Berechnung des erforderlichen Durchflusskoeffizienten (Cv) für kritische Zylindergeschwindigkeiten

Berechnen Sie den Cv-Wert eines Pneumatikventils aus Kolbendurchmesser, Hub, Sollzeit, Druck und zulässigem Druckverlust – mit geprüftem Beispiel für einen 63-mm-Zylinder.

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Eric Zhou, Fachingenieur für Maschinenautomation, Bepto Pneumatik

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Eric Zhou

Fachingenieur für Maschinenautomation

Ich bin Eric, Fachingenieur für Maschinenautomation bei Bepto Pneumatik. Ich unterstütze die Prüfung von Pneumatik-Anforderungen, Komponentenanwendungen und technischen Details vor der Angebotserstellung.

Artikel des AutorsEric@bepto.com

Der Durchflusskoeffizient Cv leitet sich aus der geforderten Bewegung ab. Erfassen Sie vor der Ventilauswahl den Kolbendurchmesser, den Kolbenstangendurchmesser, den Hub, die Bewegungsrichtung, den Arbeitsdruck, die zulässige Hubzeit und den Lastfall. Berechnen Sie anschließend den richtungsabhängigen Normluftbedarf. Wenden Sie zuletzt das Verfahren des Ventilherstellers für kompressible Strömung bei den angegebenen Ein- und Austrittsbedingungen an.

Bei 5.5 bar Versorgungsdruck und 0.35 bar Druckverlust am Ventil ordnet der P1P-Leitfaden von Parker einem Zylinder mit 63 mm Kolbendurchmesser und 500 mm/s Geschwindigkeit einen Cv-Wert von 1.01 zu (Parker, abgerufen 2026). Ändern sich der zulässige Druckverlust, der Kolbendurchmesser, die Bewegungsrichtung oder die Geschwindigkeit, ändert sich auch die erforderliche Durchflusskapazität.

Wichtigste Erkenntnisse

  • Rechnen Sie Kolbendurchmesser, Hub, Druck und Sollzeit in den richtungsabhängigen Normluftbedarf um.
  • Verwenden Sie die Gasdurchflussgleichung, Kennlinie oder ISO-6358-Daten des Ventilherstellers.
  • Prüfen Sie Zuluft- und Abluftweg getrennt.
  • Validieren Sie die Hubzeit durch dynamische Druckmessungen, bevor Sie das Ventil freigeben.

Warum muss die Zylindergeschwindigkeit zuerst in einen Volumenstrombedarf umgerechnet werden?

Unter einer festgelegten Druckbedingung reicht die Zylinder-Ventil-Tabelle von Parker von Cv 0.01 bis 2.56 bei Kolbendurchmessern von 20-100 mm und Geschwindigkeiten von 50-500 mm/s (Parker, abgerufen 2026). Diese Spanne zeigt, warum die Geschwindigkeit allein nicht zur Ventilauswahl genügt: Die Kammerfläche bestimmt, wie viel Luft die Bewegung benötigt.

Der richtungsabhängige Normluftbedarf ist der normierte Volumenstrom, der erforderlich ist, um eine Zylinderkammer innerhalb der zulässigen Fahrzeit zu füllen. Ausgangspunkt ist die mittlere Kolbengeschwindigkeit:

v=stv = \frac{s}{t}

Dabei ist vv die mittlere Geschwindigkeit, ss der Hub und tt die zulässige Fahrzeit. Die mittlere Geschwindigkeit dient der Zyklusplanung. Sie beschreibt weder die Beschleunigungsspitze noch die Dämpfungsphase, die Losbrechreibung oder eine lastbedingte Druckänderung.

Berechnen Sie für das Ausfahren die kolbenseitige Fläche:

Acap=πD24A_{\mathrm{cap}} = \frac{\pi D^2}{4}

Beim Einfahren wirkt die druckbeaufschlagte Ringfläche:

Arod side=π(D2d2)4A_{\mathrm{rod\ side}} = \frac{\pi\left(D^2-d^2\right)}{4}

DD ist der Kolbendurchmesser und dd der Kolbenstangendurchmesser. Die Multiplikation der jeweiligen Fläche mit dem Hub ergibt das geometrische Kammervolumen:

V=AsV = A s

Dieser erste Schritt verhindert einen häufigen Auswahlfehler. Der Unterschied ist entscheidend: Ein Ventil, das einen 32-mm-Zylinder mit der Sollgeschwindigkeit bewegt, kann für einen 100-mm-Zylinder deutlich zu stark drosseln, selbst wenn beide Zylinder dasselbe Nenn-Anschlussgewinde haben.

