История изобретения компрессора
На сегодняшний день наиболее популярными энергоносителями в промышленности являются сжатый воздух и электричество. О том, что собой представляет электричество, и что такое электрические приборы, имеется большое количество информации. А вот о том, какими возможностями обладает сжатый воздух, известно не совсем много.
Изучение свойств сжатого воздуха происходит одновременно с постижением других областей науки и техники. В тот момент, как преимущество пневматики над ее конкурентами стали очевидными, резко ускорилась ее разработка.
Развитие компрессоров и техники, основанной на принципе сжатого воздуха, происходило крайне медленно. Как это ни странно звучит, но первым таким агрегатом считаются человеческие легкие. Это и не удивительно, ведь при помощи сжатого в легких воздуха осуществлялось разжигание огня. Другой компрессорной техники в то время просто не существовало. Вместимость и эффективность легких порой просто поражает. Если вдуматься, то одно человеческое легкое способно переработать до 100 л воздуха всего за минуту, а это примерно шесть кубометров воздуха в час! При этом давление, создаваемое легкими, способно достигать 0,08 бар. Именно это делает легкие очень надежным, а главное эффективным компрессором.
Со временем возможностей легких стало недостаточно для решения определенного круга задач, например, для нагнетания воздуха при плавке меди, золота или свинца. О производстве руды и металлов высокого качества и говорить не приходилось. Именно поэтому появилась необходимость в изобретении устройства, которое бы давало возможность развивать температуру до 1000 градусов и выше. Сначала использовали воздушные потоки, которые сходили с горных хребтов и возвышенностей. Позже стали использовать воздуховодные трубы, при помощи которых воздух направлялся непосредственно к месту накаливания, что позволяло раскалить угли достаточно сильно. Недостатком такого способа является то, что он наиболее эффективен для малого количества материала, но не для массового производства.
Чтобы данную проблему решить, еще в середине третьего тысячелетия до нашей эры человек изобрел ручные меха, а немного позже меха, приводимые в движение при помощи ножного механизма. Изобретение этих устройств было актуально, ведь производство бронзы стало очень важным направлением производства. Осуществить это без соответствующего оборудования было бы очень сложно и изнурительно.
По-настоящему осознанное использование энергии воздуха было осуществлено изобретателем из Греции Ктесибием ближе к концу третьего века до нашей эры. Он сконструировал и построил гидравлический механизм, который использовался для гашения и сохранения вибраций. Также он усовершенствовал катапульту. Она использовала энергию сжатого воздуха и развивала мощность, сравнимую с современным реактивным двигателем.
В первом веке до нашей эры архитектором Хероном из Александрии был разработан механизм автоматического открывания дверей. Он использовался в храме, а возможность его появления была обусловлена постоянной поддержкой пламени на алтаре. Огонь нагревал воздух, который из-за этого вытеснял воду из одного резервуара в другой. А далее уже тяги с гирями приводили в движение дверь.
После этого аж до 17 века нашей эры было затишье в изучении свойств сжатого воздуха. В 1663 году ученый Б.Паскаль доказал, что принципы, который на тот день применялись в гидросистемах, актуальны для сжатого воздуха. Именно этому ученому принадлежит открытие закона об увеличении энергии: энергия, производимая на одном конце герметичного контейнера, увеличивается в сто раз на другом его конце.
Примерно в это же время ученым Д.Папиным был описан метод транспортировки предметов по трубам – как его назвали пневмотранспорт. А уже в 1810 году энергия сжатого воздуха стала использоваться при передвижении поездов. Вестингхаузом в 1869 году был представлен пневматический тормоз. Через несколько лет им же был создан тормозной двигатель своего образца. Принцип его действия следующий: к тормозам в момент торможения прикладывается повышенное избыточное давление. Скачок давления может быть обусловлен, например, разрывом шланга. В данный момент происходит полное торможение, что делает такую систему первой в своем роде безотказной. Данный принцип в грузовых автомобилях применяется и поныне.
Одновременно с этим Латимер Кларк и Раммель создали в Лондоне так называемую пневматическую почту, которая состояла из тележек, перемещающихся по туннелю. Позднее такой тип почты, который отличался неплохой надежностью, появился во многих городах США и Европы.
В 1857 году развитие пневматических устройств получило мощный толчок. Именно в этом году при строительстве тоннеля через Мон-Сени использовалась новая технология бурения породы. Был применен бурильный молоток со специальным пневмоприводом. Позднее стал использоваться ударный забойный двигатель нового образца, который также использовал пневмопривод, и был построен по тому же принципу. Воздух, сжатый в компрессорах, подавался к молотку с обеих сторон туннеля. Эти события стали мощным импульсом для дальнейшей разработки новых более совершенных пневмоустройств.
В частности, позднее стали разрабатываться настоящие пневмосети. Использоваться впервые они стали в каналах сточных вод. Дальнейшим развитием пневмосетей и началом их признания стало появление уникальных часов, в которых минутная стрелка перемещалась благодаря импульсу, передаваемому ей мощной станцией с компрессором. В этот же период было открыто, что пневмосеть не только переносит энергию, но может и передать сигнал на значительные расстояния.
В середине двадцатого века в США высокую скорость потока сжатого воздуха стали использовать также и для обработки сигналов, а не только передачи. Также появилась струйная техника, которая была основана на пневматике низкого давления. В определенных пределах струйная техника работает очень точно, за счет чего ее используют даже в оборонных системах. Отличает такую технику полная невосприимчивость к электромагнитному излучению.
На сегодняшний день струйная техника используется в узкоспециализированных областях. Понемногу микроэлектронные технологии в сфере обработки и передачи сигналов вытесняют струйную технику. Но все же объемы продаж компрессоров не снижаются, а наоборот растут с каждым годом.
Статьи о компрессорах:
