Dispositivo pneumático
Dispositivo pneumático , qualquer uma das várias ferramentas e instrumentos que geram e utilizam ar comprimido. Os exemplos incluem perfuratrizes, rompedores de pavimento, rebitadores, prensas de forjamento, pulverizadores de tinta, limpadores de jateamento e atomizadores.
britadeira Quebra de pavimento com britadeira pneumática. Josh Parris
A energia de ar comprimido é flexível, econômica e segura. Um dispositivo de ar não cria risco de faísca em uma atmosfera explosiva e pode ser usado em condições úmidas sem risco de choque elétrico. Um compressor relativamente pequeno basta encher um tanque de armazenamento para intermitente uso e nenhuma linha de retorno é necessária. Outras características de um sistema de ar comprimido são importantes para atender a requisitos especiais de serviço. É relativamente fácil conectar um dispositivo (como uma válvula ou cilindro e pistão) a outro por meio de cano, tubulação ou mangueira flexível. Muitas ações podem ser controladas por uma simples manipulação de válvulas. O movimento de um pistão atuador em um cilindro pode ser alterado rapidamente e em pequenos passos com praticamente nenhum choque. Um sistema de ar pode fornecer grande flexibilidade no controle de velocidade e movimento. As válvulas de alívio são facilmente organizadas para proteger um sistema e evitar danos. O controle das operações é simples, eficiente e centralizado. Em geral, os sistemas de ar têm relativamente poucas partes móveis, contribuindo para alta confiabilidade e baixos custos de manutenção.
Desenvolvimento de dispositivos pneumáticos
O fole de mão comum, usado pelos primeiros fundidores e ferreiros para trabalhar o ferro e outros metais, era um tipo simples de compressor de ar. A entrada de ar consistia em vários orifícios em um pedaço de madeira, cobertos por abas que serviam de válvulas. Uma simples válvula de retenção na descarga evitou que o ar voltasse para o fole durante o curso de sucção. Na época do Hero (provavelmente século Ipara), um compressor simples do tipo jato foi usado para fornecer ar para fundição e forjamento.
No século 17, o alemão Otto von Guericke experimentou e melhorou significativamente os compressores. Em 1829 um palco, ou composto , compressor, que envolvia a compressão de ar em cilindros sucessivos, foi patenteado. O resfriamento por jatos de água borrifados no cilindro durante a compressão foi introduzido por volta de 1872; posteriormente, um melhor sistema de resfriamento por meio de cilindros com camisa de água foi desenvolvido. Nos Estados Unidos, o primeiro compressor usado em trabalhos em grande escala foi uma unidade de quatro cilindros para o túnel Hoosac, em North Adams, Massachusetts, em 1866.
O século 20 testemunhou um grande aumento no uso de ar comprimido e de dispositivos de ar comprimido. A introdução de motores a jato para aeronaves militares e de passageiros estimulou o uso e o aprimoramento de sistemas centrífugos ecompressores de fluxo axial. O desenvolvimento do automatismo maquinaria , dispositivos que economizam trabalho e sistemas de controle automático levaram a um aumento no uso de pneumáticos. No final da década de 1960, começou um desenvolvimento significativo de uma nova classe de dispositivos de ar comprimido: componentes de controle pneumático de lógica digital, que podem ser usados em vários sistemas de energia e controle.
Principais tipos de dispositivos pneumáticos
Compressores de ar e ferramentas pneumáticas constituir as principais classes de dispositivos pneumáticos. Outros tipos de aparelhos que fazem uso de ar comprimido são equipamentos para pintura em spray, tubos pneumáticos para transporte de materiais e sistemas de freio de trem.
Um compressor de ar é uma máquina movida a energia para comprimir o ar de alguma pressão de entrada inicial (geralmente atmosférica) para uma pressão mais alta. Os compressores (assim como outras máquinas de fluido) podem ser classificados em dois tipos principais, dependendo da ação do ar ou do fluido: (1) o tipo de deslocamento positivo e (2) o tipo de velocidade ou dinâmico.
No tipo de deslocamento positivo ou pressão estática, a ação característica é uma mudança volumétrica ou ação de deslocamento. Volumes sucessivos de ar são confinados em um espaço fechado, e a pressão é aumentada reduzindo o volume do espaço. Na mão simples pneu bombear , a pressão é desenvolvida movendo um pistão em um cilindro. O tipo de deslocamento positivo pode ser subdividido em recíproco (movimento para frente e para trás em linha reta) e compressores rotativos (movimento em um caminho circular). Em uma máquina de deslocamento positivo, desprezando o vazamento, a taxa de volume do fluxo (pés cúbicos por segundo) através do compressor é essencialmente constante em uma ampla faixa de pressões de descarga.
