje się jako 0,1-0,2. Iloczyn wyznaczonego dla danego odbiornika współczynnika i jego zapotrzebowania znamionowego daje średnie zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Suma średnich zapotrzebowań wszystkich odbiorników daje średnie zapotrzebowanie na sprężone powietrze, które będzie wytwarzane przez sprężarkę. Aby zapewnić jednak właściwe warunki pracy dla sprężarki należy przyjąć wydajność pracy o około 50% wyższą od zapotrzebowania.
Dla żywotności sprężarki istotna jest wielkość zbiornika. Zbyt mały zbiornik w stosunku do konkretnego odbiornika będzie powodował pracę zrywami, czyli częste włączanie i wyłączanie sprężarki. Dlatego pojemność zbiornika powinna być dobrana do urządzenia o największym poborze sprężonego powietrza.

mgr Andrzej Kowalewski