Как работает пневмопочта: О системах пневмопочты | TranspoSmart

О системах пневмопочты | TranspoSmart

Клиника “Скандинавия”

«Наша компания предоставляет пациентам практически полный спектр медицинских услуг. Мы заняли лидирующие позиции на рынке, нам удалось собрать уникальную команду профессионалов, которые обладают большим опытом и стремятся быть лучшими во всем. Очень важно освободить наших высококлассных специалистов от простых задач по доставке материалов по клинике»

Глеб Михайлик
генеральный директор ООО «АВА-ПЕТЕР»

Санкт-Петербург, Россия.

Karolinska University Hospital Huddinge, Stockholm

«Мы экономим около 1,5 часов в смену. Это время, которое мы можем теперь использовать,
чтобы сосредоточиться на нашей работе, заботясь о наших пациентах»

“We save about 1.5 hours per shift. This is time we can now use to focus on our job, taking care of our patients”

Kitti Szöke
Head of emergency surgical unit
KAVA at Karolinska Stockholm, Sweden

Стокгольм, Швеция

Stanford University Medical Center

«Пневмопочта позволила нам устранить удаленные службы и увеличить централизацию услуг»

“The tube system has given us the opportunity to eliminate remote services in peripheral areas and to have more centralization of services”

Lou Saksen,
Vice President of General Services
at Stanford University Medical Center.

Стэнфорд, Калифорния, США

Центр имени В.А. Алмазова

«Персонал центра состоит из высококвалифицированных сотрудников, первоочередной задачей которых является работа с пациентами. Экономия времени специалистов и их ориентация на заботу о посетителях центра является важной причиной, по которой время сотрудников не должно расходоваться на простые транспортные задачи. После введения в эксплуатацию системы пневматической почты, сотрудники были от них освобождены.»

Е.В. Шляхто – генеральный директор Центра, академик РАН
Национальный Медицинский Исследовательский Центр им. В. А. Алмазова

Санкт-Петербург, Россия.

 

Центр имени А.М. Никифорова

В нашей клиникe система пневматической почты упрощает работу персонала и позволяет повысить качество обслуживания пациентов. В частности, она позволяет оперативно доставлять кровь и различные материалы на исследование в лаборатории, что значительно сокращает время анализа, и непродуктивные перемещения медперсонала на территории больницы. Теперь медработники уделяют больше времени пациентам.

Директор Центра экстренной и радиационной медицины имени А.М. Никифорова
Алексанин С.С.

Санкт-Петербург, Россия.

 

Schwarzwald-Baar Klinikum. Villingen-Schwenningen.

“В прошлом персоналу отделений приходилось собирать образцы и доставлять их вручную, преодолевая большие расстояния. Теперь образцы в лабораторию доставляются быстрее, а время в пути у нас составляет максимум две-три минуты. Это позволяет нам быстрее работать с образцами и, в частности, результаты доступны быстрее”

“Früher mussten die Einsender die Proben in die Hand nehmen, diese transportieren, waren lange unterwegs. Jetzt sind die Proben schneller im Labor, mittlerweile sind wir bei Reisezeiten von zwei bis drei Minuten maximal. Somit können wir schneller mit den Proben arbeiten und insbesondere stehen die Ergebnisse schneller zur Verfügung.”

Petra Saile
Laborleiterin am Schwarzwald-Baar Klinikum
Villingen-Schwenningen. Deutschland.

вчера, сегодня, завтра… / Аналитика

⇡#История

Пневматическая почта — любопытнейший вид системы перемещения как почты, так и небольших грузов под действием сжатого или разреженного воздуха. По особым трубопроводам, расположенным под землей, специальные пассивные контейнеры (капсулы) на приличной скорости переносятся из одной точки в другую. Название почты прозрачно: оно происходит от греческого слова «пневматикос» — «воздушный».

Кстати говоря, греческие «корни» пневмопочты самые настоящие. Ведь первыми использовать сжатый воздух научились древние греки. Так, древнегреческий физик-изобретатель Ктесибий Александрийский (приблизительно 285-222 гг. до н.э.) сконструировал гидравлис (гидравлический орган), вакуумный насос и катапульту, метавшую копья с применением сжатого воздуха. Свои мысли Ктесибий изложил в ряде научных работ, включая труд «О пневматике», который, правда, до наших дней не дошел.

Большое влияние на развитие пневмотранcпорта оказал древнегреческий инженер Герон Александрийский, живший в I веке до н.э. Основы пневматики были описаны им в знаменитом трактате «Пневматика».

Дени Папен

С падением античной культуры и распространением христианства в Европе наступили так называемые «темные времена», потому о пневматической почте как о средстве обмена почтовыми сообщениями заговорили лишь в XVII веке. Говоря более конкретно, французский физик Дени Папен (Denis Papin) в 1667 году предложил данный вид связи. Используя небольшую разницу давлений в трубе, Папен выяснил: на объект, помещенный в трубу, воздействует сила, способная придать объекту некоторую скорость. Таким образом, теоретически возможность транспортировки небольших предметов под воздействием сжатого воздуха была убедительна обоснована.

Однако до создания пневмопочты было еще далеко. Только в 1792 году сжатый воздух впервые применили для транспортировки письменных сообщений по трубе. Данная система располагалась в пятидесятиметровой колокольне Венского собора Святого Стефана. Она была соединена со сторожкой, куда по трубопроводу в специальном металлическом патроне посылали письменное сообщение о замеченном с колокольни пожаре в городе. В таком виде конструкция функционировала до 1855 года и представляла собой первый тип пневмопочты («внутренний»), когда система располагается в одном здании. Другой тип («внешний») — пневматическая почта, связывающая различные районы или здания города, — был реализован позднее: в 1854 году в Лондоне.

Иосия Латимер Кларк

Заслуга создания первой городской пневмопочты принадлежит Иосии Латимеру Кларку (Josiah Latimer Clark), запатентовавшему способ «для передачи писем или посылок между местами посредством давления воздуха и вакуума». Система Кларка состояла из труб диаметром 1,5 дюйма, проложенных между Лондонской фондовой биржей и Центральным телеграфом (около 200 м). По ним со скоростью порядка 6 метров в секунду перемещались цилиндры с письмами, бандеролями и небольшими посылками.

Справедливости ради стоит упомянуть и создателя почтовой марки Роуленда Хилла (Roulend Hill), смоделировавшего систему подземных пневматических труб для ускорения пересылки писем.

Летом 1861-го лондонская компания Pneumatic Despatch Company, основанная двумя годами ранее, провела демонстрацию пневматической транспортной дороги в Баттерси. По трубам 30-дюймового диаметра были успешно перевезены груз весом до трех тонн и даже несколько пассажиров, помещенных в лежачем состоянии в четырехколесную вагонетку.

Испытания пневматической транспортной дороги в Баттерси

Постоянная линия с упомянутыми «тележками» стала действовать между железнодорожной станцией Эустон и почтовым офисом северо-западного района на улице Эверсхолт с зимы 1863 года. В одном транспортном средстве умещалось до 35 мешков с почтой. Время перемещения между терминалами составляло около минуты. Первое прибытие «тележки» с почтой стало событием национального масштаба и было освещено в газете London News 18 февраля 1863-го.

Почтовая пневматическая система Pneumatic Despatch Company была во многом уникальной и кроме еще пары мест нигде более не строилась. В 1874 году она перестала эксплуатироваться. Не помогло даже личное перемещение главы компании в «тележке» — наглядная демонстрация безопасности данного метода перевозки. Два транспортных средства были отреставрированы в 1930-м, сейчас они хранятся в музеях Лондона и Йорка.

«Пневматическая машина» на заслуженном отдыхе

Зато эффективность лондонской пневматической почты в ее «классическом» виде, взявшей на себя часть трафика телеграфных линий, была по достоинству оценена во всем мире — аналогичные системы создавались в Берлине (1865 год), Париже (1866-й), Вене (1878-й), Праге (1887-й), Филадельфии (1892-й), Нью-Йорке (1897-й), Рио-де-Жанейро…

Если в Лондоне транспортные трубы располагались звездообразно, отчего различные приемные станции сообщались непосредственно лишь с центральной, то в ряде европейских городов (например, в Париже, Берлине и Вене) расположение труб было кругообразное, потому отдельно взятые станции могли «контактировать» друг с другом.

