Pneumatisches Membranventil

Die Hersteller von pneumatischen Membranventilen stellen die Ventile so her, dass sie gasförmige Fluide, Flüssigkeiten und halbfeste Medien wie Kolloide, Schlamm, Brackwasser und Schlämme handhaben können. Pneumatische Membranventile eignen sich für die Steuerung von Flüssigkeiten mit einigen festen Partikeln. Im Vergleich zu anderen Ventilen haben diese Ventile eine einfache Konstruktion. Bei pneumatischen Membranventilen ist eine Ablagerung von Biofilmen und Sedimenten aufgrund des minimalen Kontakts mit den internen Komponenten des Ventils selten. Daher werden diese Ventile in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. in der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelverarbeitung, in Abwasserleitungen, der Wasseraufbereitung, der Zellstoff- und Papierproduktion und der Elektronikfertigung. 

Druckluft-Membranventil

Was ist ein Pneumatik-Membranventil? 

Ein pneumatisches Membranventil ist eine Art von Membranventil, das einen pneumatischen Antrieb verwendet. Bei diesem Ventiltyp wird eine flexible Membran verwendet, um den Flüssigkeitsstrom zu steuern, zu behindern oder zu isolieren. Die Hersteller von pneumatischen Membranventilen konstruieren das Ventil so, dass die Membran als das Element zur Steuerung des Durchflusses verwendet wird, das sich nach unten oder oben biegt, um die Durchflussmenge zu verringern bzw. zu erhöhen. Die Dichtwirkung eines pneumatischen Membranventils wird erzeugt, wenn eine Membran auf einen festen Damm im Ventilgehäuse gedrückt wird. Pneumatische Membranventile werden als lineare Ventile kategorisiert, die eine lineare Bewegung der Elemente zur Steuerung des Durchflusses erfordern. Der Name pneumatisches Membranventil bedeutet, dass es sich bei dem in diesem Ventiltyp verwendeten Antrieb um einen pneumatischen Antrieb handelt. Die meisten Membranventile, die hergestellt werden, verwenden pneumatische Ventile, insbesondere dort, wo eine hohe Ventilgeschwindigkeit erforderlich ist. Ein pneumatischer Antrieb verwendet Luftdruck, der über ein Vorsteuerventil in einen Aktor geleitet wird, der die Membran anhebt, um das Ventil zu öffnen. 

Bestandteile eines Druckluft-Membranventils

Die nachstehenden Abbildungen verdeutlichen die Bestandteile eines pneumatischen Membranventils. 

Abbildung: Bestandteile eines pneumatischen Membranventils.

Motorhaube 

Dies ist der Teil eines pneumatischen Membranventils, der als obere Abdeckung dient. Er wird normalerweise auf das Ventilgehäuse geschraubt. Dieses Teil dient zum Schutz anderer Teile des Ventils, wie z. B. der Spindel, des Kompressors, der Membran und anderer Komponenten des pneumatischen Membranventils. 

Ventilkörper 

Dies ist der Teil eines pneumatischen Ventils, der zum direkten Anschluss an die Rohrleitung dient, durch die die Flüssigkeit fließt. Der Durchflussbereich hängt von der Art des Pneumatik-Membranventils ab. Die Hersteller von pneumatischen Membranventilen stellen die Haube und das Ventilgehäuse aus robusten, korrosionsbeständigen und steifen Materialien her. 

Diaphragma 

Dies ist der Teil eines pneumatischen Membranventils, der sich so bewegt, dass er den unteren Teil des Ventilgehäuses berührt, um den Flüssigkeitsstrom zu blockieren oder zu begrenzen. Die Membrane besteht aus einer hochpolymeren Scheibe. Der Membranteil hebt sich, wenn die Durchflussmenge erhöht oder das Ventil vollständig geöffnet werden soll. Die Flüssigkeit fließt dann unter der Membrane hindurch. Aufgrund ihrer Struktur und ihres Materials reduziert die Membran die Betriebstemperatur und den Betriebsdruck des Ventils. Daher muss die Membran nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden, da ihre mechanischen Eigenschaften im Laufe der Zeit nachlassen. Diese Komponente isoliert die nicht benetzten Teile, d. h. Antrieb, Spindel und Kompressor, von der strömenden Flüssigkeit. So können viskose Flüssigkeiten und Feststoffe den Arbeitsmechanismus eines pneumatischen Membranventils nicht beeinträchtigen. Diese Technologie trägt auch dazu bei, die nicht benetzten Teile vor Korrosion zu schützen. Außerdem wird die geförderte Flüssigkeit nicht mit dem Schmiermittel verunreinigt, das beim Betrieb des pneumatischen Membranventils verwendet wird. 