O dinâmico tipo de compressor pode ser subdividido em tipo centrífugo (com fluxo através de um canal giratório ou rotor principalmente em uma direção radial), o tipo de fluxo axial (com fluxo através de um canal principalmente em uma direção paralela ao eixo de rotação), e o tipo de jato de fluido.
As ferramentas pneumáticas podem ser separadas em duas grandes categorias com base no método de acionamento: rotor e pistão alternativo. Ambos os tipos são conhecidos como motores de ar. Um tipo de compressor rotativo, operando ao contrário, serve como um tipo de motor. O ar comprimido entra na carcaça, empurra as aletas e gira um eixo ou eixo central. Uma broca, rebolo ou outro dispositivo é preso ao fuso. Um compressor de pistão alternativo, operando ao contrário, também funciona como um motor. O ar comprimido entra no cilindro, se expande e força o movimento do pistão. O curso de retorno pode ser acionado por ar comprimido do outro lado do pistão ou por ação de mola. Uma ferramenta, como um martelo rebitador, pode ser conectada ao pistão alternativo. As ferramentas pneumáticas são normalmente fornecidas com ar comprimido a cerca de 90 psig (libras por polegada quadrada).
Com o ar comprimido como fonte de energia, as ferramentas foram projetadas para serem relativamente leves, compactas, portáteis, fáceis de operar e livres de choque elétrico e risco de faíscas. Em operações subaquáticas, o ar comprimido evita que a água entre no motor pneumático.
As ferramentas pneumáticas também podem ser divididas em dois grupos de acordo com o tipo de ferramenta: ferramentas portáteis e perfuratrizes. Ferramentas pneumáticas portáteis incluem dispositivos abrasivos (por exemplo, moedores , amortecedores e lixadeiras), brocas, alargadores, roscadores, fixadores de pinos, chaves de fenda, fixadores de porca, tesouras, chaves e ferramentas de impacto. Eles são normalmente alimentados por um tipo de motor pneumático de aleta rotativa. As velocidades de operação podem ser variadas estrangulando o ar para o motor. Os motores de ar não esquentam quando sobrecarregados; eles suportarão paralisações repetidas e reversões rápidas sem danos. As esmerilhadeiras apresentam motores de ar, que são típicos para esta classe de dispositivo.
As ferramentas portáteis também incluem martelos picadores e talhas pneumáticas. Os martelos picadores pneumáticos contêm um pistão operado a ar que aplica golpes sucessivos a um cinzel ou ferramenta de modelagem na extremidade do martelo. O válvula tipo de ferramenta tem um mecanismo separado para controlar o fluxo de ar para o pistão, permitindo assim que o operador controle a velocidade e a força dos golpes. Em um rebitador de compressão, a compressão ou ação de compressão no rebite é obtida de um pistão de ar conectado a um came, cunha ou alternador. Um rebitador de forquilha possui uma braçadeira ou torno operado a ar que mantém a obra no lugar; a culatra absorve a ação do martelo e, portanto, reduz a fadiga do operador. Talhas operadas por ar comprimido são empregadas em operações que requerem controle preciso das velocidades de levantamento ou abaixamento. Na maioria dos casos, eles são usados ao ar livre e em condições nas quais fumos corrosivos, gases explosivos ou fluidos inflamáveis estão presentes.
Existem também várias ferramentas especiais portáteis, como vibradores de concreto, ferramentas de escareamento, cravadores de pontas, misturadores de tinta, motores de acionamento a ar, compactadores de leito de ferrovias, retificadoras de válvula, lixadeiras alternativas e retificadoras de haste.
