Druckluft-Verhalten

Hallo zusammen

Ich habe ein paar grundsätzliche Fragen zum Einsatz von Druckluft.
Von Fluiddynamik vesteh ich zwar nichts, aber es geht ja auch
eher um intuitives/praktisches Verständnis als um mathematisches;
also um nachvollziehbare Faustregeln (falls es sowas denn gibt).

Ausgangspunkt sei ein Druckluftanschluss mit 6 bar (= 600kN auf einen
m^2 ?).

  1. Die Druckluft wird zum Wegblasen von Partikeln verwendet. Welche
    Faktoren bestimmen nun die Reinigungswirkung? Einfach die
    Geschwindigkeit der auftreffenden Luft (beim Kontinuum versagt die
    Vorstellung)?

  2. Welchen Einfluss hat der Austritts-Querschnitt (A) auf die
    Austrittsgeschwindigkeit (v0) bzw. das Austrittsvolumen (V pro s =
    A*v0)? Oder anders gefragt, wie lassen sich diese Beobachtungen
    erklären: Sehr kleine Öffnung, kaum Eindruck auf Hand, grosse
    Öffnung, sehr starker Eindruck, (theoretische) noch grössere Öffnung,
    Eindruck nimmt wieder ab.

  3. Was macht es für einen Unterschied, ob die Düse innen einen
    kegelförmigen (vom Schlauch- auf den Austrittsdurchmesser) oder einen
    zylindrischen (Austrittsdurchmesser) Verlauf hat? Macht es einen
    Unterschied, ob die Druckluftführung in einem pneumatischen Bauteil
    einen quadratischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist? Und ob
    man für die Verbindung Anschluss-Bauteil beispielsweise einen
    Schlauch mit 2 oder 4 mm Durchmesser verwendet?

  4. Die Zuleitung wird an eine T-Kupplung angeschlossen. Kreislauf A
    mündet in einer Düse, wobei ein möglichst grosser „Austrittsdruck“
    erreicht werden soll (siehe 1). Kreislauf B besteht aus pneumatischen
    Bauteilen (am Schluss auch ein Ablass), die den Kreislauf A
    regulieren, und weist wegen der mechanischen Arbeit wahrscheinlich
    einen sehr viel grösseren „Wegwiderstand“ auf. Was macht nun die
    Druckluft? Verhalten die beiden Kreisläufe ähnlich wie zwei parallel
    geschaltete elektrische Widerstände, mit dem Ergebnis, dass Kreislauf
    B nicht genügend versorgt wird?

Wäre schön wenn jemand für etwas Erhellung sorgen könnte.

Gruss, operator

  1. Die Druckluft wird zum Wegblasen von Partikeln verwendet.
    Welche
    Faktoren bestimmen nun die Reinigungswirkung? Einfach die
    Geschwindigkeit der auftreffenden Luft (beim Kontinuum versagt
    die
    Vorstellung)?

Das kommt darauf an, wie Du Reinigungswirkung definierst. Gegeben ist die Distanz, aus der die Partikel entfernt werden sollten und die Masse der einzelnen Partikel. Man macht also die Düse so eng, dass die Geschwindigkeit des Luftstrahls hoch genug zum Wegblasen der Partikel ist, lässt sie dabei aber möglichst weit offen, sodass man eine große Fläche bestreichen kann.

  1. Welchen Einfluss hat der Austritts-Querschnitt (A) auf die
    Austrittsgeschwindigkeit (v0) bzw. das Austrittsvolumen (V pro
    s =
    A*v0)? Oder anders gefragt, wie lassen sich diese
    Beobachtungen
    erklären: Sehr kleine Öffnung, kaum Eindruck auf Hand, grosse
    Öffnung, sehr starker Eindruck, (theoretische) noch grössere
    Öffnung,
    Eindruck nimmt wieder ab.

Das Austrittsvolumen sollte durch den Kompressor konstant gehalten weden, was eine umgekehrte Proportionalität von v0 und A bedingt. Nähert man sich aber kleinen A, muss man technisch bedingt mit einer Abnahme von V rechnen, die Proportionalität wird entsprechend verzerrt.

  1. Was macht es für einen Unterschied, ob die Düse innen einen
    kegelförmigen (vom Schlauch- auf den Austrittsdurchmesser)
    oder einen
    zylindrischen (Austrittsdurchmesser) Verlauf hat?

Da sich auch bei der konischen Düse einige Teilchen parallel zur Düsenwand bewegen werden, ist zu erwarten, dass die Düsen bei gleichem Austrittdurchmesser und in gleicher Distanz unterschiedliche Bestreichnugsflächen aufweisen. Die Fläche der konischen Düse muss größer sein.

Macht es
einen
Unterschied, ob die Druckluftführung in einem pneumatischen
Bauteil
einen quadratischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist?

Da der Kreis die geometische Form ist, die eine gegebene Fläche mit dem geringsten Umfang einschließt, meine ich, dass die Reibung in kreisförmigen Leitungen kleiner ist als in quadratischen, bei gleichem Querschnitt. Zudem weißt der quadratische Querschnitt eine deutlich geringere Druckfestigkeit auf.

Und ob
man für die Verbindung Anschluss-Bauteil beispielsweise einen
Schlauch mit 2 oder 4 mm Durchmesser verwendet?

Das wird meist auch mit Blick auf den Druck entschieden. Der dünnere Schlauch ist druckfester.

Verhalten die beiden Kreisläufe ähnlich wie zwei
parallel
geschaltete elektrische Widerstände, mit dem Ergebnis, dass
Kreislauf
B nicht genügend versorgt wird?

Damit würde ich rechnen. Ob der Druck nun noch reicht oder nicht, hängt vom Bauteil ab.

Vielen Dank für die verständlichen Hinweise!

Das Austrittsvolumen sollte durch den Kompressor konstant
gehalten weden, was eine umgekehrte Proportionalität von v0
und A bedingt. Nähert man sich aber kleinen A, muss man
technisch bedingt mit einer Abnahme von V rechnen, die
Proportionalität wird entsprechend verzerrt.

Wollte ich also die Austrittsgeschwindigkeit der Luft berechnen,
müsste ich nur den Volumenstrom des Kompressors herausfinden (keine
Ahnung wo das Ding steht) und durch die Querschnittsfläche der Düse
teilen?

Und ob man für die Verbindung Anschluss-Bauteil beispielsweise
einen Schlauch mit 2 oder 4 mm Durchmesser verwendet?

Das wird meist auch mit Blick auf den Druck entschieden. Der
dünnere Schlauch ist druckfester.

Wenn man die Druckfestigkeit mal ausser Acht lässt macht es also in
der Kette Zuleitung-Blackbox-Düse bezüglich des ausgestossenen
Luftstroms keinen Unterschied, ob in der Blackbox irgendwo ein recht
dünner Schlauch oder eine verworrene Luftführung über Ecken und
Kanten verwendet wird?