Kompressor 

Dies ist die Scheibe, die zwischen der Membran und dem Ventilschaft liegt. Dieser Kompressor dient dazu, das pneumatische Membranventil zu stützen und die Kraft der Spindel während der linearen Bewegung zu verteilen. Die Hersteller von pneumatischen Membranventilen konstruieren den Kompressor so, dass er die Durchflussregelung und Drosselung optimiert. 

Vorbau 

Bei diesem Bauteil handelt es sich um eine vertikale Welle, die mit dem Kompressor verbunden ist und eine lineare Bewegung ausübt, um die Membran und den Kompressor zu bewegen und somit das pneumatische Membranventil zu betreiben. Die Spindel dient zur Übertragung der vom pneumatischen Antrieb ausgeübten Kraft in einem pneumatischen Membranventil. Die Hersteller von Pneumatik-Membranventilen stellen das Ventil mit einer Gewindespindel oder einer Kolbenstange her. Wie der Name schon sagt, wird das Kolbenventil durch eine Kolbenanordnung im Ventiloberteil bewegt, wobei die Spindel als Kolbenstange dient. Bei dieser Konstruktion wird die Kraft durch Flüssigkeitsdruck ausgeübt. Für die Gewindespindel verwendet das Ventil eine passende Spindelmutter. Die Gewindespindel benötigt ein Drehmoment, um die Spindel linear zu bewegen, und auch zur Schmierung, um die Laufruhe zu verbessern. 

Betätigungselement 

Der Stellantrieb wird verwendet, um den Kompressor, die Membran und die Spindel zusammen zu bewegen. Der Stellantrieb dient zur Bereitstellung der linearen Kraft oder des Drehmoments, die das pneumatische Membranventil benötigt, um die Durchflussmenge der Flüssigkeit schnell zu regeln. Die Ausführung des Stellantriebs hängt von der Konstruktion der Ventilspindel ab. Bei einem pneumatischen Membranventil wird ein pneumatischer Stellantrieb verwendet. Ein pneumatischer Antrieb verwendet Luftdruck, um den Kolben im Ventiloberteil anzutreiben. Die Kolbenstange dieses Antriebs ist mit dem Ventilkompressor verbunden. Der Luftdruck wird in der Kolbenkammer auf beiden Seiten erzeugt. Wenn die Luft in die obere Kolbenkammer geleitet wird, zwingt sie die Kolbenstange, sich nach unten zu bewegen und den Flüssigkeitsdurchfluss zu verringern oder das Ventil zu schließen. Wird die untere Kammer mit Luftdruck beaufschlagt, wird die Kolbenstange nach oben gedrückt, wodurch sich der Flüssigkeitsdurchfluss erhöht. Im Kolben und in der Kolbenstange befinden sich O-Ringe, die ein Austreten von Luft zwischen den Kammern verhindern. Pneumatische Stellantriebe bieten eine schnelle Steuerung bei pneumatischen Membranventilen mit Drosselklappe und verbessern die Ein- und Ausschaltanwendungen. 

Wie funktioniert ein Pneumatik-Membranventil?

Das pneumatische Membranventil steuert den Flüssigkeitsstrom durch Quetschen. Die Membrane ist mit dem Kompressor verbunden. Der Kompressor ist auch mit der Spindel verbunden. Um die Durchflussmenge zu erhöhen, bewegt sich die Spindel nach oben. Während sich die Spindel nach oben bewegt, bewegt sie auch den Kompressor nach oben. Die Bewegung des Kompressors wird weiter auf die Membran übertragen, so dass sich die Membran nach oben bewegt. Wenn sich die Membran nach oben bewegt, erhöht sich der Flüssigkeitsdurchfluss. Um den Flüssigkeitsstrom zu verringern oder zu schließen, bewegt sich die Spindel nach unten. Die Spindel überträgt die Kraft auf den Kompressor. Der Kompressor drückt dann auf die Membran nach unten und diese schließt oder reduziert den Durchfluss. Einige pneumatische Membranventile sind so konstruiert, dass sie den Flüssigkeitsdurchfluss drosseln. In diesem Fall können sie teilweise schließen und teilweise öffnen.

