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Herzlich willkommen zum Vortrag Energieeffizienz
Stopp
der
Verschwendung
Mal sehen was
da auf uns zukommt!
Systeme
technisch
optimal
planen und
pflegen
Ihr Referent:
Joachim Lüft
DC-TA/Joachim Lüft
Training nach M
Verschwendung
1
Ziele der Veranstaltung
Steigerung der Produktivität
• durch die Reduzierung der
Energiekosten und der Bauteilkosten
Erhöhung der Produktionssicherheit
• durch optimale Wartung
pneumatischer Anlagenteile
Umweltschutz
U
lt h t
• durch Reduzierung des
Energieverbrauches und der
damit verbundenen CO2-Emission
Emission
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
2
Der Verschwendung auf der Spur, vom Kompressor bis zum Zylinder
Verdichter Nachkühler
Druckluftspeicher
Trockner
Wasser- und
Ölabscheider
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
3
Zahlen & Fakten
Der jährliche Gesamtverbrauch an elektrischer Energie innerhalb der EU
beträgt rund 80 000 000 000 Kw
Kw/h
/h = 80 Milliarden Kw
Kw/h
/h
100%
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
4
Zahlen & Fakten
Die in der EU zur Erzeugung von
Druckluft benötigte Energie verursacht
Kosten von rund 4 Milliarden Euro
Konsequenzen:
q
Druckluft sollte so effizient wie möglich
eingesetzt werden!
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
5
Innerhalb der EU könnten rund 35 % der für die
Drucklufterzeugung aufgebrachten Energie eingespart werden!
Haupteinsparpotentiale:
• Reduzierung von Leckagen
65%
20%
15%
• Optimale Auslegung von
D kl f l
Druckluftanlagen
(E
(Erzeugung,
Verteilung)
• Optimaler Einsatz von Druckluft
(z.B. Dimensionierung, Vermeidung
von Blasluft
Blasluft))
•Optimale Wärmerückgewinnung
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
6
Zusammensetzung der Kosten von Druckluft
• Die
Di Kosten
K t fü
für di
die elektrische
l kt i h E
Energie
i
machen 60 bis 70 % der
Gesamtkosten aus!
6%
15%
• Druckluftaufbereitung ca. 10 %!
• Wartungskosten: ca.
ca 6 %
79%
• Abschreibung, Verzinsung , Platzkosten
usw. ca. 20%
• Durchschnittliche Kosten für 1 m³
g
g Luft ((Europa):
p ) 0,02
, € bis
angesaugte
0,03 €
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
7
Praxisbeispiel: Blaspistole mit zusätzlicher Entlüftung
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
8
Ein Beispiel für den richtigen Einsatz für Druckluft
Beispiel:
In einer Umsetzstation werden Pakete mit einer
Masse von 25 kg durch einen Zylinder 500 mm
angehoben Ein zweiter Zylinder schiebt die
angehoben.
Pakete auf ein Förderband.
Luftbedarf für die Umsetzstation pro Doppelhub bei
einem Druck von 600 kPa
Zylinder 1A = 4,86 l
Zylinder 2A = 1,94 l
Gesamtverbrauch
6,8 l ≅ 7 l
Geschwindigkeit:
0,7 m/s
Weg insgesamt:
1,4 m
Zeit für 1 Paket
2s
Zuschlag (Wartezeit) 1 s
Umsetzzeit pro Paket 3 s
pro Stunde
1 200 Pakete
Luftverbrauch
1 200 Pakete à 7 l = 8,4 m³/h
Druckluftkosten
0,21 €/h (bei 0,025€/m³)
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
9
Kosten von Leckagen (nur elektrische Energie)
Lochdurchmesser
Tatsächliche Größe
Luftverlust bei 600
kPa (6 bar) und
offener Düse
(überkritische
St ö
Strömung)
)
Energieg
verlust
Kosten
mm
l/min
m³/h
kW (ca.)
