Ένας πνευματικός κύλινδρος είναι ένας τύπος συσκευής που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία δύναμης από την ενέργεια του πεπιεσμένου αερίου. Ο βασικός πνευματικός κύλινδρος αποτελείται από έναν κυλινδρικό θάλαμο με κινητό έμβολο και κανάλια εισαγωγής και εξαγωγής. Όταν ο πεπιεσμένος αέρας ή άλλο αέριο αντλείται στον πυθμένα του κυλίνδρου, το αέριο διαστέλλεται, ωθώντας το κινητό έμβολο προς τα πάνω και δημιουργώντας δύναμη. Οι πνευματικοί κύλινδροι, γνωστοί και ως κύλινδροι αέρα, έχουν πλεονεκτήματα έναντι των υδραυλικών σε ορισμένες περιπτώσεις και χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία εφαρμογών.
Για να λειτουργήσει ο κύλινδρος, πρέπει πρώτα να τεθεί υπό πίεση ένα αέριο, όπως ο αέρας. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας μια αντλία. Δεδομένου ότι ο αέρας υπάρχει συνήθως σε ατμοσφαιρική πίεση, οι αντλίες χρησιμοποιούνται για να εξαναγκάσουν έναν ορισμένο όγκο αέρα σε ένα μικρότερο χώρο, προκαλώντας την πίεσή του να αυξηθεί πάνω από το ατμοσφαιρικό επίπεδο. Ο πεπιεσμένος αέρας αποθηκεύει την ενέργεια που χρησιμοποιείται για τη συμπίεσή του. Όταν αφεθεί να διασταλεί, αυτός ο αέρας θα έχει την τάση να αποσυμπιέζεται πίσω στην αρχική του ατμοσφαιρική πίεση.
Ένας πνευματικός κύλινδρος λειτουργεί βάσει αυτής της αρχής. Ο αέρας συμπιέζεται και στη συνέχεια διοχετεύεται στον κυλινδρικό θάλαμο κάτω από ένα κινητό έμβολο. Ο πεπιεσμένος αέρας ασκεί δύναμη στη βάση του εμβόλου, αναγκάζοντας το έμβολο να κινηθεί προς τα πάνω μέσω του κοίλου κυλίνδρου. Μια ράβδος εκτείνεται από τη βάση του εμβόλου μέχρι το πάνω μέρος του κυλίνδρου. Όταν ο πεπιεσμένος αέρας διαστέλλεται στον δεδομένο χώρο και μετακινεί το έμβολο προς τα πάνω, αυτή η ράβδος κινείται επίσης, παρέχοντας έναν τρόπο κίνησης άλλων μηχανικών στοιχείων.
Η θέση του εμβόλου σε έναν πνευματικό κύλινδρο ελέγχεται από μια βαλβίδα που διοχετεύει πεπιεσμένο αέρα είτε στο πάνω είτε στο κάτω μέρος του κυλίνδρου. Όταν το άκρο της ράβδου ή η κορυφή του κυλίνδρου γεμίσει με πεπιεσμένο αέρα, το έμβολο κινείται προς τα κάτω και ο αέρας κάτω από το έμβολο εξαερίζεται μέσω ενός σωλήνα εξαγωγής. Ο πεπιεσμένος αέρας που εισέρχεται στη βάση κινεί το έμβολο προς τα πάνω και ο αέρας πάνω από το έμβολο εξαερίζεται προς τα έξω. Αυτό το σύστημα επιτρέπει στον κύλινδρο να λειτουργεί επανειλημμένα για να παράγει δύναμη.
Τα πνευματικά συστήματα έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα υδραυλικά, τα οποία χρησιμοποιούν νερό ή άλλο υγρό για να δημιουργήσουν μηχανική κίνηση. Ο αέρας εξαγωγής από έναν πνευματικό κύλινδρο μπορεί να απελευθερωθεί στον περιβάλλοντα αέρα χωρίς περιβαλλοντικές ανησυχίες. Ο αέρας λαμβάνεται και συμπιέζεται εύκολα. Επιπλέον, οι διαρροές δεν προκαλούν ανησυχία στα πνευματικά συστήματα. Τα μειονεκτήματα των πνευματικών περιλαμβάνουν την αναγκαιότητα λειτουργίας τέτοιων συστημάτων σε υψηλή πίεση, η οποία μπορεί να είναι επικίνδυνη, καθώς και την ανάγκη να διατηρείται ο αέρας καθαρός και φιλτραρισμένος.
Αρκετές γνωστές μηχανικές συσκευές χρησιμοποιούν πνευματικά. Τα πιστόλια καρφιών, που χρησιμοποιούνται στις κατασκευές για να κόβουν καρφιά σε ξύλο ή σκυρόδεμα, αντλούν τη δύναμή τους από έναν ή περισσότερους πνευματικούς κυλίνδρους. Άλλα παραδείγματα περιλαμβάνουν αντλίες ποδηλάτων και αερόφρενα που χρησιμοποιούνται σε λεωφορεία και φορτηγά. Εκτός από τις καταναλωτικές εφαρμογές, οι πνευματικοί κύλινδροι χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, όπως εργοστάσια συσκευασίας και μηχανουργεία.