Piezoventile benötigen vergleichsweise wenig Energie und schalten geräuschlos.

Piezoventile benötigen vergleichsweise wenig Energie und schalten geräuschlos.Festo

In modernen Beatmungsgeräten werden Piezoventile für die Zuführung des Sauerstoffs verwendet. Sie bieten im Vergleich zu der bisher verwendeten Magnet-Ventiltechnik Vorteile. Beispielsweise verbrauchen sie bis zu 95 % weniger elektrische Energie. Besonders wichtig ist das bei tragbaren Geräten. Hier halten deshalb die Batterien erheblich länger, was dem Patienten ein häufiges Wechseln erspart. Außerdem können Piezoventile sehr fein dosieren, wodurch sich das Beimischen von Sauerstoff exakt regeln lässt. Nicht zuletzt läuft der Schaltvorgang fast lautlos ab, wodurch Patienten, die Tag und Nacht beatmet werden müssen, in Ruhe schlafen können.

Piezoventile öffnen und schließen mithilfe eines Verbundplättchens, des sogenannten Biegewandlers.

Piezoventile öffnen und schließen mithilfe eines Verbundplättchens, des sogenannten Biegewandlers.Festo

Funktionsprinzip: Spannung

Einige keramische Materialien verformen sich unter elektrischer Spannung. Zwei miteinander verbundene Platten aus einem solchen Material verbiegen sich dann in eine bestimmte Richtung. Dieses Verhalten nutzen Piezoventile. Sie öffnen und schließen mithilfe eines Verbundplättchens, des sogenannten Biegewandlers. Legt man an diesen Spannung an, zieht sich seine Keramikschicht zusammen und biegt sich nach oben; das Ventil öffnet sich. Wird die Spannung abgeschaltet, nimmt der Biegewandler seine ursprüngliche Form wieder an und schließt das Ventil. Je höher die Spannung ist, desto weiter öffnet sich das Ventil. So lässt sich die Durchflussmenge regulieren. Diese Schaltvorgänge können bei Piezoventilen auch sehr schnell hintereinander erfolgen.

Vielerorts im Einsatz

Neben den Beatmungsgeräten kommen Piezoventile von Festo auch in vielen anderen medizintechnischen Bereichen zum Einsatz, zum Beispiel in Dekubitus-Matratzen gegen Wundliegen, in Blutdruck-Messgeräten und Laborgeräten. Die Medizintechnik ist aber nur eines der Anwendungsgebiete für die kleinen, schnell schaltenden Ventile. Sie kommen auch in vielen anderen Branchen zum Einsatz, wie der Automobilindustrie, der Lebensmittelproduktion oder der Prozess- und Industrieautomatisierung.

Festo auf der SPS IPC Drives 2013: Halle 9, Stand 361