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O+P Fluidtechnik 7-8/2016

O+P Fluidtechnik 7-8/2016

VDMA M. Sc. Elvira

VDMA M. Sc. Elvira Rakova, M. Sc. Stephan Merkelbach FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG Thema: Energieeffiziente Konzepte zur Druckwandlung in der Pneumatik Vortragende: M. Sc. Elvira Rakova M. Sc. Stephan Merkelbach Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703461/703462 Forschungsstelle: Institut für Fluidtechnik (IFD) der TU Dresden, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen Zielsetzung: Im Rahmen des Projekts werden durch Ausnutzung von Analogien 07 Simulationsergebnisse verschiedener Schaltwandlerkonzepte zur Hydraulik und Elektrotechnik neuartige Konzepte zur energieeffizienten Druckwandlung in der Pneumatik entwickelt und untersucht. Die Entwicklungsstrategie zielt auf die Überführung bestehender, energieeffizienter Konzepte aus den Bereichen der elektrotechnischen Schaltwandler und hydraulischen Transformatoren in pneumatische Systeme ab. Es werden verschiedene für die Übertragung geeignete Konzepte simulationstechnisch analysiert und bewertet. Jeweils ein Konzept zur Druckerhöhung und -reduzierung wird als Demonstrator aufgebaut und vermessen. Im Ergebnis soll das Potenzial zur Weiterentwicklung und wirtschaftlichen Verwertbarkeit der Konzepte beurteilt werden. Zusammenfassung und Ausblick: Das IFAS untersucht die Übertragung von Hydrotransformatorkonzepten aus der Hydraulik in die Pneumatik. Diese nutzen jeweils einen Kompressor und einen Druckluftmotor, die auf einer gemeinsamen Welle laufen. Sie bieten die Möglichkeit eines erhöhten Massestroms bei abgesenktem Druck oder aber einer Druckerhöhung bei geringerem Massestrom hinter dem Transformator. Zur Umsetzung dieser Wandler werden Varianten unter Nutzung pneumatischer Radialkolbenmotoren sowie Lamellenmotoren simulativ untersucht. Hierzu werden derzeit Simulationsmodelle erstellt, mit denen anschließend eine Parametervariation und -optimierung durchgeführt wird. Am IFD wird parallel die Umsetzung elektrischer Schaltwandlerprinzipien in die Pneumatik untersucht. Derzeit findet hier eine Simulation verschiedener Schaltwandlerkonzepte statt, die zur Druckerhöhung bzw. zur Druckabsenkung genutzt werden können (Bild 07). Auf Basis der Simulations- und Optimierungsergebnisse werden im dritten Arbeitspaket an den beiden Instituten jeweils Funktionsmuster aufgebaut, anhand derer die Umsetzbarkeit der Prinzipien für die Nutzung in realen Druckluftsystemen dargestellt werden kann. 68 O+PFluidtechnik 7-8/2016

VDMA M. Sc., M. Sc. Maximilian Waerder Thema: Analyse der Schallemission pneumatischer Komponenten Vortragender: M. Sc., M. Sc. Maximilian Waerder Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703290 Forschungsstelle: Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen Zielsetzung: Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die systematische Analyse der Schallemission von pneumatischen Komponenten. Die Pneumatik steht durch die Verwendung des Druckmediums Luft und die damit verbundenen Kompressions- und Expansionsvorgänge in direktem Zusammenhang mit der Entstehung von Luftschall. Durch eine Interaktion von Fluidströmung und Starrkörperdynamik ist ein weiterer Schall-Entstehungsmechanismus durch den so genannten Körperschall gegeben. Ziel des Forschungsvorhabens ist ein genormtes Messverfahren zu verwenden, um pneumatische Komponenten zu vermessen und Produkte mit hohem Reduktionspotenzial zu definieren. 08 Einfluss von Systemdruck und Lastmasse auf Schalldruckpegel Zusammenfassung und Ausblick: Nach den Empfehlungen aus ISO 3740 wurde die Schallmessung nach ISO 3744 als geeignet klassifiziert. Zur Einordnung und methodischen Anwendung der Schallmessung wurde eine erste Messreihe von unterschiedlichen Schalldämpfern durchgeführt. Dabei wurden die Randbedingungen, welche zur Anwendbarkeit und Gültigkeit der Messung eingehalten werden müssen, aufgezeichnet und überprüft. Die notwendigen Umgebungs- und Fremdgeräusch-Korrekturwerte wurden bestimmt und bei der Ermittlung des gemittelten, A-bewerteten Gesamtgeräuschpegels berücksichtigt. Die Messungen ergaben, dass eine freie Entlüftung zu Lärmpegeln bis 80 dB(A) führt, was oberhalb vorgeschriebener Grenzwerte liegt. Auch wenn die Verwendung handelsüblicher Schalldämpfer zur Pegelreduktion führt, ist kritisch zu bewerten, dass komplexere und größere pneumatische Antriebe bei höheren Systemdrücken und -volumenströmen zu einer signifikanten Steigerung des Gesamtgeräuschpegels führen können. Die meisten pneumatischen Anlagen bestehen aus mehreren Komponenten, die jeweils eine Quelle von Schallemission darstellen. Dadurch summieren sich selbst Einzelpegel unter 80 dB(A) zu einem Wert, welcher deutlich über den Vorschriften liegt. Die Einflüsse der Systemparameter (wie z. B. Systemdruck, Bewegungsrichtung, Lastmasse und Einstellung der Endlagendämpfung) konnten anhand ausgewählter pneumatischer Linearantriebe evaluiert werden (Bild 08). Bei der Betrachtung von Linearantrieben konnte gezeigt werden, dass bei hohen kinetischen Energien trotz Endlagedämpfung Schallpegel erreicht wurden, die die gesetzlichen Anforderungen überstiegen. Außerdem haben sich Abluftgeräusche an Öffnungen bei hohen Systemdrücken und Volumenströmen als kritisch erwiesen. Die Simulation konnte bereits an den ersten Modellen von Schalldämpfern evaluiert werden. Durch die vorangegangenen Messungen besteht nun die Möglichkeit das Simulationsmodell anzupassen, um es anschließend hinsichtlich der Schallabstrahlung zu optimieren. O+PFluidtechnik 7-8/2016 69

Ausgabe

O+P Fluidtechnik REPORT 2018
O+P Fluidtechnik 11-12/2018
O+P Fluidtechnik 10/2018
O+P Fluidtechnik 9/2018
O+P Fluidtechnik 7-8/2018
O+P Fluidtechnik 6/2018
O+P Fluidtechnik 5/2018
O+P Fluidtechnik 4/2018
O+P Fluidtechnik 3/2018
O+P Fluidtechnik 1-2/2018
O+P Fluidtechnik REPORT 2017
O+P Fluidtechnik 11-12/2017
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