Pnömatik
Pnömatik (Yunanca πνεῦμα pneuma 'rüzgar, nefes') gaz veya basınçlı hava kullanan bir mühendislik dalıdır. ⓘ
Endüstride kullanılan pnömatik sistemler genellikle basınçlı hava veya sıkıştırılmış inert gazlarla çalışır. Merkezi olarak konumlandırılmış ve elektrikle çalışan bir kompresör silindirlere, hava motorlarına, pnömatik aktüatörlere ve diğer pnömatik cihazlara güç sağlar. Manuel veya otomatik solenoid valfler aracılığıyla kontrol edilen bir pnömatik sistem, elektrik motorlarına ve hidrolik aktüatörlere daha düşük maliyetli, daha esnek veya daha güvenli bir alternatif sağladığında seçilir. ⓘ
Pnömatik ayrıca diş hekimliği, inşaat, madencilik ve diğer alanlarda da uygulamalara sahiptir. ⓘ
Pnömatik, gaz basıncını mekanik harekete çevirme amaçlı eğitim ve uygulamaları içeren endüstriyel bir bilim dalıdır. Pratik olarak vakum ve pozitif hava basıncı ile çalışan sistemler ve kullanılan devre elemanları pnömatiğin kapsamı içerisinde değerlendirilir. Pnömatik sitemlerin en yaygın kullanım alanı imalat endüstrisidir. ⓘ
Pnömatik sistem ve bileşen örnekleri
- Otobüs ve kamyonlarda havalı frenler
- Trenlerde havalı frenler
- Hava kompresörleri
- Pnömatik güçle çalışan araçlar için hava motorları
- Nörogastroenterolojide ve elektrik araştırmalarında kullanılan barostat sistemleri
- Kablo jeti, kabloları kanallara yerleştirmenin bir yolu
- Diş matkabı
- Basınçlı hava motoru ve basınçlı hava araçları
- Gazla çalışan yeniden yükleme
- Holman Projektörü, pnömatik bir uçaksavar silahı
- HVAC kontrol sistemleri
- Şişirilebilir yapılar
- Lego pnömatikleri pnömatik modeller inşa etmek için kullanılabilir
- Boru orgu
- Elektro-pnömatik hareket
- Tübüler-pnömatik hareket
- Çalar piyano
- Pnömatik aktüatör
- Pnömatik hava tabancaları
- Pnömatik mesane
- Pnömatik silindir
- Pnömatik Fırlatıcılar, bir tür çapak tabancası
- Pnömatik posta sistemleri
- Pnömatik motor
- Pnömatik lastik
- Pnömatik aletler:
- Yol işçileri tarafından kullanılan kırıcı-delici
- Pnömatik çivi tabancası
- Basınç regülatörü
- Basınç sensörü
- Basınç şalteri
- Hız treni fırlatıldı
- Vakum pompası
- Vakumlu kanalizasyon ⓘ
Pnömatik sistemlerde kullanılan gazlar
Fabrikalar gibi sabit tesislerdeki pnömatik sistemlerde basınçlı hava kullanılır, çünkü atmosferik havanın sıkıştırılmasıyla sürdürülebilir bir besleme yapılabilir. Hava genellikle nemden arındırılır ve korozyonu önlemek ve mekanik bileşenleri yağlamak için kompresörde az miktarda yağ eklenir. ⓘ
Fabrika tesisatlı pnömatik güç kullanıcılarının zehirli sızıntı konusunda endişelenmesine gerek yoktur, çünkü gaz genellikle sadece havadır. Havanın %78'ini oluşturan nitrojen de dahil olmak üzere, hava dışındaki tüm sıkıştırılmış gazlar boğulma tehlikesi oluşturur. Sıkıştırılmış oksijen (havanın yaklaşık %21'i) boğulmaya neden olmaz, ancak yangın tehlikesi, daha pahalı olması ve havaya göre performans avantajı sunmaması nedeniyle pnömatik güçle çalışan cihazlarda kullanılmaz. Daha küçük veya tek başına çalışan sistemlerde boğulma tehlikesi oluşturan nitrojen gibi diğer sıkıştırılmış gazlar kullanılabilir; bu gazlar silindirler halinde tedarik edildiğinde genellikle OFN (oksijensiz nitrojen) olarak adlandırılır. ⓘ