€*)
1
60
3,6
0,4
480
3
550
33
3,5
4 200
5
1 500
90
10
12 000
10
6 030
378
40
48 000
*)kW x 0,15 €/kWh x 8000 h/Jahr (Kosten für Industriestrom ca. 0,12 – 0,18 €/kWh)
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
10
Kosten von Leckagen (Gesamtkosten)
Lochdurchmesser
Tatsächliche
Größe
*)
DC-TA/Joachim Lüft
Luftverlust
f
bei Energie- Kosten
600 kPa (6 bar)
verlust
und offener Düse
(überkritische
Strömung)
mm l/min
m³/Jahr kW (ca.)
€*)
bei 8000 h
1
60
28 800
0,4
720
3
550
264 000
3,5
6 600
5
1 500 720 000
10
18 000
10 6 030 2 894 400
40
72 360
der Preis der aufbereiteten Druckluft wird in diesem Beispiel mit 0,025 €/m³ angenommen
Verschwendung
11
Luftverbrauchsberechnung durch die Einschaltzeitmessung des
Kompressors bei ausgeschalteten Verbrauchern
V ⋅t
Gleichung zur Berechnung der Leckage V = K
L
T
Manometerdruck
in bar
8
VL
VK
t
7
T
9
= Leckagemenge in m³/min
= Volumenstrom des Kompressors in m³/min
= Zeiteinheiten, in denen der Kompressor
belastet lief
= Gesamtzeit der Leckagemessung
6
Volumenstrom des Kompressors VK
Belastungszeiten t = t1 + t2 + t3 + t4 + t5
Gesamt eit des Messvorganges
Gesamtzeit
Messvor a es T
5
t1
t2
t3
t4
t5
4
VL =
3
2
VK ⋅ t 3m 3 ⋅ 120s
=
T
min⋅ 600s
= 3 m³/min
= 120 s
= 600 s
= 0,6 m³/min =20 %
Zeit
T
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
12
Der optimale Betriebsdruck in Abhängigkeit vom geforderten Arbeitsdruck
Bei welchem Druck sollte der Verdichter ein- bzw. ausgeschaltet werden? Wie verhalten sich die Kosten
bei der „üblichen
üblichen“ Art der Verdichtung und der „optimierten
optimierten“ Art
bar
12
11
10
9
8
7
Typischer Druckverlauf eines Verdichters, der lt.
Typenschild bis 1200 kPa (12 bar) einsetzbar ist
6
5
4
3
2
1
15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240
1
DC-TA/Joachim Lüft
2
Verschwendung
3
4
s
min
13
Kostenrechnung für den Fall 1 („übliche“ Art der Verdichtung)
Ein Verdichter mit einer Leistungsaufnahme von 100 kW verdichtet die Luft von 800 kPa (8 bar) auf 1100 kPa (11
bar). Danach schaltet der Verdichter aus oder in den Leerlauf. Der geforderte Mindest-Arbeitsdruck beträgt 600 kPa
(6 bar).
benötigte Zykluszeit tZ um von 800 kPa (8 bar) auf 1100 kPa (11 bar) zu verdichten:
Leistungsbedarf/Zyklus PZ =
100kW ⋅ 68s
3600 s ⋅ Zyklus
tZ = 68 Sekunden
= 1,9 kWh/Zyklus
5Zyklen ⋅ 2 ⋅ 8h ⋅ 1,9kWh
wird dieser Vorgang fünfmal wiederholt, bedeutet das im Zweischichtbetrieb:
= 152 kWh/Tag
h ⋅ Tag ⋅ Zyklus
bei 245 Arbeitstagen pro Jahr und einem Preis von 0,09 €/kWh bedeutet das:
Energiekosten/Jahr =
DC-TA/Joachim Lüft
152kWh ⋅ 245Tage
= 37 240 kWh/Jahr
Tag ⋅ Jahr
37240kWh ⋅ 0,09€
=3 351,60 €/Jahr
Jahr ⋅ kWh
Verschwendung
14
Kostenrechnung für den Fall 2 („optimierte“ Art der Verdichtung)
Der gleiche Verdichter verdichtet die Luft dreimal von 700 kPa (7 bar) auf 800 kPa (8 bar). Danach schaltet der
Verdichter aus oder in den Leerlauf. Der geforderte Mindest-Arbeitsdruck beträgt 600 kPa (6 bar).
