Пневматика (от греч. πνεῦμα pneuma «ветер, дыхание») — отрасль техники , использующая газ или сжатый воздух .
Пневматические системы, используемые в промышленности , обычно работают на сжатом воздухе или сжатых инертных газах . Расположенный в центре компрессор с электрическим приводом приводит в действие цилиндры , пневматические двигатели , пневматические приводы и другие пневматические устройства. Пневматическую систему, управляемую с помощью ручных или автоматических электромагнитных клапанов, выбирают, когда она обеспечивает более дешевую, более гибкую или безопасную альтернативу электродвигателям и гидравлическим приводам .
Пневматика также находит применение в стоматологии , строительстве , горнодобывающей промышленности и других областях.
Пневматические системы в стационарных установках, например на заводах, используют сжатый воздух, поскольку его устойчивая подача может быть обеспечена за счет сжатия атмосферного воздуха . Из воздуха обычно удаляется влага, а в компрессор добавляется небольшое количество масла для предотвращения коррозии и смазки механических компонентов.
Потребителям пневматических систем, подключенных на заводе, не нужно беспокоиться об утечке ядовитых веществ, поскольку газ обычно представляет собой просто воздух. Любой сжатый газ, кроме воздуха, представляет опасность удушья, включая азот, который составляет 78% воздуха. Сжатый кислород (около 21% воздуха) не удушает, но не используется в устройствах с пневматическим приводом, поскольку он пожароопасен, более дорог и не дает преимуществ по производительности по сравнению с воздухом. Небольшие или автономные системы могут использовать другие сжатые газы, которые представляют опасность удушья, например азот, который при поставке в баллонах часто называют OFN (бескислородный азот).
Портативные пневматические инструменты и небольшие транспортные средства, такие как машины Robot Wars и другие устройства для любителей, часто работают на сжатом углекислом газе , поскольку контейнеры, предназначенные для его хранения, такие как канистры с газировкой и огнетушители, легко доступны, а фазовый переход между жидкостью и газом легко доступен. дает возможность получить из более легкого баллона больший объем сжатого газа, чем требуется для сжатого воздуха. Углекислый газ является удушающим веществом и при неправильном удалении может привести к замерзанию.
Хотя ранняя история пневматики туманна, основателем этой области традиционно считается Ктесибий Александрийский, «который работал в начале III века до нашей эры и изобрел ряд механических игрушек, приводимых в действие воздухом, водой и паром под давлением». Хотя никаких документов, написанных Ктесибием, не сохранилось, считается, что он оказал сильное влияние на Филона Византийского во время написания своей работы « Механический синтаксис» , а также на Витрувия в «Об архитектуре» . [1] В первом веке до нашей эры древнегреческий математик Герой Александрийский собрал рецепты десятков приспособлений в своей работе «Пневматика». Было высказано предположение, что большая часть этой работы может быть приписана Ктесибию. [2] Пневматические эксперименты, описанные в этих древних документах, позже вдохновили изобретателей эпохи Возрождения термоскопа и воздушного термометра — устройств, которые использовали нагрев и охлаждение воздуха для перемещения столба воды вверх и вниз по трубке. [3] : 4–5
Немецкий физик Отто фон Герике (1602–1686) изобрел вакуумный насос — устройство, которое может откачивать воздух или газ из присоединенного сосуда. Он продемонстрировал вакуумный насос для разделения пар медных полусфер с помощью давления воздуха. Область пневматики за последние годы значительно изменилась. Он перешел от небольших портативных устройств к большим машинам, состоящим из множества частей, выполняющих разные функции.
И пневматика, и гидравлика являются приложениями гидравлической энергии . В пневматике используется легко сжимаемый газ, такой как воздух, или подходящий чистый газ, тогда как в гидравлике используются относительно несжимаемые жидкие среды, такие как масло. В большинстве промышленных пневматических устройств используется давление от 80 до 100 фунтов на квадратный дюйм (от 550 до 690 кПа ). В гидравлических приложениях обычно используется давление от 1000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм (от 6,9 до 34,5 МПа), но в специализированных приложениях давление может превышать 10 000 фунтов на квадратный дюйм (69 МПа). [ нужна цитата ]
Пневматические логические системы (иногда называемые воздушным логическим управлением ) иногда используются для управления производственными процессами и состоят из таких первичных логических блоков, как:
Пневматическая логика — надежный и функциональный метод управления производственными процессами. В последние годы эти системы в основном были заменены электронными системами управления в новых установках из-за меньшего размера, более низкой стоимости, большей точности и более мощных функций цифрового управления. Пневматические устройства по-прежнему используются там, где преобладают стоимость модернизации или факторы безопасности. [4]