Кстати говоря, в Берлине в 1884 году почтовая пневматическая сеть кругообразного типа была преобразована в звездообразную. Бурное развитие германской пневмопочты (по-немецки — «Rohrpost») во второй половине XIX века связано с деятельностью генерал-почтмейстера Германской империи Генриха фон Стефана (Heinrich von Stephan) — основателя Всемирного почтового союза.

К 1900 году в Берлине, а также в предместьях Шёнеберг, Риксдорф и Шарлоттенбург, общая протяженность труб почтовой пневматической сети составила почти 120 км. Сеть объединяла 53 станции. Трубы использовались чугунные, они имели внутренний диаметр 6,5 см и были закопаны на глубине 1,25 м. Длина пересылаемых алюминиевых капсул составляла 15 см.

Схема берлинской почтовой пневматической сети (1928 год)

В 1913 году с помощью германской пневмопочты было доставлено более 12 миллионов почтовых отправлений.

В 1916 году журнал Union Postale опубликовал статистические данные о пневматической почте всего мира. Оказывалось, что протяженность труб составляла примерно 1000 км, из которых более 400 км «принадлежало» французской пневмопочте. Данные 1934 года подтвердили первенство галлов — наиболее протяженной в мире была парижская сеть пневмопочты длиной 437 км.

Российская империя также не осталась в стороне от прогресса — на отдельных почтамтах Санкт-Петербурга и Москвы была установлена пневмопочта для ускорения перемещения корреспонденции. В дореволюционной Российской Империи для обозначения пневматической почты употреблялся термин «воздушная почта», в настоящее время имеющий иной смысл.

Трехместный самолет ДБ-2Б «Родина» был оснащен пневмопочтой

Имелась пневмопочта и в крупных городах Советского Союза. Более того, устанавливалась она даже в самолетах, например в АНТ-20 «Максим Горький» и ДБ-2Б, «Родина» (на последнем 24-25 сентября 1938 года был установлен женский мировой рекорд дальности беспосадочного полета по прямой).

Большое значение в СССР пневмопочта приобрела на железных дорогах. Одной из первых подобная система была пущена в эксплуатацию в 1959 году на станции Ленинград-Сортировочный-Московский.

Популярность пневмопочты была столь велика, что для оплаты ее услуг в разных странах мира выпускались почтовые марки. Также широко печатались специальные конверты и почтовые карточки. Кроме того, отметки ставились особыми штемпелями и ярлыками [8].

Итальянская марка для пневмопочты

⇡#Настоящее и будущее пневомпочты

С течением времени пневматическая почта стала сдавать свои позиции, как, впрочем, и обычная почта. Связано это было со стремительным развитием телефонной, факсимильной связи и (начиная с середины 90-х годов прошлого века) электронных способов обмена информацией. Люди постепенно стали все меньше писать «бумажных» писем и отправлять открыток и все больше — общаться посредством телефона, а затем и Интернета.

С обычной же почтой пневматическая не конкурировала. Технологически она имела ограничение на дальность, но зато обладала рядом преимуществ. Таким образом, пневмопочта удачно дополняла почтовую сеть, позволяя разгружать потоки писем, бандеролей и посылок в больших городах.

Что касается упомянутых преимуществ пневмопочты, то среди них можно назвать подземное расположение, высокую скорость передачи, а также возможность транспортировки небольших предметов. Это последнее свойство позволило пневматической почте выжить и в эпоху «тотального» электронного обмена информацией.

Пнвмопочта может доставлять не только письма…

В самом деле, ведь c помощью так любимой нами электронной почты не перешлешь денежную купюру, мелкую деталь, инструмент или кусок горной породы. А скорый обмен этими и многими другими предметами жизненно необходим в самых разных учреждениях, включая банки, гипермаркеты, больницы, научные институты, промышленные предприятия и т.д.

Вот почему и в наши дни пневмопочта в отдельно взятых учреждениях исправно функционирует. Естественно, чугунные трубы ушли в прошлое, уступив место полимерным. Да и остальное оборудование тоже современное: программируемые микрочипы, операционные системы, компрессоры, стабилизированные источники питания, блоки управления компрессором, оптические датчики, рабочие станции с пультами управления и т.п.

Например, берлинский клинический комплекс «Шарите» (фр. Charité) построил себе пневматическую сеть длиной в 25 км. Ежедневно по ее трубам лаборатории и отделения обмениваются сотнями и даже тысячами рентгеновских снимков, готовых анализов, проб крови…

А в Российской государственной библиотеке (бывшая Библиотека им. В.И. Ленина) до сих пор функционирует «внутренняя» пневматическая система, установленная в 70-х годах прошлого века. По трубам этой пневмопочты посылают листки требования читателей.

И подобных примеров функционирования пневматической почты в наши дни можно приводить много…

Современная система пневмопочты в Праге

Что касается «классических» почтовых пневматических сетей, то и они использовались достаточно долго. В ХХ веке городские системы существовали в Париже (до 1984 года), Лондоне и Гамбурге. Быть может, самая последняя пневматическая почта функционировала в Праге. Появилась она в пятой по счету в мире и до марта 1899-го использовалась для деловых пересылок, после чего отправка писем и телеграмм стала доступна и для обычных горожан. К сожалению, крупное наводнение 2002 года вывело из строя пять из одиннадцати машинных отделений пневмосети. Чешская телекоммуникационная компания Telefónica O2 занялась ее восстановлением, и сегодня более половины работ уже выполнено.

⇡#Как работает пневмопочта

Основные элементы установок пневматической почты: приемное и отправительное устройства, трубопроводы, транспортные контейнеры (капсулы), воздуходувки.

Общий принцип работы пневматической почты следующий. Капсулы по трубопроводу движутся благодаря действию сжатого или разреженного воздуха. На начальном этапе существования пневмопочты насосы, нагнетавшие либо разрежавшие воздух в специальных железных резервуарах, приводились в действие паровыми машинами. От упомянутых резервуаров отходили трубы. Чтобы отправить в путь капсулу, вложенную в трубу, нужно было повернуть кран. Поскольку диаметр капсулы был меньше внутреннего диаметра трубы, ее концы (два, реже — один) «одевали» в кожу или фетр, тем самым создавая уплотнительные головки для герметизации.

Капсулы французской пневмопочты (слева — более современный тип, используемый с 30-х годов ХХ в.)

Чтобы предохранить капсулу от удара по приходе к пункту назначения, ей навстречу пускался поток воздуха, который и гасил скорость. Само прибытие капсулы сопровождалось звуковым сигналом.

Материал труб с течением времени менялся. От чугуна создатели пневматических почтовых сетей перешли на латунь, сталь, дюралюминий; во второй половине ХХ века стали чаще использовать полихлорвинил.

Современные системы пневматической почты состоят из таких основных элементов, как компрессор, центральный контроллер, стабилизированный источник питания, блок управления компрессором, магистральный трубопровод, маршрутные стрелки, рабочие станции с пультом управления.

С центрального контроллера на компрессор может поступать команда на давление или на разрежение в системе, чем определяется направление движения капсулы. За плавное торможение отвечает байпас с системой клапанов.

Отдельные участки трубопровода соединяют автоматические маршрутные стрелки, определяющие путь движения капсулы.

Чтобы отправить капсулу, пользователю необходимо набрать на клавиатуре адрес станции-получателя, затем вставить капсулу в приёмное отверстие. Далее за дело принимается центральный контроллер, определяющий путь от станции-отправителя до станции-получателя, а также устанавливающий маршрутные стрелки в необходимое положение.

Схема аптечной пневмосвязи, предлагаемой немецкой фирмой Sumetzberger

Прохождение капсулы контролируется с помощью специальных датчиков.

Если за определенное время капсула не приходит к получателю, система блокируется и автоматически переводится в режим диагностирования. Производится «всасывание» с каждой рабочей станции имеющихся в системе капсул до байпаса и отправление обнаруженных капсул на станцию «сброса».

