Pneumatik

Der Begriff der Pneumatik hat seine Wurzeln im Griechischen. Pneuma bedeutet "Wind" bzw."Atem", aber auch "Geist". In Wissenschaft und Technik bezeichnen wir die Anwendung und den Einsatz von komprimierter Luft als Pneumatik. In der Pneumatik wird mithilfe von Druckluft mechanische Arbeit verrichtet, Komponenten gesteuert und Signale übertragen.

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Druckluft als Arbeitsmedium

Pneumatik beinhaltet alle technischen Anwendungen, in denen Druckluft als Arbeitsmedium verwendet wird. Im Bereich der Hydraulik dagegen ist das Arbeitsmedium eine Flüssigkeit. Druckluft wurde früher als Pressluft bezeichnet. Sie ist Umgebungsluft, die mittels eines Kompressors komprimiert wird.

Ihren Einsatz erhält sie, neben den typischen Pneumatik-Anwendungen im Anlagenbau, als Aktivluft, um Stoffe zu transportieren wie beispielsweise bei einer Lackierung, oder als Prozessluft direkt in einem technischen Verfahren wie etwa beim Trocknen, oder als Medium für Prüfprozesse, also als Prüfluft. Das Basiswissen über die Druckluft, ihre Erzeugung, Verteilung und Nutzung gehört zu den wichtigsten Grundlagen der Pneumatik.

Steckbrief

• altgriechisch → "Wind, Hauch".
• Arbeitsmedium → Luft
• Herkömmlicher Druck → 6 bar
• Maximaler Druck → 18 bar
• 4 Teilsysteme:

● Erzeugung
● Aufbereitung
● Verteilung
● Verbraucher

Der Aufbau einer Druckluftanlage

4 Teilsysteme gehören zu einer Druckluftanlage.

Die Erzeugung der Druckluft:

Nach dem Ansaugen wird die Umgebungsluft in einem Kompressor zusammengepresst.

Aufbereitung:

Wegen der Schmutz- und Staubpartikel und der Feuchtigkeit der Luft wird die Druckluft gefiltert und getrocknet.

Verteilung:

Spezielle Rohre und Schlauchleitungen führen die komprimierte Luft zu ihrem Bestimmungsort.

Nutzung:

Technisch genutzt wird Druckluft in unterschiedlicher Weise, so z. B. als Linearantrieb, für Motoren oder als Aktivluft.

Anwendungsgebiete der Pneumatik

Pneumatische Anlagen dienen

1. als Linearantriebe (Zylinder). Hier werden Teile gespannt, ausgeworfen und verschoben
2. zum Schalten von Ventilen, beispielsweise von Hydraulikventilen
3. als Druckluftmotoren für Schleif-, Bohr- und Schraubmaschinen
4. für Düsen, die Trocknungs- oder Ausblasarbeiten ausführen
5. zur Oberflächenbeschichtung, z. B. zum Lackieren durch Spritzen.

Höhe des Drucks in pneumatischen Systemen

Die Höhe des Luftdrucks, mit der herkömmliche Druckluftanlagen arbeiten, liegt etwa beim Siebenfachen des normalen Atmosphärendrucks. Das sind 6 bar Überdruck (Relativdruck). Hochdrucknetze, die für pneumatische Anwendungen mit hohem Kraftbedarf ausgelegt sind, haben ein deutlich höheres Druckniveau, und zwar bis zu 18 bar. Dafür müssen jedoch spezielle Bauteile wie Schläuche und Verbindungsstück verwendet werden, die für diesen hohen Druck ausgelegt sind. In besonderen Anlagen, wie z. B. bei Anlagen zur Herstellung von PET-Flaschen, kann die Höhe des Drucks im Druckluftnetz weitaus höher liegen, bis zu einem Niveau von 40 bar.

Vorteile der Pneumatik

Pneumatik-Systeme werden in Anlagen und Maschinen wegen ihrer Vorteile, die sie bieten, eingesetzt. Dabei steht die Pneumatik häufig in Konkurrenz zur Hydraulik oder auch einer rein elektrischen Lösung. Die Kenntnis über die Vorteile der Pneumatik gegenüber der Hydraulik oder Elektrik sind wichtig, wenn es um die Entscheidung der Wahl des Systems bei einem Neubau einer Anlage geht.

Letztendlich hat jede Technologie ihre eigenen Vorteile und Nachteile, daher muss man von Fall zu Fall abwägen, welche Lösung die beste ist. Häufig wird auch eine Mischlösung verwendet, bei der Elektrik, Pneumatik und Hydraulik zusammenspielen.

Vorteile der Pneumatik

• stufenlose Schaltung beziehungsweise Regelung der Geschwindigkeiten und der Kräfte der Zylinder

• Erreichung enorm hoher Arbeitsgeschwindigkeiten (bei einem Standardzylinder bis zu 1500 mm/s, bei einem Hochleistungszylinder bis zu 3000 mm/s und bei Motoren bis zu 100.000 min-1)
  
• bei einer Überlastung bis hin zum Stillstand haben Druckluftgeräte den Vorteil in der Regel schadlos zu bleiben
  
• im Vergleich zu Elektrogeräten sind Druckluftgeräte einfach konstruiert; aus diesem Grund im Allgemeinen leichter, wodurch sich die körperliche Belastung der in der Herstellung tätigen Mitarbeiter mindert
  
• anders als bei elektrischen Systemen, fällt bei pneumatischen Systemen die Abwärme nicht an den dezentralen elektrischen Antriebseinheiten, sondern ausnahmslos zentral am Kompressor selbst
  
• während Arbeitsmedien von elektrischen Systemen (wie beispielsweise Hydrauliköl) Kosten verursachen, ist Luft als Arbeitsmedium pneumatischer Systeme - zumindest in einem nicht aufbereiteten Zustand - stets und kostenlos vorhanden
  
• pneumatische Systeme benötigen keine Rückleitungen, da die entstehende Abluft direkt in die Umgebung entweichen kann; die Folge sind einfache Topologien von Druckluftleitungssystemen
  
• durch eine periodische Kontrolle der Druckluftbehälter des pneumatischen Systems wird Explosionssicherheit gewährleistet
  
• Unempfindlichkeit der Druckluft gegenüber atomarer Strahlung und magnetischen Impulsen
  
• Speicherung von Energie in Form von Druckluft möglich

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