18/09/2019
Was versteht man unter Druckluftaufbereitung?
In diesem Artikel werden Funktionen und Kriterien für eine passende Druckluftaufbereitung erläutert.
Warum Druckluftaufbereitung
Basis für ein effizientes Druckluftsystem ist eine optimale auf die Anlage abgestimmte Druckluftaufbereitung. Eine Druckluftaufbereitung verhindert Still- und Ausfallzeiten, minimiert den Verschleiß nachgeschalteter Druckluftkomponenten und hat unter anderem auch einen großen Einfluss auf die Energieeffizienz einer Gesamtanlage.
Angesaugte Druckluft ist feucht und verunreinigt
Je nach Umgebungsbedingungen ist die angesaugte Druckluft mehr oder weniger mit Verunreinigungen kontaminiert. Unterschiedliche Partikel in unterschiedlichen Größen, Öl, Ölaerosole, Öldampf sowie Feuchtigkeit, die durch Kompression und Temperaturgefälle in der Anlage zu Wasser kondensieren kann. Alle diese Kontaminationen können in einem Druckluftsystem zu erhöhtem Verschleiß, Stillstand oder Ausfall nachgeschalteter pneumatischer Bauteile führen. Die Druckluft muss je nach Erfordernissen der spezifischen Anwendung entsprechend gereinigt werden. Zum Filtern von Feststoffpartikeln und Extrahieren bereits in flüssiger Phase vorliegendem Wasser bzw. Wasser/Ölemulsion stehen Druckluftfilter von 40µm bis zu 0,01µm zur Verfügung. Ölaerosole können wiederum über Hochleistungsfilter (Tiefenfilter auch bekannt als Mikrofilter oder Koaleszenzfilter) extrahiert und Öldämpfe und -gerüche über Aktivkohlefilter adsorbiert werden. Luftfeuchtigkeit kann wiederum nicht über mechanische Filter beeinflusst werden – dafür sind stattdessen entsprechende zentrale und/oder dezentrale Drucklufttrockner einzusetzen (Kältetrockner, Adsorptionstrockner, Membrantrockner etc). Aber es gilt auch: Filtern Sie immer so gut wie möglich aber nie mehr als erforderlich. Je feiner der Filter, desto größer der Durchflusswiderstand/Druckverlust und desto höher die Energiekosten. Daher ist immer eine genaue Abstimmung mit den Erfordernissen nachgeschalteter Komponenten notwendig. Bezüglich Reinheitsklassen von Druckluft siehe auch ISO8573-1.
Energie sparen und Ressourcen schonen
In der Praxis sind in einem Druckluftnetz Anwendungen/Verbraucher mit unterschiedlichem Druckbedarf angeschlossen (z. B. Netzdruck = 8 bar – erforderlicher Druck für eine Teilanwendung = 4 bar). Ohne zusätzliche lokale Druckregelung würden also viele Verbraucher mit einem unnötig hohen Druckniveau versorgt werden. Einerseits könnte dieser Netzdruck höher als der für einen Verbraucher max. zugelassene Betriebsdruck sein, andererseits führt ein zu hoher Druck nicht nur zu erhöhtem Verschleiß oder Ausfällen sondern je nach Anwendung evtl. auch zu einem erhöhten Gefahrenpotenzial. Auf jeden Fall führt ein nicht notwendig hohes Druckniveau unweigerlich auch zu (unnötig) höherem Energieverbrauch und damit verbunden auch zu höheren Energiekosten. Je höher der Druck, umso höher der Energieverbrauch und umso höher die Energiekosten. Jedes zusätzliche bar bedeutet im Schnitt ca. 7 % höhere Energiekosten. Platzieren Sie deshalb unmittelbar vor entsprechenden Verbrauchern Druckregler und stellen sie nur den jeweils lokal benötigten Sekundärdruck ein.