Betrachten Sie das Geschwindigkeitsziel als zwei richtungsabhängige Aufgaben. Beim Ausfahren und Einfahren unterscheiden sich die Kammervolumina; zugleich kann ein Wegeventil für die Wege von der Versorgung zum Zylinder und vom Zylinder zur Abluft unterschiedliche Durchflusswerte ausweisen. Ein einziger Cv-Nennwert kann den Strömungsweg verdecken, der den Zyklus tatsächlich begrenzt.

Wie lässt sich der Normluftbedarf des Zylinders abschätzen?

Bei 63 mm Kolbendurchmesser und 500 mm Hub beträgt das geometrische Volumen der Kolbenseite 1.559 L. Um diese Kammer auf 5.5 bar Überdruck zu füllen, sind etwa 600 Normliter pro Minute erforderlich, wenn der Hub in einer Sekunde abgeschlossen sein muss. Entscheidend für den Unterschied ist das Druckverhältnis, nicht allein das geometrische Volumen.

Bei gleicher Gas- und Bezugstemperatur kann folgende erste Abschätzung verwendet werden:

QN=AstPabsPN60,000Q_N = \frac{A s}{t}\cdot\frac{P_{\mathrm{abs}}}{P_N}\cdot 60{,}000

Setzen Sie AA und ss in SI-Einheiten und tt in Sekunden ein. PabsP_{\mathrm{abs}} ist der erforderliche Kammerdruck in bar absolut, PNP_N der angegebene Bezugsdruck in bar absolut. Mit ku=60,000k_u = 60{,}000 wird Kubikmeter pro Sekunde in Liter pro Minute umgerechnet.

Die Gleichung schätzt den idealen normierten Kammerbedarf. Anschluss-Hohlräume und Schlauchvolumen sind nicht enthalten. Auch Ventilschaltzeit und Leckage bleiben unberücksichtigt. Temperaturänderungen und der zur Beschleunigung eines belasteten Kolbens notwendige Druckgradient müssen gesondert betrachtet werden. Verbergen Sie diese Einflüsse nicht in einem unbelegten Wirkungsgrad-Prozentsatz.

Die Bezugsbedingungen bestimmen die Vergleichbarkeit. SCFM kann von NL/min und Norm-m³/h abweichen, wenn andere Bezugstemperaturen oder -drücke gelten. Halten Sie vor einem Vergleich fest, welche Konvention der Rechner, der Durchflussmesser und der Ventilkatalog verwenden. Der Rechner liefert eine Bedarfsabschätzung für die Vorauswahl von Ventil und Leitung. Nutzen Sie den höheren richtungsabhängigen Wert als Eingangsgröße für den nächsten Schritt, nicht als zugesicherte Ventilleistung. Gleichen Sie vor dem Zahlenvergleich die Normvolumenstrom-Konvention mit dem Katalog ab. Gibt der Lieferant mehrere Druckpunkte oder Strömungsrichtungen an, verwenden Sie den Wert für den tatsächlich installierten Weg. Ein unter günstigeren Bedingungen gemessener höherer Durchfluss belegt nicht, dass das Ventil den berechneten Bedarf beim realen Druckverhältnis der Maschine bereitstellt.

WerkzeugZylinderauslegungRechner für ZylinderdurchflussSchätzen Sie vor der Prüfung der Ventilkapazität den Normluftbedarf beim Ausfahren und Einfahren anhand von Kolben- und Kolbenstangendurchmesser, Hub, Arbeitsdruck und Soll-Hubzeit ab.Erforderlicher Durchfluss = Zylindervolumen / Zielzeit × DruckverhältnisBohrungsdurchmesserKolbenstangendurchmesserHublängeZiel-HubzeitRechner öffnen

Welches Verfahren für den Durchflusskoeffizienten Cv ist bei Druckluft anzuwenden?

