Pneumatischer Antrieb im Vergleich zu hydraulischen Systemen

Die Pneumatik hat eine ähnliche Funktionsweise wie die Hydraulik. Es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede bei einem pneumatischen Antrieb. Hydraulik und Pneumatik arbeiten deshalb in verschiedenen Arbeitsbereichen und erfüllen unterschiedliche Aufgaben.

Grundzüge der Pneumatik

Die Pneumatik ist die Übertragung von Kräften durch komprimierte Gase. Meistens wird dazu einfach Luft verwendet. Es gibt jedoch auch Sonderfälle, in denen Stickstoff oder Inert-Gase als Übertragungsmedium zum Einsatz kommen. Wie die Hydraulik arbeitet die Pneumatik mit einer Kraftverstärkung durch Querschnittsvergrößerung von Geber- und Nehmerzylindern. Der wesentliche Unterschied zur Hydraulik ist das Medium. Die Hydraulik arbeitet grundsätzlich mit Flüssigkeiten, die inkompressibel sind. Das Verhältnis aus Druck und Volumenstrom ist in einem hydraulischen System also stets konstant. Die Pneumatik arbeitet mit kompressiblen Gasen. Das macht die Arbeitsdrücke in dem gesamten System auch bei gleichbleibendem Leitungsquerschnitt stark variabel.

Bauteile im Zusammenspiel mit einem pneumatischen Antrieb

Die Bauteile von pneumatischen Systemen sind denen aus der Hydraulik sehr ähnlich.
Typische Bauteile für pneumatische Anlagen:

• Pneumatischer Antrieb (Druckerzeuger)
• Linearmotoren
• Radialmotoren
• Leitungen
• Ventile

Der wesentliche Konstruktionsunterschied zu geschlossenen hydraulischen Systemen ist, dass pneumatische Anlagen, die Luft als Medium verwenden, als offene Systeme ausgelegt sind. Die Druck übertragene Luft wird nicht in einem Kreislauf immer wieder neu verwendet. Stattdessen wird es aus der Umgebung angesaugt und an den diversen Aktoren und Ventilen wieder an die Außenluft abgegeben. Dadurch entfallen zahlreiche Komponenten, die bei einer Hydraulikanlage erforderlich sind. Der Tank, nebst aufwendiger Kühlung und mehrstufigen Filtersystemen, entfällt deshalb bei pneumatischen Anlagen oder fallen deutlich einfacher aus.

Druckerzeugung im pneumatischen Antrieb

Der pneumatische Antrieb (Druckerzeuger) ist ein elektrischer Kompressor ausgelegt.
Folgende Bauformen haben sich für diese Funktion durchgesetzt:

• Kolbenkompressoren
• Verdichter
• Ventilatoren
• Schraubenkompressoren
  

Der Kolbenkompressor

Der Kolbenkompressor ist für die Druckerzeugung in pneumatischen Systemen das standardmäßig verwendete Gerät. Er besteht aus einem Elektromotor, der einen Kolben in einem Zylinder antreibt. Darin wird die Umgebungsluft angesaugt, verdichtet und in einen Tank geleitet. Von dort wird der Luftdruck über Leitungen an alle Verbraucher verteilt.

Verdichter

Verdichter arbeiten mit einem speziell geformten Lüfterrad. Dieses saugt die Luft von vorne an und gibt sie seitlich weiter. Verdichter kommen seltener für die klassische Pneumatik zum Einsatz. Ihre Hautfunktion ist die Bereitstellung von konstantem Arbeitsdruck.

Ventilatoren

Ventilatoren haben die gleiche Aufgabe wie Verdichter. Statt des speziell geformten Lüfterrades arbeiten sie mit einem Schaufelrad.

Schraubenkompressoren

Schraubenkompressoren sind bislang die einzig wirkliche Alternative zu Kolbenkompressoren. Statt eines Zylinders mit Kolben arbeitet dieser Kompressortyp mit zwei nebeneinander angeordneten Verdichterspindeln. Schrubenkompressoren sind teurer, aber wesentlich leiser, langlebiger und laufruhiger als die klassischen Kolbenkompressoren.

Vorteile und Nachteile eines pneumatischen Antriebes gegenüber der Hydraulik

Pneumatische Systeme sind einfacher im Aufbau und haben eine wesentlich schnellere Reaktionsgeschwindigkeit als hydraulische Anlagen. Dafür sind die erreichbaren Druckkräfte begrenzt und ihr Wirkungsgrad geringer.