Szerszámosláda - Technikai Portál
Hidraulika - pneumatika
Untitled Document
Cikkek, érdekességek, tudnivalók a hidraulika és a pneumatika világából
Mi újság a sűrített levegő kezelés terén?
ONE, nagy integráltságú sűrítettlevegő-kezelő
egység
A pneumatika ma már kiforrottnak
tekintett világában ritkán fordul elő, hogy teljesen újszerű
termékek jelenjenek meg. A ONE nevű sűrítettlevegő-kezelő
egység kiemelkedő, számos pneumatikus funkciót egyesítő integráltsággal
rendelkezik. Voltaképpen az eszköz annyi újítást egyesít,
hogy egyetlen szabadalommal nem is lehet megvédeni az utánzástól
- három különálló szabadalmi kérvényt nyújtottunk be, összesen
39 tételre. A berendezés annyira újszerű, hogy a Fluidtrans
Compomac során nemzetközi díjat nyert az újszerű megoldások
terén.
A ONE egyetlen nagyteljesítményű szeleppel rendelkezik,
amely az összes funkciót kezeli - a szabályzástól a nyomás-csökkentésig.
Vezérléséről egy nagypontosságú, szabályozott nyomáscsökkentésű
pilotszabályozó gondoskodik, amely sorba van kötve a kézi
kétállású szeleppel, az elektromos szeleppel és a folyamatos
indítószerkezettel. A szelep egységesítése számottevő csökkenés
elérését tette lehetővé az eszköz befoglaló méretei terén,
megnövelte a kapacitást, a pontosságot és a csökkentette
a válaszidőt.
A pneumatika ma már kiforrottnak tekintett világában ritkán
fordul elő, hogy olyan teljesen újszerű termékek jelennek meg,
amelyek eltérnek a piacon már jelen lévőktől.
Olyan termékek, amelyek - röviden fogalmazva - teljesen újak
és szokatlanok. Voltaképpen a Metal Work által előállított
és itt bemutatott termék első látásra egy sztereó berendezésre
vagy bármilyen egyéb titokzatos tárgyra hasonlít. Pedig ez
"csak" egy levegő kezelő egység, melynek közismert elnevezése:
FRL (szűrő, szabályzó, olajzó).

Hogyan jutott el a Metal Work csapata egy ilyen "forradalmian"
új ötlethez?
A sűrített levegő kezelő berendezésekkel kapcsolatosan napjainkban
alkalmazott technológia különféle, egymástól eltérő funkciójú,
egymás után szerelt alkotóelemek használatát igényli. Ez a
helyzet a Metal Work által kínált masszív és megbízható "New
Deal", a tetszetős és erőteljes "Skillair", a kicsiny "Bit"
termékekkel és más, a piacon kapható eszközökkel.
Az automatizálás, a helyszíni összeszerelés, a szerszámgépek
stb. esetén használt levegőkezelő egységeket tekintve az alábbi
közös alkotórészeket fedezhetjük fel:

- Kézi bemeneti elzáró szelep, V3V típusú vagy csapos
illetve tolószelep; feladata elzárni a sűrített levegő bemenetét
amikor szükségessé válik a szűrő karbantartása vagy cseréje;
- Szűrő;
- Manométerrel ellátott és gyakran szűrővel szerelt nyomásszabályzó (FR);
- Elektromos ki/be kapcsoló szelep, V3V típusú - mely
bekapcsolja a sűrített levegő áramlását egy gép indításakor,
PLC vezérléssel;
- Lágyindító szelep, V3V elektropneumatikus vagy APR
típus, mely lehetővé teszi a sűrített levegő áramlását miután
PLC/PC által elindították a gépet; az APR típusnál az indítás
a sűrített levegő áramlásának fokozatos felfuttatásával történik;
- Nyomáskapcsoló, amely jelzi ha a rendszerben levő
nyomás a gép zavartalan működéséhez szükséges küszöbérték
alá esik;
- Levegőelosztók, gyakran szükség van további levegő
elvételi lehetőségekre, pl. a nyomásszabályzó előtt, lefúvató
pisztolyokhoz vagy légkulcshoz.
- Kimeneti véglap belső menettel
A termék leírása
A ONE konstrukciója egy alap elgondolásból indult ki, amely
teljesen innovatív a maga egyszerűségében.
Mivel az automatizálás során használt levegőkezelő egység
mindig azonos modulokból épül fel, miért ne fejleszthetnénk
ki egy integrált, egy blokkban egyesített rendszert a moduláris
rendszerek helyett?

Számos műszaki és technológiai akadályt kellett leküzdeni
ahhoz, hogy minden funkciót integrálni tudjunk egyetlen egységbe.
A Metal Work laboratóriumában elvégzett kutatások eredményei
messze felülmúlták az eredeti elvárásainkat. Az új termék fő
jellemzői a következők:
Miniatürizálás: A ONE a hagyományos egység méretének
kevesebb mint egy harmadát teszi ki. És ha figyelembe vesszük
a teret, amelyet egy hagyományos kezelőegység alatt és felett
szükséges biztosítani a karbantartáshoz (nyomásszabályzás vagy
szűrő csere esetén), akkor a ONE mérete közel egy ötöde a hagyományosnak.
Kis súly: A ONE súlya alig több mint egy kilogramm,
ellentétben a 4-8 kg-ot is elérő hagyományos egységekkel szemben.

Áteresztési teljesítmény: Több mint 4000 Nl/min - több
mint háromszorosa egy hasonló méretű hagyományos egységnek.
Kezelő felület: Minden olyan elem, amihez hozzá kell
férni és működtetni, az előlapon helyezkedik el:

- Forgatógombok (4,7,8) a nyomásszabályzáshoz, nyomáskapcsoló
és lágyindító szelep beállításához.
- Kézi ki/be kapcsoló szelep (5)
- Nyomásmérő óra (14)
- LED-ek (10,11,12), melyek mutatják a működést és a nyomás
kapcsoló kontaktusának állapotát
- Optikai kijelző (19), mutatja a szűrő telítettségét
- Könnyű hozzáférés a szűrőbetéthez (3)
- Működési és állapotjelző információk
- Rögzítő csavarok furatai (2)
Forgatható (hollanderes) menetes csatlakozók (1): A
bemeneti és kimeneti menetes csatlakozók állíthatóak, segítve
ezzel a bemeneti és kimeneti csövek csatlakoztatását. Ez azt
jelenti, hogy az előkészítő egységet be- vagy kiszerelhetjük
anélkül, hogy szétbontsuk a csővezetéket.
Szűrőbetét csere (3): A szűrőbetét cseréjét elvégezhetjük
az előlapon lévő sapka kitekerésével. A hagyományos szűrőktől
eltérően, a rendszer nem igényel külön teret az előkészítő
egység alján a művelet elvégzéséhez. Egy beépített ki/bekapcsoló
szelep automatikusan elzárja a bemeneti levegő útját amint
elkezdjük kicsavarni a szűrősapkát. Ez azt jelenti, hogy nem
szükséges leszellőztetni a nyomóágat és nem áll fenn a szűrőpohár
kilövésének veszélye sem.
Automata kondenzvíz leeresztő (18): mivel a szűrő után
helyezkedik el, ide már a megtisztított levegő jut el. Ez megelőzi
a szelepekben lerakodott szennyeződésekből eredő levegő szivárgásokat.
Lágyindító szelep (7): ezzel az újszerű megoldással
a nyomás fokozatosan növelhető és független az átáramlási mennyiségtől.
Ezzel elkerülhetők a hirtelen nyomásemelkedések és a munkavégzők
lökésszerű működése. Kikapcsoláskor leszellőzteti a rendszert,
tehermentesíti, vészleállításként alkalmazható.
Egyetlen (közös) levegőlefúvás (16): az új többszörös
pilot rendszerű nyomásszabályzó lehetővé teszi az egyszeres
kipufogót, szemben a hagyományos rendszerekben szükséges hárommal
(nyomásszabályzó lefúvása, kézi szelep lefúvása és az elektromos
szelep lefúvása). Ez azt jelenti, hogy elegendő egyetlen hangtompító
vagy kivezető cső. A túlnyomás leeresztése szintén egyesített,
növelve ezáltal az átáramlást és megakadályozva az olaj szétszóródását.
