月: 2023年7月

Was ist ein Tachogenerator?

Ein Tachogenerator ist ein Sensor, der an einer rotierenden Welle oder ähnlichem befestigt ist und als Reaktion auf die Drehzahl ein Gleichspannungssignal ausgibt.

Er wird verwendet, um die Drehzahl einer Welle zu erfassen und wird mit TG abgekürzt. ‚Tacho‘ in der Bezeichnung Tachogeneratoren leitet sich vom griechischen Wort takhos ab, das Geschwindigkeit bedeutet und ein Gerät, das zur Messung der Drehzahl eines Motors verwendet wird, heißt Tachometer.

‚Generator‘ bedeutet Erzeuger und ist ein Gerät, das Strom erzeugt. Tachogeneratoren werden so genannt, weil sie die Funktionen der Drehzahlmessung und der Stromerzeugung in sich vereinen. Sie werden in vielen Bereichen eingesetzt, da sie kompakt und zuverlässig sind und die Drehzahl mit hoher Genauigkeit messen können.

Anwendungen von Tachogeneratoren

Tachogeneratoren werden hauptsächlich zur Erfassung von Drehbewegungen in beweglichen Geräten eingesetzt.

Sie werden seit langem in Tachometern und Geschwindigkeitsmessern in Automobilen und Schiffen eingesetzt. Durch Anbringen eines Tachogenerators an der rotierenden Welle eines Motors o.ä. kann die Geschwindigkeit aus der Drehzahl berechnet werden. In den letzten Jahren werden alternativ häufig Impulsgeber eingesetzt, die kostengünstig und sehr genau sind.

Sie werden auch zur Drehzahlregelung in Werkzeugmaschinen eingesetzt. Sie werden zum Beispiel auch für die Positionierung von Roboterarmen verwendet. Im Allgemeinen werden sie für Geräte verwendet, die eine hochpräzise Drehzahl- und Lageregelung erfordern.

Auch andere allgemeine Anwendungen zur Messung der Drehgeschwindigkeit sind möglich. Sie können zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit von Kränen und zur Erfassung der Geschwindigkeit von Armantrieben verwendet werden.

Funktionsweise des Tachogenerators

Ein Tachogenerator besteht aus einem Rotor, Bürsten und einem Stator/Gehäuse.

1. Rotor

Der Rotor ist die Komponente, die sich mit der rotierenden Welle dreht. Im Inneren ist eine Spule gewickelt.

Die Spule ist ein Draht, der um den Kern des Rotors gewickelt ist und dazu dient, durch Änderungen des Magnetfelds eine Gleichspannung zu erzeugen. Wenn sich der Rotor dreht, fließt der magnetische Fluss durch die Spule und induziert eine induzierte elektromotorische Kraft in der Spule.

Die Richtung der positiven/negativen induzierten elektromotorischen Kraft kehrt sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Welle um, so dass neben der Drehzahl auch die Drehrichtung bestimmt werden kann.

2. Bürsten (Kommutator)

Dies ist ein Bauteil, das mit dem Rotor des Tachogenerators in Berührung kommt. Sie dient dazu, die Polarität der an die Spule angelegten Spannung umzuschalten. Sie bestehen hauptsächlich aus Materialien wie Kohlenstoff.

Längerer Gebrauch kann zu erhöhtem Verschleiß führen, der eine regelmäßige Wartung oder einen Austausch erforderlich machen kann. Wenn die Bürsten in der falschen Position in Kontakt kommen oder wenn der Kontakt durch Schmutz oder Rost verschlimmert wird, kann es außerdem sein, dass die Drehzahl nicht genau erfasst werden kann.

3. Stator und Gehäuse

Der Stator ist die Komponente, die das Magnetfeld für den Rotor bereitstellt. Es werden hauptsächlich Permanentmagnete verwendet.

Das Gehäuse schützt den Rotor und die Dauermagnete im Inneren und macht sie weniger anfällig für äußere Umwelteinflüsse. Es ist im Allgemeinen in einem Metallgehäuse untergebracht und wird von Lagern getragen.

Das Gehäuse wird aus dauerhaften, hitze- und korrosionsbeständigen Materialien hergestellt. Stahl und Edelstahl sind Beispiele dafür. In einigen Fällen sind hochpräzise Bearbeitungstechniken erforderlich.

Das Gehäuse ist häufig mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen versehen. So können die vom Tachogenerator ausgegebenen Signale entnommen und extern zugeführt werden. Das Gehäuse ist außerdem mit Befestigungslöchern und Schlitzen für die mechanische Befestigung und die Verdrahtung versehen.

Auswahl eines Tachogenerators

Bei der Auswahl eines Tachogenerators sollten der Drehzahlbereich und die Ausgangsspannung berücksichtigt werden.