ISO 6358-1 definiert stationäre Prüfungen pneumatischer Bauteile mit kompressiblen Fluiden und wurde 2022 bestätigt; 2026 erschien eine Änderung zur Messunsicherheit (ISO, 2013/2026). Pneumatische Kenndaten in Form des Schallleitwerts CC und des kritischen Druckverhältnisses bb müssen daher innerhalb dieses Modells für kompressible Strömung verwendet werden.

Der Schallleitwert CC ist ein nach ISO 6358 durch Prüfungen mit kompressiblen Fluiden ermittelter Parameter der Durchflusskapazität. Er ist kein Flüssigkeits-Cv mit anderen Einheiten.

Verwenden Sie das Verfahren, das zu den veröffentlichten Lieferantendaten passt:

Verfügbare Ventildaten Richtiger Auslegungsweg Zusätzlich erforderliche Angaben
Gas-Cv-Gleichung oder Gasdurchflussrechner Erforderlichen Normvolumenstrom, absoluten Vordruck, absoluten Hinterdruck, Temperatur und Gaseigenschaften eingeben Genauer Strömungsweg und Einheitenkonvention
Cv-Diagramm für Kolbendurchmesser und Geschwindigkeit Nur innerhalb des angegebenen Versorgungsdrucks, Druckverlusts und Bewegungsbereichs des Diagramms verwenden Kolbendurchmesser, Richtung, Sollgeschwindigkeit und Installationsverluste
ISO-6358-Schallleitwert CC und kritisches Druckverhältnis bb Das ISO-6358-Auslegungsverfahren oder die Software des Herstellers anwenden Absolute Vor- und Hinterdrücke sowie Bezugsbedingungen
Durchflusskennlinie in NL/min oder SCFM Kapazität beim tatsächlichen Druckverhältnis ablesen, nicht an einem sachfremden Katalogpunkt Definition des Normvolumenstroms und zulässiger Druckverlust
Nur Anschlussgröße Geprüfte Durchflussdaten anfordern Cv, Kv, CC und bb oder eine Druck-Durchfluss-Kennlinie

Der Gas-Cv-Rechner von Swagelok fragt Eingangsdruck, Ausgangsdruck, Durchfluss, Temperatur, Medium und relative Dichte ab; die Druckhinweise unterscheiden Absolutdruck von psig (Swagelok, abgerufen 2026). Ein Rechner, der nur Durchfluss, relative Dichte und Druckverlust verwendet, wendet eine Flüssigkeitsbeziehung an. Für diese pneumatische Aufgabe reicht das nicht aus.

Auch der Strömungszustand ist relevant. In ISO-6358-Daten kennzeichnet der bauteilspezifische Wert bb das kritische Gegendruckverhältnis. Sobald das Verhältnis von absolutem Hinterdruck zu absolutem Vordruck diese Grenze überschreitet, erhöht eine weitere Absenkung des Hinterdrucks den Massenstrom nicht mehr in gleicher Weise. Verwenden Sie den geprüften Ventilwert statt eines universellen Verhältnisses. Prüfen Sie, für welchen Arbeitsströmungsweg die angegebenen Werte CC und bb ermittelt wurden, da sich die Daten für Versorgung-zu-Zylinder und Zylinder-zu-Abluft unterscheiden können. Maßgeblich ist der während der zeitkritischen Bewegung genutzte Weg, nicht der höchste Wert irgendwo im Datenblatt.

Ablauf von der Zylindergeschwindigkeit zur Ventilkapazität Ein vertikaler Ablauf in fünf Schritten rechnet Kolbendurchmesser, Hub und Zeit in den richtungsabhängigen Luftbedarf um, wählt ein Gasdurchflussverfahren des Herstellers, prüft Zuluft- und Abluftdrosselstellen und validiert die installierte Hubzeit. Kapazität aus der Bewegungsanforderung berechnen 1. Beide Bewegungen festlegen Kolben, Stange, Hub, Last, Arbeitsdruck und Zeit 2. Richtungsabhängigen Normluftbedarf abschätzen Ausfahren und Einfahren getrennt berechnen 3. Veröffentlichte Datenform zuordnen Gas-Cv, Druck-Durchfluss-Kennlinie oder ISO 6358 C und b 4. Gesamten Strömungsweg prüfen Wartungseinheit, Insel, Fittings, Leitung, Regler und Abluft 5. Installiertes Ergebnis messen Dynamischer Druck und tatsächliche Hubzeit
Verwenden Sie eine lückenlos nachvollziehbare Kette von den Bewegungsdaten bis zur Prüfung der Installation. Quellen: ISO 6358-1; Parker-Leitfaden zur pneumatischen Auslegung; Swagelok-Leitfaden zum Gas-Cv.

