Acht nicht alltägliche Arten Proportionalventile einzusetzen

Die schlichte Aussage, Pneumatikventile würden lediglich dazu dienen, Druckluft an verschiedene Verbraucherstellen zu verteilen, wird der modernen Pneumatik längst nicht mehr gerecht. Vielmehr hat sich die vom Grundsatz her einfache Technik in unzähligen Branchen etabliert und bietet Lösungen für differenzierte Aufgabenstellungen.

Ein Pneumatiksystem kann mit seiner Energiedichte, die typischerweise zwischen der von hydraulischen und elektrischen Antrieben liegt, bei geringem Platzbedarf vergleichsweise hohe Kräfte erzielen. Diesen Vorzug spielt die Technologie in einfachen Prozessen und komplexen Anlagen aus.

Neben zahlreichen Standardkomponenten, die grundlegende pneumatische Funktionen erfüllen, gibt es eine Reihe von Spezialkomponenten für spezifische Aufgaben. An dieser Stelle zeigt sich, welcher Hersteller die Probleme der Anwender kennt, deren Aufgabenstellung dank eigener Anwendungserfahrungen versteht und passende Lösungen anbietet. „Darüber hinaus erfordern die sich stetig ändernden Marktbedingungen ein permanentes Mit- und Vorausdenken der Anbieter“, erklärt Hans Renders, Strategic Product Management bei Aventics.

Zu diesem Feld der Pneumatik zählen auch elektropneumatische Druckregelventile mit Vor- oder Direktsteuerung. Sie haben große Auswirkungen auf den Prozess. Denn erst ein exakt eingestellter und dynamisch nachgeregelter Druck ermöglicht die effiziente Nutzung der eingesetzten Energie und die Optimierung von Prozessen. Elektropneumatische Druckregelventile liefern aufgrund ihrer Präzision und Dynamik für die jeweilige Anwendung den optimalen Druck. „Sie sollten äußerst exakt arbeiten, eine unempfindliche Sitzventiltechnik aufweisen und keine besonderen Anforderungen an die Güte der eingesetzten Druckluft stellen“, erläutert Renders. Bei der Auswahl eines bestimmten Ventiltyps kommt es auf die Applikation und die konkrete Aufgabenstellung an.

Ob Abfüllanlage, Glasherstellung, Lackiertechnik oder Papier und Textil – elektropneumatische (E/P) Druckregelventile erfüllen unterschiedliche Aufgaben in zahlreichen Branchen. Da sie Präzision und Dynamik vereinen, werden sie neben der be- und verarbeitenden Industrie auch in Nutzfahrzeugen, Schiffen und Zügen eingesetzt. Eine Auswahl von acht gängigen Beispielen gibt einen Einblick in die Bandbreite:

• Anpressdruck: Bei der Bearbeitung von Oberflächen sind gleichmäßige Ergebnisse ein bedeutendes Qualitätsmerkmal. Hier können elektropneumatische Druckregelventile genutzt werden, um den Werkzeug-Auflagedruck wiederholgenau veränderbar oder konstant zu halten.
• Drehzahl: Wenn elektropneumatische Druckregelventile den Anblasdruck regeln, steuert dies bei pneumatischen Motoren oder Turbinen deren Drehmoment und Drehzahl. Durch den Einsatz eines Drehzahlgebers ist eine hochgenaue Regelung einer gleichmäßigen und einstellbaren Drehzahl möglich.
• Dosierung: Abfüllanlagen erfordern eine hochpräzise Dosierung. Hier dient ein elektropneumatisch angesteuerter Dosierschieber dazu, das Befüllen von Behältern in hoher Taktzeit und mit hoher Wiederholgenauigkeit auf das Gramm genau auszuführen.
• Gewichtsausgleich: Das sichere Abstützen von schweren Lasten ist eine weitere Anwendung für elektropneumatische Druckregelventile. Wird für das Hantieren einer Last ein druckbeaufschlagter Zylinder zum Ausgleich der Gewichtskraft eingesetzt, sorgt die E/P-Regelung dafür, dass der Ausgleich jederzeit optimal an Masse und Bewegung angepasst wird.
• Geregelte Antriebe: Pneumatische Antriebe fahren nicht immer nur hin und her. Regelventile ermöglichen auch Positionierungen, angepasst an die jeweilige Einsatzbedingung. Auch unterschiedliche Geschwindigkeitsprofile stellen mit Druckregelventilen kein Problem dar.
• Luftfederung: Durch einen positionsabhängigen Druck wirkt ein angeschlossener Aktuator wie eine Feder, deren Eigenschaften durch das Regelventil verstellt werden können. So kann beispielweise die Luftfederung in der Bahn geregelt werden.
• Luftmengenregelung: Der Luftdurchfluss durch eine Düse kann mithilfe eines geregelten Drucks sehr präzise eingestellt werden. Zusammen mit einem Durchflusssensor sowie einer überlagerten Mengenregelung ermöglichen sie beispielsweise in der Lackiertechnik jederzeit genaue Luftmengen für eine präzise Prozessqualität.
• Tänzerwalzen: In der Papierindustrie sind Auftragsstärken im Mikro-Bereich und konstant bleibende Bahnspannung notwendige Grundlage, um Materialfluss und -qualität zu gewährleisten. Präzise pneumatische Druckregelung und Antriebe ermöglichen feinfühlige Kraftkonstanz für empfindliche Materialien.

Oft gibt es ein Modell, mit dem sich mehrere solcher Anwendungen umsetzen lassen, wie beispielsweise die elektropneumatischen Druckregelventile der Baureihe ED von Aventics. Die geschlossenen Einheiten beinhalten Regelelektronik, Drucksensor und direkten Antrieb über einen Proportionalmagneten. Sie arbeiten Druckregelaufgaben dezentral ab, ohne zusätzliche Parametereinstellung und gemäß den Sollwerten der übergeordneten Steuerung. Damit entfällt das Parametrieren.

Die Ventile regeln ihren Ausgangsdruck ohne weitere Steuerungseinstellungen. Sie liefern sowohl schnelle Änderungen als auch präzise Konstanz. Beispiele dafür sind der Einsatz in einer Tänzerwalze oder in einer Drehzahlregelung: Mal ist der konstante Druck unter allen Bedingungen Grundlage des Erfolgs, ein anderes Mal die stetige schnelle Druckänderung zum Ausgleich von Laständerungen. do