GRUNDLAGEN DER PNEUMATIK

Transkript

1 GRUNDLAGEN DER PNEUMATIK Druck: Atmosphärendruck P amb: Absolutdruck P abs: Überdruck: Druck P ist der Quotient aus der Kraft F, die auf die Fläche S wirkt. F (N) P= = Pa S (m ) Druck der Atmosphäre bei 0 C Temperatur und der Höhe des Meeresspiegels gemessen: 0. m H O, 70 mm Hg.0 x 0 Pa. Druck, gemessen vom en Vakuum. Differenz zwischen dem gemessen Druck und dem Atmosphärendruck. Diese Druckwerte werden in der Pneumatik verwendet. Druckanzeige am Manometer ( bar): Atmosphärendruck Überdruck ( bar) Absolutdruck (7 bar) Absolutes Vakuum Überdruck (manometrisch) = (P- Absolut) - (P- Atmosphäre) Eingangsdruck: Ausgangsdruck: ΔP Differenzdruck: Volumenstrom: Druck am Eingang eines pneumatischen Bauteils. Druck am Ausgang eines pneumatischen Bauteils. Druckdiffernz zwischen Eingangs- und Ausgangsdruck. Fluidisches Volumen, das in einer Zeiteinheit eine Querschnittsfläche durchströmt. In der Pneumatik wird die Einheit NI (Normliter) verwendet. Beispiel: Massendurchfluss Liter (dm) bei 7 bar Absolut = Volumendurchfluss 7 Liter (7dm) bei bar Absolut dm 7 bar = dm bar dm bar dm bar dm bar Massendurchfluss dm bar dm bar dm bar Volumendurchfluss Bei gleichbleibenden Druck ist der Durchfluss direkt proportinal dem Querschnitt. Bei gleichen Querschnitten, ist der Druck direkt proportinal dem Durchfluss. Ohne delta P kann kein Durchfluss entstehen. Pascall'sches Gesetz: Jede Kraftwirkung auf ein ruhendes Fluid erzeugt einen Druck, der sich nach allen Seiten in gleicher Höhe fortpflanzt. Luftdichte, gemessen bei 0 C und atmosphärischem Druck:.7 kg m./0

2 BERECHNUNG DES DURCHFLUSSES MIT DEM KOEFFIZIENTEN K V Der Koeffizient k V liefert ungefähre Ergebnisse bei Druckluftanwendung. Der Durchfluss Q N für ein Normalvolumen ergibt sich aus: P Unterkritischer Wert: P > Überkritischer Wert: P < Q N = 8, k v P ΔP t wobei Q N = Durchfluss für ein Normalvolumen [Nl/min] Q N * = Kritischer Durchfluss bei einem Normalvolumen [Nl/min] l kg k V = hydraulischer Koeffizient in min( dm bar) / P = er Eingangsdruck [bar] P = er Ausgangsdruck [bar] ΔP = Druckdifferenz P - P [bar] t = Temperatur der Luft am Eingang [ C] P Q* N =, k v P t BERECHNUNG DES DURCHFLUSSESS MIT DEN KOEFFIZIENTEN C und b Der Durchfluss Q N für ein Normalvolumen ergibt sich aus: Unterkritischer Wert: P > b P Überkritischer Wert: P < b P ( ) t Q N = C P r b b Q N * = C P t wobei Q N = Durchfluss für ein Normalvolumen [Nl/min] Q N * = Kritischer Durchfluss bei einem Normalvolumen [Nl/min] C = Durchflussleistung [Nl/min bar] P = er Eingangsdruck [bar] P = er Ausgangsdruck [bar] r = Eingangsdruck- / Ausgangsdrucksverhältnis P /P b = Kritisches Druckverhältnis b = P * /P t = Temperatur der Luft am Eingang [ C] BERECHNUNG DES DURCHFLUSSES MIT DEM KOEFFIZIENTEN C V Der Durchfluss QN für ein Normalvolumen ergibt sich aus: Ünterkritischer Wert: P > 0,8 P Überkritischer Wert:: P < 0,8 P Q N = 00 C V P ΔP t Q N * = 00 C V P t wobei Q N = Durchfluss für ein Normalvolumen [Nl/min] Q N * = Kritischer Durchfluss bei einem Normalvolumen [Nl/min] C V = Durchflusskoeffizient [US GPM / p.s.i.] P = er Eingangsdruck [bar] P = er Ausgangsdruck [bar] t = Temperatur der Luft am Eingang [ C]./0

