月: 2023年7月

Was ist ein Differenzdruckschalter ?

Ein Differenzdruckschalter ist ein Gerät, das Druckunterschiede in einer Flüssigkeit erkennt und einen Schaltvorgang ausführt.

Er wird in der Regel an einem Rohr oder Schlauch angebracht, durch das eine Flüssigkeit fließt und dient zum Ein- oder Ausschalten, wenn ein Druckunterschied besteht. Er verfügt in der Regel über zwei Eingangsanschlüsse, an die jeweils die Flüssigkeit angeschlossen wird.

An den einen Anschluss wird ein höherer Druck und an den anderen ein niedrigerer Druck angelegt. Die Vorrichtung, die den Druckunterschied zwischen diesen Anschlüssen feststellt, ist ein Differenzdruckschalter. Der Differenzdruckschalter ist so eingestellt, dass er bei einer bestimmten Druckdifferenz anspricht.

Wenn die Druckdifferenz den eingestellten Wert überschreitet, wird ein interner Mechanismus ausgelöst, der den Schalterzustand ändert. Wenn die gemessene Druckdifferenz gering ist, wird der Schalter manchmal als Differenzdruckschalter bezeichnet.

Anwendungen von Differenzdruckschaltern

Differenzdruckschalter werden in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsbereichen eingesetzt:

1. Steuerung von Flüssigkeitszufuhr und -abfluss

Differenzdruckschalter werden zur Steuerung der Zu- und Ableitung von Flüssigkeiten eingesetzt. Der Differenzdruck kann erfasst und zur Steuerung des Betriebs oder des Anhaltens von Pumpen verwendet werden. Er kann in Steuerungen integriert werden, z. B. zum Anhalten der Pumpe, wenn die Pumpe in Luft eingeschlossen ist und der Differenzdruck zwischen Druck- und Sauganschluss zu klein geworden ist.

2. Überwachung von Filterverstopfungen und Druckabfall

Wenn Flüssigkeit durch den Filter strömt, entsteht ein Druckunterschied. Differenzdruckschalter erkennen einen eingestellten Differenzdruck und geben eine Warnung aus oder veranlassen den Austausch des Filters. Dies findet auch in einer Vielzahl von Industriezweigen Anwendung. Sie werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, unter anderem in verfahrenstechnischen Anlagen, Infrastruktursystemen und Automobilen.

Funktionsweise von Differenzdruckschaltern

Differenzdruckschalter arbeiten mit Faltenbälgen oder Membranen. Faltenbälge sind Teleskoprohre mit einer Balgstruktur, während Membranen dünne, flexible Membranteile sind, die sich bei Kraftschwankungen verformen. Sie bestehen in der Regel aus Metall oder Kunststoff.

Eine Feder ist an der Membran befestigt und sorgt für die Kraft, die die Membran in ihre ursprüngliche Position zurückbringt. Die eingestellte Druckdifferenz zum Schalten wird auch als Regenfeder bezeichnet und durch die Federspannung bestimmt. Die Federeinstellung bestimmt den Arbeitspunkt und den Sollwert des Schalters.

Differenzdruckschalter verfügen über interne elektrische Kontakte zum Umschalten zwischen Ein- und Ausschaltzustand. Durch die Verformung der Membran werden die Kontakte geöffnet und geschlossen, wodurch sich der Zustand des Schalters ändert.

Diese Komponenten befinden sich zum Schutz und zur Isolierung in einem Gehäuse. Die Gehäuse sind in der Regel aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Sie dienen dem Schutz der Komponenten im Inneren. Die Gehäuse bieten außerdem Löcher und Anschlüsse für die Montage und Verdrahtung der Schalter.

Auswahl eines Differenzdruckschalters

Bei der Auswahl eines Differenzdruckschalters gibt es eine Reihe von Faktoren zu berücksichtigen. Im Folgenden sind Beispiele für Auswahlfaktoren für Differenzdruckschalter aufgeführt:

1. Anzahl und Art der Kontakte

Differenzdruckschalter können nach Anzahl und Art der Kontakte ausgewählt werden. Die meisten gängigen Differenzdruckschalter haben einen Kontakt, es sind aber auch Schalter mit zwei Kontakten erhältlich. Für Niederspannungsanwendungen ist es auch möglich, Schalter mit Goldkontakten zu wählen.

Ein weiterer Faktor, der bei der Auswahl berücksichtigt werden muss, ist die Kontaktwirkung. Es sind Schalter mit Kontakten erhältlich, die durch einen Anstieg oder einen Abfall des Differenzdrucks betätigt werden.

2. Druckbereich

Der geeignete Druckbereich muss für die Anwendung ausgewählt werden. Ermitteln Sie den erforderlichen Mindest- und Höchstdruck und wählen Sie einen Differenzdruckschalter, der innerhalb dieses Bereichs arbeitet. Im Allgemeinen gibt es eine breite Palette von Differenzdruckbereichen von einigen kPa bis zu hohen Differenzdrücken von mehreren hundert kPa.

3. Werkstoff der Membrane

Die Membran- und Balgwerkstoffe werden in Abhängigkeit von der zu messenden Flüssigkeit ausgewählt. Zur Auswahl stehen Fluorkautschuk, Nitrilkautschuk usw. Beim Einsatz in Sauerstoffleitungen müssen z. B. ölbeständige Membranen gewählt werden.

4. Anschlussöffnung

Die Anschlussöffnung des Schalters muss auf das System und die verwendeten Rohrleitungen abgestimmt sein. Übliche Anschlussöffnungen sind Gewinde- oder Flanschanschlüsse, wobei Produkte mit Schraubanschluss am häufigsten verwendet werden. Bei Gewindetypen wählen Sie aus den Außen- oder Innengewinden das passende Produkt für die Anschlussöffnung aus.

Was ist eine leitfähige Folie?

Leitfähige Folien sind dünnschichtige Materialien mit der Fähigkeit, Strom zu leiten.

Sie werden aus leitfähigen Materialien wie Metallen und leitfähigen Polymeren hergestellt. Die meisten leitfähigen Folien sind transparent und können auf transparenten Substraten wie Glas oder Kunststoff verwendet werden. Dadurch können sie in transparenten elektronischen Geräten und Displays verwendet werden.

Da es sich um Folien handelt, sind sie außerdem äußerst flexibel. Sie können an gekrümmte Oberflächen und weiche Materialien angepasst werden, was sie sehr nützlich für Anwendungen macht, die mit starren Substraten schwierig sind, wie z. B. flexible Displays.

Sie werden häufig verwendet, um statische Elektrizität abzuleiten und Aufladung zu verhindern. Der Widerstand der Folie kann durch das Mischungsverhältnis der leitfähigen Verbindungen usw. verändert werden und es gibt eine Vielzahl von Folien für unterschiedliche Anwendungen.

Anwendungen für leitfähige Folien

Leitfähige Folien können auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Verwendung leitfähiger Folien genannt:

1. Berührungsbildschirme

Sie werden als Sensoren in Touchscreen-Displays verwendet. Auf der Folie angebrachte Sensoren erkennen Eingabedaten, indem sie die Berührungsposition eines Fingers oder Stifts erkennen.

2. Flexible Displays

Leitfähige Folien werden aufgrund ihrer Flexibilität und Transparenz als Materialien für flexible Displays verwendet. Die Folie kann gebogen werden, wodurch sie sich für gebogene Displays und flexible Elektronik eignet.

3. Sonnenkollektoren

Sie können für die Sammlung und Leitung von Elektrizität in Solarzellen verwendet werden. Da die Folie dünn, leicht und flexibel ist, kann sie auf gekrümmten Oberflächen und flexiblen Substraten angebracht werden. Seit einigen Jahren sind auch dünne Solarpaneele erhältlich.

