Allengra : Ultraschall-basiertes Regelventil
Das Smart Valve von Allengra ist eine neuartige Kombination von Ultraschall-Durchfluss-Sensor und Regelventil für Heizungs-, Wasser- aber auch für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Als erstes Regelventil am Markt, das auf der Basis von Ultraschallmesstechnik arbeitet, ist es Volumenstromsensor und Regler in einem, misst gleichzeitig Durchfluss, Temperatur und Druck und regelt zusätzlich den Durchfluss von Flüssigkeiten. So kann es beispielsweise einen Heizkreis mit einer bestimmten Wassermenge regeln, unabhängig von den Widerständen in den Heizrohren. Damit werden große Druckschwankungen ausgeglichen, um hochgenau und gleichbleibend Flüssigkeiten zu dosieren und zu regeln.
Vorsprung durch Erfahrung und Beobachtung
Die 2005 gegründete Allengra GmbH verfügt über reichen Erfahrungsschatz bei der Entwicklung und Produktion von Ultraschall-Durchfluss-Sensoren, u.a. für weltweit tätige Unternehmen aus der Heizungsbranche und dem Energiemanagement wie Viessmann und Weishaupt. Das dynamische Team von Allengra fordert sich immer wieder selbst heraus, neue innovative Ideen in die Produkte seiner Kunden zu integrieren. Bei den vielen unterschiedlichen Prüfständen, die Allengra in der Vergangenheit aufbaute, kristallisierte sich bei den Durchfluss-Sensoren eine Grundausstattung heraus, die mehr oder minder die gleichen Elemente enthielt: Einen Sensor für den Rohrdruck, einen für den Differenzdruck, kombiniert mit einem Sensor für den statischen Druck, einen Temperatursensor und einen Sensor für den Durchfluss und das Volumen des Mediums, sowie ein Aktuator und ein Ventil zur Durchflussregelung.
Industriekunden unterstützen die Entwicklung
Dadurch war die Idee für den Smart Valve geboren: Allengra machte sich an den Entwurf eines einfachen und kompakten Sensors mit einem gut evaluierten und getesteten Stellantrieb, kombiniert mit einem keramischen Ventilregelsystem. Einige bestehende Kunden von Allengra beteiligten sich ab 2014 an der Entwicklung des hochintegrierten Ventils und in den folgenden Jahren zeigten weitere Unternehmen Interesse an dem OEM-Produkt, um damit ihre Heizungs- und Dosierungsapplikationen aufzuwerten und auf den neuesten Stand der Technik zu bringen.
Nach 3 Jahren Tests und Auswertungen hat Allengra jetzt eine vollständige Integration des Smart Valve erreicht, der auf der ISH 2017 in Frankfurt am Messestand anschaulich präsentiert wird. Das Ergebnis entspricht voll den Erwartungen von Allengra-Gründer Raul Junker und seinem Team: "Der Smart Valve bietet gleich mehrere wichtige Vorteile. Er enthält nur eine Platine, auf der man alle wichtigen Schnittstellen findet, einem Verbindungskabel und besteht aus nur einem Gehäuse, das alle fünf Sensoren auf wenig Raum zusammenbringt, ohne dass für den OEM zusätzliche Dichtstellen gehändelt werden müssen.”
Für die neue Technologie investierte Allengra in eine Prototypen-Fertigungslinie für die Keramiktechnologie, die ursprünglich für die Herstellung der Durchflussregler eingesetzt wurde und den Vorteil von kleinen benötigten Drehmomenten und hoher Dichte bietet. Die Aktoren wurden in Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Getriebe-Designer entwickelt, evaluiert und optimiert. Um alle Anforderungen für die mechanische Konstruktion und Produktion zu erfüllen, investierte Allengra zusätzlich in eine neue Fräsmaschine mit direkter CAD/CAM-Anbindung und erweiterte seinen Maschinenpark um mehrere Kunststoff-Spritzgießmaschinen.
Beseitigung von Schnittstellenproblemen: Smart Valve als Industrie 4.0-Baustein
Die Digitalisierung von industriellen Prozessen hilft produzierenden Unternehmen heute, große Datenmengen zu handhaben und mit Komplexität umzugehen. Durch technische Unterstützung, zum Beispiel durch die Visualisierung von Informationsflüssen, können Produktivitätszuwächse einfacher erreicht werden. Die Potentiale für eine erfolgreiche Digitalisierung eines Unternehmens liegen unter anderem in der Produktion. Eine wichtige Voraussetzung dafür bildet die Standardisierung von Prozessen. Mit dem Smart Valve hilft Allengra seinen Kunden bei der Digitalisierung, in dem es Produkte entwickelt, die Schnittstellenprobleme beseitigen und so hilft, die Produktionsdaten für die Industrie-4.0-Landschaft des Unternehmens verfügbar zu machen.
Funktionen und Anwendungen
Das Smart Valve deckt einen großen Anwendungsbereich ab:
Heizungsverteilung
permanenter automatischer hydraulischer Abgleich einer Heizungsanlage
Zielgerichtete Reduzierung des Geräuschpegels von Heizkörpern
konstante Durchflussregelung auch unter besonderen Bedingungen wie drastischen Druckänderungen
Niveausteuerung durch Messung von definierten Volumina und Druck
Gleichmäßige und niveauunabhängige Regelung des Ausflusses aus einem Tank
Exakte Getränkedosierung
Spezifikationen
Das Smart Valve gibt es in vier unterschiedlichen Ausführungen:
DN½" für Durchflussvolumen von 3 bis 600 l/h
DN¾" für Durchflussvolumen von 5 bis 2.500 l/h
DN1" für Durchflussvolumen von 15 bis 5000 l/h
DN32 für Durchflussvolumen von 25 bis 12.000 l/h
Das Ultraschall-Regelventil kann mit einem Temperaturbereich von 5-100 °C und einem Druck von 0 bis 6 bar umgehen. Die Kommunikation erfolgt z.B. über UART, PWM, einem Impulsausgang u.a.. Die Stromversorgung kann auf Wunsch mit einer Lithium-Batterie für mehrere Jahre geleistet werden. Das Smart Valve besteht fast vollständig aus Kunststoff (auf Wunsch auch aus Messing). Durch den Verzicht auf mechanische bewegende Teile in den Sensoren beeinflussen Schwebeteilchen, Schmutz oder Sand weder Langzeit-Stabilität noch die Genauigkeit der Messung. Das Regelventil eignet sich außerdem sehr gut für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie, da aufgrund der nicht vorhandenen Toträume die hygienischen Anforderungen leicht erfüllt werden können.
Allengra plant für die kommenden Jahre die Entwicklung eines weiteren Regelventils, das nach dem gleichen Prinzip auch für Gas und Luft eingesetzt werden kann.