Die Ventiltechnik schwimmt mit dem Strom

Elektrisch betätigte Ventile als Alternative zur pneumatischen Variante

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19.09.2019 Der wachsende Elektrifizierungstrend hat auch die Ventilantriebe erreicht. Der Anwender kann damit zwischen elektrischen und pneumatischen Antrieben wählen. Hauptmerkmale zur Auswahl des jeweils am besten passenden Antriebsprinzips sind in der Regel Kosten, Risiko, Performance sowie Verfügbarkeit.

Entscheider-Facts

  • In der Prozessindustrie werden energieeffizientere Alternativen zu Druckluftsystemen immer häufiger nachgefragt – das gilt auch für elektrische Ventilantriebe.
  • Elektrisch betätigte Ventile spielen ihre Vorzüge vor allem in den Bereichen Kosteneffizienz und Performance aus und bieten ein vermindertes Kontaminationsrisiko.
  • Doch jedes Antriebsprinzip hat Vor- und Nachteile und muss zu den jeweiligen Anwendungen und Bedingungen passen.

Kabel mit Blitz

Der wachsende Elektri­fizierungstrend hat auch die Ventilantriebe erfasst. Bild: peterschreiber.media – AdobeStock

Das Schlagwort „Energieeffizienz“ ist inzwischen allgegenwärtig. Mit elektrischen Ventilen nach aktuellem Stand der Technik lassen sich wesentlich höhere Wirkungsgrade und somit eine bessere Energiebilanz erreichen als mit pneumatischen Systemen. Die Kosten sinken außerdem dadurch, dass die aufwendige Installation und Wartung der Druckluftsysteme wegfallen können. Durch die stetig steigende Automatisierung existieren pneumatische und elektrische Netze immer häufiger nebeneinander. Zur Ansteuerung, Regelung und Rückmeldung von pneumatischen Antrieben kommen oftmals elektrische Zusatzgeräte zum Einsatz, die neben der Pneumatik für das Prozessventil auch elektrische Energie und Signalübertragung benötigen. Daher muss neben der Installation und Wartung eines Druckluftnetzes auch ein elektrisches Netz vorgehalten und gewartet werden. Die Konzentration auf eine Energieform spart Kosten. Außerdem erhöht sich die Anlagenverfügbarkeit, da weniger potenzielle Fehlerquellen vorhanden sind.

Druckluft birgt Kontaminationsrisiken

Das Kontaminationsrisiko durch Druckluft ist vor allem in der Pharmazie und Biotechnologie ein heiß diskutiertes Thema. Kritische Prozessschritte erfordern sterile Druckluft. Nicht nur die Erzeugung steriler Druckluft ist aufwendig, auch die Sterilisierbarkeit des gesamten Systems ist hierbei zu betrachten. Elektrische Ventile können das Kontaminationsrisiko eliminieren. Die Verantwortung für die Druckluftaufbereitung liegt oft beim Anlagenbetreiber. Dementsprechend unterschiedlich wird dieses Thema gehandhabt. Gelangt verschmutzte Druckluft in die Anlage, kann das zu (oft) irreparablen Fehlfunktionen von pneumatischen Komponenten wie Vorsteuerventilen und Stellungsreglern führen. Auch Schwankungen im Druckluftnetz, zum Beispiel durch zeitgleiches Schalten vieler Ventile, können zu Fehlfunktionen pneumatischer Komponenten führen.

Elektrische Antriebe erhöhen die Taktzahl

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Anwendern steht eine ganze Reihe von Ventilen mit elektrischen Antrieben zur Verfügung. Bild: Gemü

Durch die präzisen Regelungen ohne Überschwingen und die Unabhängigkeit vom Mediendruck sind elektromotorische Ventile prädestiniert für Regelanwendungen. Aber auch in extrem schnellen Anwendungen – wie zum Beispiel in Abfüllprozessen – lässt sich durch Verwendung elektrischer Antriebe die Taktzahl noch erhöhen. In Verbindung mit einer extrem hohen Positioniergenauigkeit kann dies die Produktivität stark ansteigen lassen. Umfangreiche Parametrier- und Diagnosemöglichkeiten, die Basis für eine zunehmende Digitalisierung sind, sind oft schon Bestandteil elektrischer Ventile. Eine wichtige Voraussetzung auch für kommende Industrie-4.0-Anwendungen.

Strom ist (fast) überall vorhanden

Sehr häufig ist es auch die Umgebungsbedingung, die den entscheidenden Ausschlag bei der Auswahl des Ventilantriebes gibt. In vielen Anwendungsbereichen ist aus unterschiedlichen Gründen einfach keine Druckluft verfügbar. Elektrizität ist dagegen nahezu überall vorhanden. Ob in Kleinanlagen wie zum Beispiel bei Prüfständen, mobilen Anlagen, Anwendungen im Außenbereich oder auch bei dezentralen Anlagen mit vereinzelten oder weit verteilten Ventilen – elektrisch betätigte Ventile lassen sich nahezu überall einsetzen.

Das richtige Ventil für die jeweilige Anwendung

Gemü stellt Anwendern verschiedene elektrische Ventilantriebe zur Verfügung. Der für die Anwendung jeweils passende Ventilantrieb wird durch die Prozessanforderungen beeinflusst. Dabei sind Performance (Kräfte, Lebensdauer, Stellgeschwindigkeit und Einschaltdauer), Funktionen (Funktionsumfang, Parametriermöglichkeiten, Service-/Diagnosemöglichkeiten) und Investitionskosten ausschlaggebende Kriterien.

Ventile mit elektrischem Antrieb gibt es zum Beispiel sowohl für einfache als auch für variable und komplexe Auf-/Zu- und Regelanwendungen. Mit den Baureihen Esylite, Esystep und Esydrive stehen elektrisch betätigte Membran- und Sitzventile für einfache und kostenintensive Anwendungen zur Verfügung. Sie stellen eine wirtschaftliche Alternative zu Magnetventilen aus Kunststoff bzw. zu elektromotorisch betätigten Kunststoff-Kungelhähnen dar.

Im Bereich der Pharmazeutika-Abfüllung herrschen oft sehr hohe Anforderungen in Bezug auf Stellgeschwindigkeit, Positioniergenauigkeit und Lebensdauer des Ventilantriebs. Diese speziellen Anforderungen erfüllt das Modell F60 mit elektromotorischem Antrieb. Auch für Schwenkarmaturen stehen verschiedene elektrische Varianten zur Verfügung.

Heftausgabe: Oktober/2019

Über den Autor

Martin Schifferdecker ist Produktmanager Elektromotorische Antriebe bei Gemü
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