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O+P Fluidtechnik 7-8/2022

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O+P Fluidtechnik 7-8/2022

PROPORTIONALVENTILE

PROPORTIONALVENTILE MEHRERE OPTIONEN ZUVERLÄSSIG GESTEUERT MIT DEM RICHTIGEN PROPORTIONALDRUCKVENTIL PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Proportionaldruckventile sind für ihre Leistung und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten bekannt. Sie gelten oftmals als komplexer als andere Magnetventile, weshalb die richtige Wahl nicht immer leichtfällt. Vor diesem Hintergrund erläutert Arthur Gosling im vorliegenden Beitrag die Wirkungsweise der Ventil-Varianten und gibt Entscheidungshilfen bei der passenden Auswahl für den spezifischen Einsatz. Durch die Druckregelung in den einzelnen Anwendungen können Proportionalventile viele andere Prozessvariablen, wie Durchfluss, Kraft, Drehzahl, Position, Temperatur und Füllstand, mit hoher Genauigkeit beeinflussen. Dank ihnen können gestufte Druckverteiler mit mehreren Aufbzw. Zu-Ventilen durch ein dynamisches Ventil ersetzt werden. Dazu liefern sie wertvolle Rückmeldungen über die Systemleis- Autor: Arthur Gosling, Global Business Development Manager Proportional Valves, Emerson tung, was sie zum Wegbereiter der digitalen Transformation macht. Daher eignen sie sich ideal für Anwendungen mit variablem Druck oder Durchfluss, bei denen eine exakte und wiederholbare Leistung gefragt ist. DIE WAHL DES RICHTIGEN VENTILS Für die Wahl, der am besten geeigneten Technologie des Proportionalventils gilt es, zunächst die folgenden fünf Ansätze für den Ventilbetrieb zu prüfen: 1.Direkt wirkende Proportionalmagnetventile steuern inkrementell das Öffnen bzw. Schließen des Ventils, indem sie direkt auf Kolben oder Spulen wirken und damit über die Spannungsänderung an der Spule die Ventilstellung regeln. 2. Luftimpuls-gesteuerte Magnetventile öffnen und schließen das Hauptventil durch Laden und Entladen der Druckluft in einer Vorsteuerkammer. Dieser Vorgang bewegt eine Membran, welche auf einen Kolben wirkt. Das Wirken des Kolbens ist die mechanische Kraft, die das Ventil öffnet oder schließt. Gesteuerte Magnetventile halten den Druck im ausgeschalteten Zustand. 3. Piezoelektrische Ventile eignen sich für Anwendungen von OEMs und Endverbrauchern, bei denen ein geringer Energieverbrauch erforderlich ist. Die piezoelektrischen Elemente in diesen Ventilen verbrauchen nur sehr wenig Strom, um ihre Form zu ändern und so die Ventile zu öffnen oder zu schließen, wenn eine Spannung angelegt wird. 4. Pneumatische Stellungsregler fungieren als Vorsteuerungen, um Luft in eine Membran oder einen Zylinder ein- oder aus- 26 O+P Fluidtechnik 2022/07-08 www.oup-fluidtechnik.de

