月: 2023年3月

Was Ist Ein Peltier-Element?

Ein Peltier-Element ist ein Gerät, das den Peltier-Effekt nutzt, bei dem Wärme an der Verbindungsstelle übertragen wird, wenn ein elektrischer Strom an zwei verschiedene Metalle angelegt wird, die sich überschneiden.

Effiziente Peltier-Elemente, die derzeit in der Praxis verwendet werden, bestehen nicht aus zwei Metallen, sondern aus drei verschiedenen Materialien: einem n-Typ-Halbleiter, einem Metall und einem p-Typ-Halbleiter. Sie werden in der Regel zur Kühlung eingesetzt, indem sie die Wärmeübertragung nutzen, können aber auch zum Heizen verwendet werden, da sich mit der Änderung der Stromrichtung auch die Richtung der Wärmeübertragung ändert.

Im Gegensatz zu Wärmepumpen hat das Peltier-Element den Vorteil, dass es weder Geräusche noch Vibrationen erzeugt, da der Kühleffekt einfach durch das Anlegen eines elektrischen Stroms erzielt wird. Da kein Kältemittel benötigt wird und keine korrosive Flüssigkeit zum Einsatz kommt, ist das Peltier-Element zudem ein umweltfreundliches Kühlgerät.

Verwendungszwecke von Peltier-Elementen

Peltier-Elemente werden in einer Vielzahl von Bereichen als saubere Kühlelemente eingesetzt.

1. Lebensmittelindustrie

Peltier-Elemente sind kompakt, sauber und sicher. Sie werden in Lebensmittelvitrinen, kleinen Getränkekisten, Milchkühlern, Hotelbehältern usw. eingesetzt.

2. Industrieller Bereich

Industrielle Geräte sind ausnahmslos anfällig für Wasser, aber es werden Maßnahmen ergriffen, um die Temperatur zu regeln und kalte Luft mit minimaler Kondensation zuzuführen oder Kondensatabflüsse einzubauen. Zu den Anwendungen gehören die Kühlung von Schalttafeln, die Kühlung von Überwachungskameras, die lokale Kühlung interner Schalttafelkomponenten, die Kühlung von Gussformen und Luftversorgungssysteme mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit.

3. Optisches Feld

Peltier-Elemente werden häufig zur Kühlung von Geräten auf begrenztem Raum eingesetzt. Sie werden insbesondere zur direkten Kühlung von Wärmequellen, zur Kühlung von kleinen Relaisboxen, zur Temperaturregelung von Fotodetektoren, zur Temperaturregelung von Laserdioden, zur Kühlung von CCD-Kameras, Projektoren, Kopierern und Überwachungskameras sowie zur Kühlung von Wasser für Laser usw. verwendet.

4. Verbraucherbereich

Peltier wird in gewerblichen Kühlschränken für Krankenhäuser und Hotelzimmer verwendet, wobei die Vorteile der Vibrations- und Geräuschlosigkeit und der geringen Größe des Kühlmechanismus genutzt werden. Peltier-Kühlschränke werden in kleinen Kühlschränken, Kühlboxen, Bier-Servern, Weinkellern, Aquarienwasser-Temperaturregelung, Computer-CPU-Kühlung, Luftentfeuchtern, Luftreinigern, Haartrocknern, Negativ-Ionen-Generatoren für Gesichtspflegegeräte usw. eingesetzt.

5. Andere Bereiche

Peltier-Elemente werden auch zum Kühlen und Heizen in den Bereichen Messung und Analyse, Halbleiter, medizinische und physikalische Chemie eingesetzt.

Prinzip Der Peltier-Elemente

Peltier-Elemente verwenden derzeit p- und n-Halbleiter anstelle von Metallen. Damit Elektronen von einem p-Typ-Halbleiter mit niedrigem Energieniveau auf einen n-Typ-Halbleiter mit hohem Energieniveau übertragen werden können, muss von außen Energie aufgenommen werden, was zu einer Wärmeabsorption und einer Temperatursenkung führt.

Wird die Richtung des Stromflusses umgekehrt, werden Elektronen von der Seite mit höherer Energie auf die Seite mit niedrigerer Energie übertragen, was zu einer Wärmeerzeugung führt, um die überschüssige Energie freizusetzen. Daher können Peltier-Elemente je nach Richtung des Stromflusses entweder als Kühl- oder als Heizvorrichtung verwendet werden.

Die Wärmeumwandlung mit Peltier-Elementen eignet sich jedoch nicht zum Kühlen oder Heizen in großem Maßstab, da der Wirkungsgrad im Verhältnis zum Stromverbrauch nicht hoch ist. Für eine effiziente Kühlung ist es sinnvoll, Peltier-Elemente in Kombination mit Wärmeableitungs- und Abluftmechanismen unter Verwendung von Lamellen und Lüftern zu verwenden.

Weitere Informationen üBer Peltier-Elemente

1. Vorteile Der Elektronischen Kühlung

Im Allgemeinen erfolgt der Wärmeaustausch in einem Kühlsystem mit Hilfe eines Kühlgases, das als Kältemittel bezeichnet wird. Da dieses Kältemittel zu den Treibhausgasen gehört, die die globale Erwärmung in nicht unerheblichem Maße beeinflussen, sind seine Auswirkungen auf die Umwelt nicht zu vernachlässigen.

Dagegen ist die elektronische Kühlung mit Peltier-Elementen ein Kühlsystem mit geringer Umweltbelastung, da sie kein Kältemittel benötigt. Außerdem benötigen Kühlsysteme, die Kältemittel verwenden, Kompressoren, die unweigerlich Lärm und Vibrationen erzeugen, während die elektronische Kühlung diese Probleme nicht hat.

2. Kühlfunktion Des Bertsche-Elements

Die Kühlfunktion kann durch Ausnutzung der Eigenschaften der Peltier-Elemente realisiert werden. Wenn ein Gleichstrom an Peltier-Elemente angelegt wird, erfolgt die Wärmeaufnahme auf der Niedertemperaturseite und die Wärmeerzeugung auf der Hochtemperaturseite. Die Kühlfunktion der Peltier-Elemente beruht auf diesem Phänomen.

Kommerziell erhältliche Elemente sind in der Lage, bis in den negativen Temperaturbereich zu kühlen. Sie werden in Kühlboxen, zur Kühlung von CPUs in PCs usw. eingesetzt.

3. Anwendung Auf Am Körper Zu Tragende Geräte

Es wurden tragbare Geräte entwickelt, die die Eigenschaften von Peltier-Elementen nutzen. Zu den auf dem Markt befindlichen tragbaren Geräten gehören solche, die den Hals erwärmen oder kühlen können.

Dieses Gerät fühlt sich warm oder kalt an, indem es die Temperatur einer Platte steuert, die den Nacken berührt.

Was ist ein Wärmetauscher?