⇡#Заключение

За более чем двухсотлетнюю историю пневматическая почта пережила подъемы и спады. Несмотря на научно-технический прогресс, она сумела выжить и в условиях электронного обмена информацией, благодаря своей способности быстро и надежно доставлять грузы небольшого размера. Практически утратив к концу ХХ века свою значимость системы, пересылающей корреспонденцию (письма, открытки), пневмопочта как бы вернулась к истокам, став важным (а порой и незаменимым) элементом коммуникации внутри здания.

Современные госпитали, банки, научно-промышленные комплексы, библиотеки и тому подобные организации активно пользуются пневматической почтой, оснащенной оборудованием по последнему слову техники. А это значит, что пневмопочта «внутреннего» типа будет существовать до тех пор, пока ученые не реализуют на практике телепортацию материи, то есть еще очень и очень долго…

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Система пневматической почты — PL Engineering

Материал из PL Engineering

Обратиться к менеджеру

          Назначение

          Системы пневматической почты предназначены для пересылки физических объектов, заключённых в специальных контейнерах- капсулах между двумя и более приёмо-передающими станциями как в пределах одного, так и между зданиями по системе трубопровода со скоростью 5-8 м/с.

          Они позволяет отправлять всё, что можно поместить в капсулу — оригинальные документы, банкноты, небольшие предметы, лабораторные анализы, медицинские препараты, образцы, горячие и холодные пробы стали.

          Как работает пневмопочта

          Пневматическая система является дополнением к электронным средствам передачи информации. Приемо-передающие устройства (станции) устанавливаются в самых важных точках здания или комплекса и связываются между собой пластиковыми трубами (диаметр от 63 до 200 мм). Для безопасной пересылки документы или деньги вкладываются в капсулу и отправляются в любое необходимое место организации или банка по трубам за счет изменения давления воздуха, создаваемого компрессором. Трубы можно располагать под землей, за подвесным потолком, под фальшполом и вдоль стен. По аналогии с железной дорогой, для выбора пути следования капсулы применяются маршрутные стрелки. В соответствии с заданной программой стрелки соединяют между собой несколько трубопроводов в определенной последовательности. Маршруты движения капсул контролируются микропроцессором, который обеспечивает множество других функций, таких как: приоритетная доставка, регистрация пересылок, разграничение доступа, накопление статистических данных о транспорте документов, дистанционное управление, тестирование и др. 

          Функциональная структура

• Рабочие станции — используются для отправки и приёма капсул
• Маршрутные стрелки — осуществляют перевод капсул с одной линии на другую
• Центральный контроллер — управляет работой всех устройств в системе
• Компрессорная установка — создаёт в системе требуемое для перемещения капсулы разрежение или давление воздуха.
• Магистральные трубопроводы – соединяют все компоненты в единую систему.

          Рабочие станции

          Рабочие станции используются для установки капсул в трубопровод, отправки их, приема и извлечения капсул из трубопровода.

          Условно рабочие станции можно разделить на три группы:

• неавтоматические станции;
• автоматические станции;
• станции, встроенные в стол.

          Маршрутные стрелки

          В зависимости от положения внутреннего механизма маршрутная стрелка соединяет участок трубопровода (вход) с одним из трех других участков трубопровода (выходы). Таким образом, образуется непрерывная линия трубопровода, по которой движется капсула от одной станции до другой.

          К стрелке могут подключатся как конечные приемо-передающие станции, так и другие стрелки. С помощью стрелок создаются «древовидные» системы пневмопочты практически любой сложности.

          Маршрутные стрелки могут устанавливаться в помещении в любом месте, в любом положении. Как правило, стрелки размещаются за подвесным потолком. В этом случае необходимо предусмотреть возможность их дальнейшего обслуживания.

          Центральный контроллер

          Центральный контроллер (ЦК) управляет всеми установленными в системе устройствами. ЦК следит за работой системы и отображает на дисплее ее текущий статус, отправляющую и принимающую в данный момент станции.

          ЦК программируется специфическая для каждой системы информация. Встроенная программа запуска полностью автоматически инициализирует систему после сбоев электропитания или ошибках в работе, извлекая из системы оставшиеся в ней капсулы.

          Встроенная тестовая программа позволяет вручную управлять и тестировать каждый компонент системы.

          ЦК позволяет подключить компьютер с установленным на нем специализированным программным обеспечением. Программное обеспечение ведет оперативный учет и контроль за состоянием системы. Компьютер может быть размещен в любом помещении на расстоянии до 100 м от центрального контроллера

          ЦК позволяет подсоединить напрямую к нему принтер, который в реальном времени будет распечатывать всю необходимую регистрационную информацию о всех пересылках и возможных сбоях системы. При этом указывается точное время и дата происходящих событий.
          Центральный компьютер смонтирован в оцинкованном металлическом корпусе, что является необходимой защитой от действия статического электричества, в избытке образующегося при работе пневмопочты.

          Центральный контроллер может быть смонтирован в любом удобном месте. Необходимо обеспечить доступ к контроллеру обслуживающего персонала.

          ЦК можно подключить к телефонной линии через модем и специальное устройство – преобразователь интерфейсов. В этом случае возможно дистанционное программирование, настройка и диагностика системы из офиса нашей компании. Доступ к центральному контроллеру по телефонной линии позволяет оперативно настраивать и устранять возможные неисправности системы в любой точке России без дорогостоящего выезда специалиста.

          Компрессорные установки

          Работа пневматической почты основана на создании давления воздуха и разряжения в магистральном трубопроводе. Для этих целей применяют компрессорные установки двух типов:

• однофазные ~220В
• трехфазные ~380В

          Оба типа компрессорных установок позволяют создавать и давлении и разряжение.

          Магистральный трубопровод

          Магистральный трубопровод соединяет рабочие станции между собой. Магистральный трубопровод состоит из следующих основных частей:

• трубы;
• закругления» трубопровода;
• соединительные муфты.

          Для правильной работы пневмопочты необходимо обеспечить точное соответствие диаметров трубопровода типу выбираемых капсул. Чем длиннее капсула, тем тоньше она должна быть. Наиболее распространенной в России и наиболее дешевой является система пневмопочты с диаметром трубопровода 110 мм. Возможно изготовление оборудования специальных размеров под заказ. Следует иметь ввиду, что нестандартные размеры трубопровода приводят к значительному удорожанию системы и увеличению сроков поставки.

          Капсулы

          Для пересылки по системе пневмопочты используются капсулы, в которые вкладывается груз.

          Капсулы изготавливаются из ударопрочного пластика и имеют различную конструкцию в зависимости от груза, который предполагается в них передавать. Капсула имеет вид полого цилиндра с меньшим диаметром, чем трубопровод. К цилиндру прикрепляются уплотнительные манжеты, диаметр которых равен внутреннему диаметру трубопровода. Такая конструкция позволяет капсуле проводить через повороты трубопровода без застревания.

          Размеры капсулы зависят от диаметра трубопровода и радиуса его поворота. Наиболее распространенными являются капсулы для трубопровода диаметром 110 мм типа NW 110.

          Применение

          Высокая скорость, надёжность и безопасность, а также простота в эксплуатации дают возможность наиболее эффективно использовать системы пневмопочты в:

• супермаркетах
• промышленности
• банках
• административных зданиях
• медицинских учреждениях

          В пределах ближайшего будущего, системы пневматической почты будут незаменимым способом транспортировки.

          Пнематические системы для супермаркетов

          В супермаркетах, предприятиях сферы обслуживания, пунктах оплаты услуг, кинотеатрах, развлекательных центрах, на заправочных станциях, одним словом, везде, где используются наличные деньги, находят применение системы пневмопочты. Для бизнеса такого рода пневмопочта давно доказала свою эффективность и фактически стала стандартным оборудованием обеспечения безопасности.

          Площадь, на которой размещается касса, когда-то была названа самым уязвимым квадратным метром в этом бизнесе. Объясняется это близостью выхода и большим скоплением людей, что служит идеальной почвой для попытки ограбления.

          Предотвратить ограбление, избежать телесных повреждений и последующих простоев в работе- это отличные аргументы в пользу пневмопочты.

          Еще один аргумент состоит в том, что повышается общая эффективность работы кассиров, так сдавать наличность можно равномерно в течение рабочего дня, не дожидаясь закрытия. Таким образом, удается избежать пиковых нагрузок на главную кассу и сверхурочной работы. Кроме того, теперь Вы можете отказаться от фиксированных по времени передач денег инкассаторам и проводить их в удобное для Вас время.

          Доставка наличности может осуществляться различными способами:

• В специальных мешках — для депозитов, направляемых в сейф или хранилище. Пачка денег кладется в мешок.
• В твердых капсулах, вмещающих больший объем наличности, капсулы могут закрываться на ключ.
• В одном направлении.
• В двух направлениях — в том случае, когда необходимо вернуть сдачу.
• Индивидуально, с регистрацией каждой операции.
• В индивидуальное место хранения — в случае, когда кассир несет ответственность за свои операции до конца смены.
• Через одностороннюю линию пересылки для заправочной станции.

          Пневмопочта на промышленных предприятиях

            Промышленные предприятия являются чрезвычайно сложными системами с многочисленными подразделениями и большим количеством разнообразных производственных участков. К производственному предприятию, как и к любому другому виду деятельности, предъявляются требования: снижение производственных расходов, максимальная производительность при одновременном поддержании стандартов качества. Для выполнения данных критериев промышленная пневмопочта представляет собой чрезвычайно быстрое, надежное и недорогое транспортирующее средство. 

           Применение пневмопочты на производстве значительно сокращает временные затраты, повышает надежность и оперативность системы контроля качества в соответствии с международным стандартом системы менеджмента качества ISO 9001:2005, а также повышает эффективность производства.

          Специальные станции позволяют полностью или частично автоматизировать процесс передачи проб в лабораторию. Капсулы автоматически загружаются, отправляются, принимаются и разгружаются, а пустые капсулы отправляются обратно в автоматическом режиме. Для передачи холодных и горячих стальных проб, а также агрессивных сред применяется оборудование, изготовленное из высокопрочных компонентов.

          Промышленные системы пневматической почты могут передавать практически все, что можно поместить в специальные капсулы: горячие или холодные стальные пробы, жидкости, порошки, гранулированные материалы, узлы и механизмы, микросхемы, инструменты и т. д.

          Пневмопочта на промышленном предприятии может оптимизировать документооборот между функциональными подразделениями, такими как заводоуправление, бухгалтерия, склады, участки комплектации, лаборатория и т. д.

        Пневматическая система в банках 

          Еще недавно нам приходилось общаться с банковским служащим через неудобное окошко. Сегодня банки предпочитают работать с клиентами индивидуально, окошки и очереди исчезли.

          Для банков разработана система безопасности, позволяющая сделать стойку операциониста «открытой» для клиентов. Доставка денег из хранилища в установленную в стойке станцию происходит быстро и бесшумно.

          Все системы спроектированы таким образом, чтобы сократить число необходимых движений и освободить руки операциониста. Капсулы имеют различные цвета, могут захлопываться или закрываться ключом. Любая часть системы легко впишется в интерьер Вашего банка. Возможностей слишком много, чтобы перечислять их полностью.

          Предлагаются такие способы организации пересылок:

• Система с двойными линиями предназначена для интенсивной пересылки.
• Система с одной линией как вариант системы с двойными линиями.
• Система с выдачей квитанций в хранилище или операционисту.
• Депозитная линия в сейф.
• Система с разделением линий для двух и более стоек операционистов.
• Автоматическая система операций с наличностью позволяет возвращать капсулы с деньгами обратно операционисту, а также оснащена бесшумным сигналом тревоги.
• Соединение с отдельными помещениями для разовых доставок и депозитов.
• Депозитные линии, проложенные от торговых центров и супермаркетов под землей.

          Пневмопочта в медицинских учреждениях

          В современных условиях пневмопочта стала неотъемлемой частью крупных медицинских центров и больниц во всем мире. Благодаря пневмопочте медицинский персонал может больше времени уделять пациентам, выполнять свои прямые обязанности, не тратя время на лифты и коридоры.

          Сеть труб делает доступной любую точку внутри здания и за его пределами. Пневмопочта работает быстро, бесшумно и стоит дешевле обычных видов транспорта. Капсула движется по трубам со скоростью 4-7 м/с.

          На практике такие системы используются для доставки:

• больничных карт пациентов из регистратуры
• анализов из отделений и операционных в лабораторию
• результатов лабораторных анализов
• рентгеновских снимков
• пакетов с донорской кровью и трансплантатов
• медикаментов в палату
• внутренней почты а также различных документов и небольших предметов.

          Для медицинских учреждений были разработаны специальные станции, небольшие по размеру, легко моющиеся и оснащенные дисплеем с удобной индикацией всех операций. Пересылаемые пневмопочтой предметы защищены от ударов и перегрузок.

          Особое внимание уделялось выбору материалов и разработке системы контроля. Исключены любые утечки воздуха в местах, где они недопустимы, например, в операционных. Материалы имеют закрытую ячеистую структуру, легко моются и обладают химической стойкостью.

          Специально разработанные программы и аппаратура обеспечивают приоритетную отправку, регистрацию и полный мониторинг процесса доставки. Здания госпиталей имеют различную планировку, поэтому пневмопочта имеет гибкую структуру и создаются специально для Вашего здания или нескольких зданий. Расстояние препятствием не является — линии могут быть проложены снаружи здания и под землей.

          В зависимости от требований доставка может осуществляться на низкой или нормальной скорости. На низкой скорости содержимое капсулы в процессе доставки пневмопочтой испытывает минимальные нагрузки, что важно для адекватного химического анализа (например крови).

          Преимущества использования систем

• эффективный документооборот (надёжная и безопасная пересылка платёжных документов, в том числе и денег)
• безопасность рабочего места кассира (система позволяет не накапливать большие суммы денег в кассе и сдавать деньги, в рабочие часы, не закрывая кассу)
• быстрота принятия решений на технологическом уровне, постоянный контроль качества (проведение экспресс-анализа)
• улучшение условий работы персонала, повышение производительности труда
• обеспечение современного уровня обслуживания клиентов

          Современные супермаркеты, банки, промышленные предприятия, офисы, больницы, аптеки все стараются обзавестись пневмопочтой — неотъемлемой частью автоматизации рабочего места сотрудника, которая обеспечивает безопасность, высокий имидж и экономию рабочего времени.

Как связь пришла в библиотеку: история пневмопочты

Экскурсоводы Ленинки рассказывают

На сайте Российской государственной библиотеки продолжается цикл публикаций «Экскурсоводы Ленинки рассказывают». Сегодня вместе с Юлией Алиевой, главным библиотекарем Центра по исследованию проблем развития библиотек в информационном обществе РГБ, мы изучаем историю пневмопочты.

Пневмопочта в библиотеке. Изображение: источник

Появлению пневмопочты поспособствовал технический прогресс, продвижению — пожарные и качественный менеджмент: экономический эффект при использовании пневмопочты достигается минимизацией расходов на содержание курьерской службы и возможностью сохранения конфиденциальности информации.

Слово «пневмопочта» греческого происхождения: πνευματικός — «пневматикос»: в переводе с греческого, «воздушный, дыхательный, ветряный». Пневмопочта — «воздушная почта». Так первоначально называлась пневматическая почтовая система Российской империи, а в настоящее время воздушность ассоциируется с авиадоставкой почты.

Пневматическая почта — это система транспортировки малых грузов, документов, под действием сжатого или разреженного воздуха (принцип пылесоса), как внутри одного здания (внутренняя), так и между комплексом зданий (внешняя). Простейшая система устройства подобной конструкции включает в себя трубопровод, контейнеры в виде капсул-патронов, куда закладываются пересылаемые ценности, станции приёма и отправки грузов и компрессор. Чем длиннее трубопровод, тем важнее мощность компрессора!

Кукольный театр Герона. Изображение: источник

История пневмопочты начинается в Древней Греции. Наибольшую известность среди ранних публикаций на эту тему получил труд Герона Александрийского (прибилизительно 1 век до н.э) — «Пневматика», в котором учёный описал конструкции различных сифонов, сосудов, насоса, шприца и самоходного механизма. Описанные Героном устройства и его теоретические выкладки нашли применение ещё при жизни их создателя, были востребованы современниками, не затерялись в веках, тексты переведены на различные языки, включая латынь. Герон создал много полезных устройств и теоретически обосновал принципы их работы. Например, «формула Герона» позволяет вычислить площадь треугольника по трём целочисленным сторонам, и список можно продолжать.