4. Sensoren

Sie werden auch als Material für eine Vielzahl von Sensoren verwendet und in Drucksensoren, flexiblen Sensoren und Dehnungssensoren eingesetzt. Die Folie funktioniert als Sensor, indem sie ihre Leitfähigkeit als Reaktion auf eine Verformung oder Dehnung ändert.

Funktionsweise der leitfähigen Folien

Leitfähige Folien werden aus Polyethylenterephthalat-Folie (PET) und leitfähigen Polymeren hergestellt; PET-Folie ist hochtransparent, biegsam und leicht zu verarbeiten. Leitfähige Folien haben auch die Eigenschaften von PET und verlieren ihre Leitfähigkeit nicht, wenn sie gebogen oder verarbeitet werden.

Als leitfähige Polymere werden Polymerhalbleiter auf Polythiophenbasis und ein Polymerhalbleiter namens PEDOT-PSS verwendet. Die Polymerhalbleiter sind gleichmäßig in der Folie verteilt, so dass die Transparenz der leitfähigen Folie erhalten bleibt.

Die Menge des leitfähigen Polymers verändert den spezifischen Widerstand der Folie, so dass je nach Anwendung die geeignete Sorte gewählt werden muss. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit sind auch Folien mit eingeknetetem Metallnetz erhältlich. Es ist zu beachten, dass der Kontakt mit organischen Lösungsmitteln zu einer Verschlechterung der Folie führen kann.

Sie können auch aus Materialien hergestellt werden, die ladungstragende Ionen oder Ladungsträger enthalten. Bei diesem Typ bewegen sich die Ionen und Ladungsträger und leiten Strom, wenn eine Spannung angelegt wird. Typische Beispiele sind leitfähige Polymerfolien, die Elektrolyte enthalten.

Auswahl einer leitfähigen Folie 

Bei der Auswahl einer leitfähigen Folie sind Faktoren wie Leitfähigkeit, Transparenz, Größe und Form zu berücksichtigen. Es ist wichtig, dass die Auswahl auf der Grundlage der spezifischen Anforderungen erfolgt:

1. Leitfähigkeit

Die leitfähige Folie ist ein wichtiger Faktor. Je nach Anwendung und erforderlicher Strombelastbarkeit sollte eine Folie mit der entsprechenden Leitfähigkeit ausgewählt werden. Diese hängt von der Leitfähigkeit des Materials und der Dicke der Folie ab.

2. Transparenz

Auch die Transparenz ist ein wichtiger Faktor, wenn die Anwendung die Durchsichtigkeit der Folie erfordert. Insbesondere bei Touchscreen-Displays und Anzeigetafeln hat die Transparenz der Folie einen direkten Einfluss auf die Bildqualität und andere Faktoren.

3. Abmessungen und Form

Die Abmessungen und die Form der Folie müssen überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie mit den Designanforderungen des Produkts übereinstimmen. Da es eine große Auswahl an Materialien und Marken gibt, ist es wichtig, das richtige Verhältnis zwischen Kosten und Leistung zu finden.

Gegebenenfalls ist auch zu prüfen, ob Normen wie die RoHS-Richtlinie eingehalten werden oder ob spezifische Zertifizierungen vorliegen.

Was ist ein optischer Modulator?

Ein optischer Modulator ist ein Gerät, das für Hochgeschwindigkeitsmodulationsanwendungen verwendet wird, indem es elektrische Signale in optische Signale umwandelt, die dann ausgegeben werden.

Sie werden auch als E/O-Wandler (oder O/E-Wandler, wenn die Umwandlung in umgekehrter Richtung erfolgt) bezeichnet und werden hauptsächlich als Teil der optischen Übertragungseinrichtungen in der Glasfaserkommunikation eingesetzt. In konventionellen Systemen ist das Signal, das für die Informationsübertragung des Modulationssignals verwendet wird, immer ein elektrisches Signal.

Um jedoch eine optische Kommunikation mit ultraschnellen, verlustarmen und leistungsfähigen Glasfasern zu realisieren, müssen im Allgemeinen elektrische Signale verwendet werden, um die Lichtquelle in irgendeiner Weise zu modulieren und als optisches Signal auszugeben. Das Gerät, das diese Aufgabe übernimmt, ist der optische Modulator.

Anwendungen optischer Modulatoren

Optische Modulatoren werden hauptsächlich als Modulatoren zur Umwandlung der Modulation elektrischer Signale für die Glasfaserkommunikation verwendet. Sie spielen eine äußerst wichtige Rolle in der Glasfaserkommunikation, die heute die Grundlage der Informationsübertragung darstellt.

Bei der Glasfaserkommunikation handelt es sich um ein optisches Kommunikationsverfahren, das Hochgeschwindigkeits- und Langstreckenübertragungen ermöglicht, indem anstelle von gewöhnlichen Drähten, die hohe Verluste aufweisen und anfällig für Störungen sind, verlustarme Glasfasern mit großer Bandbreite für Kommunikationsleitungen verwendet werden. Um diese Methode einzuführen, ist ein Gerät erforderlich, das in der Lage ist, elektrische und optische Signale fließend auszutauschen, und ein optischer Modulator wird verwendet.

Funktionsweise optischer Modulatoren

Zu den Prinzipien der Lichtmodulation gehören die „direkte Modulationsmethode“, bei der das Licht durch direktes Ein- und Ausschalten der elektrischen Vorspannung des als Lichtquelle verwendeten Halbleiterlasers moduliert wird. Sowie die „externe Modulationsmethode“, bei der das Licht des Halbleiterlasers durch einen LN-Modulator (LiNbO3: Lithiumniobat) usw. moduliert wird. Es gibt zwei Arten von Modulationsverfahren.

1. Direkte Modulationsmethode

Die direkte Modulationsmethode ist eine Methode, bei der die Lichtquelle, der Halbleiterlaser selbst, das optische Signal moduliert. Der Vorteil besteht darin, dass die einfache Struktur eine Miniaturisierung ermöglicht, aber die Reaktionsgeschwindigkeit des Halbleiterlasers selbst ist begrenzt und verursacht Wellenlängenschwankungen, die als Chirping bekannt sind, sodass sie für Glasfaserkommunikation mit hoher Kapazität für Fernleitungen, bei denen eine hohe Geschwindigkeit erforderlich ist, weniger geeignet ist.

2. Externe Modulationsmethode

Bei der externen Modulationsmethode wird von der Lichtquelle, dem Halbleiterlaser, kontinuierlich Licht mit einer konstanten Wellenlänge abgegeben. Dieses Licht wird in einen optischen Modulator, z. B. einen LN-Modulator, eingespeist, und die Amplitude und Phase des Lichts werden durch ein von außen eingespeistes elektrisches Signal verändert. Das Prinzip ist, dass das elektrische Signal dann als moduliertes Licht ausgegeben wird.

Im Allgemeinen werden bei dieser externen Modulationsmethode optische Modulatoren verwendet. Für die Umwandlung der elektrischen EIN/AUS-Modulation in Licht EIN/AUS ist es wichtig, die Amplitude und die Phase des Lichts mit hoher Geschwindigkeit zu ändern. Zu diesem Zweck werden physikalische Phänomene wie die Lichtinterferenz und die Absorption elektrischer Felder genutzt.