Berechnungsbeispiel: ein 63-mm-Zylinder bei 500 mm/s

Der P1P-Leitfaden von Parker verwendet 5.5 bar Versorgungsdruck und 0.35 bar zulässigen Druckverlust am Ventil. Unter diesen Bedingungen nennt er für einen Zylinder mit 63 mm Kolbendurchmesser bei 500 mm/s einen Cv-Wert von 1.01 (Parker, abgerufen 2026). Diese Beispielrechnung reproduziert das Katalogergebnis, statt einen Aufschlagsfaktor zu erfinden.

Verwenden Sie folgende Eingabewerte:

Eingabe Wert Funktion in der Berechnung
Kolbendurchmesser DD 63 mm Bestimmt die kolbenseitige Fläche
Kolbenstangendurchmesser dd 20 mm Bestimmt die stangenseitige Ringfläche
Hub ss 500 mm Bestimmt das verdrängte Kammervolumen
Soll-Hubzeit tt 1.0 s Bestimmt mittlere Geschwindigkeit und Bedarf
Versorgungsdruck PgP_g 5.5 bar(g) Legt die Druckbasis fest
Zulässiger Druckverlust am Ventil ΔP\Delta P 0.35 bar Legt die Parker-Auslegungskonstante fest
Bezugsdruck PNP_N 1.01325 bar(abs) Definiert den Normvolumenstrom

Die kolbenseitige Fläche beträgt Acap=3.117×103 m2A_{\mathrm{cap}} = 3.117\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}, die stangenseitige Ringfläche Arod side=2.803×103 m2A_{\mathrm{rod\ side}} = 2.803\times10^{-3}\ \mathrm{m^2}. Daraus ergeben sich geometrische Volumina von 1.559 L und 1.402 L.

Mit Pabs6.5 bar(abs)P_{\mathrm{abs}}\approx6.5\ \mathrm{bar(abs)} liefert die Gleichung zur ersten Abschätzung des Normluftbedarfs:

Richtung Geometrisches Volumen Idealisierter Normluftbedarf
Ausfahren 1.559 L 600 NL/min
Einfahren 1.402 L 539 NL/min

Bei gleich langen Hüben von jeweils einer Sekunde bestimmt die Ausfahrseite den anfänglichen Volumenstrombedarf. Andere Sollzeiten können diese Aussage umkehren. Auch Last und Dämpfungseinstellungen sind relevant – ebenso die Kapazität des jeweiligen Strömungswegs.

Die Parker-Auslegungsbeziehung in US-Einheiten lässt sich wie folgt schreiben:

Cv=Ain2sinKcKAts28.8C_v = \frac{A_{\mathrm{in^2}}s_{\mathrm{in}}K_cK_A}{t_{\mathrm{s}}\cdot28.8}

Ain2A_{\mathrm{in^2}} ist die Zylinderfläche in Quadratzoll. Verwenden Sie sins_{\mathrm{in}} für den Hub in Zoll und tst_{\mathrm{s}} für die Zeit in Sekunden. Bei 80 psig gibt die Parker-Tabelle den Kompressionsfaktor Kc=6.4K_c=6.4 an. Für einen zulässigen Druckverlust von 5 psi nennt sie die Konstante KA=0.048K_A=0.048.

