O+P Fluidtechnik 9/2018

FORSCHUNGSFONDS FLUIDTECHNIK
NACHWEIS DER FUNKTIONSFÄHIGKEIT
EINES FLACHSCHIEBERVENTILS MIT
KERAMIKKOMPONENTEN FÜR DIE
HYDRAULIK
Dr.-Ing. Christian Schleihs, Institut für fluidtechnische
Antriebe und Systeme, ifas, der RWTH Aachen
Förderung: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
(AiF) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi);
Nr. 19576 N/1
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
ZIELSETZUNG
Das Ziel des Projekts ist der Aufbau eines Funktionsmusters eines
Flachschieberventils, bestehend aus Keramikkomponenten in der
Ventilstufe (Schieber und Steuer- / Kompensationsplatten) und
handelsüblichen Ventilkomponenten zur Betätigung (Aktoren,
Positionssensoren und Regelelektronik) sowie der Peripherie
(Gehäuse und Deckel). Mit diesem Funktionsmuster sollen zum
einen relevante statische und dynamische Kenngrößen der Hydraulik
ermittelt werden, mit denen die Funktionsfähigkeit des Flachschieberventils
nachgewiesen werden kann. Zum anderen soll der
Versuchsaufbau genutzt werden, um die Eignung und die Zuverlässigkeit
der kera mischen Werkstoffe in Hydraulikmedien zu erproben.
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK:
Ziel des Projektes ist der Aufbau eines Funktionsmusters
eines Flachschieberventils,
welches in der Ventilstufe (Schieber und
Steuer-/Kompensationsplatten), aus
Keramikkom ponenten besteht. Dabei soll die
Funktions fähigkeit des Flachschieberventils
nach gewiesen werden und die Eignung und
Zuverlässigkeit von keramischen Werkstoffen
in hydraulischen Anlagen erprobt werden.
Am ifas wird die hydraulische Stufe konstruiert
und ausgelegt, während das IWM die
Werkstoffauswahl, Charakterisierung und Auslegung
der Keramikkomponenten durchführt.
Zunächst wurden die Anforderungen an
das Ventil von beiden Forschungsstellen klar
definiert.
Zur Auslegung der hydraulischen Stufe
wurde ein Modell der Bauteile in Matlab
implementiert, mit welchem es möglich ist
unterschiedliche Ventilgeometrien zu untersuchen.
Eine Validierung des Programmes
wird mit Hilfe eines vorhandenen Demonstrators
durchgeführt.
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Im weiteren Projektfortschritt wird ein Versuchsaufbau der Flachschiebergeometrie
mit einer Ventilstufe aus Stahl am ifas aufgebaut
und eine Erprobung und Abstimmung der Druckkompensation
durchgeführt werden. Das IWM wird Design-Richtlinien für die
keramikgerechte Konstruktion und Fertigung der Keramikkomponenten
aufstellen und ermittelt mithilfe bruchstatistischer
Methoden die Zuverlässigkeit der Komponenten.
Mit den gewonnenen Erkenntnissen der Vorversuche, mit Flachschieberventil
in Stahlbauweise und der Komponentenanalyse,
wird eine funktionsfähige Ventilstufe aus Keramikkomponenten
(Schieber, Steuerplatten und Kompensationsplatten) aufgebaut.
Abgeschlossen wird das Projekt mit der Konstruktion der weiteren
Ventilkomponenten und dem Aufbau und der Vermessung des
Gesamtventils mit Keramikkomponenten in der Ventilstufe am ifas.
Prüfstand zur Ventiluntersuchung
50 O+P Fluidtechnik 9/2018