В современной жизни любого предприятия сжатый воздух и другие газы являются наиболее распространенными энергоносителями.

 

Понимание поведения, роли  и возможностей, связанных с использованием сжатых газов, росло в течение многих лет. 

 

И в наши дни для использования сжатого воздуха и других газов открываются новые области.

 

В своей практике я встречался с различными сферами применения сжатого воздуха, водорода, гелия и др. газов. Это и процессы при производстве чая, кофе и уникальные стенды по испытанию оборудования в ракетно-космической отрасли. 

 

Происхождение

 

История большинства технических устройств, приспособлений и процессов начинается с ранних эпох развития человечества.

 

Можно сказать, что одним из первых применений сжатого воздуха было раздувание огня, на котором древнейшие люди готовили пищу. Человек сжимал воздух в собственных легких — своего рода созданном природой компрессоре. Производительность этого «компрессора» впечатляет: легкие способны сжимать до 100 л/мин, или до 6 м³/ч, атмосферного воздуха. При этом достигаемое при сжатии давление может составлять от 0,02 до 0,08 бар.

 

Легкие здорового человека являются наиболее надежным компрессором из всех известных.

 

Последующее развитие

 

Естественно, производительность легких абсолютно недостаточна в промышленном применении. 

Развитие приспособлений и устройств в период начала выплавки железа из руды, а это было более 5000 лет назад, стало неизбежным. Для того, чтобы создать в плавильной печи температуру свыше 1000°C, необходимую для выплавки металлов из руд, нужны более мощные приспособления, чем созданные природой.

 

Изначально были попытки использовать ветер, возникающий на высокогорных плато и холмах. В дальнейшем древние египетские и шумерские кузнецы научились использовать воздуходувные трубы, которые доставляли воздух напрямую к углям. Тем самым значительно увеличивали температуру в печи.

 

Применение подобных устройств сохранилось и в наши дни в небольших кузнечных цехах по всему миру при выплавке небольшого количества металла.

 

Появление первого компрессора

 

Первыми механическими компрессорами являлись приводимые в действие вручную кузнечные мехи, которые были созданы в середине 3-го тысячелетия до Н.Э.

 

 

Далее последовали значительно более мощные мехи с ножным приводом. Это развитие было неизбежным, так как к этому времени выплавка бронзы из меди и олова приняла характер стабильно существующих производств. Это было рождением тех технологий сжатия воздуха, которые существуют сейчас.

 

 

Первые применения сжатого воздуха

 

Гидравлический орган

 

Первым известным нам целенаправленным использованием энергии сжатого воздуха является осуществленное древнегреческим физиком и изобретателем Ктесибием Александрийским (прибл. 285 — 222 гг. до Н.Э.) сооружение гидравлического органа (гидравлиса).

 

Ктесибий использовал сжатый воздух для снижения вибрации.

 

Помимо изобретения гидравлиса, водяных часов (самых точных в то время) и первого в мире вакуумного насоса Ктесибий создал ряд научных работ, в том числе и передовой для того времени труд «О пневматике». Этот труд, к сожалению, не сохранился до наших дней, но считается началом современной пневматики.

 

Катапульта

 

Ктесибий Александрийский использовал другое свойство сжатого воздуха, а именно способность сохранять энергию, при создании своей катапульты. С помощью сжатого воздуха, содержащегося в цилиндре, его катапульта была способна метать тяжелые копья на значительные расстояния.

 

 

Храмовые двери

 

Герон Александрийский, живший в I веке до н.э., изобрел способ автоматического открытия дверей. Огонь в алтаре, находившийся внутри храма, горел постоянно, а расширение воздуха при нагревании использовалось для вытеснения воды из одного сосуда в другой. Герон, может быть, и не вполне осознавая это, выяснил, что путем изменения состояния воздуха можно выполнять работу.

 

Транспортировка объектов по трубам

 

Начав там, где остановился Герон, в 1667 году французский физик Дени Папен описал способ передачи объектов по трубам. Папен использовал небольшую разницу давлений в трубе и выяснил, что на объект, помещенный в трубу, воздействует сила. Это стало своего рода первым оформленным признанием высокой скорости, обеспечиваемой воздействием сжатого воздуха, и положило начало развитию пневмотранспортировки.

 

Пневматические тормоза

 

Известно, что уже в 1810 году в поездах использовались пневматические тормозные системы, а в 1869 году американский инженер и изобретатель Джордж Вестингауз представил свой знаменитый пневматический тормоз. Тормоз Вестингауза, который используется на железных дорогах и в наши дни, срабатывал при падении давления — в том числе, и в случае обрыва трубопровода, ведущего от компрессора, установленного на локомотиве, ко всем вагонам железнодорожного состава.

 

Пневматическая почта

 

В 1864 году Лэтимер Кларк создал в Лондоне первую систему пневматической почты. В ней использовались небольшие вагонетки, перемещавшиеся полностью внутри трубопроводов и переносившие посылки и бандероли.

 

После этого системы пневматической почты были созданы в Берлине, Нью Йорке и Париже. Пика своего развития они достигли к 1934 году, когда парижская сеть пневмопочты имела общую длину труб в 437 км.

 

Даже сегодня пневмопочта используется для быстрой пересылки на больших промышленных предприятиях или гипермаркетов.

 

Вы никогда не обращали внимания на прозрачные трубопроводы, которые расположены рядом с кассой любого крупного гипермаркета в вашем городе?

 

Периодически каждый кассир, пересчитав кассу, вкладывает цилиндр с деньгами в специальный отсек и отправляет этот цилиндр в хранилище.

 

Пневматический инструмент

 

Когда в 1857 году строился туннель через гору Мон-Сени во французских Альпах, новая технология была использована в пневматическом ударном бурильном станке, а с 1861 года в строительстве туннеля использовались и перкуссионные бурильные молоты. Сжатый воздух вырабатывался компрессорами, установленными на обеих сторонах туннеля, и передавался на значительные даже по современным меркам расстояния.

 

Централизованное производство.

 

Опыт, приобретенный людьми в построении сетей сжатого воздуха, а также появление более мощных компрессоров, сделали возможным создание централизованной системы производства сжатого воздуха, размещенной в помещениях канализационной системы Парижа.

 

Компрессорная Парижа была запущена в 1888 году с суммарной мощностью компрессоров 1500 кВт, а уже к 1891 году мощность была увеличена до 18000 кВт. Уникальная центральная компрессорная станция Парижа существует до сих и продолжает использоваться.

 

Еще одной вехой в развитии компрессорных технологий стало создание часов, минутная стрелка которых перемещалась не плавно, а каждые 60 секунд по импульсу сжатого воздуха от удаленной компрессорной станции.

 

В то время стало очевидно, что сжатый воздух может не только переносить энергию, но и переносить сигналы, причем быстро и на значительные расстояния.

 

Современное применение

 

В настоящее время применение сжатого воздуха и газов настолько велико, что не хватит и нескольких лет, чтобы описать все случаи.

 

Из самых последних интересных увиденных применений могу отметить применение компрессоров в составе снежных пушек на горнолыжных курортах.

 

 

Или использование сжатого воздуха для пневматических устройств в составе кранов, которые применяются на металлургических комбинатах.

 

 

На этом все.

Комментарии к данной записи вы можете оставить в форме ниже.

 

С уважением,

Константин Широких

 

Вернуться в раздел Все статьи