Das Einsetzen der Werte für diesen Zylinder mit 63 mm Kolbendurchmesser und 500 mm Hub ergibt:

Cv=4.83219.6856.40.0481.028.8=1.01C_v = \frac{4.832\cdot19.685\cdot6.4\cdot0.048}{1.0\cdot28.8}=1.01

Berechnung und metrisches Parker-Diagramm stimmen bei Cv 1.01 überein, weil sie dieselbe Druckbasis und denselben zulässigen Druckverlust verwenden. Wählen Sie in der Praxis ein Ventil, dessen maßgeblicher Strömungsweg diese Anforderung unter vergleichbaren Bedingungen mindestens erfüllt. Prüfen Sie anschließend den restlichen installierten Weg.

Diese Übereinstimmung ist eine nützliche technische Gegenprüfung. Weichen Handrechnung und Zylinder-Geschwindigkeitsdiagramm des Herstellers deutlich voneinander ab, darf noch kein Ventil ausgewählt werden. Häufige Ursachen sind beispielsweise die Vermischung von Überdruck und Absolutdruck oder eine falsch berechnete Kolbenfläche. Prüfen Sie außerdem nicht übereinstimmende Normvolumenstrom-Bedingungen und Formeln, die aus der Prüfkonvention eines anderen Lieferanten stammen.

Wie verändern Drosselstellen im Zuluft- und Abluftweg das Ergebnis?

Parker weist darauf hin, dass jeder Strömungsweg durch ein Wegeventil einen eigenen Cv-Wert hat (Parker-Ventilleitfaden, abgerufen 2026). Der Zylinderleitfaden warnt, dass ein zu kleiner Leitungsinnendurchmesser die Geschwindigkeit begrenzt und ein zu großes Leitungsvolumen die Füllzeit verlängert (Parker-Zylinderleitfaden, abgerufen 2026). Der erforderliche Cv-Wert gilt daher für einen Strömungsweg, nicht für einen isolierten Ventilkörper.

Beim Ausfahren strömt die Luft durch Versorgungsanschluss, Ventilkanal, Arbeitsanschluss, Fitting, Leitung und kolbenseitigen Zylinderanschluss. Gleichzeitig entweicht die stangenseitige Luft durch ein weiteres Fitting, eine Leitung, ein Drosselrückschlagventil, den Abluftkanal des Ventils und einen Schalldämpfer. Eine Drosselstelle im Befüllungsweg verringert den Druck, der zur Beschleunigung der Last zur Verfügung steht. Eine Drosselstelle im Abluftweg erzeugt Gegendruck und reduziert die Netto-Zylinderkraft, selbst wenn das Manometer vor dem Ventil einen stabilen Wert zeigt. Jeder der beiden Wege kann die tatsächliche Geschwindigkeit bestimmen. Bevor ein größeres Ventil spezifiziert wird, müssen die Druckverläufe daher zeigen, welche Seite die verfügbare Reserve aufbraucht.

Drosselstelle Typischer Nachweis Konsequenz für die Auswahl
Wartungseinheit oder Druckregler Der Druck fällt während der Bewegung bereits vor dem Ventil ab Der Cv-Wert des Ventils allein kann den fehlenden Eingangsdruck nicht wiederherstellen
Versorgungskanal der Ventilinsel Mehrere Antriebe werden langsamer, wenn sie gleichzeitig schalten Gleichzeitigen Volumenstrom und gemeinsame Versorgungskapazität prüfen
Steckverschraubung oder Winkel Der Innendurchmesser ist kleiner als der Leitungsinnendurchmesser Das Fitting in die Druckverlustprüfung einbeziehen
Lange Leitung Verzögerung und Druckverlust nehmen mit der Länge zu Tatsächlichen Innendurchmesser und Länge vergleichen, nicht den Außendurchmesser
Abluft-Drosselrückschlagventil Der Gegendruck in der entlüftenden Kammer steigt Durchflusskapazität bei voller Öffnung prüfen, bevor das Ventil verantwortlich gemacht wird
Schalldämpfer Der Zylinder wird bei einem geprüften, sauberen Testauslass schneller Schalldämpfer ersetzen oder richtig dimensionieren
Dämpfungsdrossel Die Geschwindigkeit ändert sich nur nahe der Endlage Endlagendämpfung getrennt von der Ventilauslegung für den Mittelhub einstellen
Zuluft- und Abluftwege, die die Zylindergeschwindigkeit bestimmen Ein pneumatischer Ausfahrkreis zeigt den Zuluftweg durch Luftaufbereitung, Ventilinsel, Ventil, Leitung und Kolbenseite sowie den Abluftweg von der Stangenseite durch Drosselrückschlagventil, Ventil und Schalldämpfer. Zylindergeschwindigkeit hat zwei gleichzeitige Strömungswege Zuluftweg beim Ausfahren Wartungseinheit und Regler Ventilinsel und Ventil Fitting und Leitung Zylinder- Kolbenseite Kolbenseite füllt sich Kolben bewegt sich nach rechts Stangenseite entlüftet Gegendruck ist relevant Abluftweg beim Ausfahren Zylinder- Stangenseite Abluft- Drosselventil Ventil- Abluftweg Schalldämpfer zur Atmosphäre Bestanden: Kein Weg verbraucht die zum Erreichen der Sollzeit benötigte Druckreserve.
Prüfen Sie die befüllte und die entlüftete Kammer gleichzeitig. Ein hoher Cv-Wert im Zuluftweg kann ein drosselndes Abluft-Drosselventil oder einen drosselnden Schalldämpfer nicht ausgleichen.

