Pneumatyczny zawór membranowy

Producenci pneumatycznych zaworów membranowych wykonują zawory w taki sposób, aby były w stanie obsługiwać płyny gazowe, ciecze i media półstałe, takie jak koloidy, szlam i słonawa woda oraz zawiesiny. Pneumatyczne zawory membranowe nadają się do sterowania cieczami z pewnymi cząstkami stałymi. W porównaniu do innych zaworów, zawory te mają prostą konstrukcję. W pneumatycznych zaworach membranowych rzadko dochodzi do gromadzenia się biofilmów i osadów ze względu na minimalny kontakt z wewnętrznymi elementami zaworu. W związku z tym zawory te są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, takich jak farmaceutyka, przetwórstwo żywności, rurociągi kanalizacyjne, uzdatnianie wody, produkcja masy celulozowej i papieru, produkcja elektroniki. 

pneumatyczny zawór membranowy

Czym jest pneumatyczny zawór membranowy? 

Pneumatyczny zawór membranowy to rodzaj zaworu membranowego, który wykorzystuje siłownik pneumatyczny. Ten typ zaworu wykorzystuje elastyczną membranę do sterowania, blokowania lub izolowania przepływu płynu. Producenci pneumatycznych zaworów membranowych projektują zawory w taki sposób, że membrana jest używana jako element kontrolujący przepływ, który wygina się w dół lub w górę, aby odpowiednio zmniejszyć lub zwiększyć szybkość przepływu płynu. Działanie uszczelniające pneumatycznego zaworu membranowego jest generowane, gdy membrana jest dociskana do stałej zapory w korpusie zaworu. Pneumatyczne zawory membranowe są klasyfikowane jako zawory liniowe, które wymagają liniowego ruchu elementów sterujących przepływem. Nazwa pneumatyczny zawór membranowy oznacza, że typem siłownika używanego w tego typu zaworach jest siłownik pneumatyczny. Większość produkowanych zaworów membranowych wykorzystuje zawory pneumatyczne, zwłaszcza tam, gdzie wymagana jest prędkość zaworu. Siłownik pneumatyczny wykorzystuje ciśnienie powietrza, które jest podawane przez zawór pilotowy do siłownika, który podnosi membranę w celu otwarcia zaworu. 

Elementy pneumatycznego zaworu membranowego

Poniższe rysunki pomagają zilustrować elementy pneumatycznego zaworu membranowego. 

Rysunek: Elementy pneumatycznego zaworu membranowego.

Maska 

Jest to część pneumatycznego zaworu membranowego, która służy jako górna pokrywa. Zazwyczaj jest ona przykręcona do korpusu zaworu. Ta część pomaga chronić inne części zaworu, takie jak trzpień, sprężarka, membrana i inne elementy pneumatycznego zaworu membranowego. 

Korpus zaworu 

Jest to część zaworu pneumatycznego używana do bezpośredniego podłączenia rurociągu, przez który przepływa płyn. Obszar przepływu zależy od typu pneumatycznego zaworu membranowego. Producenci pneumatycznych zaworów membranowych wykonują pokrywę i korpus zaworu z wytrzymałych materiałów, które są odporne na korozję i sztywne. 

Membrana 

Jest to część pneumatycznego zaworu membranowego, która porusza się, aby dotknąć dolnej części korpusu zaworu w celu zablokowania lub ograniczenia przepływu płynu. Membrana wykonana jest z wysoce polimerowego dysku. Część membrany unosi się, gdy konieczne jest zwiększenie natężenia przepływu lub całkowite otwarcie zaworu. Płyn przepływa wówczas pod membraną. Membrana zmniejsza temperaturę roboczą i ciśnienie zaworu ze względu na swoją strukturę i materiał. W związku z tym membrana musi zostać wymieniona po pewnym czasie, ponieważ jej właściwości mechaniczne słabną podczas użytkowania. Element ten izoluje niezwilżane części, takie jak siłownik, trzpień i sprężarka, od przepływającego płynu. W związku z tym lepkie płyny i ciała stałe prawdopodobnie nie zakłócą działania pneumatycznego zaworu membranowego. Technologia ta pomaga również chronić części niezwilżane przed korozją. Ponadto dostarczany płyn nie zostanie zanieczyszczony smarem używanym do obsługi pneumatycznego zaworu membranowego. 

