Nachweis der Funktionsfähigkeit eines Flachschieberventils mit Keramikkomponenten für die Hydraulik

 

Motivation

Zur Steuerung von Fluidströmungen werden in hydraulischen Systemen vor allem herkömmliche Kolbenschieberventil mit metallischen zylindrischen Spulen verwendet. Diese Art von Ventil weist jedoch typische Korrosions- und Verschleißprobleme an den Spulenkanten auf, die zur Verrundung der Kanten führen. Darüber hinaus führt der Hauptspalt zwischen Spule und Hülse zu einem Ringspalt mit einer Höhe von etwa 3 bis 10 Mikrometern. Die Kantenverrundung und der Ringspalt ergeben eine unvermeidliche Leckage zwischen den Kammern, wenn eine Druckdifferenz angelegt wird. Dies führt zu einem Leistungsverlust und einer Verringerung des Wirkungsgrades der Ventile.

Hochleistungskeramiken weisen im Vergleich zu Metallen eine deutlich höhere Korrosions- und Verschleißfestigkeit auf. Zudem erlaubt die hohe mögliche Parallelität der Keramikplatten nahezu geschlossene Lücken. Daher können die Kantenverrundung und der Ringspalt der Kolbenschieberventile beim Aufbringen des Flachschieberventils mit Hochleistungskeramikplatten erheblich reduziert werden.

Zielstellung

• Auswahl des besten geeigneten Keramikpaares für die Anwendung von Flachschieberventilen
• Verringerung der Bruchwahrscheinlichkeit durch Optimierung der Geometrie von Keramikplatten

Projektinhalte

• Charakterisierung verschiedener Hochleistungskeramiken
• Untersuchung des Reibungsverhaltens von Keramikpaaren
• Bestimmung der Biegefestigkeit und der Weibull-Parameter durch Biegeversuche
• Vorhersage der kurzfristigen Bruchwahrscheinlichkeit keramischer Bauteil

Publikation im Rahmen des Projektes

Chao Liu, Stefan Aengenheister, Simone Herzog, Yuanbin Deng, Anke Kaletsch, Katharina Schmitz, Christoph Broeckmann: Application of Weibull theory to laser surface textured Al₂O₃, Journal of the European Ceramic Society, Volume 41, Issue 2, 2021,1415-1426,https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.10.003.

 

Förderung

Förderungsnummer: 19576 N/2