Hydraulica en pneumatiek

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Brandveiligheid
Hydpneum.jpg
Eigenschappen
Categorie: Producteigenschappen en -functies
Originele auteur: Anouk Dantuma en Bram van Wijk
Jaar: 2009
Wikipedia link: Hydraulics
Wikipedia link: Pneumatics

Inhoud

Inleiding

Pas in de 19de eeuw werd dank zij de gekende techniekmanie de rijkdom aan kennis over fysica en chemie op hun praktische bruikbaarheid getest en toegepast. Sommige plannen veroorzaken vandaag evenwel hilariteit. Een mooi voorbeeld hiervan is de poging om een pneumatisch aangedreven spoorweg te maken. De techniek hiervan lijkt ons natuurlijk hoogst avontuurlijk: een gietijzeren buis naast het spoor, een aan de trein vastgemaakte drijfstang die zich in de buis bevindt en door de lucht bewogen wordt. De noodzakelijke gleuf in de buis werd door een lederen band afgesloten. Zo een “atmosferische” spoorweg was daadwerkelijk in gebruik van 1847 tot 1848 tussen Exeter en Totness in Engeland. Daar hadden de echte persluchtlocomotieven al meer toekomst. De Fransman Arnaud demonstreerde in 1844 op de spoorweglijn Parijs - Versailles een door perslucht aangedreven motorspoorwagen met een luchtreservoir van 500 liter en een vermogen van maar liefst 9 pk. Kort nadien reden er in Frankrijk ook trams met perslucht. Meer opzien baarde de ontwikkeling van de buizenpost. Aanvankelijk werd de correspondentie door vacuüm aangedreven en later verstuurde men de post zowaar met perslucht. In 1858 was Londen de eerste stad met een buizenpostinstallatie. Een paar jaar later had ook Berlijn er één. De meest consequente pneumaticagebruikers waren de Fransen. Een goede 100 jaar geleden zorgde de stad Parijs voor een persluchtnetwerk als energievoorziening. Dit netwerk bestaat vandaag nog steeds. Het begin was een kleine persluchtinstallatie die vele pneumatische uurwerken aandreef via een pijpleidingennetwerk dat in de afvoerleidingen aangebracht was. Dit gebeurde op eenvoudige wijze door de persluchtimpuls van een moederuurwerk, dat de minutenafstand van elk ontvangeruurwerk door een blaasbalg en een tandwiel regelde. De pneumatische uurwerken werden al snel tot een prestige-installatie van de Seine-metropool gebombardeerd. Al gauw bestond het verdeelnet uit meer dan 7 km hoofdbuizen en ongeveer 50 km zijsporen. De overstap naar andere installaties met perslucht als energiemiddel was snel gemaakt. Men dreef naast naaimachines ook weefgetouwen, gereedschapsmachines en drukpersen aan. Zo genereerde men ook elektrische stroom voor belichting. Tandartsen boorden met perslucht en liften werden door perslucht aangedreven.

Beschrijving

Hydraulica

Een hydraulisch systeem is gebaseerd op de wet van Pascal (P = F/A). In een systeem van leidingen wordt een vloeistof (meestal olie) rondgepompt. Als de vloeistof een vernauwing, welke in de hydraulica een smoring genoemd wordt, tegenkomt, zal er voor deze vernauwing een druk worden opgebouwd. Met deze druk kunnen mechanische onderdelen worden aangedreven en in beweging worden gezet. Om te voorkomen dat de druk te hoog wordt, wat zou kunnen zorgen voor beschadigingen aan het systeem en/of gevaarlijke situaties, is in een hydraulisch systeem ook altijd een veiligheidsklep ingebouwd. Deze veiligheidsklep heeft een bepaalde weerstand tegen druk. Als de druk in het systeem hoger wordt dan deze weerstandswaarde, zal de klep opengaan en de vloeistof teruggepompt worden naar het opslagvat. Als de druk vervolgens weer onder deze weerstandswaarde komt, zal de klep weer sluiten. De maximale druk die in een hydraulisch systeem bereikt kan worden ligt rond de 1000 Bar.

Pneumatiek

Ook de werking van een pneumatisch systeem is gebaseerd op de wet van Pascal, maar wel op een andere manier dan deze van een hydraulisch systeem. In een pneumatisch systeem wordt er een druk opgebouwd in een drukvat met behulp van een luchtpomp (zie afbeelding hierboven). Als de kracht die deze druk uitoefent op de zuiger groter is dan de kracht F, welke in tegengestelde richting op de zuiger werkt, zal de zuiger uitschuiven. Hierdoor krijgt de lucht in het drukvat meer ruimte, waardoor de druk vermindert en kracht F weer groter is dan de kracht die de druk in het drukvat uitoefent. Hierdoor zal de zuiger weer terugbewegen. De maximale druk die in een pneumatisch systeem bereikt kan worden ligt rond de 16 Bar.

Werking pneumatiek

Verschillen

  • Het medium; In een hydraulisch systeem wordt gebruik gemaakt van een vloeistof, meestal olie. In een pneumatisch systeem is het medium lucht.
  • Samendrukbaarheid van het medium; Vloeistoffen zijn veel minder samendrukbaar dan lucht.
  • Manier waarop de druk wordt bereikt.
  • Druk; 16 bar in een pneumatisch systeem tegenover 1000 bar in een hydraulisch systeem.
Pneumatiek3.jpg

Toepassingen

  • Productiesystemen – pick & place machines, etc.
  • Openen van deuren – treindeuren, autodeuren, schuifdeuren, etc.
  • Optilhulp – bedliften, etc.
  • Kermisattracties – veiligheidsvergrendelingen, tilarmen, remmen, etc.
  • Bouw – heftrucks, kranen, grijpers, vrachtwagens, etc.
Pneumatiek2.jpg

Voordelen

Hydraulica

  • Eenvoudige constructie
  • Hoge energiedichtheid
  • Flexibel in plaatsing van onderdelen
  • Machine kan onbelast aanlopen
  • Bruikbaar bij hoge druk

Pneumatiek

  • Eenvoudige constructie
  • Goedkoop
  • Perslucht makkelijk te verkrijgen
  • Perslucht makkelijk te transporteren
  • Verversen niet nodig
  • Veilig
  • Grote bedrijfszekerheid
  • Licht gereedschap
  • Niet temperatuursafhankelijk
  • Korte schakeltijden
Pneumatiek4.jpg

Nadelen

Hydraulica

  • Lekproblemen
  • Geluidsoverlast
  • Laag Rendement

Pneumatiek

  • Energiekosten
  • Laag rendement
  • Geluidsoverlast
  • Maximale druk van 16 Bar

Milieuaspecten

  • Veel hydraulische oliën zijn gebaseerd op minerale oliën. Bij lekkage van hydraulische olie ontstaat bodemverontreiniging en daarmee schade aan het milieu doordat minerale oliën toxisch zijn voor bodemorganismen. Tegenwoordig zijn er goede bio-hydraulische oliën verkrijgbaar, welke zijn gemaakt op basis van plantaardige oliën en vetten. Ze zijn biologisch goed afbreekbaar en niet toxisch en zijn daarmee niet belastend voor het milieu. Het is daarom aan te raden deze olieën te gebruiken in plaatsen die direct in contact staan met de natuur.
  • Pneumatiek daaentegen is totaal niet kwalijk voor het milieu; tenslotte is lucht een natuurlijk element.
  • Zowel pneumatische als hydraulische systemen gebruiken veel energie om de motoren aan te sturen.

Leveranciers en kenniscentra

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen