Energieeffiziente Konzepte zur Druckwandlung in der Pneumatik
Aufgabe / Zielsetzung
Analogien in der Elektrotechnik und Pneumatik
Druckbooster und Druckminderer finden breiten Einsatz zur lokalen Druck-einstellung in Produktionsanlagen mit pneumatischen Antrieben. Serielle Booster weisen jedoch einen relativ niedrigen exergetischen Wirkungsgrad auf, welcher aufgrund ihres Funktionsprinzips begrenzt ist. Demgegenüber zeigen elektrische Gleichspannungswandler eine hohe Effizienz und sind bereits als hydraulisches Pendant implementiert. Ziel der Arbeit ist es, elektronische Schaltwandler als pneumatische Systeme umzusetzen und Potentiale dieser Konzepte zu untersuchen.
Lösungsweg
Untersuchung der übertragenen Schaltungen
Auf Basis der Funktionsprinzipien von elektrischen Spannungswandlern wurden verschiedene pneumatische Druckwandler entwickelt und zunächst simulativ unter-sucht. Die Simulationsergebnisse ermöglichten einen Vergleich verschiedener Konzepte nach Kriterien wie Druckaufbau und exergetischer Wirkungsgrad. Dies diente als eine Grundlage für den Aufbau von Funktionsmustern und sich anschließenden experimentellen Untersuchungen. In bestimmten Arbeitsbereichen wurde eine zu dem Standardbooster vergleichbare Effizienz erreicht, wobei jedoch eine höhere Druckverstärkung erzielbar war. Verbesserungen der Aussteuerung und Konstruktion eröffnen weitere Potentiale zur Effizienzsteigerung.
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des Projektes “Energieeffiziente Konzepte zur Druckwandlung in der Pneumatik“ (Förderkennzeichen 703461). Die Autoren danken dem Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA für die Förderung und freundliche Unterstützung.