Druckluft
Druckluft, umgangssprachlich auch Pressluft, bezeichnet komprimierte Luft. Sie dient verschiedenen Zwecken
- als Energieträger, beispielsweise zum Antrieb unter Tage im Bergbau
- zur Signalübertragung (ähnlich dem elektrischen Strom)
- zur Reinigung
- als Atemgas
- zur Kühlung
- 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, 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.
Ölfreie Druckluft
Druckluft aus allen Arten von verdichtenden Kompressoren (auch die ölfrei verdichtenden) enthält Öl und ist deshalb ohne Aufbereitung / Filtration nicht für hochreine Anwendungen geeignet. Um Trugschlüsse auszuschließen ist zu ölfrei Kompressoren zu sagen, daß die Luftqualität nach der Verdichtung auch nur so gut ist wie die Ansaugluft, die natürlich Öle und andere Kohlenwasserstoffe aus der Umgebung enthält, je nach Ansaugbedingung. Beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie, der medizinischen Anwendung, als Atemgas (Tauchen) oder bei Lackierbetrieben kann nur ölfreie Druckluft zum Einsatz kommen. Die Druckluftqualität wird gemäß der ISO 8573.1 festgelegt und bestimmt. Die Definition von Öl beginnt bereits bei Kohlenwasserstoffen (C5+) und ist grundsätzlich im Gesamtzusammenhang von Dampf, Aerosole und Tröpfchen zu bestimmen. Dabei ist es uninteressant ob öl- oder wassergeschmiert oder ölfrei verdichtet wird. Nur das Ergebnis zählt und das sollte unter allen Betriebsbedingungen eingehalten werden können. Atemluft wird mit entsprechend dafür geeigneten Kompressoren erzeugt. Die erzeugte Druckluft wird mit entsprechenden Filtern in Verbindung mit Öldampfadsorbern oder Katalysatoren gereinigt sowie mit geeigneten Messgeräten auf Ölfreiheit überwacht. Damit ist dann sichergestellt das die Qualitätsanforderung "ölfreie Druckluft" erreicht und dauerhaft sichergestellt ist.
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.
Verluste
Direkte Verluste können alle Undichtigkeiten sein, bei denen Luft auf dem Weg von der Erzeugung bis hin zu der Nutzung aus der Druckluftrohrleitung oder den installierten Anlagen und Geräten ungenutzt entweicht. Noch heute werden bei der Berechnung für den Druckluftbedarf ca. 10 % an Verlusten mit einkalkuliert. Wenn alle Undichtheiten beseitigt werden, kann die Laufzeit der Kompressoren reduziert oder muss der Beistellkompressor nur noch selten oder gar nicht mehr eingesetzt 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 Rohrleitung 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
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. Druckluft kann als Energiemedium eingesetzt werden, Beispiele hierfür sind Druckluftauto, Druckluftspeicherkraftwerk, Druckluftwaffe, Einsatz in der Lackierung oder bei Bauarbeiten. Weitere Beispiele: Druckluftbremse, Drucklufthammer.
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 gereinigtes und aufbereitetes 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.