Tachogeneratoren geben ein Signal bei einer Drehzahl innerhalb eines bestimmten Bereichs ab. Es ist daher wichtig, den Drehzahlbereich des Zielgeräts zu überprüfen. Der zu verwendende Tachogenerator muss innerhalb dieses Bereichs ausgewählt werden.

Auch die Ausgangsspannung und andere Faktoren müssen entsprechend den Anforderungen des zu verwendenden Systems gewählt werden. Im Allgemeinen ist der Ausgang eines Tachogenerators eine Gleichspannung, doch kann bei Bedarf eine Schaltung zur Umwandlung in Wechselspannung eingebaut werden.

Was sind Zeitserver?

Zeitserver sind Server, die aktuelle Zeitinformationen über TCP/IP-Netze wie das Internet verbreiten.

Sie verwenden NTP (Network Time Protocol), um die Zeit zwischen den Servern zu synchronisieren und die Clients über die genaue aktuelle Zeit zu informieren. Jeder Client-PC kann über dieses Protokoll mit dem Zeitserver kommunizieren und die aktuelle Zeit abfragen.

Darüber hinaus beziehen nicht nur die Client-PCs, sondern auch die Router und andere Netzwerkgeräte im Netzwerk die Zeitdaten vom Zeitserver, um ihre Prozesse mit der richtigen Zeit zu synchronisieren. Die Zeitsynchronisation mit Hilfe eines Zeitservers ermöglicht es, dass alle Geräte im System zur gleichen Zeit aufzeichnen und die Protokolle zwischen den Geräten im Netzwerk abgeglichen werden können.

Anwendungen von Zeitservern

Zeitserver werden zur Bereitstellung von Zeitdaten für Geräte verwendet, die eine genaue Zeitangabe benötigen.

1. IT-Systeme

IT-Systeme benötigen eine genaue Zeitsynchronisation. In einer Umgebung mit mehreren Servern ist zum Beispiel eine genaue Zeitsynchronisation zwischen ihnen erforderlich.

Zeitstempel in Protokolldateien sind genauer, was die Fehlersuche erleichtert.

2. Sicherheitsmaßnahmen

Bei Sicherheitsmaßnahmen erleichtert z. B. die genaue Aufzeichnung von Anmeldezeiten die Erkennung und Untersuchung von unbefugten Anmeldungen.

3. Geschäftsleben

Eine genaue Zeitsynchronisierung kann auch im Geschäftsleben notwendig sein. So erfordert beispielsweise der internationale Handel eine genaue Zeitsynchronisation, da es Börsen und Banken in verschiedenen Ländern gibt.

Eine genaue Zeitsynchronisierung ist auch für das Online-Shopping unerlässlich. Sie ist aufgrund der großen Anzahl zeitbezogener Transaktionen wie Bestellungen und Zahlungen unerlässlich.

4. Wissenschaft und Technik

Eine genaue Zeitsynchronisierung ist auch in Wissenschaft und Technik erforderlich. Beobachtungen in der Astronomie und Meteorologie zum Beispiel erfordern eine genaue Zeitsynchronisation. Die Ergebnisse dieser Beobachtungen können genau aufgezeichnet werden, was präzisere Vorhersagen und Analysen ermöglicht.

Wie bereits erwähnt, werden Zeitserver in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Der Bedarf an genauer Zeitsynchronisation besteht nicht nur in IT-Systemen und in der Wirtschaft, sondern auch in den Bereichen Wissenschaft und Technik. Die genauen Zeitinformationen, die von Zeitservern bereitgestellt werden, tragen in vielen verschiedenen Situationen dazu bei.

Funktionsweise von Zeitservern

Zeitserver tauschen Zeitinformationen in der Regel über das NTP-Protokoll (Network Time Protocol) aus, ein Protokoll zur Zeitsynchronisierung in TCP/IP-Netzen, das verschiedene Funktionen für eine genaue Zeitsynchronisierung bietet.

Bei NTP fordert ein Client Zeitinformationen von einem Zeitserver an. Der Zeitserver sendet die genauen Zeitinformationen, die er besitzt, an den Client. Diese Zeitinformationen umfassen genaue Zeitangaben, die von hochpräzisen Uhren wie Atomuhren oder GPS stammen. Der Client spiegelt die empfangenen Zeitinformationen in seiner eigenen Uhr wider, um eine genaue Zeitsynchronisation zu erreichen.

NTP ermöglicht es den Clients auch, Zeitinformationen von mehreren Zeitservern abzurufen, wenn es mehrere Zeitserver gibt. Dies ermöglicht eine noch genauere Zeitsynchronisation. Darüber hinaus bietet NTP Funktionen zur Kompensation von Netzwerkverzögerungen und Zeitfehlern, die bei der Zeitsynchronisation auftreten. Dies ermöglicht eine genauere Zeitsynchronisation.

