Grundlagen der Pneumatik - Terrashop.de

Grundlagen der Pneumatik
Horst-W. Grollius
ISBN 3-446-22977-9
Inhaltsverzeichnis
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung .................................................................... 13
2 Basiswissen .................................................................. 15
2.1 Druck, Absolutdruck, Ûberdruck, Einheiten ............................. 15
2.2 NormatmosphaÈre, Druckluft, Druckbereiche ............................. 17
2.3 Thermodynamik ±Grundgleichungen und Grundgesetze ................. 19
2.3.1 1. Hauptsatz der Thermodynamik fuÈr geschlossene Systeme ....... 19
2.3.2 1. Hauptsatz der Thermodynamik fuÈr offene Systeme ............. 22
2.3.3 1. Hauptsatz der Thermodynamik fuÈr stationaÈreFlieûprozesse ..... 24
2.3.4 Zustand, ZustandsgroÈûen, Thermische Zustandsgleichungen ....... 28
2.3.5 Kalorische Zustandsgleichungen, spezifische WaÈrmekapazitaÈten ... 30
2.3.6 ZustandsaÈnderungen idealer Gase ................................ 32
2.3.6.1 Isotherme ZustandsaÈnderung .............................. 32
2.3.6.2 Isobare ZustandsaÈnderung ................................ 34
2.3.6.3 Isochore ZustandsaÈnderung ............................... 36
2.3.6.4 Adiabate ZustandsaÈnderung............................... 38
2.3.6.5 Isentrope ZustandsaÈnderung .............................. 41
2.3.6.6 Polytrope ZustandsaÈnderung .............................. 42
2.3.6.7 Zusammenhang zwischen technischer Arbeit und VolumenaÈnderungsarbeit
........................................... 45
2.3.6.8 Zusammenfassung: ZustandsaÈnderungen idealer Gase...... 46
2.4 Normzustand, Normvolumen und Normvolumenstrom ................... 47
2.5 KontinuitaÈtsgleichung ................................................... 48
2.6 StroÈmungsformen ....................................................... 49
2.7 ViskositaÈt ............................................................... 50
2.8 Druckverluste ........................................................... 51
2.9 Feuchte Luft ............................................................ 56
3 Durchfluss durch DuÈ sen und pneumatische Komponenten ..................... 61
3.1 Durchfluss durch DuÈsen ................................................. 61
3.2 Durchfluss durch pneumatische Komponenten ........................... 64
4 Genormte Symbole........................................................... 66
5 GrundsaÈ tzliche Struktur von SchaltplaÈ nen pneumatischer Systeme, Kennzeichnungen
.................................................................. 77
6 Drucklufterzeugung und Druckluftaufbereitung ............................... 84
6.1 Drucklufterzeugung ..................................................... 84
6.2 Druckluftaufbereitung ................................................... 89

8 Inhaltsverzeichnis
7 Zylinder ..................................................................... 92
7.1 Einfachwirkende Zylinder ............................................... 92
7.1.1 Kolbenstangenzylinder............................................ 92
7.1.2 Membran- und Rollmembranzylinder ............................. 93
7.1.3 Spannmodule .................................................... 94
7.1.4 Balgzylinder...................................................... 95
7.1.5 Kompaktzylinder ................................................. 96
7.1.6 Kurzhubzylinder ................................................. 97
7.2 Doppeltwirkende Zylinder .............................................. 98
7.2.1 Zylinder mit einseitiger Kolbenstange............................. 98
7.2.2 Zylinder mit beidseitiger Kolbenstange ........................... 99
7.3 Knickungs- und Luftverbrauchsdiagramm ................................ 100
7.4 Kolbenstangenlose Zylinder ............................................. 101
7.5 Sonderzylinder .......................................................... 103
7.6 Drehzylinder ............................................................ 104
8 Schwenkmotoren ............................................................. 105
8.1 Drehmomente bis 78 Nm................................................ 105
8.2 Drehmomente bis 260 Nm............................................... 108
9 Druckluftmotoren ............................................................ 110
9.1 Kolbenmotoren ......................................................... 110
9.2 Lamellenmotoren ....................................................... 114
10 Ventile ....................................................................... 117
10.1 Allgemeines ............................................................ 117
10.2 Wegeventile ............................................................. 117
10.2.1 Vorbemerkungen ................................................. 117
10.2.2 Sitzventile........................................................ 118
10.2.3 Schieberventile ................................................... 120
10.2.4 BetaÈtigungseinrichtungen ......................................... 121
10.2.5 Vorgesteuerte Wegeventile ....................................... 123
10.3 Sperrventile ............................................................. 125
10.3.1 Allgemeines ...................................................... 125
10.3.2 RuÈckschlagventile ................................................ 125
10.3.3 Entsperrbare RuÈckschlagventile .................................. 126
10.3.4 Wechselventile ................................................... 127
10.3.5 Zweidruckventile ................................................. 128
10.3.6 SchnellentluÈftungsventile ......................................... 129
10.3.7 Absperrventile ................................................... 130
10.4 Druckventile ............................................................ 130
10.4.1 Allgemeines ...................................................... 130
10.4.2 Druckbegrenzungsventile ......................................... 131
10.4.3 Druckschaltventile ............................................... 131
10.4.4 Druckregelventile ................................................ 131

