Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Maßgeschneiderte Durchfluss- und Stellkraftkennlinien von direktgesteuerten 2/2-Wegesitzventilen

In der Hydraulik eingesetzte Sitzventile bieten im Vergleich zu Längsschieberventilen Vorteile, wie eine geringe Leckage, einen einfachen Aufbau und geringere Produktionskosten. Auf der anderen Seite weisen direktgesteuerte Sitzventile im Vergleich eine stärkere Schwingungsanfälligkeit auf. Im Rahmen von Produktentwicklungen stehen deshalb das statische und dynamische Betriebsverhalten direktgesteuerter Wegesitzventile, neben Fertigungsaspekten und der Leckagereduktion, im Fokus. Die Geometrie des Ventilinneren hat dabei einen erheblichen Einfluss auf die Ventilkennlinien (Betriebsdruck-Volumenstrom-Kennlinie, Stellkraft-Kennlinie) als auch auf die Systemstabilität. Obwohl neue Ansätze zur Optimierung von Sitzventilen, wie z. B. „Virtual Engineering“ existieren, werden Sitzventile häufig nach dem Trial-and-Error-Prinzip ausgelegt. Dabei werden oft nur einzelne Parameter variiert und somit keine Parameterwechselwirkungen berücksichtigt. Eine systematische Ventiloptimierung, inklusive der Berücksichtigung dynamischer Aspekte von Sitzventilen, birgt wesentliche Vorteile für den Optimierungsprozess. Mit heute zur Verfügung stehenden Werkzeugen ist eine solche Optimierung aufwendig und folglich, insbesondere seitens KMU, kaum realisierbar. Mithilfe des angestrebten Auslegungswerkzeuges lassen sich Wegesitzventile systematisch, effizient und kostensparend mit den in KMU üblicherweise zur Verfügung stehenden Kompetenzen und Werkzeugen, wie MS Excel, optimieren. Dadurch können innovative Ventilgeometrien mit minimierten empirischen Untersuchungen an Funktionsmustern zielgerichtet entwickelt werden. Weiter können spezielle Kundenanforderungen bereits in einem frühen Entwicklungsstand berücksichtigt und anschließend erfüllt werden. Somit können die „Time-To-Market“ verkürzt und Entwicklungskosten eingespart werden. Dies ist insbesondere für KMU interessant, die oftmals Sonderlösungen mit Stückzahl eins herstellen.