benötigte Zykluszeit tZ um von 700 kPa (7 bar) auf 800 kPa (8 bar) zu verdichten:
Leistungsbedarf/Zyklus PZ =
tZ = 19 Sekunden
100kW ⋅ 19 s
= 0,53 kWh/Zyklus
3600 s ⋅ Zyklus
wird dieser Vorgang fünfzehnmal wiederholt, bedeutet das im Zweischichtbetr
5Zyklen ⋅ 2 ⋅ 8h ⋅ 0,53kWh
= 127,2 kWh/Tag
h ⋅ Tag ⋅ Zyklus
bei 245 Arbeitstagen pro Jahr und einem Preis von 0,09 €/kWh bedeutet das:127,2kWh ⋅ 245Tage = 31 164 kWh/Jahr
Tag ⋅ Jahr
31164kWh ⋅ 0,09€
Energiekosten/Jahr =
=2 804,76 €/Jahr
Jahr ⋅ kWh
Einsparung: 546,84 €/Jahr = 16,31%
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
15
Drucklufttrocknung
Zu g
große Feuchtigkeitsmengen
g
g in der
Druckluft setzen die Lebensdauer
pneumatischer Systeme herab. Daher
ist es notwendig, Lufttrockner
zwischenzuschalten, um den
Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu senken.
Zum Trocknen der Luft stehen folgende
Verfahren zur Verfügung:
•Kältetrocknung
•Adsorptionstrocknung
Adsorptionstrocknung
•Absorptionstrocknung
•Diffusionstrocknung durch
Membrantrockner
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
16
Drucklufttrocknung, Kältetrockner
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
17
Drucklufttrocknung, Adsorptionstrockner, warmregeneriert
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
18
Kosten der verschiedenen Trocknungsverfahren
Kältetrockner
Drucklufteintrittstemperatur
Drucktaupunkt
DTP
Anwendung
278 K bis 328 K
(5° C bis 55° C)
Bis 274,7 K
(1,7° C)
Druckluftsysteme
innerhalb von
G b d
Gebäuden
(Industrie)
Adsorptionstrockner
(Physikalisches
Verfahren))
273 K bis 313 K
(0° C bis 40°C)
Bis 183 K
(-90° C)
Freileitungssysteme
Lebensmittelindustrie
Ph
Pharmazeutische
ti h
Industrie
Chemische Prozessluft
Filter
Verschiedenes
Betriebskosten
i b k
bei
TE 303 – 306 K
(30° -33° C)
Kostenverhältnis
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
Nicht unbedingt
erforderlich
Filter unbedingt
erforderlich falls mit
öleingespritzten
Verdichtern verdichtet
wird
Anschaffungskosten Anschaffungskosten hoch
hoch
Betriebskosten hoch
Betriebskosten gering
Aufbau aufwendig
Wartung gering
Wartung notwendig
Platzbedarf gering
Platzbedarf groß
Pulsationsempfindlich
Absorptionstrockner
(Chemisches Verfahren)
278 K bis 303 K
(5° C bis 30° C)
263 K bis 293 K
(- 10° C bis 20° C)
Für untergeordnete Zwecke
oder als Endstellentrockner
f kl
für
kleine
i M
Mengen, wenn
ein Kältetrockner nicht
ausreicht
Vor- und Nachfilter
erforderlich
Anschaffungskosten
niedrig
Betriebskosten
mittel bis hoch
kontinuierliche Wartung
nötig
Platzbedarf gering
kein konstanter Taupunkt
Pulsationsempfindlich
ca. 0,20 €/1000m³
0,50 bis 1,60 €/1000 m³
0,80 € bis 1,-€/1000 m³
1
2,5 - 8
4-5
19
Dimensionierung der Wartungseinheit !
¾ Anschlussgröße ?
¾ Durchflusswerte ?
¾ Druckregelbereich ?
¾ Mit oder ohne Öler ?
¾ Gerätekombinationen
G ät k bi ti
?
¾ Manueller oder Automatischer Wasserabscheider ?
¾ Welche Umgebungsbedingungen sind gegeben ?
¾ Vorschriften ( Endkunde ) ?
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
20
Dimensionierung der Wartungseinheit !
¾ Anschlussgröße ?
¾ Durchflusswerte ?
Durchflusswerte min.
min = Luftverbrauch aller sich
gleichzeitig bewegenden Antriebe !
