Pnömatik, gaz basıncını mekanik harekete çevirme amaçlı eğitim ve uygulamaları içeren endüstriyel bir bilim dalıdır. Pratik olarak vakum ve pozitif hava basıncı ile çalışan sistemler ve kullanılan devre elemanları pnömatiğin kapsamı içerisinde değerlendirilir.
Farklı bir tanım olarak da “yararlı bir iş yapabilmek için sıkıştırılmış hava olarak depolanan enerjiyi kullanan sistemlere pnömatik sistemler denir.” Pnömatik aygıtlar için gerekli hava, basınçlı bir kompresörden sağlanır. Kompresör havayı sıkıştırarak sağlam, çelik bir tankta depolar.
Tarihçe
Eski Yunan dilinde rüzgâr ya da nefes manasına gelen “pneuma” (bu kelime ayrıca “ruh” anlamına da gelir) kelimesinden gelen pnömatik, basınçlı hava ile çalışan mekanik sistemlerin hareket ve kontrolünü inceleyen bilim ve mühendislik dalıdır. Günümüzde ticaret olarak da gelişmiştir.
Basınçlı hava, insanların kullandıklari ilk enerji türlerinden biridir. Havanın bilinçli sekilde algılanması, aynı zamanda bu araçla bilinçli çalışma yüzyıllar öncesine gitmektedir. Bilinen en eski uygulama MÖ 2500 yıllarında kullanılan hava körüğüdür. Pnömatiğin sistematik olarak güç uygulamalarında kullanılmaya başlaması 19. yüzyılın ortalarına dayanır. O dönemlerde özellikle basınçlı hava ile çalışan el aletleri, matkaplar, lokomotifler ve benzeri güç sistemleri pnömatiğin gelişimine ve hızla yaygınlaşmasına öncülük etmişti. Ancak günümüzde de çeşitli uygulamalarda yer alan modern kontrol elemanları ilk kez 20. yüzyılın ortalarında kullanılmaya başlamıştır. Ayrıca havalı av silahları, hobi ve spor amaçlı kullanılan karbondioksit kartuşlu silahlar da birer pnömatik örneğidir.
PNÖMATİK Sistemlerde Kullanılan Gazlar
Sabit ve hareketli uygulamaların çok büyük bir bölümünde basınçla sıkıştırılmış ortam havası kullanılır. Bunun en büyük iki sebebi kaynak temininin devamlılığı ve ortaya herhangi bir zararlı atığın çıkmıyor olmasıdır.
Bazı küçük, bağımsız ortamlarda çalışan sistemler, solunum sorunlarına yol açabilecek gazlarla çalışabilirler. Bunlardan en yaygın kullanılanları nitrojen ve karbondioksit gazlarıdır. Saf oksijen ortamda solunum açısından sıkıntı yaratmamakla birlikte çok yanıcı olduğundan pnömatik uygulamalarda kullanılmaz.
Hidrolik Sistemlerle Karşılaştırma
PNÖMATİK hareket ve kontrol sistemlerinin hidrolik ve elektikli sistemlere nazaran bazı üstünlükleri vardır. Hidroliğe göre daha düşük basınçlarda çalışırlar, bu sebeple pnömatik donanımlar daha ucuzdur. Yüksek çalışma hızları yakalayabilirler.
PNÖMATİK gaz basıncı ile çalışan, hareket eden makine demektir. İlk buhar kazanlarının ortaya çıkmasıyla birlikte elektrikten ve hidrolikten (Sıvı sistemiyle çalışan makinalar) çok önce pnömatik bilimi ortaya çıkmıştır.
PNÖMATİK’de amaç istediğimiz hareketi hava, CO2 ya da bir tür gaz kullanarak gerçekleştirmektir.
Makineler hidroliğe göre daha düşük basınçlarda çalışırlar. Hidrolikte 1000 bar gibi değerlere çıkılabilirken pnömatikte standart çalışma basınçları 3 barla 12 bar arasındadır.
