Pneumatyka - Pneumatics

Pneumatyczne (sprężone powietrze) bezogniowe lokomotywy tego typu były często używane do ciągnięcia pociągów w kopalniach, gdzie silniki parowe stwarzały ryzyko wybuchu. Ten jest zachowany HK Porter, Inc. nr 3290 z 1923 roku.

Pneumatyka (z greckiego πνεῦμα pneuma 'wiatr, oddech') to gałąź inżynierii wykorzystująca gaz lub sprężone powietrze .

Systemy pneumatyczne stosowane w przemyśle są powszechnie zasilane sprężonym powietrzem lub sprężonymi gazami obojętnymi . Usytuowaną centralnie napędzanych elektrycznie sprężarki moce cylindry , silniki pneumatyczne , siłowniki pneumatyczne oraz inne pneumatycznych urządzeń. Układ pneumatyczny sterowany za pomocą ręcznych lub automatycznych zaworów elektromagnetycznych jest wybierany, gdy zapewnia tańszą, bardziej elastyczną lub bezpieczniejszą alternatywę dla silników elektrycznych i siłowników hydraulicznych .

Pneumatyka ma również zastosowanie w stomatologii , budownictwie , górnictwie i innych dziedzinach.

Przykłady układów i komponentów pneumatycznych

Gazy stosowane w układach pneumatycznych

Pneumatyczny zawór motylkowy

Systemy pneumatyczne w instalacjach stałych, takich jak fabryki, wykorzystują sprężone powietrze, ponieważ sprężone powietrze atmosferyczne może zapewnić zrównoważone zasilanie. Z powietrza zwykle usuwana jest wilgoć, a do sprężarki dodaje się niewielką ilość oleju, aby zapobiec korozji i nasmarować elementy mechaniczne.

Użytkownicy instalacji pneumatycznych z fabryczną instalacją hydrauliczną nie muszą się martwić o trujący wyciek, ponieważ gazem jest zwykle tylko powietrze. Mniejsze lub samodzielne systemy mogą wykorzystywać inne sprężone gazy, które stanowią zagrożenie uduszeniem , takie jak azot — często określany jako OFN (azot beztlenowy), gdy są dostarczane w butlach.

Każdy sprężony gaz inny niż powietrze stanowi zagrożenie uduszeniem — w tym azot, który stanowi 78% powietrza. Sprężony tlen (około 21% powietrza) nie udusiłby się, ale nie jest stosowany w urządzeniach zasilanych pneumatycznie, ponieważ stanowi zagrożenie pożarowe, jest droższy i nie zapewnia przewagi wydajności nad powietrzem.

Przenośne narzędzia pneumatyczne i małe pojazdy, takie jak maszyny Robot Wars i inne zastosowania hobbystyczne, są często zasilane sprężonym dwutlenkiem węgla , ponieważ pojemniki zaprojektowane do jego przechowywania, takie jak kanistry ze strumieniem sody i gaśnice, są łatwo dostępne, a zmiana fazy między cieczą a gazem umożliwia uzyskanie większej objętości sprężonego gazu z lżejszego pojemnika niż wymaga sprężone powietrze. Dwutlenek węgla jest środkiem duszącym i może stanowić zagrożenie zamarzania, jeśli zostanie niewłaściwie odpowietrzony.

Historia

Początki pneumatyki sięgają I wieku, kiedy to starożytny grecki matematyk Hero z Aleksandrii pisał o swoich wynalazkach napędzanych parą lub wiatrem.

Niemiecki fizyk Otto von Guericke (1602-1686) poszedł nieco dalej. Wynalazł pompę próżniową, urządzenie, które może wyciągać powietrze lub gaz z dołączonego naczynia. Zademonstrował pompę próżniową do oddzielania par półkul miedzianych za pomocą ciśnienia powietrza. Dziedzina pneumatyki bardzo się zmieniła na przestrzeni lat. Przeszła od małych urządzeń przenośnych do dużych maszyn z wieloma częściami, które pełnią różne funkcje.

