Druckluft

Druckluft, umgangssprachlich auch Pressluft, bezeichnet komprimierte Luft. Sie dient verschiedenen Zwecken

• als Energieträger
• zur Signalübertragung (ähnlich dem elektrischen Strom)
• zur Reinigung
• als Atemgas
• zur Kühlung
• zum Antrieb unter Tage im Bergbau
• zur Stickstofferzeugung

Werden statt Luft spezielle Gase oder Gemische verwendet, spricht man von Druckgas.

Erzeugung

Entsprechend dem Verwendungszweck wird Luft mit Verdichtern (Kompressoren) auf einen höheren Druck gebracht und unterschiedlich behandelt. Der Energieaufwand beim Komprimieren ist beträchtlich. Der Energieaufwand beim Komprimieren ist beträchtlich, da viel Wärmeenergie entsteht, die meist ungenutzt bleibt. Druckluft galt deshalb als teurer Energieträger. Mittlerweile steht energiesparendere Technik zur Verfügung. Bei steigenden Energiepreisen und in Kombination mit Wärmerückgewinnung und regelmäßiger Leckagebehebung lassen sich die Kosten deutlich senken und viel CO₂ einsparen.

Zur Druckluft-Erzeugung werden hauptsächlich zwei unterschiedliche Systeme genutzt: Kolbenkompressor (meist 2-stufig) oder Schraubenverdichter. 3-stufige Kolbenkompressoren sorgen für Verdichtungsdrücke bis 3000 bar. Neben diesen Arten sind auch Rotationskompressoren und vereinzelt auch Membrankompressoren im Einsatz. Die Leistung eines Kompressors wird in l/min oder m³/h angegeben. Sie zeigt die Lieferleistung eines Kompressors auf.

Für weiterführende Informationen siehe Druckluftanlage!

Ölfreie Druckluft

Druckluft aus nicht ölfrei verdichtenden Kompressoren enthält Öl und ist deshalb ohne aufwändige Filtration nicht für hochreine Anwendungen geeignet. Beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie, der medizinischen Anwendung oder bei Lackierbetrieben kann nur ölfreie Druckluft zum Einsatz kommen. Sie wird mit entsprechenden Kompressoren erzeugt oder mit entsprechenden Filtern in Verbindung mit Öldampfadsorbern gereinigt.

Druckluftverteilung

Neben der Drucklufterzeugung, der Druckluftspeicherung, der Druckluftaufbereitung und der Druckluftnutzung ist die Druckluftverteilung die wichtigste Komponente in einer Druckluftanlage; technisch sicherlich weniger anspruchsvoll und daher in vielen Installationen vernachlässigt. Eine unsachgemäße Planung und Ausführung der Druckluftverteilung kann jedoch enorme Betriebskosten verursachen.

Direkte Verluste

können alle Undichtheiten sein, bei denen Luft auf dem Weg von der Drucklufterzeugung bis hin zu der Druckluftnutzung aus der Druckluftrohrleitung oder den installierten Anlagen und Geräten ungenutzt entweicht. Noch heute werden bei der Berechnung für den Druckluftbedarf ca. 10 % an Druckluftverlusten mit einkalkuliert!

Wenn alle Undichtheiten beseitigt werden, kann die Laufzeit der Kompressoren reduziert oder der Beistellkompressor, der die Druckluftverluste ausgeglichen hat, vielleicht ganz abgestellt werden!

Indirekte Verluste

ergeben sich durch eine falsch geplante und dimensionierte Druckluftrohrleitung. Lange Stichleitungen werden bevorzugt, obwohl eine Ringleitung an sich besser wäre. Kleine Durchmesser werden ausgewählt, obwohl sich die höhere Investition für einen größeren Durchmesser im Betrieb schnell wieder amortisiert. Die indirekten Verluste sind die Druckverluste, die durch die strömende Druckluft in der Druckluftrohrleitung entstehen! Immer dann, wenn kein ausreichender Druck an der Bedarfsstelle vorliegt, wird häufig an einen nicht ausreichend großen Kompressor gedacht. Oft kann jedoch eine Optimierung der Druckluftverteilung das Problem beheben, und im günstigen Fall vielleicht auch der Druck am Kompressor reduziert werden.