Robot Savaşları makineleri ve diğer hobi uygulamaları gibi taşınabilir pnömatik aletler ve küçük araçlar genellikle sıkıştırılmış karbondioksit ile çalıştırılır, çünkü soda akışı kutuları ve yangın söndürücüler gibi onu tutmak için tasarlanmış kaplar kolayca mevcuttur ve sıvı ile gaz arasındaki faz değişimi, basınçlı havanın gerektirdiğinden daha hafif bir kaptan daha büyük hacimde sıkıştırılmış gaz elde etmeyi mümkün kılar. Karbondioksit boğucu bir gazdır ve yanlış havalandırılması halinde donma tehlikesi yaratabilir. ⓘ
Tarihçe
Eski Yunan dilinde rüzgâr ya da nefes manasına gelen "pneuma" (bu kelime ayrıca "ruh" anlamına da gelir) kelimesinden gelen pnömatik, basınçlı hava ile çalışan mekanik sistemlerin hareket ve kontrolünü inceleyen bilim ve mühendislik dalıdır. ⓘ
Basınçlı hava, insanların kullandıklari ilk enerji türlerinden biridir. Havanın bilinçli sekilde algılanması, aynı zamanda bu araçla bilinçli çalışma yüzyıllar öncesine gitmektedir. Bilinen en eski uygulama MÖ 2500 yıllarında kullanılan hava körüğüdür. Pnömatiğin sistematik olarak güç uygulamalarında kullanılmaya başlaması 19. yüzyılın ortalarına dayanır. O dönemlerde özellikle basınçlı hava ile çalışan el aletleri, matkaplar, lokomotifler ve benzeri güç sistemleri pnömatiğin gelişimine ve hızla yaygınlaşmasına öncülük etmişti. Ancak günümüzde de çeşitli uygulamalarda yer alan modern kontrol elemanları ilk kez 20. yüzyılın ortalarında kullanılmaya başlamıştır. Ayrıca havalı av silahları, hobi ve spor amaçlı kullanılan karbondioksit kartuşlu silahlar da birer pnömatik makinedir. ⓘ
Pnömatiğin kökenleri, antik Yunan matematikçisi İskenderiyeli Hero'nun buhar veya rüzgarla çalışan icatları hakkında yazdığı birinci yüzyıla kadar uzanmaktadır. ⓘ
Alman fizikçi Otto von Guericke (1602 - 1686) bu fikri daha da geliştirmiştir. Bağlı olduğu kaptan havayı ya da gazı çekebilen bir cihaz olan vakum pompasını icat etti. Hava basıncını kullanarak bakır yarım küre çiftlerini ayırmak için vakum pompasını gösterdi. Pnömatik alanı yıllar içinde önemli ölçüde değişti. Küçük el cihazlarından farklı işlevlere hizmet eden birden fazla parçaya sahip büyük makinelere geçmiştir. ⓘ
Hidrolik ile karşılaştırma
Hem pnömatik hem de hidrolik, akışkan gücünün uygulamalarıdır. Pnömatikte hava veya uygun bir saf gaz gibi kolayca sıkıştırılabilen bir gaz kullanılırken, hidrolikte yağ gibi nispeten sıkıştırılamayan sıvı ortam kullanılır. Çoğu endüstriyel pnömatik uygulamada inç kare başına yaklaşık 80 ila 100 pound (550 ila 690 kPa) basınç kullanılır. Hidrolik uygulamalarda genellikle 1.000 ila 5.000 psi (6,9 ila 34,5 MPa) kullanılır, ancak özel uygulamalar 10.000 psi'yi (69 MPa) aşabilir. ⓘ
Pnömatiğin avantajları
- Tasarım ve kontrol kolaylığı-Makineler standart silindirler ve diğer bileşenler kullanılarak kolayca tasarlanır ve basit açma-kapama kontrolü ile çalışır.