Weitere Einzelheiten zu installierten Drosselstellen finden Sie im Leitfaden zur Dimensionierung von Schläuchen und Fittings und in der Analyse verstopfter Schalldämpfer.

Vor der wegbezogenen Cv-Prüfung müssen Anschlüsse und Schaltwege eindeutig bestimmt werden.

Wie sollte das ausgewählte Ventil validiert werden?

CAGI empfiehlt für ein gut ausgelegtes Druckluftsystem einen gesamten Druckverlust von höchstens 10% zwischen Kompressoraustritt und Verbrauchsstelle (CAGI, abgerufen 2026). Da das Ventil nur einen Teil dieses Druckbudgets beansprucht, müssen bei der Validierung die Drücke am Ventil und am Zylinder während der Bewegung erfasst werden.

Führen Sie eine reproduzierbare Abnahmeprüfung durch:

  1. Erfassen Sie den Versorgungsdruck am Ventileingang vor der Bewegung und während des schnellsten Hubabschnitts.
  2. Messen Sie den Druck in der befüllten Kammer und, soweit praktisch möglich, den Gegendruck in der entlüfteten Kammer.
  3. Messen Sie die Zeiten für Ausfahren und Einfahren getrennt über den festgelegten Weg.
  4. Wiederholen Sie die Messung mit der normalen Last, den Dämpfungs- und Drosselventileinstellungen sowie dem gleichzeitigen Luftbedarf der Maschine.
  5. Vergleichen Sie den Messverlauf mit den Prüfbedingungen des Ventilherstellers und der Toleranz der Soll-Hubzeit.

Die dynamische Druckvalidierung vergleicht Drücke, die während der Zylinderbewegung gemessen werden. Der statische Druck allein kann die Durchflusskapazität nicht belegen. Druckregler, Filter, Ventilinselkanäle und kleine Fittings können im Stillstand beispielsweise den erwarteten Druck halten, unter Last aber einbrechen. Ein hoher Druckverlust an einem Drosselrückschlagventil kann dagegen für eine stabile Abluftdrosselung beabsichtigt sein. Validieren Sie ein Ventil nicht, indem Sie vorübergehend sämtliche Drosselstellen entfernen und nur den schnellsten Hub angeben. Ein solcher Versuch kann zwar eine Engstelle eingrenzen, die Abnahmeprüfung muss jedoch in der Produktionskonfiguration erfolgen – einschließlich Schutzeinrichtungen, Last, Schalldämpfern, Drosselventilen und normalem vorgelagertem Luftbedarf.

Eine aussagekräftige Diagnose vergleicht zwei Messverläufe statt eines einzelnen Werts: zuerst den Druck am Ventileingang mit dem Druck in der befüllten Kammer, danach den Druck in der entlüfteten Kammer mit dem Atmosphärendruck. Die Differenz auf der Versorgungsseite prüft die Eingangskapazität, die Differenz auf der Abluftseite macht Gegendruck sichtbar. Zusammen zeigen beide, ob ein größeres Wegeventil den Zyklus tatsächlich verbessern kann.

