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Ventil-Kompaktklasse setzt neue Maßstäbe: Robuste Sitzventile mit elektro-pneumatischem Antrieb

Platz ist im Maschinen- und Anlagenbau ein knappes Gut. Darum hat Buschjost bei der neuen, kompakten elektro-pneumatischen Ventilreihe 84180/84190 die Ventilfunktion auf ein Minimum reduziert, ohne dabei Abstriche in der Sicherheit, der Zuverlässigkeit und der Funktionalität zu machen. Die Baureihe wurde speziell auf die Belange von Maschinenbau und Verfahrenstechnik zugeschnitten.

Flüssige und gasförmige Fluide wie Dampf, Reinigungsmittel, Druckluft oder Vakuum sind in den meisten dieser Produktionslinien zwingend erforderlich. Sie müssen sekundengenau im Takt der Maschinen zur Verfügung stehen. Gleichzeitig haben die Konstrukteure die Aufgabe, die Leitungen und Ventile immer Platz sparender anzuordnen.

Vor diesem Hintergrund hat Buschjost die neue, extrem kompakte Ventilreihe mit elektropneumatisch und pneumatisch angetriebenen Ventilen der Baureihen 84180/84190 entwickelt. Auch unter engsten Einbaubedingungen findet sie ihren Platz in Maschinen und Anlagen. Besonderen Augenmerk legte das Unternehmen dabei auf verschiedene Anwendungsbereiche im Maschinenbau, in der Verpackungstechnik sowie auf die Hilfsprozesse in der Pharma- und Lebensmittelindustrie.

Wichtig war neben der kompakten Bauform ein leistungsfähiges pneumatisches Antriebssystem. Die Ansteuerung kann sowohl von einer Ventilinsel erfolgen, als auch mit einem kleinem 3/2-Wege-Magnetventil, welches direkt mit dem Antrieb verbunden ist.

Um nun ein pneumatisches zu einem elektropneumatischen Ventil weiterzuentwickeln, benötigt man ein Steuerventil. In der Vergangenheit waren diese recht voluminös gebaut. Die Buschjost Schwester FAS hat für die neue Ventilbaureihe (84180/84190) das Picosol, ein Steuerventil mit lediglich 19 mm Bauhöhe, gefertigt. Das elektromagnetisch betätigte 3/2-Wege-Pilotventil baut zusammen mit dem Sitzventil lediglich auf 84 mm auf.

Trotzdem steht das Picosol in punkto Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Schnelligkeit seinen "großen" Vorgängern in nichts nach. Das aus hochwertigem PPS Kunststoff gefertigte Steuerventil arbeitet sehr schnell. Innerhalb von 8 – 15 ms spricht es an und steuert das Hauptventil zuverlässig. In umfassenden Testreihen mit 50 Millionen Schaltspielen hat es seine Qualitäten unter Beweis gestellt.

Da das System vollkommen neu konzipiert wurde und nicht auf eine vorhandene Baureihe aufsetzte, brauchten die Entwickler keine Rücksicht auf existente technische Spezifikationen zu nehmen, sondern konnten sich auf die Suche nach dem Optimum machen. Dabei muss man sagen, dass in der Ventiltechnik mit der Suche nach dem Optimum kein absolutes Optimum gemeint ist, sondern immer die Suche nach dem besten Kompromiss. Eine Rangfolge der Optimierungsparameter war einer der ersten Schritte. Da die kompakte Bauform ganz oben auf der Agenda stand, mussten sich die übrigen Punkte dem unterordnen. Hiervon ausgenommen war lediglich der Qualitätsanspruch, der steht natürlich auch an oberster Stelle.

Das Ergebnis der Entwicklung war eine universell einsetzbare Ventilreihe (84180/84190), die als direktgesteuertes Gradsitzventil ausgeführt und in den Größen G1/8 bis G1/2 erhältlich ist. Allein die Außenmaße sprechen für sich. In allen Ausführungen messen die Ventile inklusive pneumatischem Antrieb gerade einmal 65 mm und mit elektropneumatischem Antrieb 84 mm in der Höhe. Der durchzugsstarke Antrieb benötigt lediglich einen Raum von 33 mm im Durchmesser.

Um die Ventile universell einsetzen zu können, stehen Ausführungen in Edelstahl sowie Messing zur Verfügung. Sie arbeiten im Bereich von -0,9 bis 40 bar zuverlässig und beherrschen einen Temperaturbereich zwischen -10 und +90 Grad. Die kurzhubigen Ventile sind für bis zu 3-5 Millionen Schaltwechsel konzipiert und eignen sich damit auch zum Dosieren. Außerdem sind sie hochwertig verarbeitet, sodass sie wartungsfrei betrieben werden können.

Bei den Gradsitzventilen wird ein Ventilteller form- und kraftschlüssig auf den geometrisch abgestimmten Ventilsitz gepresst und dichtet das Ventil ab. Diese Ventile haben bauartbedingt eine Reihe von Vorteilen. So reagieren sie unempfindlich auf Verschmutzungen sowie Verkalkung und sind für neutrale bis aggressive flüssige und gasförmige Medien gut geeignet. Ihre Schließ- und Öffnungsbewegungen verlaufen linear. Mit ihnen lassen sich Medien mit höheren Temperaturen und höheren Drücken sicher absperren und lange Standzeiten erzielen. Die Eigenschaften von Sitzventilen werden dabei in starkem Umfang durch die Ausführung des Sitzes, die Gestaltung der Dichtelemente und des Ventilkörpers bestimmt.

Für Buschjost heißt das, alle relevanten Parameter werden im Vorfeld genauestens analysiert und mit den modernsten Konstruktions-Simulationstools aufwendig optimiert. Unerwünschte Verwirbelungen, laminare und turbulente Strömungen lassen sich mit diesen Tools aufspüren, analysieren und auf ein Optimum reduzieren. Da bei diesem Projekt die Realisierung eines kompakten Aufbaus ganz oben stand, haben die Entwickler hier besonders auf Punkte wie Kesselgröße, Sitzdurchmesser, Hubhöhen und Anströmschrägen geachtet.

Zur Optimierung gehört auch die richtige Wahl der Oberflächenbearbeitung. So sind bei den Ventilen (84180/84190) die wichtigen Komponenten wie Spindel und Innenfläche des Antriebs mit sehr glatten, rollierten Oberflächen versehen. Nicht zuletzt an diesen Stellen entscheidet sich die Standzeit eines Ventils. Je hochwertiger die Spindeloberflächen bearbeitet sind, welche in O-Ringdichtungen und Stopfbuchsenpackungen laufen, desto geringer ist der Verschleiß und desto länger ist die Standzeit.

Ein wichtiger Punkt ist ebenso die Konzeption und die Auswahl der Dichtungen. Moderne, selbstnachstellende Stopfbuchsenpackungen - wie in der neuen Ventilreihe eingesetzt - zeigen ihre Stärken bei hohen Temperaturen und aggressiven Fluiden, die sie sicher beherrschen. Dabei kommen Dichtungen aus PTFE , FPM oder EPDM zum Einsatz.

Download Foto 84180 mit Picosol

 
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