Далее наступают «тёмные времена» — Средневековье. Информация по исследованиям в области пневматических устройств в это время возможно и существует, но в только в профессиональной литературе.

Паровая машина Дениса Папена. Изображение: источник

В 1667 году молодой учёный, французский физик Дени Папен (Denis Papin) обосновал теоретическую возможность транспортировки объекта, помещённого в трубу, путём придания этому объекту ускорения с использованием силы давления и воздействия сжатого воздуха. Папен пришёл к выводу: если патрон или цилиндр для груза сделать длиннее, в него можно вложить почтовое отправление. Идея не вызвала интереса современников учёного и продолжать научные изыскания он не стал. Значительно позже, в 1916 году, журнал «Union Postale» опубликовал статистические данные, сопоставив пневматические почты мира. Согласно этому исследованию, совокупная протяженность мировой системы трубопровода пневмопочты составила на момент публикации данных примерно 1000 км, из которых более 400 км принадлежали соотечественникам Папена.

Спустя век, в 1792 году, идея Папена получила свое практическое применение в столице другого европейского государства — Вене. На колокольне собора Святого Стефана дежурные вели круглосуточное наблюдение за пожарной ситуацией в городе. Если где-то случался пожар, наблюдатель спускался вниз по крутой лестнице (процесс был хлопотный) и предупреждал курьера, который доставлял донесение в пожарную часть. Тогда и назрел вопрос о пересылке сообщения при помощи трубопровода из колокольни в сторожку. Это была внутренняя система пневмопочты. Конструкция с успехом функционировала до 1855 года.

Чёрный пенни. Изображение: источник

Внешняя городская система пневмопочты была создана английским инженером Иосием Латимером Кларком (Josiah Latimer Clark) в 1854 году — трубопровод был проложен между Лондонской фондовой биржей и Центральным телеграфом. Длина пути движения патрона с малым грузом составляла 200 м, скорость движения почтового отправления — около 6 м в секунду. Практичный англичанин запатентовал изобретение «для передачи писем и посылок между местами посредством давления воздуха и вакуума».

Подземная система трубопровода городской пневмопочты принадлежит английскому реформатору мировой почтовой системы Роуленду Хиллу (Roulend Hill), прославившемуся своим изобретением «черного пенни» — первой в истории почтовой марки.

В 1861 году в Лондоне молодая компания Pneumatic Despatch Company начала проводить демонстрацию пневматической транспортной дороги. Пневматические почтовые отправления стали привлекать к себе внимание за пределами Великобритании: в Германии (Берлин, 1865), во Франции (Париж, 1866) и далее во всей Европе, позже Америке и Бразилии, где создавались многообразные системы пневмопочты.

Фото: источник

История развития европейской пневмопочты второй половины XIX века связана с деятельностью генерал-почтмейстера Германской империи Генриха фон Стефана (Heinrich von Stephan) — основателя Всемирного почтового союза. В 1913 году с помощью германской пневмопочты было доставлено более 12 млн почтовых отправлений разных видов. Компрессоры приводились в действие  паровыми машинами.

В начале ХХ века на отдельных почтамтах Санкт-Петербурга и Москвы тоже заработала система пневматической почты. Гордостью москвичей было новое здание Центрального телеграфа — «Механизированный дворец» на Тверской улице, оборудованный современными средствами механизации, включая пневмопочту. При помощи новой почтовой системы связывались с первого по четвёртый и шестой этажи комплекса, благодаря чему удалось избежать массового столкновения перегруженных почтой курьеров, толпами снующих по многочисленным лестницам здания вверх-вниз.

Капсулы-патроны пневмопочты Ленинки. Фото: Мария Говтвань, РГБ

В России получила признание внутренняя система пневмопочты. Особенности климата не позволили заняться масштабной прокладкой трубопровода под землёй для организации внешней пневматической почтовой системы.

Популярность пневмопочты начала ХХ века в мире была столь велика, что для оплаты её услуг выпускались почтовые марки, печатались специальные конверты и почтовые карточки. Отметки на пневматических почтовых отправлений ставились особыми штемпелями, на них наклеивались особые ярлыки.

Внедрение и установка системы пневмопочты в Государственной библиотеке имени Ленина осуществлялись в два этапа. В 1975 году под руководством инженера Самсонова был осуществлён монтаж и произведён запуск уникальной разветвленной системы — двухкилометровой библиотечной пневмопочты, связавшей алюминиевыми трубами несколько корпусов библиотеки: основного хранилища, главного корпуса и Дома Пашкова. В настоящее время дом Пашкова откреплён из общей системы связи, трубопровод разобран.

Пневмопочта Российской государственной библиотеки. Фото: Юлия Алиева, РГБ

Система была разработана и смонтирована советскими специалистами с уникальными размерами труб и пластиковых патронов, не позволяющими их использование сторонними организациями. В Прибалтике были изготовлены 5 деревянных приёмочных станций, после успешной их апробации в корпусах библиотеки  Московский ремонтный завод их заменил на металлические.

Систему пневматической почты можно увидеть во время экскурсии по величественному зданию основного хранилища библиотеки, либо во время посещения главного корпуса по читательскому билету — станции находятся недалеко от входов в читальные залы. На экскурсиях более подробно рассказывается о технических параметрах этой удивительной системы.

На экскурсии в основном хранилище Российской государственной библиотеки. Фото: Мария Говтвань, РГБ

---

Список использованных источников:

1. Горохова Н.В. Исторические предпосылки появления и формирования терминов трубопроводного транспорта // Вестник Башкирского университета. 2013. Т.18. № 1. С. 114-120. 
2. Смирнов С.В. Краткий обзор некоторых изобретений греческих учёных в отласти теории управления (механизмами) // Фундаментальные и прикладные исследования в науке и образовании. 2019. Ч. 1. С.196-198. 

Пневмопочта – разнообразие систем пневмопочты в большой промышленности. Как работает пневмопочта и насколько она эффективна на больших предприятиях. Роль капсул для пневмопочты. Применение воздуходувок для пневмопочты на серийном производстве

Пневмопочта – это одна из наиболее крупных вариаций вакуумного оборудования. По сути – это огромная система, которая состоит из большого количества важных компонентов. Главной частью подобной системы, можно без каких-либо раздумий назвать компрессор, который собственно и позволяет работать всему этому механизму.

Не менее важным элементом, является охлаждение, фланцы, клапаны, трубы и, конечно же, капсулы. Все это играет большую роль во время рабочего процесса, лишь при правильном подключении всех этих элементов, систему можно будет использовать с максимальной пользой для самого себя.

Оборудование пневмопочты — это отличный вариант для больших компаний, которые располагаются на нескольких этапах, либо же в отдельных зданиях. Для увеличения скорости передачи различной информации, создается, целая система пневмопочты. Ее задача заключается в том, чтобы связывать наиболее важные точки, которые нуждаются в быстром получении важной документации.

Зачастую, с помощью данной системы производят доставку ценных бумаг, денег и различных документов. Цена пневмопочты — это уже более сложный и противоречивый момент, так как купить пневмопочту на данном этапе может далеко не каждый. Немалую роль в этом играет и монтирование подобных установок, которое является довольно сложным. Произвести монтаж пневмопочты можно быстро лишь в том случае, если этим занимаются настоящие профессионалы своего дела.

На данном этапе, уже огромное количество компаний успело перейти к использованию систем пневмопочты. Ведь таким образом, удается экономить значительное количество времени, значительно ускорив процесс передачи всех важных документов. При этом, данная система может позволить еще и производить быстрое заключение различных договоров. А это уже говорит о повышении эффективности и стремительного роста предприятий на огромном рынке вакуумных технологий.

Как работает пневмопочта

Многие интересуются вопросо, как работает пневмопочта и насколько эффективен метод ее работы. Сейчас мы подробнее рассмотрим последовательность работы данной системы, дабы все-таки понять, каким образом она устроена.