Ein Wärmetauscher ist ein Gerät, das Wärme zwischen Flüssigkeiten wie Luft und Wasser überträgt.

Ein typisches Gerät, das einen Wärmetauscher verwendet, ist eine Klimaanlage, eine Maschine, die die Temperatur in einem Raum durch einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und der Luft reguliert. Es wurden verschiedene Konstruktionen entwickelt, die je nach der für den Wärmeaustausch verwendeten Flüssigkeit ausgewählt werden sollten.

Anwendungen von Wärmetauschern

Wärmetauscher werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Haushaltsgeräten bis hin zu industriellen Anwendungen. Nachfolgend einige Beispiele für den Einsatz von Wärmetauschern:

• Klimageräte wie Haushaltsklimageräte und Warmwasserbereiter
• Kühler in Autos
• Gewerbliche Kühlschränke in Tiefkühlbetrieben
• Gastemperaturregelung in Prozessanlagen
• Kondensatoren und Kohle-Economiser in Dampfturbinen
• Für die CPU-Kühlung in Computern

Im häuslichen Bereich werden Wärmetauscher in Klimaanlagen und Kühlschränken eingesetzt. Sie halten die erforderliche Temperatur aufrecht, indem sie Wärme aus dem Raum oder aus dem Inneren übertragen. Wärmetauscher können auch in Warmwasserbereitern und Fußbodenheizungen eingesetzt werden.

An Beispielen aus der Industrie herrscht kein Mangel. In Fabriken mit Industrieöfen wird zum Beispiel Brauch- oder Meerwasser zur Kühlung des Mantels in Wärmetauschern verwendet. Auch in Kraftwerken und anderen Infrastruktureinrichtungen werden häufig Wärmetauscher eingesetzt. Kondensatoren in der Dampferzeugung sind eine Art Wärmetauscher.

Wärmetauscher wie Wärmesenken werden zur Kühlung von Computern verwendet. Dabei handelt es sich um ein Produkt mit einer Reihe von Kühlkörpern, die direkt am wärmeerzeugenden Medium angebracht sind und die Umgebungsluft als Kühlmedium nutzen.

Funktionsweise von Wärmetauschern

Wärmetauscher bestehen aus Rohrleitungen und Kühlrippen.

Die Rohrleitungen sind die Struktur, durch die das zu erwärmende oder zu kühlende Medium fließt. Sie werden in der Regel aus Metall gefertigt und sind je nach Anwendung in verschiedenen Ausführungen erhältlich, z. B. aus rostfreiem Stahl oder Kupfer. Wenn die Flüssigkeit, die als Wärmequelle dient, durch sie fließt, spricht man von Wärmeübertragungsrohren, wenn die Flüssigkeit, die als Kühlquelle dient, durch sie fließt, von Kältemittelrohren.

Lamellen sind Strukturen, die die Wärme effizient ableiten. Aluminium wird aufgrund seiner hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften häufig verwendet. Sie sind in Form von Falten an den Rohren angebracht.

Je nach Strömungsrichtung von Nieder- und Hochtemperaturflüssigkeiten werden sie in zwei Typen unterteilt: gerichtete Strömung und parallele Strömung. Der Typ mit gerichteter Strömung wird verwendet, wenn die Strömung in entgegengesetzter Richtung erfolgt, während der Typ mit paralleler Strömung verwendet wird, wenn die Strömung in dieselbe Richtung erfolgt. Im Allgemeinen gilt der Typ mit gerichteter Strömung als effizienter für den Wärmeaustausch.

Arten von Wärmetauschern

Die gebräuchlichsten Bauarten sind Mehrrohr-Wärmetauscher, Plattenwärmetauscher und Spiralwärmetauscher. Andere Typen sind Luftkamm-, Rippenrohr- und Schlangenwärmetauscher.

1. Mehrrohr-Wärmetauscher

Mehrrohr-Wärmetauscher bestehen aus einem dicken Rundrohr und einer Reihe dünner Rundrohre im Inneren des Kreisrings. Das auszutauschende Fluid fließt durch das dicke Rundrohr, während das Kältemittel und das Kühlwasser zum Wärmeaustausch durch die dünnen Rundrohre fließen. Da jedes Rohr geteilt ist, vermischen sich die Flüssigkeiten nicht und die Wärme wird zwischen ihnen ausgetauscht.

2. Plattenwärmetauscher

Hierbei handelt es sich um einen Wärmetauscher, bei dem eine Reihe speziell bearbeiteter Wärmeübertragungsplatten aus Metall übereinander gestapelt werden und die heißen und kalten Flüssigkeiten abwechselnd über die Platten fließen.

Mit diesem Wärmetauscher lassen sich leicht ein Turbulenzeffekt und eine hohe Wärmeaustauschrate erzielen. Sie haben auch den Vorteil einer kompakten Bauweise und sind weniger problematisch in Bezug auf die Einbaulage. Aufgrund des gestapelten Aufbaus der Wärmeübertragungsplatten kann die Anzahl der Platten je nach den Prozessanforderungen geändert werden. Allerdings sind Flüssigkeiten mit einer hohen Viskosität oder mit Partikeln schwierig zu verwenden, da dies zu Verstopfungen zwischen den Platten führen kann.

3. Spiralwärmetauscher

Hierbei handelt es sich um einen Wärmetauscher, bei dem Wärme zwischen zwei Flüssigkeiten in einem spiralförmigen Strömungsweg ausgetauscht wird, in dem sich die beiden Flüssigkeiten nicht vermischen.

Der Strömungsweg ist ein einziger Kanal, so dass an den Wänden des Wärmetauschers anhaftendes Material von den Wänden abgeschält werden kann. Dies ist auf die verkürzte Kanalbreite und die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit zurückzuführen. Sie sind daher für den Wärmeaustausch von Flüssigkeiten mit Verunreinigungen geeignet.

4. Luft-Wasser-Wärmetauscher

Dieser Wärmetauscher besteht aus einem Rohr und einem Ventilator. Er wird zur Kühlung eingesetzt. Die zu kühlende Flüssigkeit fließt durch das Rohr und wird durch den Luftstrom mit Hilfe des Ventilators gekühlt.

5. Rippenrohr-Wärmetauscher

Ein Wärmetauscher, bei dem Rippen (Wärmeübertragungsplatten) auf den Rohrleitungen angebracht sind, um die Wärmeübertragungsfläche zu vergrößern. Wird in Wärmetauschern für Klimaanlagen verwendet.

6. Gewickelter Wärmetauscher

Dies ist ein Wärmetauscher, bei dem die Wärmeübertragungsrohre gewickelt sind und die Außenseite von einem Zylinder oder ähnlichem umschlossen ist. Ein Kühl- oder Heizmedium wird zugeführt und die Wärme wird mit der Rohrseite ausgetauscht.

Was ist ein berührungsloser Temperatursensor?

