Grundlagen der Pneumatik: Bauelemente und Schaltungen

1. Pneumatik und Druckluft

Die Pneumatik befasst sich mit den Bewegungen von Luft unter Druck oder Vakuum. Seit 1950 wird sie zur Rationalisierung und Automatisierung in der Industrie eingesetzt.

Grundlegender Aufbau

Kompressor – Kessel – Leitungen – Wartungseinheit – Anschlüsse – Antriebe (Motoren, Zylinder, Blasrohre).

Eigenschaften

• Vorteile: Kostengünstig, leicht zu transportieren, speicherbar, unempfindlich gegen Temperaturschwankungen, keine Brandgefahr, sauber, umweltfreundlich, einfache Komponenten.
• Nachteile: Erfordert Reinigung (Schmutz/Feuchtigkeit), nicht für hohe Genauigkeit geeignet, keine konstante Drehzahl möglich, Lärmbelastung, teurer als Elektrizität.

2. Kompressoren

Der Kompressor ist das erste Element des pneumatischen Kreislaufs. Er verdichtet atmosphärische Luft.

Hauptmerkmale

• Volumenstrom: Liefermenge in m³/h.
• Maximaler Druck: In bar.

Betriebsarten

• Direkt: Kontinuierliche Versorgung (0,5 bis 2 bar).
• Indirekt: Speicherung der Luft (6 bis 12 bar).

Bauarten

• 2.1. Kolbenkompressoren: Häufigstes Modell, ähnlich einem Verbrennungsmotor (Ansaugen, Komprimieren, Ausstoßen).
• 2.2. Membrankompressoren: Ähnlich wie Kolben, jedoch mit elastischer Membran zur Abdichtung.
• 2.3. Rotationskompressoren:
  • Flügelzellen: Rotor mit Flossen in einem exzentrischen Gehäuse.
  • Roots-Gebläse: Kein interner Druck, benötigt keine Schmierung.
  • Axial: Luft wird durch Turbinenschaufeln angesaugt.
  • Schraubenkompressoren: Zwei ineinandergreifende Schnecken.
  • Klauenkompressoren: Ölfrei und geräuscharm (ca. 75 dB).

3. Druckluftaufbereitung

Die Luft muss von Feuchtigkeit, Staub und Rost befreit werden.

• 3.1. Partikelfilterung: Entfernung von abrasiven Partikeln mittels Dekanter.
• 3.2. Lufttrocknung: Entfernung von Wasserdampf durch Kühlung oder hygroskopische Stoffe.
• 3.3. Schmierung: Reduziert Reibung und Korrosion (Venturi-Effekt).
• 3.4. Druckregelung: Anpassung des Versorgungsdrucks.
• 3.5. Wartungseinheit: Kombination aus Filter, Regler und Öler.

4. Druckluftbehälter und Akkumulatoren

Sie stabilisieren die Versorgung, ermöglichen Kompressor-Stopps und dienen als Sicherheitsreserve. Sie bestehen meist aus Stahl und verfügen über ein Wasser-Ablassventil.

5. Leitungen

Dienen der Luftverteilung. Wichtig sind ein ausreichender Durchmesser und ein Gefälle von 2 % zur Entwässerung. Vermeidung von unnötigen Bögen zur Reduzierung von Druckverlusten.

6. Antriebe

Wandeln Druckluft in mechanische Arbeit um.

• 6.1. Pneumatikzylinder: Erzeugen lineare Bewegungen (einfach- oder doppeltwirkend, Tandem).
• 6.2. Druckluftmotoren: Erzeugen Drehbewegungen (Kolben- oder Flügelmotoren).

7. Ventile

Steuern und regeln den Luftstrom.

• 7.1. Wegeventile: Steuern die Richtung des Luftstroms.
• 7.2. Sperr- und Schaltventile: Öffnen/Schließen (z. B. Schnellentlüftungsventile, Wechselventile).
• 7.3. Durchfluss- und Druckventile: Regeln Volumenstrom und Druckbegrenzung.
• 7.4. Proportionalventile: Stufenlose Druckregelung basierend auf elektrischen Signalen.