Bestimmung Luftverbrauch Zylinder

Problem:  Eine pneumatische Anlage muss erweitert werden. Um die Kosten und Luftverbrauch abzuschätzen, auch um zu überprüfen, ob der vorhandene Kompressor ausreicht, muss der Luftverbrauch dieser Anlage berechnet werden.

Berechnung Luftverbrauch Zylinder

Berechnung Luftverbrauch Zylinder

Der Ansatz zum Berechnen des Luftverbrauchs geht über das Gesetz von Boyle-Marriotte. Damit  berechnet sich die Luftmenge für das Ausfahren des Zylinders wie folgt:

Luftverbrauch Zylinder

V1 * p1  =  V2 * p2      Gl.1

    T1               T2

Wenn T1 ≈ T2 gilt die Vereinfachung:

        V1  = V2 * p2          Gl.2
                     P1
Angewandt auf den Zylinder:

V1 = die vom Kompressor angesaugte Umgebungsluft
p1 = pamb = Umgebungsdruck
V2 = Hubweg s * Kolbenfläche A
p2 = pabs im Zylinderkörper

Daraus ergibt sich für den Luftverbrauch Q pro Verfahrweg (vor und zurück) aus Gleichung 2:

Einfach wirkender Zylinder:
QZyl. = A * s * Pabs
                        Pamb
Der einfach-wirkender Zylinder fährt durch seine Rückstellfeder selbständig wieder ein.
Doppelt wirkender Zylinder:
QZyl. = 2 * A * s * Pabs
                              Pamb
Der doppelt-wirkender Zylinder benötigt für das Einfahren ebenfalls einen Luftverbrauch (Durchmesser Kolbenstange wurde hier vernachlässigt).
Der Luftverbrauch eines Doppelwirkenden Zylinders ist ungefähr doppelt so groß.
Der Luftverbrauch pro Zeiteinheit hängt noch ab von der Anzahl n der Hübe:

        qV = QZyl * n

Eine in der Praxis gebräuchliche Einheit ist Liter pro Minute bzw. l/min.

4A2:  Bestimmung Luftverbrauch einer Anlage

Eine Anlage soll durch einen einfach-wirkenden und durch einen doppelt-wirkenden Zylinder erweitert werden. Die Anlage hat einen Betriebsdruck von 8 bar. Diese Erweiterung „fährt“ mit einer Taktrate von 30 pro Minute

Daten:   Einfach-wirkender Zylinder:      Durchmesser 20 mm, Hub 3 cm
              Zweifach-wirkender Zylinder:  Durchmesser 100 mm, Hub 10 cm

Der Durchmesser der Zylinderstange sei hier vernachlässigbar. Überprüfen Sie Ihre Rechnung mittels untenstehendem Diagramm.

Pneumatik - Luftverbrauch Zylinder

Pneumatik - Luftverbrauch Zylinder