Her er grunden til, at pneumatiske systemer er bedre end hydrauliske systemer, når det gælder hastighed, ydeevne og pålidelighed.
Både hydrauliske og pneumatiske systemer bruges til at drive maskiner, som vi møder i vores dagligdag, lige fra bilbremser og entreprenørmaskiner til elevatorer og automatiske døre i pendultog og busser.
Selv om hydrauliske og pneumatiske strømkredsløb har en række mekaniske ligheder og endda deler nogle integrerede komponenter, herunder specifikke pumper og et sæt ventiler, der leder strømmen og sørger for kraft- og hastighedsstyring af aktuatorerne.
Selvfølgelig kan slutbrugerne af mange slags maskiner undre sig over, hvilken type system der er bedst til deres specifikke applikationer. Læs videre for at lære de vigtigste forskelle mellem hydrauliske og pneumatiske kraftsystemer.
Hvordan hydrauliske systemer fungerer
Hydrauliske systemer anvender tryk på væske for at generere kraft. En pumpe flytter mekanisk energi ind i systemet ved at transportere væske – normalt en hydraulikolie eller et syntetisk smøremiddel – ind i et reservoir, hvor væsken lagres, og restmateriale, herunder luft og andre fugtpartikler, fjernes.
Derpå udøves tryk mod den ene side af reservoiret, hvorved væsken tvinges gennem ventiler ved hjælp af elektriske, manuelle, hydrauliske, pneumatiske eller mekaniske metoder. Væsken presses mod en aktuator, f.eks. en hydraulisk motor, en cylinder eller et stempel på den modsatte side af reservoiret. Energi overføres til aktuatoren og omdannes fra hydraulisk energi til mekanisk energi, hvilket tvinger aktuatoren til at bevæge sig.
På grund af det tryk, der udøves gennem væsken, er aktuatoren ikke i stand til at bevæge sig i den modsatte retning, medmindre trykket frigøres af en systemoperatør. Hvis aktuatoren er et stempel, der f.eks. bruges til at hæve en gaffeltrucks tænder, forbliver tænderne hævet, indtil det hydrauliske tryk frigives.
For- og ulemper ved hydrauliske systemer
Da hydraulikolie kun komprimeres med ca. 0,5 % for hver 1000 PSI, betragtes den som ikke-elastisk, eller ikke-komprimerbar. Fordelen ved en væskes manglende evne til at mindske i volumen som følge af tryk er, at den fungerer som et mere effektivt medium til overførsel af energi. Der går kun lidt energi tabt ved kompression af væsken i ventiler, så overførslen af hydraulisk energi tilbage til mekanisk energi i aktuatoren er meget effektiv.
På grund af dens uelasticitet og høje bulkmodul giver hydraulikolie en større effekttæthed end medier som luft, hvilket giver høj ydeevne ved høje tryk. Ifølge eksperter fra Mobile Hydraulics Tips kan det faktisk være sådan, at drift af et hydraulisk system ved 10.000 PSI kan gøre mindre skade på maskinens ydeevne end drift af et tilsvarende pneumatisk system ved 300 PSI.
Den største ulempe ved mange hydrauliske systemer har at gøre med udfordringen ved at transportere uelastisk olie gennem ventiler og rørsystemer.
Sammenlignet med den komprimerede luft, der anvendes i pneumatiske systemer, står hydraulikolie over for høj modstand og forhøjet energitab, når den strømmer gennem begrænsede rum. Hvis komponenterne i et hydraulisk system derfor er forkert monteret eller ikke korrelerer i størrelse med de ønskede flowhastigheder, vil operatørerne lide store energi- og omkostningstab i alle anvendelser.
Hvordan pneumatiske systemer fungerer
Pneumatiske systemer fungerer på stort set samme måde som hydrauliske systemer. Generelt kræver de en luftkompressor, som suger atmosfærisk luft ind gennem en indsugningsventil og fører luften ind i en modtagerbeholder.
Derpå lægges der tryk på luften i modtagerbeholderen. Gasser kan i modsætning til væsker komprimeres, hvilket gør det let at opnå en høj tryktæthed ved hjælp af kraftudøvelse. Luft komprimeres og ledes ind i et netværk af rør og ventiler, der leder luftstrømmen mod en aktuator. Aktuatoren vil overføre energien tilbage til mekanisk energi for at igangsætte bevægelse, som med et hydraulisk system.
Hvorfor pneumatiske systemer slår hydrauliske systemer
Mens hydrauliske systemer kan garantere færre energitab under drift, sikrer pneumatiske systemer generelt en lavere startpris, færre vedligeholdelseskrav, større holdbarhed og en højere grad af mekanisk pålidelighed, hvilket gør dem til den mest omkostningseffektive løsning på lang sigt.
Dertil kommer, at trykluft har den unikke fordel af hastighed – i modsætning til hydraulikolie udvider luften sig med høj hastighed og kraft, når den frigives, hvilket muliggør meget højere aktiveringshastigheder. Som sådan giver pneumatiske systemer udvidede anvendelsesmuligheder og er det oplagte valg til applikationer, der kræver høj hastighed og præcision.
Pneumatiske systemer kan effektivt lette de fleste industrielle applikationer, der kræver bevægelser som f.eks. fastspænding, positionering, presning, løft, sortering og stabling – som f.eks. i produktions-, samle- og distributionsanlæg. Yderligere systemændringer kan øge den præcision, hvormed et pneumatisk system fungerer, hvilket muliggør anvendelser, der kræver mærkning, skæring, crimpning eller prægning.
På grund af deres holdbarhed, overlegne ydeevne og evne til at levere energi til aktuatorer ved høj hastighed er pneumatiske systemer fortsat blandt de mest pålidelige valg til at drive alt fra pendlertransportsystemer og naturgasudvinding til agtech-enheder, der kan malke en ko selvstændigt.