Pneumatischer Zahnstangenantrieb

Im Allgemeinen werden drei Haupttypen von Ventilantrieben verwendet: pneumatische, hydraulische und elektrische.

Pneumatische Antriebe können weiter unterteilt werden in Scotch-Yoke-Design, Flügelrad-Design und das Thema dieses Post-Racks und Ritzelantriebe.

Was ist ein Zahnstangen-Antrieb?

Zahnstangenantriebe sind mechanische Geräte zum automatischen Öffnen und Schließen von Ventilen oder Dämpfern, üblicherweise in industriellen Anwendungen.

Pneumatische Zahnstangenantriebe, auch Zylinder mit begrenzter Rotation genannt, sind Drehantriebe, die zum Drehen, Öffnen, Schließen, Mischen, Schwingen, Positionieren, Lenken und für viele weitere mechanische Funktionen mit eingeschränkter Rotation verwendet werden. Diese Antriebe werden auch häufig zur Automatisierung von Vierteldrehventilen wie Kugel- oder Absperrklappen verwendet.

Pneumatische Zahnstangenantriebe wandeln die Energie der Druckluft mithilfe eines pneumatischen Zylinders in eine oszillierende Drehbewegung um. Das saubere, trockene und aufbereitete Gas, das dieser Antrieb benötigt, wird über eine zentrale Druckluftstation bereitgestellt, die normalerweise eine Reihe pneumatischer Geräte in einem Prozesssystem unterstützt.

Pneumatische Antriebe sind im Vergleich zu ihren elektrischen Gegenstücken im Allgemeinen langlebiger, besser für gefährliche Umgebungen geeignet und kostengünstiger. Darüber hinaus erfordern sie oft weniger Wartung und bieten im Verhältnis zu ihrer Größe ein höheres Drehmoment.

Zahnstangen- und Ritzelantriebe wandeln die lineare Bewegung eines Antriebsmechanismus in eine Drehbewegung um, die zum Öffnen und Schließen von Vierteldrehungsventilen wie Kugelhähnen, Absperrklappen oder Kükenhähnen sowie zum Betätigen von industriellen oder gewerblichen Dämpfern dient.

Die Drehbewegung eines Zahnstangenantriebs erfolgt über eine lineare Bewegung und zwei Zahnräder. Ein kreisförmiges Zahnrad, das als „Ritzel“ bezeichnet wird, greift in die Zähne eines oder zweier linearer Zahnräder ein, die als „Zahnstange“ bezeichnet werden.

Pneumatische Antriebe verwenden Kolben, die an der Zahnstange befestigt sind. Wenn Luft- oder Federkraft auf die Kolben ausgeübt wird, ändert die Zahnstange ihre Position. Diese lineare Bewegung wird auf das rotierende Ritzel übertragen (in beide Richtungen) und sorgt für eine bidirektionale Drehung zum Öffnen und Schließen des angeschlossenen Ventils.

Die Kolben von Zahnstangenantrieben können mit Luft, Gas oder Öl unter Druck gesetzt werden, um die lineare Bewegung zu erzeugen, die das Ritzel antreibt. Um das Ritzel in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, muss die Luft, das Gas oder das Öl auf die andere Seite der Kolben umgeleitet werden oder es müssen Schraubenfedern als Energiequelle für die Drehung verwendet werden. Zahnstangenantriebe mit Federn werden als „Federrückstellantriebe“ bezeichnet. Antriebe, die auf Druckbeaufschlagung der Zahnstange auf der gegenüberliegenden Seite beruhen, werden als „direktwirkende“ Antriebe bezeichnet.

Aufbau eines Zahnstangenantriebs

Die meisten Stellantriebe sind für einen 100-Grad-Hub mit Einstellung im und gegen den Uhrzeigersinn für offene und geschlossene Positionen ausgelegt. Montagepads nach Weltstandard ISO sind allgemein erhältlich und bieten eine einfache und flexible direkte Ventilinstallation.

Auch die Montageabmessungen an den pneumatischen Anschlüssen des Antriebs sowie an den Zubehörlöchern und der Antriebswelle des Antriebs sind gängige Konstruktionsmerkmale, die das Hinzufügen von Pilotventilen und Zubehör erleichtern.

Pneumatische Zahnstangenantriebe sind kompakt und effektiv. Sie sind zuverlässig, langlebig und bieten eine gute Lebensdauer. Auf dem Markt gibt es viele Marken von Zahnstangenantrieben, alle mit geringfügigen Unterschieden in Kolbendichtungen, Wellendichtungen, Federdesign und Gehäusedesign. Einige Varianten sind speziell für sehr spezifische Betriebsumgebungen oder Umstände konzipiert.

Indikator

Bei der Montage von Zubehör ist eine Positionsanzeige Standard.

Ritzel

Das Ritzel besteht aus chemisch vernickeltem legiertem Stahl für die NAMUR-Montage von Zubehör sowie ISO 5211 und DIN 3337 für die Montage an Ventilen.

Antriebskörper

Extrudiertes, hart eloxiertes Aluminium ermöglicht ASTM6005-Körper, pulverbeschichtetes Polyester. TVC-Standard ist hellgraue Pulver-Polyesterfarbe.

Endkappen

Aluminiumdruckguss, schwarz pulverbeschichtet. Andere Farben auf Anfrage. Auch in PTFE oder ENP erhältlich.

