Ciśnienie pneumatyczne – wszystko, co powinieneś wiedzieć

Intuicyjnie każdy z nas wie, czym jest ciśnienie. Boli nas głowa od niskiego ciśnienia, możemy zmierzyć swoje własne ciśnienie, pogodynka podaje wartość ciśnienia atmosferycznego w hektopaskalach, ale czy potrafilibyśmy podać definicję ciśnienia pneumatycznego? W dzisiejszym artykule przedstawiamy najważniejsze informacje o ciśnieniu pneumatycznym i jego związku z instalacjami sprężonego powietrza.

Pneumatyka i ciśnienie pneumatyczne

Samo pojęcie pneumatyka oznacza dziedzinę techniki i nauki, która zajmuje się wykorzystaniem sprężonego powietrza jako nośnika energii i informacji. Jest obecnie jedną z najpopularniejszych technik wykorzystywanych w sterowaniach i napędach maszyn, narzędzi i procesów technologicznych właśnie ze względu na sprężone powietrze, które ma liczne zalety.

Jaki związek ma jednak ciśnienie pneumatyczne ze sprężonym powietrzem? Ciśnienie pneumatyczne to siła, jaką sprężony (czyli utrzymywany pod odpowiednio wysokim ciśnieniem) gaz wywiera na daną powierzchnię. Tak naprawdę do wytworzenia ciśnienia pneumatycznego można wykorzystać wiele innych gazów, nie tylko sprężone powietrze, jednak to właśnie ono jest jednym z najczęściej stosowanych. Można je wytworzyć także za pośrednictwem gazów obojętnych, czyli niewchodzących (w przeciwieństwie do powietrza) w reakcje chemiczne. Najpopularniejsze z nich to gazy szlachetne – argon, hel, ksenon, radon, neon, krypton, radon.

Ciśnienie pneumatyczne jest więc parametrem sprężonego powietrza, dzięki któremu gaz ten może być nośnikiem energii w układach pneumatycznych, o których szerzej opowiemy w kolejnych częściach artykułu. Ciśnienie pneumatyczne, tak jak każde inne ciśnienie, wyraża się w barach. Jednostka ta jest większa i bardziej praktyczna niż znany z telewizyjnej „pogody” Paskal (1 bar = 100.000 Pa). Jak już wspomnieliśmy wyżej, ciśnienie jest siłą wywieraną na daną powierzchnię, więc Paskal jest stosunkiem (ilorazem) siły (N) do powierzchni (m2).

Sprężone powietrze jest na tyle popularne, że nazwano je czwartym medium – oprócz prądu, gazu ziemnego i wody.

Zalety sprężonego powietrza

Sprężone powietrze o odpowiednim ciśnieniu pneumatycznym jest wykorzystywane na szeroką skalę w wielu różnych gałęziach przemysłu, ale także do urządzeń używanych w naszym codziennym życiu. Czasami nawet sam podmuch sprężonego gazu jest przydatny, np. do czyszczenia klawiatury. Ciśnienie pneumatyczne nadaje sprężonemu powietrzu specyficzne właściwości, które sprawiają, że medium ma liczne atuty, wyróżniające je na tle innych nośników energii. Przede wszystkim jest ogólnodostępne, niewyczerpywalne i nie emituje do atmosfery żadnych zanieczyszczeń, co czyni je ekologicznym. Łatwo je magazynować i transportować nawet na duże odległości. Ponadto sprężone powietrze to bezpieczny czynnik roboczy, który jest niepalny i można go swobodnie stosować w strefach zagrożenia wybuchem.

Ciśnienie pneumatyczne, czyli siłę, jaką osiąga sprężone powietrze, można bezstopniowo regulować, tak samo jak prędkość czynnika (przez zmianę natężenia przepływu powietrza). Sprężony gaz pozwala też na pracę w różnych środowiskach, niezależnie od temperatury, która nie ma na niego żadnego wpływu. Jest też niewrażliwy na obciążenia, osiąga duże przyśpieszenia i prędkości.

Instalacja sprężonego powietrza – najważniejsze informacje

Samo ciśnienie pneumatyczne nie miałoby tak szerokiego zastosowania, gdyby nie wykorzystanie instalacji sprężonego powietrza. Układ pneumatyczny, bo tak też się ją nazywa, to zespół elementów i urządzeń, które służą w skrócie do wytwarzania, przygotowania i dystrybucji sprężonego, czyli utrzymywanego pod odpowiednim ciśnieniem powietrza. Po co? Właśnie do sterowania i napędzania wyżej wspomnianych maszyn, narzędzi i procesów technologicznych. Poniżej przedstawiamy najważniejsze pojęcia z zakresu układów pneumatycznych, które pozwolą lepiej poznać ich sposób działania i budowę.

• Napęd i sterowanie pneumatyczne – przekazywanie i sterowanie energią odbywa się w nich za pośrednictwem sprężonego gazu (czyli gazu pod ciśnieniem), najczęściej powietrza, jako nośnika tej energii.
• Natężenie przepływu czynnika – objętość sprężonego powietrza transmitowanego przez drogę przepływu czynnika w jednostce czasu.
• Różnica wartości ciśnienia – różnica między wartościami ciśnienia wejściowego (na wejściu do urządzenia napędzanego sprężonym powietrzem) i ciśnienia wyjściowego (w przekroju wyjściowym urządzenia napędzanego sprężonym powietrzem).
• Siłowniki – elementy wprawiające w ruch mechanizmy maszyn i urządzeń napędzanych sprężonym gazem.
• Siłowniki jednostronnego działania – zasilane powietrzem z jednej strony. Wykonują ruch roboczy siłą sprężonego powietrza, a powrotny siłą nagromadzoną w sprężynie lub inną.
• Siłowniki dwustronnego działania – ruch roboczy i powrotny odbywają się za pomocą siły sprężonego powietrza.
• Sprężarka – urządzenie służące do wytwarzania sprężonego powietrza, przekształcające energię mechaniczną silnika elektrycznego (rzadziej spalinowego) w energię sprężonego powietrza.
• Rury do sprężonego powietrza – przewody pneumatyczne, którymi medium jest transportowane między sprężarką a punktami odbioru (urządzeniami i narzędziami z napędem pneumatycznym).
• Zawór zwrotny i zawór rozdzielający – pneumatyczne zawory sterujące kierunkiem przepływu czynnika.
• Zawór redukcyjny – zawór sterujący ciśnieniem czynnika.

FAQ:

1. Czym jest ciśnienie pneumatyczne?

Ciśnienie to stosunek siły do pola powierzchni. Ciśnienie pneumatyczne to natomiast siła, jaką sprężone powietrze wywiera na daną powierzchnię, będąc tym samym nośnikiem energii i informacji.

2. Do czego służy instalacja pneumatyczna?

Układ urządzeń zwany instalacją pneumatyczną służy do wytwarzania, przygotowania i dystrybucji powietrza pod odpowiednim ciśnieniem pneumatycznym. Za pośrednictwem układu napędza się siłowniki i silniki pneumatyczne wielu maszyn i narzędzi, a także procesów technologicznych.

3. Gdzie wykorzystuje się ciśnienie pneumatyczne?

Najpopularniejsze zastosowania, które można znaleźć w codziennym życiu, to automatyczne drzwi w autobusach i tramwajach, hamulce w pojazdach ciężarowych i pociągach, pompki rowerowe, pompy próżniowe, niektóre sprzęty treningowe, a także wszystkie narzędzia pneumatyczne: młoty, wiertarki, szlifierki, nożyce, nitownice, klucze i inne.