Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Pneumatikventil mit 0,5 bar schalten


von Flo N. (dave001)


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Hallo an Alle!

Ich bin noch ein ziemlicher Neuling auf diesem Gebiet, deswegen bitte 
nicht zu streng sein :(

1. Ich habe versucht mit einem 5/2 Wegeventil, elektrisch betätigt 
einseitig - andere Seite Federrückgestellt, mit 0,5 bar zu schalten, 
leider tut sich da nichts. Stimmt es, dass ich ein 5/2 Wegeventil 
brauche mit Steuerluft? Wobei aber wenn ich mit 0,5 bar schalten möchte 
ein Ventil benötige in welchem die Steuerluft beidseitig ausgeführt ist 
?

2. Ich habe einen doppelwirkenden Pneumatikzylinder, der aber so 
ausgeführt ist: 
http://www.industrie.de/bilder/ia/2005-38/130x/thumb_ia38050018_tif.jpg
Ich möchte gerne die Kraft berechnen, ist es richtig das so zu machen: F 
= p*A oder muss ich beachten dass ich drei Kolbenstangen habe?

Ich freue mich über jede Antwort :)

LG
Dave

von abc.def (Gast)


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Außen sind Führungen, Kolbenstange ist nur die mittlere.
Es gibt die Kolbenfläche ohne Stange ("unten") und die mit Kolbenstange. 
Bei letzterer muß in der Fläche diese subtrahiert werden.
Näheres steht im Datenblatt.
Für das Ventil ist 0.5bar nicht besonders viel. Manchmal gibt es ein 
kleines Steuerventil, das dann den eigentlichen SChieber betätigt. Da 
muß der Druck die Reibung überwinden.
Wahrscheinlich suchst Du ein Ventil, bei dem die Steuerluft seperat 
zugeführt wird? Diese müßte dann einen höheren Druck haben, sonst bringt 
es nichts. Das dürfte selten sein. Oder Du suchst direkt gesteuerte 
Ventile, die sind vllt nicht so sehr selten, brauchen aber mehr el. 
Leistung.
Näheres steht im Datenblatt.

von otseF (Gast)


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Flo Norbert schrieb:
> 1. Ich habe versucht mit einem 5/2 Wegeventil, elektrisch betätigt
> einseitig - andere Seite Federrückgestellt, mit 0,5 bar zu schalten,
> leider tut sich da nichts. Stimmt es, dass ich ein 5/2 Wegeventil
> brauche mit Steuerluft? Wobei aber wenn ich mit 0,5 bar schalten möchte
> ein Ventil benötige in welchem die Steuerluft beidseitig ausgeführt ist
> ?

Sorry, aber das ist wirr.

von Flo N. (dave001)


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Danke für deine Antwort!

Ich weiss nicht genau was du meinst mit: "Es gibt die Kolbenfläche ohne 
Stange ("unten") und die mit Kolbenstange.
Bei letzterer muß in der Fläche diese subtrahiert werden."

Wenn ich hier die Kraft berechne würde also in meinem Fall reichen F = 
p*A oder? Also F = (63/2)²*pi  *  0,05 MPa, wäre das richtig?
(Für diesen Fall: 
http://www.festo.com/net/de_de/SupportPortal/InternetSearch.aspx)

Ich hätte noch so ein 5/2 Ventil elektrisch betätigt auf beiden seiten 
und mit Luftanschluss links und rechts, ich nehme an da kommen die 6 bar 
rein und der Rest wird so beschalten wie herkömmlich (also mein Druck 
dann mit 0,5 bar beim Eingang und beim Ausgang dann zweimal zum 
Zylinder) stimmt das so :) ?