Berührungslose Temperatursensoren sind Sensoren, die die Temperatur erfassen können, ohne direkt an dem zu messenden Objekt angebracht zu sein.

Sie nutzen Infrarotstrahlung, die von einem Objekt ausgesandt oder von einfallenden Neutronen gestreut wird. Die meisten berührungslosen Temperatursensoren auf dem Markt verwenden Infrarotstrahlung. Die Infrarotstrahlung wird mit einem Sensorelement erfasst, und der Emissionsgrad wird zur Berechnung der Temperatur des zu messenden Objekts verwendet. Der Emissionsgrad ist die Menge der Infrarotstrahlung im Verhältnis zur Oberflächentemperatur, die für jedes Objekt ermittelt wird, und wird bei der Verwendung berührungsloser Temperatursensoren benötigt.

Berührungslose Sensoren haben einen bestimmten Bereich oder Abstand, über den sie messen können, der als Punktdurchmesser bezeichnet wird. Je kleiner der Messfleckdurchmesser im Vergleich zu dem zu messenden Objekt oder der Person ist, desto stabiler kann die Temperatur gemessen werden. Außerdem müssen bei der Messung von Objekten mit hohen Temperaturen Maßnahmen wie die Kühlung des berührungslosen Temperatursensors ergriffen werden, um zu verhindern, dass er durch die vom berührungslosen Temperatursensor selbst erzeugte Wärme beschädigt wird.

Anwendungen von berührungslosen Temperatursensoren

Berührungslose Temperatursensoren werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, vom Alltag bis hin zu industriellen Anwendungen. Nachfolgend einige Anwendungsbeispiele für berührungslose Temperatursensoren:

• Messung von Lebensmitteltemperaturen während des Backvorgangs in Lebensmittelfabriken
• Temperaturmessung zur Bestimmung des Trocknungsgrads von Industrieprodukten nach dem Lackieren
• Messung der Temperaturverteilung von Produkten auf einer Drehmaschine
• Messung der Körpertemperatur

Einsatz in Situationen, in denen die Messung mit berührenden Temperatursensoren schwierig oder unmöglich ist. Sie werden insbesondere bei sich bewegenden oder rotierenden Objekten eingesetzt.

Sie werden auch zur Messung der Körpertemperatur verwendet. Sie werden in zahlreichen Situationen eingesetzt, z. B. in Restaurants und bei der Arbeit in Büros. Im Vergleich zu Kontaktthermometern, die unter den Arm gesteckt werden, haben sie den Vorteil, dass die Temperaturmessung schneller und hygienischer ist, da das Thermometer nicht jedes Mal nach dem Gebrauch desinfiziert werden muss.

Andererseits werden sie, da sie mit Infrarotstrahlung arbeiten, stark von der äußeren Umgebung, wie Umgebungstemperatur und Sonnenlicht, beeinflusst. Sie sind auch weniger genau als Kontaktsensoren. Es ist notwendig, die Temperaturberechnungsmethode und die Umgebungsbedingungen anzupassen und dabei den Ort zu berücksichtigen, an dem der berührungslose Sensor tatsächlich verwendet wird.

Funktionsweise der berührungslosen Temperatursensoren

Berührungslose Temperatursensoren, die mit Infrarotstrahlung arbeiten, bestehen aus einer Kondensorlinse, einer Thermosäule, einem Verstärker und einem Rechenwerk. Die Temperatur wird in der folgenden Reihenfolge gemessen:

1. Erfassung von Infrarotlicht

Infrarotstrahlung ist unsichtbares Licht im Frequenzbereich von 0,7-1000 µm. Innerhalb dieses Frequenzbereichs werden für praktische Temperaturmessungen nur Frequenzen zwischen 0,7 µm und 20 µm verwendet.

Dieses Licht wird mit einer Infrarot-Fokussierlinse gebündelt. Durch die Fokussierung des Infrarotlichts in den von der Thermosäule erfassbaren Wellenlängenbereich kann die Messgenauigkeit verbessert werden.

2. Umwandlung in elektrische Signale

Thermopiles werden verwendet, um Infrarotstrahlen in elektrische Signale umzuwandeln, die dann ausgegeben werden. Die Thermosäule ist ein Infrarot-Detektorelement, das ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der durch die Infrarotstrahlen erwärmten Temperatur ausgibt.

In der Thermosäule sind mehrere Thermoelemente in Reihe geschaltet, wobei der warme Übergang in der Mitte liegt, und in der Mitte, wo der warme Übergang liegt, befindet sich eine infrarotabsorbierende Membran. Das von der Linse gesammelte Licht trifft nur auf die warme Anschlussstelle, wodurch ein Temperaturunterschied zur kalten Anschlussstelle auf der Außenseite entsteht. Dadurch entsteht aufgrund des Seebeck-Effekts eine Spannungsdifferenz, die eine Temperaturmessung ermöglicht.

3. Verstärkung des elektrischen Signals

Ein Verstärker wird verwendet, um die von der Thermosäule ausgesandten elektrischen Signale zu verstärken. Die Verstärkung ermöglicht eine genauere Erfassung.

4. Berechnung der Temperatur aus dem Emissionsgrad

Um die Temperatur des Messobjekts zu berechnen, wird eine Korrektur vorgenommen. Für die Korrektur wird der Emissionsgrad verwendet. Der Emissionsgrad ist das Verhältnis zwischen der Menge der emittierten Infrarotstrahlung und der Oberflächentemperatur eines Objekts, das für jedes Objekt konstant ist.

Die Temperatur des Messobjekts wird anhand der Menge der Infrarotstrahlung, die aus den von der Thermosäule umgewandelten elektrischen Signalen ermittelt wird, und des Emissionsgrads des Messobjekts, der im Voraus gemessen wird, berechnet.

Arten von berührungslosen Temperatursensoren

Berührungslose Temperatursensoren lassen sich grob in tragbare und eingebaute Typen einteilen.

1. Tragbarer Typ

Der Sensor wird von einer Person in der Hand gehalten und misst die Temperatur. Da keine Stromversorgung erforderlich ist, können sie leicht mitgeführt werden. Sie sind leicht, kompakt und oft preiswert und kosten einige Zehn bis Hundert USD.

2. Einbauart

Die Temperatur kann automatisch und ohne menschliches Zutun gemessen werden, wenn das zu messende Objekt vor dem Gerät vorbeiläuft. Viele Produkte kombinieren eine Thermografiekamera und andere Geräte und sind oft teuer, von mehreren Tausend bis zu mehreren Zehntausend USD. Für die Messung muss das Gerät nicht berührt werden, und je nach Gerät können Messungen aus einer Entfernung von 0,5-1,5 m vorgenommen werden.

Was ist eine Flachdichtung?

Flachdichtungen (englisch: Gasket) sind Teile und Materialien, die zur Aufrechterhaltung der Luftdichtheit und Abdichtung in Geräten, Strukturen und Rohrleitungen verwendet werden, um zu verhindern, dass interne Flüssigkeiten und andere Substanzen auslaufen.