Abbildung: Funktionsweise eines pneumatischen Membranventils.

Arten von Druckluft-Membranventilen 

Pneumatisches Weir-Membranventil 

Dies ist ein sehr bekanntes pneumatisches Membranventil. Diese Art von Ventil eignet sich aufgrund der Membran und der Antriebshaube für leckagefreie und kleine Steuerungen. Die Hersteller von pneumatischen Membranventilen mit Wehr konstruieren das Ventil mit einem geneigten Körper, um die Selbstentleerung zu ermöglichen. Die Selbstentleerung erfolgt in zwei Richtungen des Ventils. Daher ist dieses Ventil für einige Anwendungen nicht geeignet. Das pneumatische Membranventil mit Wehr ist am besten für gefährliche und korrosive Flüssigkeiten und Gase geeignet, da dieses Ventiloberteil ein Versagen der Membran oder eine Leckage des Ventils kontrollieren kann. Diese Ventile werden hauptsächlich für saubere und homogene Flüssigkeiten verwendet, da sich Verunreinigungen und zähflüssiger Schlamm auf der Sattelseite ansammeln können. Diese Ventile werden häufig in Bereichen wie Korrosion, Wasser, Lebensmittelverarbeitung, Gasproduktion und chemische Anwendungen eingesetzt. 

Pneumatisches Membranventil in Durchgangsform 

Das pneumatische Membranventil in Durchgangsform ist auch als pneumatisches Membranventil in Reihe bekannt. Es ist vom Aufbau her identisch mit dem pneumatischen Membranventil vom Typ Wehr. Allerdings ist dieses Ventil mit einem geraden Durchflussweg anstelle einer Sattelcharakteristik konzipiert. Die Membranen in diesen Ventilen sind flexibel. Die Membran berührt den Boden des Ventils, wodurch der Hubweg der Membran vergrößert wird. Die Lebensdauer eines pneumatischen Membranventils in Durchgangsform ist aufgrund seiner Flexibilität im Vergleich zu einem Wehrventil kurz. Außerdem muss dieses Ventil häufig ausgetauscht und repariert werden. Dieses pneumatische Membranventil wird für Anwendungen wie Schlamm, Wasser, viskose Flüssigkeiten und andere Anwendungen verwendet, bei denen Verstopfungen reduziert werden müssen. 

Prozess-Pneumatik-Membranventil 

Es handelt sich um pneumatische Membranventile, die üblicherweise zum Regulieren, Starten oder Stoppen von Flüssigkeitsströmen verwendet werden. 

Pneumatisches Sanitär-Membranventil

Dies ist ein pneumatisches Membranventil, das zur Verhinderung der Kontamination von Flüssigkeiten eingesetzt wird. Für die Herstellung dieser pneumatischen Membranventile werden keimfreie Materialien verwendet. Diese Ventile können eine keimfreie Atmosphäre fördern. 

Statikfreies pneumatisches Membranventil

Diese Ventile eignen sich am besten für saubere Anwendungen, da sie in der Lage sind, bakterielles Wachstum und Strömungsstagnation zu verhindern. 

Pneumatisches Membranventil zum Absperren

Hierbei handelt es sich um eine Art pneumatisches Membranventil, das einen formschlüssigen Verschluss verwendet, um den Durchfluss von Flüssigkeiten zu verhindern. 

Pneumatisches Membran-Magnetventil

Dies ist ein pneumatisches Membranventil, das zur Durchflussregelung verwendet wird. Dieses Ventil besteht aus einer Gummimembran in seinem Ventilkörper. Dieses Ventil kann direkt oder indirekt wirken. Es schließt und öffnet gegen einen harten Sitz. 

Auswahlkriterien für Pneumatik-Membranventile 

Ventilgröße 

Pneumatische Membranventile werden häufig in Drosselanwendungen eingesetzt. Die Größe des Ventils hat daher einen großen Einfluss auf seine Funktionsfähigkeit. Um die Größe des für Ihre Anwendung erforderlichen Ventils zu ermitteln, müssen Sie das erforderliche Flüssigkeitsvolumen im System bestimmen. In diesem Fall müssen Sie Einzelheiten über den Flüssigkeitsstrom und seine spezifische Viskosität oder Schwerkraft sowie die benötigte Durchflussmenge herausfinden. Als Nächstes müssen Sie den maximalen Auslass-/Einlassdruck und die maximale Temperatur sowie die erforderliche Ventilkapazität und die zum Absperren des Flüssigkeitsstroms erforderlichen Kräfte ermitteln. Anhand dieser Angaben kann dann das richtige Verhältnis von Außen- und Innendurchmesser des Ventils ermittelt werden. 