Kiegészítő levegőelvételi pontok (15): A fő kimeneti
csatlakozó mellett van még két ¼" szűrt levegő elvételi
és egy ¼" szűrt-nyomásszabályozott levegő elvételi pont
(pl. légszerszámhoz).
Elektromos csatlakozás (13): egyetlen szabványos M12
elektromos csatlakozó IP65 védelemmel szükséges mindkét szelep
és a nyomáskapcsoló működtetéséhez. Ehhez elegendő egyetlen
kábel, amivel idő takarítható meg a bekötésnél. Az M12 tulajdonképpen
már számos területen szabványossá vált.
Panelbe szerelhetőség: A ONE beszerelhető akár a gép
burkolatába, szabadon hagyva csak az előlapot. Ez javítja az
esztétikát és hangsúlyozza a kezelői felületet.
Egységes méret: egyetlen ONE, ¼", 3/8",
½", ¾" és 1" csatlakozással, képes lefedni az
alkalmazások egész skáláját, javítva ezáltal a szabványosítást
és csökkentve a raktáron tartandó alkatrészek számát.
Konfigurálhatóság: minden csatlakozó mérethez 3456
féle konfiguráció állítható össze.
Mérnöki munka
Tehát, hogyan is valósulhatott meg mindez?
Anélkül, hogy túlzottan belemennénk a részletekbe, felfedhetünk
néhány dolgot:
- Egyetlen test magába foglalja a ONE mind a 70 funkcióját.
Ez egy nagy ellenálló képességű műanyag burkolat, mely
speciális fröccsöntési eljárással készül.
- Több, különböző funkciójú (nyomásszabályzás, lágyindítás,
ki/be kapcsolás, stb.), sorozatba kötött szelep helyett
egyetlen közös szelep látja el az összes vezérlő feladatot,
ami sokkal kisebb méretet és lényegesen nagyobb áteresztést
eredményez.
- Ahhoz, hogy lehetővé tegyék a forradalmian új szűrőbetét
(vízszintes elhelyezés) és kondenzvíz leeresztő kialakítását
(a szűrő után, nem pedig előtte), kidolgoztak egy új
kondenzátum leválasztó rendszert. A szokványos centrifugális
kondenzvíz kiválasztás helyett, az új rendszer a levegőáramlás
irányának hirtelen változtatásaival és csapdákkal teszi
lehetővé a vízcseppek leválasztását.
Alkalmazás
A ONE legjellegzetesebb alkalmazása a termelésben levő gépeken
van, különösen szerelő gépeken, szállítóberendezéseken, csomagológépeken
és automatizált raktárakban.Az IP65 védettség azt jelenti,
hogy ez az előkészítőegység alkalmazható olyan gépeken is amelyek
poros, szennyezett és nedves környezetben működnek, mint például
szerszámgépek, faipari gépek és márvány feldolgozó gépek.
Mivel igen kis méretű, a ONE alkalmazható kisebb készülékeken
is ahol korlátozott méretű hely áll rendelkezésre. És a tény,
hogy a súlya alig több mint 1 kg azt jelenti, hogy alkalmazható
mozgó egységeken is, mint pl. mechanikus karok, ahol a mozgó
súly csökkentése alapvető feltétele a gyorsulás növelésének.
Van még egy teljesen új szempont amely lehetővé tesz mindeddig
elképzelhetetlen alkalmazásokat. A meglévő kezelőegységek megkövetelik
a hozzáférési lehetőséget az egység alsó részén (szűrőcsere)
és felső részén (nyomásszabályzás stb.). Ez azt jelenti, hogy
a kezelőegységet a gép külső részére kell szerelni vagy átlátszó
ajtóval ellátott dobozba. Ez láthatóvá tesz számos csatlakozót
és kábelt, amelyek kihatással vannak az egész előkészítő egység
megjelenésére, ami azt eredményezi, hogy nincs összhangban
a gép többi szabványosított részével, amely látványos megjelenésű
és könnyen tisztítható. Mindezek a problémák most már megoldódtak.
Egyetlen teendő, a gép burkolatában képezni egy téglalap alakú
nyílást és a javasolt szerelőkészlet segítségével felszerelni
a ONE-t. Ily módon minden vezérlő és szabályozó egység kívülre
kerül, és minden cső, illetve kábel belülre, takarásba.
A ONE egyesíti magában a levegőelőkészítő egység minden funkcióját,
kivéve az olajozót. Ez a merész és forradalmi konstrukció meghatározott
szempontok eredménye: a piacon fellehető legjobb kialakítású
munkahengerek és ekektromos szelepek nem igényelnek olajozott
levegőt, de vannak gyártók akiknek a termékeihez szükséges
az olajozás, ami gyakran okozhat károsodást, ha az alkalmazott
olaj ártalmas a tömítésekre vagy az olajozás nem folyamatos.
Az utóbbi esetben, az olaj eltávolítja az elemekből az állandó
kenőzsírt, és amikor megszűnik az olajozás, a munkahengerek
és a szelepek kénytelenek tovább működni mindenfajta olajozás
vagy zsírzás nélkül. Amennyiben a rendszerben olyan alkalmazások
vannak, amelyekhez szükséges a folyamatos olajzás, mint pl.
csavarbehajtók, sokkal hatékonyabb egy kisebb olajozó alkalmazása
közvetlenül a felhasználási helyen, hogy biztosítva legyen
a hatékony olajozás, szemben a központi olajozással.
Környezetvédelem
A ONE környezetbarát termék: a tény, hogy a súlya kevesebb
mint egy negyede a hagyományos egységeknek, azt jelenti, hogy
az előállításához kevesebb alapanyag - úgy mint alumínium és
műanyag - szükséges. Minden anyaga újrahasznosítható és az
alkatrészei könnyen szétszerelhetőek, ami lényegesen megkönnyíti
a karbantartást. A működéshez csak 0,6 Watt szükséges, szemben
a szokványos 5-8 Watt-al. Ez évi 10-15-szörös megtakarítást
jelent minden egyes ONE esetében.
A ONE-t 100% újrahasznosított kartondobozba csomagoljuk, ezzel
is azt az üzenetet szeretnénk közvetíteni, hogy a környezetvédelem
sokkal fontosabb mint a luxus csomagolás. Különben is, a ONE
olyan látványos, hogy nem szükséges a szép doboz ahhoz, hogy
vonzóvá tegye.
Minden egyben (All in ONE)
Ez a jelmondat magába foglalja ennek az innovatív terméknek
minden jellemzőjét:
. Integráltság
. Miniatürizálás
. Minimális
karbantartás
. Attraktív
megjelenés
. "Fekete
doboz"
Az alábbi cikkek az INFO-PROD
Kiadó és Kereskedő Kft. kiadványaiban
jelentek meg.
Pneumatika és
hidraulika szakmai cikkek 2001
A dugattyúrúd nélküli
LINTRA hengerek műszaki jellemzői,
méretezési irányelvei, tipikus alkalmazásai
A hagyományos dugattyúrudas munkahengerek egyik
hátrányos tulajdonsága a dugattyúrudak érzékenysége és
kihajlása. A kihajlás befeszülést okoz és
működési zavarokhoz vezet. Ennek elkerülésére
fejlesztették ki a dugattyúrúd nélküli
hengereket. A dugattyúrudas kivitelnél a dugattyú hatásos
felülete a két oldalon a dugattyúrúd
keresztmetszetével különbözik. Ebből
adódóan a henger húzó és nyomóereje
nem azonos, ami azt eredményezi, hogy a szelepek működése
után a dugattyú elmozdul. Ez pozicionálási
gondokat okoz. A LINTRA hengerek pozicionálásra
sokkal alkalmasabbak, mert a dugattyúoldalak felülete
azonos. További előnye, hogy a lökethossz
a szerkezeti méretet csak egyszeresen befolyásolja,
míg a dugattyúrudas kialakításnál
kétszeresen. Hátránya, hogy a levegőfogyasztás
közel kétszerese a hagyományos munkahengerekének.
Kis sebességű pneumatikus
hengerek
Egy különleges megoldás: az OMEGA tömítés
A pneumatikus gépek építésénél
sokszor fontos szempont a pneumatikus hengerek nagy sebessége
a gép nagyobb termelékenysége miatt. Máskor
viszont éppen a hengerek lassú mozgása a
cél, például valamilyen szabályzójel
pontos követése miatt. Bár mind a két
feladatra léteznek pneumatikus (vagy hidropneumatikus)
munkahengerek, az egyik fajta henger azonban alkalmatlan volt
eddig a másik féle mozgási sebességre.
A Joucomatic cég 1997-ben készítette el
ma is egyedülálló pneumatikus munkahenger
családját, amely egyaránt alkalmas igen
gyors és igen lassú mozgásra.
Pneumatikus
hajtóművek negyedik generációja
Az alábbiakban a pneumatikus hajtóművek új,
negyedik generációját, a velük szemben
támasztható követelmények teljesülését és
a jelenlegi generáció néhány új
vonását emeljük ki. A pneumatikus hajtóművekkel
szemben támasztott követelmények: könnyű beállíthatóság,
kapcsolási pontosság, kopásállóság,
megfelelő korrózióvédelem. Ezek tükrében
ismertetjük a negyedik generáció konstrukcióját.
POLYROTH pneumatikus és
hidraulikus forgatóhengerek
A robotok, manipulátorok, ipari szerelvények,
gömbcsapok, pillangó szelepek működtetéséhez
lassú, határozott forgó-lengő mozgást
biztosító, jó hatásfokú, merev
szerkezetek kifejlesztése szükséges. Jelenleg
a forgó-lengő mozgást elsősorban
fogasléces és lapátos motorokkal oldják
meg.
A sokszögmegmunkálás adta lehetőség
felhasználásával, sokszögprofilú egyenes és
spirál alkotójú felületrendszerű elemekkel
a pneumatikus vagy hidraulikus munkaközeggel a dugattyú egyenes-vonalú mozgását
közvetlenül forgómozgássá tudjuk
alakítani.
A megtestesült ötlet:
CPV típusú szelepszigetek
A pneumatikus szelepek, szelepcsoportok kiépítési
változatai közül a legtöbb szolgáltatást
a mágnesszelepekkel felszerelt, ún. szelepszigetek
nyújtják.
A Festo az 1990-es évek elején, új szelepsorozatának
fejlesztése során olyan újszerű műszaki
megoldásokat alkalmazott, amelyek a hagyományos
szelepek pneumatikus és elektromos tulajdonságainál
lényegesen jobb jellemzőket eredményeztek.
Az első üzemi tesztek nemcsak a sorozat életrevalóságát
bizonyították, hanem a próbákra ideiglenesen
kialakított egyszerűsített szelepsziget-kivitel
sikerét is hozták. A CP Compact Performance
(kis méretek - nagy teljesítmény) típusjelű szelepcsalád
minden, a pneumatikus rendszerekben általánosan
alkalmazott szelepfunkciót tartalmaz, csekély beépítési
méretei és rendkívül kis elektromos
teljesítményfelvétele ellenére igen
nagy névleges átáramlás jellemzi.
A család legsikeresebb tagja, a CPV szelepsziget a hagyományos
szolgáltatásokon túl számos kiegészítő egységgel és
csatlakozóelemmel is rendelkezik. A sziget optimálisan
illeszthető a tervezési, beépítési és
karbantartási igényekhez, valamint az elektromos,
elektronikus vezérlésekhez, illetve buszrendszerekhez.
A szelepsziget újszerű kialakításával,
a merőben új tervezői ötletek megvalósításával új
irányzatot nyitott a pneumatikus elemek világában.
Extrém nyomású hidrosztatikus
rendszerek
A hidrosztatikus energiaátviteli rendszerek üzemeltetési
nyomása fokozatosan növekedett. A 70 Mpa nyomásnál
magasabb nyomáson üzemelő rendszerek nevezhetők
extrém nyomású rendszereknek, melyekre speciális
műszaki követelmények megoldásánál
van szükség. Ilyenek a csövek, tartályok
stb. nyomás vizsgálata, zsugorkötések
bontása, folyadéksugaras vágóberendezések
stb. Ezek elvégzéséhez nyomásfokozással
kombinált szivattyúkra van szükség.
Terhelésszabályozott
hidrosztatikus hajtások
Mobil gépek hidrosztatikus hajtásainál
fontos a teljesítmény/tömeg viszony, a beépített
dízelmotor optimális üzemi feltételeinek és
kedvező üzemanyag felhasználásának
biztosítása. Teljesítményszabályozott
rendszerek továbbfejlesztésével jöttek
létre a terhelésszabályozott (Load Sensing LS)
hajtások, ahol maga a hidraulikus rendszer érzékeli
a terhelés nagyságát, és csak a terhelésnek
megfelelő hidraulikus teljesítményt biztosítja.
Egyaránt használhatók egy és több
végrehajtó szervvel rendelkező munkagépek
hidraulikus energiaellátására. A felhasználói
igények kielégítéséhez szükség
van egyéb rendszerekkel, mint például teljesítmény,
nyomás és folyadékmennyiség korlátozással
kombinált változataira. Az egy szivattyús
rendszernek köszönhetően egyszerűsödik
a cső- és hűtő rendszer, a dízelmotorok élettartamával összemérhető élettartamú axiáldugattyús
egységek alkalmazása pedig csökkenti a karbantartási
igényt.
Tűzálló hidraulikus
munkafolyadékok és alkalmazásuk
A szerzők a teljesség igénye nélkül
megpróbálták összegyűjteni a
tűzálló hidraulikus munkafolyadékokkal
kapcsolatos aktuális osztályozást és
a termékek lehetséges felhasználási
helyeit, a hidraulikával foglalkozó szakemberek
számára pedig hasznos, a berendezések üzemeltetésével
kapcsolatos információkat nyújtani.
Váltakozó áramú hidraulikus
hajtások VAH hajtás
A váltakozó áramú hidraulikus technika
a hidrosztatikus hajtások csoportjába tartozik.
A hagyományos egyenáramú hidraulikus hajtásokhoz
hasonlóan kis méretével nagy teljesítmények átvitelére
alkalmas, a hajtás irányítása könnyen
automatizálható a folyadékáram amplitúdójának,
illetve frekvenciájának a változtatásával.
Lényegesen eltér az egyenáramú hidraulikus
hajtásoktól abban, hogy a folyadék áramlásától
eltekinthetünk, nincs szükség a nagy méretű olajtartályra.
Az energia közvetítését biztosító folyadék
oszlopok a hidrogenerátor és a hidromotor fázisdugattyúi által
közrezárva pulzáló mozgást végeznek.
A hajtás előnyösen az alacsony fordulatszámot,
nagy indítónyomatékot igénylő hajtástechnikai
feladatok megoldásához alkalmazható (nm
= 0 70 , Mt = 106 Nm nagyságrendű).
Terhelési nyomásszabályozás
hidraulikus arányos szelepekkel
Az arányos szelepekkel rendelkező, terhelési
nyomásszabályozásos hidraulikus hajtások
kitűnően alkalmasak arra, hogy meghatározott
erőket, vagy nyomatékokat állítsanak
elő különféle gépfunkciók
részére. A szerszámgép és
műanyagipari gép ágazatban, valamint az általános
gépgyártásban előforduló számos
alkalmazásban a terhelési nyomásszabályozásos
hajtások két tipikus struktúrája
kerül használatra: az egykamrás és
a kétkamrás nyomásszabályozás.
Ezeknek a szabályozásoknak a tervezésénél
fontos ismerni a legfontosabb rendszerjellemzők hatását,
hogy ez által kifejlődjék egy bizonyos “érzék”,
amely a szimulációs paraméterek megválasztásánál,
az eredmények kiértékelésénél,
vagy a beszerelt hajtás hibakeresésénél
segítségünkre lehet.
item MB építő elem
rendszer automatizálási feladatokra, speciális
gépek építésére
Az item MB építőelem rendszer lényege
egy olyan sokoldalúan használható készlet,
melynek bármely eleme egyszerűen kapcsolható egy
másik elemével. A rendszer alapjául egyszerűségével és
sokoldalúságával egy gyermekjáték
szolgált. A rendszer alkalmazható munkahelyek,
gépházak, mozgó egységek és
más az egyedi gépépítés
során felmerülő feladatok megoldására.
A folyamatos fejlesztésnél alapvető szempont
a költségtakarékosság, bármely
elem gyors és egyszerű összekötése és
a széles körű alkalmazás lehetősége.
Hidraulikaolajok hazai gyártástörténete
A hidraulikus erőátvitel munkafolyadékaként
a legelterjedtebben alkalmazottak az ásványolaj
alapú hidraulikaolajok. Nemzetközi szinten mennyiségileg
az iparban alkalmazott kenőolajok közel 60%-át
teszik ki. Teljesítményük és választékuk
fejlődése párhuzamos a hidraulikákéval.
A 2004-ben centenáriumát ünneplő Komáromi
Finomító (MOL Rt.) közel 50 éve fejlesztője és
gyártója a hazai hidraulikaolajoknak. Érdekes
nyomon követni a gépészeti felhasználói
igények és a kenőanyag gyártás
történetének kölcsönhatását,
beleértve az utóbbit befolyásoló politikai-
gazdasági változásokat is.
Pneumatika, hidraulika,
hajtástechnika, automatizálás 2002
Váltakozó áramú hidraulikus
transzformátorok
A váltakozó áramú hidraulikus hajtások
nem szinkron változatának (VAH hajtások)
egyik meghatározó átviteli tulajdonsága
a nagy indítónyomaték. A nagy indítónyomaték
hatására a fázisvezetékekben fellépő nagy
nyomások a fázisterekben nagyobb folyadék összenyomódást
hoznak létre. Ebből következik, hogy a nagy
kapacitív (QC) folyadék áram lecsökkenti
a hidromotor (VHM) fordulatszámát meghatározó hajtó (Qh)
folyadék áramot, vagyis a fordulatszám lecsökken.
A fordulatszám csökkenését kompenzálhatjuk
a hidraulikus transzformátor (VHT) alkalmazásával.
A tanulmányban a háromfázisú VAH
hajtásba épített egy transzformátoros
egyszerű rendszeren - a rendszer fázisvezetékeibe
több transzformátort is beépíthetünk
- mutatjuk be a hidraulikus transzformátor szerkezeti
kialakítását, működését. Összefoglaljuk
a transzformátor működését meghatározó fontosabb
törvényszerűségeket.
A rendszer vizsgálatának egyszerűbbé tétele érdekében
eltekintünk a fázisterek deformációjától,
a tehetetlenségi erőktől, a folyadék
mozgása egydimenziósnak, a fázisvezetékek
hossza pedig hidrodinamikailag rövidnek tekinthető,
továbbá a vázlatokon a rendszer nyomásvédelmét, és
a résveszteség pótlást nem tüntettük
fel.
Nyomásos öntőgépek
hidraulikus berendezéseinek ellenőrzése,
karbantartása, javítása
Az ellenőrzési, karbantartási és
javítási munkák szükségességét,
költségét, idejét mindig a berendezés
mérete és termelésben betöltött
szerepe dönti el.
Ha a karbantartási és ellenőrzési
munkákat a törvényes előírások és
munkaköri leírások úgy rögzítik,
hogy azok másokkal is összefüggnek, akkor függetlenül
a működésre vonatkozó intézkedésektől,
a kezelőszemélyzet biztonságára és
az anyagi kár elhárítására
kell törekedni.
A berendezés karbantartásához és
javításához a szükséges műszaki
dokumentációnak és legszükségesebb
műszereknek a helyszínen kell lenniük a hibakeresés
eredményessége és gyors kivitelezhetősége érdekében.
A biztos és gyors hibakeresés feltétele
a hiba létrejötte előtti események
naplószerű rögzítése, a hidraulikus,
a villamos és az üzemeltető szakemberek együttes
jelenléte, összehangolt diagnosztikai együttműködése.
Mágneses duggattyúérzékelők
A korszerű gépek működésében
elengedhetetlen az automatizálás és az irányítástechnika.
Bonyolult folyamatok elvégzésére legtöbbször
kevés az összpontosított figyelem, a gondosan
végzett munka. A nagy darabszámban gyártott
szigorú mérettűréseknek megfelelő termékek
előállításához precíziós
célgépekre van szükség. A nagy sebességű gépek
elengedhetetlen tartozéka többek között
a pneumatikus henger. Ha pontos visszajelzést szeretnénk
a dugattyú pillanatnyi helyzetről, akkor azt a
legegyszerűbben egy mágnesdugattyúval ellátott
pneumatikus munkahengerrel és egy a hengerre szerelt mágneses érzékelővel
tudjuk elérni. Pontosságuk, és megbízhatóságuk
miatt a Reed-reléknél előnyösebb üzemeltetést
tesznek lehetővé. Alkalmazásuk a könnyű szerelhetőség és
a hosszú élettartam miatt egyre elterjedtebb.
Szenzorok a pneumatikában
A pneumatikai rendszerek vezérlésénél
a mechanikus végálláskapcsolók mikrokapcsolók
helyett mind nagyobb számban kerülnek beépítésre
mozgó alkatrészek nélkül működő közelítéskapcsolók.
Az alábbiakban a pneumatika hengerek dugattyúinak
elektronikus helyzetérzékelőiről
adunk összefoglalást.
Válogatóautomaták
A mérő-válogató munkadarab tárral,
pneumatikus hengerekkel, mérőrendszerrel vezérelt
rendszer. A célgép kétféle elven
kiépített vezérléssel működő,
két munkaállomás. Az egyik, PLC vezérlés
digitális ki-, és bemenetekkel, RS232 és
TCP/IP csatlakozási lehetőséggel, valamint
egy mérőkomperátorral. A másik rendszer
PC alapú vezérlés RS232/RS485 protokoll
konverterrel az RS232 pontra csarlakoztatva. Két Advantech
ADAm modul végzi a mérést és a vezérlést.
A feladat mindkét munkaállomáson ugyanaz:
mérni és válogatni a munkadarabot. A mérő- és
válaogató munkaállomások alkalmasak
a két eltérő megoldás oktatására.
Egyedi formájú és
elrendezésű KINETROL
forgatóhengerek és tartozékaik
Az egyedi kialakítású lapátos forgatóhenger,
elsősorban gömbcsapok és pillangószelepek
működtetésére szolgál. Jól
alkalmazható továbbá az ipar olyan területein,
ahol 90° illetve maximum 180°-os forgatást kell
biztosítani. A moduláris elemek által kínált
bővítési lehetőség a széles
körű alkalmazást segíti. A modulok
között találhatók olyan egységek,
amelyek önállóan, vagy más pneumatikus
elemekkel is alkalmazhatók.
Hidraulika tömlő beépített
igénybevétel-adatrögzítéssel
Egy olyan mérési rendszer fejelszését
mutatjuk be, amely a tömlőkre ható erők
jellemzőit folyamatosan rögzíti, és
ezek aktuális állását mindenkor rendelkezésre
bocsátja. A méréseknek a fegyverzet sajtolásának
időpontjában kell kezdődnie, és a
szabvány szerint 6 évvel később befejeződnie.
A rendszert a tömlő szerelésekor integráljuk
a tömlőre, nedvesség- és szennyeződés
elleni speciális huzattal együtt.
A „legkisebb” pneumatika
választék
A Clippard Minimatic választékában olyan
részben egyedi kialakítású pneumatikus
elemek találhatók, amelyek a célgépgyártásban,
esetleg kis- vagy nagysorozatú gyártásban
előforduló egyedi illetve helytakarékos
megoldásokra nyújtanak lehetőséget.
Bizonyos szelepek moduláris felépítése
is bővíti az alkalmazások lehetőségét.
Egyes pneumatikus kapcsolási modulok alaplapba ültetésével
pedig olyan megoldást kínál, amely más
gyártókkal ellentétben ezeknek az alaplapoknak
a sorozatgyártását és ebből
adódóan akár egyedi alkalmazását
is lehetővé tette.
Elektromechanikus munkahengerek
ipari alkalmazása
Az ipari elektromos munkahengerek számtalan olyan előnyös
tulajdonsággal rendelkeznek, melyeket kihasználva
a pneumatikus vagy hidraulikus munkahengereknél alacsonyabb
költségű, de mégis megbizható és
hosszú élettartamú szerkezeti egységet
alkalmazhatunk. Ezeket az előnyöket azonban csak úgy
tudjuk kamatoztatni, ha már a tervezés, a megfelelő termék
kiválasztása során körültekintően
járunk el.
