4.4.3 Druckluft – Erzeugung, Aufbereitung und Verteilung

1. Drucklufterzeugung
Zur Erzeugung der Druckluft werden Verdichter eingesetzt. Die Auswahl eines Verdichters hängt vom Arbeitsdruck und von der benötigten Luftmenge ab. Man teilt Verdichter in die folgenden Bauarten ein:
• Hubkolbenverdichter
• Drehkolbenverdichter
• Strömungsverdichter

Hubkolbenverdichter
Ein Hubkolben verdichtet die über das Einlassventil angesaugte Luft. Über das Auslassventil wird die komprimierte Luft weitergegeben.

Abb. 322: Einstufiger Hubkolbenverdichter – Schnittbild (Quelle: Eigene Darstellung)

Hubkolbenverdichter werden häufig eingesetzt, da sie für große Druckbereiche erhältlich sind. Zur Erzeugung höherer Drücke werden mehrstufige Verdichter verwendet. Die Luft wird dabei zwischen den einzelnen Verdichterstufen abgekühlt. Die optimalen Druckbereiche für Hubkolbenverdichter liegen bei:
• bis 600 kPa (6 bar) einstufig
• bis 1500 kPa (15 bar) zweistufig

Druckluftspeicher
Die erzeugte Druckluft wird einem Druckluftspeicher zugeführt. Der Druckluftspeicher gleicht Druckschwankungen bei der Entnahme der Druckluft vom System aus. Sinkt der Druck im Druckluftspeicher unter einen bestimmten Wert ab, so füllt ihn der Verdichter so lange auf, bis der eingestellte obere Druckwert wieder erreicht wird. Dies hat den Vorteil, dass der Verdichter nicht im Dauerbetrieb arbeiten muss. Durch die relativ große Oberfläche des Speichers wird die Druckluft im Druckluftspeicher abgekühlt. Dabei wird Kondenswasser ausgeschieden, das über einen Ablasshahn regelmäßig abgelassen werden muss.

Lufttrockner
Zu große Feuchtigkeitsmengen in der Druckluft setzen die Lebensdauer pneumatischer Systeme herab. Daher ist es notwendig, Lufttrockner zwischenzuschalten, um den Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu senken. Zum Trocknen der Luft stehen folgende Verfahren zur Verfügung:
• Kältetrocknung
• Adsorptionstrocknung
• Absorptionstrocknung

2. Druckluftaufbereitung
Die einzelnen Funktionen der Druckluftaufbereitung Filtern, Regeln und Ölen können mit Einzelelementen erfüllt werden. Diese Funktionen sind oft in einer Baueinheit, der Wartungseinheit, zusammengefasst worden. Wartungseinheiten sind jeder pneumatischen Anlage vorgeschaltet.Die richtige Kombination sowie die korrekte Größe und Bauart werden von der Anwendung und den Ansprüchen des Systems bestimmt. Um die Luftqualität für jede Aufgabe zu garantieren, werden Wartungseinheiten in jedem Steuerungssystem installiert.

Abb. 323: Wartungseinheit mit Wasserabscheider, Druckluftfilter, Druckregelventil, Druckmessgerät und Druckluftöler – Symbole, links: ausführliche Darstellung; rechts: vereinfachte Darstellung (Quelle: FESTO Didactic)

Druckluftfilter
Damit die Luft frei von Flüssigkeiten und Schmutzteilchen ist, wird sie im Druckluftfilter gereinigt. Das ist wichtig, damit Druckluftanlagen einwandfrei funktionieren. Je nach Einsatz kann Luft auch mit Öl angerei-chert werden. Der Druckluftfilter hat die Aufgabe, Verunreinigungen sowie Kondensat aus der durchströmenden Druckluft zu entfernen. Die Druckluft strömt durch Leitschlitze in die Filterschale. Hier werden Flüssigkeitsteilchen und Schmutzpartikel durch Zentrifugalkraft vom Luftstrom getrennt. Die herausgelösten Schmutzpartikel setzen sich im unteren Teil der Filterschale ab. Das gesammelte Kondensat muss vor Überschreiten der Maximalgrenze abgelassen werden, da es sonst dem Luftstrom wieder zugeführt wird.

Druckregelventil
Das Druckregelventil hat die Aufgabe, den Arbeitsdruck der Anlage (Sekundärdruck) konstant zu halten, ohne Rücksicht auf Schwankungen des Leitungsdrucks (Primärdruck) und des Luftverbrauchs.

Druckluftöler
Der Druckluftöler hat die Aufgabe, die Luft mit einer dosierten Ölmenge anzureichern, wenn dies für den Betrieb der pneumatischen Anlage notwendig ist. Der Einsatz eines Druckluftölers ist in modernen Anlagen nicht mehr generell notwendig. Er ist nur bei Bedarf gezielt – vor allem im Leistungsteil einer Anlage – einzusetzen. Die Druckluft im Steuerteil sollte nicht geölt werden.

Druckmessgeräte

Abb. 324: Rohrfeder-Manometer – Schnittbild und Symbol (Quelle: Eigene Darstellung)

Ein Rohrfeder-Manometer besteht im Wesentlichen aus einer C-förmig gebogenen Metallröhre, die einseitig geschlossen und am anderen Ende starr mit dem Anschlussflansch verbunden ist. Innerhalb der Röhre bildet sich der zu messende Druck, außerhalb dient der Umgebungsdruck als Referenz. Ist der zu messende Druck kleiner als der aktuelle Atmosphärendruck, so erhöht sich die Krümmung der Metallröhre. Ist der zu messende Druck höher als der Atmosphärendruck, so streckt sich die Metallröhre. Am geschlossenen Ende der Feder ist ein Messwerk angebracht – deren Auslenkung kann auf einer Skala angezeigt werden. Die Skalenanzeige ist linear und für Über- sowie Unterdruck (negative Werte) möglich.

3. Druckluftverteilung
Es sind einige Punkte zu beachten, um eine zuverlässige und störungsfreie Druckluftverteilung zu gewährleisten:
• Dimensionierung des Rohrsystems
• verwendetes Rohmaterial
• Durchflusswiderstand
• Rohranordnung und
• Wartung

Abb. 325: Verbundnetz zur Druckluftverteilung (Quelle: Eigene Darstellung)