3 BERECHNUNG DES NENN-DURCHFLUSSES Der Nenndurchfluss Q Nm eines Ventiles, d.h. der Fluss eines Normalvolumens, dass beim Druck P = [bar] (P = 7 [bar] ) und ΔP = [bar], kann nach der folgenden Formel ermittelt werden: Q Nn = k v Q Nn = 9,8 C V Q Nn = 7 C 0,87 b ( b ) Die ersten beiden Formeln gleichgesetzt, ergibt: kv =, C V BEZIEHUNG ZWISCHEN QNn - C V - k v - K V - S - de C v S e d e Q Nn k v K v Q Nn = Durchfluss in [Nl/min] mit P = [bar] (P =7 [bar] ) und ΔP = [bar] k v l hydraulischer Koeffizient in min ( ) / kg dm bar K V hydraulischer Koeffizient in m h ( ) / kg dm bar C V Durchflusskoeffizient [US GPM / p.s.i.] S e Nennquerschnitt [mm ] d e = S Durchmesser in [mm ] ermittelt aus dem Nennquerschnitt π./0

4 UMRECHNUNGSTABELLE TABELLE - UMRECHNUNG IN VERSCHIEDENE MASS-SYSTEME Länge Zeit Fläche Volumen Geschwindigkeit Beschleunigung Masse Kraft Drehmoment Dichte spez. Gewicht Arbeit, Energie Brennwert Leistung Druck Massentrom Volumenstrom s dyn. Viskosität kin. Viskosität Technisch Faktor International Faktor Britisch m m m 0,0 0,08 in (inch) ft (foot) s m s m m 0,000 0,099 s in ft m m m,9 0 0,08 in ft m s m s kg s m 9,8 m s m s kg kg 0,08 0,08 0,,9 ft s ft s lb (pound) slug = lb ƒ s ft kg o kp kg kg m kg s m kg m kg m 9,8 0,98 9,8 9,8 9,8 9,8 N da N = 0 N N m kg m N m J,8,,0 7,, lb ƒ (pound) lb ƒ ft lb ft lb ƒ ft lb ƒ ft KWh=, 0 J J 0, BTU W,8 lb ƒ ft s W 7,7 HP Pa,898 0 p.s.i.=lb ƒ in Pa bar = 0 Pa kg s s Cal kg m s CV kg m kg cm kg cm kg s m m s Nl/min kg s m Po (poise-system CGS) m s St (stokes-system CGS) 8 9,8 7 9,8 9,8 0 0,98 9,8 0, ,8 0, 0 m Nm S Pa s Pa s m s m s 0, 0,08 0,0007,89 0,099 lb s ft s scfm lb ƒ s in ft s Technisch Faktor International Faktor Britisch TABELLE - UMRECHNUNG TEMPERATUR F = [,8 C] + C = [ F - ] 0, K = C + 7 C = Grad Celsius K = Grad Kelvin F = Grad Fahrenheit TABELLE - MULTIPLIKATOREN Name tera giga mega kilo etto deca deci centi milli micro nano pico Symbol T G M k h da d c m n p Potenz TABELLE - DRUCKEINHEITEN UND UMRECHNUNGSFAKTOREN Um den Druck der folgenden Einheiten zu berechnen, multiplizieren Sie die gegebenen Grundeinheiten mit den Umrechnungsfaktoren Grundeinheit Pa kpa MPa bar mbar kp/cm cm H O mm H O mm Hg p.s.i. Pa , 98,0 9,80,.89,7 kpa , 98,0 98,0 0 9,80 0, 0,897 MPa ,0 0 98,0 0 9,80 0, 0,897 0 bar ,989 0, ,0 0, 0 8,97 0 mbar , 0,98 98,0 0, 8,97 kp/cm 0,97 0 0,97 0 0,97,097, ,9 0 70,07 0 cm H O 0,97 0 0,97 0,97 0,097 0, ,,9 70,07 mm H O 0,97 0 0,97 0,97 0 0,97 0 0, ,9 70,07 mm Hg 7,00 0 7,00 7, ,0 0,700 7,9 0,79 7,9 0,79 p.s.i. 0,08 0 0,08 0,08 0,08,08 0,, 0, 0 9,8 0./0

