2 Nm bij 1 s/90°: Nieuwe supersnelle regelingen voor luchtbehandelingsinstallaties regelen ruimteluchttechnische installaties bijzonder snel en veilig

Om de volumestroomregeling in laboratoria, cleanrooms en zuiveringsinstallaties zo energiezuinig en veilig mogelijk te laten verlopen, moeten de gebruikte draaiaandrijvingen aan hoge eisen voldoen. Vooral bij de kleppen van laboratoriumafdelingen is een korte sluitingstijd essentieel, zodat ongunstige drukverschillen in de ruimtes worden voorkomen en medewerkers niet worden bedreigd door giftige dampen. (Bron: Gruner AG)

In extreme gevallen moeten aandrijvingen voor luchtafzuigingen in laboratoriumomgevingen een bedrijfstijd van minimaal 3 s of minder hebben. Om aan deze eisen te voldoen, heeft Gruner vier verschillende supersnelle lopers ontwikkeld: Twee modellen bereiken bij een bedrijfstijd van 3 s/90° een koppel van 10 respectievelijk 15 Nm, terwijl twee andere met 2 s/90° bij 5 Nm en 1 s/90° bij 2 Nm bijzonder korte reactietijden hebben. (Bron: Gruner AG)

De koppelingsbehoefte hangt af van verschillende factoren zoals de klepconstructie, -lagers en afdichtingen. Het voordeel van de nieuwe Gruner-aandrijvingen in gebruik: in vergelijking met vergelijkbare modellen hebben ze een 20 procent hoger koppel en regelen ze ook hoge luchtsnelheden betrouwbaar. (Bron: Gruner AG)

De supersnelle lopers kenmerken zich door sluitertijden die 20 procent korter zijn en kunnen zich daardoor veel beter aanpassen aan veranderde omstandigheden dan conventionele oplossingen. (Bron: Gruner AG)

Bij toepassingen waarin het medium in de ventilatiekanaal sterk vervuild is of verrijkt met agressieve media, moet de supersnelle loop samen met een GUAC (Gruner Universele Actuator Controller) en een statische sensor worden gebruikt. (Bron: Gruner AG)

„Die größte Herausforderung bei der Entwicklung der Superschnellläufer bestand darin, diese Komponente als Bestandteil eines Regelsystems so aufzubauen, dass das Gesamtsystem eine hohe Stabilität aufweist“, so Dr.-Ing. Wolfgang Spreitzer, Vorstand der Gruner AG. „Außerdem mussten wir speziell bei den sehr hohen Drehmomenten die Schaltung so anpassen, dass die notwendige Energie für die Motorbewegung zur Verfügung gestellt werden kann.“ (Quelle: Gruner AG)

Om de volumestroomregeling in laboratoria, cleanrooms en zuiveringsinstallaties zo energiezuinig en veilig mogelijk te laten verlopen, moeten de gebruikte draaiaandrijvingen aan hoge eisen voldoen. Vooral bij de kleppen van laboratoriumafzuigingen is een korte sluitingstijd essentieel, zodat ongunstige drukverschillen in de ruimten worden voorkomen en medewerkers niet worden blootgesteld aan giftige dampen. Om zelf geschikte aandrijvingen te kunnen bieden voor bedrijfstijden van 3 seconden of minder en de bedrijfszekerheid in deze moeilijke omgeving te verhogen, heeft Gruner AG haar portfolio herzien en vier nieuwe, verschillende supersnelle aandrijvingen ontwikkeld. Deze kenmerken zich in vergelijking met eerdere aandrijvingen door een 20 procent hoger draaimoment en een 20 procent snellere reactietijd: naast een model dat bij 2 Nm 1 s/90° bereikt, zijn ook typen verkrijgbaar met 5 Nm bij 2 s/90°, 10 Nm bij 3 s/90° en 15 Nm bij 3 s/90° bedrijfstijd. Ze kunnen zich veel beter aanpassen aan veranderde omstandigheden dan conventionele oplossingen en regelen ook hoge luchtsnelheden betrouwbaar.

„Supersnelle aandrijvingen – draaiaandrijvingen voor het verstellen van kleppen in HVAC-installaties, die een zeer korte bedrijfstijd van < 3 s hebben – kunnen worden ingezet voor de variabele volumestroomregeling om energiebesparing met optimale veiligheid te realiseren“, legt Dr.-Ing. Wolfgang Spreitzer, bestuurslid van Gruner AG, uit. „Ze zijn ook geschikt voor verschillende regelingen volgens EN 14175 voor geteste laboratoriumafzuigingen.“ Snelle aandrijvingen – modellen met snelheden van 5 s – had de middelgrote actuator-specialist Gruner al twaalf jaar in het programma, waaronder tot nu toe slechts twee supersnelle modellen. „De marktvragen zijn echter veranderd. Vooral in cleanrooms en laboratoria bestaat behoefte aan typen die hogere draaimomenten bij kortere bedrijfstijden en middelmatige draaimomenten bij zeer korte bedrijfstijden kunnen realiseren“, aldus Spreitzer.

Deze modellen vormen een belangrijke component om zowel de toevoer- en afvoer lucht als de afzuiging van zuiveringsinstallaties veilig en precies te regelen. Op deze manier zorgen de aandrijvingen ervoor dat op geen enkel moment ongunstige drukverschillen ontstaan – een belangrijke voorwaarde om de arbeidssveiligheid bij laboratoriumafzuigingen te waarborgen en medewerkers niet te bedreigen door extra giftige dampen. Bovendien is vooral in de medicijnproductie een snelle en hoogprecisie afstelling van het luchtvolume of -druk noodzakelijk, omdat anders in cascadegebieden het risico bestaat op contaminatie van geneesmiddelen.

