Halten jedem Druck stand: Pneumatik-Steckverbinder

Sei es als Energieträger für Maschinen, Treibgas zum Reinigen und Lackieren oder als Kühlmittel für Industrieanlagen. Das Rückgrat jeder pneumatischen Anlage bilden neben dem Drucklufterzeuger und dem Druckluftspeicher spezielle Pneumatik-Steckverbinder.

Welche Aufgaben erfüllen Pneumatik-Steckverbinder?

Jede auf Pneumatik basierende Anlage besitzt mindestens drei Komponenten: einen Drucklufterzeuger, einen Druckluftspeicher und ein Verteilernetz.

Das Verteilernetz bildet quasi den Blutkreislauf der Anlage; es leitet die komprimierte Luft durch Rohre oder Schläuche zu den verschiedenen Prüf- und Steuersystemen und den eigentlichen Endverbrauchern der Anlage, zum Beispiel Pneumatikmotoren.

Pneumatik-Fittings sind das Bindeglied zwischen diesen Abläufen: als Leitungsverbinder halten sie die unterschiedlichen Komponenten einer Luftdruckanlage zusammen, fungieren als Adapter oder erfüllen sogar Steuerfunktionen, zum Beispiel die Steuerung des Leitungsdrucks mithilfe von Ventilen.

Pneumatik-Steckverbinder glänzen dabei – im Gegenzug zu z. B. Komponenten mit Gewinde zum Aufschrauben – durch eine besonders schnelle und simple Implementierung. Ferner können sie deutlich einfacher ausgetauscht werden, sollte man sie nicht mehr benötigen oder ein Teil schadhaft sein. In Kombination mit ihren oft geringen Herstellungskosten ermöglichen sie viele Anwendungen rund ums Thema Pneumatikanschluss.

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Ausführungen von Pneumatik-Steckverbinder

Grundlegend bestehen die Druckluftverbinder aus einem von drei Werkstoffen:

Kunststoff
Edelstahl
Polymer

Jedes Fitting ist dank hoher gesetzlicher Standards für fast jede Verwendung gewappnet; jedes der Materialien hat jedoch Vor- und Nachteile, sodass es für jeden Pneumatikanschluss das ideale Bauteil gibt.

Druckluft Verbinder aus Kunststoff sind generell günstiger herzustellen als solche aus Edelstahl oder Polymer. Sie halten jedoch nicht immer den höheren Drucken stand, die in manchen pneumatischen Anlagen bis zu 16 Bar erreichen können.

Steckverbinder aus Edelstahl sind die ideale Wahl, wenn es um Belastbarkeit geht. Sie halten problemlos auch höherem Druck stand und sind weniger anfällig für Schäden, sei es durch den Luftdruck der Anlage oder durch von außen wirkende Belastungen wie z. B. Hitze oder Chemikalien. Aufgrund seiner antimikrobiellen Eigenschaften ist Edelstahl ein ideales Material für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Aufgrund der Materialkosten und aufwändigeren Konstruktion sind sie jedoch teurer als die Druckluft-Schnellverbinder aus Kunststoff.

Einen guten Kompromiss sind Druckluftverbinder aus Polymer. Sie liegen in der Belastbarkeit zwischen den Druckluftverbindern aus Kunststoff und Edelstahl, halten also problemlos übliche Belastungen um 8 Bar aus. Zusätzlich lassen sie sich in sterilen Anlagen verwenden, sind dabei aber nicht so kostspielig wie die Edelstahlversionen.

Fittings für Pneumatik-Steckverbinder

Abhängig vom Material gibt es zahlreiche Konstruktionsformen für unterschiedliche Zwecke, die sich grob in drei Fittings einteilen lassen:

Adapterfittings bilden das Bindeglied zwischen verschiedenen Anschlüssen. Sie sind in der Lage unterschiedliche Anschlusstypen, wie Steck- und Schraubanschlüsse, und auch Anschlüsse mit verschiedenen Gewindegrößen zu verbinden.
Funktionsfittings sind so konstruiert, dass sie analog Funktionen erfüllen können. Sei es als Kontrollventil, das überhöhten Druck automatisch ausgleichen kann, als Barometer, das den Luftdruck einer Leitung anzeigt, oder als Schalldämpfer in Form eines Pneumatik Dämpfers, der den Lärmpegel von austretender Abluft reduziert; Funktionsfittings ermöglichen eine Vielzahl von Problemlösungen, ohne auf komplizierte elektrische Implementierungen zurückgreifen zu müssen.
Verteilerfittings verbinden einzelne oder wenige Leitungen auf einer Seite mit mehreren bzw. vielen Leitungen auf der anderen. Sie kombinieren beispielsweise eine einzelne Leitung am Eingang mit zwei oder sogar sechs Pneumatik Mini Steckverbindern am Ausgang.