PNÖMATİK sistemlerin tercih edilmesnin en büyük edeni diğer hidrolik ve elektrik hareket sistemlerine göre çok yüksek hızlara ulaşabilmeleridir. Böylece düşük verimlerini (%25-%40) hızlarıyla kapatırlar.
PNÖMATİK sistemleri öğrenmek ve kullanmak oldukça kolaydır. Tabi bu kolaylık beraberinde bazı maliyetleri de getirir. Pnömatik sistemelerin üretimi, bakımı daha maliyetli olduğu için endüstri yavaş yavaş pnömatikten uzaklaşıp elektrik sistemlerine yönelmektedir.
Kompresörler
Havayı (gazı) dış basınca göre daha yüksek basınçlı duruma getiren mekanik elemandır. Pistonlu, Dönel hücreli(paletli), Diyaframlı gibi 3 ana çeşidi vardır. Pnömatik sistemlerin akış üretecidir. Bu açıdan bataryalara, pillere benzerler. Kompresöre giren hava dış ortamdaki gibi nemli aynı basınca sahip ve tabi aynı kirlilikte bir havadır. Kompresörde basınçlandırılır. Çıkışında hava şartlandırıcılarla temiz homojen nemsiz bir hale getirilir.
Pistonlar
Pistonlar pnömatik sistemlerin hareket mekanizmalarıdır. Gazın pistonun içindeki hazneye dolmasıyla piston kapanır ya da açılır. Böylece doğrusal olarak her iki yönde de hareket elde edilebilir.
En sık kullanılan piston tipleri tek girişli yay dönüşlü ve hava giriş deliklerinden biri başta biri sonda olan 2 delikli pistondur.
Tek girişli yay geri dönüşlü pistona hava verdiğimiz zaman piston dışarı hareket eder. Hava akışını kestiğimiz ve içteki havanın tahliyesini sağladığımız zaman da yay pistonu geri çeker.
Diğer 2 delikli piston türündeyse bir deliğe basınçlı gazı verdiğimizde piston ileri gider diğer deliğe basınçlı gaz verdiğimizde piston diğer tarafa gider bu şekilde çift yön tahrikli bir kumanda pistonumuz olur.
silindir piston
Endüstriyel robot kollarında sıklıkla 2 delikli pistonlar kullanılır. Yaylı pistonlarsa daha çok damgalama, fırlatma, yerleştirme gibi daha az hassas işlerde kullanılır.
Piston çubuklarının uçları ek parçaların takılabilmesi için genellikle dıştan yivlidir.
Valfler
Valfler pnamatik gazın geçip geçmemesine izin veren anahtardır. Valfleri elektronikteki röle yada transistorlere benzetebiliriz. Sayısız valf türü vardır. Mobil robotlarda ve otomasyon sistemlerinde özellikle elektrikli valfler (elektrovalfler) kullanılır.
Elektrovalf
Elektrovalfler endüstriyel sistemlerde en çok kullanılan valf tipidir. Kumandaları elektrikle yönetilir. içteki mekanizmanın konum değiştirmesini sağlayan bir röleli valf olarak düşünebiliriz.
Elektrik yokken valften normal durumuna bağlı olarak gaz bir delikten girer diğer delikten çıkar. Valf akışı sağlıyordur.
Elektrik verdiğimiz zman valf içindeki bobin mıknatıslanır valf kontaklarını kapatır ya da konum değiştirtir. Böylece gaz akışı kesilir ve çıkış deliğiyle, egsoz (tahliye) deliğinin de açılmasıyla piston ya da sistem içindeki gazlar da tahliye edilebilir.
Tabi bu anlattıklarım yalnızca 3 yollu 2 konumlu elektrikli yaylı valf için geçerli bir durumdur.
Diğer türlerdeki elektrik valflerinin kullanım kılavuzlarından nasıl çalıştıklarını çıkarabilirsiniz.
Yukarıda yer alan ilk fotoğraf tek yönlü selenoid elektrovalftir. Solda yer alan fotoğrafsa çift yönlü elektrovalftir.
