Dnešní použití pneumatiky
Stlačený vzduch má své jisté místo jako zdroj energie pro různé pneumatické pohony, řízení a regulace. Stlačený vzduch je tedy použit jako zdroj energie pro různé manipulátory, roboty, výrobní stroje, otevírání dveří v autobusech a mnoho dalších aplikací.
Nejčastěji používáme pneumatických pohonů v aplikacích, kde očekáváme malé až střední síly s velkou rychlostí a frekvencí opakování pohybů. Pneumatický pohon nemusí být, jak by se mohlo zdát, nejen s rotačním pohybem, ale v dnešním průmyslu jde především o přímočaré pneumatické pohony. Takové pneumotory se používají pro pohon různých úchopových hlavic, malých lisů a v mnoha dalších případech, kde očekáváme malé momenty setrvačnosti, rychlé reakce zařízení a rychlosti mechanizmů.
Použití stlačeného vzduchu má značný praktický záběr. Na jedné straně jej můžeme používat nejen v průmyslu u strojů, či ručního pneumatického nářadí, ale na straně druhé třeba v lékařství. Stlačený vzduch zde slouží k měření tlaku nitrooční kapaliny nebo k pohonu zubařského náčiní. V průmyslu, o který nám především jde, jej nacházíme v textilním, dřevozpracujícím, elektrotechnickém, automobilovém průmyslu, ale i v mnoha dalších odvětvích lidské činnosti. Vzhledem k omezenému výkonu v poměru s bezpečností zařízení se s pneumatickými pohony nesetkáváme v těžkém průmyslu. Zde zpravidla nacházíme pro řešení potřebných aplikací hydraulického zařízení.
Při výběru vhodného zdroje energie pro pohony, je kromě znalosti konkrétní aplikace, nutná znalost vlastností stlačeného vzduchu a jednotlivých výhod a nevýhod v porovnání s jinými druhy pohonu. Především srovnáváme tři druhy: pneumatiku, hydrauliku a elektrické pohony.
· Snadný přístup – ve většině podniků je snadno dostupný, zpravidla se nepoužívá jen k pneumatickým pohonům, ale můžeme jej požívat na mnohé další průmyslové aplikace. Například se může jednat o chlazení proudem vzduchu, ofukování nečistot, nafukování pneumatik u automobilů, používání ručního pneumatického nářadí, lakýrnické práce a mnohé další. S použitím pojízdných, či chceme-li mobilních kompresorových stanic, lze dosáhnou i přijatelného použití stlačeného vzduchu i mimo uzavřené objekty.
· Akumulace – skladování nashromážděné energie je velice jednoduché a takřka bezztrátové. Stlačený vzduch se uchovává v tlakových nádobách (vzdušnících). Je tam zaručena jeho okamžitá připravenost na případné použití. Množství stlačeného vzduchu se s plynoucím časem prakticky nemění v tlakové nádobě. Ke ztrátám zde může pouze docházet vlivem úniku stlačeného vzduchu z tlakové nádoby. Zpravidla k němu dochází okolo těsnění, kolem ventilů, atd. Jako příklad lze uvést kolo u automobilu. Jak často kontrolujeme tlak a kolik vzduchu je zapotřebí na dofouknutí pneumatik při jejich používání? Za předpokladu, že máme vše v pořádku, je dofukování pneumatik takřka nepotřebné.
· Konstrukce pneumatických prvků – je jednoduchá, lze snadno sestavovat jednoduchá zařízení až po složité manipulační a výrobní linky. Konstrukce pneumatických pohonů umožňuje jejich aplikaci nejen jako pohonů, ale díky rozličným konstrukcím a vlastnostem je můžeme často použít i jako konstrukční součást samotných strojů.
· Ovládání tlaku a průtoku – regulace tlaku souvisí s výkonem pneumotorů. Hodnota tlaku působící na pohyblivou plochu v pneumotoru, respektive s její plochou, je přímo úměrný výstupní síle. Regulaci můžeme provádět velice jednoduše s použitím regulátoru tlaku, zvaného redukční ventil. Rychlosti pohybů provádíme s regulací průtoku vzduchu. Jedná se o velice jednoduchý až primitivní způsob. Zde používáme škrtící ventil, jeho princip spočívá v přiškrcení průtoku proudícího vzduchu. Lze ho jednoduše přirovnat k manipulaci v domácnosti s „kohoutkem na vodu“. Také máme možnost si s jeho pomocí regulovat průtok vody.