5 TABELLE - KONSTANTE DER LUFT Instanz Dynamische Viskosität Kinematische Viskosität Dichte Spez. Wärme bei konstantem Druck Schallgeschwindigkeit Gas-Konstante Symbol Cp a R 7,89 0, 0,,00 0,9 87, Einheit Pa s m s kg m KJ kg K m s J kg K TABELLE - GEHALT VON WASSERDAMPF IN GESÄTTIGTER DRUCKLUFT Gewicht des Wasserdampfs in g/m Luft bei 0 bar Überdruck, gesättigt und komprimiert bei den gegebenen Drücken und Temperaturen Druck in bar Temperatur C ,8,88 9,,7 7,, 0, 9 9,, 8 0,,,9,7 9,08,,9,8 7,9,, 8 0,,97,,80 7,8 0,7, 8,8 0, 9, 9,9,,,7,9 8,7,9, 9,,9,9 0,7,,87,8,,9,77 9,8,9, 9,,7,,,9,99,7,7,0,8 8,8,, 8,, 0,97,9,90,,,77, 7,87 0,8,, 0,7 0,9,0,7,,7,,0,87 8,79, 8 0, 0,77,0,,9,,,8,7 7, 9,0 0 0, 0, 0,87,7,0,7,8,9,,8 7,, 0, 0, 0,70 0,9,0,77,9,9,7,7,07 0,9 0, 0, 0,7,0,0,8,,9,77,8 0 0, 0, 0, 0, 0,8,,7,88,9,0,90 TABELLE 7 - VOLUMENSTROM-EINHEITEN UND UMRECHNUNGSFAKTOREN Um den Volumenstrom zu berechnen, multiplizieren Sie die gegebenen Grundeinheiten mit den Umrechnungsfaktoren. Grundeinheiten m /s l/s cm /s m /h m /min l/h l/min ft /min UK gallon/min US gallon/min m/s 0 0 0, ,7 0 0,7778 0,7 0 0,79 0 7,78 0,090 0 l/s 0 0 0,7778,7 0,7778 0,7 0 0,79 7,78,090 0 cm /s 0 0 0, ,7 0 0,7778,7 0,79 0 7,78,090 m /h 00, ,990 0,77 0,7 m /min ,7 0, ,7 0, 0,78 0 l/h, 0, 0, 0 0 0, ,7 7, l/min ,7 0,7 0 8,7,,78 ft /min (scfm),88 0,88,88 0 0,88, 0,88 0, 0 0,0 0,8 gallone/ min UK,98 0,98,98 0, 9,97, 0 9,97 0,88 0,8 gallone/ min USA,80 0,80,80 0,08,7,08 0,7 0 7,80,009./0

