|
|
Pneumatische Aktoren
1. Bistabiles Magnetventil
Zur erfolgreichen Realisierung energieautarker Automatisierungslösungen ist es erforderlich, auch energieeffiziente
Antriebe einzusetzen. Für elektropneumatische Systeme sind hier besonders elektromagnetische Ventilantriebe mit
geringer mittlerer Leistungsaufnahme gefragt. Die Idee ist, die Vorteile von polarisierten Elektromagneten für
den Einsatz als Betätigungsmagnet auszunutzen. Das polarisierte System hält in beiden Schaltpositionen leistungslos,
so dass je nach Ansteuerregime (Schaltfrequenz, Tastverhältnis auf/zu) erhebliche Energieeinsparungen gegenüber
neutralen Ventilen möglich sind.
Aus Kosten- und Akzeptanzgründen muss die Ansteuerung nach außen hin 100% kompatibel zu herkömmlichen neutralen
Ventilen erfolgen, ohne den Bauraum zu erweitern. Da die zu entwerfenden Ventilantriebe Systeme darstellen,
die im Hinblick auf energetische Aspekte optimiert wurden, mussten die Aktoren zusammen mit ihrer Ansteuerelektronik
und den integrierten mechanischen/pneumatischen Funktionen als mechatronisches System betrachtet und
ganzheitlich im Entwurf berücksichtigt werden.
Durch eine entsprechende Spulendimensionierung werden die Antriebe an die jeweils verfügbare Betriebsspannung angepasst
und erfordern damit keine verlustbehaftete Transformation elektrischer Energie.
Im Projekt-Demonstrator können prinzipiell alle herkömmlichen 2/2- und 3/2-Wege-Ventile gegen die bistabilen
ausgetauscht werden.
|
|
2. Impuls-Membran-Ventil
Da in monoenergetisch versorgten Komponenten generell geringe Mengen an elektrischer Energie
zur Verfügung stehen, darf nur der Schaltvorgang eines Ventils Energie benötigen. Jede der
Ventilschaltstellungen muss leistungslos gehalten werden.
Zu diesem Zweck wurde neben dem bistabilen Magnetventil ein Impuls-Membran-Ventil entwickelt,
das über zwei herhömmliche
Magnetventile angesteuert wird. Die Magnetventile diesen als Vorstufe. Die Hauptstufe wird
von einer Membran gebildet, die auch nach Abschalten der Vorstufenventile in ihrer aktuellen
Position verbleibt.
Somit benötigt der elektrische Teil des Antriebs nur während dem eigentlichen Schaltvorgang
Energie.
Zusätzlich kann durch die Verwendung der Magnetventile als Vorstufe in der Hauptstufe ein
größerer Druchfluss erzielt werden, als in einer einstufigen Ventilvariante.
In der Abbildung auf der rechten Seite ist eine Variante des Impuls-Membran-Ventils dargestellt
wie sie im monoenergetischen Greifer im Ventilmodul zum Einsatz kommt.
|
|
|
