Membranventil

In nahezu jedem Rohrleitungssystem tragen Armaturen als grundlegende technische Einrichtungen bei. Diese mechanischen/elektromechanischen Geräte steuern den Medienfluss und sind in vielen spezifischen Varianten erhältlich. Es gibt viele Hersteller von Membranventilen Es gibt viele Anbieter, die das richtige Ventil für Ihren Bedarf liefern. Da sich dieser Artikel auf das Membranventil konzentriert, können wir uns ansehen, was es ist, wie es funktioniert und welche verschiedenen Formen es gibt. Diese Analyse kann dabei helfen, festzustellen, ob Membranventile hilfreich sein können und wie man die richtige Version für den jeweiligen Bedarf auswählt. 

Membranventil

Was ist ein Membranventil?

Ein Membranventil ist eine besondere Art von Absperrventil, das in beide Richtungen funktioniert. Es unterscheidet sich strukturell von den normalen Ventilen. Wie der Name schon sagt, ist eine Membran das Öffnungs- und Schließelement in einem Membranventil, das aus einem weichen/flexiblen, elastischen, nicht korrosiven, undurchlässigen Material wie Gummi und Kunststoff besteht, das die Flüssigkeit im Inneren des Ventilgehäuses vom Deckelhohlraum und dem Antriebselement trennt, wodurch eine Verunreinigung des Arbeitsmediums und eine Korrosion der Betriebsteile verhindert wird.

Für Niederdruck-, Niedertemperatur-, Korrosions- und Schwebstoffanwendungen können Membranventile verwendet werden. Sie profitieren von der Einfachheit der Konstruktion, der starken und positiven Abdichtung, der Korrosionsbeständigkeit und dem geringen Flüssigkeitswiderstand. Da es in der Konstruktion keinen Leckpfad gibt, gelten diese Ventile als lecksicher, und diese Funktion macht das Ventil von unschätzbarem Wert, wenn eine Leckage innerhalb oder außerhalb des Geräts nicht akzeptiert werden kann. All diese Vorteile machen das Membranventil beliebt und für viele Anwendungen geeignet.

Wie funktioniert das Membranventil?

Die Funktionsweise eines Membranventils ist so einfach wie die eines Quetschklemmventils. Eine federnde, elastische Membrane ist mit Hilfe eines Membranformstifts am Kompressor befestigt. Wenn der Bediener möchte, dass das Ventil geschlossen wird, wird der Stellantrieb gedrückt und/oder gedreht und die Membran wird in den Rand des festen Stopfens gedrückt, wodurch das Ventil geschlossen wird.

Der Kompressor wird an der Ventilstange auf und ab bewegt. Wenn der Kompressor angehoben wird, hebt sich also die Membran. Beim Absenken des Kompressors wird die Membrane je nach Bauart in den gewölbten Boden oder durch das Wehr gedrückt.

Typen des Membranventils

Es gibt hauptsächlich zwei einfache Ausführungen von Membranventilen: Wehr- und Durchgangsventile. Diese Ventile funktionieren auf die gleiche Weise, aber die Form des Gehäuses, die Membrane und die Anwendung sind unterschiedlich. Um die Membranventile für korrosive Anwendungen geeignet zu machen, sollten das Gehäuseinnere und die Endflansche ausgekleidet werden. Je nach den Anforderungen können verschiedene Auskleidungsmaterialien verwendet werden.

1. Nach Körperbau:

• Drahtmembranventil.

Die gebräuchlichsten Ausführungen sind die Membranventile in Wehrbauweise. Die erhöhte Lippen-/Sattelkonfiguration für eine begrenzte Durchflussregelung ist ideal geeignet und dank der Abdeckung über der Membran und dem Stellantrieb sicher dicht. Diese Ausführung ist für schädliche oder korrosive Gase und Flüssigkeiten geeignet, da diese Abdeckung jeden Ausfall der Membran verhindert. Als integriertes Element des Ventilgehäuses ist ein Wehr vorhanden. Das Wehr dient als Ventilsitz zum Zusammendrücken der Membrane, um den Schwall zu vermeiden. Der geneigte Körper entleert dieses Ventil oft auf natürliche Weise, obwohl dies in beide Richtungen geschehen kann und bei bestimmten Anwendungen nicht wünschenswert ist. Im Allgemeinen wird diese Art von Membranventil in großen Größen hergestellt. Das erhöhte Wehr verringert die Bewegung der Membran von der vollständig geöffneten bis zur vollständig geschlossenen Stellung, wodurch die Belastung der Membran verringert wird. Bei glatten, homogenen Flüssigkeiten wird das Wehrventil häufig eingesetzt, da sich zähflüssige Schlämme und Ablagerungen auf beiden Seiten des Sattels ablagern können. In Prozessen wie der Lebensmittel- und Chemieindustrie, der Gasverarbeitung, bei korrosiven Medien und bei Wasseranwendungen sind sie am häufigsten anzutreffen.

