Főmenü megnyitása

Pneumatika

Pneumatikus erőátvitel és automatizálás

Történelmi áttekintésSzerkesztés

A sűrített sűrített levegő első felhasználására már az ókorban is találunk példákat, elsősorban fújtatók esetében. Később orgonák építésénél került előtérbe, majd ipari alkalmazások jelentek meg a bányászatban és a kohászatban. A műszaki világban a XIX. században kezdték széles körben alkalmazni sűrített levegős szerszámok, fúrók, kalapácsok, csőposta rendszerek és mozdonyok egyéb segédberendezéseként. A gépipar és automatizálás területét a XX. század közepétől hódította meg, mint elengedhetetlen alkalmazás.

A világbanSzerkesztés

A sűrített levegő első felhasználására már az ókorban is találunk példákat, elsősorban fújtatók esetében. Később orgonák építésénél került előtérbe, majd ipari alkalmazások jelentek meg a bányászatban és a kohászatban. A műszaki világban a XIX. században kezdték széles körben alkalmazni sűrített levegős szerszámok, fúrók, kalapácsok, csőposta rendszerek és mozdonyok egyéb segédberendezéseként. A gépipar és automatizálás területét a XX. század közepétől hódította meg, mint elengedhetetlen alkalmazás.

HazánkbanSzerkesztés

Az itt felsorolt vállalatok az állásos (kétállású) pneumatikus automatika elemeket gyártották. Az egri Finomszerelvénygyár, a Mecman svéd céggel 1967. október 11-én kötötte meg azt a nemzetközi szerződést, amely hosszú távon megalapozta a pneumatika iparágat Magyarországon, azon belül Egerben. Az évek folyamán a gyártás több cég neve alatt futott:

A gyártás 2017-ben, immár Aventics Hungary Kft. néven ünnepelte 50 éves fennállását.

Sűrített levegőSzerkesztés

A sűrített levegő valamilyen nyomásra sűrített légköri levegőt jelent, melynek növelt nyomása energiát tárol, így munkavégzésre alkalmas. A levegő sűrítése közben hő keletkezik, táguláskor a levegő lehűl. A légköri nyomást a földet körülvevő levegő tömege okozza, értéke nem állandó, nagysága függ a levegő sűrűségétől és a magasságtól. A normál légköri nyomást az időjárás által okozott ingadozások kiküszöbölésére a szabvány (ISO 2533:1975) viszonyítási értéket határozott meg. Tengerszinten meghatározott érték: 1 013, 25 mbar = 1 013, 25 hPa = 760 Torr A nyomás tehát a viszonyítási pont függvényében az alábbiak szerint határozható meg: 0 Abszolút nullpont 1 Légköri nyomás 2 Abszolút nyomás 3 Pozitív túlnyomás 4 Negatív túlnyomás (vákuum)

Általános áttekintésSzerkesztés

Minden pneumatikus rendszer 4 részegységből épül fel, sűrített levegő előállítás, sűrített levegő kezelés, sűrített levegő elosztás és a pneumatikus alkalmazás. A levegő energiatartalma kompresszor segítségével magasabb szintre, majd szűrés és szárítás elvégzése után léphet tovább a pneumatikus hálózat csövein keresztül a valós technikai alkalmazásba. A pneumatikus alkalmazások a sűrített levegőt használják munkavégzéskor. Többnyire szelepek segítségével irányítható a nyomási energia a hengerek megfelelő kamráiba, ahol a dugattyúra kifejtett erő azt a megfelelő irányba mozdítja.

Sűrített levegő előállításaSzerkesztés

A légköri levegő sűrítésének eszköze a kompresszor. A széleskörűen elterjedt a dugattyús kivitel, de nagy mennyiségű (ipari volumenű) sűrített levegő előállításához csavarkompresszorok alkalmazása a gazdaságos. A kompresszorok a légköri levegőt szívják be, majd a térfogat csökkentésével megnövelik a nyomását és ezt a magasabb energia tartalmú közeget továbbítják a kipufogó nyitáson (szelepen) keresztül. Az iparban általánosan 6-10 bar túlnyomású levegő használata terjedt el, ezért a kompresszorok is ilyen érték közelében állítanak elő sűrített levegőt. A levegő a sűrítés közben felmelegszik és ez által nagyobb mértékben képes vizet megkötni.