Konkrete Beispiele sind optische Modulatoren mit Feldabsorption (EA-Typ) und LN-Modulatoren vom Mach-Zehnder-Typ. LN-Modulatoren, die häufig in der optischen Fernkommunikation mit hoher Kapazität eingesetzt werden, haben einen Y-förmigen verteilten Lichtwellenleiter und können die Intensität des Lichts, das den LN-Modulator durchläuft, verstärken oder abschwächen, indem sie eine Vorspannung an den Wellenleiter anlegen, um eine Phasenverschiebung des Lichts zu bewirken.

Diese Technik beseitigt im Prinzip das Chirping (Wellenlängenschwankungen) direkter Modulationsmethoden, wodurch sich die optische Modulation sehr gut für die Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeits-Glasfaserkommunikation eignet.

Weitere Informationen zu optischen Modulatoren

1. Die DC-Drift-Kompensation von LN-Modulatoren

LN-Modulatoren zeichnen sich aufgrund ihres Mach-Zehnder-Interferenzprinzips durch geringe Verluste und geringes Chirping aus. Sie unterliegen jedoch Driftänderungen im optischen Ausgang aufgrund von Temperaturänderungen und Gleichstromdrift.

Aus diesem Grund unterstützen die Hersteller von LN-Modulatoren in der Regel spezielle Bias-Controller für LN-Modulatoren, die die Gleichstromvorspannung auf der Grundlage von Rückkopplungsinformationen von PDs und anderen Quellen automatisch korrigieren.

2. Materialinnovationen bei optischen Modulatoren

Obwohl LN-Modulatoren im Vergleich zu Feldabsorptions- und Direktmodulationsverfahren Wellenlängenschwankungen sehr gut unterdrücken können, ist ihre Ansteuerspannung mit etwa 5 V relativ hoch und ihre Größe relativ groß (50 mm oder mehr), so dass die Entwicklung hin zu kleineren Abmessungen und geringerem Stromverbrauch kontinuierlich vorangetrieben wird.

In jüngster Zeit wird von den Forschungsinstituten verschiedener Hersteller aktiv geforscht und entwickelt, um die Schwächen der LN-Modulatoren zu kompensieren, wie z. B. optische Wellenleiter, die ringförmig auf einem Siliziumsubstrat geformt sind, bekannt als Silizium-Photonik, und MQW-Wellenleiter (Multiple Quantum Well) auf einem InP-Verbindungshalbleiter.

Darüber hinaus wird die Erforschung und Entwicklung der optoelektronischen Fusionstechnologie bei IWON von NTT, die optische Signale aktiv als Licht innerhalb des ICs verarbeitet, ohne dass ein E/O-Wandler erforderlich ist, für eine noch leistungsfähigere Kommunikation in der Zukunft aktiv vorangetrieben.

Was ist ein Dichtemessgerät?

Dichtemessgeräte sind Geräte, die die Dichte von Flüssigkeiten und Feststoffen messen. Die Dichte ist ein Wert, der je nach Konzentration der Probe und der Art des Lösungsmittels variiert, und die Dichtemessung wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Zu den Dichtemessgeräten gehören Vibrationsdichtemesser für Flüssigkeiten und Pyknometer für Feststoffe.

Dichtemessungen sind in hohem Maße wiederholbar und können auf 3-5 Dezimalstellen (g/cm3) genau durchgeführt werden. Es gibt auch handgehaltene Dichtemessgeräte, die weniger genau sind als Standard-Tischgeräte, aber sich für digitale Messungen vor Ort geeignen. Es gibt auch Dichtemessgeräte für den Prozess (Online-Dichtemessgeräte), die an Rohrleitungen angebracht werden und die Dichte von Flüssigkeiten kontinuierlich messen.

Anwendungen  von Dichtemessgeräten

Da die Dichtewerte in enger Beziehung zur Konzentration stehen, werden Dichtemessgeräte für binäre Flüssigkeitsgemische in verschiedenen Branchen eingesetzt.

Neben Ethanol kann das Dichtemessgerät auch für IPA, Salzsäure, Schwefelsäure, Natriumhydroxid, Aceton, NMP, Benzin, Diesel, Schmieröl, Kühlmittel, Bier, Zucker (Brix) usw. verwendet werden und eignet sich somit für den Einsatz in allen Branchen, einschließlich Chemie, Erdöl, Lebensmittel, Getränke, Halbleiter, Batterien und Automobil.

Es gibt auch Dichtemessgeräte, die nicht nur zur Messung der Dichte von Flüssigkeiten, sondern auch von Schlämmen und anderen festen Stoffen verwendet werden können, doch muss geprüft werden, ob das Gerät kompatibel ist.

Funktionsweise von Dichtemegeräten

Die Messmethoden für digitale Dichtemessgeräte für Flüssigkeiten sind genormt. Sie ist ebenfalls von ASTM, DIN usw. als Methode zur Messung der oszillierenden Dichte mit einem Biegeschlauch registriert.

Es ist zu beachten, dass einige Dichtemessgeräte diese Methode verwenden, während andere ihre eigene Methode anwenden und die Werte mit denen von schwingenden Dichtemessgeräten korrelieren.

Die Dichte kann auch mit Coriolis-Massedurchflussmessern gemessen werden, aber diese unterscheiden sich von schwingenden Densimetern, sodass es notwendig ist, vorher das richtige Gerät für den jeweiligen Zweck auszuwählen.

Messung der Festkörperdichte

Die Messung der Festkörperdichte wird in der Forschung, Entwicklung und Qualitätskontrolle in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Eines dieser Verfahren wird als international anerkanntes Prüfverfahren eingesetzt. In der Tat wurden viele der beschriebenen Standardprüfverfahren für die Messung der Festkörperdichte auf der Grundlage dieser Geräte entwickelt.

Diese Prüfverfahren werden heute in allen Branchen eingesetzt. Es ist notwendig, die für den jeweiligen Zweck am besten geeignete Methode auszuwählen, wie z. B. Dichtemessgeräte, Gaspyknometer, usw. Außerdem muss die Konformität mit zahlreichen Messmethoden wie ASTM, ISO, UOP, USP, MPIF und JIS geprüft werden.

Gleichzeitige Messung mit anderen physikalischen Eigenschaften

Da es sich bei der Dichte um eine sehr häufig vorkommende physikalische Eigenschaft handelt, wird sie in vielen Bereichen gemessen, und zwar gleichzeitig mit anderen physikalischen Eigenschaften.

Bei Dichtemessgeräten für Flüssigkeiten zum Beispiel wird eine Probe in ein U-Rohr im Inneren des Geräts eingespritzt und gemessen. Die Probe aus dem Dichtemessgerät wird z. B. in ein Refraktometer eingeführt, um die Messung von mehreren Gegenständen in kurzer Zeit zu ermöglichen. Das Gerät eignet sich nicht nur für Labors, in denen Effizienz gefragt ist, sondern es können auch komplexe Analysen unter Verwendung mehrerer Parameter durchgeführt werden.

Dazu gehören die Dreikomponentenanalyse und die Berechnung des Volumenmoduls. Dies kann mit Tisch-Dichtemessgeräten und Prozess-Dichtemessgeräten erreicht werden.

Wissenswertes zur Messung

Die Dichtemessung wird mit einer festen Probenmenge im Gerät durchgeführt, sodass Luftblasen oder Verunreinigungen in die Messung einbezogen werden. Bei Flüssigkeiten und Schlämmen müssen die Luftblasen zuverlässig entfernt werden.

Was ist ein Elementaranalysator?

Ein Elementaranalysator ist ein Gerät zur Bestimmung der Arten (qualitative Analyse) und der Zusammensetzungsverhältnisse (quantitative Analyse) der Elemente, aus denen eine chemische Substanz besteht.