Inhaltsverzeichnis 9
10.5 Stromventile ............................................................ 133
10.5.1 Allgemeines ..................................................... 133
10.5.2 Drosselventile .................................................... 133
10.5.3 DrosselruÈckschlagventile ......................................... 134
10.6 ZeitverzoÈgerungsventile ................................................. 134
11 Hinweise zur Entwicklung pneumatischer Systeme ............................ 136
12 Grundschaltungen (Auswahl) ................................................. 137
12.1 Schaltungen zur Ansteuerung einfachwirkender Zylinder ................. 137
12.2 Schaltungen zur Ansteuerung doppeltwirkender Zylinder ................ 139
12.3 Schaltungen zur Geschwindigkeitsregulierung einfachwirkender Zylinder . 141
12.4 Schaltungen zur Geschwindigkeitsregulierung doppeltwirkender Zylinder 144
12.5 Schaltungen mit Wechselventil-ODER-Funktion ......................... 148
12.6 Schaltungen mit Zweidruckventil-UND-Funktion ........................ 150
12.7 Schaltungen mit Druckschaltventil ....................................... 151
12.8 Schaltungen mit ZeitverzoÈgerungsventil .................................. 152
13 Aufgaben .................................................................... 155
Quellen und weiterfuÈ hrende Literatur ............................................ 192
Anhang ......................................................................... 194
Sachwortverzeichnis ............................................................. 203

Formelzeichen
Nachfolgend sind nur die wichtigsten Formelzeichen aufgefuÈhrt; weitere im
Buch verwendete, die hier nicht genannt sind, werden durch den Text verstaÈndlich.
A FlaÈche
c Geschwindigkeit
c p spezifische WaÈrmekapazitaÈt
bei konstantem Druck
c v spezifische WaÈrmekapazitaÈt
bei konstantem Volumen
c p12 mittlere spezifische WaÈrmekapazitaÈt
bei konstantem
Druck fuÈrden Temperaturbereich
t 1 bis t 2
c v12 mittlere spezifische WaÈrmekapazitaÈt
bei konstantem
Volumen fuÈr den Temperaturbereich
t 1 bis t 2
C Leitwert
d Rohrdurchmesser
d e Ersatzdurchmesser, hydraulischer
Durchmesser
E Gesamtenergie eines Systems,
Energieinhalt
F Kraft
g Fallbeschleunigung
H Enthalpie
h spezifische Enthalpie
j spezifische Dissipationsenergie
J Dissipationsenergie
k absolute Wandrauigkeit
l RohrlaÈnge
m Masse
m fL Masse ungesaÈttigter feuchter
Luft
m W Wasserdampfmasse
m WS Wasserdampfmasse bei SaÈttigung
_m Massenstrom
_m * uÈberkritischer Massenstrom
M L Molmasse trockener Luft
Molmasse von Wasserdampf
M W
n Drehzahl
n mittlerer Polytropenexponent
p Druck
p e atmosphaÈrische Druckdifferenz
p abs Absolutdruck
p amb AtmosphaÈrendruck
p WS SaÈttigungspartialdruck von
Wasserdampf
p S
Dampfdruck von Wasser
P Leistung
q auf die Masse bezogene WaÈrme
Q WaÈrme
_Q WaÈrmestrom
R spezielle Gaskonstante
R m universelle Gaskonstante
spezielle Gaskonstante von
R L
trockener Luft
R fL spezielle Gaskonstante von
feuchter Luft
R fL,0 spezielle Gaskonstante von
feuchter Luft im technischen
Normzustand
R W spezielle Gaskonstante von
Wasserdampf
Re Reynolds-Zahl
s spezifische Entropie
t Celsius-Temperatur
T Temperatur
u spezifische innere Energie
U innere Energie, Umfang
v spezifisches Volumen
V Volumen
V _ Volumenstrom
w spezifische Arbeit
w t spezifische technische Arbeit
W Arbeit

Formelzeichen 11
W t technische Arbeit
W V VolumenaÈnderungsarbeit
X Wassergehalt (Wasserbeladung)
feuchter Luft
z geodaÈtische HoÈhe
Z Realgasfaktor
c VerhaÈltnis der spezifischen
WaÈrmekapazitaÈten
c VerhaÈltnis der mittleren spezifischen
WaÈrmekapazitaÈten
D E kin Ønderung der kinetischen
Energie
D E pot Ønderung der potenziellen
Energie
D t Zeitintervall
D p Druckdifferenz, DruckgefaÈlle,
Druckverlust
& Widerstandszahl
g dynamische ViskositaÈt
êÅ mittlerer Isentropenexponent
k R Rohrreibungszahl
m kinematische ViskositaÈt
q Dichte
q W Dichte von Wasserdampf
Dichte des technischen Norm-
q 0
zustandes
q WS Dichte von Wasserdampf bei
SaÈttigung
' relative Luftfeuchtigkeit
w Ausflussfunktion