LG
Dave

von L. H. (holzkopf)


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Flo Norbert schrieb:
> Ich bin noch ein ziemlicher Neuling auf diesem Gebiet, deswegen bitte
> nicht zu streng sein :(

Mach Dir darüber mal keine Gedanken:
Partiell sind wir alle nur "bescheuert".:D
Anderenfalls bräuchten wir ja hier nicht nach etwas zu fragen.;)

Flo Norbert schrieb:
> 1. Ich habe versucht mit einem 5/2 Wegeventil, elektrisch betätigt
> einseitig - andere Seite Federrückgestellt, mit 0,5 bar zu schalten,
> leider tut sich da nichts. Stimmt es, dass ich ein 5/2 Wegeventil
> brauche mit Steuerluft? Wobei aber wenn ich mit 0,5 bar schalten möchte
> ein Ventil benötige in welchem die Steuerluft beidseitig ausgeführt ist
> ?

Mir ist nicht ganz klar, was Du nun mit 0,5 bar (genau) schalten willst.
Denn es verhält sich ja so, daß unabhängig von einem Wegeventil, bedingt 
durch den Innendruck in den Zylindern, die Kolbenstangen einen 
bestimmten Weg durchschreiten können.

Eine Registrierung des Druckes bzw. Abschalten von ihm bzgl. der 
Wegdurchschreitung der Kolbenstange KANN deshalb nur Zufalls-Ergebnisse 
erbringen.

Die Kausalkette ist (normalerweise) die:
Du beaufschlagst den Zyl. mit 0,5 bar.
Was ihn dazu in die Lage versetzt, daß er seine Kolbenstange um einen 
Weg x ausfahren kann.
Die tatsächliche "Wegausfahrung" hängt aber nicht nur von den 0,5 bar 
ab, die Du ohne weiteres auch rein zeitlich dem Zylinder "zuteilen" 
könntest.
Sondern sie hängt auch von Unwägbarkeiten ab.
Wie z.B. Reibung bei T_x oder T_y oder sonstigen Unwägbarkeiten.

Wenn Du also hier "auf Nummer sicher" gehen willst, solltest Du m.E. 
eher in Richtung von "Weg-Endschaltern" denken.
Die sich auch sehr präzise einjustieren lassen.
Unter Zwischenschaltung von Federn.

Die sich in einem weiten Bereich nach dem Hook'schen Gesetz konstant 
verhalten.
Anders ausgedrückt:
Wenn die Kraft zur Betätigung eines Schalters längst erreicht wurde, 
können dabei beschleunigte Massen immer noch "durchfahren".
Wie weit sie das (nur) tun können, hängt von der Feinjustierung ab.

Oder meintest Du etwas ganz anderes?

von Flo N. (dave001)


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Also ich möchte das Ventil mit 0,5 bar schalten, damit ich den Zylinder 
mit einem Druck von 0,5 bar ein- und ausfahren lassen kann. Das ganze 
soll eine Versuchsreihe werden, das heißt ich beginne mit 0,5 bar und 
steigere/reduziere dann den Druck immer um 0,1 bar.
Hintergrund: der Zylinder fährt gegen eine kleinere Sandbuchse und es 
soll quasi praktisch auf diese Weise analysiert werden, mit welcher 
Kraft die Buchse bewegt werden kann.

LG
Dave

von Pneumologe (Gast)


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Hallo,

was Du schreibst ist wirklich etwas wirr.
Schreibe doch mal, was Du für ein Ventil hast (Hersteller ...).
Elektrisch oder pneumatisch betätigt?
Und eine kleine Skizze, von dem was Du machen willst wäre auch nicht 
schlecht.

von Flo N. (dave001)


Angehängte Dateien:

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Ok ich versuche es erneut, ich denke mit dem Bild wird es jetzt 
verständlich.

Durch den Druckminderer stelle ich 0,5 bar ein. Ich betätige den 
Schalter, aber das Ventil schaltet mit diesem Druck nicht durch. Wenn 
ich den Druckminderer auf 2 bar stelle, schaltet das Ventil nach der 
Betätigung des Schalters durch.

Meine Vermutung: Ich brauche ein Ventil mit Steuerluft damit ich 
schalten kann.

