Aufbau, Betriebsverhalten und Simulation pneumatischer Regelventile

Diploma Thesis , 2004 , 123 Pages , Grade: 1,5

Engineering - Mechanical Engineering

Aufbau, Betriebsverhalten und Simulation pneumatischer Regelventile

In der Automatisierungstechnik ist die Pneumatik unverzichtbar, wenn es gilt, relativ geringe Massen mit großer Geschwindigkeit über Entfernungen im Dezimeterbereich zu bewegen. Dabei ist häufig erforderlich Drücke konstant zu halten. Dieses Buch beschäftigt sich mit dazu typischen Ventilen:

• Druckminderventil mit Ansteuerung durch einen Proportionalmagneten
• Vorgesteuertes Druckminderventil mit elektronischer Regelung
• Spannungs-Druck-Wandler aus der Prozessautomatisierung
• Schieberventil mit geregelter Position
• Relaisventil als Druckkopierer

In diesem Buch wird die Funktionsweise dieser Ventile untersucht und dargestellt. Dazu gehört das statische und dynamische Verhalten, das zum Teil in den Herstellerunterlagen beschrieben, zum Teil aber experimentell im Labor untersucht wird.

Die Funktionsweise ist mit Hilfe von Fotos bzw. zwei- und dreidimensionalen Illustrationen beschrieben, wobei nicht die normgemäße Darstellung der Komponenten, sondern eine didaktisch aufbereitete Darstellung im Vordergrund steht.

Am Beispiel der vorgesteuerten Druckminderventile wird darüber hinaus ein Simulationsmodell in der Sprache Modelica erstellt und gezeigt, wie mit Hilfe dieses Modells Parametervariationen untersucht werden können.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einführung
• 1.1 Allgemeines zur Pneumatik
• 1.1.1 Geschichtliches zur Pneumatik
• 1.1.2 Grundbegriffe der Pneumatik
• 1.1.2.1 Der Druck
• 1.1.2.2 Der Volumenstrom
• 1.2 Allgemeines zu Ventilen
• 1.2.1 Wegeventile
• 1.2.2 Druckventile
• 2 Magnete
• 2.1 Allgemeines zu elektromechanischen Umformern
• 2.2 Grundgesetze des magnetischen Feldes
• 2.3 Der Proportionalmagnet
• 2.4 Proportionalmagnet G RF Y 035 F20 B02
• 2.4.1 Allgemeines zum Proportionalmagnet G RF Y 035 F20 B02
• 2.4.2 Kennlinien zum Proportionalmagnet G RF Y 035 F20 B02
• 3 Direktgesteuertes 3-Wege-Proportional-Druckregelventil Norgren Herion VP40
• 3.1 Allgemeines zum direktgesteuerten 3-Wege-Proportional-Druckregelventil Norgren Herion VP40
• 3.2 Beschreibung der Funktion
• 3.3 Zusammenfassung
• 4 WABCO Relaisventil 973 011 000 0
• 4.1 Allgemeines zum untersuchten Relaisventil
• 4.2 Wirkungsweise
• 4.3 Kennlinien des Ventils
• 4.4 Zusammenfassung
• 5 JCI Signalumformer EP 1110-7001 (elektrisch - pneumatisch)
• 5.1 Allgemeines zu dem elektrisch - pneumatischen Signalumformer
• 5.2 Beschreibung der Funktion
• 5.3 Zusammenfassung
• 6 Festo Proportional-Wegeventil MPYE – 5 – 1/8
• 6.1 Allgemeines zu Proportionalventilen
• 6.2 Allgemeines zu dem Festo Proportional-Wegeventil MPYE – 5 – 1/8
• 6.2.1 Vorteile des Ventils
• 6.2.2 Allgemeine technische Daten
• 6.2.3 Elektrische Daten
• 6.3 Beschreibung der Funktion
• 6.4 Diagramme
• 6.5 Zusammenfassung
• 7 Norgren Herion 3-Wege-Proportional-Druckregelventil NG 8
• 7.1 Allgemeines zum Norgren Herion 3-Wege-Proportional-Druckregelventil NG 8
• 7.1.1 Allgemeine Daten zum untersuchten Ventil
• 7.1.2 Technische Daten des untersuchten Ventils
• 7.2 Beschreibung der Funktion
• 7.2.1 Die Vorstufe
• 7.2.2 Die Hauptstufe
• 7.3 Digitale Simulation des Ventils
• 7.3.1 Die Simulationssprache „Modelica“
• 7.3.2 Die digitale Simulation
• 7.3.2.1 Das Simulationswerkzeug „Dymola“
• 7.3.2.2 Die Modellierung
• 7.3.2.2.1 Modellierung in Dymola allgemein
• 7.3.2.2.2 Modellierung des Proportionalventils
• 7.3.2.2.2.1 Modellierung der Vorstufe
• 7.3.2.2.2.2 Modellierung der Hauptstufe
• 7.3.2.2.2.3 Gesamtmodellierung
• 7.3.2.3 Die Simulation und graphische Darstellung
• 7.3.2.3.1 Simulation in Dymola allgemein
• 7.3.2.3.2 Die Simulation des Proportionalventils
• 7.3.2.3.2.1 Die Simulation der Vorstufe
• 7.3.2.3.2.2 Die Gesamtsimulation
• 7.4 Diagramme
• 7.5 Zusammenfassung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau, dem Betriebsverhalten und der Simulation pneumatischer Regelventile. Ziel ist es, ein tiefergehendes Verständnis für die Funktionsweise dieser Ventile zu entwickeln und die Möglichkeiten ihrer digitalen Simulation mit Hilfe des Werkzeuges „Dymola“ zu untersuchen. Dabei werden verschiedene Ventiltypen, wie Proportionalventile und Relaisventile, analysiert und ihre charakteristischen Kennlinien sowie das dynamische Verhalten im Betrieb betrachtet.