Hidraulika tömlő áramlásoptimalizált
szerelvénnyel
Egy tömlő névleges átmérője
alapján nomogramból megállapított
effektív átáramlási folyadékmennyiségét
rendszerint lecsökkenti a tömlővégszerelvény,
az úgynevezett „áramlásoptimalizált
szerelvénynél” a szerelvény belső átmérője
megegyezik a hozzárendelhető tömlő belső átmérőjével.
Pneumatikus lineáris modulok
A nagy teljesítményű handling illetve szerelő berendezések új
követelményeket támasztanak a beépített
pneumatikus hajtóművekkel szemben. A szűk
ciklusidők alatt megtett löketekre a rövid munkautak,
valamint rendkívül nagy gyorsulások és
lassulások jellemzők, ezért a berendezéseket
jelentős dinamikus terhelések, tömegerők,
rezgések érik.
A lineáris modulok egyesítik a mozgatás,
a löketállítás, a véghelyzet-csillapítás és
helyzetérzékelés elemeit. Számos
manipulációs és handling-feladat további
funkciókat, kiegészítő részegységeket
is igényel a pontos megoldáshoz. A modulok - építőszekrény-elvű kialakításuknak
köszönhetően - sokféle kiviteli változatban
készülnek, mindig a felhasználó által és
egyéni elvárásainak megfelelően specifikált
kiépítésben.
A pneumatikus lineáris modulok, amelyek a handling-építőszekrény
rendszer alapelemei, képesek a feladatok során
adódó terhelések felvételére és
igen nagy pontosságot biztosítanak a darabok mozgatása
illetve helyezése során. A megfelelően kiválasztott
egységekből egy- vagy többtengelyű manipulátorokat
lehet összeállítani.
Ezek a hagyományos elemekből fölépített
egységek új koncepciójukkal, kompakt kialakításukkal,
a bennük megvalósított ötletekkel és
kiemelkedő teljesítményükkel a XXI.
század műszaki színvonalát jelentik
az ipari termelő rendszerekben.
Hajtás- és vezérléstechnikai
megoldások motorok
hidegen tesztelő berendezéséhez
A cikkben bemutatott projekt megvalósításához
- amely a BMW-Rover egy brit üzemében jött létre
- cégünk gyártási programjából
többre is szükség volt. A munkával megbízott
gépgyártó vállalat Rexroth hidraulikus,
pneumatikus és villamos hajtás- és vezérléstechnikai
gyártmányokat egyaránt felhasznált.
E gépgyártó vállalat - amely a szerelő- és
vizsgálóberendezések specialistájának
számít - világszerte alapvetően az
autógyártás számára gyártja
termékeit. Ezek a feladatok nagyméretű berendezéseket
igényelnek, amelyek közvetlenül vagy közvetetten
helyezkednek el az anyagáramlási úton, és
az integrált gyártórendszer részeként
működnek.
Automatizált rendszerek
távfelügyelete
Az alábbiakban az új információs
technológiai lehetőségeket emeljük
ki a távfelügyeleti rendszerek megvalósítása
terén.
Az Internet széles körű használata,
valamint a vezeték nélküli adatátvitel
alkalmazása változatos rendszertechnikai megoldásokat
tesz lehetővé.
Az új ipari szoftverek a távfelügyelet szinte
minden területét (felügyelet, diagnosztika,
on-line szerviz) lefedik.
A cseppmentes (drybreak),
illetve síkhomlokú (flat face) hidraulikus csatlakozók.
Technikatörténeti, környezetvédelmi és
konstrukciós alkalmazási szempontok fényében
A cseppmentes gyorscsatlakozók használata rohamosan
terjed hidraulikus és egyéb ipari fluidkörök
tömlőcsatlakozásainál. A cikk a cseppmentes
konstrukció alapvető kategóriáinak és
alkalmazásainak bemutatása mellett számba
veszi a technológia kialakulásának és
mai fejlesztésének fő szempontjait is.
Mágnesszelepek építőszekrény
rendszerben
A cikk az új Click-On® szelepcsaládot mutatja
be az olvasóknak.
Ez az új szelepcsalád az utóbbi idők
fejlesztéseinek köszönhetően széles
körű alkalmazást, egyszerű cserélhetőséget,
gyors javítást, ezen keresztül csökkentett
raktárkészletet és költséget
kínál a felhasználók számára.
Hidraulikus arányos
szelepek kiválasztásának szempontjai
A hatékonyság növeléséhez egyre
rövidebb ciklus- és ütemidők szükségesek,
továbbá állandóan javítani
kell a berendezések hatásfokát, kiszolgálásukat
kényelmesebbé, javításukat egyszerűbbé kell
tenni. Ezeket a feladatokat csak a hidraulikus elemek folyamatos,
fokozatmentes állításával és
távvezérléssel lehet megoldani, növelve
a hidraulikus elemek beállításának
pontosságát és megvalósítva
az elektronikus rendszerekhez való egyszerű csatlakoztatást.
E sokrétű követelményeket gazdaságosan
csak arányos szelepekkel lehet kielégíteni.
Az arányos szelepek sokfélesége közül
a megfelelő kiválasztása nem egy egyszerű feladat.
Pneumatika, hidraulika,hajtástechnika,
automatizálás 2003
Radvány Miklós: Tiszta pneumatika!
Pneumatikus elemek az élelmiszer-feldolgozás és
-csomagolás területén
Az élelmiszeripari és csomagolási folyamatok
automatizálása a pneumatikus elemekkel szemben
a szokásostól eltérő, az alkalmazási
terület jellegének megfelelő különleges
követelményeket támaszt. Az élelmiszerek
feldolgozásánál és csomagolásánál
nem elegendő pusztán a funkcionális kívánalmakat
magas szinten teljesíteni. Ezen a területen a gyártó berendezéseknek
speciális igényeket is ki kell elégíteniük,
ami a könnyű tisztíthatóságot,
fertőtleníthetőséget, a korrózióállóságot,
egyszóval a higiéniai szempontokat illeti. Az új élelmiszeripari
termékek és nyersanyag-kombinációk,
a nagyobb gyártási rugalmasság automatikusan
magasabb higiéniai követelményeket jelentenek.
Az automatizálási elemek ezeknek a követelményeknek úgy
felelnek meg, hogy ezek az alkatrészek könnyen tisztíthatók és
jól ellenállnak a korróziónak. Az
iparág számára kifejlesztett gyártmányválaszték
a könnyen tisztítható és rozsdamentes
Clean Design hengerektől és szelepszigetektől
a szilikonból készült vákuum szívókorongokon
keresztül a különleges kivitelű levegő csövekig és
a speciális pillanatcsatlakozókig terjed. Ezek
az elemek nemcsak az élelmiszeriparban alkalmazhatók
előnyösen, hanem minden olyan területen, ahol
el kell kerülni a korróziót, ahol fontos a
kifogástalan tisztíthatóság, vagy
ahol különleges kialakítási igények
is felmerülnek, mint például a vegyiparban
vagy a gyógyszergyártásban.
Dr. Hantos Tibor - Kovács Ferenc - Hantos Eszter:
Arányos szelepek digitális
vezérlése a hidrosztatikában
A gépek, berendezések hatékonyságának
növelésében egyre nagyobb szerepet játszik
a működtetés, ill. az egyes folyamatok mind
teljesebb automatizálása, amihez a villamos vezérlések
tökéletesebbé válása elengedhetetlen
feltétel volt. Jelentős előrelépést
jelentett a mikroprocesszorok, ill. a digitális technika
megjelenése és meghatározó elemmé válása.
A villamos és hidraulikus rendszerek közötti
kapcsolat megteremtésének egyik sikerrel alkalmazott
eszköze az arányos mágnes, melynek vezérlését értelemszerűen
analóg erősítők alkalmazásával
oldották meg. Ahhoz, hogy a rohamosan terjedő mikroprocesszoros
vezérlőrendszerekhez jól illeszthető hidraulikus
egységet kapjunk, meg kellett oldani az arányos
mágnesek digitális vezérlését.
Ezzel egy sor olyan előnyhöz is jutunk - különösen
a hidraulikus rendszerrel való „kommunikáció” terén
- mely kompenzálja az újfajta vezérléstechnika
bevezetésével járó többletköltségeket.
