27. Oktober 2022 Mehran Hertwig

Die Fluidtechnik – Pneumatik und Hydraulik im Vergleich!

Die Fluidtechnik ist der Oberbegriff für alle Verfahren, in denen Energie durch die Strömung von Gasen und Flüssigkeiten übertragen wird. Technische Anwendung findet die Fluidtechnik in der Hydraulik (Übertragung der Energie durch Hydraulikflüssigkeiten) und in der Pneumatik (Übertragung durch Druckluft). In beiden Fällen wird durch Energie Bewegung erzeugt. Aber welche der beiden Fluidtechniken passt besser zu meiner Anwendung? Was sind die jeweiligen Vorteile und welche Nachteile gibt es? Für welchen Einsatz ist welches Verfahren geeignet? Fragen über Fragen! Im folgenden Beitrag möchten wir Ihnen diese beantworten.

Die Anwendungsgebiete der hydraulischen und pneumatischen Systeme!

Sowohl die Hydraulik, als auch die Pneumatik begegnen uns immer und überall in unserem Alltag. Beispielsweise in Bustüren, Baumaschinen, in der Lebensmittelherstellung oder im Auto, an Fahrrädern, Landeklappen und und und. Beide Fluidtechniken sind ein fester Bestandteil unseres alltäglichen Lebens und sind mittlerweile eine Selbstverständlichkeit. Aber schauen wir uns doch erst einmal die jeweiligen Funktionsweisen an.

Die Funktionsweise der Hydraulik!

Wie bereits am Anfang erwähnt, dreht es sich hierbei um die Strömungslehre von Flüssigkeiten. Grundlegend kann man sagen, dass Hydraulik ähnlich wie eine Spritze funktioniert. In einem Zylinder befindet sich eine Flüssigkeit mit einer Öffnung auf der einen Seite, und einem Kolben auf der anderen Seite. Wenn Sie nun Druck auf den Kolben ausüben, strömt die Flüssigkeit unter großem Druck heraus. In einem hydraulischen System wird dieser Druck genutzt, um zum Beispiel schwere Lasten zu heben oder zu bewegen. Dieses ist nicht nur mit Öl möglich, sondern auch mit Wasser. Denn auch heute noch bietet die Wasserhydraulik eine technisch sinnvolle Alternative zur Ölhydraulik und somit auch einige Vorteile.

Wasser bietet im Gegensatz zu den erschöpflichen fossilen Ölen eine unbegrenzte Verfügbarkeit. Bei der Ölhydraulik forder die Hygieneansprüche an Endprodukten einen hohen Reinigungsaufwand. Dieser kann dementsprechend bei dem Einsatz von Wasserhydraulik entfallen. Zudem können die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Mediums Wasser gegenüber dem Medium Öl erhebliche Vorteile bieten. Beispielsweise bei Brandschiutzvorkehrungen, den Lagerkosten, Gefahrstoffverordnungen, der Umweltverschmutzung sowie den Entsorgungskosten. Aber auch die Eigenschaften des Wassers birgt Nachteile, denn bei Kälte dehnt es sich aus und gefriert, bei Wärme zieht es sich zusammen und verdunstet. Zudem gibt es hohe Anschaffungskosten bei der Ventiltechnik, da diese meist aus hochwertigen Edelstählen bestehen.

Die Funktionsweise der Pneumatik!

Die Pneumatik gehört wie die Hydraulik zur Fluidtechnik und ist eine Antriebstechnik. Statt Flüssigkeit wird hier aber immer Druckluft als Arbeitsmedium genutzt. Die Druckluft ist hierbei eine atmosphärische Luft. Sie wird erst angesaugt, komprimiert und gereinigt. Erst dann wird sie für die unterschiedlichen Bereiche verwendet. Deshalb gibt es in pneumatischen Systemen vier Stufen. Die Drucklufterzeugung, die Druckluftaufbereitung, die Druckluftverteilung und den Drucklufteinsatz. Da sie kein geschlossenes System von Leitungen benötigt, sind die die Anlagen weniger komplex aufgebaut.

Der wesentliche Unterschied der beiden Fluidtechniken!

Die Hydraulik und Pneumatik sind sich auf den ersten Blick sehr ähnlich! Es gibt aber entscheidende Unterschiede die man berücksichtigen muss.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Fluidtechniken ist beispielsweise die Nutzung der Gase bzw. der Luft in der Pneumatik. Diese lassen sich zusammendrücken und sind somit kompressibel, während ein Flüssigkeit, die bei der Hydraulik genutzt wird, inkompressibel ist.

Die Auswirkungen sowie die Vor- und Nachteile schauen wir uns jetzt genauer an!

Die Vorteile der Hydraulik!