Perfuratrizes são usados para mineração e escavação de rochas. Um exemplo de tal ferramenta pneumática é a broca de percussão, ou martelo de percussão, que é composta por um pistão e uma broca feita de aço de alto carbono. A broca é mantida frouxamente em um mandril na extremidade do cilindro e é atingida por golpes rápidos do pistão que se move livremente. Para furos inclinados para baixo, alguns meios devem ser fornecidos para remover fragmentos e cascalhos de perfuração, poeira e lodo. Uma broca oca é geralmente usada, e água ou ar é passado por ela para remover os cascalhos e resfriar a broca. Outro tipo de perfuratriz, chamada de perfuratriz, é usada para furos horizontais em operações de mineração e abertura de túneis. Ele é montado em algum tipo de plataforma ou estrutura e é alimentado mecanicamente na obra. As brocas Stoper são usadas principalmente na perfuração ascendente ou aérea devido às características de alimentação automática. O stoper usual é uma broca de martelo com uma broca auto-giratória e uma alimentação automática por meio de um pistão de ar. Grandes perfuratrizes pneumáticas, montadas em caminhões a motor em reboques, são utilizadas para cavar poços de água e buracos de explosão para operações de pedreira. Um compressor de alta capacidade fornece ar não apenas para alimentar a ferramenta de perfuração, mas também para elevar as ferramentas no orifício e remover fragmentos e cascalhos do orifício. Essas máquinas são usadas com vantagem em áreas onde os suprimentos de água de superfície são insuficientes para fornecer o fluido de perfuração necessário para máquinas de perfuração de poços rotativas e com cabo.
Os rompedores de pavimentação pneumáticos manuais geralmente usam brocas de aço sólido e não são equipados para rotação automática. Um tipo de ferramenta é acionado por válvula, outro é sem válvula. Máquinas pesadas de cerca de 80 libras (36 kg) são usadas para quebrar pavimentos de concreto, fundações e pedregulhos. Rompedores médios, pesando cerca de 50 a 70 libras (23 a 32 kg), são empregados para quebrar pisos de concreto leve, macadame e solo congelado. Ferramentas leves, pesando menos de 50 libras, são usadas para quebrar pisos, pavimentação e paredes de alvenaria. Martelos demolidores pesados e médios podem ser adaptados para cravar picos.
O ar comprimido é um bom veículo para transportar um spray de tinta. Em um pistola de pulverização , a tinta (por exemplo, laca, esmalte ou revestimento de plástico) é atomizada e misturada com ar comprimido. O princípio de operação é semelhante ao do compressor a jato, com o ar comprimido servindo como fluido motriz para puxar a tinta para a área de mistura. A pintura por spray geralmente envolve a cobertura de superfícies relativamente grandes, como um edifício. O termo aerógrafo, por outro lado, implica em um dispositivo para desenvolver um spray de tinta fina e de pequeno diâmetro, camada protetora ou cor líquida. O aerógrafo pode ser um atomizador em forma de lápis usado para uma variedade de atividades muito mais detalhadas, como desenhos de sombreamento e retoque de fotografias.
Os transportadores pneumáticos são usados em várias aplicações para o manuseio de materiais. Em um sistema de pressão, a saída do compressor leva à entrada do sistema de transporte. Em um sistema de vácuo, a entrada do compressor fica no final do sistema. A diferença de pressão do ar em todo o sistema depende do material a ser manuseado. Em muitos lugares, a correspondência é transferida de um local para outro por cápsulas de transporte pneumático em tubos. Todos os tipos de materiais podem ser transportados por sistemas pneumáticos, desde cinzas e cimento até alimentos congelados, minerais, nozes e sementes. O manuseio pneumático é seguro, rápido, limpo, automático e flexível.
Certos veículos desenvolvidos recentemente são sustentados por uma almofada de ar. O mais bem-sucedido desses veículos de almofada de ar (ACVs) é o Hovercraft de fabricação britânica. É usado comercialmente como uma balsa para transporte de passageiros e carros; vários deles dobram o canal inglês . Skimmers experimentais (trens com almofada de ar) estão em desenvolvimento em vários países, mas ainda não são usados comercialmente em grande escala. No planejamento de muitos sistemas de transporte urbano, estão sendo considerados veículos com almofada de ar capazes de velocidades de até 300 milhas (480 km) por hora. Outras formas especializadas de veículos com almofada de ar foram projetadas para uso em terrenos acidentados - como nas regiões árticas - e para outras aplicações incomuns.
Freios em trens e na maioria dos ônibus e caminhões grandes são operados por pressão de ar. Uma haste de pistão de um cilindro de ar exerce força no dispositivo de frenagem. Em vagões ferroviários, o sistema de freio pneumático inclui um compressor, válvulas pneumáticas, reguladores, tubulação, reservatório e outros acessórios. Existem alavancas, cilindros e outros equipamentos para aplicar forças à sapata do freio, que se apoiam diretamente no aro da roda. Vários arranjos de segurança de controle automático asseguram uma ação de frenagem definitiva caso algum mau funcionamento se desenvolva.
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