Dr. Lajtai Iván - Dr. Pintér István:
Hidraulikus szervohajtás irányítása
SIEMENS PLC-vel
Tóth Tibor:
Különleges és érdekes pneumatikus elemek
Braun Mihály:
Új megoldások és
fejlesztések a pneumatikus munkahengerek és szelepek
gyártásában
Az ipar egyes ágazatai, mint az élelmiszeripar és
gyógyszergyártás számos speciális
követelményt támaszt az ott használt
pneumatikus elemekkel szemben. A pneumatikus szelepek és
munkahengerek új generációi a technológiai
fejlesztések legfrissebb eredményeit hasznosítják. Új
anyagok, új megoldások születtek az ipari
felhasználók által átadott tapasztalatok
alapján.
Horváth Gábor - Késmárki Tamás:
Gázrugók jellemző alkalmazási
területei és a beépítés irányelvei
Az ipari automatizálási műveletek gyakori
tartozékai a gázrugók, de alkalmazásuk
fokozatosan áttevődik a hétköznapi élet
számos területére, a mozgatásokat könnyebbé,
biztonságosabbá és nem utolsó sorban
kényelmesebbé téve.
Cikkünk a gázrugók általános
működési elvével, felépítésükkel és
az alkalmazások során figyelembe veendő gyakorlati
szempontokkal foglalkozik.
Járó András:
A ötlettől a kész
megoldásig - útmérők, forgójeladók
a gyakorlatban
A cikkben az ipari elfordulásmérőkkel szemben
támasztott követelmények és ezek megvalósításának
legújabb eredményeit mutatjuk be.
Major István:
Távfelügyelet GSM-hálózat és
SMS-bázisú kommunikációval
A távfelügyeleti rendszer iránti igény,
valamint a mobilhálózatok lefedettségének
közel 100%-os megléte ösztönzőleg
hat a GSM SMS kommunikációval történő adatátvitel
ipari alkalmazására, elsősorban kisebb beruházási
költséggel megvalósítható rendszereknél.
Rózsa László:
Elektromechanikus munkahengerek
a mindennapokban
Az ergonómia szempontjainak megfelelően kialakított
munkahelynek (asztal, munkapad) az a célja, hogy annak
alkalmazója a munkaidő teljes tartalma alatt a
rábízott feladatra tudjon koncentrálni, és
ne attól fáradjon el, hogy fáj a háta
a rossz üléstől, túlságosan
mélyre kell hajolnia vagy éppen ágaskodnia
kell, mert magas az asztal. Az állítható magasságú munkaasztaloknak éppen
az a feladatuk, hogy csökkentség ezt a jellegű kifáradást,
ezzel is megbízhatóbbá tegyék a munkavégzést.
Az alábbi rövid ismertető célja az
ilyen feladatra kialakított elektromechanikus szerkezetek
bemutatása.
Puha Imre:
Azonos fogprofil, megnövelt
teljesítmény-átvitellel
A fogazott szíjhajtás kedvező tulajdonságai
ellenére többször szabott határt a felhasználóknak.
Ezeknek a korlátoknak a kiszélesítésére
fejlesztette ki a DAYCO az RPP profilú fogazott szíjakat.
Az RPP PLUS és az RPP PANTHER szíjak a hajtásokkal
szemben jelentkező igények nagyon széles
körének megfelelnek.
Takács Zoltán:
Ha hajtásszabályozásra
van szüksége, jusson eszébe az LG frekvenciaváltók
az ipari automatizálásban
Az LG Startver -iC5, -iG5, iS5 frekvenciaváltó család
a nemzetközi szabványok követelményeinek
megfelelése mellett, egyszerű programozhatósága, átlátható paraméterezése
nagy segítséget nyújt a különböző alkalmazásokhoz
való illeszkedésben. Választható többféle
vezérlési algoritmusa mellett, a hajtással
kapcsolatos paramétereinek széles állíthatósága
eleget tesz az iparban található technológiáknak.
Dr. Kiss Lajos - Dr. Ph. D. Lukács János:
A nem szinkron rendszerű váltakozó áramú hidraulikus
(VAH) hajtások mozgásátalakítóinak
konstrukciós és méretezési kérdései
A nagy indítónyomatékú váltakozó áramú (VAH)
hajtásoknál a hajtómű elemeinek méretezése
figyelemes, körültekintő munkát igényel.
Különösen igaz ez a hidromotor (VHM) mozgásátalakítójának
a méretezésénél. A gépelemekből
ismert méretezési eljárással a mozgásátalakító közelítő méretei
meghatározhatók. Mivel a mozgásátalakító hengeres
gyűrűje a hidromotor kritikus alkatrésze
(az élettartam egyértelmű meghatározója),
ezért a tanulmányban a hengeres gyűrű méretezésére
fektetjük a fő hangsúlyt. A gyűrű méretezése
mellett áttekintjük azokat a konstrukciós és
anyagmegválasztási szempontokat is, melyek kedvezően
befolyásolják a hajtás átviteli tulajdonságait
Vákuum és légnyomás
Forrás:www.kfki.hu
Részletek Simonyi Károly A fizika
kultúrtörténete címu
könyvéből
Meglepő tény, hogy DESCARTES világszemlélete,
amely azzal az igénnyel lépett fel, hogy az arisztotelészi világképet
a maga teljes egészében helyettesítse, még két jellegzetesen
peripatetikus vonással rendelkezett: erőhatás csak közvetlen
kontaktus útján jöhet létre, másrészt vákuum nem lehetséges.
Természetesen a descartes-i rendszerben mindegyik elképzelésnek
pozitív szerepe is van: a kontaktus útján létrejövô erőhatás
egyrészt nem a mozgásállapot fenntartásához, hanem
annak megváltoztatásához szükséges, másrészt természetfilozófiai
szempontból így tudta a descartes-i rendszer az okkult kvalitásokat
geometriai fogalmakra, a kiterjedésre és a mozgásra visszavezetni,
így akart lehetőséget teremteni a kvantitatív törvények felállítására.
A vákuum lehetetlensége is ezen program megvalósítása keretében
érthetô meg: így lehet ugyanis a testek távolba hatását közvetlen
kölcsönhatásra visszavezetni, és ezzel a rossz csengésu vonzás,
vonzalom szót a fizikából kiküszöbölni.
Az arisztotelészi horror vacui kérdése akkor
került újra az érdeklődés középpontjába, amikor észrevették,
hogy a vízszivattyú csak meghatározott magasságig tud muködni.
A kérdéssel mind gyakorlati, mind természetfilozófiai oldalról
GALILEI is foglalkozott. Az 1638-ban megjelent Discorsi című
muvének mindjárt az elején felveti a kérdést, hogy vajon a testek
szilárdsága nem annak a következménye-e, hogy elszakításuk időpillanatában
a két, egymástól eltávolodni igyekező felület között vákuum keletkezik,
és a természet irtózása a vákuumtól az, ami ezen szétszakításnak
ellenáll? Azt megállapították a Discorsiban beszélgető
partnerek, hogy a szilárd anyagok szétszakításakor nyilván másnak
is szerepe van, mint a horror vacuinak, viszont a víz esetében
csak ez a tényező juthat szóhoz. GALILEI megadta
azt a mérési elrendezést is ..., amellyel ez a "horror" mérhető:
ez egy vízzel telt henger, amelyet alulról zár el egy dugattyú.
Ha erre a dugattyúra . egyre nagyobb súlyt akasztunk, akkor egy
meghatározott súlynál a henger megindul lefelé. Ez a súly a mértéke
a horror vacuinak. Bármilyen naivnak is tűnik első pillanatra
ez az egész elképzelés, azzal, hogy GALILEI a horror vacuihoz
számértéket rendel, vagyis mérhetővé teszi, megszűnik okkult
kvalitássá lenni, és fizikai mennyiséggé válik, amelynek homályos
eredetére legfeljebb a neve utal. Ilyen módon nemcsak a jelenség,
hanem annak oka is sokkal könnyebben tisztázható. GALILEI még
teljesen hamis képet fűz ahhoz a tényhez, hogy a vízszivattyú
szívócsövében a víz nem emelkedik egy meghatározott értéknél
magasabbra; éppen az elôbb említett kísérletre hivatkozva úgy
képzeli, hogy az ennél magasabb vízoszlop egyszerűen a saját
súlya alatt elszakad.