Zusätzliche Informationen zu Zeitservern

Uhrenhierarchie

NTP arbeitet mit einer hierarchischen Struktur zum Zwecke des Lastausgleichs. Die Schichten sind mit 0, 1, 2 … nummeriert, je höher die Nummer, desto weiter entfernt vom Hauptzeitserver, desto größer der Fehler.

Stratum 0 ist die Atomuhr. Die von der Atomuhr gelieferte extrem genaue Zeit wird verwendet, um die von der RTC selbst gelieferte Zeit zu korrigieren.

Was ist eine Zahnriemenscheibe?

Zahnriemenscheiben sind mechanische Elemente, die zur präzisen Synchronisierung mehrerer Komponenten verwendet werden, z. B. bei Verbrennungsmotoren und Automotoren.

Es handelt sich um eine Art von Riemenscheibe, die zur Kraftübertragung mit Hilfe eines Riemens verwendet wird. Grundsätzlich werden Zahnriemen und Zahnriemenscheiben als Satz verwendet.

Sie dienen insbesondere dazu, die Nockenwelle und die Kurbelwelle im Motor genau zu synchronisieren und die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile zu steuern. Zahnriemenscheiben sind zahnradförmige Bauteile, die den Zahnriemen zwischen Nocken- und Kurbelwelle antreiben, der sich in einem genauen Winkel dreht.

Der Zahnriemen muss aus hochwertigen Materialien hergestellt und präzise konstruiert sein, da er einen erheblichen Einfluss auf die Motorleistung und den Kraftstoffverbrauch hat. Beim Wechsel des Zahnriemens wird in der Regel auch die Zahnriemenscheibe ausgetauscht.

Anwendungen von Zahnriemenscheiben

Eine bekannte Verwendung von Zahnriemenscheiben ist der Einsatz in Automotoren. Der Motor hat Einlassventile, die das Luftgemisch in die Zylinder einlassen und Auslassventile, die die Abgase nach der Verbrennung ausstoßen. Die Ventile werden durch Nockenwellen geöffnet und geschlossen und Zahnriemenscheiben werden zum Antrieb der Nockenwellen verwendet.

Die Einlass- und Auslassventile müssen sich in Übereinstimmung mit der Zeitsteuerung der Kolben öffnen und schließen, die sich bei hoher Geschwindigkeit auf und ab bewegen. Wenn die Steuerzeiten nicht stimmen, kommt es zu einer Fehlfunktion oder einem Ausfall des Motors.

Damit der Motor Leistung erzeugen kann, müssen die Kolbenbewegung, das Öffnen und Schließen der Ventile und der Zündzeitpunkt aufeinander abgestimmt sein. Zahnriemen und Zahnriemenscheiben übernehmen diese Aufgabe.

Sie werden manchmal in anderen Maschinen als in Kraftfahrzeugen verwendet, wo die Zeitsteuerung der internen Komponenten aufeinander abgestimmt werden muss. Sie werden auch in Produktionslinien für Industrieprodukte wie Druck- und Textilmaschinen eingesetzt.

Funktionsweise der Zahnriemenscheiben

Zahnriemenscheiben sind ineinander greifende Getriebe. Wie ein Zahnrad haben sie eine bestimmte Anzahl von Zähnen, und die Zeitsteuerung kann durch die Einstellung der Zähnezahl angepasst werden. Wenn die Zahnriemenscheiben auf der Antriebsseite eine Zähnezahl von 20 und auf der Getriebeseite eine Zähnezahl von 40 haben, ergeben zwei Umdrehungen auf der Antriebsseite eine Umdrehung auf der Getriebeseite.

Wenn die Anzahl der Zähne falsch eingestellt ist, weicht das Timing bei jeder Umdrehung ab, was zu Schäden an der Maschine oder Anlage führen kann. Andernfalls wird das Zahnprofil und die Teilung der Riemenscheibe in Verbindung mit dem Zahnriemen verwendet.

Zahnriemenscheiben sind in den verschiedensten Ausführungen erhältlich und können auf Wellen unterschiedlicher Art montiert werden. Es gibt sie mit Passfedernut, mit Wellenloch, mit Gewindelöchern und ohne Passfedern (mit integrierten Befestigungselementen) und sie können überall montiert werden.

Arten von Zahnriemenscheiben

Es gibt verschiedene Arten von Zahnriemenscheiben, die nach Zahnform und Abmessungsnormen unterschieden werden.

1. Zolltyp

In der Inch-Reihe sind die trapezförmigen Typen MXL, XL, L und H erhältlich. Sie werden für die allgemeine Übertragung und den Transport von leichten Lasten verwendet.