Ich wüsste nicht wie ich das noch anders erklären könnte :(

LG
Dave

: Bearbeitet durch User
von Karl (Gast)


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Schaue in das Datenblatt deines Ventils nach den Betribsdrücken. Bei 
diesem Typ hier ist z.B. ein Mindestdruck von 2,5 bar vorgegeben:

http://www.festo.com/cat/en-gb_gb/data/doc_DE/PDF/DE/CPE-G_DE.PDF

Um es für die Anderen noch mal Verständlich zu machen: Er hat eine 
Luftdruckversorgung mit 0,5 Bar, die er über ein elektrisch betätigtes 
5/2 Wegeventil auf einen Zylinder aufbringen will. Offensichtlich ist 
der Druck jedoch unterhalb des Betriebsdrucks des Ventils.

Die Berechnung der Kraft ist richtungsabhängig. Beim Ausfahren wird die 
Volle Kolbenfläche angesetzt, beim Einfahren die Kolbenfläche - Fläche 
der Kolbenstange. Man muss nicht selber rechnen, die Werte stehen 
üblicher weise im Datenblatt des Zylinders. Bei so kleinen Drücken von 
0,5 bar spielt aber auch die Reibung eine wesentliche Rolle! Einen 
genauen wert liefert da nur eine externe Kraftmessdose.

von Karl (Gast)


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Flo Norbert schrieb:
> Meine Vermutung: Ich brauche ein Ventil mit Steuerluft damit ich
> schalten kann.

Du hast dein Problem erkannt! Du brauchst ein Ventil, dass bei 0,5 bar 
Druck funktioniert, d.h. erst das Datenblatt lesen, dann kaufen. Google 
mal nach den Unterschied zwischen direktgesteuert und vorgesteuert.

von Flo N. (dave001)


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Danke für die Antwort!

Hab eines gefunden, Betriebsdruck -0,9 ... 10 bar wenn eine Steuerdruck 
von 3 ... 10 bar anliegt.
Lustiges nächstes Problem: Mein Zylinder arbeitet unter einem 
Betriebsdruck ab 1 bar. Aber das bekomme ich jetzt schon alleine hin :)

Danke an alle für die schnelle Hilfe!

LG
Dave

von L. H. (holzkopf)


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Flo Norbert schrieb:
> Lustiges nächstes Problem: Mein Zylinder arbeitet unter einem
> Betriebsdruck ab 1 bar. Aber das bekomme ich jetzt schon alleine hin :)

Es gibt auch "leichtläufige" Zylinder.
Die haben Dichtungen drin, die in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck 
abdichten.;)

M.E. kannst Du Dir eine Menge Versuchsarbeit "sparen", wenn Du das von 
Karl ganz richtig Genannte noch etwas weiter berücksichtigst:
Karl schrieb:
> Die Berechnung der Kraft ist richtungsabhängig. Beim Ausfahren wird die
> Volle Kolbenfläche angesetzt, beim Einfahren die Kolbenfläche - Fläche
> der Kolbenstange. Man muss nicht selber rechnen, die Werte stehen
> üblicher weise im Datenblatt des Zylinders. Bei so kleinen Drücken von
> 0,5 bar spielt aber auch die Reibung eine wesentliche Rolle! Einen
> genauen wert liefert da nur eine externe Kraftmessdose.

Denn eigentlich reicht es aus, wenn Du nur die Kraft ermittelst, die 
erforderlich ist, damit die Kolbenstange bewegt werden kann.
Kannst Du auch mit einer "Federwaage" o.ä. tun.
Hast Du diese Kraft ermittelt, kannst Du sie jeweils auch von den 
rechnerisch ermittelten Kräften abziehen, um zur nutzbaren Kraft zu 
kommen.

In langwierigen Versuchen wirst Du auch zu keinen (nennenswert) anderen 
Ergebnissen kommen können.:)

von Flo N. (dave001)


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Das ist auf jeden Fall ein heißer Tipp mit der Federwaage um auf die 
nutzbare Kraft zu kommen. Vielen Dank für den Tipp !

von L. H. (holzkopf)


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Flo Norbert schrieb:
> Vielen Dank für den Tipp !

