إن
كلمة نيوماتيك مشتقة من الكلمة الاغريقية (Pneuma)
و التى نقصد بها (الهواء-الرياح) و هى علم هندسى يهتم بدراسة الهواء المضغوط و
تدفقه و سريانه و يستخدم الهواء المضغوط فى التحكم و خاصة فى صناعة الدائن
الصناعية و قد ترتب على ذلك التوسع فى انتاج الصمامات الاتجاهية ذات الانواع
المختلفة و الاشكال المختلفة لاستخدامها فى دوائر التحكم فى الهواء المضغوط .
و
منذ عدة سنوات أصبح بمصر كم من المصانع المتطورة و التى تحتوى على ألات تعمل بطرق
تحكم غير تقليدية مثل الدوائر التى تعمل بالمبرمجات الالية PLC
و قد تغيرت صناعة الصمامات الاتجاهية و استخدمت الصمامات المنطقيه فى الدوائر
الهوائية .
مميزات و عيوب التحكم بالهواء المضغوط
أولا
: المميزات
·
الهواء بلا مقابل و
يمكن الحصول عليه فى أى مكان و بـأى كمية مطلوبة
·
يمكن نقل الهواء
المضغوط خلال الخطوط الهوائية لمسافات بعيدة
·
الهواء غير حساس
للتغير فى درجة الحرارة و ذلك يمكن استخدامه فى التحكم عند أى ظروف مناخية
·
يفضل استخدامه فى
الاماكن المعرضه للانفجار و التى تحتوى على غازات قابله للاشتعال
·
الالات التى تعمل
بالهواء المضغوط لا نخشى عليها من الاحمال المفرطة بعكس الالات التى تعمل بالتيار
الكهربى
·
الهواء المضغوط نظيف
و لذلك يمكن استخدامه فى الصناعات الغذائية و صناعة الغزل و النسيج كعنصر تحكم .
ثانيا
: العيوب
·
ارتفاع تكلفة انشاء و
تشغيل و صيانة وحدات توليد و تجفيف الهواء المضغوط
·
لا يمكن الوصول الى
سرعات ثابتة لعناصر الفعل للاسطوانات و الحركات الهوائية عند تغير الاحمال و ذلك
نظرا لقابلية الهواء للانضغاط.
·
يلزم أحجام كبيرة
للاسطوانات للحصول على قوى كبيرة
الأساسيات الفيزيائية للهواء المضغوط
فى
علم الهواء المضغوط نعمل نحن لهواء الارض الذى هو عبارة عن مخلوط غازى لذلك يجب
ايضاح بعض الظواهر العادية التى تواجهنا فى الحياة اليومية
الهواء
مخلوط غازى يتكون أساسا من غازين هما
نتروجين (ن) حوالى 78% من حجم هواء
الارض
أكسيجين (أ) حوالى 21% من الحجم
و
الباقى غازات أخرى عبارة عن ثانى أكسيد الكربون و هيدروجين و أرجون
................. و كذلك و يحتوى الهواء الجوى على نسبة معينة بخار الماء
(الرطوبة) و الهواء عبارة عن جزئيات غازية متحركة و لا تقف ساكنة و تتصادم مع
بعضها بصفة مستمرة و هذاه الحركة هى سبب
انتشارها فى كل حيز و فى كل جزء يعبأ بالغاز .
سعة تشبع الهواء بالماء و تأثير الهواء
على سرعة التدفق و الضغط
الهواء
قادر على امتصاص نسبة من الماء فى صورة بخار و قدرة المتصاص ترتفع بأرتفاع درجة
الحرارة للهواء و عندما يزيد الهواء المشبع ببخار الماء يتساقط الماء من الهواء فة
صورة قطرات تنحدر على الجدران الخزان من
أعلى الى أسفل و نلاحظ أثناء ركوب الاتوبيس فى فصل الشتاء فعندما يبرد الهواء
المشبع ببخار الماء عللا زجاج النوفذ ينفصل الماء عن الهواء (تكثيف) ثم يتسرب الى
أسفل .
و
هذه الظاهرة لها أهمية خاصة لدراسة الهواء المضغوط لان قدرة الهواء على امتصاص
الماء ترتبط بكمية الهواء و درجة حرارته و ليس بالضغط لذلك يجب أن تجمع و يتم
عزلها بواسطة الاجهزة الخاصة .
تأثير الهواء على سرعة التدفق و الضغط
من
اجل ايضاح العلاقة بين سرعة التدفق و الضغط الواقع نجرى التجربة التالية
نحضر
ماسورة مسلوبة على شكل عدة أقماع متصلة ببعضها ثم يدفق الهواء خلالها ثم يقاس
الضغط الواقع على مواضع مختلفة من هذه الماسورة
·
النتيجة : الهواء
يكون منخفضا عند المواضع الضيقة لهذه الماسورة ( و هذه ظاهرة غريبة)
·
و نوضحها فى الاتى :
الهواء
يتدفق خلال الاقطار المختلفة للماسورة بنفس الكمية فى نفس الفترة الزمنية
و
هذا يعنى ان سرعة التدفق لابد و ان تزيد عند مرور الهواء فى الاقطار الضيقة و هنا
يجب ايضاح قانون أخر (طاقة الهواء عند دخوله ماسوره ما = طاقته عند خروجه من نفس
الماسورة)
و
هذه الطاقة تتكون من نوعين مختلفين :
·
طاقة الضغط و هى
مرتبطة بالضغط المطلق
·
طاقة الحركة و هى
مرتبطة بسرعة التدفق
طاقة
الضغط + طاقة الحركة = ثابت (مقدار ثابت)
و
عند اخذ كل من قانونى التدفق و الحركة مرتبطين مع بعضهما يتضح لنا سبب انخفاض
الضغط عند المواضع الضيقة فى الماسورة و عند هذه المواضع الضيقة ترتفع سرعة التدفق
و ترتفع كذلك طاقة الحركة و تكون هذه الطاقة ثابتة و لكن بعد مرور الهواء من
المواضع الضيق يرتفع الضغط ثانيا و لكن الهواء يتعرض لفقد احتكاكى عند مروره من
هذه المواضع الضيقة بسبب احتكاكه بنفسه و جدار الماسوره
(الهواء
المضغوط كوسيط فى العمل)
هذا
الانتشار الضخم و السريع الذى وصل اليه الهواء المضغوط فى وقت قصير للغاية لمن
الامور التى تثير الدهشه و يرجع هذا الانتشار الضخم و السريع أولا و أخيرا الى عدم
وجود أى وسيط أخر للعمل بهذه البساطة و التكاليف المنخفضة من اجل حل المشاكل
الاتوماتيكية .