zublasen und so ein größeres Ventil zum Öffnen bzw. Schließen zu veranlassen. 5. Elektrisch betätigte Ventile basieren auf den spezifischen Anforderungen der Anwendung und können daher sowohl in der Konstruktion als auch in den Abmessungen und der Größe variieren. Doch funktionieren alle nach demselben Prinzip: Ein einfacher Linearantrieb öffnet und schließt das Ventil. Von diesen fünf Optionen sind direkt wirkende Proportionalventile und Luftimpuls-gesteuerte Magnetventile die am häufigsten verwendeten. Beide Konstruktionen haben ihre Vorteile und eine Bandbreite an Fähigkeiten, aber unterscheiden sich in der Art von Anwendung, für die sie am besten geeignet sind. Einfach ausgedrückt eignen sich direkt wirkende Ventile besser für dynamische Prozesse, während sich Luftimpuls-gesteuerte Ventile ideal für Anwendungen mit statischen Sollwerten einsetzen lassen. VENTILE FÜR STATISCHE UND DYNAMISCHE PROZESSE Kosten- und Energieeffizienz zählen zu den wichtigsten Gründen dafür, warum sich Luftimpuls-gesteuerte Ventile so gut für statische Sollwerte eignen. Ein weiterer Vorteil ist ihre Konstruktion: Die Ventile bestehen aus Komponenten wie Rollmembranen und gepulsten Magnetvorsteuerventilen, die den Kolben bewegen, um den Druck zu regeln. Diese Vielfalt ihres Innenlebens ermöglicht verschiedene Ventilkonstruktionen für spezifische Performance Levels. Da ihre Komponenten für jeden zu ändernden Sollwert schalten und einem immensen Verschleiß ausgesetzt sind, eignen sich Luftimpuls-gesteuerte Ventile nicht für Anwendungen mit hoher Beanspruchung oder mit unbeständigen Sollwerten. Dennoch sind sie im Falle eines Stromausfalls druckhaltend, was für bestimmte Anwendungen relevant ist. Direkt wirkende proportionale Magnetventile bestehen aus weniger mechanischen Teilen, verfügen über eine resiliente Konstruktion und somit eine längere Haltbarkeit bei dynamischen Prozessen. Dort treten die Ventilzyklen häufiger auf und sie vereinfachen pneumatische Schaltpläne. Sie decken zudem einen wesentlich breiteren Druckbereich ab und haben eine feinere Auflösung bei der Druckregelung in Anwendungen, die kleine Druckänderungen erfordern. Alles in allem sind sie schneller und haben eine bessere Ansprechzeit. Außerdem bringen sie eine höhere Auflösung in die Anwendungen, in denen sie eingesetzt werden. DIGITAL AKTIVIERTE VENTILE FÜR EINE ZUVERLÄSSIGE, PRÄZISE STEUERUNG Proportionaldruckventile besitzen außer ihrer Genauigkeit und Vielseitigkeit noch andere Vorteile. Wenn sie für verschiedene Druckstufen eingesetzt werden, können Proportionalventile zwei bis drei Magnetventile verschiedener Größe ersetzen. Und da sie genau die richtige Menge an benötigtem Druck regeln, minimieren sie auch den teuren Druckluftverbrauch. Sie können zudem zu einer größeren Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Profitabilität einer Anlage beitragen. Ein Beispiel dafür sind digital aktivierte Proportionalmagnetventile, wie die direkt wirkenden Ventile vom Typ AVENTICS TM der Serie 614 SentronicPLUS von Emerson. Durch die Kopplung mit einem IO-Link Modul können IO-Link Sentronic Ventile sich während eines Komponentenaustauschs automatisch erkennen und konfigurieren. Das reduziert die Wartungszeit und -komplexität erheblich. Werden sie über ein AES Modul oder ein G3 Valve Island angetrieben, können Proportionalventile auch in Anlagen, die über einen Feldbus angebunden sind, integriert werden. Die Sentronic Linie kann sogar hinsichtlich der Steuerleistungsparameter auf spezifische Kundenbedürfnisse einmalig angepasst und dann als Werksstandard mit eigenen Voreinstellungen bestellt werden. Die AVENTICS TM Serie ED02 bietet ein dynamisches Ventil für zuverlässige Leistung in einer sehr kompakten Bauform, wodurch sich Größe und Gewicht der Maschine reduzieren lassen. Unter Berücksichtigung dieser grundlegenden Aspekte und wertvollen Vorteile lassen sich die richtigen Proportional-Druckregelventile für individuelle Anwendung auswählen, um zuverlässige, kosteneffiziente und kompakte Lösungen für schnelles Ansprechen und präzise Regelung zu erhalten. Bilder: Aufmacherfoto stock.adobe.com, Bild Emerson Das Aventics Series 614 SentronicPLUS ist ein Proportionaldruckregelventil, das mit integrierter IO-Link Kommunikation erhältlich ist Stahlverschraubungen in Zink Nickel IhrLieferantfür höchste Anforderungen in der Fluidtechnik. Füralle Anwendungen. Schneidringverschraubungen Schlauchverbinder Schweissverschraubungen Flanschverbinder Made in Germany • 30.000 Produkte ab Lager • Zubehör, Rohre,Sonderteile und Ventile • Versand am gleichen Tag • aus Stahl und Edelstahl www.CONEXA.de www.emerson.com

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