6 TABELLE 8 - EMPFOHLENER VOLUMENSTROM Maximaler empfohlener Volumenstrom in Nl/min für Pneumatik-Leitungen. Volumenstrom-Werte werden wie folgt berechnet: Bei Leitungdurchmessern von bis mm müssen Sie pro Meter Länge mit einem Druckabfall von 0,% des Arbeitsdrucks rechnen. Bei Leitungdurchmessern von bis 0 mm müssen Sie pro Meter Länge mit einem Druckabfall von 0,% des Arbeitsdrucks rechnen. Innendurchmesser in mm - Nennweiten in Gas-Leitungen Druck bar 8 0 Ø,, 9,8, Ø /8 Ø / Ø /8 Ø Ø / Ø / Ø Ø / Ø / Ø TABELLE 9 - LUFTVERBRAUCH FÜR VERSCHIEDENE DRUCKLUFTGERÄTE Gerät Luftverbrauch Gerät Luftverbrauch Bohrgerät Ø mm Bohrgerät Ø mm Bohrgerät Ø 0 mm Bohrgerät Ø mm Schraubendreher M Schraubendreher M 0 Impulsschrauber M Impulsschrauber M Schleifer Ø Schleifer Ø Schleifer Ø 9 Polierschleifer Heber 000 kg Punktschweisser Bench tamper 8 kg tamper Befestigungsm. Ø 0 Befestigungsm. Ø 0 Meissel kg Meissel kg Kleine Sprüh-Pistole Industrie Sprüh-Pistole Reiningungsbalg Ø mm Reiningungsbalg Ø mm Sandstrahldüse Ø Sandstrahldüse Ø 8 Pflaster-Strahler Schwerer Beton-Zerhacker kg Beton-Hacker 8 kg Brecher 0 kg Brecher SCHUTZART IP-SCHUTZART NACH EN 09 UND CEI 9 IP SCHUTZGRAD FÜR FLÜSSIGKEITSSCHUTZ SCHUTZGRAD FÜR BERÜHRUNGS- UND FREMDKÖRPERSCHUTZ º N. BESCHREIBUNG º N. BESCHREIBUNG 0 Kein besonderer Schutz 0 Kein besonderer Schutz Schutz gegen Feststoffe mit d größer als 0 mm Schutz gegen Feststoffe mit d größer als mm Schutz gegen Feststoffe mit d größer als, mm Schutz gegen Feststoffe mit d größer als mm Schutz gegen Staub Absoluter Schutz gegen Staub 7 Schutz gegen senkrecht tropfendes Wasser Schutz gegen senkrecht tropfendes Wasser bei bis zu gekipptem Betriebsmittel Schutz gegen Wasser, das bis zu 0 zur Senkrechten fällt Schutz gegen Sprühwasser aus allen Richtungen Schutz gegen Wasserstrahlen aus Düsen und allen Richtungen. Schutz gegen schwere See und starkem Wasserstrahl Schutz gegen jegliches Eindringen von Flüssigkeit./07

7 KOMPATIBILITÄTSPRÜFUNG Pneumatikprodukte beinhalten Elastomerdichtungen die aus Butadienacrylnitril (NBR), Polyurethan oder Fluorkohlenwasserstoff (FKM/FPM) hergestellt sind. Es ist wichtig darauf zu achten dass diese Stoffe nicht in Kontakt mit inkompatiblen Substanzen kommen, die ein Anschwellen oder einen Bruch der Dichtungen verursachen könnten und schließlich zur Störung führen. Insbesondere ist es notwendig die Kompatibilitätsprüfung für: verwendetes Öl im Kompressor verwendetes Öl im Öler verwendete Schneidflüssigkeit in der Anlage oder Maschine vorzunehmen, die in die Zylinder und in Folge in die Steuerventile gelangen könnten. Wir haben eine Kompatibilitätstabelle erstellt, mit Auflistung der chemischen Materialien und Beständigkeitsgrad im Vergleich zu Hostaform, Elastomere, Technopolymer, meist einsetzt in unseren Produkten. Siehe hierzu oder die english Website Die Website von Parker Prädifa, einer unser Dichtungslieferanten, enthält eine interaktive Kompatibilitätstabelle. Nachstehend sind einige Öle aufgeführt, die definitiv mit allen Elastomeren, eingesetzt in unseren Produkten, kompatibel sind: UNI und ISO FD Schmierstoffe(Energol HPL. Spinesso; Mobil DTE, Tellus Öl) Niederdruck Kompressor Öl: SHELL CORENA Öl D Hochdruck Kompressor Öl: SHELL RIMULA X Öl 0 Achtung: Einige synthetische Öle auf Ester-Basis sind gegenüber NBR und Polyurethan extrem inkompatibel. ROTORÖL 8000 F ist eines davon. Metal Work wird bei Bedarf weitere Informationen, Untersuchungen oder Tests durchführen und bereit stellen../08

8 SINNBILDER UND BENENNUNGEN IN DER PNEUMATIK VERTEILUNG UND REGELUNG -Wege/ -Positionen (/) normal geschlossen -Wege/ -Positionen (/) normal offen -Wege/ -Positionen (/) normal geschlossen -Wege/ -Positionen (/) normal offen -Wege/ -Positionen (/) NC-NO -Wege/ -Positionen (/) -Wege/ -Positionen (/) Mittelstellung belüftet -Wege/ -Positionen (/) Mittelstellung entlüftet -Wege/ -Positionen (/) Mittelstellung gesperrt Rückschlagventil Druckbegrenzungsventil Druckregler Druckregler mit Entlüftungs Druckgesteuerter Regler mit Eintlüftung Absperrventil Zweidruckventil UND-Glied Anfahrventil APR pneumatisch Anfahrventil APR elektrisch Anfahrventil APR pneum. (nur SK 00) Anfahrventil APR elek. (nur SK 00) Rückschlagventil mit Feder -Wege Absperrventil (VV) schlüsselbetätigt Wechselventil -Wege Absperrventil (VV) pneumatisch Schnellentlüftungsventil -Wege Absperrventil (VV) elektrisch Drosselventil einstellbar Anfahrventil VAP pneu. (nur SK 00) Drosselrückschlagventil einstellbar Anfahrventil VAP elek. (nur SK 00)./09

