图1  在渗透膜胶管中，压缩空气中的潮气渗透过胶管扩散出去，这样就可以保证驱动气缸附近的压缩空气没有冷凝水

若气动管路不仅能输送压缩空气，而且也能很好的除湿那将是非常完美的。本文介绍的渗透膜膜管就具有避免气动驱动系统中形成冷凝水的能力，尤其是在小容量的驱动气缸中，避免生成冷凝水是一件至关重要的事情。

在气缸驱动系统中一般不能完全避免压缩空气在元器件或管道中出现冷凝水，而冷凝后的水滴破坏了接触面上的润滑油膜。这就会对气动系统的正常使用和元器件的使用寿命带来明显的不利影响，法兰克福市气动技术专业厂SMC公司深知它的危害性。尤其是小容量的气动驱动系统，必须着手解决这一问题。作为对这一问题的解决方案，SMC公司研发生产了一种渗透膜膜管：它不仅能够把压缩空气输送到用气设备中，从驱动装置中回送回来，而且还可以连续不断的除湿（图1）。

今天，气动系统中已经不再是只能靠添加润滑油进行润滑了，利用润滑油对气动系统零部件进行润滑的时代已经过去了。这种润滑油润滑使气动元器件能够得到终生润滑从而保证了气动系统清洁免维护。而在食品、包装、装配和电子工业领域中，气动系统是否含有润滑油有着非常重要的意义。在这些工业领域中，对气动生产设备的卫生提出了很高要求，任何一点油斑都将导致产品的报废。对此，美国食品药品管理局FDA的技术标准中就做出了明确的规定。而它的技术标准在世界各地都得到了广泛的关注，具有重要的意义。但利用冷凝水进行润滑时会随着时间的延长而逐步失去润滑作用，气动元器件的润滑得不到保障，设备故障的风险会有所增加。

图2  气缸容积越小、胶管容积越大越容易在常规气动胶管中产生冷凝水

在气动系统中出现冷凝水的主要原因是气缸活塞快速的运动。这是一个绝热的工作过程：在压缩时温度增加，在膨胀时温度降低。在气缸活塞每一次伸出和缩回的运动过程中，都会出现低于露点的情况，其结果就是冷凝，也就是在气缸中形成微小颗粒的水滴。当气动系统胶管的容积大于气缸容积时，所谓的排气仅仅是把胶管中的气体推来推去。无法实现新鲜空气、干燥空气的充分交换（图2）。气动系统的使用者不可低估它的危害性。

较长气动胶管的有效保护

当活塞在气缸中往返运动多次之后湿度就会增加。微小的水滴体积也会变大。最终扯破油膜，增大了气动元器件失效的可能性（图3）。为避免这种风险，缩短气动胶管的长度绝对是一种最快捷、最安全的解决方案。若胶管缩短之后仍然不能保证足够的压缩空气交换，则冷凝水可以通过常规的快速放气阀或者旁通管道来解决。据SMC公司介绍，为了能够实现这一功能驱动系统要不断的通风排气，把潮湿的气体推出胶管，这样就会带来周期性的压缩空气损失。

图3  水蒸气冷凝后会破坏气缸（a）和活塞（b）之间的润滑油膜，带来的直接结果就是驱动系统失效

渗透膜胶管能够不断的让压缩空气中的湿气渗出去，其具有渗透性的胶管管壁能够使湿气渗出去。有了这种渗透膜之后，水蒸气可以扩散到胶管外部，而气体成分则被留在管内。之所以能够如此，是因为渗透膜微孔大小只适合于水蒸气渗出。这就避免了压缩空气的损失，而水蒸气扩散的动力在于胶管内部和外部大气环境之间的相对湿度，以及由此而生成的胶管内外水蒸气颗粒的压力差。这一物理原理的适应性已经在日本经过了测试。

IDK系列胶管测验的数据结果是：胶管长度100~200mm，外径2~6mm，最大工作压力0.7Mpa，最大工作温度40℃，大气环境最大相对湿度75%，胶管弯曲半径与长度下限10~40mm，材料为聚四氟乙烯。

小型气动驱动系统是应用重点

在快速运动的小型气动驱动系统中，这项技术将会有非常大的应用潜力。而之所以说有着巨大的潜力是因为减小气动驱动系统的空间占用趋势和提高运动动态性能的趋势日渐明显，例如提高气动机械手卡爪，提高气动驱动系统导轨的动态性能等。气缸容积越小，则气缸胶管中形成冷凝水的可能性就越大，驱动失灵的可能性也就越大。据SMC公司介绍，在这种情况下连那些使用干燥压缩空气的气动驱动系统也会产生冷凝水。考虑到气动机械手和气动导轨驱动系统的价值在几百欧元，利用这种技术解决问题还是非常值得的。与重新更换一套驱动系统相比较，补装改进还是很经济的。