Drehantriebe für Kunststoffarmaturen

Max Rudin

Qualität, lange Lebensdauer und die weltweite Anwendbarkeit sind die entscheidenden Kriterien, die bei der Entwicklung und Dimensionierung der als Doppelkolben-Antriebe ausgelegten Typenreihe PA11 und PA21 zugrunde lagen. Durch die Aufteilung in zwei Größen nach dem Drehmoment der Kugelhahnreihe 546 konnten die Baugröße und das Gewicht des Antriebes wie auch des Gesamtventils minimiert werden. Durch die speziell aufeinander abgestimmte Dimensionierung der Federpakete sowie des Durchmessers des kraftbildenden Radius an der zentralen Spindel konnte erreicht werden, dass mit kleinem Steuerluftvolumen ein maximales Drehmoment erreicht wird. Besonderes Augenmerk wurde auf die Sicherheit sowie auf die universale Anwendung gelegt, wie z. B. international genormte Anschlussmöglichkeiten für das Zubehörprogramm und den Ventilanbau.

Die besonderen Produktmerkmale sind:

• Vollkunststoffgehäuse in PP-GV, extrem resistent gegen aggressive Beeinflussung

• vorgespannte Federpakete für hohe Sicherheit, z. B. bei Unterhaltsarbeiten

• wählbar mit oder ohne Handbetätigung durch Anbau eines Zwischenelementes

• bei Bedarf Stellungsrückmeldung mit dem Multifunktionsmodul, das ebenfalls bei Benützung der Handbetätigung die richtige Ventilstellung meldet

Als Option sind Antriebe mit Hubbegrenzung für alle drei Funktionen, FC, FO und DA für minimalen wie maximalen Durchfluss erhältlich.

Der Stellbereich reicht bis 60° Winkel. Erhältlich sind Ventilanschlussflansche nach ISO 5211, F04 für PA 11, F05 für PA 21 sowie Namur-Interfaces für Zubehör und Vorsteuerventile. Mit den beschriebenen Merkmalen besteht die Möglichkeit, ein nach Applikationsbedarf notwendiges Zubehörprogramm anzubauen wie:

• Stellungsregelung

• Endschalterbausätze in Ex-Ausführung

• Vorsteuerventile in 3/2- oder 5/2-Wege-Ausführung

• Ventilstellungsrückmeldung mit Endschalterausführungen mechanisch, NPN/PNP oder Namur

• AS-Interface-Ankoppelung

• Ausführung mit Hubbegrenzung für Min.- oder Max.-Durchfluss

Folgende Grundsätze und Überlegungen wurden bei der Entwicklung der elektrischen Antriebe EA11/EA21 zugrunde gelegt: Neueste Technologie und ein internes über einen eigenen Systembus kommunizierendes Funktionen-Management bilden die Grundlage für die Flexibilität sowie die Möglichkeit der anwendungsorientierten Modularität.

Um ein Maximum an Anwendernutzen gewährleisten zu können, wurde die funktionale Auslegung der Antriebe aufgeteilt. Für Standardapplikationen bietet sich der elektrische Antrieb EA11 und für Anwendungen mit höheren Anforderungen der Einsatz des EA21-Antriebes an.

Bei dem Antrieb EA11 steuert die Basisplatine, die bei normaler Standardausführung die Steuersignale von extern erhält, den Motor an. Dieser wird nach Erreichen einer Endlage über die internen Endschalter abgestoppt. Eine interne Strombegrenzung, die in Funktion der gefahrenen Zyklen reagiert, schützt den Motor vor Überlastung.

Als Zubehör können unter anderem zwei zusätzliche Endschalter eingebaut werden. Wird der Antrieb unter -10° eingesetzt, steht ein Heizelement zur Verfügung. Für den Fall, dass bei einem eventuellen Energieausfall eine Sicherheitsstellung benötigt wird, kann eine Rückstelleinheit mit angeschlossenem Akku eingebaut werden, die je nach Schalterstellung das Ventil schließt oder öffnet.

Ein durchdachtes und den zukünftigen Anforderungen angepasstes Zubehörprogramm und die dadurch mögliche Ausbaubarkeit sind die Stärken des EA21-Antriebs.

Wird der Antrieb EA21 mit Überwachungsprint C und Rückstelleinheit ausgerüstet, kann ein anwendungsorientierter Ausbau realisiert werden. Auf der Basisplatine ist neben einer dauernden Temperaturüberwachung eine Betriebsbereitmeldung (potentialfreier Kontakt) standardmäßig eingebaut. Wird von der Basisplatine oder einer Überwachung ein Fehler gemeldet, wird dies, falls benötigt, an die übergeordnete Steuerung gemeldet. Über einen Wahlschalter kann die Funktion des Antriebes gewählt werden – Zu, Auf oder bei momentaner Stellung verharren.

Mit einbaubaren Zusatzprints, die je nach Anforderungen bestückt sein können, lassen sich verschiedene Erweiterungen respektive Überwachungen realisieren oder einbauen. Es sind dies im Einzelnen:

• zusätzlich vier Endschalter in verschiedenen Ausführungen wie mechanisch, induktiv, NPN/PNP oder Namur

• wie beim EA11 ein Heizelement oder/und eine Rückstelleinheit

Möchte der Anwender die Ventilstellung analog gemeldet haben, steht ein4…20-mA-Signal zur Verfügung. Mittels eines Hallsensors wird die Stellung des Ventils gemessen und das Ausgangssignal über einen Prozessor generiert. Für analoge Regelfunktionen kann der Antrieb mit einem Stellungsregler oder einem PID-Regler mit autoadaptiver Parametereinstellung ausgerüstet werden. Für eine digitale serielle Ansteuerung steht ein Zusatzprint für Profibus DP zur Verfügung.

Der Print C kann mit maximal vier weiteren Zubehörfunktionen bestückt werden, dies sind

• Verlängerung der Stellzeit für eine 90°-Bewegung

• Überwachung der 90°-Stellzeit

• Einstellen einer maximalen Zykluszahl

• Überwachung des Motorstroms

Ein Überschreiten eines dieser eingestellten Überwachungswerte wird als Signal über die Betriebsbereitmeldung angezeigt. Nach Behebung des Fehlers muss die Störmeldung mittels Reset-Taste oder durch kurzzeitiges Ein-/Ausschalten zurückgesetzt werden. Diese Zusätze können einzeln oder beliebig kombiniert eingesetzt werden.

Die elektrischen Antriebe EA11 und EA21 zeichnen sich durch weitere Merkmale aus:

• Vollkunststoffgehäuse mit Schutzart IP 65, mit Kabeldurchführung IP 67

• Handnotbetätigung als Standard integriert

• CE-, CSA- und UL-konform

• Kunststoffgehäuse flammhemmend

• Alle elektrischen Anschlüsse können auf Klemmen angeschlossen werden

Ein stabiles Basisgetriebe bildet die zentrale Einheit, an der ein Gleichstrommotor aufmontiert ist, der für eine lange Lebensdauer ausgelegt ist. Durch die Montage zusätzlicher Getriebe ist die mechanische Modularität gegeben und ein späterer Ausbau erlaubt ein maximales Drehmoment von 200 Nm. Die Basisausführung für den Kugelhahn 546 ist für ein maximales Drehmoment von 20 Nm dimensioniert. Ein normierter Anschlussflansch nach ISO 5211 (F 05) ermöglicht den Anbau des Kugelhahns 546 oder einer anderen Armatur.