Achtung : Eine größere Anschlussgröße entspricht
p
nicht immer gleich einem wesentlich
größerem Durchfluss !!!
Baureihe „mini“
1/8-1/4“
750 – 1400l/min
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
Baureihe „midi“
1/4-3/4“
2000 – 4000l/min
Baureihe „maxi“
1/2 -1“
7500 – 10000l/min
21
Dimensionierung der Wartungseinheit !
Achtung : Einsatz von Ölern nur bei schnell laufenden Antrieben
mit hoher Frequenz,
q
oder bei Anlagen
g die bereits geölt
g
wurden.
Achtung : Der Durchfluss reduziert sich durch den Öler um ca. 10 % !
Achtung : Einsatz von automatischen Wasserabscheidern nur wenn
ohne Drucklufttrockner gearbeitet wird.
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
22
Ölsorten
Frage:
Welches
l h Öl nimmt
i
man um die
di Pneumatik
ik zu schmieren?
h i
?
Antwort:
Am besten ist es, wenn gar nicht geölt wird!
Wenn jedoch bereits geölt wurde, oder anderen zwingenden Gründen geölt werden muss, dann nur
mit folgenden Ölsorten:
Geeignete Ölsorte
Festo Spezialöl OFSW-32
ARAL Vitam GF 32
BP Energol HLP-HM 32
Mobil DTE 24
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
Beschreibung
Hydrauliköl nach DIN 51 524 Teil 2 mit einer Viskosität von
32 mm²/s bei 40° C
23
Gerätekombinationen ?
Achtung : Der Gesamtdurchfluss der Kombination ergibt sich aus dem Durchfluss des
„ schwächsten Gliedes“ in der Kombination !!!!!
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
24
Belüftungszeit verschiedener Schläuche in Abhängigkeit von der
Schlauchlänge bei 600 kPa (6 bar) Fülldruck
Schlauchdurchmesser
2,5 mm (4 x 0,75)
300
ms
280
260
4 0 mm (6 x 1)
4,0
240
220
Belüftungszzeit
200
180
5,5
, mm ((8 x 1,25)
, )
160
9,0 mm(12 x 1,5)
140
120
100
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
m
12
Schlauchlänge
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
25
Dimensionierung und Auswahl der Schläuche
¾ welcher Druck wird benötigt?
¾ welcher Volumenstrom wird benötigt? ( Nennweitenbestimmung )
¾ wie groß sind die Abstände zwischen Druckluftquelle – Ventil – Zylinder
¾ welche Umgebungsbedingungen sind gegeben ?
¾ welche Vorschriften stellt der Endkunde ?
¾ welche Farbe ?
¾ welche Biegeradien ?
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
26
Durchflusswerte von unterschiedlichen Verschraubungen
Die gerade Steckverschraubung (QS, CK, CN) ist
die effizienteste Möglichkeit der
Schlauchmontage.
g Sie hat den geringsten
g
g
Strömungswiderstand und besitzt damit einen
hervorragenden Wirkungsgrad.
Teile Nr
Teile-Nr.
153304
153306
533847
153001
153002
153004
153003
153005
153007
153006
153008
153009
153010
153011
TYP QS
TYP-QS
QSM-M5-4-I
QSM-M5-6-I
QS-F-M7-6
QS 1/8 4
QS-1/8-4
QS-1/8-6
QS-1/8-8
QS-1/4-6
QS-1/4-8
QS-1/4-10
QS
1/4 10
QS-3/8-8
QS-3/8-10
QS-3/8-12
QS-1/2-12
QS-1/2-16
QS
1/2 16
Nennweite
(mm)
2,6
2,6
3,6
30
3,0
4,6
6,0
4,6
7,0
85
8,5
7,0
8,5
11,0
11,0
13,0
Nl/min
255
240
*519
260
*260
*700
1580
*700
1650
2500
1650
2500
3800
4000
3400
*3400
Mit * gekennzeichnete Daten beinhalten die Durchflussverluste
des angeschlossenen Schlauchs.
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
Teile-Nr.