GALILEI mozgástanával kapcsolatban már többször
találkoztunk azzal a meglepő ténnyel, hogy GALILEI igen meggyző
erővel és ékesszólással véd és állít olyan elképzeléseket, amelyeken
a tudomány élvonala már túlhaladt. BEECKMAN ugyanis 1618-ban
már megállapította azt, hogy a vízszivattyú szívócsövében a víz
csak 18 könyök magasságig emelkedik, és helyesen adta meg az
okát: mert a levegő ilyen magasra nyomja fel. Ezen állítás minden
kétséget kizáró igazolása és így tudományos közkinccsé tétele
azonban csak egy emberöltővel késôbb, PASCAL munkásságán keresztül
történik. Közben ugyanis GALILEI tanítványa, EVANGELISTA TORRICELLI
(1608-1647) 1643-ban VIVIANIvaI elvégezte a híres Torricelli-kísérletet. Ez
a kísérlet az elemi fizika-oktatás egyik szabványkísérlete. Ha
a higannyal telt, egyik végén zárt, a másik végén nyitott üvegcsövet
nyitott végével lefelé egy higannyal töltött tálba merítjük,
akkor azt találjuk, hogy a higanyszál elválik a felső lezáró
felülettől, és 76 cm magasságban megáll. A kísérletnek azért
van olyan nagy jelentősége, mert a 10 m magas vízoszloppal szemben
ez a rövid higanymagasság sokkal könnyebben elvégezhető kísérleteket
tesz lehetővé. Azt már GALILEI is és TORRICELLI is sejtette,
hogy itt a folyadék sűrűségének döntő szerepe van. Még ha GALILEInek
teljesen helytelen elméletét is vesszük alapul, hogy a víz azért
nem emelkedik magasabbra a szívócsôben, mert a vízoszlop a saját
súlya alatt elszakad, akkor is azt következtethetjük, hogy a
nagyobb sűrűségű és így nehezebb higanyoszlop sokkal hamarabb
fog elszakadni. A másik jelentősége a higanynak az - ami az első
pillanatban jelentéktelennek látszó tény -, hogy éppen a kis
méretek miatt a cső üvegből is készíthető, és így látni lehet, hogy
mi történik az üvegcső belsejében. A vízszivattyú szívócsövében
ugyanis még azt sem lehetett megállapítani, hogy tulajdonképpen
a víz hozzátapad-e a dugattyúhoz, vagy ott valóban valamilyen
űr keletkezik. A következô évtized legizgalmasabb kérdése, amely
a legszenvedélyeeebb viták tárgya lett, éppen a Torricelli-űr volt,
tehát a higany felszíne és az üveg felső fala közötti térrész.
A kérdés egyrészt az volt, hogy mi van az űrben, másrészt az,
hogy miért áll meg a higany egy egészen meghatározott magasságban.
Az előzőre elvileg azt a két választ lehetett adni: ott vákuum
van, illetőleg ott nincs vákuum. Az utóbbira pedig: a jelenség
okát a levegő nyomásában kell keresni, illetőleg a horror vacuiban.
... Ezeket a lehetséges válaszokat még össze is lehet kombinálni:
valóban mindegyik lehetséges kombinációnak voltak neves képviselői.
Az Arisztotelész-hívők természetesen azt válaszolták, hogy vákuum
nem lehetséges, tehát a Torricelli-féle űrben az anyag valamilyen
fajtájának jelen kell lennie. A jelenség okát pedig a most már
mérhető kvalitássá szelidített horror vacuiban kell keresni.
DESCARTES maga és követői a jelenség okát - helyesen - a külső
légnyomásban látták, viszont azt állították, hogy a Torricelli-féle
űrben sem lehet vákuum; végül PASCALban lassan és igen gondos,
sokrétű kísérletezés után alakult ki a helyes meggyőződés: a
jelenség oka a külső levegô nyomása, és a Torricelli-űrben vákuum
van.
Rögtön hozzá kell tennünk, hogy ilyen formában ez a felfogás
sem helyes, mert természetesen a Torricelli-űrben higanygőz van,
méghozzá nem is kevés, mert a higanygőz nyomása szobahőmérsékleten
10-3 torr. Vákuumberendezésben higanygőzszivattyú alkalmazása
esetén manapság kifagyasztókat szokás alkalmazni, hogy valóban
vákuummal legyen dolgunk. Szerencsére a telített gőz jelenléte
a jelenségekbe - éppen a lényeges dolgok tisztázása céljából
elvégzett kísérleteknél - nem szól bele. Érdekességképpen
megemlítjük NOËL (jezsuita páter) elméletét, aki DESCARTES tanítója
volt a La Fleche-i iskolában; később DESCARTES elméletének terjesztője
és követője lett; szerinte a visszahúzódó higanyoszlop az üvegből
magával ragadja azokat a "tűzrészecskéket", amelyekkel az üveg
az üveggyártásnál fellépő magas hőmérsékleten telitôdött, és
az így keletkezô pórusokon a külső levegőből beáramlik a "tiszta
levegő", mint az arisztotelészi négy elem egyike, amelyből az
igazi levegő is összetevôdik. PASCAL ... egyik híres kísérlete, az
űr az űrben (vide dans le vide), már önmagában is elegendő
bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a levegő nyomása
hozza létre a jelenséget. A kísérlet azért is érdekes, mert abban
az időben még nem volt légszivattyú, és így PASCALnak valamilyen
módon mégis meg kellett oldania a különbözô nyomású levegővel
telített tér problémáját. Ezt a következôképpen tette. Egy
Torricelli-elrendezést felfüggesztett egy vastagabb üvegedénybe,
amelynek alsó, nyitott végét a kísérlet kezdetén egy membránnal
elzárta. A felső, nyitott végén keresztül az egész edényt megtöltötte
higannyal, majd a felső végét egy légmentesen záró fedővel lezárta.
Az egész higannyal töltött vastag üvegcsövet membrános végével
lefelé függőleges helyzetben egy higannyal töltött edénybe állította,
majd az alsó membránt átszúrta. Ezzel a higanyszint a felső Torricelli-elrendezés
alá süllyedt, és így valóban a Torricelli-űrben lehetett vizsgálni
a viszonyokat, mai kifejezéssel élve, oda egy barométert tettek.
PASCAL először is megállapította, hogy a Torricelli-űrbe elhelyezett
Torricelli-berendezésben a külső és belső higanyszint azonos
magasságban van. Ha most levegőt bugyborékoltatunk a vastagabb
üvegcső Torricelli-űrjébe, akkor azt találjuk, hogy a felfüggesztett
belső barométer higanyszála emelkedni kezd, azaz egyre nagyobb
lesz a különbség a külső edény és a belső cső higanyszintje között.
Ilyen módon egyértelmuen megállapítható, hogy a higanyt a levegô
nyomása nyomja meghatározott magasságig.
Hogy a használt folyadék suruségének szerepét
megvizsgálja, PASCAL érdekes kísérletet végzett két 14 m magas
csővel, melyek egyikét vízzel, a másikat vörös borral töltötte
meg. A mozgatható hajóárbochoz erősített csövekkel végzett kísérleteknek
igen nagy nézőközönsége volt. PASCAL feltette a kérdést az 500
főnyi tömegnek, hogy mit gondolnak, melyik folyadék fog mélyebbre
süllyedni: a víz vagy a vörös bor? A nyilatkozók legtöbbje a
vörös bor mellett szavazott, mondván, hogy abban több a "szellem" (esprit),
és így a Torricelli-urben nagyobb nyomást fog kifejteni. PASCAL
ekkor már tudta, hogy kizárólag a sűrűségek viszonya számít,
és minthogy az alkohol könnyebb a víznél, így tudta, hogy a nagy
alkoholtartalmú vörös bor kevésbé fog lesüllyedni, mint a víz.
A kísérlet természetesen PASCAL várakozását igazolta.
