Dzisiaj chcemy przybliżyć wszystkim, czym jest pneumatyka i opisać podstawowe wady i zalety układów pneumatycznych.
Zacznijmy najpierw od wyjaśnienia, skąd pochodzi nazwa tej dziedziny nauki. Pneumatyka pochodzi od greckiego słowa pneuma, które oznacza oddech.
W pneumatyce nośnikiem energii jest sprężone powietrze. Czasami można się spotkać z określeniem prasowane powietrze, lecz jest to termin archaiczny i niepoprawny.
Do zastosowań przemysłowych wykorzystuje się najczęściej sprężone powietrze o ciśnieniu od 3 do 10 bar. Do sterowania pneumatycznego zaworami stosuje się dużo niższe ciśnienia rzędu 0,2 do 0,5 bar.
Sprężone powietrze jest bardzo starą formą energii. Już w starożytności za pomocą sprężonego powietrza próbowano miotać pociski. Również otwieranie drzwi przez ogrzewanie powietrza było stosowane.
Miechy kowalskie używane do podnoszenia temperatury ognia można uznać za pierwsze kompresory.
Już pod koniec XIX stulecia hamulce pociągów kolei żelaznych były uruchamiane sprężonym powietrzem. W tym samym czasie powstały również pierwsze instalacje poczty rurowej.
W 1890 roku zbudowano w Paryżu sieć sprężonego powietrza, do zastosowania w poczcie.
W latach późniejszych w wielu dziedzinach zastosowań, preferencje zyskały napędy elektryczne. Mimo tego w latach 50-tych i 60-tych wiele funkcji w obszarze sterowań było realizowanych pneumatycznie. Układy takie pracują z małymi ciśnieniami rządu kilku milibarów. W wyniku rozwoju tranzystorów i mikroprocesorów większość stosowanych dziś układów sterowania wyposaża się jednak w styczniki i programowalne systemy.
W wyniku postępującej automatyzacji procesów nadal jednak stosuje się wiele pneumatycznych układów sterowania, gdyż są one bezpieczniejsze od systemów elektrycznych.
Pneumatyka znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłowych. Jak każda z form energii, ma ona swoje zalety i wady. Porównywać należałoby pneumatykę przede wszystkim z hydrauliką, z napędami elektrycznymi, ale także mechanicznymi urządzeniami.
Do zalet pneumatyki zaliczają się:
- Powietrze jako medium jest do dyspozycji praktycznie bez ograniczeń. Z uwagi na to, że powietrze powrotne może być odprowadzane do otoczenia, nie potrzeba żadnych przewodów powrotnych.
- Sprężone powietrze można bardzo dobrze magazynować w zbiornikach. Dzięki temu nie jest konieczne by sprężarka stale pracowała. W przypadku przerwy w dopływie energii można dzięki zmagazynowanemu powietrzu zakończyć w sposób niezawodny rozpoczęty cykl pracy. Sprężone powietrze można również transportować w butlach.
- Przewodami rurowymi można transportować sprężone powietrze na duże odległości. Dzięki temu można wytwarzać sprężone powietrze w sposób scentralizowany.
- Sprężone powietrze jest czyste i niewrażliwe na wahania temperatury. Nieszczelności nie stanowią żadnego zagrożenia dla otoczenia. Sprężone powietrze można stosować w przypadkach zagrożenia wybuchem. Można je stosować bez jakichkolwiek zagrożeń na wolnym powietrzu lub w wilgotnym otoczeniu.
- Elementy układów pneumatycznych są proste w budowie, niedrogie i wytrzymałe. Są one tez lżejsze od porównywalnych narzędzi elektrycznych.
- Prędkości pneumatycznych napędów można bezstopniowo regulować. Napędy te można obciążać aż do ich zatrzymania, bez negatywnych konsekwencji przeciążania. Prędkości rzędu kilku metrów na sekundę można uzyskać bezproblemowo.
- Liniowe i wahadłowe ruchy są proste w realizacji. Z pomocą przyssawek i chwytaków łatwo można rozwiązywać zadania transportowe.
Oczywiście, wykorzystanie każdego rodzaju energii pociąga za sobą pogodzenie się z wadami. W przypadku pneumatyki są to:
- Sprężone powietrze jest stosunkowo drogim nośnikiem energii. W procesie sprężania powstaje dużo ciepła, które najczęściej nie można wykorzystać.
- Przystosowanie sprężonego powietrza do zastosowania jest drogie.
- Pyły i wodę trzeba bezwzględnie z niego usunąć.
- W niekiedy, jak np. w zastosowaniu do silników łopatkowych należy dodawać, olej do sprężonego powietrza dla zapewnienia smarowania. Olej taki jest zatem również obecny w wydalanym powietrzu. Większość stosowanych obecnie elementów układów pneumatycznych nie wymaga jednak smarowania.
- Z uwagi na ściśliwość powietrza uzyskiwanie jednostajnej prędkości ruchu jest raczej niemożliwe. Również pozycjonowanie z pomocą pneumatycznych napędów jest niemożliwe. Zatrzymanie ruchu jest jednak bezproblemowe.
- Wydalaniu sprężonego powietrza towarzyszy głośny efekt akustyczny.
- Można temu przeciwdziałać stosując tłumiki.
- Siły i momenty są niewielkie np. w porównaniu do napędów hydraulicznych.
Jeśli macie jakieś pytania odnośnie materiału, który przekazaliśmy, prosimy o komentarz, postaramy się na niego jak najdokładniej odpowiedzieć.
Autor:
Marek Beer