Da alle Stoffe aus Elementen zusammengesetzt sind, ist die Klärung der Arten und Verhältnisse der Elemente einer der wichtigsten Aspekte für das Verständnis der Eigenschaften eines Stoffes.

Stoffe werden grob in organische und anorganische Stoffe unterteilt. Organische Stoffe sind die meisten Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten. Mit Hilfe der Elementaranalyse kann der prozentuale Anteil von Elementen wie Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) bestimmt werden, um eine Zusammensetzungsformel für organische Stoffe abzuleiten.

Anorganische Stoffe hingegen werden als nicht-organisch definiert und umfassen metallische und nicht-metallische Elemente, Hydride, Oxide, Hydroxide, Halogenide, Sulfate, Nitrate, Carbonate und Metallkomplexe. Die Elementaranalyse qualifiziert und quantifiziert metallische Elemente wie Natrium (Na) und Kalium (K), nichtmetallische Elemente wie Bor (B) und Silizium (Si) sowie Halogene wie Chlor (Cl) und Fluor (F).

Je nach Art der Substanz (organisch oder anorganisch), der Art des Elements und des Zustands der Substanz (flüssig oder fest) gibt es verschiedene Analysemethoden.

Anwendungen von Elementaranalysatoren

Die Elementaranalyse wird in vielen Bereichen eingesetzt, da sie eine Vielzahl von chemischen Substanzen erfasst. Typische Beispiele sind die folgenden:

• Umweltbereiche
  Nährstoffanalyse von Böden, Verständnis der chemischen Zusammensetzung von Düngemitteln usw.
• Lebensmittelbereich
  Bewertung des Nährstoffgehalts von Lebensmitteln, usw.
• Pharmazeutischer Bereich
  Bestimmung der Zusammensetzung und Reinheit von Arzneimitteln usw.
• Werkstoffe
  Qualitätskontrolle, Verständnis der Zusammensetzung von Materialien usw.

Arten der Elementaranalyse

1. Elementaranalyse von organischen Stoffen

Bei der Elementaranalyse organischer Stoffe werden Elemente wie Kohlenstoff in der Probe in leicht zu messende Stoffe umgewandelt und anschließend mit einer geeigneten Methode quantifiziert.

Zunächst werden die Elemente entweder durch Verbrennung der Probe in einem Trägergas oder durch Zugabe eines Zersetzungsmittels in einer Flüssigkeit umgewandelt, was ein Nassverfahren ist. Es stehen verschiedene Analysemethoden zur Verfügung, aber typische Methoden sind im Folgenden aufgeführt.

Für Kohlenstoff und Wasserstoff wird Sauerstoff als Trägergas verwendet, und die Probe wird vollständig verbrannt, um Kohlenstoff in CO2 und Wasserstoff in H2O umzuwandeln, die dann mit geeigneten Methoden erfasst und quantifiziert werden. Stickstoff kann durch Messung des Volumens analysiert werden, nachdem die Probe mit einer Verbrennungshilfe in einem Kohlendioxidstrom vollständig verbrannt und in N2 umgewandelt wurde.

Alternativ kann eine Probe durch Zugabe eines Zersetzungsmittels in Ammoniak umgewandelt und anschließend mit einem Reparaturmittel aufgefangen und quantifiziert werden. Der Sauerstoffgehalt wird aus der Summe der prozentualen Anteile der anderen Elemente berechnet.

2. Elementaranalyse von anorganischen Stoffen – für flüssige Proben

Die Ionenchromatographie (IC) ist ein Analyseverfahren zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von ionischen Bestandteilen, hauptsächlich in Lösung, mit Hilfe der Ionenchromatographie, einer Form der Flüssigkeitschromatographie. Zu den gemessenen Komponenten gehören anorganische Anionen, Alkalimetalle und Ammoniak.

Andere Analysemethoden, die ein induktiv gekoppeltes Hochfrequenzplasma (ICP) verwenden, sind ebenfalls bekannt, darunter die ICP-Atomemissionsspektrometrie (ICP-AES) und die ICP-Massenspektrometrie (ICP-MS). Beide sind weit verbreitete Analysemethoden, mit denen etwa 70 Elemente in wässrigen Lösungsproben gleichzeitig gemessen werden können. Wenn die Probe fest ist, kann sie durch Zersetzung oder Extraktion in eine wässrige Lösung analysiert werden.

Bei der ICP-MS wird eine wässrige Lösungsprobe zerstäubt und in ein induktiv gekoppeltes Plasma (ICP) als Ionisationsquelle eingeführt. Die im Plasma ionisierten Elemente werden getrennt und mit einem Massenspektrometer zur Elementanalyse nachgewiesen.

Bei der ICP-AES hingegen wird eine wässrige Lösungsprobe atomisiert und eingeleitet und dann eine Spektrallinie emittiert, wenn die angeregten Elemente in ihren Grundzustand zurückkehren, was eine Elementidentifizierung anhand der Wellenlänge und eine Quantifizierung anhand der Intensität ermöglicht. Die MS liefert Elementinformationen über einen breiten Konzentrationsbereich, von Haupt- bis zu Spurenelementen.

Bei der Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) werden Elemente in einer verdünnten sauren Lösung atomisiert, dem Licht ausgesetzt und ihre Konzentration anhand der Lichtabsorption (Absorption) gemessen. Alle Atome gehen von einem Zustand mit niedriger Energie (Grundzustand) in einen Zustand mit hoher Energie (angeregter Zustand) über, wenn sie von außen mit Lichtenergie bestrahlt werden, wobei der Energieunterschied zwischen dem Grundzustand und dem angeregten Zustand vom jeweiligen Element abhängt. Der Energieunterschied zwischen dem Grundzustand und dem angeregten Zustand wird also durch das Element bestimmt.

3. Elementaranalyse von anorganischen Materialien – Analyse von Festkörperoberflächen

Die Röntgenfluoreszenzspektrometrie (RFA) ermöglicht die Identifizierung und Quantifizierung der einzelnen Elemente durch Messung der einzigartigen Röntgenfluoreszenz, die bei der Bestrahlung der Probe mit Röntgenstrahlen entsteht. Mit Ausnahme spezieller Proben erfordert sie keine Vorbehandlung, ist zerstörungsfrei und kann auch zur Analyse fester Oberflächen verwendet werden.

Gemessen wird die nach der Bestrahlung einer Probe mit Röntgenstrahlen emittierte Fluoreszenz, die je nach Detektionssystem in energiedispersive (EDXRF) und wellenlängendispersive (WDXRF) Systeme unterteilt werden kann. Das WDX-System ist sehr groß, da es ein Goniometer zur Messung der emittierten fluoreszierenden Röntgenstrahlen verwendet. EDX hingegen verfügt über eine hervorragende Energieauflösung des Detektors selbst, wodurch ein dispersives System überflüssig wird und das Gerät kleiner ausfällt.

Was ist ein Ventil mit konstantem Durchfluss?

Ventile mit konstantem Durchfluss sind Regelventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit mit einer konstanten Rate steuern.

Sie werden häufig zur Aufrechterhaltung einer konstanten Durchflussmenge in Systemen mit Druckschwankungen eingesetzt. Sie sind nützlich, wenn eine bestimmte Durchflussmenge eingehalten werden muss oder wenn der Betrieb innerhalb eines bestimmten Durchflussbereichs erforderlich ist.

Kosten- und Platzeinsparungen werden erzielt, da Regelungseinrichtungen für Druckschwankungen nicht mehr erforderlich sind. Sie können leicht in Kühlleitungen von Klimaanlagen in Gebäuden und in Wasserversorgungsleitungen in Fabriken installiert werden.