Für allgemeine Dichtungszwecke gibt es Dichtungen und Packungen, wobei Dichtungen hauptsächlich für unbewegliche oder nicht bewegliche Teile verwendet werden. Im Gegensatz dazu werden Flachdichtungen hauptsächlich für bewegte oder bewegliche Teile verwendet.

Anwendungen von Flachdichtungen

Flachdichtungen werden zum Füllen und Abdichten von Lücken in flachen Bereichen wie Rohrflanschen, Maschinenverbindungen und Abdeckungen verwendet. Der Hauptgrund dafür ist die Verhinderung des Austretens interner Flüssigkeiten durch Aufrechterhaltung und Abdichtung einer dichten Verbindung, aber sie werden auch verwendet, um das Eindringen von Fremdkörpern durch Lücken in Verbindungsflächen zu verhindern.

Funktionsweise von Flachdichtungen

Flachdichtungen werden zwischen die Verbindungsstellen von Rohrleitungsflanschen oder Maschinenteilen eingelegt, mit Schrauben oder Bolzen zwischen den Verbindungsstellen angezogen, auf eine bestimmte Dicke und Form komprimiert und durch die Flächenpressung abgedichtet. Die geeignete Anzugsmethode und Anzugskraft für Flachdichtungen hängt daher von Material, Dicke, Form, Konstruktion und Werkstoff ab.

Insbesondere für Flachdichtungen für Rohrleitungsflansche und Druckbehälterflansche legen Normen das Anzugsverfahren und die Kontrollmethode fest. Für ein optimales Anzugsmanagement sind diese Normen und die entsprechenden Anzugsflächenpressungen der einzelnen Hersteller heranzuziehen.

• ASME PCC-1-2013 Richtlinien für die Montage von Flanschverbindungen mit Druckbegrenzungsschrauben

Im Allgemeinen ist bei der Verwendung von Flanschen die zur Abdichtung der Flüssigkeit erforderliche Anzugskraft Wm1: Schraubenlast (Anzugskraft) im Betrieb und Wm2: Schraubenlast (Anzugskraft) beim Anziehen der Dichtungen.

Flüssigdichtungen werden auf die Verbindungsfläche aufgetragen und angezogen, um einen gleichmäßigen, gehärteten, klebenden Dünnfilm zu bilden, der eine dichte Abdichtung gewährleistet.

Arten von Flachdichtungen

Es gibt verschiedene Arten von Flachdichtungen, die sich nach Material, Form und Konstruktion unterscheiden.

1. Nicht-metallische Flachdichtungen

Fugenblech Dichtungen
Fugendichtungen sind Dichtungen aus Glasfasermaterial mit Gummi und Füllstoffen, die zu einer Platte gewalzt und vulkanisiert werden. Sie werden aus dem Plattenmaterial auf die Größe und Form der Verbindungsfläche von Rohrleitungsflanschen und Maschinenteilen gestanzt oder geschnitten. Sie weisen eine hohe Maßflexibilität auf und werden in einem breiten Spektrum von Situationen eingesetzt, von hohen und niedrigen Temperaturen bis hin zu Hoch- und Niederdruck, sie sind außerdem äußerst vielseitig mit ausgezeichneter Öl- und Hitzebeständigkeit.

Dichtungen aus Gummi und synthetischem Kautschuk
Dichtungen aus Kautschuk und synthetischem Kautschuk sind Dichtungsplatten aus Naturkautschuk, Nitrilkautschuk, Silikonkautschuk usw. Sie werden auf die gewünschte Größe und Form gestanzt oder geschnitten. Sie werden für Flüssigkeiten mit relativ niedrigem Druck und niedrigen Temperaturen verwendet.

PTFE Dichtungsplatten aus Fluorkunststoff
Plattenförmige Dichtungen aus fluorkunststoffhaltigem PTFE, formgepresst. Einigen Produkten werden anorganische und kohlenstoffbasierte Füllstoffe zugesetzt, um ihre Beständigkeit gegen Hitze, Chemikalien, Säuren und Laugen zu erhöhen. Sie werden für hochkorrosive Chemikalien, Lebensmittelrohrflansche und -geräte verwendet.

Dichtungen aus expandiertem Graphit
Diese Dichtungen werden aus Graphit hergestellt, der mit Chemikalien behandelt, zur Ausdehnung auf eine hohe Temperatur erhitzt und zu Platten geformt wurde. Sie werden auf die gewünschte Größe und Form gestanzt oder geschnitten. Da die Platten selbst nur eine geringe Festigkeit aufweisen, werden einige von ihnen verstärkt, indem ein dünnes Edelstahlblech dazwischen gelegt oder laminiert wird, um die Festigkeit zu erhöhen.

Sie weisen eine ausgezeichnete Hitze- und Chemikalienbeständigkeit auf und werden für allgemeine Rohrleitungsflansche und Geräte verwendet. Sie werden auch in Flanschen für hochpermeable Flüssigkeiten, kryogenes LNG und Flüssigstickstoff-Rohrleitungen verwendet.

Ferrule Dichtungen
Ferrule-Dichtungen sind Standarddichtungen, die dem Ferrule-Flansch für Sanitärrohrleitungen entsprechen. Zu den Materialien gehören Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), Fluorkunststoff (PTFE) und Silikonkautschuk. Sie werden für Flansche und Ausrüstungen in Lebensmittel-, Pharma- und Chemierohrleitungen verwendet.

2. Halbmetallische Dichtungen

Spiralförmige Dichtungen
Spiraldichtungen sind Dichtungen, die aus einem Ring aus dünnen Eisen- oder Edelstahlblechen bestehen, die zu einem V-förmigen Querschnitt geformt und abwechselnd um ein Puffermaterial der gleichen Form, wie z. B. expandierter Graphit, fluorkunststoffhaltiges PTFE oder asbestfreies Papier, gewickelt sind.

Die Grundform besteht aus einem Ring und einem Füllmaterial. Neben der Grundform sind auch Dichtungen mit einem Außenring für die richtige Positionierung der Flanschverbindungsfläche und mit einem Innenring zur Verringerung der Verformung durch die Anziehungskräfte erhältlich. Sie werden für Flansche für Flüssigkeitsleitungen wie Hochtemperatur- und Hochdruckdampf und Wärmeträgeröl verwendet.

Metallmantel Dichtungen
Metallummantelte Dichtungen sind Dichtungen mit einem hochhitzebeständigen Kernmaterial (Polstermaterial), das um ein dünnes Blech aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Kupfer oder Monel (Nickel-Kupfer-Legierung) als Beschichtungsmetall gewickelt ist. Sie werden für Hochtemperatur-, Hochdruck-, säure- und laugenbeständige Rohrleitungsflansche und Geräteverbindungen wie Wärmetauscher und Druckbehälter verwendet.