Draht-Membranventil

• Durchgangs-Membranventil.

Das Membranventil in Durchgangsform ähnelt den Wehrventilen, hat aber keinen typischen Sattel, sondern einen geraden Weg. Die Membranen sind in der Regel kompakter und ermöglichen einen längeren Durchflussweg, da der Boden des Ventils berührt werden muss. Wenn das Durchgangsventil geöffnet ist, hebt sich die Membran für eine maximale Strömung in jede Richtung hoch an. Wenn das Ventil geschlossen ist, dichtet die Membrane auch bei grobem oder faserigem Material in der Leitung fest ab und sorgt so für eine sichere Abdichtung. Diese Ventile müssen auch repariert werden, da ihre Lebensdauer aufgrund der kompakteren Membranen in der Regel kürzer ist als bei Wehrkonstruktionen. Für Schlämme, viskose Öle und andere Bedingungen, bei denen Verstopfungen minimiert werden müssen, werden häufig Membranventile in Durchgangsform verwendet. In der Getränkeindustrie wird am häufigsten der Ventiltyp mit vollem Durchgang verwendet. Er ermöglicht die Reinigung mit Dampf oder Natronlauge, ohne dass das Ventil geöffnet oder aus der Leitung genommen werden muss. Sie sind auch für bidirektionale Durchflüsse geeignet, da es keinen Sattel gibt, der den plötzlichen Übergang vom Einlass zum Auslass verhindert.

Durchgangs-Membranventil

2. Durch Aktuator.

• Die Entscheidung, welche Art der Betätigung zum Schließen und Öffnen des Ventils verwendet werden soll, hängt von der Strömungskraft und der breiteren Struktur ab, von der das Ventil ein Bestandteil ist. Es gibt manuelle, elektromagnetische, pneumatische, thermische, hydraulische und modernere Stellantriebe des Steuermechanismus als Betätigungsarten.

Vorteile von Membranventilen:

• Es können auch Membranventile für den Drosseldienst verwendet werden. Dank des breiten Absperrbereichs entlang der Bank sind die Drosseleigenschaften die eines schnell öffnenden Ventils.
• Ein Wehrmembranventil eignet sich für die Regulierung kleiner Durchflüsse.
• Starke chemische Beständigkeit aufgrund der verschiedenen verfügbaren Auskleidungen.
• Membranventile eignen sich besonders für die Behandlung von kontaminationsfreien korrosiven Ölen, faserigen Schlämmen, toxischen Flüssigkeiten oder anderen Fluiden.
• Die Funktionsweise eines Membranventils ist den Medien in der Rohrleitung nicht ausgesetzt. Um die Funktionsweise zu beeinträchtigen, dürfen keine klebrigen oder zähflüssigen Flüssigkeiten in die Ventilhaube gelangen.
• Viele Flüssigkeiten, die die Betriebsteile anderer Ventiltypen verstopfen, erodieren oder verunreinigen könnten, passieren das Membranventil, ohne Probleme zu verursachen. Umgekehrt können die vom Arbeitsmechanismus verwendeten Schmiermittel die zu steuernde Flüssigkeit nicht verunreinigen.
• Es gibt keine Verpackungsstopfbuchsen, die geschützt werden müssen, und keine Möglichkeit, dass die Spindel der Ventile undicht wird.

Nachteile von Membranventilen:

• Das Wehr verhindert, dass das Rohr vollständig entleert wird.
• Die Arbeitstemperaturen und -drücke des Membranmaterials sind reduziert. Die Drücke sind in der Regel auf 200 psi und die Temperaturen auf bis zu 204 C (400 F) begrenzt.
• Das Diaphragma kann auch den hydrostatischen Druck verringern.
• Die Membrane kann korrodieren, wenn sie über längere Zeit in extremen Drosselungen mit Verunreinigungen eingesetzt wird.
• Membranventile sind auf kleine Größen beschränkt, typischerweise von 1⁄2 bis 12 NPS (DN 15 bis 300).