Первый этап работы пневмопочты, заключается в погрузке нужного материала в капсулу, после чего нужно поместить ее во впускной отсек и указать точный адрес, куда она будет направляться. После этого, капсула отправляется в сторону распределителя, который перенаправит ее по нужному направлению.

Пройдя данный этап, капсула будет двигаться сугубо по стрелкам, которые приведут ее прямиком к нужному адресу. Дальше, адресату останется лишь изъять содержимое капсулы и отправить ее в обратном направлении.

Системы пневмопочты

Использование систем пневмопочты – это действительно отличный вариант для тех предприятий, которые заинтересованы в улучшении показателей эффектности своей работы. Но стоит помнить, что покупая подобное оборудование, важно обращать внимание на производителя системы пневмопочты.

Сейчас мы рассмотрим несколько наиболее надежных и качественных производителей систем пневмопочты:

• пневмопочта swisslog
• пневмопочта hanter

Обе компании заслуживают особого внимания, ведь главный упор они делают именно на качество и стабильность рабочего процесса.

Капсулы для пневмопочты

Одним из наиболее важных элементов в системах пневмопочты, являются капсулы, которые в ней используются. На самом деле – это очень важный аспект, так как именно от модели капсулы зависит то, насколько быстрой будет доставка и насколько качественным будет данный процесс.

Купив капсулу из высшего ценового сегмента, Вы сможете быть уверены, что рабочий процесс не будет выдавать разного рода сбои. Ведь в таком случае, достичь максимального уровня эффективности у вас вряд ли получится.

Благо, ассортимент капсул для пневмопочты также весьма обширен. А это значит, что каждый сможет подобрать себе подходящий вариант.

Воздуходувки для пневмопочты

Не менее важным элементов в работе системы пневмпочты, является воздуходувка. Ее главная задача – это создание уровня высокого вакуума. Это в свою очередь, позволяет запустить рабочий процесс. Принцип работы воздуходувок довольно прост, и заключается он в создании определенного уровня давления. Это в свою очередь, позволяет создавать в системе высокий уровень вакуума.

Дальше же дело остается лишь за его правильным использованием. Ведь для получения максимального эффекта от подобного оборудования, надо найти к нему еще и правильный подход.

пневматическая почта. Как доставляли письма в доавтомобильную эру и как старые технологии служат сейчас

Как доставляли письма в доавтомобильную эру и как старые технологии служат сейчас.

В конце XIX века послание с нью-йоркского главпочтамта долетало до Гарлема со скоростью 50 км/ч, и требовалось на это 20 минут. Капсула с письмом перемещалась по спрятанным в земле чугунным трубам с помощью сжатого воздуха. Системы такого рода действовали по всему миру: от стран Европы до Северной и Южной Америки — и различались только разветвленностью линий и размером трубопровода. Так, в США размер капсул был довольно большим, что позволяло передавать не только письма, но и небольшие посылки, а как-то раз любители пошутить в путешествие отправили живую кошку. Впрочем, это было время, когда по почте отправляли не только животных, но и детей (подробнее — в нашем материале). В самом деле, няньки были не у всех. В Лондоне почту перевозили на специальных тележках, вмещавших 35 мешков (впрочем, это все-таки была не настоящая пневмопочта, настоящая же передавала с помощью сжатого или разреженного воздуха цилиндры с корреспонденцией).

Если вернуться к истокам, то принцип будущей пневмопочты был изложен еще в I веке Героном Александрийским, однако до реализации дело не дошло, и идея, чуть не потонув во тьме Средневековья, реализовалась в 1792 году в Вене в процессе борьбы с пожарами. Наблюдатель с вершины 50-метровой колокольни собора Святого Стефана, заметив возгорание в городе, отправлял вниз металлический патрон с сообщением, куда высылать пожарных. Это была локальная пневмопочта, действующая в одном здании. В XIX веке она расширилась до сотен километров линий.

• Пражская пневматическая почта — самая старая в мире. Она была пущена в работу в 1899 году и работала вплоть до наводнения 2002 года, которое серьезно повредило систему. Сейчас ведутся разговоры о ее восстановлении

• Сложная многоузловая сеть труб для передачи сообщений и небольших объектов использовалась в Нью-Йорке уже с конца XIX века

• Технология позволяла перемещать по трубам от 400 до 600 писем со скоростью 50 км/ч. Трубы находились под землей недалеко от поверхности. В день нью-йоркская пневмопочта пересылала около 95 000 писем

Во второй половине XIX века пневмопочта действовала в Берлине (в лучшие годы протяженность труб достигала 400 км), Париже, Филадельфии, Манчестере, Рио-де Жанейро… Существовала такая услуга и в царской России, тогда ее называли воздушной почтой (по наименованию основной движущей силы). Поистине воздушной она стала в 1938 году, когда экипаж из трех отчаянных летчиц Валентины Гризодубовой, Полины Осипенко и Марины Расковой совершил рекордный прямой беспересадочный полет на самолете «Родина», вылетев из Москвы и приземлившись в местечке Керби в районе Комсомольска-на-Амуре. Позади осталось 5910 км пути. Летчицы, находившиеся в разных отсеках, могли не только переговариваться по телефону, но и обмениваться посланиями по пневмопочте.

Летчицы Полина Осипенко, Валентина Гризодубова и Марина Раскова

Последняя сохранившаяся в мире городская пневмопочта находится в Праге. Пущенная в 1899 году, она состояла из 26 линий общей протяженностью 55 км и действовала вплоть до 2002 года — тогда она была повреждена серьезным наводнением, от которого сильно пострадал ряд стран Центральной Европы. В последнее время она обслуживала 46 абонентов: банки, крупнейшие предприятия и внешнеторговые организации, редакции центральных газет, телевидения, телеграфное агентство и 30 почтовых отделений.

Сейчас локальную пневмопочту можно встретить в супермаркетах, банках, библиотеках и больницах.

Как работают пневматические трубки?

Пневматические системы трубок используются для безопасной и эффективной транспортировки материалов между двумя или более точками. Они используются во многих отраслях промышленности и имеют богатую историю.

Детали системы пневматических труб

Перевозчики

Носители — это капсулы, которые фактически перемещаются по трубкам. Как следует из названия, они несут материал, который нужно транспортировать из пункта А в пункт Б.Носители бывают разных размеров, чтобы соответствовать различным системам и отраслям. Герметичные и герметичные носители идеально подходят для больниц и лабораторий, которым необходимо транспортировать чувствительные жидкие материалы. Сумки-переноски изготовлены из прочного прозрачного материала и имеют надежные, но простые в использовании закрывающиеся клапаны. Мягкие юбки на обоих концах держателя позволяют ему плавно перемещаться по трубным системам и безопасно прибывать к месту назначения.

Станции

Станции — это порты, передающие и принимающие носителей.Они включают док-станции для вставки носителей и панели пользовательского интерфейса для отправки их на желаемую конечную станцию. В зависимости от потребностей системы существуют разные типы станций. Пневматическая система может иметь две станции или может иметь расходящиеся пути, ведущие к нескольким станциям.

Диверторы

Дивертер используется для создания путей разветвления в системе труб. Когда сложная система требует нескольких путей к данной станции и от данной станции, на пересечении этих ветвящихся путей используется дивертер.Дивертер изменяет направление носителей, когда они проходят. На анимации ниже показано, как дивертер меняет направление несущей.

Воздуходувки

Воздуходувки — это вентиляторы, которые заставляют носители перемещаться по пневматическим трубам. Создавая разницу в давлении воздуха между двумя концами системы, нагнетатель эффективно

всасывает носитель по трубкам.Носители перемещаются по системе со скоростью около 25 футов в секунду. Воздуходувки приводятся в действие двигателями, которые включаются и выключаются по мере необходимости для направления трубок через систему.

Шаги по использованию системы пневматических труб

1. Поместите материал в держатель
2. Вставьте носитель в станцию ​​
3. Используйте пользовательский интерфейс станции, чтобы выбрать пункт назначения и отправить носителю
4. Включается воздуходувка, создавая давление, которое тянет носитель через систему труб со скоростью 25 футов в секунду
5. Компьютеризированная система активирует диверторы по мере необходимости, которые направляют носитель на правильный путь по всей системе
6. Перевозчик прибывает на станцию ​​назначения и получает

Пример схемы пневматической системы трубок — AC3000

История пневматических труб

Пневматические трубки используются с 1800-х годов.В первые дни их использовали для перевозки почты в Лондоне. Они становились все более популярными в крупных городах, таких как Нью-Йорк, Бостон, Париж и Берлин, становились частью городской инфраструктуры и использовались в компаниях по всему миру. Однако после двух мировых войн и появления новых технологий пневматические трубки стали менее популярным вариантом. Несмотря на очевидный спад в отрасли, сегодня рынок пневматических труб все еще активно развивается.

