Pneumatik und Hydraulik: Grundlagen, Komponenten und Anwendungen

Pneumatik- und Hydraulik-Steuerung

Die Pneumatik- und Hydraulik-Steuerung umfasst die elektrische Steuerung von Signalen, die pneumatische Steuerung mittels Luftdruck und die hydraulische Steuerung mit Flüssigkeiten (Öl).

Eigenschaften von Flüssigkeiten

Die wesentlichen Eigenschaften von Flüssigkeiten in diesen Systemen sind Druck und Durchfluss.

Elemente einer Pneumatik-Installation

Eine typische Pneumatik-Installation besteht aus:

• Kompressor
• Druckluftbehälter
• Leitungen
• Zubehör

Behandlung der Druckluft

Die Aufbereitung der Druckluft ist entscheidend und beinhaltet:

• Filterung
• Druckminderung
• Schmierung (Lubrifizierung)

Verteilungsnetzwerk und Vorteile pneumatischer Systeme

Das Verteilungsnetzwerk besteht hauptsächlich aus Leitungen.

Vorteile pneumatischer Systeme

• Vermeiden Explosionen in explosionsgefährdeten Bereichen.
• Geeignet für feuchte Umgebungen.
• Pneumatische Energie lässt sich leicht in andere Energieformen umwandeln.

Zusätzliche Vorteile von Druckluft

• Leicht zugänglich
• Bewegt sich schnell in Rohren
• Einfach zu speichern
• Sauberes System

Anwendungsbeispiele für pneumatische Systeme

Pneumatische Systeme finden Anwendung in Bereichen wie der Reinigung oder bei der Steuerung von Zugtüren.

Grundlagen der Fluidtechnik und Systemkomponenten

Die physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten werden durch Formeln wie P = F / S (Druck = Kraft / Fläche) und V/T = S * Verschiebung / T (Volumenstrom = Fläche * Geschwindigkeit) beschrieben.

Komponenten eines pneumatischen Systems

1. Produktion: Kompressor (Erzeugung von Druckluft), Druckluftbehälter (Speicherung der Luft).
2. Behandlungselemente: Konditionierung und Zubehör.
3. Transportelemente: Kunststoff- oder Metallrohre.
4. Bedien- und Steuerelemente: Regelventile, Verteiler.
5. Antriebselemente: Zylinder (lineare Bewegung), Motoren (rotierende Bewegung), Aktoren (Winkelrotation).

Herstellung und Aufbereitung von Druckluft

Kompressoren erhöhen den Luftdruck.

Arten von Kompressoren

• Verdrängerkompressoren: Reduzieren das Volumen der Luft.
• Dynamische Kompressoren: Steigern die Geschwindigkeit der Ansaugluft durch rotierende Teile.

Luftbehandlung und mögliche Fehler

Die Druckluft muss gereinigt, geschmiert und reguliert werden.

Filter

Filter entfernen Verunreinigungen aus der Druckluft. Mögliche Fehler in Schaltkreisen können durch Verschleißteile oder nicht korrekt bewegliche Ventile entstehen. Auch überschüssiges Kondenswasser kann Probleme verursachen. Filter werden typischerweise nach Kompressoren und Tanks angeordnet.

Schmierstoffe und Druckregler

Schmierstoffe

Das Ziel von Schmierstoffen ist die Reduzierung der Reibung zwischen den Elementen. Ein Schmierer (Lubrifizierer) tropft Öl in den Luftstrom.

Druckregler

Druckregler dienen dazu, Druckschwankungen im System zu vermeiden. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit verbessert, übermäßiger Verschleiß der Elemente verhindert und ein unnötiger Wasserverbrauch vermieden.

Pneumatische Ventile

Pneumatische Ventile sind Schaltelemente, die den Luftstrom bei Bedarf freigeben oder umleiten.

Aufbau von Ventilen

Ventile bestehen aus einem Gehäuse, einem beweglichen Element in bestimmten Positionen sowie Ein- und Ausgängen. Sie werden durch die Anzahl der Wege und Positionen identifiziert.

Ventilantriebsmechanismen

Ventilantriebe sind mobile Geräte mit einem Rückstellmechanismus, der das Ventil in die Ruhelage bringt.

Hydraulische Systeme

Eigenschaften hydraulischer Systeme

Die Arbeitsflüssigkeit in hydraulischen Systemen ist Öl. Die Komponenten sind ähnlich wie in der Pneumatik, aber für höhere Drücke ausgelegt.

Vorteile hydraulischer Systeme

• Übertragung höherer Kräfte.
• Einfachere Regelung der Antriebsgeschwindigkeit.
• Zylinder können an jeder Position gestoppt werden.

Nachteile hydraulischer Systeme

• Benötigen Rücklaufleitungen und einen Öltank.
• Höherer Preis.
• Größere Komplexität.