Benötigt oft keine Stromversorgung und kann leicht entflammbare gefährliche Flüssigkeiten sicher handhaben. Die eingestellte Durchflussmenge wird durch das Ventil vorgegeben, so dass keine Einstellungen vor Ort erforderlich sind.

Anwendungen von Ventilen mit konstantem Durchfluss

Ventile mit konstantem Durchfluss werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. In der verarbeitenden Industrie werden sie beispielsweise für die Durchflussregelung von Anlagen eingesetzt. Sie sind nützlich, wenn ein konstanter Durchfluss eines bestimmten Materials oder einer Flüssigkeit aufrechterhalten werden muss, wie z. B. bei chemischen Prozessen oder der Lebensmittelverarbeitung.

Dies verbessert die gleichbleibende Produktqualität und die Effizienz. Ein weiteres Einsatzgebiet sind Wärmeaustauschgeräte wie Klimaanlagen in Gebäuden. Die konstante Zufuhr und Regelung von Kühlwasser und Wärmetauschermedien gewährleistet eine ordnungsgemäße Temperaturregelung und optimiert den thermischen Wirkungsgrad.

Ventile mit konstantem Durchfluss werden auch zur Steuerung der Gas- und Flüssigbrennstoffzufuhr eingesetzt. Sie sorgen für eine konstante Brennstoffzufuhr in Wärmekraftwerken und Industrieöfen und gewährleisten eine effiziente Verbrennung und Systemstabilität.

Funktionsweise von Ventilen mit konstantem Durchfluss

Ventile mit konstantem Durchfluss beruhen auf dem Grundprinzip der Regelung eines konstanten Durchflusses durch Anpassung der Öffnungsfläche in der Rohrleitung. In der Regel handelt es sich um Regelventile mit beweglichen Teilen wie Scheiben oder Platten. Die beweglichen Teile werden in der Rohrleitung positioniert und steuern den Flüssigkeitsdurchfluss, indem sie den Öffnungsbereich verändern.

Wenn die Flüssigkeit durch das Ventil mit konstantem Durchfluss strömt, wird durch die Position der beweglichen Teile und die Fläche der Öffnung ein Widerstand erzeugt. Wenn der Widerstand zunimmt, wird der Flüssigkeitsdurchfluss eingeschränkt und die Durchflussmenge wird geregelt. Ein kleiner Öffnungsbereich erhöht die Durchflussgeschwindigkeit, während ein großer Öffnungsbereich die Durchflussgeschwindigkeit verringert.

In vielen Fällen wird ein Regelventil mit einem Regelkreis kombiniert, um einen konstanten Durchfluss zu gewährleisten.

Sensoren überwachen die Durchflussmenge, und das Steuersignal passt sich an, indem es die tatsächliche Durchflussmenge mit der Soll-Durchflussmenge vergleicht und die erforderlichen Anpassungen vornimmt. Auf diese Weise werden Durchflussschwankungen automatisch ausgeglichen und eine konstante Durchflussmenge sichergestellt.

Arten von Ventilen mit konstantem Durchfluss

Es gibt verschiedene Arten von Ventilen mit konstantem Durchfluss. Im Folgenden sind Beispiele für Ventile mit konstantem Durchfluss aufgeführt:

1. Durchflusswäscher-Typ

Ventile mit konstantem Durchfluss unter Verwendung von Gummi (Strömungswascher). Eine Gummiplatte mit kleinen Löchern wird im Durchflussweg platziert, um den Durchflusswegbereich zu begrenzen. Durch die Elastizität des Gummis wird der Durchflussbereich angepasst und eine konstante Durchflussmenge aufrechterhalten.

Es zeichnet sich dadurch aus, dass es relativ leicht zu reinigen und auszutauschen ist. Aufgrund der Verwendung von Gummi ist die Temperaturbeständigkeit jedoch oft gering.

2. Blendenausführung

Hierbei handelt es sich um ein Ventil mit konstantem Durchfluss, bei dem die Durchflussmenge durch eine in die Rohrleitung eingebaute Blende (Platte mit Löchern) geregelt wird. Die Geschwindigkeit und das Volumen des Flüssigkeitsstroms werden durch Änderung der Lochgröße der Blende gesteuert.

Der relativ einfache Aufbau macht die Herstellung und Handhabung einfach. Außerdem haben sie nur wenige bewegliche Teile und sind sehr zuverlässig und langlebig. Allerdings ist die Genauigkeit der Durchflussmenge oft gering.

3. Nadeltyp

Ventile mit konstantem Durchfluss verwenden lange, dünne, nadelähnliche bewegliche Teile (Nadeln), um die Durchflussmenge zu steuern. Durch die Feineinstellung der Nadel ist eine sehr präzise und feine Durchflussregelung möglich. Sie werden in Situationen eingesetzt, in denen ein hohes Maß an Kontrolle erforderlich ist.

Nadelventile haben eine allmähliche Öffnungs- und Schließcharakteristik. Da es sich allmählich öffnet und schließt, können plötzliche Änderungen und Schwankungen des Durchflusses unterdrückt werden. Sie sind im Allgemeinen kompakt gebaut und eignen sich daher für Umgebungen und Systeme mit geringem Platzangebot.

4. Membranventil

Ventile mit konstantem Durchfluss verwenden eine flexible Membran, die so genannte Membrane. Die Membrane wird aus hochfesten Materialien wie PTFE hergestellt. Dies verleiht ihnen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Flüssigkeiten und Umgebungen. Sie sind äußerst präzise und steuerbar und ermöglichen eine genaue Durchflussregelung.

Was ist eine Phasenkontrastmikroskopie?

Die Phasenkontrastmikroskopie ist eine Art der optischen Mikroskopie, bei der die Phasendifferenz des Lichts in einen Kontrast für die Beobachtung umgewandelt wird.

Bei der gewöhnlichen optischen Mikroskopie werden Unterschiede in den Reflexions- und Absorptionsspektren des Lichts von verschiedenen Teilen einer Probe als Helligkeits- oder Farbunterschiede (Kontrast) beobachtet. Bei der Betrachtung von nahezu transparenten, farblosen Materialien wie lebenden Zellen, Mikroorganismen und Bakterien sind diese Kontraste jedoch fast nicht vorhanden und Informationen wie die Form können nicht ermittelt werden.

Selbst farblose, transparente Materialien können an ihren Grenzen Lichtbeugung verursachen, wenn sich ihr Brechungsindex von dem ihrer Umgebung unterscheidet. Die Phasenkontrastmikroskopie nutzt die Phasendifferenz zwischen dem gebeugten Licht und dem Licht, das gerade durch das Material läuft, um einen Kontrast zwischen hell und dunkel zu erzeugen, der die Beobachtung farbloser, transparenter Materialien ermöglicht.

Anwendungen der Phasenkontrastmikroskopie

Phasenkontrastmikroskope werden in der Biologie und Medizin häufig zur Beobachtung von Zellkulturen und für klinische Untersuchungen eingesetzt. Die Untersuchung von Parodontitis-Bakterien in Zahnkliniken ist eine der Allgemeinheit bekannte Anwendung. Sie trägt dazu bei, Patienten zu motivieren, sich besser um ihre Mundgesundheit zu kümmern, indem sie ihnen den Zustand ihrer eigenen Mundbakterien bewusst macht.

Die Phasenkontrastmikroskopie ermöglicht die Beobachtung lebender Zellen, ohne dass die Probe angefärbt werden muss. Bei der Betrachtung farbloser Zellen mit einem herkömmlichen Lichtmikroskop wird die Probe zur Beobachtung angefärbt. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass das Anfärben zeitaufwändig ist und lebende Zellen abtötet.