9 BETÄTIGUNGSARTEN AN VENTILEN Manuell, Taster Rollenhebel mit geringer Betätigungskraft Pilztaster Rollenhebel mit einseitigem Rücklauf Hebel, monostabil Mechanisch mit Raste Hebel, Positionen Elektrisch (direkt) Hebel, Positionen Elektropneumatisch Pedal - fussbetätigt Elektropneumatisch mit externer Zuluft Stössel Piezo-gesteuert Stössel mit geringer Betätigungskraft Pneumatisch angesteuert Feder Mechanischer Stop Rollenhebel./0

10 DRUCK-ÜBERTRAGUNG UND AUFBEREITUNG Pneumatische Druckversorgung Arbeitsleitung Schnelkupplung (entkuppeln bei geschlossenem Anschluss) -Wege Schwenk- Kupplung Steuerleitung -Wege Schwenk- Kupplung Entlüftung Schalldämpfer Biegsame Leitung Druckluftkessel Elektrische Leitung Filter Leitungsverbindung Kondensatabscheider mit manueller Entwässerung Leitungsverbindung Leitungskreuzung Entlügtungspunkt Entlüftungsbohrung ohne Anschluss Entlüftungsbohrung mit Anschluss Kondensatabscheider mit automtischer Entwässerung Filter mit Kondensatabscheider und manuelller Entwässerung Kondensatabscheider mit automatischer Entwässerung Filter mit Kondensatabscheider und automatischer Entwässerung Manometer Luftentnahmestation mit Abdeck-Kappe Druckschalter Luftentnahmestation mit Anschluss Optische Überwachung Schnellkupplung ohne Sperrventile Schnellkupplung mit Sperrventile Schnellkupplung (entkuppeln bei offenem Anschluss) FRL-Wartungseinheit und Manometer FRL-Wartungseinheit und Manometer (vereinfachte Darstellung) FR-Wartungseinheit und Manometer./

11 DRUCKUMFORMUNG mit einstellbaren Endlagendämpfungen, drucklos eingefahren Zylinder, einfachwirkend TWIN- mit einstellbaren Endlagendämpfungen, Hydraulische Bremse mit Einstellung in einer Richtung TWIN- mit einstellbaren Endlagendämpfungen, durchgehende Kolbenstangen TWIN- mit einstellbaren Endlagendämpfungen, durchgehende Kolbenstange Hydraulische Bremse mit Einstellung in beiden Richtungen Hydraulische Bremse mit Dämpfung mit einstellbarer Dämpfung, mit Blockierung einfahrend Y X Druckerhöher für Medien mit gleichen Eigenschaften mit einstellbarer Dämpfung, mit Blockierung ausfahrend Y X Druckerhöher für Medien mit unterschiedlichen Eigenschaften durchgende Kolbenstange mit einstellbarer Dämpfung, ohne Magnet Pneumatik/Hydraulik- Umformer durchgende Kolbenstange ohne Magnet, ohne Dämpfung Kompressor mit konstantem Volumenstom mit einstellbarer Dämpfung durchgehende Kolbenstange Kompressor mit konstantem Volumenstrom in einer Richtung durchgehende Kolbenstange Kompressor mit konstantem Volumenstrom in einer Richtungen ohne einstellbare Dämpfung ohne Magnet Kompressor mit einstellbarem Volumenstrom in einer Richtung mit einstellbarer Dämpfung, ohne Magnet Kompressor mit einstellbarem Volumenstrom in beiden Richtungen ohne einstellbare Dämpfung Drehzylinder drucklos eingefahren ohne Magnet Zylinder, einfachwirkend, Zylinder, doppeltwirkend mit einseitig einstellbarer Dämpfung, ohne Magnet./