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Pneumática

(thanks to John Reid - www.teamhurtz.com) Existem diferentes formas de criar um sistema pneumático, esta é a descrição de um sistema funcional, sendo utilizado no robô de combate ingles conhecido como Killerhurtz para acionar sua arma, um machado vertical de 4 Kg.



Nota: 1 bar = 1 atm(atmosfera) = 14.5 psi
A pressão máxima permitida na Guerra de Robos = 1000psi (69 bar)

Esta é uma considerável pressão, então devemos ter certeza que todas as conexões e tanques atendam as regras, sendo que todos os vasos devem suportar pressões máximas de 20% acima da pressão de trabalho.

Tanque de alta pressão


Extintor de incendio com CO2. Pressão de até 200bar, sendo funcional e seguro, a valvula e o conector podem ser utilizados, entretanto é melhor usar valvula com parafuso, como na figura abaixo.

Neste projeto foi utilizado CO2 liquificado em torno de 50 bar/750 psi - CO2 se torna liquido em torno desta pressão com temperatura ambiente. Quando a válvula é aberta, a pressão aumenta e parte do liquido se dilata para produzir mais gás. Este processo absorve muito calor, por isso uma alternativa é usar Nitrogenio ou ar comprimido, que mesmo necessitando um um tanque maior, por não serem líquidos, porem não existe o risco de congelamento ou da pressão do líquido danificar os selos de proteção do regulador.

Alternativas:

- tanques de mergulho

- cilindros de oxigênio usados em serviços de emergência

- tanques de armas de paintball




Esta é a válvula fornecida nos extintores de incendio. No lado direito existe um parafuso que contem um diafragma calibrado em 190bar, para prevenir que o tanque exploda se existir pressão acima do suportado, então NÃO o remova!

Regulador




Esta figura mostra um regulador de dois estágios de nitrogênio. A conexão é diferente da utilizada em CO2, então foi utilizado um pequeno pedaço de tubo para acopla-lo ao tanque.
O regulador é usado para reduzir a pressão de 69 bar do tanque para 10 bar usado pelo cilindro atuador.
Normalmente o regulador tem dois medidores acoplados, um para medir a pressão da fonte ( 69 bar ) e outro para medir a pressão de saída, regulada em 10 bar.




Tanque e regulador montados. Tambem tem uma válvula manual usada para despressurizar o sistema depois de um combate. Tambem pode ser deixada aberta fora da arena, para garantir que não exista pressão no sistema. Existe tambem a alternativa de não se utilizar o regulador e usar cilindros conectados direto ao tanque, desde que estes possam suportar a pressão.



Tubos e encaixes



Tubos pneumáticos de plástico - disponiveis em tamanhos de 4mm a 14mm. O tubo azul da esquerda é de poliuretano flexivel. O tubo branco de nylon é menos flexível, mas tem uma espessura menor, sendo uma espessura interna maior, tendo desta forma um fluxo de gás maior.
Note que este tubo é apenas para pressões baixas (150psi/10bar, depois do regulador).
Encaixes - disponíveis em tamanhos que acoplam diretamente nos tubos, tendo tambem encaixes com rosca com diversos tamanhos.

Válvula Solenóide pilotada

Válvula solenoide com 2 vias e 5 terminais
Tradução:
  • 2 vias = 2 posições - liga/desliga ou extende/retrai
  • 5 terminais = 5 conectores - um para alimentação, dois para cilindros e dois para exaustão. Na figura são vistos o de alimentação (central) e os dois para exaustão.
    Esta válvula é desenvolvida para operar um cilindro de dupla ação.
  • Solenoide = atuação ocorre elétricamente com assistência de ar (válvula piloto), ou seja o solenoide apenas abre uma pequena valvula que faz com que o ar do sistema abra a válvula principal. Desta forma pequenos solenoides podem operar válvulas com grande capacidade de pressão, do que se forem ligados diretamente a válvula principal.


  • Bobina (a esquerda) é disponibilizada em diversas tensões - 12/24/240V, sendo controlada pelo receptor do controle remoto através de circuitos de interface.



    Este diagrama mostra o fluxo de ar através da válvula solenoide em dois estágios.



    Tanque de baixa pressão




    Extintor de incendio com pó seco, suporta até 20bar.
    Atua como um 'buffer' para o pistão, ou seja, como o regulador pode não fornecer um fluxo suficiente para o pistão de forma rápida, este tanque executa esta função.


    Cilindro




    A maior parte dos cilindros/atuadores funcionam com pressões de 10bar/150psi, entretanto, alguns são de 200psi. Disponíveis em um grande numero de formas e tamanhos.
    Dupla ação - um terminal para extender (conectado no tubo azul) e outro para contrair. Tem parada final ajustável para diminuir a velocidade do pistão no final do curso. O lacre de proteção foi removido no lado do terminal de extender para garantir nenhuma perda de velocidade durante o acionamento, enquanto que do outro lado foi mantido para diminuir a velocidade do pistão e do machado no final do curso. Para calcular a força gerada por um cilindro, simplesmente multiplique a pressão (10bar/150psi) pela área do cilindro do pistão. Este cilindro tem 100mm, então a força gerada é de 800kg, na qual se pode considerar uma perda de até 25% devido a força de fricção.



    Válvula de exaustão rápida




    Pode se usar uma destas conectadas no cilindro.
    Como o cilindro está pressurizado após o acionamento, a válvula de exaustão abre e rapidamente retira o gás do cilindro, aumentando a velocidade de acionamento e retorno, fazendo com que o gás não precise retornar pela válvula solenóide.


    Sistema de Carga




    Para encher o tanque, é necessário existir alguma forma de se conectar a um garrafa de alimentação.
    Este sistema necessita ser cuidadosamente desenvolvido e testado devido as grandes pressões envolvidas. Mangueiras hidráulicas são uma escolha popular. Uma válvula de escape montada nesta mangueira irá permitir a reitrada do gás de dentro desta mangueira antes de desconectá-la.
    O uso de CO2 é mais fácil pois suas pressões são de 50bar/750psi nas garrafas, então não existe o perigo de explosão do tanque na hora de se carregar. Estas garrafas de CO2 podem ser encontradas com líquido ou gás.
    Nitrogenio, entretanto, é armazenado com pressões de 230bar/3300psi, sendo necessário algum sistema para limitar a pressão de saída na hora da carga.



    Mangueiras Hidráulicas



    Podem ser usadas mangueiras hidráulicas de forma que o regulador seja montado longe do tanque principal. Conectores de encaixe rápido são a escolha certa para se usar com estas magueiras. Esta mangueira tem 6mm de diâmetro interno e pode suportar pressões de 210bar. A camada externa é preparada para se evitar o aparecimento de bolhas.

    Tudo junto agora...

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