سیستم پنوماتیک چیست و چطور کار میکند؟

امروزه دیده می‌شود که بسیاری از کارها با استفاده و کمک انرژی‌هایی انجام می‌شوند. این انرژی‌ها به سیستم‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. یکی از این سیستم‌ها که در واقع نوعی سیستم کنترل خودکار است فناوری هوای فشرده یا همان پنوماتیک نام دارد. پس پنوماتیک همان سیستم هوای فشرده است که در بعضی موارد می‌توان آن را سیستم کنترل خودکار محسوب کرد.

کلمه پنوماتیک در واقع یک کلمه یونانی است و ریشه در یونان دارد که به معنای دمیدن است. پنوماتیک در سال‌های قبل به سادگی سیستم تنفسی انسان بود. به زبان ساده‌تر مانند فشردن هوا در شش‌ها. هوای فشرده در ادامه توانایی این را داشت که آتش را شعله‌ور کند و یا فرایند رها سازی یک تیر را انجام دهد. این گاز فشرده در حالت عادی هوای خشک و یا غیرخشک است که برای شروع کار و یا توقف استفاده می‌شود.

در ادامه شما را به طور گسترده‌تر با سیستم پنوماتیک آشنا می‌کنیم، همراه ما باشید…

پنوماتیک چیست؟

اگر بخواهیم پنوماتیک را به طور کلی برای‌تان توضیح دهیم باید به علم فیزیک اشاره کنیم. در واقع پنوماتیک به جنبه‌ای از علم فیزیک ربط دارد، به این شکل که از انرژی درون گاز فشرده برای حرکت یا انجام کاری استفاده می‌کنند. در واقع این کلمه معنای نفس، هوا یا باد را می‌دهد و گونه‌ای فناوری است که با بکارگرفتن گازهای فشرده، به گونه‌ای نیروی مکانیکی ایجاد می‌کند.

امروزه به کارگیری انرژی پنوماتیک در اکثر صنایع به چشم می‌خورد. در واقع این انرژی که موجب به حرکت در آمدن دستگاه‌های مختلف می‌شود در بسیاری از کارخانجات و مراکز صنعتی مورد استفاده قرار گرفته و باعث افزایش راندمان کار شده است. در قرن حاضر پنوماتیک از انرژی‌های اثبات شده‌ای است که به یکی از پراستفاده‌ترین انرژی‌ها در صنایع مختلف تبدیل شده است. در نتیجه امروزه خیلی کم می‌توان صنایع و یا کارخانه‌هایی را دید که از این انرژی بهره نمی‌برند.

تمام مبحث پنوماتیک حول محور وقایع هوا می‌چرخد و در آن باره صحبت می‌کند. این انرژی مزیت‌ها و ویژگی‌های مثبت زیادی دارد که باعث شده‌اند استفاده از آن بسیار رواج پیدا کند و محبوبیت زیادی به دست آورد. در ادامه مقاله شما را مزیت‌های مهم این انرژی پرکاربرد آشنا خواهیم کرد. ادامه مقاله را از دست ندهید.

سیستم پنوماتیک چیست؟

در مطالب قبل به بررسی خود انرژی پنوماتیک و اینکه پنوماتیک چیست پرداختیم. در این قسمت می‌خواهیم شما را با یک سیستم پنوماتیک آشنا کنیم. سیستم پنوماتیک در واقع به سیستمی می‌گویند که برای انجام کارها از هوای فشرده استفاده می‌کند. کار این سیستم به گونه‌ای است که هوا را جذب کرده و به مدار انتقال می‌دهد تا انرژی مورد نیاز فراهم شود.

در نتیجه به این شکل سیستم‌های پنوماتیک کار بسیاری از صنایع را آسان کرده و کاربرد زیادی ایفا می‌کنند. شما می‌توانید کاربرد این سیستم را در موارد مختلفی از زندگی روزمره خود شاهد باشید. نمونه‌ای از کاربرد این انرژی در صنایع دندان‌پزشکی است. برای مثال دریل‌های دندان‌پزشکی انرژی مورد نیاز خود را برای انجام کار از نیروی پنوماتیکی دریافت می‌کنند و بدین ترتیب کار جرم‌گیری دندان را با کمک انرژی پنوماتیک انجام می‌دهند.