3. Metallische Dichtungen

Metallische Dichtungen
Zu den Metalldichtungen gehören Wellendichtungen, d. h. dünne Bleche aus unlegiertem Stahl oder Edelstahl, die zu einem gewellten Querschnitt gebogen und zu einem Ring verarbeitet werden. Flachdichtungen aus Metall, d. h. Ringe aus unlegiertem Stahl oder Edelstahl. Sowie Sägezahndichtungen, d. h. kreisförmige V-förmige Rillen, die auf der Rückseite von Flachprofilen verarbeitet werden. Sie werden für die Verbindungsflächen von Zylinderblock und Zylinderkopf sowie für Flansche von Hochtemperatur- und Hochdruckleitungen verwendet.

Ring-Joint-Dichtungen
Ringdichtungen sind Dichtungen, die durch spanabhebende Bearbeitung von geschmiedetem Metall in Ringform hergestellt und in eine Ringnut auf der Flanschverbindungsfläche eingepasst werden. Der Querschnitt des Rings kann oval, achteckig achteckig, sechseckig rautenförmig, dreieckig deltaförmig oder kreisförmig rund sein.

Zu den Materialien gehören Baustahl, Edelstahl, Monel (Nickel-Kupfer-Legierung), Titan und Aluminium. Sie werden für Geräteverbindungen wie Flansche für Hochtemperatur-, Hochdruck-Dampf-, Gas- und Ölleitungen und Druckbehälter verwendet.

4. Flüssigkeitsdichtungen

Flüssigdichtungen werden in einer Vielzahl von Situationen eingesetzt, z. B. bei PVC-Rohren für die Regenwasserableitung und bei Motorverbindungen. Sie sind kostengünstig, weil sie schon bei geringen Mengen wirksam sind, sich gut an die Verbindungsflächen anpassen, bei geringem Anpressdruck und relativ geringer Bearbeitungsgenauigkeit gut abdichten und effizient sind, weil sie nicht nachgezogen werden müssen.

Es gibt Typen mit organischen Lösungsmitteln (auf der Basis von modifizierten Alkydharzen, Faserestern und synthetischem Kautschuk), lösungsmittelfreie Typen (auf der Basis von Phenolharzen, modifizierten Estern, Silikonen und Acrylharzen) und Typen auf Wasserbasis (Acrylharze auf Wasserbasis).

Was ist ein Ferrit-Magnet?

Ferrit-Magnet werden hauptsächlich aus Eisenoxid in Verbindung mit Kobalt, Nickel und Mangan hergestellt. Die Summenformel lautet MFe2O4 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd, usw.).

Das Verbundmetall M wird von zweiwertigen Kationen dominiert, und Fe3O4, wobei M = Fe ist, ist schwarz und ein bekannter Rohstoff namens Magnetit. Es gibt auch andere Verbindungen, bei denen das Verbundmetall M aus 1-, 3- oder sogar vierwertigen Kationen besteht, die Ferrit genannt werden.

Bei der Herstellung wird pulverförmiges Ferrit gepresst und bei hohen Temperaturen gebrannt. Es handelt sich auch um eine Art Keramik. Es kann aus Eisenoxid Fe2O4 synthetisiert werden und ist daher kostengünstig.

Er lässt sich leicht in jede beliebige Form bringen, ist einfach zu verarbeiten und ist aufgrund seiner chemischen Stabilität resistent gegen Rost und Chemikalien.

Anwendungen von Ferrit-Magneten

Ferrit-Magnete können in zwei Arten von Anwendungen unterteilt werden: Hartferrit und Weichferrit.

1. Hartferrit

Hartferrit ist ein Ferrit-Magnet, der permanent wird, sobald er an einem starken Magneten befestigt wird (durch Anlegen eines starken Magnetfeldes). Sie machen den Großteil der im Alltag vorkommenden Magnete aus, wobei U-förmige Magnete ein typisches Beispiel sind.

Weitere Anwendungen sind kleine Motoren, Lautsprecher, Kopfhörer und Kassettenbänder.

2. Weichferrit

Weichferrite sind Ferrit-Magnete, die zu Magneten werden, wenn sie mit einem Magnetfeld in Berührung kommen und nicht mehr zu Magneten werden, wenn sie aus dem Feld entfernt werden. Sie werden häufig als Magnetkern verwendet und eignen sich für Anwendungen in Transformatoren und Spulen.

Einfache konkrete Beispiele werden in Radios, Fernsehern, Spielkonsolen, Autos, Computern, Mikrowellenherden, Staubsaugern und Kühlschränken verwendet.

Funktionsweise der Ferrit-Magneten

Die magnetischen Eigenschaften von Ferrit-Magneten unterscheiden sich zwischen Hart- und Weichferriten. Zunächst werden die magnetischen Eigenschaften erklärt.

1. Magnetische Eigenschaften

• Ferromagnetisch: Ein Material, bei dem das magnetische Moment (Vektorgröße, die die Stärke und Ausrichtung des Magneten angibt) ohne Anlegen eines Magnetfeldes ausgerichtet ist, wird als ferromagnetisches Material bezeichnet.
• Ferromagnetische Stoffe: Ein Stoff ist ferrimagnetisch, wenn die magnetischen Momente benachbarter Atome entgegengesetzt gerichtet, aber unterschiedlich groß sind, sodass der Stoff als Ganzes magnetisiert ist. Alle Ferrit-Magnete sind ferrimagnetisch.
• Paramagnetisch: Ein Material, dessen magnetisches Moment in Abwesenheit eines Magnetfeldes in verschiedene Richtungen ausgerichtet ist, dessen magnetisches Moment sich jedoch ausrichtet, wenn ein Magnetfeld angelegt wird, wird als paramagnetisches Material bezeichnet.

Die Sättigungsmagnetisierung ist die maximale Magnetisierung, bei der die Magnetisierung eines Materials nicht zunimmt, wenn das Magnetfeld erhöht wird. Die Curie-Temperatur ist die Temperatur, bei der das Material von ferromagnetisch zu paramagnetisch wechselt.

2. Hartferrit

Hartferrite sind ferromagnetische Werkstoffe und Dauermagnete. Je nach Ausrichtung der magnetischen Pole der Moleküle lassen sich Hartferrite in zwei Typen einteilen: isotrope Magnete und anisotrope Magnete.

• Isotrope Magnete: Das magnetische Moment ist in verschiedene Richtungen ausgerichtet. Da die magnetische Ausrichtung nicht einheitlich ist, kann der Magnet aus jeder Richtung magnetisiert werden, aber die Magnetkraft ist schwächer.
• Anisotrope Magnete: Die Ausrichtung des magnetischen Moments der Moleküle ist gleichmäßig, sodass sie richtungsabhängig sind, aber eine starke Magnetkraft erzeugen können. Sie werden hergestellt, indem die magnetischen Pole der einzelnen Ferritmoleküle durch Anlegen eines Magnetfeldes während des Härtens ausgerichtet werden.

