简介
压缩空气在工业上用作动力源已有多年。其中最常见的两种是建筑业——用于钉钉子和钉书钉，切割、成型和打磨木制和金属零件——以及汽车修理厂，用于驱动冲击扳手、模具磨床、轨道砂床和喷漆室的喷枪。气动马达通常比类似尺寸的电动马达提供更大的力，从而产生小而有力的手动工具，没有电击危险。
为现代油漆车间提供动力
每个人第一个想到的压缩空气在喷涂作业中的应用是喷枪。尽管如此，压缩空气驱动的非电气方面可能更有用。正确构造的气动马达本质上是安全的，允许它们在防爆环境中使用，而没有与这些设置中安全运行电气系统相关的所有麻烦和费用。这使得他们理想的动力搅拌器和泵用于混合和分配油漆。此外，在大多数现代涂装作业中，喷铃的使用频率与喷枪相同，甚至更多。对于外行来说，这些设备使用气动马达高速旋转杯子或磁盘。当涂料被注入到这个旋转的杯/盘表面时，离心力使涂料雾化，产生非常均匀大小的液滴“雾”，然后可以转移到目标部分，以创建光滑，均匀的表面。
当然，有好处也有坏处。在气动驱动系统的情况下，固有的安全性被压缩气体释放时产生的噪音和冷却所抵消。
冷却效果
冷却效应是理想气体定律的结果。这一基本物理定律指出，气体的压力和体积与它的温度成正比。公式可表示为PV = nRT，其中:
P是压力气体的
V是体积气体占据
R是理想气体常数(8.314 J*K−1*mol−1)，和
T是温度气体的
一个简单的气球就是这种关系的最好例子。假设你在一个炎热的夏天在集市上买了一个气球。它的大小是根据橡胶壳对吹进它的空气体积的压力而定的，并且是在那个温暖的日子里空气的温度。现在假设你把它带回家，回到有空调的房子里。当气球中的空气下降到室内温度时，压力和体积一起减小，以抵消温度的变化——气球变得越来越小，越来越软。把它拿回室外，这个过程会反过来，气球会恢复到原来的大小和硬度。
这和你的油漆店有什么关系?进入电机的空气在供给它的软管的体积内被压缩。它基本上也是在室温下。当空气通过电机时，它被释放到房间里。体积扩大，压力下降，以匹配房间的大气条件。当这种情况发生时，方程左边的值下降(当压力下降到0 PSIG时)，作为响应，压缩空气(或更准确地说“不再压缩”)的温度下降以平衡方程，世界上的物理学家都认为这是正确的。随着这一过程的继续，冷空气从电机周围的表面吸取能量，电机变得更冷。
那么为什么这是个问题呢?坦率地说，它不是-直到电机表面的温度低于室内空气的露点。然后一切都变了。
露点
事实证明，油漆店通常都是湿度很高的地方。有些人甚至利用瀑布来捕捉过量的喷溅。随着湿度的增加，露点(水从周围空气中凝结的温度)也会增加。我们都在刚从冰箱里拿出来的汽水罐上见过这个。
计算露点的近似值其实很简单。如果你知道温度(°F)和相对湿度(%)，露点将是:
,地点:
Tdp露点温度是多少
T是温度房间的(°F)
RH如果房间是相对湿度(单位:%)
为了本文的目的，让我们假设一个夏天，油漆室的温度为86°F和65% RH。根据这个公式，当表面低于73.4华氏度时，周围空气中的水(不是压缩空气)就会开始凝结在表面上。在应用中，这体现在许多方面。
凝结的问题
噪音一直是工业环境中的一个问题，在空气驱动的情况下，这是通过在排气口放置消声器来解决的。分散空气以降低噪音会导致消声器内凝结和冷却的集中，从而导致结冰——有时严重到足以完全停止装置。这是泵和搅拌器的常见问题。
然而，真正的问题发生在冷凝物与油漆表面接触的时候。这就是我们要集中注意力平衡的地方。
图1显示了一个在油漆间的钟的位置。如上例所示，该钟在86°F, 65% RH的环境中工作，露点为73.4°F。
图2显示了壳体前后的冷凝形成。这些在图3和图4中有更详细的显示。
在任何表面温度低于73.4°F露点的区域都可以预测冷凝的形成。这些点的测量如图1所示。当凝结形成时，它会在外壳上积聚，最终滚落在涂漆表面或旋转磁盘本身上，然后随着油漆一起“吐”到涂漆表面上。这些缺陷导致返工或报废。
解决方案
解决方案其实很简单——确保钟的表面永远不会低于露点温度，这样就不会形成冷凝。
一种解决方案是在钟壳中增加一个加热器。然而，在防爆环境中，这将需要对钟壳进行完全重新设计，将本质安全的加热器和电线纳入其中。这是不切实际的。
另一种解决方案是加热被送入现有钟的压缩空气。这可以通过在钟前面的压缩空气供应管道中插入一个热源来实现。这也带来了挑战。
如果将加热器放在本质安全区域之外的压缩空气供应上，它将无效。原因在于空气本身的特性。在正常情况下，空气的比热很低(0.24 BTU/lb°F)，密度很低(0.08 lb/ft)3.)．当压缩时，密度增加到0.6磅/英尺3.．由此，我们可以看出，仅仅一个BTU的能量将使一立方英尺的压缩空气改变7华氏度!
由于加热器位于本质安全区域之外，空气必须经过50至70英尺长的管道才能最终到达铃。如果70英尺的标准3/8“供应软管运行从加热器到钟，它将包含的总体积只有0.05英尺3.压缩空气。如果在上面的例子中，压缩空气被加热到110°F，它必须下降36.6°F才能达到露点，但这相当于损失0.3 BTU!
因此，为了有效，加热源必须放置在非常靠近钟的展位。由于电加热器元件是最基本的点火源，并且它被放置在一个充满溶剂/空气混合物的区域，这将需要一个本质安全的加热器和本质安全的接线方法来连接它。这些都非常昂贵，而且大多数在线电加热器是为加热液体而设计的，而不是空气。所以，这似乎也是一个不切实际的解决方案。
SCS的专利方法-简单的解决方案
SCS将其25年的温度控制经验应用于该问题，得出了一种简单安全的解决方案，但又具有足够的创新性，获得了专利#7,322,188。
这种方法显示在图2的功能图中。通过使用水来加热压缩空气，而不是电，温度控制可以放置在使用点(钟)，同时绕过本质安全问题，将电热元件放置在防爆区域之外，加热水。
该系统采用了一个小型水-空气热交换器(3英寸x 8英寸)，可以安装在与钟形管相同的臂上，将热压缩空气的传播距离缩短至18英寸- 24英寸。一种特殊的涂层既能绝缘HX，又能限制污垢积聚，使其易于清洁。小型温控单元TCU (small temperature control unit)位于机房外非防爆区域，由储温器、加热器、泵和控制器组成。这既能调节水温，又能使水通过热交换器循环。在这种配置中，空气在进入钟形体之前被加热，并提高钟形体的表面温度，如图3所示。
显然，压缩空气的加热足以维持排气口和系统中所有其他点的温度，安全高于露点，尽管上面记录了冷却效果。根据这些数据，我们预计钟壳上的任何地方都不会再有任何凝结的形成。
在图5、图6和图7中，我们可以看到，经过整整一个小时的操作，外壳上仍然没有任何凝结形成。显然，冷凝问题已经得到了永久性的解决。
类似的结果已被证明与泵和搅拌器，以及，表明这是一个可行的解决方案，任何气动驱动凝结问题。