Leitfaden zur Auswahl von Membranventilen. 

Membranventile haben kein branchenspezifisches Design; daher kann es schwierig sein, das richtige Ventil für Ihre Anwendung zu finden. Dieser Teil enthält einige wichtige Beschreibungen der Kriterien, die zu definieren sind. Beachten Sie, dass diese Liste nicht vollständig ist, aber sie sollte zumindest den Ingenieuren oder einem Hersteller von Membranventilen in die richtige Richtung.

• Ventilgröße: Da diese Ventile in Drosselanwendungen eingesetzt werden, hat ihre Größe erhebliche Auswirkungen auf die Flüssigkeit. Berechnen Sie zunächst die gewünschte Menge der Prozessflüssigkeit, die durch das Gerät fließen soll, um die richtige Größe des Ventils zu bestimmen. Dies setzt voraus, dass man die Durchflussmenge der Flüssigkeit, ihre besondere Schwerkraft/Viskosität und die optimale Durchflussmenge kennt. Zweitens müssen die optimalen Temperaturen und Ein- und Auslassdrücke sowie das gewünschte Potenzial des Ventils und die Kräfte, die erforderlich wären, um den Durchfluss zu behindern, gemessen werden. Das richtige Verhältnis von Innen- und Außendurchmesser für Ihr Ventil kann dann mit Hilfe von Tabellen berechnet werden.
• Druckabfallbereich: Wie hoch ist die optimale Druckreduzierung durch das Ventil? Stellen Sie sicher, dass dieser Wert definiert ist, oder wählen Sie, falls Sie sich nicht sicher sind, einen ausreichend großen Prozentsatz, um den Flüssigkeitsstrom anzupassen. Bestimmen Sie dann die Drücke, denen das Ventil im Betrieb ausgesetzt ist, damit ein Ventil gewählt werden kann, das den gesamten Bereich abdeckt.
• Betätigung erforderlich: Berechnen Sie anhand des vorangegangenen Abschnitts, welcher Membrantyp für Ihr Prozessmedium am besten geeignet ist. Entscheiden Sie dann, ob der Körper und der Schaft dem Medium ausgesetzt werden sollen oder ob diese Komponenten isoliert werden müssen.
• Enden der Verbindung: Bestimmen Sie die Beziehung zwischen der Armatur und Ihrem System; dies kann in Form von Grundgewinden, Schweißverbindungen, Flanschen und/oder anderen anwendungsspezifischen Abschirmverfahren erfolgen. Als Nächstes müssen die optimalen Materialeigenschaften des Ventils ermittelt werden, damit der Flüssigkeitsstrom den Betrieb des Ventils nicht beeinträchtigt. Für stark korrosive Flüssigkeiten werden beispielsweise Werkstoffe benötigt, die sich unter ätzenden Bedingungen nicht zersetzen, wie Edelstahl, Bronze und andere Metalle. Legen Sie schließlich alle anderen Merkmale fest, wie z. B. Einheit, Ortsangaben, Sicherheitsmaßnahmen und mehr, damit Ihr Ventil für Ihr Projekt besser funktioniert.

Wo wird das Membranventil eingesetzt?

Ein Membranventil ist kostengünstig, effektiv und in einer Vielzahl von Ausführungen erhältlich, so dass es in vielen Anwendungen eingesetzt werden kann. Einige der Branchen, in denen es verwendet werden kann, sind:

• Wasseraufbereitungsanlagen.
• Pharmazeutische Industrie.
• Lebensmittelverarbeitende Betriebe.
• Kraftwerke.
• Vakuum-Dienste.
• Korrosionsanfällige Anwendungen.

Wie man ein Membranventil installiert.