Die Fittings sind auch in allerlei Kombinationen erhältlich, sodass z. B. ein einzelner Steck-eingang zu mehreren Steckverschraubungs-Ausgängen führt; dadurch ergeben sich quasi endlose Möglichkeiten für jedes Druckluftleitungs-Stecksystem.

Welche Auswahlkriterien sind relevant?

Die Gewindegröße gibt an, wie groß Pneumatik Fittings sind. Um sie zu bestimmen, misst man entweder den Innendurchmesser des Steckverbinder-Abschnitts, der angeschlossen wird, oder den Außendurchmesser des zu verbindenden Rohrs bzw. Schlauchs. Üblich sind Gewindegrößen im Bereich von ⅛ bis zu 1 Zoll, es gibt aber auch solche mit bis zu 3 Zoll Durchmesser.

Der Maximaldruck wird vom Hersteller des Pneumatik-Fittings angegeben und gibt Aufschluss darüber, wie belastbar ein Teil ist. Der Maximaldruck hängt stark von der Form und dem verwendeten Material ab; so hält z. B. ein typisches Eckverbinder-Metall-Fitting bis zu 140 Bar aus, während ein Kunststoff-Sechsfach-Verteiler gerade einmal 9 Bar standhalten kann.

Die Maximaltemperatur gibt Auskunft darüber, bis zu welcher Temperatur ein Bauteil einwandfrei funktioniert: bei zu hohen Temperaturen droht eine Verformung bis hin zum Zerreißen eines Fittings. Typische Bereiche liegen hierbei zwischen 60° C für Kunststoffteile und bis zu 80° C für Edelstahlbauteile. Auch eine zu geringe Temperatur kann ein Teil spröde werden lassen und so zum Schadensfall führen. Die meisten Fittings halten bis zu 0° C stand. Steckverbindungen aus Metall kann man auch bei bis zu -20° C noch problemlos einsetzen.

Die richtigen Pneumatik-Steckverbinder für jede Anwendung

Steuere ich eine Vielzahl kleiner Gerätschaften parallel und kann einen Mehrfach-Verteiler aus Polymer verwenden? Oder fülle ich Atemluft in Sauerstoffflaschen und muss eine robuste Steckverschraubung aus Edelstahl benutzen, die den Druck aushält? Möchte ich Schalldämpfer verbauen, um die hohe Lärmbelastung durch die Abluft zu reduzieren? Bei der Konstruktion einer pneumatischen Anlage muss man zunächst überlegen, welche Anforderungen an die Bauteile bestehen – alle Rohre, Schläuche und Pneumatikanschlüsse müssen schadfrei ihren Zweck erfüllen können.

Das erste Ausschlusskriterium bildet hierbei die Temperatur. Soll die Anlage automatisiert Speiseeis abfüllen und ist großflächig sehr tiefen Temperaturen ausgesetzt? Oder betreibt sie den Schweißarm eines Roboters und ist nur an kurzen Abschnitten mit großer Hitze konfrontiert? Die durchschnittlichen und die maximalen Temperaturen an jeder Stelle der Anlage bestimmen, welche Leitungen und Pneumatikanschlüsse einsetzbar sind.

Auch die Dimensionen der Anlage spielen eine wichtige Rolle: Soll Druckluft als Treibgas für Karosserie-Lackierungen verwendet werden, geschieht dies meist über kurze Strecken, wofür Druckluftschlauchverbinder ideal geschaffen sind. Soll jedoch eine komplette Produktionsstraße in einer eigenen Fabrik automatisiert werden, muss man auf lange Metallrohre zurückgreifen. Deren höheres Gewicht wiederum erfordert metallene Eckverbinder, die der Gewichtskraft im Gegensatz zu Kunststoff-Fittings gewachsen sind.

Wichtig ist auch die konkrete Aufgabe: Führt eine Anlage grobe Bewegungen aus, kann sie höhere Gewichtslasten verkraften. Bewegt sie mit chirurgischer Präzision eine druckluftgesteuerte Bremse erfordert das eher leichte Kunststoff-Fittings.

Zuletzt sollte man immer die Effizienz jeder praktischen Anwendung bedenken – über lange, schmale Rohre kann viel Energie aufgrund von Reibung verloren gehen und in thermische Energie umgewandelt werden. Es könnten Lecks entstehen und Druckverluste auftreten; somit sollte man den Effizienzgrad jedes Kolbens und Motors ebenfalls bedenken.