مثال دیگری از این انرژی که در زندگی روزمره قابل مشاهده است کاربرد آن در سازهای موسیقی است. برخی از سازهای پرکاربرد در صنعت موسیقی از انرژی پنوماتیک یا همان هوا برای ارائه عملکردی درست کمک می‌گیرند.

تمام موارد نام برده شده نمونه‌ای ساده از سیستم‌های پنوماتیک بودند که در زندگی روزمره می‌توانید آنها را مشاهده کنید. همانطور که گفتیم اینها تنها نمونه‌های ساده‌ای از این سیستم بودند و پنوماتیک در دستگاه‌های بزرگ و غول‌آسایی در کارخانه‌ها و صنایع بزرگ ایفای نقش می‌کند.

قطعات مهم سیستم پنوماتیک

سیستم پنوماتیک نیز مانند بسیاری دیگر از سیستم‌ها از اجزا و قطعات مختلفی تشکیل می‌شود که بدون وجود این قطعات کار این سیستم دچار مشکل می‌شود. به زبان ساده‌تر هرکدام از اجزایی که در این سیستم استفاده می‌شوند نقش مهمی دارند و با کمک هم فرایند کار پنوماتیک را کامل می‌کنند. در ادامه شما را با اجزای مهم در این سیستم آشنا می‌کنیم.

می‌توان گفت اولین چیزی که در این سیستم به چشم می‌خورد و به آن نیاز داریم کمپرسور هوا است. در ادامه کمپرسور به سیلندر احتیاج پیدا می‌کنیم. کار سیلندر در این سیستم این است که با حرکت کردن، نیروی مورد نیاز برای حرکت یک موتور را به وجود آورده و تامین می‌کنند.

به عنوان سومین جز مهم در سیستم پنوماتیکی باید به محرک اشاره کنیم. نقش محرک باز و بسته شدن شیرها یا سوپاپ‌ها در سیستم است. جزء دیگری که در این سیستم ایفای نقش می‌کند موتور است. در واقع موتور وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که سیلندر شروع به کار و حرکت کند.

اجزای جزئی سیستم پنوماتیک

در متن بالا تجهیزات و قطعات یک سیستم پنوماتیک را برای‌تان توضیح دادیم. اما موارد نام برده شده تنها نیمی از اجزای این سیستم بودند و در واقع پنوماتیک بسیار بزرگ‌تر و گسترده‌تر از موارد نام برده شده است. به منظور آشنایی بیشتر و واضح‌تر شما در این قسمت قصد داریم به شکل دقیق‌تر اجزای پنوماتیک و کارکرد هرکدام از قطعات یک سیستم پنوماتیک را برای‌تان توضیح دهیم.

سیلندرها

در واقع عملکرد این سیستم به گونه‌ای است که از طریق تبدیل نیرو به انرژی پتانسیل کار خود را ادامه می‌دهد و در ادامه این انرژی از طریق محرک یا همان سیلندر تبدیل به انرژی جنبشی می‌شود. در حالت معمول تبدیل انرژی از طریق پیستون و شاتون انجام می‌شود. حرکت پیستون به شکل خطی است. به زبان ساده‌تر پیستون به شکل بالا، پایین، چپ و راست حرکت می‌کند.

به شکل معمول در سیلندرهای پنوماتیک، پیستون از طریق هوای فشرده فقط در یک جهت حرکت می‌کند. وقتی حرکت پیستون پایان می‌یابد، در اثر خارج شدن هوا خلاء ایجاد می‌شود، این خلاء با همکاری یک فنر باعث برگشتن پیستون به محل اولیه خود می‌شود.