2. Millimetersystem

Im Millimetersystem gibt es die trapezförmigen T- und AT-Typen, die S- und R-Typen für die Übertragung hoher Drehmomente und die H-Typen für die hochpräzise Positionierung. Der H-Typ wird dort eingesetzt, wo eine besonders hohe Genauigkeit erforderlich ist. Der trapezförmige Typ wird häufig zum Fördern verwendet. Der AT-Typ hat eine zulässige Spannung, die 1,3-mal so hoch ist wie die des T-Typs, und kann für das Fördern schwerer Lasten verwendet werden.

Auswahl einer Zahnriemenscheibe

Bei der Auswahl von Zahnriemenscheiben ist aufgrund der großen Vielfalt an Typen und Normen Vorsicht geboten. Die Auswahl der Zahnriemenscheiben sollte auf der Grundlage der Einsatzbedingungen, der Berechnungslast, des Sicherheitsfaktors usw. erfolgen.

1. Prüfung der Einsatzbedingungen

Klären Sie zunächst die Einsatzbedingungen. Bestimmen Sie die Übertragungsleistung anhand der Nennleistung der Antriebsmaschine und ermitteln Sie den Korrekturfaktor anhand der Einsatzbedingungen. Die Methode zur Bestimmung des Korrekturfaktors ist in den Unterlagen des Herstellers beschrieben.

Er kann z. B. aus dem Vorhandensein von sich wiederholenden Lasten, Vibrationen und der Anzahl der Betriebsstunden pro Tag bestimmt werden. Die mit dem Korrekturfaktor multiplizierte Übertragungsleistung wird als Bemessungsleistung bezeichnet, d. h. als die bei der Auswahl verwendete Übertragungsleistung.

2. Bestimmung von Zahnprofil und Riemenbreite

Als nächstes wird eine vereinfachte Auswahltabelle verwendet, um den Riementyp (Zahnprofil) auf der Grundlage der Scheibendrehzahl und der Auslegungsleistung auszuwählen. Die vereinfachte Auswahltabelle ist in den Auswahlunterlagen der einzelnen Hersteller zu finden.

Nach der Bestimmung des Zahnprofils wird aus der Scheibendrehzahl mit Hilfe der Standard-Übertragungsleistungstabelle die Standard-Übertragungsleistung ermittelt. Die erforderliche Riemenbreite wird aus der Auslegungs-, der Normübertragungsleistung, der Normriemenbreite und dem Eingriffskoeffizienten ermittelt.

3. Montageart und Riemenlänge

Wählen Sie die Montagebedingungen aus, z. B. ob ein Flansch angebracht werden soll und wie viele Abstände von Welle zu Welle festgelegt werden sollen. Der Riemenspannmechanismus wird ebenfalls entworfen und die Einbaumaße und die Riemenlänge werden festgelegt.

4. Werkstoff

Zu den Riemenscheibenmaterialien gehören Aluminium und Eisen, die je nach Anwendung ausgewählt werden müssen. Eisen oder rostfreier Stahl wird verwendet, wenn Festigkeit erforderlich ist. Aluminium wird häufig für Präzisionspositionierungen verwendet, bei denen ein geringes Trägheitsmoment erforderlich ist.

Was ist eine Sortiermaschine?

Eine Sortiermaschine ist ein Sortierförderer mit einer hohen Sortierleistung.

Sie sind mit einer Reihe von verzweigten Förderstrecken ausgestattet und sortieren die Waren nach ihrem Bestimmungsort. Dies bedeutet, dass große Mengen von Waren in kurzer Zeit und zu geringeren Kosten genau sortiert werden können, ohne dass manuelle Eingriffe erforderlich sind.

Der Betrieb von Sortiermaschinen setzt die Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Durchsatz des Distributionszentrums voraus, die vollständig durch das System gesteuert werden müssen. Je nach Sortiermaschinen-System sind verschiedene Modelle erhältlich.

Anwendungen von Sortiermaschinen

Sortiermaschinen automatisieren die Arbeit des Sortierens einer Vielzahl von Waren in großen Distributionszentren und können große Mengen von Waren in kurzer Zeit ohne manuellen Eingriff sortieren. Es gibt eine Vielzahl von Modellen, darunter Quergurt-, Schalen-, Gleitschuh- und Pop-up-Sortierer, die je nach Verwendungszweck der Waren ausgewählt werden können.

Funktionsweise der Sortiermaschinen

Sortiermaschinen sind die Hardware, die den Sortiervorgang durchführt. Da sie mit einer Verzweigungsfunktion im Transportweg ausgestattet sind, werden die Systeme in großen Distributionszentren gebaut und zentral verwaltet. Für den Aufbau der Systeme sind hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten und Kapazitäten erforderlich. Die Konfiguration und das Prinzip der einzelnen Modelle unterscheiden sich wie folgt:

1. Gleitschuh-Typ

Ein plattenförmiger Schuh wird verwendet, um Waren zu fördern, während der Schuh gleitet. Ein Ausschiebemechanismus an der Förderfläche ermöglicht ein sanftes Ausschieben des Fördergutes mit reduziertem Aufprall.