Hoge luchtsnelheden veilig regelen

In extreme gevallen moeten de aandrijvingen voor luchtafzuiging in laboratoriumomgevingen bedrijfstijden van minimaal 3 s of minder hebben. Om aan deze eisen te voldoen, heeft Gruner vier verschillende supersnelle aandrijvingen ontwikkeld: Twee modellen bereiken bij een bedrijfstijd van 3 s/90° een draaimoment van 10 respectievelijk 15 Nm, terwijl twee andere met 2 s/90° bij 5 Nm en 1 s/90° bij 2 Nm bijzonder korte reactietijden hebben. „In sommige gevallen worden zelfs nog kortere bedrijfstijden gevraagd, die tot nu toe door pneumatische aandrijvingen werden gerealiseerd“, legt Spreitzer uit. „Speciaal hiervoor kan de supersnelle aandrijving met 1 s/90° bedrijfstijd worden ingezet. Dit leidt tot een gunstiger systeemontwerp en tegelijkertijd tot operationele veiligheid.“

Alle nieuwe modellen van Gruner onderscheiden zich door speciale motoren met nieuw geconstrueerd tandwiel, een borstelloze binnenrotor en uitgekiende besturingsalgoritmes, die samen zorgen voor een bijzonder hoge levensduur van 100.000 volledige cycli of 1.500.000 deelcycli. Door gebruik te maken van de borstelloze binnenrotor wordt een zeer hoge draaimomentdichtheid bereikt bij grote draaisnelheden. „Hogere draaimomenten zijn nodig om ook bij grote luchtsnelheden de klepbladen veilig te bewegen. Daarbij kan men het klepblad vergelijken met een vliegtuigvleugel“, aldus Spreitzer. „De stromende lucht creëert een lift, die via de lagering van de klep wordt omgezet in een draaibeweging en zo een draaimoment tegen de openingsrichting in veroorzaakt.“

Veilig, stabiel systeem zelfs bij hoge draaimomenten

De draaimomentbehoefte hangt af van verschillende factoren zoals de constructie van de klep, de lagering en afdichtingen. Zo heeft bijvoorbeeld een bijzonder grote jaloeziklep van 100 x 120 cm met lekstroom bij gesloten stand (volgens EN 1751 testdruk tot 2000 Pa in klasse 4) een losbreekmoment van minimaal 20 Nm. Dit wordt gerealiseerd door het type 227CS-024-15B – het model met 15 Nm bij een bedrijfstijd van 3 s/90° – omdat de supersnelle aandrijvingen van Gruner doorgaans een losbreekmoment van 35 procent boven het nominale draaimoment hebben. „De grootste uitdaging bij de ontwikkeling van de supersnelle aandrijvingen was om dit onderdeel zodanig te integreren in een regelingssysteem dat het totale systeem een hoge stabiliteit vertoont“, legt Spreitzer uit. „Daarnaast moesten we vooral bij de zeer hoge draaimomenten de schakeling zodanig aanpassen dat de benodigde energie voor de motorbeweging kon worden geleverd.“

De nieuw ontwikkelde aandrijvingen bereiken niet alleen 20 procent meer draaimoment dan vergelijkbare oplossingen, maar ook een 20 procent snellere bedrijfstijd. Dit heeft als voordeel dat gewijzigde eisen aan het ventilatiesysteem bijzonder snel kunnen worden geregeld en dat de operationele veiligheid continu kan worden gewaarborgd. De korte reactietijden worden bereikt door een nauwkeurige afstemming tussen mechanische tandwielredundie, de binnenrotor en de besturingsalgoritmes.

Statische sensor bij vervuilde, agressieve media

Aangezien in sommige toepassingen verschillende draaimaten nodig zijn, onderscheiden de supersnelle aandrijvingen zich ook door schaalbare regelnauwkeurigheden: Als standaard worden Gruner-aandrijvingen doorgaans geleverd met een draaimaat van 90°, die echter altijd kan worden verminderd. Om de beschikbare resolutie van 10 V daarbij te behouden, kan deze worden aangepast aan de gewijzigde hoek. Daarnaast is een veiligheidsschakelaar geïntegreerd, die garandeert dat de tandwielkast geen schade oploopt bij handmatige bediening. De schakelaar schakelt de motor uit zolang de bedieningsknop ingedrukt is.

Voor toepassingen waarin het medium in de ventilatiekanalen sterk vervuild of met agressieve stoffen is verrijkt, moet de supersnelle aandrijving worden gecombineerd met een GUAC (Gruner Universal Actuator Controller) en een statische sensor. Het sensorelement wordt niet door het medium doorstromen en kan dus niet worden beschadigd. Het biedt echter nog meer voordelen: ten eerste is het onafhankelijk van de positie, zodat de ventilatieklep niet op de inbouwpositie hoeft te worden gekalibreerd. Op deze manier wordt een potentiële foutbron geëlimineerd. „Daarnaast heeft het een hoge lange-termijnstabiliteit, wat betekent dat er geen cyclisch kalibreren nodig is“, aldus Spreitzer. „Vooral in cleanrooms, bijvoorbeeld in de medicijn- of chipproductie, is dat moeilijk omdat het proces niet tijdens bedrijf kan worden uitgevoerd.“