Alles in die Dose

Wer mit pneumatischen Systemen arbeitet, braucht auch Druckspeicher: Sie entlasten die Kompressoren und begrenzen den Störschall – zumindest zeitlich. Ein neues Konzept für solche auch Druckpuffer oder Druckdose genannten Komponenten gibt dem Konstrukteur nun die Möglichkeit, mehrere Funktionen Platz sparend unterzubringen und damit auch neue Gerätekonzepte zu realisieren.

Der Standardeinsatzfall der Druckspeicher ist immer noch die Schonfunktion für den Kompressor. Wird dieser immer wieder eingeschaltet, wenn Arbeitsdruck benötigt wird, ist er aufgrund der häufigen Ein-/Ausschaltzyklen hohem Verschleiß ausgesetzt. Da das die Lebensdauer des Aggregates deutlich reduzieren kann, stellt praktischerweise ein Druckspeicher auch bei abgeschaltetem Kompressor für eine gewisse Zeit den Arbeitsdruck zur Verfügung.

Erst wenn der Druckspeicher einen vorgegebenen Mindestdruck unterschreitet, springt der Kompressor wieder an, um im kontinuierlichen Betrieb den gewünschten Solldruck zu liefern. Mit geschicktem Steuerungsmanagement lässt sich darüber hinaus der Störschallpegel reduzieren – sowohl bezogen auf die Laufzeit als auch auf die Lautstärke der Geräusche. Für diesen Standardeinsatzfall hat die Grevenbroicher Formfaktor GmbH bereits vor einigen Jahren ein Programm von Multifunktions-Druckbehältern entwickelt. Diese Flatliner-Serie auf der Basis von Aerosoldosen ist eine kostengünstige Alternative zu dedizierten Druckspeichern – und der Ausgangspunkt für die Weiterentwicklung.

Im Arbeitsbereich bis 18 bar Dauerdruck erfüllen sie die Anforderungen im Bereich der Automatisierungs- und Gerätetechnik. Ein Spitzendruck bis 22 bar als Prüfdruck ist zulässig, in Sonderausführungen sind bis 25 bar Dauerdruck möglich. Diese kompakten und belastbaren Druckspeicher reduzieren die Kosten gegenüber herkömmlichen Druckspeichern um 40 bis 50%.

Da sie über ein innovatives Anschlusskonzept verfügen, ermöglichen sie viel Flexibilität bei der Geräteentwicklung. Je nach Ausstattung kann ein Druckspeicher beispielsweise mehrere separat ansteuerbare Volumina beinhalten und neben der Grundfunktion als Druckpuffer auch die Funktion eines Pulsabsorbers übernehmen, der Druckschwankungen im pneumatischen System ausgleicht. Eine Dämpfung von 30 dB ist hier zu erreichen, was den Anforderungen bei sensiblen Dosier- und Messaufgaben entspricht.

Dies ermöglicht auch den Umstieg bei der Kompressorentechnologie: Wo der Entwickler bisher auf ruhige, aber leistungsschwächere Membrankompressoren angewiesen war, kann er nun leistungsstärkere Kolbenkompressoren verwenden. Die prinzipbedingt höheren Druckschwankungsamplituden gleicht der Druckspeicher aus. Darüber hinaus lassen sich die Flatliner-Druckspeicher auch als Ansaug- oder Endschalldämpfer nutzen.

Neu im Programm sind Druckbehälter auf der Basis der Flatliner-Druckspeicher, die sechs voneinander unabhängige Druck-Anschlüsse bieten. Dies ermöglicht neue Gerätekonzepte im Bereich pneumatisch betriebener Systeme. So können die Funktionen Druckspeicher, Pulsabsorber und Schalldämpfer in verschiedenen Kombinationen in nur einem Druckspeicher-Gehäuse integriert werden.

Bis zu sechs getrennte Druckspeicher sind dabei ebenso denkbar wie Kombinationen aus Druckspeicher, Pulsabsorber und Schalldämpfer. Die verschieden großen Volumina der Druckspeicher lassen sich über entsprechend verschaltete externe Ventile unterschiedlich nutzen und sind durch Addition und Subtraktion einzelner Untervolumina beliebig kombinierbar.

Auch Kabeldurchführungen finden in diesem Konzept noch ihren Platz, so dass bei Bedarf Sensoren, Aktoren oder elektronische Schaltungen mit einem maximalen Querschnitt von 20 mm im Behälter untergebracht werden können. Die Behälter werden derzeit mit Volumen von 140 ml, 270 ml und 510 ml angeboten.

In der Praxis erlaubt die multifunktionale Ausrichtung dieser Druckspeicher dem Entwickler, auch komplexe Anwendungen kompakt aufzubauen, ohne dass sich dies in den Serienkosten negativ bemerkbar macht.

Für eine Anwendung aus dem Bereich der Labor-, Prüf- und Messtechnik beispielsweise wurden Druckspeicher mit mehreren separaten Innenvolumina eingesetzt. Innerhalb eines Druckspeichers mit einem Volumen von 270 ml befinden sich hier mehrere separat ansteuerbare Einheiten, die 150ml, 50ml und 5ml Volumen als Prüfvolumen beinhalten. In einem anderen Fall wurde ein Druckbehälter konzipiert, in dem der Druckspeicher, ein Pulsabsorber sowie ein Ansaugschalldämpfer integriert waren.

Mit Einschränkungen wäre es sogar denkbar, Kleinstkompressoren ebenfalls im Druckspeicher unterzubringen, so dass der Druckspeicher die komplette pneumatische Einheit beherbergt – also Kompressor, Ventil, Druckpuffer, Ansaugschalldämpfer und Steuerelektronik.

Derzeit stehen die beschriebenen Druckspeicher in drei Standard-Größen von 140 bis 510 ml zur Verfügung. Sonderformen sind auch bis zu einem Volumen von 1,5 l möglich. Anschlussadapter werden mit einem, zwei, vier und sechs Luftanschlüssen, jeweils mit M5-Innengewinde, angeboten. Sonderentwicklungen und Anpassungen an konkrete Entwicklungsziele wie beispielsweise aktive Pulskompensation bei höchsten Anforderungen an die Druckkonstanz sind ebenfalls möglich.

Olaf Cremer Formfaktor, Grevenbroich

Weitere Informationen http://form-faktor.de