Valf Adaları
Valf Grupları (Adavalfler)
Karışık projelerde valflerin hepsini ayrı ayrı kullanmak yerine bazı ortak bağlantıları bir arada kullanarak (en azından ana gövdeler) grup valfler yapılır. Böylece yerden kazanılır.
Daha entegre sistemler için idealdir.
karbondioksit tankı Gaz tankları
Bu tür tanklar sıkıştırılmış gazı çok yüksek basınçlarda korurlar. Gaz tanklarına deodorant şişelerini ya da dalgıç tüplerini örnek verebiliriz. Sol fotoğrafta görülen 12 gr’lık CO2 gazı saklayan bir minitanktır. Havalı tabancalarda kullanılır. Ve tabi asıl olarak mobil robotta pnömatik bir sistem kullanacağımız zamn bu tür küçük hava tanklarından yararlanırız.
Kullandığımız tankı (tüpü) büyüttükçe güçte de artma olur. Daha büyük tüp daha çok gaz debisi.
Bu nedenle de savaş robotlarında kullanılabilecek gaz tankları belli basınç ve ebat (boyut) kriterletiyle sınırlandırlmıştır.
Çoklayıcı
Çoklayıcıların amacı gelen girişi beli sayıda çıkışa iletmektir. Örnek resimdeki çoklayıcı 1 ana girişi (1 ya da p ile belirtilen delik) 8 çıkışa çevirmektedir.
PNÖMATİK
Barmetre, Pnömatik basinç göstergesi, Basınçmetre
Barmetre – Pnömatik Basınç Göstergeleri
Barmetrenin 2 bağlantı noktası vardır. Sisteme seri bağlanınca üstünden geçen gazın basınç bilgisini göstergesinde gösterir.
Tabi bu çok hassas bir değer değildir çünkü gaz bu tür elemanların (gösterge,valf…) üstünden geçerken gaz basıncında belli kayıplar (0.3 – 0,4 bar) olur.
Sistem sağlığını kontrol etmek için kullanılır.
Regülatörler & Şartlandırıcılar
Regülatörler girişlerine gelen gazın basıncını istenilen derecede sabitler. Örneğin 6 barlık bir çıkış basıncı elde etmek istiyorsak girişe 8-9 bar veririz. Üstteki ayar vidasından 6 barı ayarlarız.
Şartlandırıcılarsa hava kurutucu, regülatör ve gaz yağlayıcı elemanlarını içeren tümleşik elemanlardır.
Sayaçlar
Sayaçlar girişlerine gelen gaz darbesi sayısını sayaçlarında gösteren ve belli bir değere gelince çıkış veren mekanik elemanlardır.
Bir pistonun belli bir sayıda darbe üretip durdurulması için kullanılabilir. Sistemi otomatikleştirmeleri nedeniyle endüstride sıkça kullanılırlar.
İstediğimiz sayım değerini sayac valfi üstündeki düğmelerden ayarlayabiliriz.
Fittingler
Mini fitting
Bağlantı Elememanları Fittingler
Temel bağlantı elemanarıdır. 2 farklı çapta boyutlu boruyu birbirine bağlamak ya da bir borudan 2 ayrı boru çıkışı almak için kullanılabilir. Değişik basınç değerlerine göre kullanılan bir çok fitting vardır. Fittingler maksimum basınç değerlerine kadar gaz sızdırmazlar. Bir sistemde arıza olduğunda ilk boruların fittinglere doğru oturup oturmadığına bir temassızlık durumuna bakmanızı öneririm.
Diğer Pnömatik Elemanlar
Bu yazıda pnömatikte en çok kullanılan birkaç temel elemandan bahsettim bunların dışında sayısız pnömatik eleman daha vardır. Genel gaz boruları, susturucular. kör tıpalar, piston kolsuz silindirler, devrilme makara kollu valfler, kısma valfleri gibi birçok özel eleman da mevcuttur.