2. Quergurt-Typ

Ein kurzes Förderband wird verwendet, um eine Schale zu bilden, die es ermöglicht, die Güter zu transportieren, während sie sortiert werden. Das Fördergut selbst bewegt sich nicht, kann aber mit geringer Reibung sortiert werden.

3. Schalen-Typ

Die Struktur ist für den Transport von Gütern in einzelnen Kisten ausgelegt.

4. Pop-up-Typ

Das Förderrad wird gedreht und zum Sortieren auf und ab bewegt.

5. Drehtisch-Typ

Die Sortierung erfolgt auf einem Drehtisch mit Hilfe einer Rollenbahn. 

6. Schiebersystem

Das Förderband oder die Waren können zum Sortieren herausgeschoben werden.

7. Umleitsystem

Dieses System sortiert durch Schwenken eines auf dem Förderer installierten Leitblechs.

8. Kippschalensystem

Das Tablett wird mit Produkten beladen, deren Barcodes gelesen wurden und das Tablett kippt je nach Zielort und führt die Produkte in Kartons usw. zu.

Arten von Sortiermaschinen

Sortiermaschinen können in zwei Typen eingeteilt werden: Förderbandmaschinen und Robotermaschinen.

1. Förderband-Typ

Fördersortierer sortieren kontinuierlich die von Förderbändern transportierten Materialien. Sie werden in großen Lagern eingesetzt und benötigen eine große Aufstellfläche.

2. Roboter-Typ

Der Roboter unterscheidet sich vom Förderband-Typ dadurch, dass der Roboter die Produkte einzeln transportiert und sortiert. Sie lassen sich leicht mit Hilfe von Paletten oder Tischen einführen und können auch in kleineren Lagern eingesetzt werden.

Auswahl einer Sortiermaschine 

Es gibt eine Vielzahl von Sortiermaschinen und jede Art und Funktion hat ihre eigenen Vor- und Nachteile.

1. Gleitschuh-Typ

Dieser Typ besitzt eine hohe Sortierkapazität, kann eine breite Palette von Warenformen und -gewichten verarbeiten, von kleinen bis zu langen Artikeln. Der Gleitschuhtyp ist aufgrund seiner hohen Sortierkapazität und seiner geringen Auswirkung auf die Waren der gängige Typ. Er wird für die Sortierung von zerbrechlichen Gütern und Sackware verwendet.

2. Quergurt-Typ

Dieser Typ kann Güter auf einem Förderband transportieren und sortieren, ohne die Güter zu beeinträchtigen. Es gibt jedoch eine Grenze für die Größe, die auf das Tablett gelegt werden kann. Durch Anpassung der Größe des Bandes kann es für kleine bis große Formate verwendet werden.

3. Schalen-Typ

Diese Konstruktion verhindert, dass die Säcke mit Sackware zerdrückt werden. Der Schalentyp ist beliebt für Sackware wie Kleidung.

4. Pop-up-Typ

Das Pop-up-System bewegt sich sanft auf und ab und ermöglicht eine sanfte und schnelle Sortierung. Es ist geeignet für schwere Gegenstände wie Flaschen und Pappe.

5. Drehtisch-Typ

Hierbei handelt es sich um eine sehr einfache Sortiermaschine mit einem sehr einfachen Mechanismus. Es ist in hohem Maße skalierbar, aber die Größe der Gegenstände, die auf dem Drehtisch platziert werden können, ist begrenzt. Er ermöglicht eine präzise Ausrichtung und stabile Sortierung.

6. Schiebersystem

Neben den Modellen, die das Förderband an der Kreuzung ausschieben, gibt es auch Schiebersysteme, die das fließende Förderband in bestimmte Fächer fallen lassen. Sie sind auf die schnelle Sortierung von Büchern spezialisiert.

7. Umleitsystem

Dieses System ist sehr einfach aufgebaut und kann für eine Vielzahl von Größen verwendet werden. Es eignet sich für Standorte mit kontinuierlicher Sortierung wie LKW-Terminals und Transportlager. Diese Sortiermethode wird auch auf Flughäfen eingesetzt.

8. Kippschalensystem

Dieses System wird für die stückweise Sortierung verwendet und ermöglicht eine gleichzeitige Kontrolle und Sortierung, so dass eine doppelte Kontrolle nicht erforderlich ist.

Was ist Zeolith?

Zeolith sind kristalline Alumosilikate. Ihre Hauptbestandteile sind Silizium, Aluminium und Sauerstoff, die eine poröse Kristallstruktur bilden. Die kleinste Grundeinheit eines Zeolithen ist der SiO4-Tetraeder, der in drei Dimensionen aufgebaut ist. Ein Teil des Siliziums wird durch Aluminium ersetzt, um das herum sich Kationen zur Regulierung der Ladung befinden.