Extrem große Kräfte: Die Verwendung von inkompressiblen Flüssigkeiten erlaubt bei der Hydraulik die Bewegung von extrem großen Lasten. Der Druck kann hierbei ohne Energieverlust als Kraft übertragen und somit komplett genutzt werden.
Präzise Steuerung: Der durch die inkompressible Flüssigkeiten und Öle entstehende Druck verteilt sich gleichmäßig im ganzen System. Die dadurch gewonnene Kraft ist so kontrolliert und präzise zu steuern.
Hohe Leistung auf kleinem Raum: Hydraulisch Antriebe können sehr große Leistungen mit kleinen Bauelementen erbringen.
Sichere Energiegewinnung: In hydraulischen Anlagen lassen sich Kräfte ungefährlich generieren. Aus diesem Grund besteht auch bei extrem hohem Druck keine Explosionsgefahr. Dieses ist möglich, weil Flüssigkeiten keine Energie speichern.
Langlebigkeit: Hydraulikanlagen haben eine hohe Lebensdauer. Sie sind robust und haben eine hohe Beständigkeit in ihrer Funktion!

Die Nachteile der Hydraulik!

Der Preis: Hydraulikanlagen und die dazugehörigen Flüssigkeiten sind teuer. Normales Wasser ist in hydraulischen Systemen nicht einsetzbar. Der Grund hierfür ist die Eigenschaft des Wassers. Bei Kälte dehnt es sich aus und gefriert, bei Wärme zieht es sich zusammen und verdunstet
Komplexe Anlagen: Um Strömungsenergie zu erzeugen, müssen die Kreisläufe geschlossen sein. Hierzu sind unterschiedliche Komponenten wie beispielsweise Leitungen, Filter, passende Pumpen, Zylinder oder Kolben nötig. Zudem müssen diese regelmäßig gewechselt und gereinigt werden.
Umweltfreundlichkeit: Entsteht in einer Anlage ein Leck, kann Öl austreten und die Umwelt verschmutzen. Denn 1 Liter Öl kann 1 Million Liter Wasser verschmutzen. Daher ist es ökologisch gesehen extrem wichtig, biologisch abbaubare Schmierstoffe in sensiblen Bereichen zu verwenden. Zu denen zählen beispielsweise Wälder, Gebiete in der Nähe von Wasserläufen und Flüssen, der Forst- und Landwirtschaft!
Geschwindigkeit: Schnelle Bewegungen sind mit hydraulischen Anlagen nicht möglich. Das liegt am hohen Reibungswiderstand, den die Flüssigkeit in Leitungen hat!

Die Vorteile der Pneumatik!

Preis und Verfügbarkeit: Die Luft gibt es überall, sie ist kostenlos und für jedermann, jederzeit verfügbar! Es ist keine separate Anschaffung nötig. Jedoch gibt es bei der Druckluft natürlich auch Kosten. Zum Beispiel geht aufgrund von Leckagen bei Rohren, Verbindern, Leitungen verschlissenen Dichtungen Energie verloren. Da bei der Herstellung von Druckluft viel Wärme produziert wird, enstehen hier Kosten.
Geschwindigkeit: Mit Hilfe der Druckluft ist es möglich, hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu erreichen (2m/s im Durchschnitt)
Installation: Pneumatische Anlagen bzw. Systeme sind nicht besonders komplex und zeichnen sich darüber hinaus durch eine einfache Montage aus. Die Auswechslung von Werkzeugen oder Motoren ins schnell gemacht, weil die Leitungen weder neu befüllt oder entlüftet werden müssen.
Sauberkeit: Da wir bei der Pneumatik nur Luft in der Beförderung haben, ist der Betrieb von pneumatischen Anlagen sehr sauber. Aus diesem Grund setzt zum Beispiel die Lebensmittelindustrie vorwiegend pneumatische Systeme ein.

Die Nachteile der Pneumatik!

Unpräzise Steuerung: Die Druckluft dehnt sich, im Vergleich zu einer Flüssigkeit nicht gleichmäßig aus. Sie federt ab! Deshalb sind keine präzisen Steuerungen oder exakten Steuerungen möglich.
Energieverlust: Komprimierte und unter Druck gesetzte Luft bzw. Gas erwärmt sich. Durch diese Erwärmung geht ein Teil der aufgebrachten Energie verloren.
Explosionsgefahr: Durch eine unkontrolliert Erhitzung oder Abkühlung von Luft bzw. Gasen, kann der Druck schlagartig in die Höhe gehen. Dadurch können Explosionen entstehen.
Verschleiß: Antriebe von pneumatischen Systemen verschleißen schneller und müssen regelmäßig ausgetauscht werden. Kompressoren und Luftfilter sind kontinuierlich zu warten.
Leistung: Um größere Kräfte zu erzeugen, sind sehr große Zylinderflächen notwendig!

Fluidtechnik – Wir fassen zusammen!

Wir haben zwei Fluidtechniken, die ihre Vor- und Nachteile haben. Auf der einen Seite die Pneumatik, dort zum Einsatz kommt, wo hohe Geschwindigkeiten mit geringerer oder mittlerer Kraft gefragt sind. Auf der anderen Seite ist die Hydraulik. Sie eignet sich bestens, wenn große Kräfte und eine geringere Geschwindigkeit gefragt sind und diese präzise zu steuern sind.

Was ist der jetzt die richtige Fluidtechnik – Pneumatik oder Hydraulik?

Um den richtigen Antrieb oder die richtige Fluidtechnik für Ihre Anwendung zu finden, müssen Sie wissen, was Sie genau benötigen. Wir unterstützen Sie gerne dabei!

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