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Alternative Lösungen für Elektromotoren

Kolbenmotoren

Der Elektromotor ist zwar in modernen industriellen Umgebungen die häufigste mechanische Kraftquelle, doch ist dies nicht die beste Lösung für jede Anwendung.

David Lockett, Managing Director von Huco Dynatork, erläutert die Vorteile eines alternativen Ansatzes, der die Kraft der Luft nutzt.

Inmitten der Begeisterung rund um Industry 4.0 oder die vierte industrielle Revolution ist es leicht, die Auswirkungen der Technologien zu vergessen, die die früheren Transformationen der Branche vorangetrieben haben.

Die Fabriken der ursprünglichen industriellen Revolution wurden zuerst von Wasser und dann von Dampf angetrieben. Später wurde die Massenproduktion der zweiten Revolution durch Elektrizität, insbesondere durch den Elektromotor, ermöglicht, was die Ingenieure von ihrer Abhängigkeit von schwerfälligen Riemen und Wellen befreite und es ermöglichte, dass kontrollierbare mechanische Energie überall hin geliefert wurde, wo sie benötigt wurde.

Naja, fast überall. Elektromotoren bleiben in den meisten Industriezweigen die erste Wahl, aber es gibt viele Orte, an denen der Einsatz eines Elektromotors schwierig, teuer oder sogar gefährlich ist.

Denken Sie beispielsweise an feuchte, schmutzige Prozessumgebungen oder an explosionsfähige Atmosphären, in denen Funken, die von Motoren und den zugehörigen Schaltgeräten erzeugt werden, ein erhebliches Entzündungsrisiko darstellen.

In diesen Anwendungen sind Industrieingenieure häufig gezwungen, alternative Technologien einzusetzen. Sie können beispielsweise Elektromotoren in sicherer Entfernung installieren und Wellen und andere mechanische Getriebekomponenten verwenden, um diese Energie dort zu liefern, wo sie benötigt wird.

Eine sicherere, einfachere und einfachere Alternative in vielen dieser Anwendungen ist die Verwendung von Motoren, die mit Druckluft betrieben werden. Luft hat viele Vorteile gegenüber anderen Technologien.

Es entzündet keine brennbaren Atmosphären oder verunreinigt die meisten Produkte. Es wird einfach durch einfache, kostengünstige Rohrleitungen verteilt und ist in den meisten Produktionsumgebungen bereits weit verbreitet und leicht verfügbar. Darüber hinaus sind Luftmotoren bei einer gegebenen Leistung oft kleiner als ihre elektrischen Gegenstücke, was ein Vorteil ist, wenn der Platz knapp ist.

Moderne Druckluftmotoren verwenden eine von zwei alternativen Technologien. Flügelzellenmotoren arbeiten wie eine Turbine, mit beschaufelten Rädern, die sich in der Luftströmung drehen, die durch ein Druckgefälle zwischen dem Einlass und dem Auslass des Motorgehäuses verursacht wird.

Flügelmotoren arbeiten im Allgemeinen mit hoher Geschwindigkeit und erzeugen ein geringes Drehmoment, insbesondere wenn sie langsamer als ihre Entwurfsgeschwindigkeit rotieren. Dies macht sie am besten für Anwendungen geeignet, die einen Betrieb in einem relativ engen Geschwindigkeitsbereich erfordern.

Kolbenmotoren verwenden Hubkolben, um eine zentrale Welle zu drehen, ähnlich einem Benzin- oder Dieselmotor. Kolbenmotoren erzeugen beim Anfahren ein maximales Drehmoment, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen häufige Stopps und Starts erforderlich sind, insbesondere unter Last.

Diese Konstruktion bietet einen sehr hohen Wirkungsgrad, da das Entweichen von Luft durch den Motor minimiert wird. Kolbenmotoren können so viel wie 80 Prozent weniger Luft verbrauchen als Flügelkonstruktionen mit ähnlicher Leistung. Nahezu sofortiger Stopp-Start und Rückwärtslauf ermöglicht auch eine sehr genaue Steuerung der Drehposition der Welle, was ideal für Indizierungsanwendungen oder andere Automatisierungsaufgaben ist, bei denen Präzision erforderlich ist.

Genauso wichtig sind Luftmotoren einfach und zuverlässig. Sie sind nicht anfällig für Überhitzung oder Schäden, wenn sie unter Last gestoppt werden. Sie enthalten wenige bewegliche Teile und können so spezifiziert werden, dass sie viele Bewegungsanforderungen erfüllen, ohne dass komplexe Steuerungen oder die Verwendung von Untersetzungsgetrieben erforderlich sind.

Die Huco Dynatork Luftmotor-Baureihe bietet beispielsweise einen Drehzahlbereich von 0 bis hin zu 800-Drehzahlen und Drehmomentwerten bis zu 15 Nm ohne Getriebeuntersetzung. Der Motor kann in den Versionen Aluminium, Edelstahl oder Acetal geliefert werden.

Edelstahl- oder Acetalgehäuse eignen sich besonders für Umgebungen, in denen regelmäßige Auswaschungen erforderlich sind. Mit seiner hohen Beständigkeit gegenüber Alkalien und chlorierten Desinfektionsmitteln ist Acetal perfekt für den Einsatz in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung geeignet.

Da Druckluftmotoren nicht von Elektrizität abhängig sind, erzeugen sie im Betrieb keine elektromagnetischen Felder. Spezialmotoren, die ohne magnetische Komponenten hergestellt werden, werden in einer Reihe von Spezialanwendungen verwendet, einschließlich MRI-Scannern, wissenschaftlichen Geräten und militärischen Anwendungen, bei denen die Beseitigung elektromagnetischer Emissionen eine Priorität darstellt.

Mit einer über viele Generationen bewährten Technologie sind Kolbenluftmotoren völlig auf dem neuesten Stand und kompatibel mit den Automatisierungsanforderungen der Industrie 4.0. Sie können mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von Rückmeldungen von pneumatischen oder elektronischen Sensoren gesteuert werden und somit gut mit den neuesten Fernsteuerungssystemen kombiniert werden.

Dynatork Druckluftmotoren arbeiten mit sauberer, trockener Luft, sind leise und zeichnen sich durch geringen Luftverbrauch aus.

Prozessindustrie Informer

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