3. Weichferrit

Weichferrite sind nur so lange magnetisch, wie ein äußeres Magnetfeld angelegt wird. Im Vergleich zu Hartferriten ist das Magnetfeld kleiner, aber sie haben hervorragende magnetische Eigenschaften über einen großen Frequenzbereich.

So haben z. B. solche mit spinellartiger Kristallstruktur eine hohe magnetische Permeabilität (Grad der Magnetisierung des Materials) über einen großen Frequenzbereich. Der Granattyp hat die Eigenschaft, dass Einkristalle im Mikrowellenfrequenzbereich nicht so leicht brechen.

Vergleich mit Alnico-Magneten

Alnico-Magnete werden durch Zugabe von Zusatzelementen wie Aluminium (Al), Nickel (Ni) und Kobalt (Co) zu Eisen im Gießverfahren oder durch Sintern des Pulvers hergestellt.

Alnico-Magnete zeichnen sich durch eine extrem hohe Curie-Temperatur (die Temperatur, bei der sie aufhören, Dauermagnete zu sein) von 860 °C aus, was bedeutet, dass sie in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt werden können. Bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 400 °C können sie fast ihre ursprüngliche Magnetkraft wiedererlangen, wenn sie auf Raumtemperatur zurückkehren. Die im Gussverfahren hergestellten Magnete haben außerdem eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit.

Zu den Anwendungen für Alnico-Magnete gehören Elektromotoren, Sensoren, Lautsprecher und magnetische Tonabnehmer in E-Gitarren.

Unterschiede zu Ferrit-Magneten

Ferrit-Magnete bestehen hauptsächlich aus Eisenoxid, während Alnico-Magnete hauptsächlich aus Eisen mit Zusatz von Aluminium, Nickel und Kobalt hergestellt werden. Die Magnetkraft von Alnico-Magneten ist gering und lässt sich leicht entmagnetisieren.

Eine Einschränkung besteht darin, dass sie eine lange Form haben müssen, da ein großer Abstand zwischen den Polen erforderlich ist. Außerdem ist die Versorgung mit dem Rohstoff Kobalt unbeständig und teuer, sodass Ferrit-Magnete billiger sind.

Vergleich mit Samarium-Kobalt-Magneten

Samarium-Kobalt-Magnete sind Seltenerdmagnete, die aus Samarium (Sm) und Kobalt (Co) bestehen. Sie werden je nach Zusammensetzungsverhältnis in zwei Typen unterteilt, SmCo5 (1-5-Serie) und Sm2Co17 (2-17-Serie), wobei die 1-5-Serie, die weniger Samarium enthält, derzeit am häufigsten verwendet wird.

Samarium-Kobalt-Magnete zeichnen sich durch eine hohe Curie-Temperatur von maximal etwa 800 °C aus. Aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit können sie ohne Oberflächenbehandlung verwendet werden und zeichnen sich außerdem durch ihre hochselektive Form aus. Die magnetischen Eigenschaften sind höher als die von Ferrit-Magneten und liegen an zweiter Stelle nach denen von Neodym-Magneten.

Unterschiede zu Ferrit-Magneten

Da sie in Umgebungen bis zu 350 °C eingesetzt werden können, werden sie in platzsparenden Hochtemperaturumgebungen verwendet, in denen höhere Magnetkräfte als bei Ferrit-Magneten erforderlich sind. Andererseits hat ihre geringe Festigkeit den Nachteil, dass sie anfällig für Risse und Abplatzungen sind. Die Rohstoffe Samarium und Kobalt sind beide selten und daher im Vergleich zu Ferrit-Magneten sehr teuer.

Vergleich mit Neodym-Magneten

Neodym-Magnete bestehen hauptsächlich aus Neodym (Nd), Eisen (Fe) und Bor (B). Neodym-Magnete zeichnen sich durch ihre leichte Oxidierbarkeit und hohe Wärmeabhängigkeit aus.

Wegen ihrer Oxidationsanfälligkeit werden sie vor der Verwendung an der Oberfläche vernickelt. Sie werden in der Regel bei Temperaturen unter 80 °C eingesetzt. Aufgrund ihrer relativ hohen Festigkeit sind sie auch resistent gegen Rissbildung und Abplatzungen.

Unterschiede zu Ferrit-Magneten

Im Vergleich zu Ferrit-Magneten sind die magnetischen Eigenschaften sehr hoch: Die Magnetkraft-Retention ist etwa viermal höher und das maximale Energieprodukt ist zehnmal höher. Sie sind teurer als Ferrit-Magnete, aber preiswerter als Samarium-Kobalt-Magnete.

Was ist ein Kompressor?

Ein Kompressor (englisch: compressor) ist eine Maschine, die durch die Drehbewegung eines Rotors oder die Hin- und Herbewegung eines Kolbens Gas komprimiert und pumpt.

Typische komprimierte Gase sind Luft, Wasserstoff und Kältemittel. Zur Verdichtung von Luft wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die je nach Druck und Durchflussmenge ausgewählt werden. Wenn der Verdichtungsdruck sehr hoch ist, steigt das Risiko beträchtlich, sodass es wichtig ist, die Sicherheit zu berücksichtigen.

Anwendungen von Kompressoren

Kompressoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Haushaltsgeräten bis hin zu Industrieanlagen. Nachfolgend einige Beispiele für Anwendungen:

• Tiefbau und Malerarbeiten
• Erzeugung von Instrumentenluft in Wasseraufbereitungsanlagen
• Baumaschinen wie Steintrennmaschinen und Druckluftbohrer
• Klimatisierungsgeräte wie Klimaanlagen
• Autowaschanlagen
• Aufpumpen von Reifen

Wenn die Luft in Kompressoren in Zeiten mit geringem Strombedarf gespeichert und in Zeiten mit hohem Strombedarf genutzt wird, trägt dies zu Stromeinsparungen bei.

Funktionsweise von Kompressoren

Kompressoren lassen sich grob in Turbo- und Verdrängungskompressoren unterteilen.

1. Turbokompressoren

Der Turbokompressor verdichtet Luft, indem er ihr kinetische Energie zuführt. Sie werden weiter in Zentrifugal- und Axialverdichter unterteilt.

• Zentrifugalkompressoren
  Zentrifugalkompressoren verdichten das Gas, indem sie es in einer zentrifugalen Richtung durch ein Laufrad strömen lassen. Sie eignen sich zwar für größere Größen, aber nicht für eine hohe Verdichtung.
• Axialverdichter
  Axialverdichter verwenden rotierende Schaufeln, um die in axialer Richtung strömende Luft zu verdichten. Die stufenweise Verdichtung ermöglicht eine hohe Verdichtung und ist auch für größere Größen geeignet. Sie werden auch in Düsentriebwerken eingesetzt.

