Zylinder und Ventil - die richtige Kombination
Bei Projekten mit definierten Pneumatikzylindern stellt sich die Frage nach der passenden Ventilgröße.
Angaben
Berechnungsergebnisse
Volumen (dm³)
Luftverbrauch Qs (Liter bei 6 bar)
Tatsächlich benötigter Durchfluss Qr (l/min)
Normliter zur Auswahl des Ventils Qn (Nl/min 6bar rel. Δ1bar)
Wichtig: Diese Werte dienen zur Ventilauswahl. Wählen Sie ein Ventil mit mindestens diesem Durchfluss.
Hinweise zur Berechnung
Volumen: Berechnet aus Zylinderdurchmesser und Hub. Bei der Einfahrt wird das Kolbenstangenvolumen abgezogen.
Luftverbrauch: Volumen multipliziert mit dem absoluten Druck (Relativdruck + 1 bar).
Durchfluss: Luftverbrauch geteilt durch die Ausfahrzeit, umgerechnet auf l/min.
Normliter: Umrechnung auf Standardbedingungen (6 bar rel. Δ1bar) für die Ventilauswahl.
Korrekte Dimensionierung spart Kosten und Aufwand
Eine der einfachsten Möglichkeiten zur Kosteneinsparung liegt in der korrekten Dimensionierung der Komponenten. Dies gestaltet sich jedoch nicht immer einfach, da die Bestimmung der richtigen Größe komplex sein kann.
Die richtige Ventilauswahl
Jeder Produktkatalog bietet viele Spezifikationsmöglichkeiten für Pneumatikventile. 24V oder 12V, NC oder NO, 3/2 oder 5/2 Wege - diese Faktoren sind einfach zu bestimmen. Wie findet man jedoch die richtige Ventilgröße? Im Artikel "Der größte Irrtum in der Pneumatik" wird beschrieben, warum nur der Durchfluss und keine andere Größe für die Ventilauswahl entscheidend ist.
Durchfluss Qn-Wert
Der Qn-Wert ist allgegenwärtig, bleibt jedoch vielen unbekannt. Leider wird der Qn-Wert wenig beschrieben. Hier soll ein kurzer Einblick gegeben werden. Für den Qn-Wert benötigt man zunächst den Qr-Wert. Der Qr-Wert ist der Durchflusswert, den der Pneumatikzylinder benötigt (in l/min). Dieser wird über das Zylindervolumen, die Ausfahr- beziehungsweise Einfahrzeit und den Druck berechnet.
Der Qn-Wert
Der Qn-Wert wurde entwickelt, um die Suche nach dem richtigen Pneumatikventil für einen Pneumatikzylinder zu erleichtern. Mit dem Qn-Wert wird automatisch der richtige Druckabfall über dem Ventil definiert, wenn 6 bar (rel.) in der Anwendung vorhanden sind. Der Qn-Wert ist definiert mit 6 bar (rel.) am Ventileingang und 5 bar (rel.) am Ventilausgang. Diese Definition wird auch oft als 6 bar Δp1 p1=1 bar dargestellt. Der Wert wird in Nl/min angegeben. Das N steht für Norm und das L für Liter.
Druckabfall über dem Ventil
Je weniger Durchfluss durch das Ventil fließt, desto höher ist der Druckabfall über dem Ventil. Für ein möglichst effizientes pneumatisches System spricht man in der Pneumatik (früher) davon, dass über das Ventil 1 bar Druckabfall vorhanden sein soll. Bei geringerem Druckabfall ist das Ventil zu groß und verursacht zu hohe Produktkosten. Bei zu kleinem Ventil entsteht ein zu großer Druckabfall und das System wird ineffizient. So entstand der Wert 6 bar Δp1. Jedes Ventil ist damit automatisch mit dem richtigen Druckabfall definiert (Nl/min), wenn 6 bar (rel.) in der Anwendung vorhanden sind.
Heutzutage spricht man von etwa 0,5 bar Druckabfall über dem Ventil für ein effizientes System. Das Ventil sollte etwas größer ausgewählt werden. Empfehlenswert ist, etwa 15-20% des errechneten Durchflusses als Sicherheit hinzuzurechnen.
Durchfluss bei anderen Drücken
Bei Systemdrücken über oder unter 6 bar müsste im Durchflussdiagramm des Ventils der richtige Wert ermittelt werden. Leider haben die wenigsten Pneumatikventil-Datenblätter ein Durchflussdiagramm. In der obigen Tabelle ist dies jedoch bereits automatisch integriert.
Fazit
Die Durchflussbestimmung ist nicht ganz einfach. Mit dem Tool oben kann jedoch einfach ermittelt werden, welches Pneumatikventil für den jeweiligen Zylinder erforderlich ist.