Sprężarka 

Jest to dysk znajdujący się pomiędzy membraną a trzpieniem zaworu. Sprężarka służy do podtrzymywania pneumatycznego zaworu membranowego i rozprowadzania mocy z trzpienia podczas ruchu liniowego. Producenci pneumatycznych zaworów membranowych projektują sprężarkę w taki sposób, aby zoptymalizować kontrolę przepływu i dławienie. 

Łodyga 

Ten element jest pionowym wałem, który jest połączony ze sprężarką, aby wywierać ruch liniowy, pomagając w poruszaniu membraną i sprężarką, a tym samym uruchamiając pneumatyczny zawór membranowy. Trzpień służy do przenoszenia mocy wywieranej przez siłownik pneumatyczny w pneumatycznym zaworze membranowym. Producenci pneumatycznych zaworów membranowych produkują zawory z gwintowanym trzpieniem lub trzpieniem tłokowym. Jak sama nazwa wskazuje, zawór typu tłokowego jest poruszany przez zespół tłoka w pokrywie z trzpieniem jako tłoczyskiem. Taka konstrukcja wykorzystuje siłę wywieraną przez ciśnienie płynu. W przypadku trzpienia gwintowanego zawór wykorzystuje pasującą nakrętkę trzpienia. Gwintowany trzpień wymaga momentu obrotowego do liniowego przesuwania trzpienia, a także do smarowania w celu zwiększenia płynności pracy. 

Siłownik 

Siłownik służy do przemieszczania sprężarki, membrany i trzpienia. Siłownik służy do zapewnienia siły liniowej lub momentu obrotowego potrzebnego pneumatycznemu zaworowi membranowemu do szybkiego sterowania natężeniem przepływu płynu. Konstrukcja siłownika zależy od konstrukcji trzpienia zaworu. W przypadku pneumatycznego zaworu membranowego typem siłownika jest siłownik pneumatyczny. Siłownik pneumatyczny wykorzystuje ciśnienie powietrza do zasilania tłoka w pokrywie zaworu. Tłoczysko tego siłownika jest podłączone do sprężarki zaworu. Ciśnienie powietrza jest dostarczane do komory tłoka po obu stronach. Gdy powietrze jest doprowadzane do górnej komory tłoka, zmusza tłoczysko do ruchu w dół i zmniejszenia natężenia przepływu płynu lub zamknięcia zaworu. Jeśli ciśnienie powietrza jest dostarczane do dolnej komory, wymusza ruch tłoczyska w górę, zwiększając natężenie przepływu płynu. W tłoku i tłoczysku znajdują się o-ringi zapobiegające przeciekom powietrza między komorami. Siłowniki pneumatyczne oferują szybką kontrolę w pneumatycznych zaworach membranowych dławiących i usprawniają aplikacje włączania i wyłączania. 

Jak działa pneumatyczny zawór membranowy?

Pneumatyczny zawór membranowy wykorzystuje metodę zaciskania do sterowania przepływem płynu. Membrana jest połączona ze sprężarką. Sprężarka jest również połączona z trzpieniem. Aby zwiększyć natężenie przepływu, trzpień porusza się w górę. Podczas gdy trzpień porusza się w górę, przesuwa również sprężarkę w górę. Ruch sprężarki jest dalej przenoszony na membranę i w ten sposób membrana porusza się w górę. Gdy membrana zaczyna poruszać się w górę, przepływ płynu wzrasta. Aby zmniejszyć lub zamknąć przepływ płynu, trzpień porusza się w dół. Trzpień przekazuje moc do sprężarki. Sprężarka następnie naciska na membranę w dół i zamyka lub zmniejsza przepływ. Niektóre pneumatyczne zawory membranowe są zaprojektowane do dławienia przepływu płynu. W takim przypadku mogą się one częściowo zamykać i częściowo otwierać.