Как сегодня используются пневматические трубки?

Несмотря на наличие Интернета и сегодняшнюю простоту передачи данных, все еще существуют физические материалы, которые всегда нужно будет безопасно транспортировать из пункта А в пункт Б.Первое, что думает большинство людей о пневматических трубках, — это простые системы, которые банки используют для наличных денег и чеков. Финансовая отрасль — не единственная отрасль, в которой используются трубки для перемещения наличных денег и конфиденциальных документов. Многие розничных торговцев, , логистических фирм, складов, казино и кинотеатров полагаются на пневматические трубки для перемещения наличных денег, документов и других материалов.

В сфере здравоохранения больницы, аптеки, клиники и лаборатории используют системы трубок для перемещения лекарств, образцов крови, документов, флаконов и других чувствительных материалов.

Другие отрасли, в которых используются пневматические трубки, включают производственных предприятий, литейных цехов и правительственных зданий . Практически любая организация, которой необходимо безопасно и быстро перемещать продукт по зданию или зданиям, может извлечь выгоду из пневматических труб.

Чтобы узнать больше о пневматических трубных системах или узнать, какую пользу может принести ваша организация, , свяжитесь с нами сегодня!

Теория клапана »Электроника

Две ключевые концепции для понимания того, как работает вакуумная лампа, — это термоэлектронная эмиссия и притяжение и отталкивание заряда.

---

Вакуумные трубки / термоэлектронные клапаны Включает:
Основы Как работает трубка Электроды для вакуумных трубок Диодный клапан / трубка Триод Тетроде Луч Тетрод Пентод Эквиваленты Контактные соединения Системы нумерации Патрубки / основания клапанов

---

Теория работы вакуумной лампы основана на концепции, известной как термоэлектронная эмиссия.

В дополнение к этой концепции, включая притяжение и отталкивание противоположных и подобных зарядов, большую роль в работе вакуумных трубок / термоэмиссионных клапанов.

Понимание этих концепций обеспечивает основу для понимания того, как работает электронная лампа.

Современный ламповый усилитель

Термоэлектронная эмиссия

Первая концепция, необходимая для понимания того, как работает вакуумная лампа, — это термоэлектронная эмиссия.

Электропроводность металлов возникает из-за того, что вокруг материала движутся свободные электроны, не прикрепленные к какой-либо определенной молекуле. Хотя существует эквивалентное количество дырок, так что общий заряд остается сбалансированным, эти электроны свободно перемещаются по материалу.

Термоэлектронная эмиссия

Если эти электроны должны покинуть поверхность материала, необходимо провести работу по преодолению притяжения внутри материала.

Энергия, необходимая для преодоления сил, удерживающих электроны внутри материала, может подаваться несколькими способами. Один из них — нагреть материал, и таким образом электроны получат дополнительную кинетическую энергию. При достаточно высокой температуре некоторые электроны будут обладать достаточной кинетической энергией, чтобы покинуть поверхность материала.Это термоэлектронная эмиссия электронов, и именно это явление лежит в основе того, как работает электронная лампа.

Процесс термоэлектронной эмиссии из материала во многом похож на процесс испарения с поверхности жидкости. В случае молекул в жидкости, те, которые ускользают и испаряются, обладают достаточной энергией, чтобы избежать переобучающих сил жидкости, и их количество увеличивается с увеличением температуры. Это можно рассматривать как практически тот же процесс, в котором энергия, которую должен отдать электрон, соответствует скрытой теплоте испарения в жидкости.

Выбор вакуумных ламп / клапанов старых и новых

Электронная эмиссия

При рассмотрении того, как работает электронная лампа, необходимо также учитывать эффективность того, как электроны уходят с поверхности.

Число электронов, испускаемых нагретым материалом на единицу площади, связано с абсолютной температурой, а также с константой «b», которая является константой, указывающей на работу, которую электрон должен совершить, чтобы покинуть поверхность.

В результате можно вывести уравнение для тока, покидающего поверхность:

Где:
I = ток, измеренный в амперах
A = константа для типа излучающего материала
T = температура в градусах Абсолютный
b = работа, необходимая для того, чтобы электрон покинул поверхность

Эмиттеры электронов — катодные материалы

Необходимо достичь температуры выше 500 ° C, в зависимости от материала, чтобы количество электронов, покидающих поверхность материала, стало заметным.При работе с температурами этого порядка он ограничивает материалы, которые можно использовать на катодах электронных ламп.

Есть несколько предпочтительных эмиттеров, которые используются в электронных лампах:

• Вольфрам: Вольфрам является одной из самых прочных форм нити накала для вакуумной лампы, особенно когда используются очень высокие анодные напряжения. Однако его недостатком является то, что его эффективность излучения, выраженная в количестве ампер на ватт нагрева, не так высока, как у других эмиттеров, таких как торированный вольфрам и эмиттеры с оксидным покрытием.
• Торированный вольфрам: Торированный вольфрам широко используется в электронных лампах и состоит из вольфрама, содержащего от 1 до 2% оксида тория. Вакуумные трубки / термоэмиссионные клапаны, использующие катоды с этим покрытием, дают электронную эмиссию при температурах от 1500 ° до 1600 ° K. Вакуумные лампы, в которых используется торированный вольфрам, должны иметь очень высокую степень вакуума, в противном случае положительные ионы, образующиеся при ионизации газов в оболочке, будут серьезно влиять на излучение.
• Эмиттеры с оксидным покрытием: Вакуумные лампы, использующие эту форму катодного покрытия, имеют слой смеси оксидов бария и стронция, покрывающий поверхность катода. При правильной активации они обильно испускают электроны при температуре от 1100 ° до 1200 ° К. Эмиттеры с оксидным покрытием широко используются, потому что они дают больше излучения на ватт тепла, чем любой другой тип. Одним из недостатков является то, что излучающая поверхность легко отравляется примесями. Вакуумные лампы с оксидным покрытием используются для большинства небольших вакуумных ламп / термоэмиссионных клапанов, работающих под напряжением до нескольких тысяч вольт.

Хотя в наши дни вакуумные лампы обычно нагреваются косвенно, этот вид нагрева менее эффективен, чем вариант с прямым нагревом. В результате в некоторых специальных трубках или клапанах, в которых используются вольфрамовые или торированные вольфрамовые нити, иногда используются методы прямого нагрева.

Изменение эмиссии электронов в зависимости от температуры для разных эмиттеров

Объемный заряд

Одним из важных аспектов теории электронных ламп является пространственный заряд.

Электроны, протекающие между катодом и анодом, образуют облако электронов, известное как «объемный заряд».Объемный заряд имеет тенденцию отталкивать электроны, покидающие катод, заставляя их возвращаться. Однако, если потенциал, приложенный к аноду, достаточно высок, то эффект объемного заряда будет преодолен, так что электроны будут течь к аноду. Таким образом, электроны могут перемещаться через вакуум внутри стеклянной оболочки вакуумной трубки / клапана, цепь замыкается и течет ток.

По мере увеличения потенциала на аноде увеличивается и ток. В конце концов достигается точка, в которой изменение пространства полностью нейтрализуется и достигается максимальное излучение с катода.Единственный способ увеличить эмиссию электронов с катода — это повысить температуру катода. Это увеличивает энергию электронов и, как следствие, позволяет электронам покидать катод.

Хотя все области вакуумной лампы имеют объемный заряд, он особенно важен в катодной области, поскольку определяет элементы, включая максимальное излучение.

По мере того, как в вакуумированную оболочку добавляются другие электроды, концепция пространственного заряда может применяться ко всей рабочей зоне.

Концепция пространственного заряда играет решающую роль в определении протекания тока в любом термоэлектронном устройстве.