Sűrített levegő kezeléseSzerkesztés

A kompresszorokból kikerülő levegőt nagy nyomásállósággal bíró tartályokban tárolható, de mielőtt ide kerülne érdemes elvégezni a lehűtését, szárítását és szűrését. Ez azért fontos, mert a tartályban való lehűlés után a nedvességgel túltelített levegő eléri a harmatpontot és kiválik belőle a víz, ami a rendszerbe kerülve károkat okozhat. A szűrés is elengedhetetlen a későbbi pneumatikus rendszer tömítéseinek élettartama szempontjából.

Sűrített levegő elosztásaSzerkesztés

A sűrített levegő elosztása a kompresszortól a fogyasztóig csővezetékeken keresztül történik, hasonlóan, mint a vízvezeték hálózatban. Fontos, hogy a csövek átmérője elegendő legyen ahhoz, hogy az áramlási veszteségek minimalizálhatóak legyenek. Érdemes kerülni a szűk és éles hajlításokat a csőrendszerben, mert ez is jelentősen növeli az áramlási veszteséget. A csővezetékeket és a tároló tartályokat a nyomástartó edényekre vonatkozó biztonsági és tervezési előírások figyelembevételével lehet kialakítani.

Pneumatikus alkalmazásokSzerkesztés

A pneumatikus alkalmazások leggyakoribb elemei a szelepek és végrehajtó szervek (részletesebben angolul). Hivatkozás magyarul: Automatizálás eszközei[1]

Pneumatikus szelepekSzerkesztés

A szelepek feladata a sűrített levegő áramlásának vezérlése. Segítségükkel biztosítható, hogy a szükséges mennyiségű levegő a megfelelő időpontban a megfelelő berendezéshez jusson. A feladattól függően a szelepek kivitele a következő lehet:

  • Útirány vezérlő szelepek – a levegőáramlás kezdetét, végét és irányát határozzák meg.
  • Elzáró szelepek – a levegőáramlást az egyik irányban zárják a másik irányban nyitják.
  • Áramló levegő mennyiségét meghatározó szelepek – a levegő térfogatáramát határozzák meg.
  • Nyomást meghatározó szelepek (nyomásszabályozók) – a levegő nyomását határozzák meg.

Pneumatikus végrehajtó szervekSzerkesztés

A legelterjedtebb pneumatikus végrehajtó szerv (angolul actuator) a munkahenger, amely a dugattyú felületére ható nyomási energia felhasználásával hoz létre egyenes vonalú mozgást. Kialakításuk alapján megkülönböztethető:

  • Dugattyúrudas henger
  • Membránhenger
  • Tömlőhenger
  • Dugattyúrúd nélküli henger
  • Forgatóhenger

Működésüket tekintve lehetnek egyoldali működésű (rugó visszatérítéses) vagy kétoldali működésűek. A hengerek legfőbb jellemzője a méret, mert a dugattyú átmérője az általa kifejthető erőhatást, a löketük) a munkavégzés nagyságát határozza meg. A forgó mozgást létrehozó végrehajtó szervek a légmotorok.

  • A dugattyú mozgási sebességét fojtószeleppel lehet szabályozni.
  • A dugattyú által kifejtett erőt nyomásreduktor segítségével lehet szabályozni.

Gyakori példa erre a dugattyús végrehajtó és a szelepes beavatkozó egység, amelyet így együtt végrehajtó–beavatkozó szervnek neveznek.