- Güvenilirlik-Pnömatik sistemler genellikle uzun çalışma ömrüne sahiptir ve az bakım gerektirir. Gaz sıkıştırılabilir olduğundan, ekipman şok hasarına daha az maruz kalır. Gaz aşırı kuvveti emerken, hidrolikteki akışkan kuvveti doğrudan aktarır. Sıkıştırılmış gaz depolanabilir, bu nedenle elektrik gücü kesildiğinde makineler bir süre daha çalışmaya devam eder.
- Güvenlik - Hidrolik yağa kıyasla çok düşük yangın ihtimali vardır. Yeni makineler genellikle belirli bir sınıra kadar aşırı yüke karşı emniyetlidir. ⓘ
Hidroliğin avantajları
- Sıvı, verilen enerjinin hiçbirini emmez.
- Sıkıştırılamazlık nedeniyle çok daha yüksek yükleri hareket ettirebilir ve çok daha yüksek kuvvetler sağlayabilir.
- Hidrolik çalışma sıvısı temelde sıkıştırılamaz ve bu da minimum yay hareketine yol açar. Hidrolik sıvı akışı durdurulduğunda, yükün en ufak hareketi yük üzerindeki basıncı serbest bırakır; yük üzerindeki basıncı serbest bırakmak için basınçlı havayı "boşaltmaya" gerek yoktur.
- Pnömatiklere kıyasla son derece duyarlıdır.
- Pnömatiklerden daha fazla güç sağlar.
- Aynı anda birçok görevi yerine getirebilir: yağlama, soğutma ve güç aktarımı. ⓘ
Pnömatik mantık
Pnömatik mantık sistemleri (bazen hava mantık kontrolü olarak da adlandırılır) bazen endüstriyel süreçleri kontrol etmek için kullanılır ve aşağıdaki gibi birincil mantık birimlerinden oluşur:
- Ve Birimler
- Veya Birimler
- 'Röle veya Güçlendirici' Üniteleri
- Mandallama Üniteleri
- 'Zamanlayıcı' Birimleri
- Havanın kendisi dışında hiçbir hareketli parçası olmayan akışkan amplifikatörler ⓘ
Pnömatik mantık, endüstriyel prosesler için güvenilir ve işlevsel bir kontrol yöntemidir. Son yıllarda bu sistemler, daha küçük boyut, daha düşük maliyet, daha yüksek hassasiyet ve dijital kontrollerin daha güçlü özellikleri nedeniyle yeni kurulumlarda büyük ölçüde elektronik kontrol sistemleri ile değiştirilmiştir. Pnömatik cihazlar, yükseltme maliyetinin veya güvenlik faktörlerinin baskın olduğu yerlerde hala kullanılmaktadır. ⓘ
Pnömatik Sistemlerde Kullanılan Gazlar
Sabit ve hareketli uygulamaların çok büyük bir bölümünde basınçla sıkıştırılmış ortam havası kullanılır. Bunun en büyük iki sebebi kaynak temininin devamlılığı ve ortaya herhangi bir zararlı atığın çıkmıyor olmasıdır. Pnömatik sistemlerde kullanılan ortam havası, kullanıldıktan sonra genellikle ortama geri salınır. ⓘ
Bazı küçük, bağımsız ortamlarda çalışan sistemler, solunum sorunlarına yol açabilecek gazlarla çalışabilirler. Bunlardan en yaygın kullanılanları nitrojen ve karbondioksit gazlarıdır. Saf oksijen ortamda solunum açısından sıkıntı yaratmamakla birlikte çok yanıcı olduğundan pnömatik uygulamalarda kullanılmaz. ⓘ
Hidrolik Sistemlerle Karşılaştırma
Pnömatik hareket ve kontrol sistemlerinin hidrolik ve elektikli sistemlere nazaran bazı üstünlükleri vardır. Hidroliğe göre daha düşük basınçlarda çalışırlar, bu sebeple pnömatik donanımlar daha ucuzdur. Yüksek çalışma hızları yakalayabilirler. ⓘ