Закон о детях

Закон Чайлда, часто также называемый законом Чайлда-Ленгмюра, был впервые предложен в 1911 году и составляет ключевые элементы в теории термоэмиссионного клапана или вакуумной трубки и принципах работы вакуумной трубки.

Закон Чайлда гласит, что ток, ограниченный пространственным зарядом в плоскопараллельном вакуумном диоде, изменяется прямо пропорционально мощности трех половин анодного напряжения и обратно пропорционально квадрату расстояния d, разделяющего катод и анод.

Где:
J = плотность тока в амперах на квадратный метр,
Ia = анодный ток,
S = площадь поверхности анода в квадратных метрах

Чайлд вывел это уравнение, применимое к теории вакуумных трубок в 1911 году для атомарных ионов. У них гораздо меньшее отношение заряда к массе. Ирвинг Ленгмюр расширил основной закон, опубликовав приложение к электронным токам в 1913 году. Это распространило его на случай цилиндрических катодов и анодов.По этой причине этот закон иногда называют законом Чайлда-Ленгмюра.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор FET Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты». . .

Мир до транзисторов> ТЕХНИКА.com

Оригинальная триодная электронная лампа Audion, изобретенная Ли де Форестом в 1906 году. (Изображение любезно предоставлено Грегори Ф. Максвеллом.)

В любом современном электрическом устройстве — от будильника до телефонов, компьютеров и телевизоров — вы найдете устройство, называемое транзистором. Фактически, вы найдете их миллиарды. Транзисторы — это атомы современных вычислений, объединяющиеся для создания логических вентилей, обеспечивающих выполнение вычислений. Изобретение транзистора в 1947 году открыло дверь в век информации, какой мы ее знаем.

Но компьютеры существовали раньше, чем транзисторы, хотя и в довольно рудиментарной форме. Эти массивные системы занимали целые комнаты, весили тысячи фунтов, и при этом были далеко не такими мощными, как компьютеры, которые мы можем уместить в наших карманах сегодня.

Эти гигантские компьютеры были построены не из транзисторов, а из чего-то, называемого термоэмиссионными клапанами или электронными лампами. Эти устройства, похожие на лампочки, сейчас более или менее устарели (за одним или двумя заметными исключениями), но в период своего расцвета они играли важную роль в проектировании многих электронных систем, от радиоприемников до телефонов и компьютеров.В этой статье мы рассмотрим, как работают электронные лампы, почему они исчезли и почему не исчезли полностью.

Термоэмиссия

Основной принцип работы вакуумной лампы — это явление, называемое термоэлектронной эмиссией. Это работает так: вы нагреваете металл, и тепловая энергия выбивает некоторые электроны. В 1904 году английский физик Джон Амброуз Флеминг воспользовался этим эффектом для создания первого вакуумного лампового устройства, которое он назвал колебательным клапаном.

Устройство Флеминга состояло из двух электродов, катода и анода, расположенных на обоих концах герметичной стеклянной трубки. Когда катод нагревается, он испускает электроны посредством термоэлектронной эмиссии. Затем, прикладывая положительное напряжение к аноду (также называемому пластиной), эти электроны притягиваются к пластине и могут проходить через зазор. Удаляя воздух из трубки для создания вакуума, электроны имеют свободный путь от катода к аноду, и создается ток.

Упрощенная схема лампового диода. Когда катод нагревается и на анод подается положительное напряжение, электроны могут течь от катода к аноду. Примечание. Для нагрева катода требуется отдельный источник питания (не показан).

Этот тип вакуумной лампы, состоящей всего из двух электродов, называется диодом. Термин «диод» до сих пор используется для обозначения электрического компонента, который позволяет электрическому току течь только в одном направлении, хотя сегодня все эти устройства основаны на полупроводниках.В случае вакуумного лампового диода ток может течь только от анода к катоду (хотя электроны текут от катода к аноду, вспомните, что направление обычного тока противоположно фактическому движению электронов — раздражает пережиток электротехнической истории). Диоды обычно используются для выпрямления, то есть преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC).

Более реалистичное изображение лампового диода. Электроды расположены в трубке в виде концентрических цилиндров, что увеличивает площадь поверхности для электронов.Здесь катод нагревается отдельной нагревательной нитью с надписью Heater. (Изображение любезно предоставлено пользователем Википедии Svjo.)

Очарование третьего электрода

Хотя диоды — довольно удобное устройство, они не ограничивают функциональность электронных ламп. В 1907 году американский изобретатель Ли де Форест добавил к смеси третий электрод, создав первую триодную лампу. Этот третий электрод, называемый управляющей сеткой, позволял использовать вакуумную лампу не только как выпрямитель, но и как усилитель электрических сигналов.

Управляющая сетка расположена между катодом и анодом и имеет форму сетки (отверстия позволяют электронам проходить через нее). Регулируя напряжение, подаваемое на сетку, вы можете контролировать количество электронов, протекающих от катода к аноду. Если на сетку подается сильное отрицательное напряжение, она отталкивает электроны от катода и перекрывает ток. Чем больше вы увеличиваете напряжение в сети, тем больше электронов может пройти через нее и тем выше будет ваш ток.Таким образом, триод может служить выключателем для электрического тока, а также усилителем сигнала.

Упрощенная схема лампового триода. Мельчайшая настройка напряжения сети имеет сравнительно большое влияние на ток пластины, позволяя использовать триод для усиления.

Триод полезен для усиления сигналов, потому что небольшое изменение напряжения управляющей сетки приводит к большому изменению тока пластины. Таким образом, слабый сигнал в сети (например, радиоволна) может быть преобразован в гораздо более мощный сигнал с той же точной формой волны на пластине.Обратите внимание, что вы также можете увеличить ток пластины, увеличив напряжение пластины, но вам придется изменить его на большую величину, чем напряжение сетки, чтобы добиться такого же усиления тока.

Эволюция триодных электронных ламп от модели 1916 года (слева) до модели 1960-х годов. (Изображение любезно предоставлено пользователем Википедии RJB1.)

Но зачем останавливаться на трех электродах, когда можно было бы иметь четыре? Или пять, если на то пошло? Дальнейшие усовершенствования вакуумных ламп разместили дополнительную сетку (называемую сеткой экрана) и еще одну (называемую сеткой подавителя) еще ближе к аноду, создав тип вакуумной лампы, называемый тетродом и пентодом, соответственно.Эти дополнительные решетки решают некоторые проблемы со стабильностью и устраняют другие ограничения, связанные с конструкцией триода, но функция остается в основном той же.

Транзистор родился, но лампа живет

Реплика первого транзистора, созданного в 1947 году.

В 1947 году трио физиков Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин создали первый в мире транзистор и положили начало концу для электронных ламп. Транзистор мог воспроизводить все функции ламп, такие как переключение и усиление, но был сделан из полупроводниковых материалов.

После того, как транзисторный кот был выпущен из мешка, электронные лампы были на пути к исчезновению во всех областях, кроме самых специфических. Транзисторы намного более долговечны (электронные лампы, как и лампочки, в конечном итоге нужно будет заменить), намного меньше (представьте, что в iPhone поместите 2 миллиарда ламп) и для их работы требуется гораздо меньшее напряжение, чем для ламп (с одной стороны, у транзисторов нет нити накала, которая требует нагрева).

Несмотря на появление транзисторов, электронные лампы не исчезли полностью, и они остаются полезными в нескольких нишевых приложениях.Например, электронные лампы все еще используются в мощных радиопередатчиках, поскольку они могут генерировать больше энергии, чем современные полупроводниковые эквиваленты. По этой причине вы найдете электронные лампы в ускорителях частиц, сканерах МРТ и даже в микроволновых печах.

Но, пожалуй, самое очаровательное современное применение электронных ламп — это музыкальное сообщество. Аудиофилы ценят качество ламповых усилителей, предпочитая их звук полупроводниковым усилителям, и многие профессиональные музыканты даже не рассматривают возможность использования чего-либо вместо них.Есть ли какие-либо достоинства этого предпочтения — вопрос некоторых дискуссий, но вы можете больше погрузиться в увлекательный мир лампового звука в этой обстоятельной статье IEEE Spectrum .

В современном гитарном усилителе используются вакуумные лампы.