• Entfernen Sie das gesamte Verpackungsmaterial von der Armatur. Prüfen Sie die Rohrleitung vor dem Einbau auf Verunreinigungen und Fremdkörper und reinigen Sie sie bei Bedarf.
• Das Ventil kann in jeder beliebigen Einbaulage installiert werden. Es sollte darauf geachtet werden, dass der Zugang zum Ventil für Wartungszwecke aus beiden Richtungen möglich ist. Wenn das Ventil im Freien montiert wird, muss es vor direkten Witterungseinflüssen am Standort geschützt werden.
• Der Spalt zwischen den Rohrleitungsflanschen sollte beim Einbau der Armatur mindestens 20 mm über die gesamte Länge der Armatur betragen, um die Betriebsstreifen nicht zu beeinträchtigen und den Einbau der Dichtungen zu ermöglichen. Da für Flanschverbindungen stahlverstärkte Gummidichtungen empfohlen werden, ist dies bei Aufsteckflanschen kritisch.
• Die Gegenflansche der Rohrleitungen müssen planparallel und konzentrisch sein. Die Verbindungsbolzen sind in gleicher Weise kreuzweise (ohne Spannung) zu befestigen.
• Die Rohrleitung darf auf keinen Fall bis zur Armatur hochgezogen werden. Für korrosive Medien müssen Flachdichtungen nach DIN 2690 verwendet werden.

Wartung des Membranventils:

• Alle Hochdruckleitungen müssen vor Beginn der Wartungsarbeiten abgesenkt und gegen Wiedereinschalten gesichert werden! Beide Anschlüsse sind nach Abschluss der Reparaturarbeiten auf Dichtheit zu prüfen.
• Membranventile sind oft wartungsfrei. Der Schmierstoffnippel am Abdeckungshals sollte in regelmäßigen Abständen geschmiert werden.
• Inspektion: Prüfen Sie den äußeren Zustand des Ventils. Reinigen und flicken Sie die Beschichtung, falls erforderlich. Prüfen Sie die Dichtheit der Rohrkontakte, z.B. der Flansche. Prüfen Sie die Leichtgängigkeit der Armatur. Schalten Sie den gesamten Hub von Hand um. Prüfen Sie die Dichtheit am Ende der Dichtung: Stellen Sie das Ventil auf eine geschlossene Position ein. Prüfen Sie den Druckabfall hinter und vor dem Ventil.
• Bei der Lagerung von Elastomermembranen ist zu beachten, dass der Lagerraum kalt, trocken und ausreichend belüftet sein muss. Eine Raumtemperatur zwischen +20 0 C und -10 0 C muss eingehalten werden. Wenn der Lagerraum beheizt wird, müssen die Heizkörper und Abflüsse von den Lagerbehältern abgeschirmt sein. Der Abstand zwischen der Heizung und den Lagerprodukten sollte mindestens 1 m betragen. Ungefähre relative Luftfeuchtigkeit. 65% hat eine günstige Wirkung auf konservierte Membranen. Das Diaphragma sollte nicht dem Tageslicht ausgesetzt werden. Lösungsmittel, Öle und Schmiermittel sollten nicht zusammen mit Membranen aus dem Elastomer verpackt werden. Trennen Sie neue gelagerte Membranen von länger gelagerten Membranen. Häufig werden die länger gelagerten Membranen zuerst verwendet.
• Reinigung des Diaphragmas: Gummiteile sollten mit heißem Wasser gewaschen werden. Nach einer Lagerzeit von 6 bis 8 Monaten ist es ratsam, sie vor dem Einbau mit einem 1,5-prozentigen Natriumkarbonatlösungsmittel zu reinigen und mit Wasser abzuspülen. Gereinigte Membranen können nicht durch die Heizung getrocknet werden.
• Schrauben Sie die Deckelschrauben über Kreuz ab und heben Sie den Deckel vom Gehäuse ab. Der Kleber zwischen dem Flansch des Gehäusedeckels und der Membrane kann durch Hin- und Herbewegen gelöst werden. Wenn sich der Deckel nur schwer abnehmen lässt, kann das Ventil mit einem Handrad in Schließrichtung geschoben werden, wodurch sich der Deckel anhebt und das Ventil zusammen mit der Membrane herausgezogen werden kann.
• Die Membrane durch Drehen des Druckteils im Uhrzeigersinn lösen. Entfernen Sie den Rohrschutz (Gummischlauch) von der neuen Membrane. Schrauben Sie die Membrane mit der Membranschraube vollständig in das Druckteil.

Zusammenfassung: Wie bereits erwähnt, ist das Membranventil für viele Anwendungen geeignet, da es einfach und kostengünstig ist und nur wenig Wartung erfordert. In diesem Artikel erfahren Sie kurz alles über das Membranventil.