Entwicklung eines neuartigen Sicherheitsventils in komplett geschlossener Bauweise

Prof. L. Zentner
 

Im Rahmen des Projektes werden Untersuchungen für die Entwicklung eines neuartigen elektromagnetisch angetriebenen Sicherheitsventils durchgeführt. Eine Besonderheit der Neuentwicklung besteht darin, dass der Energieverbrauch aufgrund seiner Bauweise im Vergleich mit anderen elektromagnetisch betätigten Ventilen erheblich niedriger ausfällt. Während herkömmliche Ventile, je nach Ausführungsform, für das Aufrechterhalten des geöffneten bzw. des geschlossenen Schaltzustandes permanent Energie benötigen, ist bei dem neuartigen Ventil nur Energie für den Schaltvorgang erforderlich. Da hier nur eine kurzzeitig wirkende Anzugskraft notwendig ist, fällt die Stromaufnahme entsprechend gering aus. Dies führt außerdem zu einer verminderten Wärmeaufnahme des Gerätes und somit zu reduzierten Folgekosten im technischen Einsatz für die Temperierung von Schaltanlagen. Durch die geschlossene Bauform des neuartigen Ventils ist eine direkte Integration, z.B. in der Rohrleitung, denkbar. Der Wegfall von Ventilaufbauten ermöglicht dadurch eine unkomplizierte und platzsparende Anlagengestaltung. Im Bereich von explosionsgefährdeten Anlagen werden durch die geschlossene Bauform Funkenstrecken vermieden und somit das Sicherheitspotential erhöht. Aus umweltpolitischer Sicht lässt sich das neuartige Ventil aufgrund seines einfachen Aufbaus ressourcenschonend herstellen und betreiben. Die Nachhaltigkeit der geplanten Innovation ist somit sichergestellt.

Der Ansatz für die Entwicklung begründet sich darin, dass die Kräfte, die für das Halten der jeweiligen Ventilposition erforderlich sind, allein durch die Formgebung der Aufhängung für den Verschlusskörper erzeugt werden. Es ist lediglich eine Anschubkraft notwendig, um das Ventil von einem Schaltzustand in den anderen zu bewegen. Da das Ventil im stromlosen Zustand stets in der zuletzt eingestellten Schaltposition verharrt, besteht im Weiteren die Möglichkeit für den Einsatz als Sicherheitsventil. In der Abbildung ist der schematische Aufbau des neuartigen Ventils dargestellt. Der Verschlusskörper (2) ist über mehrere nachgiebige vorgespannte Elemente (5) im Ventilgehäuse (4) befestigt. Aufgrund der Nachgiebigkeit der Aufhängungselemente ist eine Relativbewegung zwischen Verschlusskörper und Ventilsitz (6) in axialer Richtung möglich. Zur Verbesserung der Strömungseigenschaften ist auf dem Verschlusskörper ein Anströmkegel (3) aufgebracht. Um die für den Schaltvorgang notwendige Anschubkraft zu erzeugen, ist der Ventilkörper von einem elektromagnetischen Antriebsspule (1) umgeben. Der Ventilkörper fungiert in diesem Zusammenhang als Eisenkern, der das magnetische Feld der Spule verstärkt und überträgt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Magnetventilen ist nach Erreichen des gewünschten Betriebszustandes keine Haltekraft notwendig. Somit kann die Funktion eines 2/2-Wege-Ventils unter Einsparung elektrischer Energie umgesetzt werden.

AZ Industrietechnik GmbH & Co. KG

04/2009 - 03/2010

„Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages“