Grundlagen der Pneumatik und Hydraulik: Ein Vergleich

Grundlagen der Pneumatik und Hydraulik

Pneumatische und hydraulische Systeme nutzen Fluide als Energieträger für spezifische Bewegungen und Kraftübertragungen in Maschinen.

Unterschiede: Pneumatik vs. Hydraulik

Der wesentliche Unterschied liegt im Medium: In der Pneumatik wird Luft verwendet, während in der Hydraulik Hydrauliköl zum Einsatz kommt. Zur Erzeugung der Druckluft dient ein Kompressor, während die Hydraulikflüssigkeit über ein zentrales Hydraulikaggregat bereitgestellt wird.

Anwendungsbereiche der Systeme

• Pneumatik: Alternative geradlinige Bewegungen und Drehbewegungen mit geringer Kraft, Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen sowie bei Werkzeugen.
• Hydraulik: Alternative geradlinige Bewegungen und Drehbewegungen mit großer Stärke sowie präzise Bewegungsabläufe.

Physikalische Grundlagen und Einheiten

Die grundlegende Formel zur Berechnung lautet: Kraft = Druck x Fläche

Der Druck kann in verschiedenen Einheiten angegeben werden:

1 bar = 0,987 atm = 1 kp/cm² = 100.000 Pa = 760 mm Hg

Aufbau einer pneumatischen Installation

Ein typisches Diagramm einer Anlage umfasst folgende Komponenten: Kompressor + Tank + Leitung + Wartungseinheit (Air Treatment Group) + Ventil + Zylinder.

Wird eine Anlage mit Hydraulik statt Druckluft betrieben, besteht sie aus einem zentralen Speicher und einem Hydrauliköl-Filter. Zudem müssen die Leitungen, Ventile und Zylinder wesentlich widerstandsfähiger sein, um den hohen Drücken standzuhalten.

Pneumatische Antriebe und Zylinder

Dies sind Elemente, welche den Druck und Durchfluss der bewegten Luft in mechanische Kraft umwandeln. Man unterscheidet:

• Doppeltwirkend: Luft muss aktiv zugeführt werden, um die Kolbenstange auszufahren, und an der Gegenseite eingeleitet werden, um sie wieder einzufahren.
• Einfachwirkend: Durch eine interne Feder wird eine der beiden Bewegungen ausgeführt; die Luftzufuhr bewirkt lediglich die entgegengesetzte Bewegung bis zum Anschlag.

Funktion pneumatischer Ventile

Ventile sind Elemente, die den Luftdurchgang über mehrere Verbindungen steuern oder unterbrechen. Sie können in ihrem Aussehen stark variieren und einfache oder komplexe Aufgaben erfüllen, wie zum Beispiel die manuelle Ansteuerung eines Zylinders per Knopfdruck.

Der Schalldämpfer zur Lärmreduzierung

Dies ist eine Komponente, die am Auslassventil angebracht wird, um Strömungsgeräusche zu eliminieren. In einigen Fällen sind sie verstellbar, um das Entweichen der Luft zu regulieren und so die Endlage des Zylinders zu dämpfen.

Übersicht der Spezialventile

• Rückschlagventil: Lässt das Fluid nur in eine Richtung passieren. Versucht das Fluid in die entgegengesetzte Richtung zu fließen, verschließt eine Kugel den Weg.
• Wechselventil (Circuit Selector Valve): Es besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang. Im Gegensatz zu einer normalen T-Verbindung kommunizieren die Eingänge hier nicht miteinander.
• Drosselventil: Reguliert den Luftstrom in eine Richtung; in der Regel ist ein integriertes Ventil vorhanden, das die Luft in die andere Richtung unreguliert passieren lässt.
• Schnellentlüftungsventil: Es wird meist direkt an den Zylinderanschlüssen montiert, um die Geschwindigkeit des Zylinders durch schnellere Entlüftung erheblich zu steigern.

Pneumatische Schaltungen und Leitungen

Diese bestehen gewöhnlich aus Zylindern und Ventilen, welche die Luft in die jeweiligen Zylinderkanäle leiten. Da die Luft durch diese Leitungen und Ventile strömen muss, sollten diese eine angemessene Größe haben, um die Geschwindigkeit des Zylinders nicht zu begrenzen. Aus diesem Grund sind diese Ventile und Rohre in der Regel größer dimensioniert.