druckluft kompendium ULB Darmstadt Hoppenstedt Bonnier Zeitschriften GmbH Havelstraße 9, D Darmstadt

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1 druckluft kompendium ULB Darmstadt ZEITSCHRIFTEN Hoppenstedt Bonnier Zeitschriften GmbH Havelstraße 9, D Darmstadt

2 Inhalt TeiM Grundlagen der Druckluft 1.1 Die Geschichte der Druckluft Die Anfänge der Druckluft Erste Anwendungen der Druckluft Einheiten und Formelzeichen Basiseinheiten Einheiten der Drucklufttechnik Was ist Druckluft? Zusammensetzung der Luft Eigenschaften der Druckluft Wie verhält sich Druckluft? Physikalische Grundlagen Temperatur Volumen Druck Volumenstrom Bewegte Druckluft Strömungsverhalten Stömungsarten 13 Teil 2 Einsatzbereiche der Druckluft 2.1 Vorteile der Druckluft Druckbereiche Anwendungsmöglichkeiten der Druckluft Spannen und Klemmen mit Druckluft Transport mit Druckluft Antrieb mit Druckluft Spritzen mit Druckluft Blasen mit Druckluft Prüfen und Kontrollieren mit Druckluft Steuern und Regeln mit Druckluft Fachgebietsbezogene Anwendungsbeispiele 21 Teil 3 Drucklufterzeuger 3.1 Kompressoren (Verdichter) Dynamische Verdichter (Turboverdichter) Verdränger-Verdichter Kompressorbauarten Marktgerechte Kompressoren Hubkolbenkompressor Membrankompressor Freikolbenkompressor Vielzellenkompressor Flüssigkeitsringkompressor Schraubenkompressor Roots-Verdichter Axialverdichter Radialverdichter 36

3 3.3 Kolbenkompressoren Allgemeines Ansaugleistung - Liefermenge Kühlung Kühlmittel Regelung von Hubkolbenkompressoren Vorteile von Hubkolbenkompressoren Baugruppen eines Kolbenkompressors Schraubenkompressoren Allgemeines Verdichtungsvorgang Funktionsweise Ölkretslauf Luftkreislauf Wärmerückgewinnung Ansaugregelung Vorteile von Schraubenkompressoren Baugruppen eines Schraubenkompressors Baugruppen Antriebsmotor Keilriemen Riemenspannvorrichtung Saug- und Druckventile Sicherheitsventile Ansaugfilter Kompressorschmier- und kühlmittel 50 Teil 4 Regelung von Kompressoren 4.1 Druckdefinitionen Betriebszustände Stillstand ( L o) Leerlauf ( L,) Teillast Lastlauf ( L 2 ) Regelung einzelner Kompressoren Aussetz-Regelung Leerlauf-Regelung Verzögerte Aussetz-Regelung Teillast-Regelung Stufenlose Leistungsregelung Frequenzregelung Das ARS-Steuerungskonzept Autotronic Ratiotronic Supertronic 61

4 4.5 Regelung von mehreren Kompressoren MCS 1 und MCS MCS MCS MCS MCS MCS 7 67 Teil Warum Druckluftaufbereitung? 68 Druckluftaufbereitung Planungshinweise Folgen schlechter Aufbereitung Luftverunreinigungen Wasser in der Druckluft Luftfeuchtigkeit Taupunkte Wassergehalt der Luft Kondensatmenge bei Komprimierung Beispiel zur Kondensatmengenberechnung Kondensatmenge an einem schwülen Sommertag Drucktaupunktermittlung Drucktaupunkt nach der Entspannung Druckluftqualität Qualitätsklassen nach DIN ISO Trocknungsmethoden Betriebsbedingungen Kondensation durch Überverdichtung Kondensation durch Kältetrocknung Diffusion durch Membrantrocknung Sorption durch Absorption Sorption durch Adsorption Kaltregeneration Interne Warmregeneration Externe Warmregeneration Vakuumregeneration Anordnung des Kälte-Drucklufttrockners Trockner vor dem Druckluftbehälter Trockner hinter dem Druckluftbehälter Druckluftfilter Grundbegriffe der Filtertechnik Filterabscheidegrad r] [%] Druckabfall Ap Betriebsdruck Zyklonabscheider Vorfilter Microfilter Aktivkohlefilter Aktivkohle-Adsorber Sterilfilter 101