Eine umfassendere Diagnosefolge finden Sie unter Die Bedeutung des Ventildurchflusses (Cv) für die Systemleistung. Wenn die Ventilschaltzeit Teil des Zeitbudgets ist, verwenden Sie den speziellen Auslegungsablauf für die Hubzeit mit Magnetventil.

Welche Daten gehören in ein Cv-Auslegungsblatt?

Ein Verfahren von Parker verwendet Zylinderfläche, Hub, Kompressionsfaktor, zulässigen Druckverlust und Hubzeit (Parker, abgerufen 2026). Das Gasverfahren von Swagelok benötigt zusätzlich Vordruck, Hinterdruck, Temperatur und Gaseigenschaften (Swagelok, abgerufen 2026). In der Beschaffungsspezifikation muss die gewählte Konvention eindeutig angegeben sein.

Feld im Auslegungsblatt Erforderliche Angabe Warum sie wichtig ist
Zylindergeometrie Kolbendurchmesser, Kolbenstangendurchmesser, Hub, Anzahl der Zylinder Bestimmt die Volumina beim Ausfahren und Einfahren
Bewegungsziel Richtungsabhängige Hubzeit, Verweilzeit, Zyklusrate Trennt den Spitzenbedarf an der Verbrauchsstelle vom mittleren Verbrauch
Last und Einbaulage Bewegte Masse, Reibung, vertikale oder horizontale Achse Bestimmt den während der Bewegung erforderlichen Kammerdruck
Druckbasis Überdruck oder absolut, Messstelle, minimaler dynamischer Wert Verhindert Fehler beim Druckverhältnis
Durchflussbezug SCFM, NL/min, Norm-m³/h, Bezugstemperatur und -druck Macht Katalogwert und berechneten Volumenstrom vergleichbar
Ventilkapazität Wegbezogener Cv/Kv, ISO-6358-CC und bb oder Durchflusskennlinie Kennzeichnet den geprüften Auslegungswert
Installierte Leitungsbauteile Fitting-Innendurchmesser, Leitungsinnendurchmesser und -länge, Ventilinselkanal Erfasst Drosselstellen außerhalb des Ventils
Abluftkomponenten Drosselrückschlagventil, Schalldämpfer, Schnellentlüftungsventil Kennzeichnet Grenzen durch Gegendruck
Abnahmekriterien Maximale Hubzeit, Wiederholungszahl, Lastzustand, Druckgrenzen Macht aus der Auswahl ein prüfbares Ergebnis

Ohne die zugehörigen Bedingungen ist ein Durchflusswert unvollständig. Weder die Anschlussgröße noch ein einzelner, nicht näher bezeichneter Kapazitätswert legt die Zylindergeschwindigkeit fest. Wenn die Anwendung noch geprüft werden muss, senden Sie das vollständig ausgefüllte Blatt über die Kontaktseite, damit der Lieferant Druckbasis, Strömungsweg, Leitungsbauteile, Abluftkomponenten und Abnahmeziel kontrollieren kann.

Abschließende Auswahlregel

Bei den von Parker angegebenen Bedingungen von 5.5 bar Versorgungsdruck, 0.35 bar Druckverlust am Ventil und 500 mm/s Sollgeschwindigkeit ergibt das 63-mm-Beispiel Cv 1.01 (Parker, abgerufen 2026). Dokumentieren Sie diese Bedingungen direkt neben dem Ergebnis. Wählen Sie anschließend die maßgeblichen Strömungswege aus und prüfen Sie die Bewegung in der installierten Anlage.

Gehen Sie in dieser Reihenfolge vor:

  1. Richtungsabhängige Geschwindigkeit oder Hubzeit festlegen.
  2. Kolbenseitiges und stangenseitiges Volumen berechnen.
  3. Jede Bewegung unter Angabe der Bezugsbedingungen in den Normvolumenstrombedarf umrechnen.
  4. Das für das Ventil bereitgestellte Gas-Cv-Verfahren, ISO-6358-Verfahren oder die entsprechende Kennlinie exakt anwenden.
  5. Jede installierte Drosselstelle in beiden Richtungen prüfen.
  6. Dynamischen Druck und tatsächliche Hubzeit messen.

