Luftdruck - Druckluft Mystery Cache

Langes Listing! Kurzer Mystery!

Mit den Magdeburger Halbkugeln demonstrierte Otto von Guericke 1654 die Wirkung des Luftdrucks und bewies damit die Existenz der Erdatmosphäre.

Übrigens, Guericke legte zwei Halbkugelschalen mit etwa 30cm Durchmesser so aneinander, dass sie eine Kugel bildeten. Zwischen den Kugelschalen diente ein mit Wachs und Terpentin getränkter Lederstreifen als Dichtung. Anschließend entzog er dem so entstandenen Hohlraum  mit einer Kolbenpumpe über ein Ventil die Luft. Der Luftdruck, der nun nur von außen auf dieKugel wirkte, drückte diese so stark zusammen, dass sich diese selbst mit 16 Pferden nicht mehr auseinander ziehen ließ. Die Halbkugeln konnten erst wieder getrennt werden, nachdem durch ein Ventil Umgebungsluft zurück in die Kugel strömte.

Die verwendete Einheit des Luftdrucks ist das Pascal (Pa) oder die in Deutschland und Österreich gesetzlich ebenfalls zulässige Einheit Bar (1 bar = 10⁵ Pa).

Der Luftdruck an einem beliebigen Ort der Erdatmosphäre ist der hydrostatische Druck der Luft, der an diesem Ort herrscht. Dieser Druck entsteht durch die Gewichtskraft der Luftsäule, die auf der Erdoberfläche oder einem sich auf ihr befindlichen Körper steht. Der mittlere Luftdruck der Atmosphäre (Atmosphärischer Druck) auf Meereshöhe beträgt normgemäß 1013,25 hPa.

Die Erdatmosphäre hat eine Masse von rund 5·10¹⁵ Tonnen, auf jedem Quadratmeter der Erdoberfläche lasten also etwa 10 Tonnen. Der Druck beträgt auf Meereshöhe 10⁵ N/m². Beim Aufstieg nach oben lässt man einen Teil der Luftsäule unter sich. Somit wirkt die Gewichtskraft einer geringeren Luftmasse, der Luftdruck sinkt also.

Der Mensch hat kein Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Luftdruck. Lediglich schnelle und ausreichend starke Luftdruckschwankungen (Aufzug, Seilbahn, Tunneldurchfahrt, Flugzeugstart/-landung) können als Druckgefühl im Ohr wahrgenommen werden, wenn die Eustachi-Röhre des Mittelohres während der angegebenen Druckänderung geschlossen bleibt. Besteht eine Druckdifferenz zwischen Mittelohr und Umgebung, dann wird diese ausgeglichen sobald sich die Eustachi-Röhre öffnet (kann z.B. durch Kauen und Schlucken provoziert werden).

Energieträger

Koordinaten Druckluft wird zum Antrieb von Zylindern, Turbinen oder auch von Rohrpost verwendet, wobei beim Entspannen der Luft die Energie in Linearbewegung oder Drehbewegung umgewandelt wird. Hier kann die Druckluft mit Öl versetzt sein. Das Öl dient als Schmierstoff.

Allgemein sind diese Anwendungen auch unter der Bezeichnung Pneumatik bekannt. Druckluft kann als Energiemedium eingesetzt werden, Beispiele hierfür sind Druckluftauto, Pressluftlokomotive, Druckluftspeicherkraftwerk, Druckluftwaffe, Einsatz in der Lackierung, Drucklufthammer, Druckluftmeißel.

Im Bahnbetrieb dient Druckluft bei Schienenfahrzeugen zur Steuerung und als Energieträger für die Druckluftbremse.

Auch im Straßenverkehr findet die Druckluftbremse vor allem bei LKWs Anwendung aber nicht bei Rollschuhfahrern.

