Inhoud
Pneumatiek is een techniek waarbij mechanische beweging wordt gegenereerd door middel van een gas onder druk. Net als hydrauliek behoren ook pneumatische systemen tot het domein van de vloeistoftechnologie. Waar in de hydraulica vloeistoffen als werkstof worden gebruikt, werkt pneumatiek met perslucht: de toepassingsmogelijkheden zijn divers en daarbij is lucht als aandrijfmiddel goedkoop en milieuvriendelijk. Daarom zijn pneumatisch gereedschap en pneumatische machines zo populair.
Pneumatiek – de basisbeginselen
Het woord pneumatiek is afgeleid van het Griekse woord ‘pneuma’, wat ‘wind’ of ‘adem’ betekent. Vandaag de dag staat het voor een gevarieerd technologisch vakgebied waarin perslucht of door perslucht aangedreven systemen worden gebruikt. Pneumatiek zorgt voor beweging en aandrijving – meestal zijn de klassieke pneumatische cilinders het eerste wat met deze technologie wordt geassocieerd. Maar ook meer gespecialiseerde en complexere systemen werken met deze technologie, zoals vacuümsystemen, grijpers of zelfs luchtveren. Deze laatste zijn uitermate geschikt voor het dempen van schokken.
Pneumatische systemen, ook wel pneumatische besturingssystemen genoemd, werken met samengeperste omgevingslucht, de zogenaamde perslucht. In de meeste systemen heeft die een overdruk van 6 bar. Bij hogedruksystemen, die bijvoorbeeld voor gasleidingen worden gebruikt, is de overdruk maximaal 18 bar. De hoogste druk is nodig voor de productie van onder andere plastic flessen: tot 40 bar.
Hoe werkt pneumatiek?
In pneumatische systemen wordt lucht in de vorm van perslucht via ventielen naar de gewenste plaats gebracht. De in de perslucht opgeslagen energie wordt vervolgens omgezet in kinetische energie – bijvoorbeeld om een cilinderzuiger in een bepaalde richting te bewegen.
In principe bestaat elke pneumatische besturing uit vier componenten:
- Persluchtopwekking: de benodigde omgevingslucht wordt ingezogen door één of meer compressoren en vervolgens gecomprimeerd tot 6 à 40 bar, afhankelijk van wat nodig is. Voor een hoge luchtdruk, die slechts voor een bepaalde periode nodig is, wordt een compressor met toerentalregeling gebruikt. Door de lucht samen te persen ontstaat warmte, die bijvoorbeeld weer als verwarmingsenergie kan worden gebruikt.
- Persluchtbehandeling: de perslucht wordt bevrijd van onzuiverheden als stof of pollen. Hiervoor worden verschillende filtersystemen gebruikt. De behandeling is noodzakelijk om een zo lang mogelijke levensduur van een pneumatisch systeem te garanderen.
- Persluchtverdeling: de perslucht wordt via leidingen naar de verbruikers getransporteerd. Om te voorkomen dat de lucht opnieuw wordt verontreinigd, moeten de leidingen afgedicht zijn en zo weinig mogelijk roest of water afgeven. In de meeste gevallen zijn de opslagfaciliteiten geïntegreerd in de leidingnetwerken.
- Toepassing op/uitvoering van werkzaamheden: de perslucht wordt via ventielen of actuatoren naar het betreffende werkproces geleid. Het aantal schakelposities en aansluitingen is afhankelijk van de toepassing en het apparaat. De mechanische werkzaamheden met behulp van perslucht worden uitgevoerd door zogenaamde werkelementen – voornamelijk pneumatische cilinders.
Hoe pneumatische circuits precies moeten worden opgebouwd, is voor de verschillende systemen en apparaten vastgelegd in de bijbehorende DIN-normen.
Waar wordt pneumatiek gebruikt?
Pneumatische systemen worden gebruikt in de meest uiteenlopende industrieën en vakgebieden. Ze zijn zowel te vinden in de materiaalbehandeling als in de robotica of medische technologie. Andere toepassingsgebieden zijn aandrijving en transport. De systemen worden bijvoorbeeld geïnstalleerd in pneumatische remmen van vrachtwagens of bussen. Ze worden ook gebruikt voor luchtgevulde banden, diverse transpalletten en andere industriële trucks. Kleinere ladingen of zelfs vloeistoffen kunnen worden getransporteerd via pneumatische buizenpost. Speciaal pneumatisch gereedschap werkt alleen met perslucht – bijvoorbeeld voor het spuiten van lak en andere oppervlaktebehandelingen.
Voordelen van pneumatische systemen
Pneumatische systemen hebben veel voordelen. Zo is alleen al de ‘grondstof die het systeem gebruikt milieuvriendelijk, goedkoop en overal beschikbaar – namelijk lucht. Het kan in elke gewenste hoeveelheid worden gebruikt en ook gemakkelijk over lange afstanden worden getransporteerd.
Verdere voordelen van pneumatiek zijn:
- Opslagcapaciteit: perslucht kan worden opgeslagen in een daarvoor geschikt drukvat, dat ook weer kan worden getransporteerd.
- Temperatuurbestendigheid: perslucht is ongevoelig voor temperatuurschommelingen.
- Veiligheid: bij perslucht bestaat er geen gevaar voor explosie of brand.
- Milieuvriendelijkheid: perslucht die ontsnapt, veroorzaakt geen schade.
- Eenvoudig systeemontwerp: maakt goedkope oplossingen mogelijk.
- Snelheid: perslucht is een zeer snel werkmedium.
- Traploze instelling van krachten en snelheden: het drukniveau kan worden aangepast aan de betreffende toepassing.
- Kracht: hoge druk is mogelijk in een relatief kleine ruimte.
- Robuust: tegen overbelasting
- Geen extra koeling nodig: de lucht zelf zorgt al voor voldoende koeling van de afzonderlijke aandrijfcomponenten.
Een van de mogelijke nadelen van pneumatiek is het lage rendement: zelfs als de tijdens de compressie gegenereerde warmte wordt hergebruikt, gaat er energie verloren. Maar kou kan ook een probleem zijn. Wanneer perslucht door systemen en machines stroomt, kan die aanzienlijk afkoelen en mogelijk zelfs bevriezen. Het werken met pneumatische schakelingen veroorzaakt ook veel lawaai, al kan dat worden verminderd door geluiddempers. Er moet verder rekening worden gehouden met het feit dat de kracht van persluchtsystemen beperkt is.
Bron afbeelding:
© gettyimages.de – Denys Yelmanov