Druckluftsicherheit

Plötzliche Entspannung beim Trennen der Druckluftverbindung kann den sogenannten Peitschenhiebeffekt hervorrufen. Um dies zu vermeiden, fordert die Berufsgenossenschaft den Einsatz von Sicherheitsschnellkupplungen nach ISO-Norm 4414 und Sicherheitsnorm EN 983 „… Schnellkupplungen müssen so ausgewählt werden, dass sie, wenn sie gekuppelt oder entkuppelt werden, das Kupplungsteil nicht durch den Druck gefährlich wegschleudern …“.

Anwendung

Energieträger

Druckluftlok

Druckluft wird zum Antrieb von Zylindern, Turbinen oder auch von Rohrpost verwendet, wobei beim Entspannen der Luft die Energie in Linearbewegung oder Drehbewegung umgewandelt wird. Hier kann die Druckluft mit Öl versetzt sein. Das Öl dient als Schmierstoff.

Allgemein ist diese Anwendung auch unter der Bezeichnung Pneumatik bekannt. Weitere Beispiele: Druckluftbremse, Drucklufthammer.

Außerdem kann Druckluft als Energiespeicher eingesetzt werden, Beispiele hierfür sind Druckluftauto, Druckluftspeicherkraftwerk, Druckluftwaffe.

In explosionsgefährdeten Bereichen war Druckluft für die Signalisierung (Einheitssignal 0,2–1 bar) und für die Bestätigung von Stellorganen (ca. 6 bar) lange Zeit die erste Wahl. Heute sind die elektronischen Lösungen preiswerter und flexibler (eigensichere Stromkreise).

Atemgas

Luft wird als Atemgas entweder in einem stationären Druckluftnetz, beispielsweise in einem Krankenhaus, verteilt oder mittels Atemschutzkompressoren in Druckluftflaschen zur Platzverringerung gespeichert und bei Bedarf über Druckminderventile zur Atmung mit Atemschutzgeräten und beim Gerätetauchen verwendet. Druckluft als Atemgas enthält nahezu keine Luftfeuchtigkeit, daher muss ihr für den langfristigen Einsatz am (intubierten) Patienten künstlich Luftfeuchtigkeit zugeführt werden, um eine Austrocknung der Lunge zu verhindern.

Beim Einsatz spezieller Atemgase, beispielsweise beim Tauchen mit Nitrox, darf nur ölfreie Druckluft beigemischt werden.

Reinigung

Beim Entspannen der Luft in einer Düse wird ein schneller Luftstrom erzeugt, der zum Wegblasen von Partikeln und Flüssigkeiten verwendet werden kann.

Kühlung

In vielen technischen Prozessen wird Druckluft zur Kühlung verwendet.

Stickstofferzeugung

Um den Bedarf an Stickstoff eines Betriebes (beispielsweise in der Lebensmittelindustrie) zu decken, verwenden immer mehr Anwender Stickstoffgeneratoren. Mit Hilfe dieser Generatoren wird Druckluft in einem speziellen Absorptionsverfahren Stickstoff vom Rest der Luft getrennt. Der gewonnene Stickstoff hat einen Reinheitsgrad bis zu 99 %.

Verwendungsdruck

Als Energieträger oder zur Reinigung hat Druckluft meist einen Druck von 6 bis 8 bar. In Einzelfällen wird bis zu 16 bar benötigt. Als Atemluft zum Tauchen, in Atemschutzgeräten steht die Druckluft in den Flaschen bzw. Kartuschen unter 200 bis 300 bar. Auch werden spezielle Flaschen (Beispielsweise aus Carbon) befüllt, die bei Drücken von bis zu 300 bar in portablen Druckluftwerkzeugen (Druckluftnagler) oder auch Pressluftgewehren zum Einsatz kommen. Bei der pneumatischen Förderung von Schüttgütern werden in der Regel Drücke < 4,5 bar benötigt.

Verwendung als Lager

In Luftlagern können bewegliche Teile nahezu reibungsfrei gelagert werden.

Weblinks

• Berechnung der Druckverluste in Rohrleitungen mit kompressiblen Medien
• Reibungsarme Druckluftverteilung mit Kunststoff- und Aluminiumrohren und Fittings