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Berechnungen
Druckluftbedarf
Der erste Schritt zur Auslegung einer Kompressorstation und des dazugehörigen Druckluftnetzes ist die Ermittlung des Druckluftverbrauchs und daraus folgend die benötigte Liefer- menge des Kompressors.
Für die Dimensionierung einer Kompressorstation ist zuerst der erwartete Gesamtverbrauch zu ermitteln. Der Druckluft- verbrauch der Einzelverbraucher wird addiert und mit Hilfe einiger Multiplikatoren den Betriebsbedingungen angepaßt. Der Kompressor kann dann entsprechend der ermittelten Liefermenge ausgewählt werden.
Bei der Dimensionierung von Rohrleitungen verfährt man ähn- lich. Zuerst erfolgt die Festlegung von Art und Anzahl der Druckluftverbraucher an einem bestimmten Leitungsstrang. Der Druckluftverbrauch der einzelnen Geräte wird addiert und mit den entsprechenden Multiplikatoren korrigiert. Auf der Grundlage dieses Ergebnisses kann der Durchmesser des entsprechenden Leitungsstrangs dimensioniert werden.
Auch die Leckverluste sind beim Ermitteln des zu erwarten- den Druckluftverbrauchs zu berücksichtigen.
Druckluftverbrauch von Pneumatikgeräten
Die Ermittlung des Gesamtdruckluftverbrauchs ist aufgrund fehlender Angaben für die einzelnen Geräte oft schwierig. Richtwerte für den Druckluftbedarf einzelner Komponenten werden in diesem Kapitel gegeben.
Bei den hier gemachten Angaben zum Druckluftverbrauch der einzelnen Geräte handelt es sich um Durchschnittswerte. Für genaue Berechnungen benutzen sie bitte die Verbrauchs- angaben der einzelnen Hersteller.
Druckluftverbrauch von Düsen
Der Druckluftverbrauch von Düsen verschiedener Bauformen und Nutzungen ist sehr unterschiedlich.Er hängt von verschie- denen Faktoren ab :
-
– Durchmesser der Düse.
Je größer die Düse ist, desto größer ist der Druckluft- verbrauch. -
– Arbeitsdruck der Düse.
Je höher der Arbeitsdruck, desto größer der Druckluft- verbrauch. -
– Form der Düse.
Ein einfaches, zylindrisches Durchgangsloch hat einen wesentlich kleineren Druckluftverbrauch als eine konische oder Laval-Düse ( Expansionsdüse ). -
– Oberflächenqualität der Austrittsöffnung.
Wenn die Oberflächenqualität sehr hoch ist ( die Ober- fläche ist sehr glatt, ohne Riefen und Unebenheiten ), kann mehr Druckluft durch die Austrittsöffnung strömen. -
– Spritzen oder Blasen.
Wird die Luft als Transportmedium für Farbe, Sand u.ä. benutzt, steigt der Druckluftverbrauch an.
Druckluftverbrauch
von zylindrischen Düsen
Düsen mit einfacher, zylindrischer Bohrung ( z.B. Ausblas- pistole ) erzeugen bei der ausströmenden Druckluft starke Ver- wirbelungen und Turbulenzen. Die Ausströmgeschwindigkeit der Druckluft wird dadurch verringert. Der Druckluftverbrauch ist vergleichsweise niedrig.
Die folgende Tabelle gibt Anhaltswerte für den Druckluft- verbrauch von zylindrischen Düsen in Abhängigkeit von Arbeitsdruck und Düsendurchmesser an :
Die Luftverbrauchswerte in der Tabelle sind in l/min angegeben.
Druckluftverbrauch von Farbspritzpistolen
Der Farbauftrag einer Spritzpistole muß gleichmäßig und tropfenfrei sein. Aus diesem Grund sind die Düsen von Farb- spritzpistolen für einen expandierenden, turbulenzfreien Volu- menstrom mit hoher Austrittsgeschwindigkeit konzipiert. Die Folge ist ein Druckluftverbrauch, der deutlich über dem der zylindrischen Düsen liegt.
Die Konsistenz und die gewünschte Auftragsmenge der ver- wendeten Farbe bestimmt den Arbeitsdruck und Düsendurch- messer der Farbspritzpistole. Diese beide Werte beeinflussen den Druckluftverbrauch maßgeblich.
Man unterscheidet bei Farbspritzpistolen zwischen Flach-, Breit- und Rundstrahldüsen. Durch die verschiedenen Strahl- formen wird der Farbauftrag beeinflußt. Sie unterscheiden sich in ihrem Druckluftverbrauch. Vielfach sind die Spritzpistolen zwischen den Strahlformen umstellbar.
Die folgenden Tabellen geben Anhaltswerte für den Druckluft- verbrauch von Farbspritzpistolen in Abhängigkeit von Arbeits- druck, Düsendurchmesser und Strahlform an :
Die Luftverbrauchswerte in der Tabelle sind in l/min angegeben.
Die Luftverbrauchswerte in der Tabelle sind in l/min angegeben.
Druckluftverbrauch von Strahldüsen
Beim Strahlen muß das Arbeitsmedium mit großer kinetischer Energie, d.h. mit hoher Geschwindigkeit, auf das Werkstück auftreffen. Das ist die Vorraussetzung, um die gewünschte Wir- kung des Arbeitsvorganges zu erzielen.
Aus diesem Grund werden die Düsen beim Strahlen für eine extrem hohe Austrittsgeschwindigkeit der Druckluft ausgelegt. Das führt zu einem vergleichsweise hohen Druckluftverbrauch.
Die folgenden Tabellen geben Anhaltswerte für den Druckluft- verbrauch von Strahldüsen in Abhängigkeit von Arbeitsdruck und Düsendurchmesser an :
Die Luftverbrauchswerte in der Tabelle sind in l/min angegeben.
Druckluftverbrauch von Zylindern
Druckluftzylinder werden besonders im Bereich der Automa- tion eingesetzt. Für die Ermittlung des Druckluftverbrauchs von Zylindern unterscheidet man zwei Typen:
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– Die einfachwirkenden Zylinder erzeugen nur die Bewegung des Arbeitshubes mit Druckluft. Die Zurückstellung erfolgt durch äußere oder Federkraft.
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– Die doppeltwirkenden Zylinder erzeugen die Bewegung in beiden Hubrichtungen durch die Druckluft. Bei beiden Hü- ben wird Kraft ausgeübt. Der Druckluftverbrauch ist ent- sprechend doppelt so hoch.
Der Druckluftverbrauch q für Druckluftzylinder wird mit folgen- der Formel ermittelt :
Ein einfach wirkender Zylinder mit einem Kolbendurchmesser von 100 mm soll bei einem Betriebsdruck von 7 barabs betrie- ben werden. Sein Arbeitshub beträgt 120 mm bei 47 Arbeits- takten pro Minute.
Wenn Sie erst einmal selbst überprüfen wollen, ob und wieviel Luft Ihr Druckluftsystem durch Leckagen verliert ist diese Formel ein einfacher aber zuverlässiger Helfer.
Nehmen wir an, Sie haben einen 1000 L Behälter.
Sie haben den Kompressor ausgeschaltet.
Der Anfangsdruck beträgt 8 bar.
Nach 20 Minuten ist soviel Luft aus dem System entwichen, dass nur noch 6 bar Druck angezeigt werden.
Wir rechnen also: 1000 x (8-6) / 20 = 100
Es gehen also pro Minute 100 Liter verloren.