TYP-CK
3561
3562
3563
2027
2028
2029
2030
2031
2032
2033
4097
4098
CK-M5-PK-3
CK
M5 PK 3
CK-M5-PK-4
CK-1/8-PK-3
CK-1/8-PK-4
CK-1/8-PK-6
CK 1/4 PK 4
CK-1/4-PK-4
CK-1/4-PK-6
CK-1/4-PK-9
CK-3/8-PK-6
CK-3/8-PK-9
CK-3/8-PK-13
CK
3/8 PK 13
CK-1/2-PK-13
Teile-Nr.
TYP-CN
12255
12256
11944
11945
11946
11947
11948
11949
CN-M5-PK-3
CN
M5 PK 3
CN-M5-PK-4
CN-1/8-PK-3
CN-1/8-PK-4
CN-1/8-PK-6
CN-1/4-PK-4
CN
1/4 PK 4
CN-1/4-PK-6
CN-3/8-PK-6
Nennweite
(mm)
24
2,4
2,4
2,4
3,4
5,3
34
3,4
5,3
8,0
5,3
8,0
12 0
12,0
12,0
Nl/min
Nennweite
(mm)
25
2,5
2,5
2,5
3,2
5,3
32
3,2
5,3
5,3
Nl/min
171
180
174
342
852
342
840
1860
840
1860
4800
4800
130
215
130
185
1100
285
940
940
27
Durchflusswerte von unterschiedlichen Verschraubungen
Die Winkel oder L-Steckverschraubung dient
zur platzsparenden Schlauchmontage an
Ventilen oder Zylindern. Zur Kombination gibt
es die L-Verschraubung in zwei Längen.
Teile Nr
Teile-Nr.
TYP QS
TYP-QS
153333
153335
533852
153045
153046
153048
153047
153049
153051
153050
153052
153053
153054
153055
QSML-M5-4-I
QSML-M5-6-I
QSL-F-M7-6
QSL 1/8 4
QSL-1/8-4
QSL-1/8-6
QSL-1/8-8
QSL-1/4-6
QSL-1/4-8
QSL-1/4-10
QSL
1/4 10
QSL-3/8-8
QSL-3/8-10
QSL-3/8-12
QSL-1/2-12
QSL-1/2-16
QSL
1/2 16
Nennweite
(mm)
2,4
2,4
2,2
30
3,0
4,6
6,0
4,6
6,0
80
8,0
6,0
8,0
10,0
10,0
13,0
Nl/min
195
225
*194
255
*255
*620
1300
*610
1300
2200
1300
2200
3500
3500
2700
*2700
Mit * gekennzeichnete Daten beinhalten die
Durchflussverluste des angeschlossenen Schlauchs
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
Teile-Nr.
TYP-CK
4468
4562
4136
4469
4470
4471
4472
11452
4473
4474
4100
LCK-M5-PK-3
LCK-M5-PK-4
LCK-1/8-PK-3
LCK-1/8-PK-4
LCK / PK 6
LCK-1/8-PK-6
LCK-1/4-PK-4
LCK-1/4-PK-6
LCK-1/4-PK-9
LCK-3/8-PK-6
/
LCK-3/8-PK-9
LCK-1/2-PK-13
Teile-Nr.
TYP-CN
12257
12258
11955
11956
11957
12958
12959
12960
LCN-M5-PK-3
LCN-M5-PK-4
LCN-1/8-PK-3
LCN-1/8-PK-4
LCN-1/8-PK-6
LCN
1/8 PK 6
LCN-1/4-PK-4
LCN-1/4-PK-6
LCN-3/8-PK-6
Nennweite
(mm)
2,0
2,9
2,0
2,9
4,9
2,9
4,9
8,0
4,9
8,0
11,7
Nl/min
Nennweite
(mm)
2,0
2,9
2,0
2,9
49
4,9
2,9
4,9
4,9
Nl/min
61
88
89
188
315
205
475
610
580
1370
2150
98
150
110
235
660
245
660
660
28
Durchflusswerte von unterschiedlichen Verschraubungen
Die T-Steckverschraubung dient als einfaches
Verteilerelement. Beide Ausgänge haben nahezu die
gleichen Strömungsverhältnisse. T-Steckverschraubungen
gibt es in verschiedenen Bauformen.
Teile-Nr.