2. Verdrängungskompressoren

Bei der Verdrängungsmethode erfolgt die Verdichtung durch eine Volumenveränderung. Sie werden in Hubkolben- und Rotationskompressoren unterteilt.

• Hubkolbenkompressoren
  Hubkolbenkompressoren verwenden einen hin- und hergehenden Kolben zur Verdichtung des Gases. Wenn das komprimierte Gas den Innendruck des Behälters übersteigt, öffnet sich ein Rückschlagventil. Das Gas wird zurück in den Behälter befördert, um verdichtet zu werden.
• Rotationskompressoren
  Der Rotationskompressor ist ein Mechanismus, bei dem der Teil der Kolbenbewegung des Kolbenkompressors durch eine Drehbewegung, z. B. eine Schraube, ersetzt wird. Sie zeichnen sich im Vergleich zu Kolbenkompressoren durch einen niedrigen Geräuschpegel aus.

Weitere Informationen zu Kompressoren

1. Verwendung eines Kompressors

Kompressoren werden häufig zur Verdichtung von Luft eingesetzt. Außerdem kann die Druckluft von Kompressoren zum Antrieb von automatischen Werkzeugen auf Baustellen verwendet werden. Diese automatischen Werkzeuge werden als Druckluftwerkzeuge bezeichnet. Je nach eingesetztem Druckluftwerkzeug können verschiedene Aufgaben mit Luft automatisiert werden.

In der Regel regeln moderne Kompressoren den Druck automatisch, aber das Verfahren ist wie folgt.

1. Installieren Sie das Druckluftwerkzeug, bevor Sie den Kompressor einschalten.
2. Schalten Sie die Stromzufuhr ein. Wenn keine Druckluft vorhanden ist, läuft der Kompressor an und beginnt, Druckluft zu erzeugen.
3. Wenn der Druck im Behälter auf den vorgeschriebenen Druck ansteigt, stoppt der Kompressor automatisch oder läuft ohne Last.
4. Verwenden Sie das Druckluftwerkzeug, um verschiedene Arbeiten auszuführen.
5. Nachdem eine bestimmte Luftmenge verbraucht wurde, fällt der Druck im Tank ab und der Kompressor startet erneut oder läuft wieder unter Last.

2. Kompressorenöl

Kompressoren sind Geräte, die Luft oder Prozessgase verdichten und pumpen. Kompressoröl (Schmieröl) wird verwendet, um Verschleiß durch Metallkontakt und das Austreten von Gasen zu verhindern, da die zur Verdichtung verwendeten Kolben und Schrauben aus Metall bestehen. Das Öl muss entsprechend dem Typ des Kompressors ausgewählt werden.

Das in Kraftmaschinen verwendete Öl wird je nach Anwendung durch die internationale Viskositätsnorm ISO VG definiert, wobei der höhere oder niedrigere Wert den Grad der Viskosität angibt. Kompressorenöl für Hubkolbenmotoren hat eine Viskosität von etwa VG 68, was etwas höher ist.

Andererseits haben Schraubenöle eine niedrigere Viskosität, um die Belastung des Rotors zu verringern. Es gibt zwei Haupttypen von Ölen: Mineralöl und synthetisches Öl. Synthetische Öle werden in vielen Kompressoren verwendet, da sie weniger anfällig für Ölabbau sind als Mineralöle. Kompressoröl muss außerdem beständig sein gegen hohe Temperaturbelastungen während der Verdichtung, gegen Hochtemperaturoxidation und gegen Schlamm, der sich aus feinen Partikeln in der Luft bildet.

Was ist ein Impulsgenerator?

Ein Impulsgenerator ist ein Gerät, das schnell auftretende und konvergierende elektrische Signale, so genannte Impulse, erzeugt.

Mit Impulsgeneratoren lassen sich die Frequenz, die Impulsbreite, der Spannungspegel und die Zeitverzögerung der Impulse einstellen. Zu den Impulsgeneratoren gehören Impulsverzögerungsgeneratoren, Burst-Generatoren und Gate-Generatoren, die je nach Anwendung eingesetzt werden.

Anwendungen von Impulsgeneratoren

Impulsgeneratoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Industrie- bis zu Verbraucherprodukten.
Zu den bekannten Produkten gehören medizinische Herzschrittmacher und Automotoren. Bei diesen Anwendungen wird die Fähigkeit der Impulsgeneratoren genutzt, elektrische Signale mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen.
Weitere Anwendungen sind die Steuerung von Stroboskopen und die Beobachtung von sich schnell bewegenden Objekten.

Eine weitere häufige Anwendung ist die Verwendung als Stromquelle für Halbleiterlaser (LDs). Halbleiterlaser emittieren Licht, wenn ein elektrischer Eingang einen Schwellenwert überschreitet. Ein Impulsgenerator ist erforderlich, wenn das Laserlicht gepulst wird. Gepulste Laser (Pulslaser) werden hauptsächlich für die Laserbearbeitung und die Signalgebung eingesetzt.

Funktionsweise der Impulsgeneratoren

Um in einem Impulsgeneratoren Pulse zu erzeugen, muss ein handelsüblicher Wechselstrom mittels eines Transistors o. ä. in einen Gleichstrom umgewandelt werden. Zusätzlich wird der Gleichstrom durch Speicherelemente wie Kondensatoren in der Spannung erhöht.

Die gebräuchlichste Methode zur Erzeugung von Impulsströmen aus Hochspannungsströmen ist eine konzentrierte Konstantschaltung. Zentralisierte Konstantstromkreise verwenden Spaltschalter. In einem Lückenschalter wird die Ladung in einem Kondensator bis zu einem Schwellenwert gespeichert und bei Erreichen des Schwellenwertes wieder freigegeben. Die Wiederholung dieses Vorgangs erzeugt einen Impuls.

Arten von Impulsgeneratoren

Es gibt verschiedene Arten von Impulsgeneratoren, je nach Anwendung und Funktion. Es ist daher notwendig, den für die jeweilige Anwendung geeigneten Typ auszuwählen. Die drei wichtigsten Arten von Impulsgeneratoren sind Impulsverzögerungsgeneratoren, Burst-Generatoren und Gate-Generatoren.

1. Impulsverzögerungsgeneratoren
Auf die Impulsschwingung kann eine Zeitverzögerung angewendet werden. Das Timing des lichtempfangenden Geräts kann ebenfalls an die Laserschwingung angepasst werden.

2. Burst-Generator
Der Burst-Trigger wird als Kriterium verwendet, um zu beurteilen, ob das Gate gültig oder ungültig ist. Daher werden, unabhängig davon, ob ein Referenzsignal eingegeben wird oder nicht, keine Impulse ausgegeben, wenn kein Burst-Trigger in den Generator eingegeben wird. Er wird häufig für die Auswertung von drahtlosen Endgeräten verwendet.