Schmierung der Komponenten
Eine ausreichende Schmierung der Komponenten in einem Druckluftsystem ist unabdingbar, um frühe Folgeschäden und somit notwendige Reparaturen bzw. Ersatz von Komponenten und damit auch automatisch die unweigerlich verbundenen Stillstands- bzw. Ausfallzeiten zu verhindern. Viele Komponenten in Druckluftsystemen sind dabei bereits vom Werk aus mit einer Einmalschmierung versehen. Versuche zeigen allerdings auch, dass die Laufleistung vieler Komponenten bei einer installierten Folgeschmierung weitaus höher liegen. Für eine solche Folgeschmierung werden unmittelbar an den Verbrauchern Nebelöler mit entsprechend notwendiger Einstellung platziert. Übrigens: Im Jahr 1927 war es Carl Norgren, der die Bedeutung der kontrollierten Zufuhr von Schmiermitteln erkannte und im Rahmen dessen den ersten automatischen Nebelöler für Druckluftsysteme erfand. Achtung: Systeme mit Folgeschmierung können nicht ohne weiteres bzw. ohne größeren Aufwand auf ölfreie Systeme umgebaut werden (Einmalschmierungen der Komponenten bereits ausgewaschen, notwendige vorherige Reinigung/Ersatz des Leitungssystems und der Bauteile etc).
Wichtige Bauteile einer Druckluftaufbereitung
Detaillierte Beschreibungen zu den Bauteilen finden Sie in den jeweils separaten Artikeln
Filter – zur Vermeidung/Reduzierung von Verschmutzung und damit möglichen Stillstand-/Ausfallzeiten nachgeschalteter pneumatischer Komponenten. Grad der benötigten Filtration in Abhängigkeit der Vorgaben nachgeschalteter pneumatischer Komponenten. Standardfilter zum Ausfiltern von Partikeln und Ausfällen von Flüssigkeiten. Filterelemente 40 µm und 5 µm. Hochleistungsfilter (bekannt auch als Mikrofilter, Koaleszenzfilter) zum Ausfiltern kleinster Partikel bis 0,01 µm und Ausfällen von Ölaerosolen bis zu einem Restölgehalt von 0,01 mg/m³. Aktivkohlefilter zum Adsorbieren von Öldampf und -gerüchen.
Druckregler – zur Einstellung eines Sekundärdrucks auf einen für die spezifische Anwendung benötigten Wert. Druckregler sind unter anderem auch eines der wichtigen Komponenten mit Einfluss auf die Energieeffizienz eines Druckluftsystems.
Filterregler – Standardfilter und Druckregler in einem Gerät
Nebelöler – versorgen nachgeschaltete Komponenten zur Schmierung mit einem Ölnebel. Norgren bietet zwei unterschiedliche Ausführungen von Nebelölern an. Zum einen die marktüblichen Normalnebelöler und zum anderen die in vielen Dingen vorteilhafteren Mikronebelöler. Normalnebelöler haben ihre Stärke in weniger komplexen Systemen und nur bei sehr kurzen Leitungslängen. Optimal werden Normalnebelöler oberhalb oder unmittelbar auf gleichem Höhenniveau sehr nahe an einem Verbraucher mit sehr hohem Schmierölbedarf platziert. Mikronebelöler hingegen ermöglichen eine optimalere Schmierung auch über länger Distanzen, bei komplexeren Leitungssystemen mit mehreren Schmierstellen und können auch weiter unterhalb von zu schmierenden Verbrauchern platziert werden. Mikronebelöler ermöglichen aufgrund ihres Funktionsprinzips auch eine einfachere und feinere Einstellung der Schmiermenge.
