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Energieeffizienz durch ein neues Magnetaktorkonzept Hannover | 06.04.2011 | MDA-Forum „Energieeffizienz“
Energieeffizienz durch ein neues MagnetaktorkonzeptHannover | 06.04.2011 | MDA-Forum „Energieeffizienz“
Energieeffizienz durch ein neues Magnetaktorkonzept06.04.2011 Seite 2
Bürkert auf einen Blick
1946 von Christian Bürkert gegründet
100% in Familienbesitz
Deutschland: Unternehmenssitz in Ingelfingen 6 Vertriebsniederlassungen
International: 35 Niederlassungen
Produkte: Ventile, Sensoren, Regler, komplette Automatisierungslösungen und Anwendungen
Mehr als 2.050 Mitarbeiter weltweit
Konsolidierter Umsatz in 2010: 345 Mio. € (+30,5% Vj.)
F&E Anteil: 7,8%
Exportquote: 80%
Investitionsquote: 5,5%
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5 Mio. Ventile
* 2 W
= 10 MW
Energieeffizienz in der Antriebs- und Fluidtechnik
Unter maximaler Energieeffizienz wird verstanden, dass ein gewünschter Nutzen mit möglichst wenig Energieeinsatz erreicht wird.
…., wenn jeder unnütze Verbrauch vermieden wird.
bei Magnetventilen: unnötiger Energieverbrauch im angezogenen Zustand
alle Teilsysteme eines Magnetventils können zur Energieeinsparung beitragen
17 AKW in D: 806 MW … 1480 MW
Foto: Arnulf Koch 2006
Definition nach Wikipedia
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Energieeffizienz Ventiltechnik Teilsysteme Magnetventil (1)
elektronischeAnsteuerung
elektrisch – magnetisch –mechanischer Wandler
mechanische / fluidische Last
UM
IM
US
UB
FM
x,v,a
Schutzbeschaltung
Übererregung
Haltestromabsenkung
PWM
Spulenumschaltung
spez. Schaltungen (AC,…)
Magnet-Prinzip
Konstruktive Auslegung (Magnet-FEM)
Magnetmaterial
Konstruktive Auslegung (FEM-Strukturmechanik, CFD)
Massenreduzierung
Reibungsminderung
Optimierung des dynamischen Verhaltensder verkoppelten Teilsysteme
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Energieeffizienz Ventiltechnik Teilsysteme Magnetventil (2)
elektronischeAnsteuerung
elektrisch – magnetisch –mechanischer Wandler
mechanische / fluidische Last
UM
IM
US
UB
FM
x,v,a
Transiente FEM-Rechnung
Systemsimulation
Wo bleibt die Energie ?
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EinspulensystemeGrundbauformen Magnetventile
Hubanker Plattenanker Klappanker
am meisten produziert
wenig Streufluss am Spalt
gute Führung Anker
Prop- und AC-Magnete
geringe Ankermasse
2*Hub und 2*Kraft
reduzierte Masse
Miniaturisierungspotential
geeignet für Medientrennung
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DoppelspulensystemePatente
Hubanker Plattenanker Klappanker
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Doppelspulensystemefrühe Patente
noch früher …
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Hubanker - DoppelspuleAktorprinzip – eingetragenes Schutzrecht
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Hubanker - DoppelspuleVergleich Messung Magnetkraft über Leistung
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Hubanker - DoppelspuleMerkmale TwinPower – Aktoren (1)
KlappankerKurze innere Windungen verringern den Spulenwiderstand
Geringer Streufluss zwischen zwei Zylindern (Jochbolzen zu Kern/Stopfen)
Optimales Verhältnis zwischen Kupfer und Eisen mittels FEM-Simulation und Messung an Prototypen ermittelt
Verwendung magnetisch hochwertiger Werkstoffe
Minimierte magnetische Übergangswiderstände durch 3-teiliges lasergeschweißtes Stopfen-Rohr-Polhülsen-System
Niedrige Übertemperatur durch räumlich getrennte Wärmequellen und gute Wärmeleitfähigkeit des Umhüllwerkstoffes
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Hubanker - Doppelspule Vergleich Messung Übertemperatur über Leistung
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Hubanker - DoppelspuleMerkmale TwinPower – Aktoren (2)
KlappankerLeistungsabsenkung um 75% durch Umschalten von Parallelschaltung (Anzugsphase) zu Reihenschaltung (Haltephase)
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Spulen-UmschaltungPatent DE000000184507A von 1906
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Hubanker - Doppelspule Merkmale TwinPower – Aktoren (3)
Weiterverwendung bewährter Hubanker-detaillösungen
Schubkonus für DC und Prop.
Kurzschlussring für AC
Impulsversionen mit Umpolung oder Anzug-/Abfallwicklung
Diagnosefunktion über zweite Spule (Kern liegt an / liegt nicht an)
Optionale Statusanzeige (LED) in Aktorintegriert
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Hubanker - DoppelspuleMerkmale TwinPower – Aktoren (4)
Einheitliche, robuste Schnittstelle für alle Applikationen (Analyse, General Purpose, Pneumatik)
Funktionsprinzip ist skalierbar: einheitliche Architektur für alle Anreihmaße
Variantenvielfalt durch einfache Austausch- und Kombinierbarkeit der aktorinneren Komponenten
(ATP0xx) ATP100 ATP160 ATP161 (ATP2yy)
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Energieeffizienz in der Antriebs- und Fluidtechnik
Fazit Erhöhung Energieeffizienz bei Magnetventilen insbesondere TwinPower:
Leistungsreduzierung auf 25% durch Spulenumschaltung Parallel zu Reihe
Kombination TwinPower mit Impulsversion
50% mehr an Kraft bei gleichem Bauvolumen o d e r
50% reduziertes Bauvolumen bei gleicher Kraft
Statt der Baubreitenreduzierung (16 mm ->10 mm) ist auch eine Verlusteistungsminderung bei Beibehaltung der alten Baubreite möglich.
Schlußbemerkungen TwinPower – Aktoren
Vielen Dank und besuchen Sie uns!Dr. Olaf Beyer | F&E - Magnetentwicklung
Bürkert Fluid Control Systems | Christian-Bürkert-Straße 13-17 | 74653 Ingelfingen/Germany | Telefon +49 (0)79 40/10-0 | Telefax +49 (0)79 40/10-91 204 | [email protected] | www.buerkert.de
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