153354
153356
153106
153107
153109
153108
153110
153112
153111
153113
153114
153115
153116
TYP-QS
QSMT-M5-4-I
QSMT-M5-6-I
QST-1/8-4
QST-1/8-6
Q
/
QST-1/8-8
QST-1/4-6
QST-1/4-8
QST-1/4-10
QST 3/8 8
QST-3/8-8
QST-3/8-10
QST-3/8-12
QST-1/2-12
QST-1/2-16
Nennweite
(mm)
2,4
2,5
3,0
4,6
,
6,0
4,6
6,0
8,0
60
6,0
8,0
10,0
10,0
13,0
Nl/min
185
220
*250
*670
1250
*670
1300
2200
1300
2200
3400
3500
*2700
Mit * gekennzeichnete Daten beinhalten die
Durchflussverluste des angeschlossenen Schlauchs
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
Teile-Nr.
Teile
Nr.
TYP-CK
TYP
CK
4484
4563
4137
4485
4486
4487
4488
4489
4490
4101
TCK-M5-PK-3
TCK-M5-PK-4
TCK-1/8-PK-3
TCK 1/8 PK 4
TCK-1/8-PK-4
TCK-1/8-PK-6
TCK-1/4-PK-4
TCK-1/4-PK-6
TCK-3/8-PK-6
TCK-3/8-PK-9
TCK-1/2-PK-13
Teile-Nr.
TYP-CN
12259
12432
11961
11962
11963
11964
11965
11966
TCN-M5-PK-3
TCN-M5-PK-4
TCN-1/8-PK-3
TCN-1/8-PK-4
TCN-1/8-PK-6
TCN
1/8 PK 6
TCN-1/4-PK-4
TCN-1/4-PK-6
TCN-3/8-PK-6
Nennweite
(mm)
2,0
2,9
2,0
29
2,9
4,9
2,9
4,9
4,9
8,0
11,7
Nennweite
(mm)
2,0
2,9
2,0
2,9
49
4,9
2,9
4,9
4,9
Nl/min
65
96
88
190
290
230
475
Nl/min
98
150
110
235
660
245
660
660
29
Dichtungen
O – Ring Dichtung aus Kunststoff
( Delrin ), Preis: 0,17€ (0,10€)*
OL – Ring Dichtung Metall mit
eingespritztem Gummi,
Gummi
Preis: 0,26€ (0,14€)*
Dichtungsband
* Preis/Stück im Großgebinde
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
OK – Metall oder Polyamidmantel
mit weichem Dichtmaterial
Preis: 0,18€
Verschraubungen mit
aufgespritzter
f
i
Di
Dichtung
h
Dichtungsset
Dimensionierungsbeispiel:
Auf einer Hebestation sollen Pakete mit
einer Masse von 25 kg angehoben
werden und auf ein Rollenband
geschoben werden.
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
31
Dimensionierungsbeispiel:
Beispiel
p : zu bewegende
g
Masse 25 Kg
g , 500 mm Hub , in 0,7
, sec.
Berechnet wird der „größere“ Zylinder 1A
Die mittlere Geschwindigkeit errechnet sich aus dem
Hub und der Zeit
v = s/t = 0,5m/1s = 0,7 m/s
Die Beschleunigung errechnen wir aus Geschwindigkeit
und der Zeit
a = v/t = 0,7m/s / 0,2 s = 3,5 m/ s²
F ges. = F statisch + F dynamisch + Reibung ca.10 %
F ges. = (25kg · 9,81m/s2
= 366 N
+
25 kg · 3,5 m/s² )· 1,1
Gewählt Zylinder Durchmesser nach Katalog 32 mm ( 480 N )
Gewählt:
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
32
Dimensionierungsbeispiel:
Berechnung
g des Luftverbrauchs ((klassische
klassische Dimensionierung).
g)
Zylinder 1A : Hub 500 mm, Ø 32 = 5 l/ Doppelhub bei 6 bar
Zylinder 2A : Hub 200 mm, Ø 32 = 2 l/ Doppelhub bei 6 bar
Gesamtluftverbrauch 7 l/Doppelhub
Berechnung der Druckluftkosten bei 20 Pakete/min. bzw.