A pneumatikus rendszerek jellemzőiSzerkesztés

  • Hajtások nagy teljesítménysűrűsége
  • Kis egységnyi teljesítményre jutó fajlagos tömeg, egyidejűleg nagy sebesség
  • Jellegéből adódóan robbanás biztos
  • Külső hatásokra érzéketlen, pl.: hőmérséklet, szennyeződés, rezgések, nedvesség és elektromos mezők
  • A munkavégző elemek túlterhelhetők
  • Nincs szükség visszavezető ág kiépítésére
  • Egyenesvonalú és forgómozgás egyszerűen megvalósítható
  • A sebesség és az erő egyszerűen, fokozatmentesen változtatható
  • Egyszerű karbantartás
  • Drága az energia előállítása
  • Nagyok a szállítási veszteségek
  • A szivárgási veszteségek csökkentik a gazdaságosságot
  • A levegő összenyomható, így a sebesség értéke terhelés függő

Felhasználási területeiSzerkesztés

A műszaki élet majd minden területén lehet találkozni pneumatikus eszközzel, ennek köszönhetően a mindennapi életünkhöz szinte észrevétlenül kapcsolódik a pneumatika.

  • Ipari alkalmazások
  • Közlekedés (vasúi, légi, vízi)
  • Bányászat
  • Egészségügy
  • Élelmiszeripar
  • Építőipar
  • Haditechnika
  • Jármű ipar (elsősorban nehéz gépjárművek)

A sűrített levegő képes akár járműmeghajtásra is, ezek a pneumobilok.

IrányítástechnikaSzerkesztés

 
Pneumatikus PID szabályozó.
A három forgatógomb a P (átviteli tényező), valamint az I és a D (időállandó) értékét állítja be.

Pneumatikus automatika az irányítástechnikának az a részterülete, amely szabályozási és vezérlési feladatokkal foglalkozik, és főként állásos szabályozásként használjuk fel. Az irányítástechnika történetében arányos szabályozási körök is épültek ilyen eljárással. Ezeket a Mechanikai Mérőműszerek Gyára gyártotta. Az állásos irányítástechnikai rendszerek gyártója az Egri Finomszerlvénygyár volt, valamint a Festo(wd) termékeit elterjedten használták Magyarországon.

Pneumatikus automatikaSzerkesztés

Az analóg pneumatikus irányítástechnika alkalmazásai egyre ritkábbak. Náluk a szabályozási (irányítási) kör minden elemét megpróbálták teljesen pneumatikus megoldásokkal megvalósítani. Volt tehát pneumatikus érzékelő, pneumatikus szabályozó, végrehajtó és beavatkozó szerv. A szabályozási kör jelei analógjai voltak a szabályozott jellemzőnek. Például a hőmérséklet nulla ás száz fok közötti tartományát leképezték 0,2 és 1 bar túlnyomású értékre, teljesen lineáris megfeleltetéssel. Ez a rendszer hasonló a jelenleg is használt elektronikus analóg szabályozásokhoz, bár azokat is ma már digitális megvalósításban ismerjük.

Az állásos pneumatikus rendszerekhez egészen más rendszer hasonítható: a hidraulikus automatika.

Eltérések az analóg és az állásos pneumatikus automatika közöttSzerkesztés

  • Az olajozás. Az analóg pneumatikus automatikákban olajleválasztókat illesztettek a szűrőkbe, nehogy eltömítsék a rendszer keskeny fúvókáit és a fojtószelepeket.
Az állásos automatika rendszerek olajozást igényelnek; olajkenést, hogy csökkentsék az energiaveszteségeket.
  • A jelszint. Az analóg rendszer 0,2...1 bar közötti tartományt használta.
Az állásos automatikák a 6 bar túlnyomású szabványt használják. A jel kétértékű, például a nulla túlnyomás a nem logikai értéknek felel meg, a 6 bar túlnyomás az igen értéknek.
  • Az analóg rendszerek tervezését és beállítását éppúgy kell végezni, ahogyan azt az elektronikus szabályozóknál szokásos. Így például a kompenzálás feladatát is.
Az állásos rendszerek tervezése hasonlóan folyik, ahogyan az áramútterveket tervezik az elektronikus vezérléseknél.
  • Az analóg rendszerek általában szabályozást valósítanak meg (closed loop control)
Az állásos rendszerek többnyire vezérlések megvalósítását szolgálják (open loop control).

Kapcsolódó szócikkekSzerkesztés

JegyzetekSzerkesztés

  1. Neszveda József: Végrehajtók, beavatkozók. Óbudai Egyetem. (Hozzáférés: 2018. április 19.)

ForrásokSzerkesztés

20 éves a Finomszerelvénygyár Eger – 1971 (könyv)