شیرها

در سیستم پنوماتیک باید قطعه‌ای برای کنترل جریان هوا وجود داشته باشد. این قطعات شیرها هستند که هرکدام کارکرد متفاوتی ارائه می‌کنند. به زبان ساده‌تر شیرهای زیادی در این سیستم وجود دارد که هرکدام نقشی در یک قسمت آن ایفا می‌کنند. برای مثال برای شروع کار سیستم از شیرهای شروع آرام (Solf- Start) یا شیرهای خاموش روشن  (On-Off) استفاده می‌شود.

مورد دیگر که از شیرها استفاده می‌کند دبی جریان (حجم جریان عبوری در بازه‌ای مشخص) است. در واقع از شیرهای کنترل جریان برای کنترل دبی جریان استفاده می‌شود. شیرهای بسیار دیگری نیز از جمله شیر هوا، شیر ایمنی، شیر خروجی و… در این سیستم قرار دارند که هرکدام وظیفه خاصی داشته و به عملکرد درست این سیستم کمک می‌کنند.

اتصالات

برای اینکه اجزای این سیستم بتوانند به یک دیگر متصل شوند باید از اتصالاتی در آنها استفاده شود. در نتیجه اجزای این سیستم از طریق اتصالاتی (Fittings) به یک دیگر وصل می‌شوند. همانطور که می‌دانید تمام اجزا و قسمت‌های سیستم پنوماتیکی تحت فشار هوا بوده و به این ترتیب این اتصالات باید آب‌بندهای مناسبی را استفاده کنند.

اتصالات پنوماتیک که در این سیستم استفاده می‌شوند از جنس فلزی و پلیمری هستند و همچنین در شکل‌های متفاوتی تشکیل می‌شوند.

لوله‌ها و شیلنگ‌ها

در سیستم پنوماتیک لوله‌ها و شیلنگ‌های متعددی وجود دارند که هرکدام از آنها به شکل خاص و مختلفی استفاده می‌شوند. اگر بخواهیم کاربرد این دو ابزار را برای‌تان توضیح دهیم باید به سیستم‌های فشار قوی و سیستم‌های معمولی با فشار پایین اشاره کنیم. به زبان ساده‌تر از لوله‌ها در سیستم‌های فشار قوی و از شیلنگ‌های در فشار پایین و متوسط استفاده می‌شود. این دو نیز از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند که هرکدام از جنس‌های آنها خصوصیات و ویژگی‌های خاص خود را دارد. ناگفته نماند که پلیمری و نوع انعطاف پذیر آنها طرفدار بیشتری در این سیستم دارد.

قسمت خلاء

هنگامی که فشار به مقدار چشمگیری از فشار اتمسفریک کم شود، باعث ایجاد خلاء خواهد شد. پس برای ایجاد چنین حالتی باید تمام هوای حبس شده خارج شود. برای این کار از تولید کننده‌های خلا یا پمپ‌های خلاء بهره می‌گیرند. این پمپ‌های خلاء از طریق یک دیفیوزر (وسیله‌ای جهت هوادهی) باعث خروج هوای فشرده می‌شوند که این فرایند در آخر باعث به وجود آمدن خلاء می‌شود.

آماده سازی هوای مناسب

زمانی که فشرده سازی هوا انجام می‌شود به دنبال آن شاهد ایجاد گرما خواهیم بود، در مقابل هنگامی که هوا سرد شود باعث به وجود آمدن میعان خواهد شد که این حالت موجب اختلال در تامین هوای فشرده می‌شود. همانطور که می‌دانید در اجزای تشکیل دهنده هوا ذرات معلق و گرد و غبارهای زیادی وجود دارد. در صورتی که هوای فشرده با وجود این آلودگی‌ها به سیستم پنوماتیک و بخش‌های مختلف آن مانند شیرها، سیلندرها و لوله‌ها ورود پیدا کند حتما باعث ایجاد مشکل در کارکرد دستگاه می‌شود و اگر به طور مداوم این حالت جریان پیدا کند نتیجه‌ای جز از کار افتادن دستگاه نخواهد داشت.