5 Teil 6 Kondensatentsorgung 6.1 Kondensat Kondensatabieiter Kondensatabieiter mit handbetätigtem Ventil Kondensatabieiter mit Schwimmersteuerung Kondensatabieiter mit zeitabhängig öffnendem Magnetventil Kondensatabieiter mit elektronischer Füllstandsmessung Kondensatabieiter mit Niveauschwimmer zur Füllstandsmessung Kondensataufbereitung Statische Öl-Wasser-Trennung 109 Teil 7 Druckluftbedarf 7.1 Druckluftverbrauch von Pneumatikgeräten Druckluftverbrauch von Düsen Druckluftverbrauch von zylindrischen Düsen Druckluftverbrauch von Farbspritzpistolen Druckluftverbrauch von Strahldüsen Druckluftverbrauch von Zylindern Druckluftverbrauch von Werkzeugen Ermittlung des Druckluftbedarfs Mittlere Einschaltdauer Gleichzeitigkeitsfaktor Festlegung des Druckluftbedarfs Automatische Druckluftverbraucher Allgemeine Druckluftverbraucher Gesamtdruckluftverbrauch Zuschläge für Verluste und Reserven Benötigte Liefermenge L B Druckluftverluste Kosten der Druckluftverluste Bestimmung der Leckagemenge Leckagebestimmung durch Behälterentleerung Leckagebestimmung durch Einschaltdauermessung Grenzwerte für Leckagemengen Maßnahmen zur Minimierung der Druckluftverluste Sanierung eines Druckluftnetzes 126 Teil 8 Größenbestimmung der Kompressorstation 8.1 Die Kompressorbauart Schraubenkompressoren Kolbenkompressoren Höchstdruck p max Einflußgrößen auf den Ausschaltdruck p max Volumenbestimmung eines Druckluftbehälters Empfehlungen für das Druckluftbehältervolumen Normreihe und Betriebsdrücke für Druckluftbehältergrößen Druckluftbehältervolumen für Kompressoren 130

6 8.4 Schaltintervall des Kompressors Kompressorstillstandszeit Kompressorlaufzeit Ermittlung der Motorschaltspiele Beispiele zur Kompressorauslegung Rechenbeispiel für Kolbenkompressoren Ermittlung des Höchstdruckes p max Bestimmung der Kompressorgröße Volumen des Druckluftbehälters Schaltintervall des Kompressors Motorschaltspiele des Kompressors Rechenbeispiele für Schraubenkompressoren Beispiel zu Ermittlung des Höchstdruckes p mai( Bestimmung der Kompressorgröße Dimensionierung des Druckluftbehälters Schaltintervall des Kompressors Resümee zur Kompressorauswahl Hinweise zur Kompressorauslegung Leistung und Arbeitsdruck Variierender Arbeitsdruck der Verbraucher Kompressorverbundsysteme 141 Teil Der Druckluftbehälter 142 Das Druckluftnetz Druckluftspeicherung Pulsationsdämpfung Kondensatabscheidung Betrieb von Druckluftbehältern Installation von Druckluftbehältern Sicherheitsvorschriften für Druckluftbehälter Anmelde- und Überwachungspflichten ZÜS und befähigte Personen Prüfung vor Inbetriebnahme Anmeldepflichten Wiederkehrende Prüfungen Armaturen am Druckluftbehälter Sicherheitsventil Das Rohrleitungsnetz Aufbau eines Rohrleitungsnetzes Die Hauptleitung Die Verteilerleitung - Ringleitung Die Verteilerleitung - Stichleitung Die Anschlußleitung Anschluß an eine Sammelleitung bei Mehrfachanlagen Planungshinweise für Rohrleitungsnetze Allgemeine Planungshinweise Rohrleitungsnetz ohne Drucklufttrockner Druckluftnetz mit Drucklufttrockner 155