Rysunek: Działanie pneumatycznego zaworu membranowego.

Rodzaje pneumatycznych zaworów membranowych 

Pneumatyczny zawór membranowy Weir 

Jest to bardzo znany pneumatyczny zawór membranowy. Ten typ zaworu nadaje się do nieszczelnych i małych elementów sterujących ze względu na membranę i pokrywę siłownika. Producenci pneumatycznych zaworów membranowych projektują zawory z pochylonym korpusem, aby zapewnić zdolność do samoczynnego opróżniania. Zdolność samoczynnego opróżniania występuje w dwóch kierunkach zaworu. W związku z tym zawór ten nie nadaje się do niektórych zastosowań. Pneumatyczny zawór membranowy jazu najlepiej nadaje się do niebezpiecznych i żrących cieczy i gazów, ponieważ ta pokrywa zaworu może kontrolować awarię membrany lub wyciek zaworu. Zawory te są używane głównie do czystych i jednorodnych cieczy, ponieważ zanieczyszczenia i lepki szlam mogą gromadzić się po stronie siodła. Zawory te są często używane w zastosowaniach takich jak korozyjne, wodne, przetwórstwo żywności, produkcja gazu i zastosowania chemiczne. 

Prosty pneumatyczny zawór membranowy 

Prosty pneumatyczny zawór membranowy jest również znany jako liniowy pneumatyczny zawór membranowy. Jego konstrukcja jest identyczna z pneumatycznym zaworem membranowym typu jazowego. Zawór ten jest jednak zaprojektowany z prostą ścieżką przepływu zamiast charakterystyki siodła. Membrany w tych zaworach są elastyczne. Membrana styka się z dnem zaworu, co pomaga zwiększyć odległość przesuwu membrany. Żywotność prostego pneumatycznego zaworu membranowego jest krótka w porównaniu do zaworu typu jazowego ze względu na jego elastyczność. Ponadto zawór ten wymaga częstej wymiany i napraw. Ten pneumatyczny zawór membranowy jest używany do zastosowań takich jak szlam, woda, lepkie ciecze i inne zastosowania, które wymagają ograniczenia zatykania. 

Procesowy pneumatyczny zawór membranowy 

Są to pneumatyczne zawory membranowe powszechnie stosowane do regulacji, uruchamiania lub zatrzymywania przepływu płynu. 

Pneumatyczny zawór membranowy do zastosowań sanitarnych

Jest to pneumatyczny zawór membranowy stosowany w celu zapobiegania zanieczyszczeniu płynów. Do produkcji tych pneumatycznych zaworów membranowych wykorzystywane są materiały wolne od zarazków. Zawory te mogą promować atmosferę wolną od zarazków. 

Zero statyczny pneumatyczny zawór membranowy

Zawory te są najbardziej odpowiednie do czystych zastosowań, ponieważ są w stanie usunąć wzrost bakterii i stagnację przepływu. 

Odcinający pneumatyczny zawór membranowy

Jest to rodzaj pneumatycznego zaworu membranowego, który wykorzystuje dodatnie zamknięcie, aby zapobiec przepływowi płynu. 

Pneumatyczny membranowy zawór elektromagnetyczny

Jest to pneumatyczny zawór membranowy używany do sterowania przepływem. Zawór ten jest wykonany z gumowej membrany w korpusie zaworu. Zawór ten może działać bezpośrednio lub pośrednio. Zamyka się i otwiera na twardym gnieździe. 

Kryteria wyboru pneumatycznego zaworu membranowego 

Rozmiar zaworu 

Pneumatyczne zawory membranowe są często stosowane w aplikacjach dławiących. W związku z tym rozmiar zaworu w dużym stopniu wpływa na ich możliwości robocze. Aby ustalić rozmiar zaworu wymagany dla danego zastosowania, należy określić wymaganą objętość płynu przepływającego przez system. W tym przypadku należy poznać szczegóły dotyczące przepływu płynu i jego lepkości właściwej lub ciężaru właściwego oraz wymaganego natężenia przepływu. Następnie należy znaleźć maksymalne ciśnienie wylotowe/wlotowe i temperaturę, a także wymaganą przepustowość zaworu i siły wymagane do zablokowania przepływu płynu. Takie szczegóły można następnie wykorzystać do ustalenia prawidłowego stosunku średnicy zewnętrznej i wewnętrznej zaworu. 