Im Allgemeinen verfügen Zeolithe über Ionenaustausch- und Adsorptionskapazitäten, die sich aus ihrer einzigartigen kristallinen Struktur ergeben. Diese Eigenschaft findet Anwendung in der Gasadsorption, dem Kationenaustausch und der Katalyse.

Anwendungen von Zeolithen

Zeolith hat zahlreiche Poren auf molekularer Ebene und ihre Struktur verleiht ihr eine Vielzahl von Eigenschaften wie Adsorption, Ionenaustausch und katalytische Kapazität.

Zeolith kann entsprechend seiner Porengröße Moleküle sieben. Diese Eigenschaft wird genutzt, um Wasser und Verunreinigungen aus Gasen und Lösungsmitteln zu entfernen. Es wird auch als Bodenverbesserer, Wasseraufbereitungsmittel, Kohlendioxid- und Stickstoffadsorbentien und als Katalysatoren für petrochemische Produkte verwendet.

Funktionsweise von Zeolithen

Zeolithe sind poröse kristalline Alumosilikate, die aus einer Kombination von SiO4- und AlO4-Tetraedern bestehen, wobei die Aluminiumsubstitutionsstellen negativ geladen sind, so dass Kationen wie Natrium und Kalium in der Kristallstruktur vorhanden sind, um die Ladung auszugleichen. Zeolithe sind aus SiO4-Tetraedern und AlO4-Tetraedern aufgebaut.

Zeolithe weisen eine Vielzahl von Kristallstrukturen auf, die aus einer Kombination von SiO4- und AlO4-Tetraedern bestehen. Inzwischen wurden mehr als 240 verschiedene Strukturen gefunden, die sich in Bezug auf Porengröße und Adsorptionskapazität stark unterscheiden.　

Es gibt drei Hauptarten von Zeolithen: natürliche Zeolithe, synthetische Zeolithe und künstliche Zeolithe. Es gibt viele Arten von natürlichem Zeolith, darunter Borit, Mordenit und Klinoptilolith. Viele von ihnen weisen keine einheitliche Kristallstruktur auf und kommen zusammen mit Quarz und Karbonaten vor. Synthetische Zeolithe sind künstlich synthetisierte Zeolithe. Sie zeichnen sich durch höhere Adsorptions- und Ionenaustauschkapazitäten aus als natürliche Zeolithe, sind aber teurer in der Synthese. Künstliche Zeolithe sind Zeolithe, die ohne die hohen Kosten der synthetischen Zeolithe synthetisiert wurden. Sie können durch Reaktion von Kohleasche mit Natronlauge synthetisiert werden. Durch Variation der Formulierung und der Bedingungen können künstliche Zeolithe mit hoher Funktionalität synthetisiert werden.

Wasseraufbereitung mit Zeolithen

Zeolithe wurden als Material für Trennmembranen verwendet. Zeolithe können zu anorganischen Membranen, den so genannten Umkehrosmosemembranen, verarbeitet werden, um organische Lösungsmittel zu dehydrieren, Wasserdampf aus Gasen zu entfernen und Salz aus Meerwasser zu entfernen. Bei der Dehydratisierung von organischen Lösungsmitteln wird beispielsweise der geringe Unterschied im Molekulargewicht zwischen organischen Lösungsmittelmolekülen und Wassermolekülen genutzt, um Wasser zu entfernen. Hydrophile organische Lösungsmittel wie Ethanol, Isopropylalkohol, Butanol, Ethylacetat und Aceton können ebenfalls dehydriert werden.

Die Verwendung von Zeolithen zur Wasseraufbereitung hat drei Vorteile:

Der erste besteht darin, dass sie aufgrund ihrer einheitlichen Porengröße durch Molekularsiebe mit hoher Präzision getrennt werden können. Zeolithe werden als Molekularsiebe bezeichnet, weil sie auf molekularer Ebene zahlreiche Poren haben und auf molekularer Ebene gesiebt werden können.

Zweitens können sie aufgrund ihrer Hitze- und Chemikalienbeständigkeit bei hohen Temperaturen eingesetzt und für eine Vielzahl von Substanzen verwendet werden. Insbesondere können sie für Chemikalien verwendet werden, die für den menschlichen Körper schädlich sind wie z. B. die in Chemieanlagen und Farbenfabriken verwendeten Chemikalien.

Drittens sind die Zeolithe selbst in einer Vielzahl von Typen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Porengrößen erhältlich. Dies ermöglicht einen wesentlich größeren Spielraum bei der Behandlung, da das Material je nach dem zu behandelnden Objekt und der Anwendung ausgewählt werden kann.

