Eine Druckluftanlage lässt sich in 4 Teilsysteme untergliedern:
- Erzeugung der Druckluft (Kompressor),
- Druckluftaufbereitung (Kühler, Filter),
- Druckluftspeicherung/Druckluftverteilung (Druckbehälter, Rohrleitungen, Druckluftschläuche, Kupplungen),
- die eigentliche Anwendung (Arbeitsmittel, ggf. vorgeschalteter Druckminderer bzw. Wartungseinheit).
Druckluft wird durch Ansaugen und Komprimieren der Umgebungsluft in einem Kompressor erzeugt und nach der Aufbereitung (Filterung, Trocknung) über ein Druckluftnetz (Rohr- und Schlauchleitungen) der Anwendung zugeführt (Abb. 1).
Abb. 1: Möglicher Aufbau eines Druckluftsystems
Druckregler oder Wartungseinheiten können hinter dem Kugelhahn, je nach Bedarf, in das Leitungssystem eingebaut werden. Der konkrete Aufbau und die Ausstattung richten sich nach der benötigten Druckluftqualität, der Anzahl der Verbraucher, den Umgebungsbedingungen und weiteren Faktoren.
Die Beschaffenheit eines Druckluftsystems ist natürlich auch vom für die Anwendung benötigten Druck abhängig. Druckluftsysteme lassen sich verschiedenen Druckbereichen zuordnen:
- Niederdruckbereich bis 10 bar: Die meisten Anwendungsbereiche der Druckluft in Industrie und Handwerk liegen im Druckbereich bis maximal 10 bar.
- Mitteldruckbereich bis 15 bar: LKW- und andere Schwerfahrzeugreifen werden mit Druckluft aus 15 bar Kompressoren gefüllt. Darüber hinaus gibt es einige Spezialmaschinen, die mit solchen Drücken arbeiten.
- Hochdruckbereich bis 40 bar: Die in diesem Druckbereich verwendeten Kompressoren dienen i. Allg. zum Anlassen von großen Dieselmotoren, zum Abdrücken von Rohrleitungen und zum Blasen von Kunststoffbehältern.
- Hochdruckbereich bis 400 bar: Beispiele für den Drucklufteinsatz im Hochdruckbereich sind z. B. die Speicherung von Atemluft in Taucherflaschen oder die Verwendung für Dichtigkeitsprüfungen.
2.1 Erzeugung der Druckluft
Die Drucklufterzeugung erfolgt mittels eines oder mehrerer Kompressoren. Ein Kompressor (Verdichter) ist eine Maschine, die Gase oder Dämpfe zu einem höheren Druck als dem Ansaugdruck komprimiert. Kennzeichen eines Verdichters sind der erreichbare Druck und die Liefermenge. Ein Verdichter besteht aus dem Verdichter selbst, der Antriebsmaschine und weiteren Bauteilen, die zu einem sicheren Betrieb notwendig sind. Stationäre Verdichter werden meist durch Elektromotoren angetrieben. Bei mobilen Anlagen werden häufig Verbrennungsmotoren verwendet (z. B. Baustellenkompressoren). Verdichter werden häufig als verwendungsfertige Arbeitseinrichtungen mit Antriebsmotor und Druckbehälter hergestellt und geliefert.
Aufstellung des Kompressors
Die beim Verdichten erzeugte Wärme muss wieder abgeführt werden. Die zulässigen Temperaturen im Kompressorraum liegen zwischen 5 °C und 40 °C. Ist die Temperatur zu niedrig, dann besteht die Gefahr des Einfrierens der Kompressor-Sicherheitsbauteile. Ist die Temperatur zu hoch, kann es zu Überlastproblemen kommen. Steht der Kompressor in einem separaten Raum, ist auf eine ausreichende Kühlluftzufuhr und Luftabfuhr zu achten. Reicht die Kühlluftmenge nicht aus, müssen andere Kühlmedien eingesetzt werden, meist Wasser. Bei der Ausführung des Kompressorraums ist auf eine ausreichende Frischluftzufuhr und Wärmeableitung sowie auf gute Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten und Prüfungen zu achten.
Separater Raum
Kompressoren sollen im Interesse einer möglichst langen Lebensdauer an einem staubfreien, trockenen und kühlen Platz aufgestellt werden. Da diese Voraussetzungen in der Werkstatt selbst meist nicht gegeben sind, empfiehlt sich die Unterbringung in einem separaten Raum. Damit wird gleichzeitig auch eine wirksame Abschirmung des vom Kompressor erzeugten Lärms erreicht.
2.2 Speichern und Verteilen von Druckluft
2.2.1 Druckbehälter
Zur Speicherung und zum Ausgleich von Druckschwankungen in Druckluftanlagen dient ein Druckbehälter (Windkessel). Er wird vorzugsweise direkt nach dem Druckerzeuger eingebaut. In kleineren Anlagen bzw. bei mobilen Kompressoren bildet der Druckbehälter mit dem Kompressor eine kompakte, transportable Einheit. Ein nützlicher Nebeneffekt in Druckluftanlagen ist die Vorabscheidung von Kondensat aus der Druckluft, das bereits flüssig vorliegt oder durch die Abkühlung der Druckluft anfällt. Aufgaben von Windkesseln sind:
- Speicherung von Druckluft für das angeschlossene Netz und Bereitstellung von Druckluft in der unmittelbaren Nähe von Verbrauchern mit großem, plötzlichem Luftverbrauch;
- Ausgleich von Druckschwankungen, einschließlich der Druckstöße des Verdichters, dadurch Versorgung der Verbraucher mit möglichst gleichem Betriebsdruck;
- Abscheidung von anfallendem Kondensat aus der Druckluft.
Der Druckschalter steuert i. d. R. über den Behälterdruck automatisch die Ein- und Ausschaltimpulse des Kompressors. Bei Erreichen des Höchstdrucks schaltet der Kompressor automatisch ab. Sinkt der Druck durch Entnahme von Luft um einen bestimmten Wert ab, wird automatisch neu gestartet.
Der zulässige Betriebsüberdruck muss am Manometer des Behälters durch eine augenfällige Marke, z. B. einen roten Strich, angezeigt sein. Hö...