1200 Pakete/h
1200 Pakete/h * 7 l pro Paket = 8,4 m³/h
Druckluftkosten = 8,4 m³/h * 0,025€
0,025€/m³ = 0,21 €/h
Druckluftkosten
uc lu t oste pro
p o Tag
ag (8 Stunden)
Stu de )
0,21 €/h * 8h/Tag = 1,68 €/Tag
Druckluftkosten pro Jahr (250 Arbeitstage)
1,68
, €//Tag
g * 250 Tage/Jahr
g /J
= 420
4 €/J
/Jahr
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
33
Dimensionierungsbeispiel:
Zylinder Durchmesser 32 ..500 Hub
Zylinder Durchmesser 32 ..200 Hub
1A
1 V1
4
5
Kennung
6 bar
1A
2A
1V1
1V2
2A
2
1
3
1 V2
4
5
2
1
3
Komponentenbezeichnung
Wartungseinheit
Druckluf tquelle
Zylinder, doppeltwirkend
Zylinder, doppeltwirkend
5/n-Wegeventil
5/n-Wegeventil
6 bar
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
34
Dimensionierungsbeispiel:
Optimierungsstufe 1
Da der Zylinder 2 A nur schieben und nicht
heben muss, benötigt er weniger Kraft,
d.h. es genügt ein kleinerer Zylinder mit
geringerem Ø .
Es muss jedoch die
Kolbenstangenbelastung berücksichtigt
werden Deshalb wird ein Zylinder mit
werden.
Ø 25 gewählt und gleichzeitig der Druck
auf 3 bar reduziert.
Zylinder 1A Ø 32 Hub 500
Zylinder 2A Ø 25 Hub 200
Druck für den Zylinder 2A 3bar
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
35
Dimensionierungsbeispiel:
Optimierungsstufe 1
Berechnung Luftverbrauch optimierte Dimensionierung
Zylinder 1A : Hub 500 mm, Ø 32 = 5 l/ Doppelhub bei 6 bar
Zylinder 2A : Hub 200 mm, Ø 25 = 1 l/ Doppelhub bei 3 bar
Gesamtluftverbrauch 5,72 l/Doppelhub
Berechnung der Druckluftkosten bei 200 Pakete/min.
bzw. 1200 Pakete/h
1200 Pakete/h * 5,72 l pro Paket = 6,86 m³/h
Druckluftkosten = 6,86 m³/h * 0,025
0,025€
€/m³ = 0,17 €/h
Druckluftkosten pro Tag (8 Stunden)
0,17 €/h * 8h/Tag = 1,36 €/Tag
Druckluftkosten pro Jahr (250 Arbeitstage)
1,36 €/Tag * 250 Tage/Jahr = 340 €/Jahr
Ersparnis ca. 19 %
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
36
Dimensionierungsbeispiel:
Zylinder Durchmesser 25 ..200 Hub
Zylinder Durchmesser 32 ..500 Hub
1A
1 V1
4
5
Kennung
6 bar
1A
2A
1V1
1V2
3 bar
Komponentenbezeichnung
Wartungseinheit
Druckluf tquelle
Zy linder, doppeltwirkend
Zy linder, doppeltwirkend
5/n-Wegeventil
5/n-Wegeventil
Druckregelventil
2A
2
1
3
1 V2
4
2
5
1
3
2
3 bar
1
3
6 bar
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
37
Dimensionierungsbeispiel:
Optimierungsstufe 2
Da der Zylinder 1A nur im Vorhub wirklich
Kraft benötigt, wird ein Ventil mit reversibler
Strömungsrichtung eingesetzt. Damit kann
der Rückhub mit weniger Druck gefahren
werden.
