Waarom zijn pneumatische systemen superieur aan hydraulische systemen als het gaat om snelheid, prestaties en betrouwbaarheid.
Zowel hydraulische als pneumatische systemen worden gebruikt
voor machines die we in ons dagelijks leven tegenkomen, van autoremmen en bouwapparatuur tot liften en automatische deuren in forensentreinen en bussen.
Hoewel hydraulische en pneumatische stroomcircuits een aantal mechanische overeenkomsten vertonen, en zelfs een aantal integrale componenten delen, waaronder specifieke pompen en een reeks kleppen die de stroom leiden en kracht en snelheidsregeling van de actuatoren bieden.
Toch kunnen eindgebruikers van vele soorten machines zich afvragen welk soort systeem het beste is voor hun specifieke toepassingen. Lees verder om de belangrijkste verschillen tussen hydraulische en pneumatische aandrijfsystemen te leren.
Hoe hydraulische systemen werken
Hydraulische systemen oefenen druk uit op vloeistof om vermogen te genereren. Een pomp brengt mechanische energie in het systeem door vloeistof – gewoonlijk een hydraulische olie of synthetisch smeermiddel – naar een reservoir te transporteren, waar de vloeistof wordt opgeslagen en restmateriaal, waaronder lucht en andere vochtdeeltjes, wordt verwijderd.
Dan wordt druk uitgeoefend tegen een kant van het reservoir, waardoor de vloeistof door kleppen wordt geperst met behulp van elektrische, handmatige, hydraulische, pneumatische of mechanische methoden. De vloeistof wordt geforceerd tegen een actuator, zoals een hydraulische motor, cilinder of zuiger aan de andere kant van het reservoir. Energie wordt overgebracht naar de actuator en omgezet van hydraulische energie in mechanische energie, waardoor de actuator wordt gedwongen te bewegen.
Door de druk die door de vloeistof wordt uitgeoefend, kan de actuator niet in de tegenovergestelde richting bewegen, tenzij de druk door een bediener van het systeem wordt opgeheven. Als de actuator een zuiger is die bijvoorbeeld wordt gebruikt om de tanden van een vorkheftruck omhoog te brengen, zullen de tanden omhoog blijven totdat de hydraulische druk wordt opgeheven.
De voor- en nadelen van hydraulische systemen
Omdat hydraulische olie slechts met ongeveer 0,5% voor elke 1000 PSI wordt samengedrukt, wordt het beschouwd als niet-elastisch, of niet-comprimeerbaar. Het voordeel van het onvermogen van een vloeistof om in volume af te nemen als reactie op druk, is dat het een efficiënter medium is voor de overdracht van energie. Er gaat weinig energie verloren door compressie van de vloeistof in kleppen, zodat de overdracht van hydraulische energie naar mechanische energie in de actuator zeer efficiënt is.
Door zijn inelasticiteit en hoge bulkmodulus heeft hydraulische olie een grotere vermogensdichtheid dan mediums als lucht, wat zich vertaalt in hoge prestaties bij hoge drukken. Volgens deskundigen van Mobile Hydraulics Tips kan een hydraulisch systeem met 10.000 PSI minder schade aan de prestaties van de machine toebrengen dan een vergelijkbaar pneumatisch systeem met 300 PSI.
Het grootste nadeel van veel hydraulische systemen is de moeilijkheid om niet-elastische olie door kleppen en leidingen te transporteren.
Vergeleken met de perslucht die in pneumatische systemen wordt gebruikt, ondervindt hydraulische olie bij het stromen door beperkte ruimten een hoge weerstand en een verhoogd energieverlies. Als zodanig, als de componenten binnen een hydraulisch systeem onjuist worden gepast of niet in grootte met gewenste debieten correleren, zullen de exploitanten belangrijke energie- en kostenverliezen in elke toepassing lijden.
Hoe de Pneumatische systemen werken
Pneumatische systemen werken op veel van dezelfde manier als hydraulische systemen doen. In het algemeen hebben zij een luchtcompressor nodig, die atmosferische lucht aanzuigt via een inlaatventiel en de lucht in een opvangtank brengt.
De lucht in de opvangtank wordt vervolgens onder druk gezet. Gassen kunnen, in tegenstelling tot vloeistoffen, worden samengeperst, waardoor een hoge drukdichtheid gemakkelijk kan worden bereikt door het uitoefenen van kracht. De lucht wordt samengeperst en in een netwerk van pijpen en kleppen geleid die de luchtstroom naar een actuator leiden. De actuator zet de energie weer om in mechanische energie om een beweging in gang te zetten, zoals bij een hydraulisch systeem.
Waarom Pneumatische Systemen Hydraulische Systemen Verslaan
Hoewel hydraulische systemen minder energieverliezen tijdens bedrijf kunnen garanderen, zorgen pneumatische systemen in het algemeen voor lagere aanloopkosten, minder onderhoudsvereisten, een grotere duurzaamheid en een hogere mate van mechanische betrouwbaarheid, waardoor ze op de lange termijn de meest kosteneffectieve optie zijn.
Bovendien heeft perslucht het unieke voordeel van snelheid – in tegenstelling tot hydraulische olie zet lucht bij het vrijkomen ervan met hoge snelheid en kracht uit, waardoor veel hogere bewegingssnelheden mogelijk zijn. Pneumatische systemen bieden dus uitgebreide toepassingsmogelijkheden en zijn de voor de hand liggende keuze voor toepassingen die een hoge snelheid en precisie vereisen.
Pneumatische systemen kunnen de meeste industriële toepassingen efficiënt faciliteren die bewegingen vereisen zoals klemmen, positioneren, persen, heffen, sorteren en stapelen – zoals die te zien zijn in productie-, assemblage- en distributiefaciliteiten. Verdere systeemaanpassingen kunnen de precisie verhogen waarmee een pneumatisch systeem werkt, waardoor toepassingen mogelijk worden die etikettering, snijden, krimpen of embossen vereisen.
Dankzij hun duurzaamheid, superieure prestaties en vermogen om energie te leveren aan actuatoren bij hoge snelheid, blijven pneumatische systemen een van de meest betrouwbare keuzes voor het aandrijven van alles, van forensenvervoersystemen en aardgaswinning tot agtech-apparaten die autonoom een koe kunnen melken.