Pneumatyka.com Powietrze jako medium robocze do sprężarek

Powietrze jako medium robocze – krótka historia

Wykorzystanie sprężonego powietrza towarzyszy człowiekowi od początku jego świadomości. Prazastosowaniem było prawdopodobnie rozdmuchiwanie żaru, dla podtrzymania płomienia. Pierwszymi mechanicznymi sprężarkami zostały miechy, stosowane już w 3 tysiącleciu przed naszą erą.

Rys. 1. Staroegipskie malowidło przedstawiające zastosowanie miechów.

Fakt technicznego zastosowania bojowego pneumatyki opisany jest w biblii w Księdze Jozuego (Joz 6.12 – nn), gdzie ciśnienie powietrza generowanego przez trąby zniszczyło niezdobyte mury twierdzy Jerycho, (choć inna teoria głosi, że mury runęły pod wpływem infradźwięków – specyficznego ciśnienia akustycznego).

Rys. 2. Artystyczna wizja zniszczenia murów Jerycha przez izraelitów.

Udokumentowane jest także inne bojowe zastosowanie pneumatyki, gdzie w wyrzutniach (kuszach) Ktesibiosa cylindry pneumatyczne wspomagały siłę miotającą.

Rys. 3. Rekonstrukcja wyrzutni Ktesibiosa.

Najstarsze pokojowe (kultowe) znane zastosowanie sprężonego powietrza pochodzi ze starożytnego Egiptu. Podgrzewane ciepłem paleniska powietrze, rozszerzając się wypierało wodę, która zwiększając ciężar obciążnika, poprzez system lin z bloczkami otwierała obrotowe wrota świątyni.

Rys. 4. Rekonstrukcja mechanizmu otwierającego drzwi świątyni.

Starożytna wiedza o wykorzystaniu sprężonego powietrza została zawarta w dziele „Pneumatyka” napisanym przez Herona z Aleksandrii. W epoce renesansu wykorzystaniem możliwości technicznych sprężonego powietrza zajmował się Leonardo da Vinci. Musiało jeszcze upłynąć kilka wieków, by możliwości wytwórcze pozwoliły na powszechniejsze zastosowania maszyn nad i podciśnieniowych. W XVII wieku Otto von Guericke zademonstrował na rynku
w Magdeburgu słynne „półkule” gdzie panujące wewnątrz podciśnienie nie pozwoliło rozerwać zaprzęgami końskimi dwóch wydrążonych i uszczelnionych połówek.

Rys. 5. Rycina przedstawiająca eksperyment von Guericke z półkulami magdeburskimi.

Praktycznie w przemyśle „siłę próżni” zastosował w XVIII wieku Thomas Newcomen, konstruując „maszynę ogniową tłokową” do odwadniania kopalń.

Rys. 6. Widok tłokowej ogniowej maszyny Newcomena.

Od urządzenia Newcomena, do silnika parowego i sprężarki tłokowej była już bardzo prosta droga. Pierwszą, ze stalowym mechanizmem roboczym, skonstruował Wilkinson w 1757 roku, James Watt swoje rozwiązanie zaprezentował dwadzieścia lat później. Wiek XVIII i XIX to rozwój sprężarek tłokowych o coraz większym stopniu komplikacji oraz sprężarek przepływowych – turbosprężarek.

Rys. 7. Dwustopniowa XIX wieczna sprężarka tłokowa z napędem pasowym.

Rys. 8. Wielostopniowa turbosprężarka osiowa. XIX wiek.

Na początku XX wieku sprężarkę łopatkową (wtedy „wietrzak obrotowy”) opatentował Karl Wittig. Prawie w tym samym czasie powstała sprężarka Lysholma (śrubowa). Pod koniec XX wieku sprężarki tłokowe zostały wyparte
z zastosowań przemysłowych, zaś w XXI coraz bardziej zwiększa się zainteresowanie maszynami łopatkowymi ze względu na ich wyższą sprawność energetyczną i dwukrotnie mniejsze koszty eksploatacji w stosunku do śrubowych w rachunku ciągnionym.