Druckbegrenzungsventile – zum Schutz vor Überdruck. Steigt ein Druck (z. B. durch Ausfall eines vorgeschalteten Druckreglers oder sekundärseitigem Gegendruck) über einen eigentlich eingestellten Sekundärdruck an, kann dies zu übermäßigem Verschleiß oder auch zu Schäden (sobald ein max. für ein Bauteil zugelassener Druck überstiegen wird) an Komponenten und auch zu potenziellen Gefahrensituationen führen. Ein solcher Überdruck im System kann über Druckbegrenzungsventile abgefangen werden. Sobald eine Druckspitze den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Wert übersteigt, öffnet dieses Ventil, entlüftet in die Atmosphäre und verhindert damit einen weiteren Druckanstieg im System. Vorrausetzung ist eine auf das System abgestimmte ausreichende Dimensionierung des Druckbegrenzungsventils, sodass genügend Druckluft in die Atmosphäre gelangen kann, ohne dass der Druck im System trotz allem weiter ansteigt.
Komplette Wartungseinheiten. Viele Funktionen zur Druckluftaufbereitung werden in einer Baugruppe zusammengefasst (eines von vielen Beispielen sind Standardkombinationen wie Absperrventil + Filterregler + Öler). Bei solchen Baugruppen spricht man von sogenannten Wartungseinheiten.
Spezielle Ventile - oft in Verbindung mit kompletten Wartungseinheiten, wie manuelle Absperrventile, elektrisch oder pneumatisch angesteuerte 3/2 Wegeventile, Anfahr- und Entlüftungsventile.
Wichtiges Zubehör – wie Manometer zur Druckanzeige, Befestigungswinkel, Abzweigblöcke und vieles mehr.
Korrekte Auswahl und Dimensionierung
Einige wichtige Kriterien zur Auswahl/Dimensionierung von Bauteilen zur Druckluftaufbereitung
Wie hoch ist der maximal benötigte Durchfluss nachgeschalteter Verbraucher? Daraus ergibt sich die Nennweite und Größe des Anschlusses, natürlich müssen alle Einheiten kompatibel sein.
Wie hoch ist der Vordruck, wie hoch ist die Betriebstemperatur (z. B. zur Entscheidung, ob Kunststoff- oder Metallbehälter)
Welche Sauberkeit der Druckluft wird benötigt? Z. B. welche Filterfeinheit? Welcher max. Restölgehalt? Muss die Druckluft frei von Öldämpfen sein? Achtung: Filtern Sie immer so gut wie möglich, aber nie mehr als erforderlich. Je feiner der Filter, desto größer der Durchflusswiderstand/Druckverlust und desto höher die Energiekosten. Daher ist immer eine genaue Abstimmung mit den Erfordernissen nachgeschalteter Komponenten notwendig. Bezgl. Reinheitsklassen bei Druckluft siehe auch ISO8573-1.
Wie hoch ist der Versorgungsdruck und welcher Druck wird für die jeweilige Applikation benötigt? Dies ist die Aufgabe des Druckreglers bzw. Filterreglers, die einen vorliegenden Primärdruck auf einen erforderlichen Sekundärdruck regeln. Bei in Datenblättern angegebenen Durchflusswerten ist unbedingt immer auch auf den dadurch verursachten Druckverlust zu achten.
Wird eine Folgeschmierung benötigt? Was muss in welcher Entfernung, auf welchem Höhenniveau geschmiert werden? Wie komplex ist das Leitungssystem (Abzweigungen etc.)? Das entscheidet die Auswahl, ob Normalnebel- oder Mikronebelöler.
Wir empfehlen immer den Einsatz von Druckbegrenzungsventilen
Wir empfehlen Absperrventile, zum Entlüften und Sichern bei Wartungsarbeiten von Komponenten zur Druckluftaufbereitung
Wird beim Anfahren ein langsamer Anstieg des Druckes benötigt? Muss schnell entlüftet werden? Anfahr- und Entlüftungsventile wären dafür die passende Lösung
Regelmäßiger Service
Eine regelmäßige Wartung der Bauteile zur Druckluftaufbereitung ist Grundlage dafür, dass die Geräte entsprechend ihrer Spezifikation arbeiten. Sie schützt nachgeschaltete Geräte vor möglichen Schäden und reduziert Folgekosten, die durch schlecht gewartete Luftaufbereitungsanlagen verursacht werden.