Zakres ciśnienia i spadek ciśnienia 

Wartość spadku ciśnienia na zaworze jest bardzo ważna. W związku z tym należy określić tę wartość. Jeśli jednak nie masz pewności co do tej wartości, możesz wybrać wartość procentową wystarczająco dużą, aby stworzyć różnicę w przepływie płynu. Należy również określić zakresy ciśnień, które mogą wystąpić w pneumatycznym zaworze membranowym podczas pracy systemu. Pomoże to wybrać zawór bezpieczeństwa, który może działać w całym zakresie. 

Typ pneumatycznego zaworu membranowego i siłownika

Korzystając z powyższych danych dotyczących parametrów wyboru zaworu, należy oszacować membranę, która będzie używana do przepływu płynu procesowego. Następnie należy określić, czy trzpień i korpus pneumatycznego zaworu membranowego mogą być narażone na działanie mediów, czy też muszą być oddzielone. 

Typ połączenia, cechy i materiał 

Przed zakupem zaworu należy określić, w jaki sposób zawór ma być podłączony do systemu pompowania. Połączenie może być wykonane za pomocą gwintów, kołnierzy, połączeń spawanych lub innych procedur specyficznych dla potrzeb danego zastosowania. Następnie należy określić odpowiednie właściwości materiałowe pneumatycznego zaworu membranowego, aby upewnić się, że płyn procesowy nie wpłynie negatywnie na działanie zaworu. Na przykład bardzo korozyjne media wymagają zastosowania materiałów odpornych na korozję, takich jak brąz, stal nierdzewna i inne materiały, które nie ulegają degradacji w środowisku żrącym. Następnie należy określić inne cechy, takie jak środki bezpieczeństwa, wskaźniki położenia, oprzyrządowanie i inne, które pomogą zaworowi pracować wydajnie i bezpiecznie. 

Zastosowania pneumatycznego zaworu membranowego

• Systemy produkcji farmaceutycznej. 
• Stacja uzdatniania wody. 
• Przetwarzanie żywności i napojów. 
• Zakłady przetwórstwa chemicznego. 
• Zastosowania korozyjne. 
• Usługi odkurzania. 
• Elektrownie.
• Regulacja czystego lub zanieczyszczonego powietrza i wody. 

Zalety pneumatycznego zaworu membranowego 

• Mogą być używane w aplikacjach przepływu i dławienia. 
• Pneumatyczne zawory membranowe nie mają wycieków z trzpienia. 
• Oferuje dobrą odporność chemiczną dzięki wielu okładzinom. 
• Zapewnia szczelną obsługę. 
• Nie mają kieszeni, które mogą zatrzymywać zanieczyszczenia. 
• Oferują one najlepszą obsługę w szlamie i lepkich płynach. 
• Doskonały wybór do stosowania z niebezpiecznymi i radioaktywnymi chemikaliami. 
• Zawory te nie dopuszczają zanieczyszczeń do płynu, dzięki czemu nadają się do stosowania w browarach, przemyśle farmaceutycznym i spożywczym. 

Wady pneumatycznego zaworu membranowego

• Jaz pneumatycznego zaworu membranowego może powodować niekompletne odprowadzanie wody. 
• Zawory te mogą ograniczać ciśnienie hydrostatyczne. 
• Korpus musi być wykonany z dobrego materiału odpornego na korozję. 
• Nie nadaje się do zastosowań wysokociśnieniowych, np. powyżej 300 psi. 
• Zawory te mogą korodować, jeśli są używane w ciężkich warunkach dławienia, w których występują zanieczyszczenia. 
• Zawory te mogą być używane tylko do zastosowań w umiarkowanych temperaturach około 400 oF.
• Nie działa idealnie w operacjach wieloobrotowych. 