• Pneumatische Regelventile: Aufbau und Funktionsweise
• Digitale Simulation von Regelventilen
• Kennlinienanalyse und Betriebsverhalten verschiedener Ventiltypen
• Anwendung des Simulationswerkzeuges „Dymola“
• Zusammenspiel von elektrischen und pneumatischen Komponenten

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: „Einführung“ behandelt die Grundlagen der Pneumatik und gibt eine allgemeine Einführung in die Welt der Ventile, insbesondere Wegeventile und Druckventile.
• Kapitel 2: „Magnete“ beschäftigt sich mit den elektromechanischen Umformern, die in pneumatischen Ventilen eingesetzt werden. Dabei werden die Grundgesetze des magnetischen Feldes sowie die Funktionsweise von Proportionalmagneten erläutert.
• Kapitel 3: „Direktgesteuertes 3-Wege-Proportional-Druckregelventil Norgren Herion VP40“ stellt einen konkreten Ventiltyp vor und analysiert seine Funktion sowie seine technischen Daten.
• Kapitel 4: „WABCO Relaisventil 973 011 000 0“ befasst sich mit einem weiteren Ventiltyp, dem Relaisventil, und untersucht dessen Wirkungsweise sowie die Kennlinien des Ventils.
• Kapitel 5: „JCI Signalumformer EP 1110-7001 (elektrisch - pneumatisch)“ beschreibt einen Signalumformer, der die Verbindung zwischen elektrischen und pneumatischen Komponenten ermöglicht und dessen Funktionsweise erläutert.
• Kapitel 6: „Festo Proportional-Wegeventil MPYE – 5 – 1/8“ analysiert ein weiteres Proportionalventil, dessen Vorteile, technische Daten und Funktionsweise im Detail beschrieben werden.
• Kapitel 7: „Norgren Herion 3-Wege-Proportional-Druckregelventil NG 8“ widmet sich der digitalen Simulation des Ventils. Dabei wird die Simulationssprache „Modelica“ und das Simulationswerkzeug „Dymola“ vorgestellt. Die Modellierung des Ventils in „Dymola“ wird Schritt für Schritt erläutert.

Schlüsselwörter

Pneumatische Regelventile, Proportionalventile, Relaisventile, Digitale Simulation, Dymola, Modelica, Kennlinien, Betriebsverhalten, Elektromechanische Umformer, Magnetismus, Druck, Volumenstrom, Signalumformer, Automatisierungstechnik, Maschinenbau.

• College: University of Applied Sciences Südwestfalen; Soest
• Grade: 1,5
• Author: Dipl.-Ing. (FH) Daniel Diers (Author)
• Publication Year: 2004
• Pages: 123
• Catalog Number: V32868
• ISBN (eBook): 9783638334839
• ISBN (Book): 9783638704038
• Language: German
• Tags: Aufbau, Betriebsverhalten, Simulation, Regelventile