Grundlagen der Pneumatik und Drucklufttechnik

Einführung in die Pneumatik

Pneumatik befasst sich mit der Untersuchung und Anwendung von Druckluft zur Erzeugung mechanischer Bewegungen und technischer Effekte.

Kompressoren und Verdichtung

Kompressoren sind Maschinen, die darauf ausgelegt sind, den atmosphärischen Luftdruck zu erhöhen. Kolbenkompressoren sind die am häufigsten eingesetzten Modelle. Für ihren Betrieb benötigen sie normalerweise Strom oder Kohlenwasserstoffe (Kraftstoffe).

Arten von Kolbenkompressoren

Es gibt verschiedene Typen von Kolbenkompressoren:

• Einstufige Kolbenkompressoren: Dank einer Kurbelwelle wird die kreisförmige Bewegung der Motorwelle in eine geradlinige Bewegung umgewandelt. Wenn der Kolben sinkt, öffnet sich das Einlassventil durch den Unterdruck. Beim Aufsteigen des Kolbens schließt das Einlassventil und das Auslassventil öffnet sich. Durch die Verdichtung erreicht die Luft Temperaturen von bis zu 180 °C.
• Zweistufige Kolbenkompressoren: Hier wird die Luft in zwei Phasen komprimiert. In der ersten Stufe erfolgt eine Verdichtung auf 3 bis 8 bar, in der zweiten Stufe auf bis zu 25 bar. Da der Druck höher ist, ist auch die Wärmeentwicklung stärker als im vorherigen Fall.

Weitere Kompressorbauarten

Schraubenkompressoren: Zwei gegenläufige Rotoren (Schnecken) verdichten die Luft kontinuierlich. Drehschieberverdichter: Diese arbeiten mit einem exzentrisch gelagerten Rotor und Schiebern.

Druckluftaufbereitung und Kühlung

Kühler: Sie dienen dazu, die erhitzte Druckluft aus der vorherigen Phase auf etwa 25 °C abzukühlen. Während dieses Prozesses kondensieren etwa 75 % des enthaltenen Wassers. Die Kühlung erfolgt meist über wasserdurchströmte Rohre im Gegenstromprinzip.

Druckluftbehälter: Diese dienen als Speicher, um Druckluft für Bedarfsspitzen bereitzuhalten.

Filter: Sie halten Verunreinigungen zurück. Die Luft tritt oben ein und wird in Rotation versetzt, wodurch schwere Partikel und Wassertropfen gegen die Innenwand geschleudert werden und nach unten abfließen. Danach passiert die Luft ein Filterelement, um feinste Partikel zu entfernen, die Steuergeräte beschädigen könnten.

Druckregelung und Schmierung

Druckregler: Seine Funktion ist es, den Ausgangsdruck unabhängig von Eingangsschwankungen konstant zu halten. Er verfügt über eine Membran, die auf der einen Seite vom Luftdruck und auf der anderen von einer einstellbaren Feder belastet wird.

Schmierstoffgeber (Öler): Dies ist der letzte Block der Luftaufbereitung. Er mischt der Luft Ölnebel bei, um die Lebensdauer pneumatischer Komponenten zu erhöhen, Reibung zu verringern und Oxidation zu verhindern. Durch den Venturi-Effekt wird Öl zerstäubt und mit dem Luftstrom mitgerissen.

Verteilernetze und Rohrleitungen

Verteilernetze sind die Rohrleitungen, welche die pneumatischen Geräte verbinden. Es wird empfohlen, diese an Wänden zu befestigen und nicht unter Putz zu legen, um mögliche Lecks leichter zu finden. Als Materialien dienen Stahl, Messing oder Polyethylen. Die Leitungen sollten ein Gefälle von ca. 1,5 % aufweisen, damit Kondenswasser und Partikel abtransportiert werden können.

Steuerung und Regelung

Druckluft steuert pneumatische Zylinder oder Motoren über verschiedene Ventile. Diese werden klassifiziert in: Wegeventile (Distributoren), Rückschlagventile, Druckregelventile, Logikventile (UND/ODER) und Zeitventile.

Merkmale von Wegeventilen

Alle Wegeventile werden durch zwei Merkmale gekennzeichnet: die Anzahl der Anschlüsse (Wege) und die Anzahl der Schaltstellungen.

Pneumatische Aktoren

Generell gibt es zwei Arten von Komponenten, die Arbeit verrichten: Motoren und Zylinder.

Motoren: Im Inneren befinden sich Lamellen oder ein Rad. Der Luftdruck wirkt auf diese und versetzt die Achse in Rotation.

Zylindertypen

• Einfachwirkende Zylinder: Verrichten Arbeit nur in eine Richtung. Der Rückhub erfolgt meist durch eine Feder.
• Doppeltwirkende Zylinder: Verrichten Arbeit in beide Richtungen, da beide Kammern abwechselnd mit Druckluft beaufschlagt werden.