با توجه به موردی که گفته شد برای حفظ کارکرد درست سیستم باید هوای فشرده ابتدا فیلتر شده و سپس وارد سیستم شود. این مشکل پیچیدگی خاصی ندارد و تنها لازم است یک فیلتر هوا برای رفع آن به کار گرفت، اما نکته‌ای که وجود دارد این است که باید فشار ورودی به سیستم را به کمک رگولاتور (مداری برای تامین ولتاژ ثابت) فشار بررسی کرد. علاوه بر موارد گفته شده هوای خشکی که وارد دستگاه می‌شود نیز باید روان‌کاری شود تا باعث آسیبی به تجهیزات و قطعات سیستم نشود.

کاهنده صدا

سیستم‌های پنوماتیک نیازمند یک کاهنده صدا هستند، زیرا هنگامی که گاز از سیستم پنوماتیک خارج می‌شود باعث ایجاد صدای بلندی خواهد شد که لازم است برای کاهش آن از یک کاهنده صدا کمک گرفت. این صدا با توجه به مواردی چون نیرو و فشار جریان امکان دارد به شکل انفجاری خارج شود.

استفاده از پنوماتیک در موارد مختلف

سیستم پنوماتیک در موارد مختلفی کاربرد دارد و با وصل کردن اجزای مخلتف آن به یک دیگر ابزارهای پرکاربرد متفاوت و زیادی ساخته خواهد شد. به زبان ساده‌تر باید بگوییم هرکاری که توسط سیستم‌های هیدرولیکی قابل اجراست، سیستم‌های پنوماتیکی نیز قادر به انجام آن هستند. در مورد اینکه کدام یک از این سیستم‌های بهتر است مبحث‌های زیادی وجود دارد اما اگر بخواهیم به طور کلی بگوییم این سیستم‌ها هرکدام مزیت و معایت بخصوص خود را داشته و تقریبا عملکرد یکسانی ارائه می‌کنند.

لازم است بگوییم که ماشین‌آلات صنعتی در برابر دیگر دستگاه‌ها استفاده بیشتری از پنوماتیک می‌کنند. در علم رباتیک نیز برای حرکت قسمت‌های مختلف ربات می‌توان در کنار سیستم‌های الکتریکی از پنوماتیک نیز کمک گرفت و بهره برد. مورد دیگری که استفاده دستگاه‌های پنوماتیک را نشان می‌دهد صنعت لبنی است. در این صنعت برای تهیه شیر دام‌ها از دستگاه‌ها و سیستم‌های پنوماتیک بهره می‌برند.

نمونه‌ای از کاربرد سیستم‌های پنوماتیک در گذشته در رستوران‌ها، بیمارستان‌ها و بانک‌هاست. در قرن نوزدهم میلادی در مکان‌های گفته شده برای انتقال کالا از سیستم پنوماتیک از طریق لوله‌های هوا استفاده می‌کردند. مورد دیگری که در آن شاهد استفاده از پنوماتیک هستیم فرایند توقف خودروهای سنگین یا قطارهاست. به این شکل که موارد گفته شده برای توقف از ترمز بادی استفاده می‌کنند.

نتیجه گیری

در ابتدای مقاله به این موضوع اشاره کردیم که در برخی از سازها نیز از پنوماتیک بهره گرفته می‌شود. برای مثال یکی از سازهایی که از این انرژی کمک می‌گیرد ارگ‌های بزرگ کلیسایی هستند که با کمک پنوماتیک شروع به کار می‌کنند. استفاده از پنوماتیک نسبت به دیگر سیستم‌ها ایمن‌تر است و همچنین به صرفه‌تر نیز هست. ابزارهای پنوماتیکی معمولا وزن سبکی دارند و همچنین کار کردن با آنها نیز بسیان آسان است. این انرژی کارآمد نقش مهمی در صنایع ایجاد می‌کند و در افزایش راندمان کار تاثیر بسزایی دارد.

امیدواریم این مطلب برای‌تان مفید واقع شده باشد. برای خرید اتصالات پنوماتیک می‌توانید از محصولات ما در فروشگاه بازاری دیدن کنید.