· Životnost – pneumatické pohony značně převyšují svou životností a minimální údržbou jiné druhy pohonů, především elektrické. Snadno odolávají nepříznivému prostředí, jako je například prašné, vlhké, horké či studené prostředí, kyselé či agresivní výpary v okolí pneumotoru. Předpokladem takového použití je nutnost napájet zařízení kvalitním stlačeným vzduchem. To znamená, nejen dostatečné množství a tlak, ale i jeho mechanickou a chemickou čistotu. Zbavení stlačeného vzduchu od přebytečné vodní páry, vody a oleje z kompresorové stanice. U některých druhů pohonů je vyžadováno přidávání do stlačeného vzduchu určité množství oleje, potřebného k mazání pohyblivých částí zařízení.
· Ekologie – použití stlačeného vzduchu je při správném filtrování vyfukovaného (spotřebovaného) vzduchu, který ještě může obsahovat zbytky oleje, naprosto šetrné k životnímu prostředí. Vyfukován je pouze čistý vzduch, který na počátku celého procesu použití byl nasán z atmosféry do kompresorové stanice.
· Bezpečnost - pneumatické pohony se během svého pohybu nikterak nezahřívají, což se nedá říci o elektromotorech. Je tedy možné je snadno a bezpečně aplikovat v prostředích s nebezpečím výbuchu či požáru. V případě přetížení pneumatického pohonu se nic neděje. Dojde pouze k jeho setrvání v dané poloze s neomezenou dobou, tedy dokud jej neuvolníme, aniž by došlo k jakékoliv újmě na zařízení, či byla ohrožena bezpečnost okolí. Možnost přetížení obzvláště oceníme v konstrukci a jednoduchém ovládání mnohých úchopových hlavic. U ručního pneumatického zařízení nehrozí poškození nářadí i v případě hrubého zacházení. Při extrémním zatížení elektrického nářadí hrozí značné riziko jeho nevratného poškození (elektromotor může začít i hořet). U pneumatického nářadí dojde k jeho zastavení bez jakéhokoliv poškození.
· Akcelerace – rozpínavost stlačeného vzduchu je jeho základní vlastnost. A právě rychlost rozpínání vzduchu ve spojení s nízkou hmotností pohyblivých částí pneumotoru umožňuje značné zrychlení a následné rychlosti pneumotoru.
Pneumatické pohony:
+ Možnost rozvodu vzduchu na vzdálenosti řádově stovek metrů
+ Nepotřebuje zpětné odvádění, vzduch je zpravidla vyfukován přímo v zařízení
+ Rychlé pohyby a velká akcelerace
+ Snadná regulace rychlosti
+ Snadná regulace výkonu (síly)
+ Jednoduchá konstrukce pneumatických pohonů
- Omezená síla
- Problematika s plynulostí pohybu při nízkých rychlostech pohybu
- U přímočarých pohonů je problematické zastavení mimo krajní polohy, nízká přesnost
Hydraulické pohony:
+ Velké výkony (síla), dané vyššími tlaky v použité kapalině
+ Nestlačitelnost kapalin (oleje)
+ Možnost pomalých a plynulých pohybů
+ Zastavení pohybu mimo krajní polohy je jednoduché a relativně přesné
+ Jednoduchá konstrukce hydraulických pohonů
- Menší průtoky
- Potřebná složitější regulace (především tlaků)
- Vzniklé netěsnosti=únik kapaliny
- Krátké vzdálenosti rozvodu hydraulického tlaku, zpravidla v desítkách metrů
Elektrické pohony:
+ Vysoká účinnost
+ Vhodné aplikace především u rotačních pohybů
+ Jednoduchost použití s ohledem na potřebný zdroj energie
+ U přímočarých pohybů, velká přesnost zastavení mimo krajní polohy
- Složitější řízení a regulace rychlosti
- Nutnost ochrany před přetížením
- Problematická konstrukce přímočarých pohonů