Druckbereich und Druckabfall 

Der Wert des Druckabfalls über das Ventil ist sehr wichtig. Daher müssen Sie diesen Wert angeben. Wenn Sie sich über diesen Wert nicht sicher sind, können Sie einen Prozentsatz wählen, der groß genug ist, um eine Durchflussdifferenz zu erzeugen. Bestimmen Sie auch die Druckbereiche, in denen das pneumatische Membranventil bei Betrieb des Systems arbeiten kann. Dies hilft bei der Auswahl eines Sicherheitsventils, das innerhalb des gesamten Bereichs arbeiten kann. 

Typ des pneumatischen Membranventils und des Antriebs

Schätzen Sie anhand der obigen Angaben zu den Ventilauswahlparametern die für Ihren Prozessflüssigkeitsstrom zu verwendende Membrane. Bestimmen Sie als Nächstes, ob die Spindel und das Gehäuse des pneumatischen Membranventils den Medien ausgesetzt werden können oder ob sie getrennt werden müssen. 

Art der Verbindung, Merkmale und Material 

Legen Sie vor dem Kauf des Ventils fest, wie das Ventil an das Pumpensystem angeschlossen werden soll. Der Anschluss kann über Gewinde, Flansche, Schweißverbindungen oder andere Verfahren erfolgen, die den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen. Als Nächstes müssen die geeigneten Materialeigenschaften des pneumatischen Membranventils bestimmt werden, um sicherzustellen, dass die Prozessflüssigkeit die Funktion des Ventils nicht beeinträchtigt. Bei sehr korrosiven Medien sind beispielsweise korrosionsbeständige Materialien wie Bronze, Edelstahl und andere Werkstoffe erforderlich, die sich in ätzenden Umgebungen nicht zersetzen. Als Nächstes müssen weitere Merkmale wie Sicherheitsmaßnahmen, Stellungsanzeiger, Instrumentierung usw. festgelegt werden, die einen effizienten und sicheren Betrieb des Ventils ermöglichen. 

Anwendungen des Pneumatik-Membranventils

• Pharmazeutische Produktionssysteme. 
• Wasseraufbereitungsanlage. 
• Verarbeitung von Lebensmitteln und Getränken. 
• Chemische Verarbeitungsanlagen. 
• Ätzende Anwendungen. 
• Vakuum-Dienste. 
• Energieerzeugungsanlagen.
• Regulierung von sauberer oder verschmutzter Luft und Wasser. 

Vorteile eines Pneumatik-Membranventils 

• Sie können für On-Off-Durchfluss- und Drosselungsanwendungen eingesetzt werden. 
• Bei pneumatischen Membranventilen gibt es keine Spindelleckagen. 
• Es bietet durch viele Auskleidungen eine gute chemische Beständigkeit. 
• Sie bietet einen blasendichten Service. 
• Sie dürfen keine Taschen haben, in denen sich Schadstoffe festsetzen können. 
• Sie bieten den besten Service bei schlammigen und zähflüssigen Flüssigkeiten. 
• Hervorragende Wahl für den Einsatz bei gefährlichen und radioaktiven Chemikalien. 
• Diese Ventile lassen keine Verunreinigungen in der Flüssigkeit zu und eignen sich daher unter anderem für den Einsatz in Brauereien, in der Pharmazie und in der Lebensmittelindustrie. 

Nachteile eines Pneumatik-Membranventils

• Das Wehr des pneumatischen Membranventils kann zu einer unvollständigen Entwässerungsleitung führen. 
• Diese Ventile können den hydrostatischen Druck begrenzen. 
• Das Gehäuse muss aus gutem, korrosionsbeständigem Material hergestellt sein. 
• Nicht geeignet für Hochdruckanwendungen (z. B. über 300 psi). 
• Diese Ventile können korrodieren, wenn sie in stark verunreinigten Drosselanlagen eingesetzt werden. 
• Diese Ventile können nur für Anwendungen mit mäßigen Temperaturen von etwa 400 oF verwendet werden.
• Funktioniert nicht perfekt bei Multiturn-Betrieb. 