Zylinder 1A Ø 32 Hub 500
Zylinder 2A Ø 25 Hub 200
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
38
Dimensionierungsbeispiel:
Zylinder 1A: Hub 500 mm, Ø 32 = 2,8 l/ Vorhub bei 6 bar
Zylinder 1A: Hub 500 mm, Ø 32 = 1,4 l/ Rückhub bei 3 bar
Zylinder 2A: Hub 200 mm, Ø 25 = 0,7 l/ Doppelhub bei 3 bar
Gesamtluftverbrauch 4,9
4 9 l/Doppelhub
Berechnung der Druckluftkosten
bei 20 Pakete/min. bzw. 1200 Pakete/h
1200 Pakete/h * 4,9 l pro Paket = 5,88 m³/h
Druckluftkosten = 5,88 m³/h * 0,025€
0,025€/m³ = 0,17 €/h
Druckluftkosten pro Tag (8 Stunden)
0,15
0 15 €/h * 8h/Tag = 1,17
1 17 €/Tag
Druckluftkosten pro Jahr (250 Arbeitstage)
1,17 €/Tag * 250 Tage/Jahr = 292 €/Jahr
Ersparnis ca. 31 %
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
39
Dimensionierungsbeispiel:
Zylinderdurchmesser
y
32 ...500 Hub
Zylinderdurchmesser
y
25 ...200 Hub
1A
Kennung
1A
6 bar
2A
1V1
2V1
3 bar
Komponentenbezeichnung
Zylinder, doppeltwirkend
Wartungseinheit
Druckluf tquelle
Zylinder, doppeltwirkend
5/n-Wegeventil
5/n-Wegeventil
Druckregelventil
1 V1
2A
4
5
2
1
3
2 V1
4
2
5
1
3
2
3 b
bar
6 bar
DC-TA/Joachim Lüft
1
Verschwendung
3
40
Dimensionierungsbeispiel:
Optimierungsstufe 3
Da der Zylinder 1A nur im Vorhub wirklich die
volle Kraft benötigt und die Last den Zylinder
sowieso nach unten drückt, benötigen wir im
Rückhub des Zylinders gar keinen Druck. Um
die Geschwinigkeit im Rückhub zu
kontrollieren wird lediglich eine Drossel
eingesetzt.
Zylinder
li d 1A Ø 32 Hub
b 500
Zylinder 2A Ø 25 Hub 200
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
41
Dimensionierungsbeispiel:
Zylinder 1A: Hub 500, Ø 32 = 2,8 l/Vorhub bei 6 bar
Zylinder 1A
1A: Hub 500,
500 Ø 32 = 0.0
0 0 l/ Rückhub durch die Last
Zylinder 2A: Hub 200, Ø 25 = 0,7 l/ Doppelhub bei 3 bar
Gesamtluftverbrauch 3,5 l/Doppelhub
pp
Berechnung der Druckluftkosten
bei 20 Pakete/min. bzw. 1200 Pakete/h
1200 Pakete/h * 3,5
3 5 l pro Paket = 4
4,2
2 m³/h
Druckluftkosten = 4,2 m³/h * 0,025€
0,025€/m³ = 0,10 €/h
Druckluftkosten pro Tag (8 Stunden)
0,10 €/h * 8h/Tag = 0,8 €/Tag
Druckluftkosten pro Jahr (250 Arbeitstage)
0,8
0 8 €/Tag * 250 Tage/Jahr = 200 €/Jahr
Ersparnis ca. 52 % ohne Leistungsverlust
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
42
Dimensionierungsbeispiel:
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
43
Zylindergeschwindigkeiten bei unterschiedlichen Drücken
DGP-32
DGP32--1000
1000--PPV
PPV--A
Einbaulage horizontal
Bewegte Masse 10 kg
Hübe /min 5
1 Schicht, 250 Tage
Verfahrzeit bei
Optimiert
6bar
1,07s
Luftverbrauch 5,65 l = 67,20 €/Jahr
5bar
1,08s
Luftverbrauch 4,84 l = 57,60 €/Jahr
4bar
1,11s
Luftverbrauch 4,0 l = 49,20 €/Jahr
4 bar
0,7s
Luftverbrauch 4,1 l (Schlauchdurchmesser
8 mm anstatt 6 mm)
ca.30% Einsparung
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
44
Erfahrungen aus Pilotprojekten
• Druckluftverluste an einzelnen Maschine
zwischen 100 € und 16.000 €
• Einsparungen von 30 % bis 60 % sind
realistisch
• Amortisationszeiten oft unter 1 Jahr, meistens
unter 2 Jahren
• Professionelle Maschineninspektionen bringen
einen Zusatznutzen wie das Aufdecken von
konstruktiven Schwachstellen und
unwirtschaftlichen Druckluftanwendungen.
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
45
DC-TA/Joachim Lüft
Verschwendung
46
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