Ein Pneumatikzylinder verbraucht bei jedem Hub das Volumen seiner Kammer, gefüllt mit Arbeitsdruck. Der Verbrauch ergibt sich also aus drei Werten: Hubvolumen, Takte pro Minute und absoluter Druck. Ein Zylinder mit 50 mm Kolbendurchmesser und 300 mm Hub verbraucht bei 6 bar und 8 Takten pro Minute rund 60 l/min Ansaugluft.
Mit dieser Rechnung legen Sie den Kompressor einer automatisierten Linie aus, zum Beispiel im Sägewerk und in der Holzindustrie, wo Dutzende Zylinder und Spanner den ganzen Tag arbeiten.
Die Formel, Schritt für Schritt
Schritt 1, Kolbenfläche. Fläche (cm²) = π × (Durchmesser in cm)² ÷ 4. Beim doppeltwirkenden Zylinder läuft der Rückhub auf der Stangenseite: Ziehen Sie die Fläche der Kolbenstange ab.
Schritt 2, Volumen pro Takt. Volumen (cm³) = Fläche × Hub (cm). Einfachwirkend: nur der Vorhub. Doppeltwirkend: Vorhub plus Rückhub (Stangenseite).
Schritt 3, Ansaugluft pro Takt. Der Kompressor muss dieses Volumen mit Arbeitsdruck füllen. Multiplizieren Sie das Volumen in Litern mit dem absoluten Druck, also dem Manometerdruck plus 1 bar.
Schritt 4, Verbrauch pro Minute. Multiplizieren Sie mit der Zahl der Takte pro Minute.
Drei Rechenbeispiele
Alle Beispiele gelten für 6 bar am Manometer, also 7 bar absolut, und doppeltwirkende Zylinder.
Positionierzylinder, 50 mm, Stange 20 mm, Hub 300 mm, 8 Takte pro Minute.
- Kolbenfläche: 19,6 cm². Stangenfläche: 3,1 cm².
- Vorhub: 19,6 × 30 = 589 cm³. Rückhub: (19,6 - 3,1) × 30 = 495 cm³. Zusammen: 1,08 Liter pro Takt.
- Ansaugluft: 1,08 × 7 = 7,6 Liter pro Takt.
- Verbrauch: 7,6 × 8 = rund 61 l/min.
Spannzylinder, 32 mm, Stange 12 mm, Hub 50 mm, 20 Takte pro Minute. Volumen pro Takt: 0,075 Liter. Ansaugluft: 0,52 Liter pro Takt. Verbrauch: rund 10 l/min. Ein Spanner bewegt sich oft, verbraucht aber wegen seiner kleinen Grösse wenig.
Wendezylinder, 100 mm, Stange 25 mm, Hub 500 mm, 4 Takte pro Minute. Volumen pro Takt: 7,6 Liter. Ansaugluft: 53 Liter pro Takt. Verbrauch: rund 213 l/min. Der Durchmesser geht im Quadrat ein: Doppelter Durchmesser bedeutet vierfachen Verbrauch.
Beim einfachwirkenden Zylinder zählt nur der Vorhub. Der 50-mm-Zylinder von oben käme dann auf 33 statt 61 l/min.
Vom Zylinder zur ganzen Linie
Addieren Sie die Zylinder der Linie und rechnen Sie eine Reserve dazu. Beispiel einer Sortier- und Stapellinie für Bretter, als Richtwert:
| Bauteil | Anzahl | Verbrauch je Stück | Summe |
|---|---|---|---|
| Wendezylinder 100 mm | 2 | 213 l/min | 426 l/min |
| Positionierzylinder 50 mm | 4 | 61 l/min | 244 l/min |
| Spannzylinder 32 mm | 6 | 10 l/min | 60 l/min |
| Summe | 730 l/min |
Mit 25 % Reserve sollten Sie rund 915 l/min bei Arbeitsdruck einplanen. Die Rechnung über die Takte ergibt einen Mittelwert: Reserve und Druckluftbehälter fangen die Spitzen ab, wenn mehrere grosse Zylinder gleichzeitig fahren.
Welcher Kompressor für diese Linie?
- Eine Linie wie im Beispiel: der S 75. 1,1 m³/min bei 8 bar, also 1.100 l/min, mit Reserve für einige Zylinder mehr.
- Zwei Linien oder eine Linie plus Blasstellen: der S 110. 1,7 m³/min bei 8 bar.
- Mehrschichtbetrieb mit mehreren Maschinen: der S 150. 2,2 m³/min bei 8 bar.
Zylinder arbeiten in Wellen: Die Linie beschleunigt, wird langsamer, hält an. Die drehzahlgeregelte S-Serie folgt diesem Bedarf, statt im Leerlauf zu laufen. Unser Umrechner Liefermenge und Druck rechnet m³/min in l/min um, wenn das Datenblatt Ihrer Maschine eine andere Einheit nutzt.
Fallen bei der Berechnung
- Schläuche zählen mit. Der Schlauch zwischen Ventil und Zylinder entleert sich bei jedem Hub. Bei langen Leitungen rechnen Sie sein Volumen zum Zylinder dazu.
- Zu hoch eingestellter Druck. Derselbe 100-mm-Zylinder verbraucht bei 6 bar 213 l/min, bei 5 bar rund 183 l/min. Stellen Sie jeden Druckregler auf den Druck ein, den der Zylinder wirklich braucht. Unser Artikel zum Kompressordruck berechnen erklärt die Methode.
- Leckagen. Eine verschlissene Stangendichtung oder ein undichtes Ventil verbraucht Luft, auch wenn die Linie steht. Hören Sie die Linie abends unter Druck ab: siehe Druckluftleckagen erkennen und beheben.
- Wasser. Feuchte Luft lässt Kolbenstangen rosten und Sägemehl in den Ventilen verkleben. Sehen Sie einen Trockner nach dem Kompressor vor.
Anlagenbauer geben den Luftverbrauch ihrer Maschinen oft an: Fragen Sie danach und vergleichen Sie mit Ihrer Rechnung. Tragen Sie Ihre Verbraucher dann in den Konfigurator ein, oder schicken Sie uns die Liste Ihrer Zylinder mit einer Angebotsanfrage.
Für Ihre Branche: Kompressor für Sägewerk und Holzindustrie.