Mint említettük, PASCAL nagyon óvatos volt a kísérleti tényekbôl
levonható következtetések tekintetében. Igen sokáig egyformán
lehetségesnek tartotta a kvantitatív horror vacuit és a levegô
nyomását, mint ható okot. Hu akart maradni azokhoz a filozófiai
elvekhez, amelyeket éppen a már emlitett NOËL páter egyik kritikájára
válaszoló levelében lefektetett:
Arisztotelész tanítványai most összehordanak
minden érvet, amely Mesterük, vagy a kommentátorok írásaiban
található, hogy ezeket a dolgokat a horror vacuival magyarázzák,
ahelyett hogy belátnák, hogy a tapasztalás az igazi mester, akit
a fizikában követni kell, és hogy ez a kísérlet, amelyet a hegyekben
végeztünk, felborította azt az általános hitet, hogy a természet
irtózik a vákuumtól, és nyilvánvalóvá tette azt az ismeretet,
amely most már soha nem vész el, hogy a természet egyáltaIán
nem irtózik a vákuumtól, nem tesz semmit, hogy azt elkerülje,
és hogy a Ievegő tömegének súlya az igazi oka mindazon dolgoknak,
amelyeket eddig ezen képzelt oknak tulajdonítottak.
A döntô kísérletet PASCAL
1647-ben tervezte meg, és az ő útmutatása alapján sógora, PERIER
végezte el a Puy-de-Dome hegycsúcson. PASCAL igen helyesen úgy
okoskodott, hogy ha a higanyszál magasságát a levegő súlyából
eredő légnyomás hozza létre, akkor a tengerszint feletti magasságtól
függően a higanyszál magasságának is csökkennie kell. A nagyon
gondosan elvégzett kísérletek valóban azt mutatták, hogy a hegy
lábánál hagyott barométer és a 800 méterrel magasabban felállított
barométer között igen jól mérhető, kb. 8 cm magasságkülönbség
lép fel. Ez az 1648. szeptember 19-én elvégzett kísérlet a fizika "nagy" kísérletei
közé tartozik. Ez a kísérlet természetesen még nem szerepel PASCAL
1647-ben megjelent könyvében, de a világ már 1648 októberében
tudomást szerezhetett róla a Recit de la grande expérience
de l'equilibre des liqueurs című munkájából. A tudós világ
felcsigázott érdeklődéssel fogadta PASCAL eredményeit, halála
után azonban a rokonság, a hagyaték kezelői szinte bocsánatkérôen
tárták a világ elé PASCAL légnyomásra vonatkozó kísérleteit azzal
a megjegyzéssel, hogy nagyon hamis képet kapna az olvasó, ha
ennek a csodálatos géniusznak csak ezeket a valójában hozzá méltatlan
munkáit ismerné.
PASCAL kísérleteihez közvetlenül csatlakozik
EDME MARIOTTE (1620-1684) francia kutatónak, a Boyle-Mariotte-gáztörvény társfeltalálójának
egy igen szellemes kísérlete, amely jól egészíti ki a Puy-de-Dome-on
végzett kísérletet: ô ugyanis a barométert ... különbözô mélységekben
a víz alatt helyezte el, és úgy találta, hogy a higanyoszlop
magassága pontosan a várt összefüggésnek megfelelően, tehát a
higany és a víz sűrűségének arányában változik.
Az olasz-francia kísérletekkel párhuzamosan a
30 éves háború végét szenvedő, illetve azt éppen befejező Magdeburg
városában is érdekes kísérleteket folytat a város polgármestere,
OTTO GUERICKE (1602-1686). Ő magától értetődőnek tartotta,
hogy ha egy térrészből eltávolítjuk az anyagot, például a vizet
vagy a levegőt, akkor ott vákuum keletkezik, és erre a vákuumra
nehezedik a külső levegő nyomása. Először úgy akart vákuumot
előállítani, hogy egy vízzel telt hordóból vízszivattyú segítségével
ki akarta szivattyúzni a vizet. Vákuumot nem sikerült elôállítania,
mert a hordó résein keresztül a víz helyére azonnal levegô tódult
be. GUERICKÉnek a tudomány szempontjából legnagyobb érdeme a
légszivattyú megkonstruálása volt. Ezzel azután sikerült fémedényekbôl
a levegôt kiszivattyúzni és így vákuumot előállítani. A fémedényekkel
természetesen kezdetben problémái voltak, mivel a levegő kiszivattyúzása
közben a külső légnyomás összelapította az edényt. Végül sikerült
azokat kellő erősségűre készítenie. Ezekkel aztán különbözô látványos
kísérleteket végzett, így 1654-ben a Regensburgban tartott birodalmi
gyűlésen a császár jelenlétében mutatta be híres kísérletét.
Két, sima peremmel ellátott fémgömböt egymáshoz illesztett, majd
kiszivattyúzta a levegőt. Ezután 8-8 ló igyekezett a légnyomás
ellenében széthúzni a két féltekét, teljesen sikertelenül. A
levegő beengedésével a két féltéke magától szétesett. ...
GUERICKE kísérleteiről a világ GASPAR SCHOTT
jezsuita atya Mechanica
hydraulico-pneumatica címu, 1658-ban megjelent munkájából
értesült.
Ennek a munkának elsősorban ROBERT BOYLE (1627-1691) volt a
folytatója, aki mellett a később híressé vált HOOKE asszisztenskedett.
Ők is készítettek egy légszivattyút, de nem egyszerűen lemásolták
GUERICKE találmányát, hanem egyre jobb változatát alkották
meg. Részletes kísérleteket végeztek a vákummal kapcsolatban.
Így megállapították, hogy a vákuumon a fény áthatol, de a hang
nem. Benne az égés nem lehetséges,
és a vákuumba helyezett állatok kimúlnak.
GUERICKÉvel ellentétben BOYLE igen részletes
vizsgálatokat folytatott az anyag felépítésével kapcsolatban,
de igen óvatosan kerülte a vákuum mibenlétének vitáját. Kijelentette,
hogy vákuumon egyszerűen egy olyan térrészt ért, amelyben nincs
levegő.
A [jobb oldali] ábrán azt a kísérleti elrendezést
láthatjuk, amely a középiskolai fizikaoktatásban olyan nagy szerepet
játszik, és amely elrendezés igen alkalmas arra, hogy vele kapcsolatban
gáztörvényekre vonatkozó gyakorló feladatokat konstruáljunk.
Ha ezen - a hosszú szárán nyitott, a rövidebb szárán leforrasztott
- U alakú üvegcsôben a kísérlet kezdetén a rövidebb szárban normál
állapotú levegő van, akkor a hosszabbik szárba higanyt öntve,
azt tapasztaljuk, hogy a levegő térfogata egyre csökken. BOYLE
ezt az elrendezést egy olyan támadás kivédésére használta, amely
azt akarta bizonyítani, hogy a levegő nyomása nem képes a higanyt
76 cm magasra felnyomni. BOYLE azt
mutatta meg, hogy a nyitott szárban lényegében tetszés szerinti
magas higanyoszlopot létrehozhatunk - kellő higanymennyiség
beöntésével - és a lezárt szárban levő, most már kisebb térfogatú
levegő ezzel is egyensúlyt tud tartani. Az elrendezés alkalmas
arra, hogy segítségével a Boyle-Mariotte-törvényt igazoljuk,
amely szerint a gáz térfogatának és nyomásának szorzata állandó
- feltételezve, hogy a hőmérséklet közben nem változik.
Jóllehet, BOYLE az anyag korpuszkuláris elméletének
harcos híve volt, mégsem kísérelte meg, hogy segítségével ezt
az összefüggést értelmezze. Elég kézenfekvő volt ugyanis, hogy
a gázok nyomását az atomok mozgásából származtassák: a nagy sebességgel
az edény falának ütköző és onnan visszapattanó részecskék hozzák
létre a gáz által az edény falára kifejtett nyomást. Ezen kép
részletes matematikai kidolgozását sokáig hátráltatta az a körülmény,
hogy NEWTON megmutatta, hogy egy ilyen erőhatás létrejöhet nyugvó
atomok esetén is. Így NEWTON tekintélye egy ideig megakadályozta
az ezirányú fejlôdést, és csak DANIEL BERNOULLInak sikerült lényeges
előrehaladást elérni ezen a téren 1738-ban.
TORRICELLI, PASCAL, GUERICKE és BOYLE vizsgálatainak
gyakorlati jelentőségét hamar felismerték. Itt csak az időjárás
és légnyomás kapcsolatának megállapítására és alkalmazására szeretnénk
rámutatni.