Porównanie z hydrauliką

Zarówno pneumatyka, jak i hydraulika to zastosowania płynów . Pneumatyka wykorzystuje łatwo ściśliwy gaz, taki jak powietrze lub odpowiedni czysty gaz, podczas gdy hydraulika wykorzystuje stosunkowo nieściśliwe media płynne, takie jak olej. Większość przemysłowych zastosowań pneumatycznych wykorzystuje ciśnienie około 80 do 100 funtów na cal kwadratowy (550 do 690  kPa ). Zastosowania hydrauliczne zwykle wykorzystują ciśnienie od 1000 do 5000 psi (6,9 do 34,5 MPa), ale zastosowania specjalistyczne mogą przekraczać 10 000 psi (69 MPa).

Zalety pneumatyki

  • Prostota projektowania i sterowania — maszyny można łatwo projektować przy użyciu standardowych cylindrów i innych komponentów oraz działają za pomocą prostego sterowania włącz-wyłącz.
  • Niezawodność — systemy pneumatyczne mają zazwyczaj długą żywotność i wymagają niewielkiej konserwacji. Ponieważ gaz jest ściśliwy, sprzęt jest mniej podatny na uszkodzenia spowodowane wstrząsami. Gaz absorbuje nadmierną siłę, podczas gdy płyn w hydraulice bezpośrednio przenosi siłę. Sprężony gaz może być przechowywany, więc maszyny nadal działają przez jakiś czas w przypadku utraty zasilania elektrycznego.
  • Bezpieczeństwo — Prawdopodobieństwo pożaru jest bardzo niskie w porównaniu z olejem hydraulicznym. Nowe maszyny są zwykle przeciążone do pewnego limitu.

Zalety hydrauliki

  • Płyn nie pochłania dostarczonej energii.
  • Zdolne do przenoszenia znacznie większych obciążeń i dostarczania znacznie większych sił ze względu na nieściśliwość.
  • Hydrauliczny płyn roboczy jest w zasadzie nieściśliwy, co prowadzi do minimalnego działania sprężyny . Gdy przepływ płynu hydraulicznego jest zatrzymany, najmniejszy ruch ładunku zwalnia nacisk na ładunek; nie ma potrzeby „upuszczania” sprężonego powietrza w celu uwolnienia nacisku na ładunek.
  • Bardzo responsywny w porównaniu do pneumatyki.
  • Dostarcz więcej mocy niż pneumatyka.
  • Może również wykonywać wiele celów jednocześnie: smarowanie, chłodzenie i przenoszenie mocy.

Logika pneumatyczna

Pneumatyczne systemy logiczne (czasami nazywane sterowaniem logiką powietrza ) są czasami używane do sterowania procesami przemysłowymi, składającymi się z podstawowych jednostek logicznych, takich jak:

  • I jednostki
  • Lub jednostki
  • Jednostki „przekaźnikowe lub wspomagające”
  • Jednostki zatrzaskowe
  • Jednostki „Zegar”
  • Wzmacniacze płynów bez ruchomych części innych niż samo powietrze

Logika pneumatyczna to niezawodna i funkcjonalna metoda sterowania procesami przemysłowymi. W ostatnich latach systemy te zostały w dużej mierze zastąpione elektronicznymi systemami sterowania w nowych instalacjach ze względu na mniejsze rozmiary, niższy koszt, większą precyzję i mocniejsze funkcje sterowania cyfrowego. Urządzenia pneumatyczne są nadal używane tam, gdzie dominują koszty modernizacji lub czynniki bezpieczeństwa.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

  • Brian S. Elliott, Instrukcja obsługi sprężonego powietrza , McGraw Hill Book Company, 2006, ISBN  0-07-147526-5 .
  • Heeresh Mistry, Podstawy inżynierii pneumatycznej , e-publikacja tworzenia przestrzeni, 2013, ISBN  1-49-372758-3 .

Zewnętrzne linki