Fehlersuche bei pneumatischen Membranventilen

Riss an der Membran 

• Fluorkunststoff, Gummi, der die Membrane altert. Regelmäßig austauschen. 
• Sehr hoher Betriebsdruck quetscht die Membrane. Betätigungskraft verringern und auf die Schließmarkierung achten. 
• Fremdkörper haben sich zwischen Ventilsitz und Membrane festgesetzt, die Membrane ist abgenutzt. Den Betrieb nicht mit Gewalt schließen, den Betrieb eine Zeit lang auf und ab wiederholen, Fremdkörper abwaschen, die Membran rechtzeitig ersetzen, das pneumatische Membranventil formal schließen. 
• Die Höhe ist offen viel brechen die Membran. Öffnen Sie nicht zu hoch. 

Versäumnis zu arbeiten

• Scheibe und Membrane fallen ab. Vermeiden Sie ein zu starkes Öffnen. Verhindern Sie das Herunterfallen durch rechtzeitige Reparatur oder Austausch der Membrane. 
• Die Verbindung zwischen Teller und Ventilschaft hat sich gelöst oder ist gebrochen. Verschleiß und Demontagemethoden prüfen. Wenn sich eine Öffnung nicht über den Totpunkt hinaus öffnet. Abgefallenes Ventil reparieren. 
• Abgenutzter pneumatischer Membranventildeckel, Spindelmutter und Spindelgelenk. Um dies zu vermeiden, sollten die aktiven Teile regelmäßig gereinigt, mit Graphit beschichtet und mit Molybdändisulfid in Trockenpulverform geschmiert werden. 

Flüssigkeitsstrom wird nicht abgeschaltet

• Prüfen, ob die Membrane verstopft ist. Schrauben der Haube abschrauben und Haube und Kappe über der Membran abnehmen. Reinigen und ersetzen Sie die Membrane. Versuchen Sie, den Filter zu reinigen, tauschen Sie ihn gegebenenfalls aus. 

Austritt von Flüssigkeit

• Dies könnte auf eine Schmutzansammlung in der Membrane zurückzuführen sein. Spülen Sie das pneumatische Membranventil aus. Entfernen Sie Schmutz, der sich in der Membrane festgesetzt haben könnte. 

Zusammenfassung:

Pneumatische Membranventile sind Membranventile, die pneumatische Ventile einsetzen, um die Steuerung des Flüssigkeitsstroms zu verbessern. Diese Ventile verwenden Membrankomponenten, um den Flüssigkeitsstrom zu steuern, zu behindern oder zu isolieren. Die Membran bewegt sich nach unten oder oben, um den Flüssigkeitsdurchfluss zu verringern bzw. zu erhöhen. Die Hauptbestandteile eines pneumatischen Membranventils sind die Membran, das Ventilgehäuse, die Spindel, der pneumatische Antrieb, der Kompressor, der Ventilanschluss und die Stellungsanzeige. Die Ventilspindeln können entweder mit Gewinde oder als Kolben ausgeführt sein.

Es gibt verschiedene Arten von pneumatischen Membranventilen, wie z. B. pneumatische Membranventile in Durchgangsform, pneumatische Membranventile mit Wehr, pneumatische Membranventile für den Sanitärbereich, pneumatische Membranventile mit statischem Nullpunkt und andere. Diese Ventiltypen sind abhängig von der Anwendung des Ventils. Die Membran eines pneumatischen Membranventils muss aus elastomerem und flexiblem Material bestehen, damit sie sich dem Durchflussweg der Flüssigkeit anpassen kann.

Pneumatische Membranventile werden in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. bei der Steuerung korrosiver Flüssigkeiten, bei der Energieerzeugung, in der Vakuumtechnik, in der Lebensmittel- und Chemieindustrie sowie in Wasseraufbereitungsanlagen. Diese Ventile haben hervorragende Eigenschaften, die sie in vielen industriellen Anwendungen nützlich machen. Zu den Vorteilen dieser Ventile gehört, dass sie blasendicht sind, in schlammigen und zähflüssigen Flüssigkeiten eingesetzt werden können, keine Verunreinigungen zulassen, eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen und Verunreinigungen abfangen können. Diese Ventile können für moderate Drücke von 300 psi eingesetzt werden. Diese Nachteile können jedoch die Vorteile der pneumatischen Membranventile nicht aufwiegen.