Ende des 19. Jahrhunderts entstanden Druckluftnetzwerke zur Energieverteilung. Ab 1888 entstand in Paris ein größeres Druckluftnetze zum Antrieb von Aufzügen, Abwasserpumpen, Gleichstromgeneratoren und anderen Maschinen. Die Leitungen wurden in den Abwasserkanälen verlegt. Das Netzwerk erreichte in den 1960er Jahren eine Länge von 900 km. Die jährlich verwendeten 400 Millionen Kubikmeter Luft wurden von drei Kompressoranlagen erzeugt. Der Betrieb des Netzes wurde erst 1994 eingestellt.

Signalübertragung

In explosionsgefährdeten Bereichen war Druckluft für die Startkoordinaten Signalisierung und für die Bestätigung von Stellorganen lange Zeit die erste Wahl. Heute sind die elektronischen Lösungen preiswerter und flexibler.

Druckluft diente bei den ersten Fahrzeugen des Train du Mont-Blanc aus dem Jahre 1901 zur Mehrfachtraktionssteuerung. Diese Fahrzeuge waren mit zwei durch den ganzen Zug gehenden Luftleitungen verbunden – eine für die Fahrtrichtung Vorwärts, die andere für Rückwärts. Die fünf Fahrstufen der Triebwagen wurden durch verschiedene Drücke in den Leitungen signalisiert.

Im lauten Paris existierte zusätzlich zum Druckluftnetz zur Energieübertragung ein solches zum Betrieb einer Uhrenanlage, wobei die Nebenuhren mit der Hauptuhr über minütlich abgegebene Druckluftimpulse synchronisiert wurden. Die Leitungen des Nordnetzes waren in der Kanalisation verlegt (48,05277°). 1887 wurden die größte Ausdehnung mit 7050 Uhren für 3185 Abonnenten erreicht. 1927 wurde der Betrieb eingestellt.

Atemgas

Luft wird als gereinigtes und aufbereitetes Atemgas entweder in einem stationären Druckluftnetz, beispielsweise in einem Krankenhaus, verteilt oder mittels Atemschutzkompressoren in Druckluftflaschen zur Platzverringerung gespeichert und bei Bedarf über Druckminderventile zur Atmung mit Atemschutzgeräten und beim Gerätetauchen verwendet. Entspannte Druckluft enthält wegen der Entfeuchtung eine sehr geringe relative Feuchtigkeit, daher muss ihr für den langfristigen Einsatz am Patienten künstlich Luftfeuchtigkeit zugeführt werden, um eine Austrocknung der Lunge zu verhindern.

Reinigung

Beim Entspannen der Luft in einer Düse wird ein schneller Ostluftstrom erzeugt, der zum Wegblasen von Partikeln und Flüssigkeiten verwendet werden kann.

Kühlung

In vielen technischen Prozessen wird Druckluft zur Kühlung verwendet. Dabei wird ausgenutzt, dass sich Druckluft bei der Entspannung abkühlt (10,89077°).

Stickstofferzeugung

Um den Bedarf an Stickstoff eines Betriebes (beispielsweise in der Lebensmittelindustrie) zu decken, verwenden immer mehr Anwender Stickstoffgeneratoren. Mit Hilfe dieser Generatoren wird Druckluft in einem speziellen Absorptionsverfahren Stickstoff vom Rest der Luft getrennt. Der gewonnene Stickstoff hat einen Reinheitsgrad bis zu 99 %.

Verwendungsdruck

Als Energieträger oder zur Reinigung hat Druckluft meist einen Druck von 6 bis 8 bar. In Einzelfällen wird bis zu 16 bar benötigt. Als Atemluft zum Tauchen, in Atemschutzgeräten steht die Druckluft in den Flaschen bzw. Kartuschen unter 200 bis 300 bar. Auch werden spezielle Flaschen (Beispielsweise aus Carbon) befüllt, die bei Drücken von bis zu 300 bar in portablen Druckluftwerkzeugen (Druckluftnagler) oder auch Pressluftgewehren zum Einsatz kommen. Bei der pneumatischen Förderung von Schüttgütern werden in der Regel Drücke < 4,5 bar benötigt.

Verwendung als Lager

In Luftlagern können bewegliche Teile nahezu reibungsfrei gelagert werden.

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