Energieeinsparungen und höhere Energieeffizienz in Kälte-, Klima- und Lüftungsanlagen bleiben trotz zwischenzeitlich sinkender Energiepreise ein lohnendes Ziel. Dabei kommt es auf jede Einzelkomponente an, die ihren Beitrag zu höherer Effizienz leisten kann. Vor diesem Hintergrund hat der Fluidtechnikspezialist Bürkert eine neue Serie kompakter Motorventile entwickelt. Diese Ventile mit elektromotorischem Antrieb verharren stromlos in ihrer Stellposition und verbrauchen, solange keine Positionsänderung erfolgt, kaum Energie. Damit sind die Motorventile eine Alternative zu elektromagnetischen Proportionalventilen und servounterstützten Magnetventilen.
Kompakt bei allen Nennweiten
In den Kompakt-Motorventilen kommen abhängig von der Nennweite zwei verschiedene Antriebs- und Ventilkonzepte zum Einsatz: zum einen Sitzventile mit Linearantrieb in den Nennweiten DN 2 bis DN 6 (Typ 3270: Absperrventil, Typ 3280: Proportionalventil). Und für die größeren Durchmesser DN 8 bis DN 25 setzen die Fluidtechnikspezialisten aus Ingelfingen auf Scheibenventile mit Drehantrieb. Diese gibt es ebenfalls als Absperrventil (Typ 3275) und als Proportionalventil (Typ 3285).
Bei den Sitzventilen wird der Ventilsitz von unten angeströmt. Sie erreichen eine hohe Dichtheit sowie kurze Rückstellzeiten. Bei den Scheibenventilen erfolgt die Anströmung von oberhalb des Ventilsitzes. Besonderes Merkmal ist hier die Druckunempfindlichkeit. Bei der Entwicklung der Motorventile wurde besonderes Augenmerk auf eine kompakte Bauform gelegt, auch bei größeren Nennweiten. Alle Baugrößen der Typen 3270 und 3280 kommen in einem einheitlichen Gehäuse und einer Baugröße von 137 x 55 x 64 mm (H x B x T) unter. Für die Typen 3275 und 3285 gibt es aufgrund des größeren Durchmesserspektrums drei kompakte Baugrößen. Die Ventilkörper können aus Messing oder Edelstahl gewählt werden.
Technik mit spezifischen Vorteilen
Die Motorventile sind dort eine Alternative zu Magnetventilen, wo in weniger dynamischen Anwendungen keine Ansprechzeiten im Millisekundenbereich benötigt werden. Verglichen mit anderen Motorventilen sind die motorisch betätigten Ventile von Bürkert mit einer Schließzeit von wenigen Sekunden dennoch besonders dynamisch. Außerdem haben sie nur einen geringen Energieverbrauch, denn die Halteleistung für eine angesteuerte Ventilöffnung ist sehr klein und das Stellverhalten dank spezieller Elektromotoren besonders präzise. Zudem erreichen sie im Vergleich zu Magnetventilen derselben Nennweite einen höheren Durchflusskoeffizienten.
Eingesetzt werden können die Kompaktventile bei Brenngasen für Drücke von 0 bis 3 bar, bei neutralen Gasen und Flüssigkeiten bis 6 bar. Mit Dichtungen aus FKM oder NBR und einem Gehäuse aus Polyphenylensulfid und Polycarbonat sind sie robust ausgestattet. Die Kompaktventile sind für eine Umgebungstemperatur von –10 bis 60 °C und Fluidtemperaturen von 0 bis 70 °C ausgelegt. Die Schließzeit (100 bis 0 Prozent Ventilöffnung) beträgt 2,5 s (ca. 4 s für Scheibenventile). Die maximale Leitungsaufnahme beträgt 8 W (12 W für Scheibenventile), wobei die Halteleistung bei Stillstand bei ca. 1 W liegt. Der elektrische Anschluss an Versorgungsspannung, Messleitungen und Prozesssteuerung erfolgt bei den Kompaktventilen in der Standard-Ausführung (mit Endlagenerfassung) über einen üblichen M 12-Steckverbinder (8 Pin).
Eigenschaften der Absperrventile
Die direkt wirkenden, universell einsetzbaren Motorventile der Typen 3270 und 3275 sind als Zwei-Wege-Ventile konzipiert und werden zum Absperren von Flüssigkeiten und Gasen verwendet. Ein Schrittmotorantrieb treibt die kompakten und robusten Ventile an. Jede Ventilgröße ist in ihrem jeweiligen Nenndruckbereich dichtschließend. Bei Stromausfall verharrt das Ventil in der aktuellen Position. Der Motor benötigt im offenen bzw. geschlossenen Zustand keinen Strom. Ausschließlich während den Schaltvorgängen benötigt der Motor Energie. Diese Eigenschaft kann den Energiebedarf einer Anlage deutlich reduzieren. Die Einstellung der Wirkrichtung des Schalteingangs oder die Schaltzeit können spezifisch festgelegt werden.
Eigenschaften der Proportionalventile
Die ebenfalls direktwirkenden Motor-Proportionalventile der Typen 3280 und 3285 dienen als Stellglieder in Prozessregelkreisen. Ihre Ansteuerung erfolgt durch analoge Sollwert-Signale, die von der integrierten Ansteuerelektronik verarbeitet werden. Der Motor benötigt zum Halten einer bestimmten Ventilöffnung kaum Strom. Nur während Sollwertänderungen verbraucht der Motor Energie. In stromlosem Zustand verharrt das Ventil in seiner aktuellen Position.
Dieser Ventiltyp ist insbesondere für anspruchsvolle Regelaufgaben geeignet, wenn zum Beispiel ein hoher Stellbereich oder genaue Wiederholbarkeit gefragt sind. Hervorzuheben ist der Stellbereich von 1:100. Die Hysterese liegt unter 5 Prozent, während Wiederholgenauigkeit und Ansprechempfindlichkeit bei weniger als 1 Prozent v. E. liegen. Bei den Typen 3280 und 3285 können Sollwertsignal, Wirkrichtung, Stellgeschwindigkeit und Low-Power-Funktion manuell eingestellt werden.
Zukunftssichere Kommunikation
Die Motorventile wird es zukünftig in drei verschiedenen Ausbaustufen geben. Bereits zu haben ist die hier beschriebene Standardausführung mit Endlagenerfassung. Dieser folgt die Positioner-Ausführung für die Feldbus-Kommunikation mit integriertem Wegmesssystem. Die Prozessregler-Ausführung wird auf dem Positioner basieren, jedoch zusätzlich Signaleingänge für Sensoren haben.
Sowohl der Positioner als auch der Prozessregler setzen auf die Efficient Device Integration Plattform (EDIP) auf. EDIP umfasst eine Vielzahl an Funktionen, abgestimmte HMI-Geräte und weitere Services, die die Systemintegration neuer Geräte erleichtern.
