Hier ist zu lesen, warum pneumatische Antriebssysteme hydraulischen Systemen überlegen sind, wenn es um Geschwindigkeit, Leistung und Zuverlässigkeit geht.
Beide, hydraulische und pneumatische Systeme, werden für den Betrieb von Maschinen verwendet, denen wir in unserem täglichen Leben begegnen, von Autobremsen und Baumaschinen bis hin zu Aufzügen und automatischen Türen in Nahverkehrszügen und Bussen.
Hydraulische und pneumatische Stromkreise weisen zwar eine Reihe mechanischer Ähnlichkeiten auf und haben sogar einige integrale Komponenten gemeinsam, darunter spezielle Pumpen und eine Reihe von Ventilen, die den Durchfluss lenken und für die Kraft- und Geschwindigkeitssteuerung der Aktoren sorgen.
Doch die Endnutzer vieler Maschinen fragen sich vielleicht, welche Art von System für ihre spezifischen Anwendungen am besten geeignet ist. Lesen Sie weiter, um die wichtigsten Unterschiede zwischen hydraulischen und pneumatischen Antriebssystemen zu erfahren.
Wie hydraulische Systeme funktionieren
Hydraulische Systeme üben Druck auf Flüssigkeiten aus, um Energie zu erzeugen. Eine Pumpe bringt mechanische Energie in das System ein, indem sie Flüssigkeit – in der Regel ein Hydrauliköl oder ein synthetisches Schmiermittel – in einen Behälter befördert, in dem die Flüssigkeit gespeichert und Reststoffe wie Luft und andere Feuchtigkeitsteilchen entfernt werden.
Dann wird Druck gegen eine Seite des Behälters ausgeübt, wodurch die Flüssigkeit mit Hilfe elektrischer, manueller, hydraulischer, pneumatischer oder mechanischer Methoden durch Ventile gedrückt wird. Die Flüssigkeit wird gegen einen Aktuator, z. B. einen Hydraulikmotor, einen Zylinder oder einen Kolben auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters gedrückt. Die Energie wird auf den Aktuator übertragen und von hydraulischer in mechanische Energie umgewandelt, wodurch der Aktuator gezwungen wird, sich zu bewegen.
Durch den Druck, der durch die Flüssigkeit ausgeübt wird, kann sich der Aktuator nicht in die entgegengesetzte Richtung bewegen, es sei denn, der Druck wird von einem Systembediener abgelassen. Handelt es sich bei dem Aktuator um einen Kolben, der z. B. die Zinken eines Gabelstaplers anhebt, bleiben die Zinken angehoben, bis der Hydraulikdruck abgelassen wird.
Die Vor- und Nachteile hydraulischer Systeme
Da Hydrauliköl nur um etwa 0,5 % pro 1000 PSI komprimiert wird, gilt es als nicht elastisch oder nicht komprimierbar. Der Vorteil einer Flüssigkeit, die ihr Volumen als Reaktion auf den Druck nicht verringern kann, besteht darin, dass sie ein effizienteres Medium für die Übertragung von Energie darstellt. Bei der Kompression der Flüssigkeit in Ventilen geht nur wenig Energie verloren, so dass die Übertragung von hydraulischer Energie zurück in mechanische Energie am Aktuator sehr effizient ist.
Durch seine Unelastizität und sein hohes Volumenmodul bietet Hydrauliköl eine größere Leistungsdichte als Medien wie Luft, was sich in einer hohen Leistung bei hohen Drücken niederschlägt. Laut den Experten von Mobile Hydraulics Tips kann der Betrieb eines Hydrauliksystems mit 10.000 PSI die Leistung der Maschine weniger beeinträchtigen als der Betrieb eines ähnlichen pneumatischen Systems mit 300 PSI.
Der größte Nachteil vieler Hydrauliksysteme liegt in der Herausforderung, nicht elastisches Öl durch Ventile und Rohrleitungssysteme zu transportieren.
Im Vergleich zur Druckluft, die in pneumatischen Systemen verwendet wird, ist Hydrauliköl mit einem hohen Widerstand und erhöhten Energieverlusten konfrontiert, wenn es durch enge Räume fließt. Wenn die Komponenten eines hydraulischen Systems nicht richtig angepasst sind oder die Größe nicht mit den gewünschten Durchflussraten übereinstimmt, erleiden die Betreiber bei jeder Anwendung große Energie- und Kostenverluste.
Wie pneumatische Systeme funktionieren
Pneumatische Systeme funktionieren im Wesentlichen genauso wie hydraulische Systeme. Im Allgemeinen benötigen sie einen Luftkompressor, der über ein Einlassventil atmosphärische Luft ansaugt und in einen Sammelbehälter leitet.
Die Luft im Sammelbehälter wird dann unter Druck gesetzt. Gase lassen sich im Gegensatz zu Flüssigkeiten komprimieren, so dass eine hohe Druckdichte durch Kraftausübung leicht erreicht werden kann. Die Luft wird komprimiert und in ein Netz von Rohren und Ventilen geleitet, die den Luftstrom zu einem Stellglied lenken. Der Aktuator wandelt die Energie wieder in mechanische Energie um, um eine Bewegung auszulösen, wie es bei einem hydraulischen System der Fall ist.
Warum pneumatische Systeme hydraulischen Systemen überlegen sind
Während hydraulische Systeme zwar weniger Energieverluste während des Betriebs garantieren, gewährleisten pneumatische Systeme im Allgemeinen niedrigere Anschaffungskosten, weniger Wartungsaufwand, eine längere Lebensdauer und ein höheres Maß an mechanischer Zuverlässigkeit, was sie auf lange Sicht zur kosteneffektivsten Option macht.
Darüber hinaus bietet Druckluft den einzigartigen Vorteil der Geschwindigkeit – im Gegensatz zu Hydrauliköl dehnt sich Luft bei der Freisetzung mit hoher Geschwindigkeit und Kraft aus und ermöglicht so viel höhere Betätigungsgeschwindigkeiten. Daher bieten pneumatische Systeme erweiterte Anwendungsmöglichkeiten und sind die offensichtliche Wahl für Anwendungen, die hohe Geschwindigkeit und Präzision erfordern.
Pneumatische Systeme können die meisten industriellen Anwendungen, die Bewegungen wie Klemmen, Positionieren, Pressen, Heben, Sortieren und Stapeln erfordern – wie sie in Fertigungs-, Montage- und Vertriebseinrichtungen vorkommen – effizient unterstützen. Weitere Systemmodifikationen können die Präzision erhöhen, mit der ein pneumatisches System arbeitet, und Anwendungen ermöglichen, die Etikettieren, Schneiden, Crimpen oder Prägen erfordern.
Aufgrund ihrer Langlebigkeit, überragenden Leistung und der Fähigkeit, Aktoren mit hoher Geschwindigkeit mit Energie zu versorgen, gehören pneumatische Systeme nach wie vor zu den zuverlässigsten Antrieben – von Nahverkehrssystemen und Erdgasförderung bis hin zu landwirtschaftlichen Geräten, die eine Kuh selbstständig melken können.