Digitale Ventile | FSVi – Fast Switching Valve with integrated Electronics
Ein Projekt der Upper Austrian Research GmbH & Linz Center of Mechatronics GmbH
Beschreibung des Projektes/der Anwendung
Nach dem Prinzip „Keep it smart and simple“ leiten Digitalventile einen Modernisierungsschub in der Hydraulik ein. Dank einfacher Bauweise sind sie kostengünstig, wartungsarm und überzeugen durch unerreichte Präzision, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit. Das macht Digitalventile zum Schrittmacher in der Entwicklungsarbeit von Hydrauliksystemen. Bei schweren Bau- und Forstmaschinen, automobilen Antrieben und in der gesamten Maschinenbau- und Papierindustrie sorgen sie für enorme Effizienzsteigerungen. Mit Schaltzeiten von wenigen Millisekunden setzen Digitalventile neue Maßstäbe in der Positioniergenauigkeit der Antriebe, erhöhen die Ausfallsicherheit deutlich und reduzieren den Energieverbrauch massiv.
Ausgangssituation/Problemstellung
Die hervorragende Kraft- und Leistungsdichte hydraulischer Systeme wird oftmals von geringer Energieeffizienz überschattet. Dort setzen digitalhydraulische Schaltungskonzepte an. Das Kernelement ist das schnelle Schaltventil.
Lösung
Die Linz Center of Mechatronics GmbH, eine Beteiligungsgesellschaft der Upper Austrian Research GmbH, entwickelte und baute das erste, für Digitalhydraulik einsetzbare, marktnahe schnelle Schaltventil FSVi (Fast Switching Valve with integrated Electronics), das mit einer Schaltzeit von etwa 1ms mindestens fünf Mal schneller als andere am Markt befindliche Ventile ist.
Optimierte Magnete und eine energieeffiziente Ansteuerung, welche in der integrierten Elektronik des Ventils eingebettet ist, sorgen für eine unerreichte Schaltfrequenz von dauerhaft 100Hz. Zusätzlich zu diesen technischen Errungenschaften senkt das FSVi durch seine einfache Bauweise die Produktions- und Wartungskosten hydraulischer Antriebe.
Nutzen
Das Digitalventil FSVi ermöglicht die Realisierung von energieeffizienten digitalhydraulischen Konverterschaltungen. Damit steigt die Effizienz solcher hydraulischer Antriebe wesentlich und der Energieverbrauch wird um bis zu 80 {1fcb9b84708af6e4fc40e365c9483a4a8f6fc68c368e6e605da8120c1d0f52f8} verringert. Gleichzeitig reduziert sich die Abwärme digitalhydraulischer Antriebe gegenüber herkömmlicher Antriebe drastisch. Das ermöglicht eine deutliche Verkleinerung der Kühlanlagen – oftmals werden diese gänzlich überflüssig. Damit sinkt der Sekundärverbrauch der Systeme automatisch. Geringere Öltemperaturen reduzieren die Ölmengen im System und die Größe der Tanks. Das senkt die Systemkosten, vor allem aber das Umweltrisiko.
Welche Technologien werden eingesetzt?
Aus technologischer Sicht war das schnelle Schaltventil FSVi das bisher fehlende Glied, um Digitalhydraulik für industrielle Anwendungen nutzbar zu machen. Kernkomponente des Ventils ist ein leistungsoptimierter magnetischer Aktuator, der unerreichte Dynamik erzeugt.
Die technologische Kreativität resultiert in erster Linie aus einem gesamtheitlichen Entwicklungsansatz. Dabei wurden das Zusammenspiel des magnetischen Aktuators mit der elektrischen Ansteuerelektronik und den mechanischen Komponenten optimiert. Erst dadurch konnte ein hochdynamisches Ventil, das gleichzeitig einen energieeffizienten Betrieb ermöglicht, entwickelt werden. Eine zusätzliche Neuheit ist die SENSORLOSE Temperaturmessung des Magneten, welche den Betrieb im temperatur- und damit energieoptimalen Bereich sicherstellt. Die Implementierung eines intelligenten Algorithmus in die Steuerelektronik reduziert den Energieverbrauch des Ventils abermals.
Die Linz Center of Mechatronics GmbH (LCM) ist Partner bei Forschung und Entwicklung sowohl von neuen als auch bei der Optimierung von bestehenden technischen Produkten, Systemen und Prozessen.
Die Upper Austrian Research GmbH ist die Leitgesellschaft für Forschung des Landes Oberösterreich und ein zentrales Element der Forschungs-, Technologie- und Innovationspolitik. Sie unterstützt das Land Oberösterreich bei der Entwicklung von Forschungsprogrammen und der strategischen Weiterentwicklung der oberösterreichischen Schlüsseltechnologien und Aktionsfelder.
Angaben zum Unternehmen:
Firmenname: Upper Austrian Research GmbH
Adresse: Hafenstraße 47-51, 4020 Linz
Kontaktperson: DI Klaus Oberreiter, MBA
Tel: +43 732 9015-5657
Email: oberreiter@uar.at
Position & Abteilung: Technology & Strategy Management