2.2.1 Hubkolbenverdichter Drehkolbenverdichter

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1 ..1 Hubkolbenverdichter Hubkolbenverdichter gibt es als einstufige Kolbenverdichter (Bild /1) und als mehrstufige Kolbenverdichter (Bild /) sowie als Membranverdichter (Bild /3). Mit einstufigen Kolbenverdichtern werden bis 8 bar Druck erzeugt, mit zweistufigen bis 0 bar und mit drei- und mehrstufigen bis 50 bar. Die lieferbare menge kann bis zu 8 m 3 /s ( 500 m 3 /min) betragen. Kolbenverdichter sind in der Praxis weit verbreitet. Sie haben jedoch den Nachteil, dass die Luftförderung nicht stoßfrei erfolgt. Es tritt ein pulsierender Luftstrom auf. Bei geschmierten Verdichtern kann es manchmal zur unerwünschten ölhaltigen kommen, z. B. in der Lebensmittelindustrie. Der Vorteil der Kolbenverdichter liegt in der robusten Bauart und in der Sicherheit, dass ein hoher Druck der Luft erreichbar ist. Membranverdichter (Bild /3) haben den Vorteil, dass die nicht mit gleitenden Teilen in Berührung kommt. Daher werden Membranverdichter bevorzugt in der Lebensmittelindustrie, in der chemischen und pharmazeutischen Industrie eingesetzt. Kolben saugt an Bild /1: Einstufiger Kolbenverdichter Kühlung Kolben verdichtet 1. Verdichterstufe. Verdichterstufe Bild /: Zweistufiger Kolbenverdichter Membrane.. Drehkolbenverdichter Drehkolbenverdichter gibt es als Vielzellen-Rotationsverdichter, als Zweizellen-Schraubenverdichter und als Rootsverdichter. Vielzellen-Rotationsverdichter (Bild /4) sind für kleinere bis mittlere Drücke (einstufig bis 4 bar und zweistufig bis 8 bar) geeignet. Die lieferbare menge beträgt bis 1,7 m 3 /s ( 100 m 3 /min). Schraubenverdichter (Bild /5) liefern Drücke bis 10 bar und mengen zwischen 0,5 m 3 /s und 7 m 3 /s (15 und 40 m 3 /min). Rootsverdichter 1 (Bild /6) sind Kompressoren für niedrige Drücke bis etwa 1 bar. Sie haben zwei gegenläufige Drehkolben und arbeiten ohne innere Verdichtung. Der Druck wird allein durch den Widerstand erzeugt, welcher der strömenden Luft entgegenwirkt. Man erreicht deshalb nur verhältnismäßig niedrige Drücke. Der rbeitsraum läuft mit dem rotierenden Teil des Verdichters um. Dabei ändert er periodisch sein Volumen. Rootsverdichter benötigen deshalb weder Saug- noch Druckventile. Bild /3: Membranverdichter Bild /4: Vielzellen-Rotationsverdichter Bild /5: Schraubenverdichter 1 Rootsverdichter = (sprich: rut-verdichter; nach dem amerikanischen Erfinder Root). Rootsverdichter sind Kapselverdichter zur Förderung von Gasen und Luft nach dem Verdränger- Verdichter-Prinzip. Bild /6: Rootsverdichter 8

2 erzeugung Name Klasse Datum.5 Gebräuchliche erzeuger für kleinere Pneumatik-nlagen Einstufiger Kolbenverdichter (Hubkolbenverdichter) Zweistufiger Kolbenverdichter (Hubkolbenverdichter) einstufigen Hubkolbenverdichters zweistufigen Hubkolbenverdichters Bild /1 Bild /13 Vielzellen-Rotationsverdichter (Drehkolbenverdichter xialverdichter (Strömungsverdichter) vielzelligen Drehkolbenverdichters axialen Strömungsverdichter Bild /14 Bild /15.6 Sinnbilder für Verdichter und Speicher (nach DIN ISO 119-1) Bild /16 Bild /17.7 Sinnbilder zur übertragung (nach DIN ISO 119-1) = rbeitsleitung (leitung) = quelle (vereinfachtes Symbol) = Steuerleitung/Entlüfungsleitung = Entlüftung ohne nschluss = Umrahmung einer Baugruppe = Entlüftung mit nschluss = Leitungskreuzung (nicht verbunden) Bild /18 = Leitungsverbindung 11

3 Beispiele für netze mit Ringleitungen, Querleitungen und Stichleitungen Querleitung Ringleitung Stichleitungen Verbraucher behälter behälter Verbraucher Bild 3/: Stichleitungen gehen von der Ringleitung ab Bild 3/3: Stichleitungen gehen von den Querleitungen ab 3.3 leitungen ls leitungen verwendet man verschraubtes oder geschweißtes Stahlrohr sowie Kunststoffrohre. In Strömungsrichtung werden die Leitungen mit 1 bis % Gefälle verlegt, damit das im Rohrnetz anfallende Kondensat abfließen kann. Der erforderliche Leitungsquerschnitt ist von der benötigten menge, der Leitungslänge und den eingebauten Drosselstellen abhängig. ls leitungen für Zylinder und Steuerelemente werden vorwiegend Kunststoffschläuche verwendet. Welche ufgabe hat der behälter in einer -Verteilungsanlage? Wie wird anfallendes Kondenswasser (Kondensat) in einem Rohrleitungsnetz abgesondert? Wovon ist der erforderliche Leitungsquerschnitt eines -Verteilungsnetzes abhängig? 14

4 Beispiel für bedarf und kosten Ein einfachwirkender Zylinder mit 50 mm Kolbendurchmesser und einem Hub von 70 mm wird mit von p e = 6 bar beaufschlagt und 0-mal je Minute betätigt. Berechnen Sie: a) Den bedarf je Minute und je Stunde b) Die kosten je Stunde, bei einem Preis von 0,05 je m 3 angesaugter Luft (Preis angenommen) c) Wie groß wäre der bedarf und wie hoch wären die kosten, wenn der Zylinder doppeltwirkend wäre? Gegeben: D = 50 mm = 5 cm s e = 70 mm = 7 cm 1 n = 0 (Hubzahl je Minute) min p = 6 bar preis = 0,05 je m angesaugter Luft (Preis angenommen) 3 Gesucht: 3 3 cm L m a) Q =? =? =? min min min L m =? =? h h b) kosten =? 3 c) bedarf und kosten bei einem doppelwirkenden Zylinder mit gleichen bmessungen? (Bei doppeltwirkenden Zylindern sind auch andere Hublängen möglich, z. B. 140 mm; 00 mm; 50 mm.) Lösung 18

5 4 Pneumatische Bau - elemente Zylinder Name Klasse Datum 4.4 Formeln zur Berechnung der Kolbenkräfte F= pe Es bedeuten: F = Kraft in N N N p e = Überdruck in mm cm = mit beaufschlagte Kolbenfläche in mm ; (cm ) = Wirkungsgrad usfahren Einfahren F d F 1 F D Bild 4/7 1 3 Kraft beim usfahren der Kolbenstange F1= pe 1 Kraft beim Einfahren der Kolbenstange F= pe Es bedeuten: D = Kolbendurchmesser in mm; (cm) d = Kolbenstangendurchmesser in mm; (cm) D π 1 = Kolbenfläche; 1= in mm ; (cm ) = Kolbenringfläche in mm ; (cm ) d π = Kolbenstangenfläche; = in mm ; (cm ) 4 =