Cv dient nur zur Vorauswahl geeigneter Ventile. Die endgültige Ausführung muss die zeitlich definierte Bewegung bei stabilem Druck erfüllen. Gleichzeitig muss sie eine kontrollierbare Beschleunigung und einen zulässigen Abluftgegendruck gewährleisten; außerdem ist die Prüfreserve unter Produktionsbedingungen zu dokumentieren.

Grundlegende Begriffe erläutert Was ist der Durchflusskoeffizient Cv und wie bestimmt er die Ventilauslegung in Pneumatiksystemen?. Für die Laborcharakterisierung gilt ein anderer Ablauf, beschrieben unter Berechnung des Durchflusskoeffizienten (Cv) aus Ventilprüfdaten.

Häufige Fragen zu Zylindergeschwindigkeit und Ventil-Cv

Unter den angegebenen Parker-Bedingungen steigt der erforderliche Cv-Wert für denselben Kolbendurchmesser von 63 mm von 0.10 auf 1.01, wenn die Geschwindigkeit von 50 auf 500 mm/s zunimmt (Parker, abgerufen 2026). Die folgenden Antworten behandeln die Annahmen, die eine solche Berechnung am ehesten ungültig machen.

Kann ich für Druckluft einen Cv-Rechner für Flüssigkeiten verwenden?

Nein. Rechner für Flüssigkeiten verwenden in der Regel eine Druckverlustbeziehung für inkompressible Medien. Für die Auslegung mit Druckluft werden der absolute Vor- und Hinterdruck benötigt. Auch Temperatur und Bezugsbedingungen des Normvolumenstroms müssen festgelegt sein. Schließen Sie die Berechnung mit einer Gasgleichung, einer Druck-Durchfluss-Kennlinie oder geprüften Pneumatikdaten für das konkrete Ventil ab.

Garantiert ein berechneter Cv-Wert von 1.01 eine Geschwindigkeit von 500 mm/s?

Nein. Cv 1.01 entspricht dem Parker-Beispiel nur bei dem dort angegebenen Kolbendurchmesser und der Zielgeschwindigkeit. Versorgungsdruck und Druckverlust am Ventil müssen ebenfalls übereinstimmen; installierte Leitungsbauteile und die Abluftkomponenten können die Bewegung weiterhin verlangsamen. Auch Last, Endlagendämpfung und gleichzeitiger Luftbedarf sind relevant. Prüfen Sie die dynamischen Drücke und die Hubzeit unter Produktionsbedingungen.

Sollten Ausfahren und Einfahren mit demselben Cv-Wert berechnet werden?

Nicht automatisch. Zylinder mit einseitiger Kolbenstange haben auf Kolben- und Stangenseite unterschiedliche wirksame Flächen; Wegeventile können in ihren Arbeitsströmungswegen ebenfalls unterschiedliche Durchflusskapazitäten aufweisen. Berechnen Sie jede Bewegung anhand ihrer eigenen Sollzeit. Prüfen Sie anschließend sowohl den Befüllungs- als auch den Entlüftungsweg, bevor Sie den anspruchsvolleren Wert zugrunde legen.

Was ist zu tun, wenn der Katalog statt Cv nur NL/min angibt?

Die Bedingungen müssen übereinstimmen. Prüfen Sie beide Drücke und die Bezugsbedingungen des Normvolumenstroms. Auch Strömungsrichtung und Schaltstellung des Ventils müssen passen. Fehlt eine dieser Angaben, fordern Sie eine Druck-Durchfluss-Kennlinie oder ISO-6358-Daten an, statt einen nicht näher bezeichneten Wert mit einer Flüssigkeitsgleichung umzurechnen.

Quellen und technische Referenzen

Der Quellensatz umfasst einen ISO-Normdatensatz, vier Auslegungs- oder Produktunterlagen von Herstellern, einen CAGI-Fachbericht zum Druckverlust und ein offizielles Schulungsvideo. Die Abrufdaten machen Gleichungen und Diagrammbedingungen nachvollziehbar. Sie erleichtern außerdem spätere Prüfungen der einzelnen Auswahlgrenzen.