Pneumatik. Basis 3 Pneumatik FT 2.2. Bildquellen: Alle verwendeten Bilder stammen von: Parker Hannifin, Fluid-Training. Copyright Fluid-Training 1

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1 PNEUMATIK AUFBAU

2 Pneumatik Basis 3 Pneumatik FT 2.2 Bildquellen: Alle verwendeten Bilder stammen von: Parker Hannifin, Fluid-Training Copyright Fluid-Training 1

3 Schaltplan... 3 Grundlagen pneumatischer Anlagen... 4 Eigenschaften der Druckluft... 5 Druckangaben und Druckmessung... 6 Gasgesetze... 7 Vereinigte Gasgesetze... 8 Druckluftproduktion... 9 Verdichter Druckbehälter Druckluftverteilung Leitungsquerschnitte Qualitätsanforderungen an Druckluft Stationen der Aufbereitung Aufbereitungseinheit Pneumatische Antriebe Ausführungen/Bauformen Druckluftmotoren Anschluss- und Kurzbezeichnung Kennzeichnungsschlüssel für Bauteile Schaltplanaufbau Schaltplanvorgaben Logische Verknüpfungen Copyright Fluid-Training

4 Schaltplan Copyright Fluid-Training 3

5 Grundlagen pneumatischer Anlagen Die Pneumatik ist ein fester Bestandteil der Antriebs-, Steuer- und Regeltechnik. Sie wird für viele Handlings- und Funktionsbereiche eingesetzt. Generell wird die Pneumatik angewendet, wenn kleine bis mittlere Kräfte schnell und in hohen Frequenzen verfügbar sein müssen. Insbesondere Systeme mit kleinen Zylindern oder Greifern erlauben, dank geringer Massenträgheit, schnelle Reaktionen und hohe Geschwindigkeiten. 1. Pneumatik findet Anwendung bei schnellen und hohen. 2. Pneumatik definiert sich durch die Leistungsübertragung mit dem Medium.

6 Druckangaben und Druckmessung Bei Druckangaben und Druckmessungen in technischen Anlagen ist zu berücksichtigen, dass der atmosphärische Luftdruck auf die Systeme einwikrt und mit erfasst werden muss. Der atmosphärische Luftdruck entsteht aus dem spezifischen Gewicht (Dichte) der Luft von c.a. 1,3 kg/m³ und der etwa 13 km hohen Luftsäule. Er ist von der Höhe über dem Meeresspiegel stark abhängig. Bei größerer Höhe über dem Meeresspiegel nimmt der Umgebungsluftdruck ab Der relative Druckmaßstab legt seinen Nullpunkt immer am jeweiligen Standpunkt und gibt daher keine ausreichende Auskunft über ein mögliches Ansaugen. Ijsselmeer (0 m über n.n.) 1013 mbar 860 mbar Gletscherstraße Sölden (2500 m über n.n.) 6 Copyright Fluid-Training

7 Druckluftproduktion Druckluft wird, abhängig vom Einsatzzweck zentral oder mobil erzeugt und aufbereitet. Folgende Schritte werden dabei durchlaufen: Drucklufterzeugung Verdichter Saugt gefilterte Luft unter Atmosphärischem Druck an und verdichtet sie. Zwischen- oder Nachkühlung (Optional) Kühlt die beim verdichten stark erhitzte Druckluft vor einer weiteren Verdichterstufe oder der Anlage Druckbehälter Speichert die Druckluft um schwankende Bedarfe der Anlage zu decken. Weiterhin setzt sich im Behälter Kondenswasser ab. Hierdurch verringert sich der Inhalt des Behälters. Druckbehälter unterliegen ggf. der Druckbehälterverordnung! Hauptfilter (Optional) Trockner (Optional) Der Hauptfilter reinigt die Luft von angesaugtem Schmutz und Rückständen aus dem Verdichtungsprozess. Der Trockner scheidet in der Luft enthaltenes Wasser ab um spätere Kondensatbildung zu minimieren. Leitungsnetz Verbindet zentrale Drucklufterzeugungsanlagen mit dezentral angeordneten Verbrauchern. Copyright Fluid-Training 9

8 Druckbehälter Die Größe eines Behälters richtet sich nach dem Luftbedarf der Verbraucher und der Größe des Verdichters. So können bei Anlagen mit konstanten Verbrauchern eher kleine, und bei Anlagen mit kurzzeitig hohem Luftbedarf eher große Behälter verbaut sein. Weiterhin dient der Druckluftspeicher der Abscheidung von Kondenswasser und muss daher mit Ablassschrauben versehen sein. Kondenswasser im Behälter verringert dessen Speicherkapazität und kann zu Druckschwankungen und Versorgungsengpässen führen. ACHTUNG: Druckbehälter unterliegen der jeweils gültigen Druckbehälterverordnung und müssen, je nach Größe, Druck oder Einsatzgebiet gesondert versichert und/oder entsprechend geprüft werden. Copyright Fluid-Training 11

9 Leitungsquerschnitte Leitungsquerschnitte sollten nicht zu klein gewählt werden, denn bei zunehmender Luftentnahme darf der Druckabfall am Verbraucher nicht mehr als 5 % vom Enddruck betragen. Hierzu wird der Innendurchmesser in Abhängigkeit der Anlagenparameter wie folgt berechnet: 5 dddd iiii = 1,6 103 VVVV 1,85 LLLL pppp ppppmmmmmmmmmmmm d i = Rohrleitungsdurchmesser innen [m] VVVV = Gesamtvolumenstrom [m³/s] L =Strömungstechnische Rohrlänge [m] pppp =angestrebter Druckabfall [bar] p max =Kompressorabschaltdruck [bar] Die Strömungstechnische Rohrlänge kann überschlägig ermittelt werden, in dem die gerade Rohrlänge mit 1,6 multipliziert wird. Beispiel: Der Rohrinnendurchmesser einer Rohrleitung von 200m strömungstechnischer Rohrlänge bei einem Volumenstrom von 2 m³/min und einem Maximaldruck von 8 bar soll ermittelt werden. 1. Schritt: 2 m³/min 0,033 m³/s 5 2. Schritt: dddd iiii = 1, ,033 1, ,4 8 = Der berechnete Durchmesser beträgt m mm Gewählt wird der nächst größere Durchmesser, je nach Verfügbarkeit.