Die Phasenkontrastmikroskopie eignet sich auch für die Analyse der giftigen Substanz Asbest. Es gibt mehrere Methoden zur Analyse von Asbest. Eine dieser Methoden ist die Dispersionsfärbemethode, bei der Kristalle in einer Immersionslösung mit einem bestimmten Brechungsindex unter einem Phasenkontrastmikroskop mit polarisiertem Licht bestrahlt werden und anhand der entstehenden Farbe festgestellt wird, ob es sich um Asbest handelt oder nicht.

Funktionsweise der Phasenkontrastmikroskopie

In einem Phasenkontrastmikroskop wird eine Phasenplatte nur an der Stelle eingesetzt, an der das direkte Licht zwischen Objektiv und Bildebene hindurchtritt, um die Phase des direkten Lichts um 1/4λ vor- oder zurückzustellen. Gleichzeitig wird ein ringförmiger ND-Filter eingesetzt, um die Intensität des direkten Lichts zu verringern, ohne jedoch die Phase oder Helligkeit des gebeugten Lichts zu verändern.

Durch diese Vorgänge wird die Phasendifferenz zwischen dem direkten Licht und dem gebeugten Licht 1/2 λ oder 0 und die Hell-Dunkel-Kontraste werden durch Interferenz erzeugt.

Mit anderen Worten: Der Bereich der plötzlichen Änderung des Brechungsindex, in dem gebeugtes Licht erzeugt wird, erscheint dunkel, weil das direkte Licht und das gebeugte Licht so miteinander interferieren, dass sie sich gegenseitig abschwächen, wenn die Phasendifferenz 1/2 λ beträgt. Dies ist der Dunkelkontrast. Ist die Phasendifferenz dagegen 0, erscheint die Stelle der abrupten Brechungsindexänderung hell, weil das direkte und das gebeugte Licht einander verstärkend überlagern. Dies ist der helle Kontrast.

Weitere Informationen zur Phasenkontrastmikroskopie

1. Probleme bei der optischen Mikroskopie

Bei der herkömmlichen Lichtmikroskopie lässt sich eine Substanz anhand von Unterschieden in der Intensität (Amplitude) und der Farbe (Wellenlänge) des durch die beobachtete Substanz durchgelassenen Lichts erkennen. Daher ist es zum Beispiel nicht einfach, den Unterschied oder die Grenze zwischen einer farblosen transparenten Substanz A und einer farblosen transparenten Substanz B zu erkennen, die mit einer farblosen transparenten Substanz A in Kontakt steht, selbst wenn sie mit einem gewöhnlichen Lichtmikroskop beobachtet werden.

Dies liegt daran, dass es keinen Unterschied in der Intensität und Farbe des durchgelassenen Lichts und keinen Kontrast zwischen A und B gibt. Unterscheiden sich jedoch die Brechungsindizes der Substanzen A und B, so wird das Licht an der Grenze zwischen ihnen in direktes Licht, das gerade durch die Probe hindurchgeht, und gebeugtes Licht, dessen Weg sich ändert, aufgeteilt. Da gebeugtes Licht dort entsteht, wo sich der Brechungsindex abrupt ändert, enthält es Informationen über die Grenzform und die innere Struktur der einzelnen Substanzen in der Probe.

Es ist wichtig zu wissen, dass gebeugtes Licht im Vergleich zu direktem Licht, das gerade durch die Probe läuft, um ein Viertel einer Wellenlänge (λ) (1/4 λ) verzögert ist. Eine solche Verzögerung um einen Bruchteil einer Wellenlänge wird als Phasendifferenz bezeichnet. Selbst wenn gebeugtes Licht erzeugt wird, ist die Phasendifferenz gering, da sie im Vergleich zum direkten Licht schwach ist.

Daher hat das resultierende Bildlicht, das die Summe aus direktem und gebeugtem Licht ist, eine Wellenform, die der des direkten Lichts ähnelt und bei der gewöhnlichen optischen Mikroskopie wird kein Kontrast zwischen hell und dunkel erzeugt.

2. Unterschied zwischen Phasenkontrast- und Differentialinterferenzmikroskopie

Neben der Phasenkontrast- ist die Differenzialinterferenzmikroskopie ein weiterer Mikroskopietyp, bei dem der Kontrast durch Lichtinterferenz erzeugt wird. Bei der differentiellen Interferenzmikroskopie wird das auf die Probe auftreffende Licht in zwei Polarisationen mit leicht unterschiedlichen Wegen aufgeteilt und die beiden Lichter interferieren miteinander, nachdem sie das Beobachtungsobjekt passiert haben, um einen Kontrast zu erhalten.

Sie ähnelt der Phasenkontrastmikroskopie insofern, als sie die Beobachtung unmöglich farbloser und transparenter Materialien ermöglicht. Während die Phasenkontrastmikroskopie jedoch einen Kontrast in Bereichen liefert, in denen sich der Brechungsindex der Probe abrupt ändert, liefert die differentielle Interferenzmikroskopie einen Kontrast in Bereichen, in denen ein Gradient in der Dicke oder im Brechungsindex der Probe vorhanden ist.

Was ist ein 3D-Drucker im Großformat?

3D-Drucker im Großformat sind 3D-Drucker, die auf die Modellierung großer Objekte spezialisiert sind und hauptsächlich für kommerzielle Zwecke eingesetzt werden.

Bislang wurden große Objekte oft manuell von Handwerkern auf der Grundlage ihrer Erfahrung hergestellt. 3D-Drucker im Großformat ermöglichen jedoch eine Fertigung, die nicht durch Erfahrung oder Zeit begrenzt ist.

3D-Drucker im Großformat können auch mehrere kleine Objekte gleichzeitig herstellen, was sie effizienter macht als kleine 3D-Drucker.

Anwendungen von 3D-Druckern im Großformat

3D-Drucker im Großformat haben eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Beispiele sind die Herstellung von großen Prototypen, Dekorationen, dreidimensionalen Schildern, Figuren, Innenräumen und Requisiten. Sie werden auch für die Herstellung von Gussformen verwendet.

In den letzten Jahren wurden 3D-Drucker im Großformat auch für die Modellierung von Häusern und Brücken eingesetzt, und es ist zu erwarten, dass sich das Anwendungsspektrum in Zukunft auf weitere Bereiche ausweiten wird.

Funktionsweise von 3D-Druckern im Großformat

Es gibt verschiedene Stapelverfahren, die in 3D-Druckern zum Einsatz kommen, wobei die Methode je nach Produkt unterschiedlich ist.

Das optische Gießverfahren ist ein Schichtbauverfahren, bei dem ultraviolettes Licht auf lichthärtendes Harz gestrahlt wird, und wird in vielen 3D-Druckern im Großformat eingesetzt, da es in relativ kurzer Zeit hergestellt werden kann. Das thermische Schmelz- und Laminierverfahren ist ein Verfahren zum Laminieren von Kunststoff, der durch eine Düse ausgestoßen wird, und kann technische Kunststoffe als Material verwenden, was es für Modellierungen, die eine lange Lebensdauer erfordern, effektiv macht.

Es ist wichtig, das richtige Produkt zu wählen, je nach der Anwendung des großen Objekts, das Sie herstellen möchten.

Weitere Informationen über 3D-Drucker im Großformat

1. Materialien für 3D-Drucker im Großformat

3D-Drucker im Großformat können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Neben den unten aufgeführten Materialien können auch Nylon, das flexibel ist und in Endprodukten verwendet wird, Polypropylen, das stark und säure- und laugenbeständig ist, sowie Gips verwendet werden.

