Leitfaden zur Auswahl zwischen Dreh- und Mehrweg-Ventilantrieben

Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem eine Ölpipeline während eines Notfalls sofort abgeschaltet werden muss, oder in dem ein Präzisions-Chemikalienreaktor eine langsame, sorgfältige Anpassung des Materialflusses erfordert. Diese kritischen Operationen basieren auf Aktuatoren - den Arbeitspferden automatisierter Steuerungssysteme, die Steuersignale in mechanische Bewegung umwandeln, um Ventile und andere Mechanismen zu betätigen.

Unter den verschiedenen Aktuatortypen stellen Vierteldreh- (Winkel-) und Mehrfachdreh-Aktuatoren zwei grundlegende Bauarten mit unterschiedlichen Eigenschaften, Funktionen und Anwendungen dar. Dieser Artikel untersucht ihre technischen Eigenschaften, Funktionsprinzipien und Auswahlkriterien, um Fachleuten bei der Auswahl geeigneter Lösungen zu helfen.

Vierteldreh-Aktuatoren, wie der Name schon sagt, bieten eine Drehbewegung, die auf 90 Grad (eine Vierteldrehung) begrenzt ist. Diese Geräte zeichnen sich in Anwendungen aus, die eine schnelle Betätigung oder proportionale Steuerung erfordern, und sind somit ideal für schnell öffnende/schließende Ventile oder eine präzise Durchflussregelung.

• Schnelle Betätigung: Diese Aktuatoren können die volle Bewegung innerhalb von Sekunden ausführen und verbessern so die Prozesseffizienz, minimieren Materialverluste und gewährleisten die Sicherheit in Notfällen.
• Begrenzte Drehung: Der 90-Grad-Betriebsbereich vereinfacht die mechanische Konstruktion und die Steuerungsanforderungen.
• Vereinfachte Konstruktion: Im Vergleich zu Mehrfachdreh-Varianten weisen Vierteldreh-Aktuatoren einfachere Mechanismen auf, wodurch die Herstellungskosten gesenkt und die Wartung vereinfacht wird.
• Hohes Losbrechmoment: Diese Aktuatoren erzeugen ein ausreichendes Anlaufmoment, um den anfänglichen Widerstand in Ventilen oder Mechanismen zu überwinden.

Vierteldreh-Aktuatoren verwenden drei primäre Antriebstechnologien:

• Pneumatisch: Diese Aktuatoren nutzen Druckluft und wandeln die lineare Kolbenbewegung durch Gestängemechanismen in eine Drehung um. Sie bieten Einfachheit und Wirtschaftlichkeit, sind aber von einem konstanten Luftversorgungsdruck abhängig.
• Elektrisch: Motorgetriebene Einheiten verwenden eine Getriebeuntersetzung, um einen schnellen, drehmomentschwachen Eingang in einen gesteuerten Drehausgang umzuwandeln. Sie bieten überlegene Präzision und Fernbedienungsmöglichkeiten bei höherer Komplexität und höheren Kosten.
• Hydraulisch: Diese Aktuatoren verwenden Druckflüssigkeit und liefern ein außergewöhnliches Drehmoment in kompakten Gehäusen, die für anspruchsvolle Anwendungen geeignet sind, erfordern jedoch eine komplexere Wartung.

• Betrieb von Kugel-, Klappen- und Kükenventilen in der Prozessindustrie
• Klappensteuerung in HLK- und Lüftungsanlagen
• Durchflussregelung in chemischen Verarbeitungsanlagen
• Automatisierte Steuerungssysteme für Fertigungsprozesse

Mehrfachdreh-Aktuatoren führen mehrere volle Umdrehungen aus, um Ventile oder Mechanismen zu betätigen, und bieten erweiterte Verfahrwege und eine überlegene Positioniergenauigkeit für Anwendungen, die eine Feineinstellung erfordern.

• Erweiterte Drehfähigkeit: Mehrere vollständige Drehungen ermöglichen eine präzise Steuerung über langhubige Mechanismen.
• Verbesserte Positioniergenauigkeit: Eine überlegene Steuerungsauflösung unterstützt die exakte Durchfluss-, Druck- oder Temperaturregelung.
• Langsamere Betätigung: Die Mehrfachdreh-Anforderung führt im Vergleich zu Vierteldreh-Modellen zu längeren Betätigungszeiten.
• Komplexe Konstruktion: Aufwändigere Mechanismen erhöhen die Herstellungskomplexität und die Wartungsanforderungen.

Mehrfachdreh-Aktuatoren verwenden hauptsächlich zwei Antriebssysteme:

• Elektrisch: Motorgetriebene Einheiten mit Getriebeuntersetzung und Positionsrückmeldung sorgen für eine genaue Mehrfachdreh-Positionierung und integrieren üblicherweise Positionssensoren für die Regelung.
• Hydraulisch: Flüssigkeitsbetriebene Versionen liefern eine hohe Drehmomentleistung mit Positionsüberwachung, die für Hochleistungsanwendungen geeignet ist.

• Betrieb von Schieber- und Regelventilen in Wasseraufbereitungsanlagen
• Präzisionsregelventile in Öl- und Gaspipelines
• Industrielle Prozessleitsysteme, die eine exakte Durchflussregelung erfordern
• Steuerungssysteme für Kraftwerke

• Betriebsanforderungen: Beurteilen Sie die Anforderungen an Geschwindigkeit, Präzision und Verfahrweg. Vierteldreher eignen sich für den schnellen Betrieb, während Mehrfachdreher eine präzise Einstellung ermöglichen.
• Ventilkompatibilität: Passen Sie den Aktuatortyp an das Ventildesign an - Vierteldreher für Kugel-/Klappenventile, Mehrfachdreher für Schieber-/Regelventile.
• Umgebungsbedingungen: Berücksichtigen Sie extreme Temperaturen, Gefahrenbereiche oder korrosive Atmosphären bei der Auswahl von Materialien und Designs.
• Lebenszyklusfaktoren: Bewerten Sie den Wartungsbedarf und die erwartete Lebensdauer im Verhältnis zur Anwendungskritikalität.
• Wirtschaftliche Faktoren: Gleichen Sie die Leistungsanforderungen mit den Budgetbeschränkungen ab und berücksichtigen Sie die Gesamtbetriebskosten.

Vierteldreh- und Mehrfachdreh-Aktuatoren dienen unterschiedlichen Zwecken in der industriellen Automatisierung. Erstere zeichnen sich in schnellen Anwendungen mit begrenzter Drehung aus, während letztere eine präzise Mehrfachdreh-Positionierungsfähigkeit bieten. Die richtige Auswahl erfordert eine gründliche Analyse der technischen Anforderungen, der Betriebsbedingungen und der wirtschaftlichen Faktoren, um eine optimale Systemleistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.