Rozwiązywanie problemów z pneumatycznym zaworem membranowym

Pęknięcie membrany 

• Fluorowe tworzywa sztuczne, starzenie się gumy membrany. Należy ją regularnie wymieniać. 
• Bardzo wysokie ciśnienie robocze zgniata membranę. Zmniejsz siłę nacisku i sprawdź znak zamknięcia. 
• Obce materiały zatkane między gniazdem zaworu a membraną, zużycie membrany. Nie wymuszaj zamykania, powtarzaj operację w górę i w dół przez pewien czas, zmyj obce materiały, wymień membranę na czas, formalne zamknięcie pneumatycznego zaworu membranowego. 
• Wysokość otwarcia znacznie łamie membranę. Nie należy otwierać zbyt wysoko. 

Brak działania

• Spadająca tarcza i membrana. Należy unikać zbyt wysokiego otwarcia. Zapobiegaj wypadaniu, wykonując naprawy lub wymieniając membranę w odpowiednim czasie. 
• Zerwane lub uszkodzone połączenie tarczy i trzpienia zaworu. Sprawdź zużycie i metody demontażu. Gdy otwór nie otwiera się poza punkt martwy. Napraw wypadnięcie. 
• Zużyta pneumatyczna pokrywa zaworu membranowego, nakrętka trzpienia i złącze trzpienia. Aby tego uniknąć, należy regularnie czyścić, pokrywać aktywne części grafitem i suchym proszkiem dwusiarczku molibdenu w celu smarowania. 

Przepływ płynu nie wyłącza się

• Sprawdź, czy membrana nie jest zablokowana. Odkręć śruby pokrywy i zdejmij pokrywę oraz zaślepkę z membrany. Wyczyść i wymień membranę. Spróbuj wyczyścić filtr, ale w razie potrzeby wymień go. 

Wyciek płynu

• Może to być spowodowane gromadzeniem się zanieczyszczeń w membranie. Przepłukać pneumatyczny zawór membranowy. Usunąć zanieczyszczenia, które mogą gromadzić się w membranie. 

Podsumowanie:

Pneumatyczne zawory membranowe to zawory membranowe, które wykorzystują zawory pneumatyczne w celu zwiększenia kontroli przepływu płynu. Zawory te wykorzystują elementy membranowe do kontrolowania, blokowania lub izolowania przepływu płynu. Membrana porusza się w dół lub w górę, aby odpowiednio zmniejszyć lub zwiększyć szybkość przepływu płynu. Głównymi częściami pneumatycznego zaworu membranowego są membrana, korpus zaworu, trzpień, siłownik pneumatyczny, sprężarka oraz przyłącze zaworu i wskaźnik położenia. Trzpienie zaworów mogą być gwintowane lub tłokowe.

Istnieje kilka typów pneumatycznych zaworów membranowych, takich jak proste pneumatyczne zawory membranowe, pneumatyczne zawory membranowe typu jazowego, sanitarne pneumatyczne zawory membranowe, zerowy statyczny pneumatyczny zawór membranowy. Te typy zaworów zależą od zastosowania zaworu. Membrana pneumatycznego zaworu membranowego musi być wykonana z elastomerowego i elastycznego materiału, aby pomóc rozciągnąć się do ścieżki przepływu płynu.

Pneumatyczne zawory membranowe są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, takich jak kontrola płynów korozyjnych, wytwarzanie energii, usługi próżniowe, przetwórstwo żywności i chemikaliów oraz stacje uzdatniania wody. Zawory te mają doskonałe właściwości, które czynią je przydatnymi w wielu zastosowaniach przemysłowych. Zalety tych zaworów obejmują szczelność na pęcherzyki powietrza, zastosowanie w szlamie i lepkich płynach, brak zanieczyszczeń, wysoką odporność chemiczną i możliwość zatrzymywania zanieczyszczeń. Zawory te mogą pracować przy umiarkowanym ciśnieniu 300 psi. Jednak takie wady nie mogą przeważyć nad zaletami pneumatycznych zaworów membranowych.