Die Pneumatik ist ein Teilgebiet der mit dem Oberbegriff Fluidtechnik bezeichneten Wissensdisziplin. Die Fluidtechnik wird anhand der zur Anwendung kommenden Fluide in Hydraulik und Pneumatik (Bild 1.1) eingeteilt. Die in der Hydraulik zur Energieübertragung verwendeten Fluide sind Flüssigkeiten, in der Pneumatik wird als Fluid ein Gas verwendet, nämlich verdichte Luft (Druckluft). Bild 1.1
Der Druckbegriff soll anhand des Bildes 2.1 erläutert werden. Es zeigt einen mit Gas gefüllten Behälter, der nach oben hin durch einen Kolben, auf dem ein Gewicht lastet, abgeschlossen wird.
Bild 3.1 zeigt einen mit Gas gefüllten Behälter, an dem sich seitlich eine als Düse ausgebildete Öffnung befindet, die in ein Rohr mit größerem Durchmesser als dem Düsenaustrittsdurchmesser einmündet. Mit der am Rohraustritt angebrachten verstellbaren Klappe (Drosselklappe) ist es möglich, den Druck im Rohr pa und damit den Druck am Düsenaustritt p2 zu variieren.
Schaltpläne pneumatischer Systeme werden mittels grafischer Symbole erstellt. Das Wissen um die Bedeutung der Symbole ist für das Verständnis von Schaltplänen unverzichtbar. Zu beachten ist, dass die in den Schaltplänen zur Darstellung von Bauelementen verwendeten Symbole keine Auskunft über den konstruktiven Aufbau der Bauelemente geben, sondern lediglich deren Funktion verdeutlichen.
Die grundsätzliche Struktur von Schaltplänen pneumatischer Systeme baut auf dem in Bild 5.1 gezeigten Schema auf, das dem Schema einer Steuerkette entspricht (bei einer Steuerkette geht der Signalfluss von unten nach oben).
Die zum Betrieb pneumatischer Systeme benötigte Druckluft wird in Verdichtern (Kompressoren) erzeugt, die von Elektro- oder Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Zum Einsatz können Hubkolben-, Drehkolben- oder Strömungsverdichter (Turboverdichter) kommen. Welche Bauart zur Anwendung gelangt, hängt im Wesentlichen vom benötigten Druck und dem geforderten Volumenstrom, in der Pneumatik Liefermenge genannt, ab. Das Diagramm des Bildes 6.1 veranschaulicht die Einsatzbereiche der in Frage kommenden Verdichterbauarten.
Die Beaufschlagung des Kolbens mit Druckluft erfolgt bei einfachwirkenden Zylindern nur von einer Seite, sodass diese auch nur in einer Bewegungsrichtung Arbeit verrichten können. Das Einfahren des Kolbens bzw. der Kolbenstange geschieht durch Federkraft oder durch äußere Krafteinwirkung.
Mit Schwenkmotoren lassen sich wie mit den in Abschnitt 7.6 vorgestellten Drehzylindern ebenfalls Schwenkbewegungen erzeugen. Die Bildern 8.1 und 8.2 zeigen einen Schwenkmotor der Typreihe PSM2 der Firma Eckart, aus denen Aufbau und Wirkungsweise zu erkennen sind. Diese Firma bietet innerhalb dieser Typreihe fünf unterschiedliche Baugrößen an, deren Drehmomente bei einem Druck von 6 bar 4, 9, 16, 39 und 78 Nm betragen.
Druckluftmotoren dienen zur Umwandlung der in der Druckluft enthaltenen thermodynamischen Energie in mechanische Energie, die als Rotationsenergie an der Welle zur Verfügung steht. Sie zeichnen sich durch kompakte Bauweise und einfache Regelbarkeit von Drehmoment und Drehzahl aus. Ihr Einsatz ist auch unter widrigem Betrieb (Hitze, Kälte, Staub, Wasser) und in Umgebungen mit Explosionsgefahr möglich. Druckluftmotoren erfordern geringen Wartungsaufwand und benötigen keine Überlastkupplung, da das Drehmoment durch den Luftdruck begrenzt wird.
Ventile dienen in einer pneumatischen Anlage zur Steuerung oder Regelung von Start, Stopp und Richtung sowie Druck oder Durchfluss der Druckluft. Die Benennung Ventil gilt auch für Schieber, Hähne usw.
Um den Vor- und Rücklauf der Kolbenstange einfachwirkender Zylinder zu bewirken, kommen vorwiegend 3/2- oder 3/3-Wegeventile zum Einsatz. Bild 12.1 zeigt einen Schaltplan unter Verwendung eines 3/2-Wegeventils mit Drucktaster und Federrückstellung.
Es soll mithilfe von Gl. (2.111) die spezifische Volumenänderungsarbeit berechnet und festgestellt werden, ob der auf diese Weise berechnete Wert mit dem über die Fläche ermittelten Wert übereinstimmt.
Horst-Walter Grollius
Backmatter
Metadaten
Titel
Grundlagen der Pneumatik
verfasst von
Horst-Walter Grollius
Copyright-Jahr
2020
Verlag
Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
Electronic ISBN
978-3-446-46541-1
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-446-46541-1
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