Mit der Zusammensetzung des Zeoliths ändern sich auch die Eigenschaften der Wasseraufbereitung. So enthalten Zeolithe beispielsweise einen hohen Anteil an Silizium (Si) und Aluminium (Al). Wenn das Si/Al-Verhältnis niedrig ist, werden sie hydrophiler und weisen hohe Wasseradsorptionseigenschaften auf, so dass sie sich zur Entwässerung von Lösungsmitteln und anderen Substanzen eignen. Wird das Si/Al-Verhältnis hingegen erhöht, nimmt die Hydrophobie zu und die chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und anderen Stoffen ist hoch, so dass sich Zeolithe für die Behandlung stark säurehaltiger Chemikalien eignen.

Umweltschutz mit Zeolithen

Zeolithe werden aufgrund ihrer Adsorptions- und Ionenaustauschfähigkeit für den Einsatz in der Landwirtschaft und im Umweltschutz immer interessanter.

Zeolithe können in Teichen, Sümpfen und Böden eingesetzt werden, um Schwermetalle und Eutrophierung verursachende Komponenten zu adsorbieren und so die Umwelt von Wasser und Boden zu schützen. Zeolithe eignen sich auch sehr gut zur Desodorierung und zum Abbau von giftigen Bestandteilen in Autoabgasen und zur Erhaltung eines normalen Luft-, Wasser- und Bodenmilieus.

Darüber hinaus werden Zeolithe auch in der Landwirtschaft und im Gartenbau eingesetzt. Zeolithe haben regelmäßige Poren, die eine ausreichende Belüftung ermöglichen. Wenn man Erde mit Zeolithen mischt, entsteht ein Boden, der auch für die Wurzeln ausreichend mit Sauerstoff versorgt ist, was das Pflanzenwachstum verbessert. Zeolith kann außerdem eine Vielzahl von Stoffen adsorbieren, so dass ein Teil der Düngemittelbestandteile zurückgehalten wird, während den Pflanzen eine moderate Menge zugeführt wird. Es kann auch den Boden reinigen, indem es Verunreinigungen aus dem Boden adsorbiert. Aus Zeolithen herausgelöste Mineralien können auch als Pflanzennährstoffe verwendet werden. Beispiele für Anwendungen im Gartenbausektor sind Topfpflanzen, Vasen und Hydrokulturen.

Anwendungen im Bereich Energie und Petrochemie

Zeolithe sind eines der wichtigsten katalytischen Materialien in der Petrochemie. Zeolithe werden für die Isomerisierung, das Cracken und die Aromatisierung von Kohlenwasserstoffen sowie für die Herstellung von Heizölen wie Benzin aus Methanol verwendet. Ein besonders repräsentatives Beispiel ist das katalytische Wirbelschichtcracken (FCC: Fluid Catalytic Cracking). Dabei handelt es sich um eine Reaktion, bei der Komponenten aus dem vorgelagerten Rohöl in Moleküle mit geringerem Kohlenstoffgehalt aufgespalten werden, ein Verfahren, bei dem Komponenten mit höherem Mehrwert, wie z. B. Benzin, hergestellt werden und das heute aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken ist.

In den letzten Jahren wurden auch Trennmembranen auf Zeolithen-Basis entwickelt, um Kohlendioxid aus Biogas, Erdgas, Kohlevergasung, kombinierter Stromerzeugung usw. zu entfernen, die als Energiequellen mit geringen Umweltauswirkungen Aufmerksamkeit erregen, wodurch Zeolithe im Energie- und Umweltbereich sehr wichtig werden.

Was ist eine keramische Beschichtung?

Keramische Beschichtungen sind Farben, bei denen Keramikpartikel in Urethan- oder Silikonfarben gemischt werden.

Sie zeichnen sich durch hohe Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit, Wasserbeständigkeit und chemische Beständigkeit aus und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Keramikpartikel werden aus Oxiden wie Siliziumdioxid und Tonerde hergestellt und sind sehr haltbar und hitzebeständig. Die Zugabe dieser Keramikpartikel zu Farben macht diese härter und verbessert ihre Abriebfestigkeit und chemische Beständigkeit.

Sie werden häufig dort eingesetzt, wo eine lange Haltbarkeit erforderlich ist, wie z. B. bei Auto- und Schiffsanstrichen. Sie sind besonders für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet. Sie werden auch dort eingesetzt, wo Wasserbeständigkeit erforderlich ist, z. B. bei der Lackierung von Haushaltswaren und Gebäudeaußenflächen.

Anwendungen keramischer Beschichtungen

Keramische Beschichtungen werden aufgrund ihrer Langlebigkeit und ihrer wasserabweisenden Eigenschaften in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.

1. Automobilindustrie

In der Automobilindustrie werden keramische Beschichtungen für das Äußere und Innere von Fahrzeugen verwendet. Aufgrund ihrer Langlebigkeit und ihres geringen Gewichts werden sie häufig für Luxus- und Sportwagen verwendet und bleiben lange Zeit schön. Sie werden auch verwendet, um die Wasserdichtigkeit und Abriebfestigkeit von Schiffen zu verbessern, und sie werden für den Anstrich von Schiffsböden verwendet, um die Haltbarkeit zu erhöhen.

