Zasady systemów pneumatycznych

Systemy pneumatyczne to systemy mechaniczne wykorzystujące sprężone gazy. Są one podobne do układów hydraulicznych, które są układami mechanicznymi wykorzystującymi ciecze do przenoszenia sił. Systemy pneumatyczne są niemal wszędzie we współczesnym świecie. Dentyści używają pneumatyki do obsługi wiertarek, stolarze używają pneumatyki do zasilania młotów pneumatycznych, kierowcy ciężarówek używają pneumatycznych hamulców, a NASA używa pneumatyki do sterowania działaniem satelitarnych pojazdów nośnych.

Definicja pneumatyczna stwierdzałaby, że system pneumatyczny jest w zasadzie metodą przekształcania elektryczności w ruch mechaniczny za pomocą sprężonych gazów zamiast silników lub elektromagnesów. W przypadku wielu zastosowań jest to znacznie bardziej wydajne i praktyczne. Systemy zazwyczaj zawierają sprężarkę powietrza, która przechowuje sprężone powietrze w cylindrze i uwalnia sprężone powietrze pod kontrolą elektryczną. Sprężony gaz jest prawie zawsze zwykłym powietrzem, ponieważ jest wolny i nietoksyczny. Często powietrze jest nieznacznie modyfikowane poprzez usunięcie części pary wodnej i dodanie niewielkiej ilości rozpylonego oleju, aby gaz był bardziej przyjazny dla maszyny.

Systemy pneumatyczne są szeroko stosowane w elektronarzędziach. Jednym z przykładów jest elektronarzędzie, którego mechanik samochodowy używa do mocowania nakrętek mocujących oponę na piaście. Mechanik może z łatwością zdjąć nawet najtwardsze nakrętki w ciągu zaledwie kilku sekund. W stomatologii, stolarni, warsztatach mechanicznych i laboratoriach znajdują się dziesiątki innych elektronarzędzi pneumatycznych. Inne zastosowania obejmują młoty pneumatyczne, systemy dostarczania butli używane przez niektóre banki oraz różne wyrzutnie i pistolety przeznaczone do napędzania obiektów. Jednym z interesujących zastosowań jest nowy francuski samochód napędzany sprężonym powietrzem. Energia elektryczna jest wykorzystywana przez noc do sprężania powietrza do cylindra pokładowego, a samochód jeździ przez cały dzień bez paliwa i bez emisji zanieczyszczeń.

W układach hydraulicznych jako płyn sterujący zwykle stosuje się olej. Systemy hydrauliczne mają tę zaletę, że mogą obsługiwać większe obciążenia, a wadą jest to, że w przypadku wycieku powoduje to duży bałagan i jest kosztowny w naprawie. Nieszczelność w układzie pneumatycznym oznacza odpowietrzenie zwykłego powietrza, które po naprawieniu wycieku można bezpłatnie wymienić. Systemy pneumatyczne są preferowane, gdy w systemie musi być pewna ilość „daje się” lub „luz” (gazy są ściśliwe). Systemy hydrauliczne są preferowane, gdy należy utrzymać wysokie ciśnienia bez wahań.

Siła pneumatyczna nie jest umierającą technologią – daleko od niej. Istnieją co najmniej dwa zaawansowane technologicznie zastosowania pneumatyki, które mają swoje miejsce w naszej technologicznej przyszłości: McKibbens i pneumatyczne systemy logiczne. McKibbins są czasami nazywane „sztucznymi mięśniami”. Są to nadmuchiwane gumowe rurki otoczone drucianą siatką. Po napompowaniu kurczą się, a następnie wydłużają po opróżnieniu. Obecnie są wykorzystywane do zasilania rąk i nóg robotów. Logika pneumatyczna to wykorzystanie złożonych kanałów dla płynów, które działają jak proste obwody komputerowe. Pneumatyczne układy logiczne mają wiele zalet w porównaniu z układami elektronicznymi, na przykład fakt, że promieniowanie nie zakłóca ich działania.. Systemy te są obecnie wykorzystywane przez NASA do kontrolowania separacji między stopniami rakiet.