7 9.4 Druckabfall Ap Art der Strömung Die Reynoldssche Zahl Re Druckabfall im Rohrleitungsnetz Dimensionierung von Rohrleitungen Maximaler Druckabfall Ap Nennweite von Rohrleitungen Gegenüberstellung [ DN - Zoll ] Gleichwertige Rohrlänge Rechnerische Ermittlung des Rohrinnendurchmessers d i Graphische Ermittlung des Rohrinnendurchmessers d i Ermittlung des Rohrinnendurchmessers d, mit Hilfe eines Spaltendiagramms Werkstoffauswahl für Rohrleitungen Gewinderohre Nahtlose Stahlrohre Edelstahlrohre Kupferrohre Kunststoffrohre Kennzeichnung von Rohrleitungen 168 Teil 10 Der Betriebsraum 10.1 Kühlung des Kompressors Kompressoraufstellung Allgemeine Hinweise zum Betriebsraum Zulässige Umgebungstemperatur Brandschutzvorschriften für Betriebsräume Entsorgung des anfallenden Kondensates Aufstellungshinweise für den Kompressor Platzbedarfeines Kompressors Aufstellungsbedingungen von Druckluftbehältern Be- und Entlüftung einer Kompressorstation Einflußgrößen auf den Kühlluftstrom V K eines Kompressors Festlegung der Einflußgrößen auf den Kühlluftstrom V K eines Kompressors Allgemeine Hinweise für die Lüftung von Kompressorräumen Natürliche Be- und Entlüftung Erforderliche Abluftöffnung bei natürlicher Belüftung Künstliche Be-und Entlüftung Erforderliche Ventilatorleistung bei künstlicher Belüftung Erforderliche Zuluftöffnung bei künstlicher Belüftung Beispiel für die künstliche Belüftung einer Kompressorstation Kühliuftführung mit Zu- und Abluftkanälen Zuluftkanäle 181

8 Entlüftung durch einen Kühlluftkanal Erforderlicher Kühlluftstrom V A und Kanalquerschnitt A K mit Kühlluftkanal Hinweise zur Kanalbelüftung Dimensionierung der Zuluftöffnung bei Entlüftung durch einen Abluftkanal Varianten der kanalisierten Entlüftung Beispiele für Aufstellungspläne Aufstellungsbeispiel für einen Schraubenkompressor Aufstellungsbeispiel für einen Kolbenkompressor 187 Teil 11 Wärmerückgewinnung 11.1 Wärmebilanz einer Kompressorstation Raumheizung Raumheizung durch Kanäle Funktion einer Raumheizung Wirtschaftlichkeit einer Raumheizung Die Duotherm Wärmeaustauscher Duotherm BPT Duotherm BSW Wieviel Energie kann eingespart werden? Schlußbetrachtung zum Thema Wärmerückgewinnung 194 Teil 12 Schall 12ii Das Wesen des Schalls Schallempfinden Wichtige Begriffe der Akustik Schalldruck Der Schallpegel Der Schalleistungspegel Das Schallempfinden des Menschen Der Lautstärkepegel : Bewertete Schallpegel db ( A ) Lautstärke im Vergleich Verhalten des Schalls Entfernung von der Schallquelle Reflexion und Absorption Dämpfung des Schalls Schallausbreitung in Rohren und Kanälen Schalldruckpegel mehrerer Schallquellen Mehrere Schallquellen mit gleichem Pegel Zwei Schallquellen mit unterschiedlichem Pegel Auswirkungen von Lärm Geräuschmessung Schalldämmung bei Kompressoren 203

9 Teil Zusammensetzung der Druckluftkosten 204 Kosten der Druckluft Anteile der Kostenfaktoren Wirtschaftlichkeitsberechnung für Energiekosten 205 Teil 14 A.1 Symbole 206 Anhanq A 1 1 Bildsymbole nach DIN A.1.2 Schaltzeichen nach ISO Teil Umrechnungstabelle 212 Umrechnungstabelle