Kolben

Die Doppelzahnstangenkolben bestehen aus Aluminiumdruckguss und sind anschließend hart eloxiert. Auch aus Stahlguss und verzinkt erhältlich. Die Kolben sind symmetrisch angeordnet, um eine lange Lebensdauer und einen schnellen Betrieb zu gewährleisten. Die Umkehr der Rotation erfolgt einfach durch Umdrehen der Kolben.

Federwegeinstellung

Die beiden unabhängigen externen Einstellschrauben für den Wegbegrenzer ermöglichen eine einfache und präzise Einstellung von ±5° sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung.

Hochleistungsfedern

Vorgespannte, beschichtete Federn bestehen aus hochwertigem, korrosionsbeständigem Material mit längerer Lebensdauer und können durch Ändern der Federanzahl sicher und bequem ausgetauscht werden, um unterschiedlichen Drehmomentanforderungen gerecht zu werden.

Lager und Führungen

Hergestellt aus reibungsarmen, langlebigen technischen Kunststoffen, um direkten Kontakt zwischen Metallen zu vermeiden. Wartung und Austausch sind einfach und bequem.

O-Ringe

O-Ringe aus NBR-Gummi gewährleisten einen störungsfreien Betrieb bei Standardtemperaturbereichen. Für Hoch- und Niedertemperaturanwendungen FKM oder Silikon

Wie funktioniert Zahnstangenantrieb Arbeiten?

Doppeltwirkende Antriebe

Luft zum Anschluss A drückt die Kolben nach außen, wodurch sich das Ritzel dreht gegen den Uhrzeigersinn während die Luft aus Anschluss B abgesaugt wird.

Luft zum Anschluss B drückt die Kolben nach innen, wodurch sich das Ritzel dreht im Uhrzeigersinn während die Luft aus Anschluss A abgesaugt wird.

Luft zum Anschluss A drückt die Kolben nach außen, wodurch sich das Ritzel dreht im Uhrzeigersinn während die Luft aus Anschluss B abgesaugt wird.

Luft zum Anschluss B drückt die Kolben nach innen, wodurch sich das Ritzel dreht gegen den Uhrzeigersinn während die Luft aus Anschluss A abgesaugt wird.

Federrückstellantriebe

Luft zum Anschluss A drückt die Kolben nach außen, wodurch die Federn komprimiert werden. Das Ritzel dreht sich gegen den Uhrzeigersinn während Luft aus Anschluss B abgelassen wird.

Bei einem Druckabfall an Anschluss A drückt die in den Federn gespeicherte Energie die Kolben nach innen. Das Ritzel dreht sich im Uhrzeigersinn während Luft aus Anschluss A abgelassen wird.

Luft zum Anschluss A drückt die Kolben nach außen, wodurch sich das Ritzel dreht im Uhrzeigersinn während die Luft aus Anschluss B abgesaugt wird.

Bei einem Druckabfall an Anschluss A drückt die in den Federn gespeicherte Energie die Kolben nach innen. Das Ritzel dreht sich gegen den Uhrzeigersinn während Luft aus Anschluss A abgelassen wird.

Gängige Zahnstangen- und Ritzelanwendungen

Zahnstangen- und Ritzelantriebe dienen zur Automatisierung und Bedienung von Vierteldrehventilen wie Absperrklappen, Kugelhähnen und Kükenhähnen, wie sie in der Prozessindustrie beispielsweise in der Chemie- und Pharmaindustrie, in der Wasseraufbereitung, der Öl- und Gasindustrie usw. eingesetzt werden.

Die Antriebe sind in zwei Ausführungen erhältlich: Federrückstellung und doppeltwirkend. Die mechanische Federrückstellung ist für ausfallsichere Anwendungen vorgesehen und kann für die Sicherheitsfunktion „Fail-Close“ oder „Fail-Open“ montiert werden.

Doppeltwirkende Antriebe können für eine „Fail-In-Last-Position“-Sicherheitsfunktion verwendet werden.

Erweiterte Zahnstangen- und Ritzelanwendungen

Zahnstangenantriebe sind für eine Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen erhältlich. Am bekanntesten sind die temperaturabhängigen Trimmkits, die einen Betrieb bei hohen oder niedrigen Temperaturen ermöglichen.

Weitere Anwendungsgebiete betreffen unterschiedliche Hubmanipulationen (Full Stroke Adjustment), spezielle Beschichtungsanforderungen, spezielle Betriebsmedien oder hohe Betriebsgeschwindigkeiten.

Für viele dieser fortgeschrittenen Anwendungen ist spezielles Steuerungszubehör erhältlich.

Teilen Sie Ihre Herausforderungen im Bereich Prozessventilsteuerung und -automatisierung mit Anwendungsexperten und kombinieren Sie Ihre Prozesserfahrung und Ihr Wissen mit deren Produktanwendungskompetenz, um effektive Lösungen zu entwickeln.

ZECO-Ventil

NBR-Absperrklappe

Schieberventil vs. Kugelhahn

Was ist ein Durchgangsventil?

Reparatur von Absperrschiebern

Was ist ein Axialrückschlagventil

Hersteller von manuell betätigten Absperrschiebern

Was sind Absperrventile?

Unterschied zwischen Absperrschieber und Absperrklappe

Zehn Artikel davor und danach

Hallo Welt!

Umfassender Vergleichsleitfaden für Schieberventil und Absperrklappe