Saia-Burgess Dresden GmbH Mitglied der Division Industrie / Geschäftsbereich Aktuatoren
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- Paul Jörn Meinhardt
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1 Saia-Burgess Dresden GmbH Mitglied der Division Industrie / Geschäftsbereich Aktuatoren
2 Überblick Saia-Burgess Dresden Teil von Johnson Electric, Industrieproduktgruppe, Business Unit Actuators 170 Mitarbeiter in DD Umsatz 41 M Produkte: Schritt- und Synchronmotoren kleiner Leistung, Elektronische Ansteuerungen, Getriebe Page 2
3 Produkte Saia-Burgess Dresden Linearmotoren Rotatorische Motoren Stellantriebe Getriebe Subsysteme Motor + Ventil Gas Wasser Page 3
4 Subsysteme Saia-Burgess Dresden Subsysteme speziell 3-Wege-Umschaltventile Aufbau der neuen Generation Wasserventile Von der Entwicklung zur Freigabe Produktion von Subsystemen Page 4
5 Wo kommen Umschaltventile zum Einsatz Heizungsthermen als Umschaltventil zwischen Heizungs- und Warmwasser Solaranlagen als Umschaltelement zwischen erwärmten Wasser aus Solarzellen und dem erwärmten Wasser aus Heizungsquelle Umschalt- und Verteilerventil bei Fußbodenheizungen Page 5
6 Anwendung in der Heizungstechnik Anwendung und Funktion Die Hauptfunktion des motorischen Umschaltventil ist die Umschaltung der Heizungswasserführung in Heizgeräten mit indirekter Warmwasserbereitung. Page 6
7 Anwendung in der Heizungstechnik Funktion Entkopplung Motor Linearmotor Heizungszulauf Pumpenzulauf Dichtelement Sekundärwärmetauscher Warmwasser Page 7
8 Neue Generation Wasserventile Einstieg: Heizungstechnik: Ersatz eines 3-Wege-Umschaltventil aus Messing durch ein Umschaltventil in Kunststoff Herausforderung: - Kunststoffdesign Lebensdauer der Einsatzmaterialien Dichtheit Geräuschverhalten Page 8
9 Herausforderung Kunststoffdesign Anforderungen: gegebenes Design der Messingvariante Herausforderung wie setze ich diese Anforderungen spritztechnisch um Page 9
10 Designfreigabe Lösungsansatz Design und Kosten Lösung für eine Kontur, wo Anschlüsse den Anforderungen entsprechen und eine Entformung möglich ist Page 10
11 Designfreigabe Lösung: 1-fach-Spritzwerkzeug bestehend aus 7 Schiebern Schließen der Kontur durch Ultraschallverschweißten Deckel Page 11
12 Lebensdauer der Einsatzmaterialien FEM-Simulation mehrere Schritte zur Absenkung auftretende Spannungen durch Designoptimierung (Verrippung; Materialverstärkung) Page 12
13 Lebensdauer der Einsatzmaterialien 5 Werkstoffanalyse Untersuchung nach Lunkern Füllstudie (theoretisch und Teile in entsprechenden Füllstufen gespritzt) Optische Beurteilung hinsichtlich Lunkerbildung Charakterisierung der Glasfasern (Gehalt; Faserlänge, - durchmesser) Bestimmung Zugmodul Probe GF-Gehalt [Gew.-%] Nr.1 29,5 Nr.2 30,2 Nr.3 29,6 Nr.4 30,0 Nr.5 29,7 Nr.6 29,8 Nr.7 29,9 Spritzguss IPF 30,1 2 3 Zug-E-Modul [MPa] Zugfestigkeit [MPa] Bruchspannung [MPa] Ausgangszustand 9139 ± ,2 ± 1,6 176,76 ± 4,0 168h Wasser 4769 ± ,5 ± 0,82 99,5 ± 1,0 3Monate Wasser Page 13
14 Dichtheit Dichtheit nach außen mittels : O-Ringen in der Stopfbuchse O-Ringen zwischen Stopfbuchse und Ventilkörper Entscheidend für die Umsetzung von Theorie in Praxis Ausführung des Sitzes bezüglich Rundheit/O- Ringdurchmesser Material und Beständigkeit gegen alle Zusätze im Heizungswasser, Fette usw. Dichtheit innen zwischen Umschalten Heizungswasser und Warmwasser Dichtungsball Material bezüglich Verpressung, Verformung, Oberflächenschäden während der Lebensdauer Page 14
15 Dichtheit Bestimmung Verfahrweg Motor für die innere Dichtheit Geräusch Zu hoch ausgelegter Stellweg (Schrittanzahl) Undichtheit Zu gering ausgelegter Stellweg (Schrittanzahl) Kraft; Axialspiel; Selbsthemmung Bauteil- Toleranzen Motoreigenschaften Warm/Kaltwasser Quellen/ Schwinden Thermische Beständigkeit Einfluss Temperatur Auf Längenausdehnung Dicht!! Zusätze in Heizungswässern z.b. Fernox Page 15
16 Geräusche Geräuschziele: < 40dB Kühlschrank/leises Notebook Auftreten von Geräuschen Geräuschmessung Ursachenermittlung Analyse der Ursachen Möglichkeiten der Behebung Ergebnis Page 16
17 Geräusche Folgende Untersuchungen wurden zur Ursachenermittlung angewandt: Summenpegelmessungen verschiedener konstruktiver Varianten Ermittlung Betriebsschwingungen Ziel günstigste Ansteuerfrequenz Anschlagserkennung durch Schrittverlusterkennung über Kontrolle des Motorstromes Schwingungsmessung mittels Laser an Motor und Komplettventil Page 17
18 Geräusche Ergebnis der Schwingungsuntersuchungen: verschiedene Schwingungsanregende Bauelemente am Motor Lager, Stellelement, Verbindungselement Motor/Ventil Optimierung: Lagerauswahl Designkorrektur an der Koppelstelle Motor/Ventil Materialauswahl Verbindungselement Motor/Ventil Sitz Motor auf Ventil Page 18
19 Produktion von Subsystemen Produktionsstart des ersten Ventils UXB403 im Jahr 2005 Anstieg der Jahresproduktion bis 2008 Optimierungen bezüglich Qualität und Kosten stetig Kaizen: jap. = kontinuierlicher Verbesserungsprozess Produktion in One piece flow Just-in-time Lieferung Aufbau zweite Linie Stückzahlsteigerung auf ca. 500k Page 19
20 Produktion von Subsystemen Produktionsstart des zweiten Ventils UXB405 (Ventileinsatz) im Jahr 2007 Page 20
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