Gern geschehen - kenne ja die "Nöte", in denen man manchmal so ist.:)

Ich kann Dir auch noch weitere Tips dazu geben, weil ich vor langer Zeit 
mal das Verhalten von Luftzylindern beim Betrieb mit Unterdruck 
untersuchte.

1) Wenn Du eine Federwaage zur Kraftmessung verwendest, verlaß Dich 
nicht "blind" auf die Skalierung.
Sondern überprüf die, indem Du ein (geeichtes) Gewicht dranhängst.
Dann weißt Du definitiv, welche Abweichung zwischen Zeiger und 
Skalenstrichen Du beim Ablesen berücksichtigen mußt.
Eine Überprüfungsmessung genügt an sich, weil sich die Federn längs des 
Gesamtweges nach dem Hook'schen Gesetz verhalten.

2) Für die evtl. Überprüfung/Verifizierung Deiner errechneten Werte 
durch den tatsächlichen Betrieb des Zylinders brauchst Du eigentlich 
keinerlei Ventile.
Es genügt dazu, die Luftzufuhr wahlweise "hinten" oder "vorne" am 
Zylinder "anzustöpseln".
Etwas anderes machen nämlich die Magnetventile auch nicht.;)

3) Bei Messungen kommt es immer darauf an, welche Genauigkeit 
erforderlich ist.
D.h. wenn es sehr genau sein soll, müßtest Du beim "Umstöpseln" ggf. 
jeweils auf der "Ausblas-Seite" auch so ein gesintertes Messingteil 
anstöpseln.
Dies deshalb, weil durch diese Teile natürlich die "freie" Abströmung 
der Luft etwas gedrosselt wird.
Was im Endeffekt Kraft kostet, die zu Lasten der Vorschub- bzw. 
Rückholkraft geht.

: Bearbeitet durch User
von Flo N. (dave001)


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Angenommen ich würde eine Magnetventil verwenden, würde ich eine 
Abweichung meiner errechneten Werte erhalten, weil ja durch die 
verschiedene Faktoren (Schlauchlänge, Durchmesser am Ventil, 
Reibung,..usw) ich dann ein wenig verfälschte Werte erhalten würde, ist 
das der Hintergrund weshalb ich mit dem "umstöpseln" eher an die 
analytische Berechnung rankommen würde ?

von L. H. (holzkopf)


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Flo Norbert schrieb:
> ist
> das der Hintergrund weshalb ich mit dem "umstöpseln" eher an die
> analytische Berechnung rankommen würde ?

Ja.

Bei sehr vielen Messungen müssen wir versuchen, ganz klar zu 
unterscheiden:
a) was genau wir eigentlich, evtl. separat nur für sich, messen
b) inwieweit bei dieser Messung (a)) dann evtl. "Korrekturfaktoren" zu 
berücksichtigen sind, wenn es um die Verwertung der Messung in der 
Praxis geht.

Umgekehrt formuliert, lassen sich selbst zunächst komplex erscheinende 
Messungen meist in (recht einfache) Einzel-Messungen "zerlegen", die 
entspr. insgesamt bewertet werden können.;)

Bei Luftdrucksystemen ist dabei ganz vorteilhaft, daß der (allseitig 
wirkende) Druck durch Querschnittsverengungen, Winkel und sonstige 
"Behinderungen" i.d.R. weitestgehend (nur) in Erhöhung der 
Strömungsgeschwindigkeit "umgemünzt" wird.

Dennoch existieren diese Behinderungen.
Und im Einzelfall kann man sie auch (ebenfalls separat) messen.
Bis hin z.B. zur tatsächlichen Wirkung von Drosselventilen, mit denen 
eine ganz bestimmte Druckminderung erreicht werden soll.

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