ABS
ABS ist biege- und dehnungsfest und lässt sich leicht polieren und anderweitig bearbeiten. Allerdings ist ABS feuchtigkeitsempfindlich und kann bei der Herstellung großer Produkte verformt werden. Aufgrund seines niedrigen Preises eignet sich dieses Material für den Einsatz in der eigenen Fertigung.

PLA
Ein natürlich vorkommender Kunststoff namens PLA wird ebenfalls häufig als Material für 3D-Drucker im Großformat verwendet. Aufgrund seiner Härte und stabilen Leistung eignet es sich für die Herstellung großer Produkte. Es eignet sich jedoch nicht für Bearbeitungen wie das Polieren.

Metallische Werkstoffe
Für fortschrittliche Produkte können einige Modelle auch Metallmaterialien verarbeiten. Aluminium, Kupfer, Titan und Stahl können als Werkstoffe verwendet werden, aber natürlich sind diese Materialien auch teuer, so dass sie hauptsächlich für industrielle Anwendungen eingesetzt werden.

2. Der Preis von 3D-Druckern im Großformat

Obwohl die Preise für 3D-Drucker in den letzten Jahren gesunken sind, ist der Preis für 3D-Drucker im Großformat im Allgemeinen höher.

Der Preis für einen 3D-Drucker im Großformat für den industriellen Einsatz reicht von etwa 5.000 bis 10.000 USD für Modelle, die eine Vielzahl von Materialien verarbeiten können, und höher für Modelle, die eine Fertigung in großem Maßstab ermöglichen. Die Preisspanne für hochwertige 3D-Drucker, die Materialien wie Metalle und Keramiken einfärben oder verarbeiten können, liegt bei 50.000 USD oder mehr. Mit dieser Produktklasse können nicht nur Prototypen, sondern auch Endprodukte hergestellt werden.

3. Die Zukunft der 3D-Drucker im Großformat

3D-Drucker im Großformat werden voraussichtlich in einer Vielzahl von Bereichen zum Einsatz kommen. In der Bauindustrie beispielsweise werden 3D-Drucker im Großformat für die Gestaltung von Häusern und Brücken eingesetzt. Dies soll in Zukunft dazu beitragen, den Mangel an Ingenieuren zu beheben und die Bauarbeiten effizienter zu gestalten.

Auch in der Automobilindustrie wird die Modellierung von Karosserien, Reifen und anderen Bauteilen mit 3D-Druckern im Großformat vorangetrieben. In den letzten Jahren, mit dem Trend zu Elektrofahrzeugen und der zeitlichen Abstimmung des Bedarfs an neuen Geräten, wird dem Einsatz von 3D-Druckern mehr Aufmerksamkeit geschenkt.

Was ist eine Rundmutter?

Rundmuttern sind Muttern mit einer zylindrischen Form.

Sie bestehen in der Regel aus Metall und zeichnen sich durch ihr zylindrisches Aussehen im Vergleich zu den häufigeren Sechskantmuttern aus. Sie hat in der Mitte ein axiales Loch, in das eine Schraube oder ein Bolzen eingeführt wird, der durch Drehen der Mutter angezogen wird. Aufgrund ihrer zylindrischen Form gelten sie als schwieriger zu lösen als Sechskantmuttern. Der Grund dafür ist, dass das Gelenk der Mutter dazu beiträgt, die Kraft gleichmäßig zu verteilen.

Rundmuttern werden manchmal gewählt, weil eine stabile Befestigung erforderlich ist, insbesondere wenn sie in Umgebungen eingesetzt werden, die Vibrationen oder Stößen ausgesetzt sind. Außerdem haben sie eine zylindrische Form und gelten als ästhetisch ansprechend. Sie können daher verwendet werden, wenn dekorative Elemente erforderlich sind.

Rundmuttern werden häufig bei der Montage von Möbeln und Gebäuden verwendet. Aufgrund ihrer runden Form lassen sie sich leicht mit der Hand greifen und lösen. Dies ist bei der Durchführung von Wartungs- und Reparaturarbeiten von Vorteil.

Anwendungen von Rundmuttern

Rundmuttern werden aufgrund ihres ästhetischen Aussehens und ihrer schwer zu lösenden Konstruktion in einer Vielzahl von Branchen und Sektoren verwendet.

1. Möbel

Rundmuttern werden für die Befestigung und den Zusammenbau von Bauteilen verwendet. Rundmuttern können vor allem in Holz- und Metallmöbeln verwendet werden.

2. Innenausstattung und Kunstwerke

Aufgrund ihres dekorativen Charakters werden Rundmuttern gelegentlich in der Innenarchitektur, in der Kunst und in anderen Situationen verwendet, in denen ästhetische Elemente gefragt sind.

3. Kraftfahrzeuge

Rundmuttern werden auch bei der Montage und Wartung von Kraftfahrzeugen verwendet. Sie können zur Befestigung von Motorteilen, Aufhängungen und anderen Komponenten verwendet werden. Rundmuttern verbessern die Sicherheit von Fahrzeugen, da sie stabil sind und sich nicht so leicht lösen.

Rundmuttern zum Schweißen werden bei dünnen Stahlblechen verwendet, wenn es schwierig ist, Teile durch Gewindeschneiden festzuziehen. Die Muttern werden durch Punktschweißen oder andere Verfahren vormontiert.

Kreuzweise eingelegte Rundmuttern können auch in Fällen eingesetzt werden, in denen die Verbindung strukturell schwierig ist oder das Material schwach ist.

Funktionsweise der Rundmuttern

Rundmuttern dienen der Befestigung von Teilen und werden in Verbindung mit Bolzen oder Schrauben verwendet. Die Rundmutter erzeugt eine Befestigungskraft, indem sie die Schraube oder den Bolzen anzieht. Durch Drehen der Mutter bewegt sich die Schraube oder der Bolzen axial zur Mutter, wodurch sich die Kontaktfläche vergrößert. Dadurch erhöht sich die Reibungskraft und die Schraube oder der Bolzen wird fester angezogen.

Die Reibungskraft ist ein wichtiger Faktor, der das Lösen der Schraube oder des Bolzens erschwert. Rundmuttern haben eine zylindrische Form und zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, Kräfte gleichmäßig zu verteilen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Befestigungskraft gleichmäßig um die Schraube oder den Bolzen herum aufgebracht wird, was eine stabile Fixierung ermöglicht.

Für den Einsatz und die Verwendung von Rundmuttern sind jedoch entsprechende Kenntnisse erforderlich. Für eine sichere Verwendung ist es wichtig, das richtige Drehmoment und die richtigen Befestigungsverfahren zu beachten.

Arten von Rundmuttern

Es gibt verschiedene Arten von Rundmuttern. Je nach Anwendung und Anforderungen ist es wichtig, die richtige Größe und den richtigen Werkstoff der Rundmutter auszuwählen. Im Folgenden sind Beispiele für Rundmuttern aufgeführt:

1. Allgemeine Rundmutter

Hierbei handelt es sich um eine Rundmutter mit einer allgemeinen Form. Sie hat ein zylindrisches Aussehen und ein zentrales Schaftloch. Sie werden für die Befestigung durch Schrauben oder Bolzen verwendet.

2. Geflanschte Rundmutter

Eine Rundmutter mit einem Flansch an der Unterseite der zylindrischen Mutter. Der Flansch erstreckt sich über die Oberfläche des zu befestigenden Bauteils und sorgt so für eine größere Kontaktfläche und eine höhere Stabilität. Sie zeichnet sich auch durch ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen und Stößen des Bauteils aus. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie auch für Teile von Kraftfahrzeugmotoren verwendet.