10 Qualitätsanforderungen an Druckluft Sollen Druckluftgeräte und Anlagen zuverlässig, leistungsgerecht und mit möglichst wenigen Störungen betrieben werden, so sind ganz gezielte Forderungen an die Qualität der Druckluft zu stellen. Qualitätsanforderungen sind zu beziehen auf - Druck - Menge - Wassergehalt - Gehalt an Feststoffen - Ölgehalt - Sterilität Druck und Menge stehen in direktem Zusammenhang. Fehlt Fördermenge, so fällt der Druck am Verbraucheranschluss ab. Ein Druckabfall von 5% des Maximaldruckes sollte nicht überschritten werden. Verantwortlich hierfür sind alle Baugrößen/Querschnitte vom Verdichter bis zum Verbraucheranschluss. Der Drucktaupunkt beschreibt die Temperatur, bei der sich der Wasseranteil als Tau oder Nebel aus der feuchten Luft löst. Sie wird durch Hygrometer oder Taupunktspiegelhygrometer ermittelt.

11 Stationen der Aufbereitung Für die Druckluftaufbereitung für ein System, oder auch für einen Teilbereich einer Anlage, kommen folgende Bauteile zum Einsatz: Druckfilter mit Wasserabscheider Im Druckfilter werden Schmutzpartikel, je nach gewünschter Reinheitsklasse, in einem Filterelement zurück gehalten. Kondensatwasser wird unten im Kondensatraum gesammelt und muss dort abgelassen werden. Druckregelventil Im Druckregelventil wird der Druck im Leitungsnetz auf den gewünschten, einstellbaren Wert geregelt. Durch die Abluftöffnung wird auch bei ansteigendem Druck aus dem Verbrauchernetz dieser sicher begrenzt. Im Gegensatz zum Druckminderventil ohne Abluftöffnung kann dieses Ventil im Betrieb, ohne strömenden Luftvolumenstrom nach oben und nach unten eingestellt werden. Häufig ist ein zum einstellen benötigtes Anzeigeinstrument direkt verbaut bzw. der entsprechende Anschluss direkt am Ventil vorhanden. Druckluftöler (Optional) Für verschiedene Verbraucher ist ein Ölnebel im Luftstrom nötig um ausreichende Schmierung innerhalb der Bautele zu gewährleisten. Aufgrund von Umwelt- und Gesundheitsschutz wird im allgemeinen nicht mehr grundsätzlich, sondern nur noch wenn notwendig geölt. Die Konzentration des Ölnebels ist einstellbar und dem Verbraucher anzupassen.

12 Aufbereitungseinheit Um die beschriebenen Bauteile kompakt und kostengünstig vor einzelnen Verbrauchern oder Verbrauchergruppen einzusetzen, werden sie zusammengefasst als Wartungseinheit behandelt. Aufgelöstes Schaltbild der Einzelkomponenten Zusammengefasstes Schaltbild Die Reihenfolge der Bauteile ist zwingend einzuhalten, damit die Luft zuerst gereinigt und entwässert wird um auch den Druckregler zu schützen. Zuletzt wird, wenn gewünscht, der Ölnebel eingebracht, damit dieser nicht von einem Filter wieder gebunden wird. Wartungseinheiten werden nicht vor weiteren Druckbehältern sondern vor den Verbrauchern.

13 Pneumatische Antriebe Pneumatische Antriebe oder Verbraucher unterscheiden sich in erster Linie durch die Bewegungsrichtung. Linearbewegungen werden durch Zylinder, rotatorische Bewegungen durch Motoren ausgeführt. Zusätzlich können durch Saugeinheiten Lasten gehoben werden, ohne diese zu greifen. Je nach geforderter Kraft/Moment, den Umgebungsbedingungen sowie den Ansprüchen an die gewünschte Bewegung kann aus einer Vielzahl an Verbrauchern gewählt werden. Das Grundprinzip von Bewegungen an Verbrauchern ist immer gleich und ergibt sich aus dem Bestreben eines komprimierten Luftvolumens, sich in Richtung eines geringer komprimierten Luftvolumens auszudehnen. Die Bewegung endet, wenn die Summen aller Kräfte (Reibung, Last, evt. Rückstellfedern und vor allem dem Luftdruck) ausgeglichen sind. Einfach wirkender Zylinder - Luftverbrauch nur in eine Richtung - Eindeutige Position bei Anlagenstillstand - Kraft nur in eine Bewegungsrichtung, abzüglich der Federkraft - Bauart auch ohne Feder mit externer Rückstellkraft möglich Doppelt wirkender Zylinder - Kraftaufbau in beide Richtungen - Durch Flächenverhältnis unterschiedliche Kräfte und Geschwindigkeiten möglich Beidseitige Kolbenstange HIER ENDET DIE - gleiche Kräfte in beide Richtungen - gleiche Geschwindigkeiten - höhere seitliche Belastung möglich Ohne Kolbenstange LESEPROBE - Kraftübertragung über Magnetkraft, Seile oder den Kolben selbst - Außer bei Magnetantrieb, kritische Abdichtung - Kompakte Bauform, Zylinder kann neben der Last montiert sein.