2. Bauwesen

Es wird manchmal an den Außenwänden von Gebäuden verwendet. Da es extrem wasserbeständig ist, kann es die Außenwände von Gebäuden vor Regenwasser schützen. Außerdem hat es ein hohes Wärmerückstrahlvermögen, was dazu beiträgt, den Temperaturanstieg in Gebäuden im Sommer zu verringern.

3. Sonstiges

Zu den sonstigen Anwendungen gehören Beschichtungen für Industrie- und Haushaltsprodukte. Es eignet sich besonders für die Beschichtung von Produkten, die unter hohen Temperaturen verwendet werden. Als Haushaltsprodukt wird es als Anstrich für Küchengeräte und Badezimmerprodukte verwendet.

Funktionsweise von keramischen Beschichtungen

Keramische Beschichtungen unterscheiden sich von gewöhnlichen Farben dadurch, dass sie Keramikpartikel enthalten. Sie bestehen aus Keramikpartikeln, Pigmenten und Harzen. Keramikpartikel werden aus Oxiden wie Siliziumdioxid und Tonerde hergestellt. Sie sind sehr hart und hitzebeständig und können Farben beigemischt werden, um die Härte und chemische Beständigkeit des Farbfilms zu verbessern.

Keramische Farben enthalten, wie die meisten Farben, Harze, mit denen die Viskosität der Farbe und die Flexibilität des Farbfilms eingestellt werden. In der Regel werden Acryl- und Urethanharze verwendet.

Zur Farbgebung werden außerdem Pigmente zugesetzt. Keramische Beschichungen verwenden natürliche oder künstliche Pigmente, die wie die keramischen Partikel gleichmäßig verteilt sind, was zu einem gleichmäßigen und schönen Farbfilm führt.

Arten von keramischen Beschichtungen

Keramische Beschichtungen gibt es in folgenden Ausführungen:

1. Silikonkeramische Beschichtungen

Diese beschichtungen bestehen aus Silikonharz und Keramikpartikeln. Sie haben eine hohe Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit, Wasserbeständigkeit und chemische Beständigkeit. Sie eignen sich besonders für den Einsatz bei hohen Temperaturen und werden häufig für die Außenwände von Hochhäusern, Fabriken und anderen Gebäuden verwendet.

2. Keramische Beschichtungen auf Acrylbasis

Diese Beschichtungen werden aus Acrylharz und Keramikpartikeln hergestellt. Sie haben eine hohe Witterungs- und Abriebbeständigkeit und sind in einer breiten Farbpalette erhältlich. Sie werden hauptsächlich für Außenwandanstriche von Wohngebäuden verwendet.

3. Keramische Beschichtungen aus Urethan

Diese Beschichtungen ist eine Kombination aus Urethanharz und Keramikpartikeln. Neben einer hohen Witterungs- und Abriebbeständigkeit weisen sie auch eine ausgezeichnete Wasser- und Chemikalienbeständigkeit auf. Sie werden vor allem in Fabriken, Gewerbebetrieben und anderen Orten verwendet, wo der Einsatz in rauer Umgebung erforderlich ist.

4. Keramische Beschichtungen

Diese Beschichtungen enthalten Glasplättchen und Keramikpartikel. Sie zeichnen sich durch einen harten Anstrichfilm, Haltbarkeit und hohe chemische Beständigkeit aus. Sie eignen sich für den Einsatz in rauen Umgebungen wie Anlagen und Offshore-Strukturen.

Weitere Informationen zu keramischen Beschichtungen

Wie man keramische Beschichtungen aufträgt

Keramische Beschichtungen können auf Außenwänden entweder durch Rollen oder durch Spritzen aufgetragen werden.

Die Walzenmethode wird mit einer speziellen, mit synthetischen Fasern beschichteten Walze aufgetragen und wird verwendet, wenn die Haltbarkeit wichtig ist, da sie einen dickeren Beschichtungsfilm ermöglicht. Bei der Walzenmethode müssen für unebene und glatte Oberflächen unterschiedliche Walzen verwendet werden, was zeitaufwändig ist. Außerdem ist sie zeitaufwändig, da die Beschichtung manuell aufgetragen werden muss.

Bei der Sprühmethode wird die Farbe mit einem speziellen Sprühgerät aufgesprüht. Der Einsatz von Maschinen ermöglicht es, in kürzerer Zeit und zu geringeren Kosten zu streichen, erfordert aber eine größere Menge an Farbe und verursacht Lärmbelästigung. Es eignet sich nicht für detaillierte Anstriche und erfordert Zeit und Mühe, um Bereiche, die nicht gestrichen werden sollen, auszuhärten.