3. Kreuzloch-Rundmutter

Diese Rundmutter hat eine zylindrische Form, ist aber seitlich in horizontaler Richtung gelocht. Durch die Querlöcher können Schrauben oder Bolzen zusätzlich gesichert werden. Durch die Querlöcher können Stifte oder Drähte hindurchgeführt werden, um zu verhindern, dass sich die Schraube oder der Bolzen lockert oder dreht. Dadurch wird die Stabilität der Befestigung verbessert.

Rundmuttern mit seitlichen Löchern werden manchmal in Automobilsportgeräten wie Motorrädern und Fahrrädern verwendet. Auch in Möbeln werden sie häufig verwendet.

Was ist ein 3-Phasenmotor?

Ein 3-Phasenmotor ist ein Elektromotor, der von einer dreiphasigen Wechselstromquelle angetrieben wird.

Sie werden häufig als Stromquelle für Industrieanlagen und Maschinen verwendet. Sie werden auch als Drehstrom-Asynchronmotoren bezeichnet und in der Regel mit einer dreiphasigen Wechselstromversorgung von 200 V AC betrieben.

3-Phasenmotoren bestehen aus einem Stator, einem Rotor, einer Abtriebswelle, einem Flansch und Kugellagern.

Anwendung von 3-Phasenmotoren

Wechselstromversorgungen werden in einphasige und dreiphasige unterschieden. Einphasig ist eine Wechselstromquelle, die hauptsächlich in Privathaushalten verwendet wird. Drehstrom hingegen ist eine Wechselstromquelle, die hauptsächlich in der Industrie verwendet wird.

3-Phasenmotor werden unter anderem für folgende Zwecke eingesetzt:

• Kompressoren
• Pumpen
• Ventilatoren
• Bandförderer
• Kräne
• Motoren für EVs

3-Phasenmotor sind vielseitig einsetzbar und werden in vielen anderen als den oben genannten Industriemaschinen verwendet.

Unter den Dreiphasenmotoren gibt es auch Schrittmotoren und Servomotoren, die zur präzisen Steuerung von Drehbewegungen verwendet werden. Diese werden bei automatisierten Maschinen wie z. B. industriellen Gelenkrobotern eingesetzt.

Funktionsweise von 3-Phasenmotoren

Bei einem 3-Phasenmotor werden die um 120° phasenverschobenen Statorspulen mit dreiphasigem Wechselstrom gespeist, und die Spulen – elektromagnetische Stahlbleche – wirken als Elektromagneten und bilden ein Magnetfeld in der elektrischen Maschine. Die Polarität des Elektromagneten wird durch die Richtung des in der Spule fließenden Stroms und das Rechtsgewindegesetz bestimmt.

Da die Wechselstromversorgung mit der Zeit phasenverschoben wird, dreht sich die Richtung des Magnetfelds mit der Zeit.

Es ist zu erkennen, dass sich die Richtung des Magnetfeldes des Stators ändert, wenn sich die Phasen der U-, V- und W-Phasen des dreiphasigen Wechselstromnetzes ändern.

Das rotierende Magnetfeld erzeugt Wirbelströme auf dem Rotor, und die Wirbelströme und das Magnetfeld erzeugen eine Kraft auf den Rotor. Infolgedessen wird an der rotierenden Motorwelle eine Kraft erzeugt. Die Richtung der Rotationskraft des Motors wird durch die Flemingsche Regel bestimmt.

Die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds, wenn sich der Rotor dreht, wird als Synchrondrehzahl bezeichnet. Die Synchrondrehzahl kann aus der Frequenz der Stromversorgung und der Anzahl der Statorpole berechnet werden.

Die tatsächliche Drehzahl des Rotors ist etwas langsamer als die Synchrondrehzahl. Das liegt daran, dass erst dann, wenn der magnetische Fluss die Rotorleiter kreuzt, ein induzierter Strom erzeugt wird, der den Rotor in Drehung versetzt.

Die Differenz zwischen der Synchrondrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl wird als Schlupf bezeichnet. Der Schlupf nimmt mit steigendem Lastmoment zu. Die Leistung (W) eines Motors kann anhand der Nenndrehzahl und des Nenndrehmoments berechnet werden.

Weitere Informationen zu 3-Phasenmotoren

1. Verdrahtung von 3-Phasenmotoren

Die Verdrahtung von 3-Phasenmotoren unterscheidet sich je nach Anlaufmethode. Hier werden vier verschiedene Anlaufmethoden vorgestellt.

Direktanlauf
Bei dieser Methode wird der Drehstrom über ein elektromagnetisches Schütz direkt an die Klemmen des 3-Phasenmotors angelegt. Die Verdrahtung ist einfach, aber der Strom, der während des Anlaufs durch den Motor fließt (Anlaufstrom), ist um ein Mehrfaches höher als der Nennstrom.

Er wird häufig für Motoren mit geringer Leistung und niedrigem Anlaufstrom verwendet.

Stern-Dreieck-Anlauf
Hierbei handelt es sich um eine Startmethode, bei der der Motor in Sternschaltung gestartet und dann auf Dreieckschaltung umgeschaltet wird.

Es gibt zwei Arten der Motorverdrahtung: Stern- und Dreieckverdrahtung. Die Sternschaltung erfordert einen um 1/3 geringeren Anlaufstrom als die Dreieckschaltung und ist daher die Anlaufmethode für 3-Phasenmotoren mit höherer Stromstärke.

Der Klemmenkasten eines Motors mit Stern-Dreieck-Anlaufsystem hat sechs Klemmen U, V, W und X, Y, Z. Die dreiphasige Stromversorgung wird an UVW bzw. XYZ angeschlossen. Außerhalb der Statorwicklungen befindet sich eine Schaltung mit einem kombinierten elektromagnetischen Schütz und Zeitschalter, die automatisch zwischen Stern- und Dreieckschaltung umschaltet.

Anfahren mit Drossel
Während des Anlaufs ist eine Drossel zwischen den 3-Phasenmotor und die Stromversorgung geschaltet, und der Stromkreis der Drossel wird einige Zeit nach dem Anlauf durch ein elektromagnetisches Schütz und eine Zeitschaltuhr unterbrochen.

Start mit Wechselrichter
Ein Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, das die Drehzahl eines 3-Phasenmotors steuert. Er kann die Leistung und Frequenz der dreiphasigen Wechselstromversorgung nach Belieben ändern.

Durch den Einbau eines Wechselrichters kann der Motor mit einer niedrigen Frequenz von wenigen Hz gestartet und der Anlaufstrom reduziert werden.

2. Drehzahl von 3-Phasenmotoren

Die Formel für die Berechnung der Drehzahl lautet: 120 x Frequenz des Wechselstromnetzes ÷ Anzahl der Pole.

Bei einem 4-poligen Motor mit einer Netzfrequenz von 50 Hz beträgt die Drehzahl zum Beispiel 120 x 50 ÷ 4 = 1500 U/min.

3-Phasenmotoren drehen sich jedoch mit einer leichten Verzögerung gegenüber der Netzfrequenz. Diese Verzögerung wird als Schlupfverhältnis ausgedrückt. Wenn das Schlupfverhältnis 5 % beträgt, ist die Drehzahl 1500 x (1-0,05) = 1425 U/min.

Um die Drehzahl eines 3-Phasenmotors zu regeln, muss entweder die Frequenz oder die Anzahl der Pole geregelt werden, aber die Anzahl der Pole kann aufgrund der Struktur des Motors nicht geändert werden. Daher wird die Drehzahl durch Änderung der Frequenz geregelt. Derzeit werden Umrichter zur Steuerung der Drehzahl von 3-Phasenmotoren verwendet.