3. Gattergenerator
Ein Impulsgenerator, dessen Ausgangsimpulse durch einen Gate-Trigger gesteuert werden können. Die Ausgabe von Impulsen erfolgt, wenn während der Eingabe eines Gate-Triggers ein Referenzsignal eingegeben wird. Bei Burst-Triggerung empfängt der Gate-Generator nach einer Eingabe alle folgenden Referenzsignale, nimmt aber kein Referenzsignal an, wenn der Gate-Trigger deaktiviert ist.

Weitere Informationen zu Impulsgeneratoren

Preis

Impulsgeneratoren sind teuer und stellen in der Anschaffung eine feste Größe dar. Außerdem werden sie oft nur vorübergehend verwendet, es sei denn, sie werden beispielsweise intern für eine Verarbeitungsmaschine gebaut.
Daher werden sie oft auf Miet- oder Leasingbasis beschafft.
Die Preise sind je nach Leistung sehr unterschiedlich und reichen von 250 EUR bis 5.000 EUR (monatlich). Einige leistungsstarke Impulsgeneratoren großer britischer Hersteller können beim Kauf zwischen 6.000 und 31.000 EUR kosten.

Was ist ein Aktuator?

Ein Aktuator, auch Aktor genannt, ist eine Antriebsvorrichtung, die verschiedene Arten von Eingangsenergie in eine physische Bewegung umwandelt.

Neben Elektrizität kann die einem Aktuator zugeführte Energie auch pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch, magnetisch, durch Dampf, Wärme usw. sein. Die von einem Aktuator umgewandelte Energie kann zur Steuerung der mit der Bewegung von Objekten verbundenen Bewegung verwendet werden.

Anwendungen eines Aktuators

Aktuatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, entweder als Vorrichtungen für einfache Bewegungen wie Dehnen, Biegen und Drehen oder zur kontinuierlichen Energieerzeugung, z. B. in Motoren und Verbrennungsmotoren.

Je nach Energiezufuhr werden Aktuatoren im Allgemeinen in drei Hauptkategorien unterteilt.

• Elektrische Aktuatoren: Industrieroboter und Transportgeräte, die eine hochpräzise Positionierung erfordern
• Hydraulische Aktuatoren: Werkzeugmaschinen und Baumaschinen, die eine hohe Schubkraft benötigen
• Pneumatische Aktuatoren: allgemeine Industrie- und Lebensmittelproduktionsanlagen, die eine saubere und einfache Konstruktion erfordern

Funktionsweise der Aktuatoren

Stellantriebe lassen sich grob in die folgenden Hauptprinzipien einteilen.

1. Elektrische Aktuator

Elektrische Aktuatoren sind Antriebseinheiten, die aus Kugelumlaufspindeln, Linearführungen, Servomotoren usw. bestehen und zum Transport von Produktionsanlagen eingesetzt werden.

Zu den elektrischen Aktuatoren gehören Servomotoren, die Elektrizität als Energie nutzen. Elektromagnetische Aktuatoren, die die Magnetkraft von Elektromagneten als Energie nutzen. Sowie Piezo-Aktuatoren, die piezoelektrische Elemente verwenden, die sich bei Anlegen einer Spannung verformen.

2. Hydraulische Aktuatoren

Hydraulische Aktuatoren sind Stellantriebe, die auf der Grundlage des Pascal’schen Prinzips die Kraft von Flüssigkeiten nutzen. Obwohl sie klein sind, können sie große Mengen an Energie erzeugen und werden in Geräten eingesetzt, die große Mengen an Energie benötigen, wie zum Beispiel in Fabriken und Baumaschinen.

3. Pneumatische Aktuatoren

Pneumatische Aktuatoren arbeiten mit pneumatischem Druck als Kraftquelle, während hydraulische Antriebe hohe Lasten, hohen Druck und schwere Geräte erfordern, weshalb sie als sichere Methode mit geringen Lasten und geringer Brandgefahr eingesetzt werden.

Weitere Informationen über Aktuatoren

1. Hydraulische und elektrische Aktuatoren

Aktuatoren werden hauptsächlich für Antriebsenergie mit einer Leistungsdichte von etwa 1k (W/kg) verwendet, wobei die hydraulische Energiesteuerung für Anwendungen mit höherer Leistung und die elektrische Energiesteuerung für Anwendungen mit geringerer Leistung verwendet wird.

Elektrisch gesteuerte Aktuatoren haben ihre Leistung in den letzten Jahren aufgrund technologischer Innovationen ebenfalls aktiv verbessert, aber die tatsächliche Leistung hat sich nur im Bereich der bürstenlosen Gleichstrommotoren für kleine bis mittelgroßeAktuatoranwendungen signifikant verbessert, während die AC-Servomotoren für große Anwendungen seit Anfang der 2000er Jahre keine signifikante Leistungssteigerung erfahren haben. Die Leistung von AC-Servomotoren für große Anwendungen hat sich seit den frühen 2000er Jahren nicht wesentlich verbessert.

Daher sind vor allem in den Bereichen Werkzeugmaschinen und Baumaschinen in Fabriken, die große Leistungsdichten von 10k(W/kg) erfordern, hydraulische Aktuatoren die einzige Domäne dieser Anwendungen, und elektrisch gesteuerte Aktuatoren werden in diesen Bereichen nicht eingesetzt. Es trifft jedoch auch zu, dass in diesem Bereich eine hydraulische Energiesteuerung unter dem Gesichtspunkt der Betriebskosten wie Ölwechsel und Wartung sowie unter Umweltgesichtspunkten erwünscht ist, und wenn möglich, eine elektrische Steuerung.

2. Hybridantriebe mit hydraulischer und elektrischer Steuerung

Einer der jüngsten technologischen Trends ist die Entwicklung von hybriden Aktuatoren mit hydraulischer und elektrischer Steuerung. Die hydraulische Steuerung basierte bisher im Allgemeinen auf dem Pascal’schen Prinzip, aber die Probleme dabei sind, dass für die Zirkulation des Öls in Verbindung mit der Durchflussregelung des Servoventils des Arbeitsöls Rohrleitungen erforderlich sind, was die Ausrüstung vergrößert, und dass sich das Arbeitsöl durch den Temperaturanstieg der Abwärme der Maschine verschlechtert, was zu hohen Wartungskosten für den regelmäßigen Ölwechsel führt. Dies führt auch zu einer Verschlechterung des Arbeitsöls aufgrund des Temperaturanstiegs der Abwärme der Maschine, was zu hohen Wartungskosten für regelmäßige Ölwechsel führt.

Die neuesten hydraulisch und elektrisch gesteuerten hybriden Aktuatoren ermöglichen die Regelung der Aktuatorleistung durch die Antriebsdrehzahl des elektrischen Servomotors und nicht mehr durch die Durchflussregelung des Servoventils. Die Wartungskosten für den Ölwechsel können daher gesenkt werden, und das System eignet sich auch für Umweltaspekte.