Elektrisches Membranventil - Funktionsweise

Elektrische Membranventile steuern den Medienfluss durch eine flexible Membran, die sich über einen elektrischen Antrieb auf- und abbewegt, um den Fluss zu ermöglichen oder zu blockieren. Sie zeichnen sich durch ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber korrosiven und viskosen Medien aus, sind für Schlammmedien geeignet und verhindern die Ansammlung von Partikeln (z. B. Schlamm) aus der Flüssigkeit. Sie werden häufig in der chemischen Verarbeitung, Wasseraufbereitung und in pharmazeutischen Anwendungen eingesetzt. Dieser Artikel behandelt die Funktionsweise von elektrischen Membranventilen und die wichtigsten Merkmale des Burkert Typs 3323 elektrisches Membranventil.

Hauptmerkmale

Elektrische Membranventile bieten mehrere wichtige Vorteile für die Flüssigkeitssteuerung in verschiedenen Branchen. Ihre Hauptmerkmale umfassen:

• Erhöhte Präzision: Ermöglicht eine feinere Steuerung der Ventilpositionierung, was zu einer genaueren Durchflussregelung führt.
• Erhöhte Sicherheit: Minimiert die Notwendigkeit manueller Bedienung, reduziert die Exposition gegenüber gefährlichen Umgebungen und verbessert die Sicherheit des Personals.
• Betriebseffizienz: Automatisierung reduziert die Zeit und den Arbeitsaufwand für manuelle Anpassungen und verbessert die Prozesseffizienz.
• Fernbedienung: Ermöglicht die Steuerung der Ventile aus der Ferne, was ein flexibles Systemdesign und eine schnellere Reaktion auf Systemänderungen ermöglicht.

Lesen Sie unseren Überblick über Membranventile und Materialien von Membranventilen Artikel für weitere Informationen über die Funktionsweise und die üblichen Materialien, die in Membranventilen verwendet werden.

Betrieb

Elektrische Membranventile arbeiten durch eine Reihe von Schritten, die ein elektrisches Signal in eine präzise Steuerung des Flüssigkeitsflusses umsetzen.

1. Übertragung des elektrischen Signals: Der Prozess beginnt mit einem elektrischen Signal von einem Steuerungssystem (PLC, DCS), das das Steuerungsmodul des Ventils erreicht. Dieses Signal gibt die gewünschte Ventilposition an (offen, geschlossen oder spezifische Position für Drosselung).
2. Aktivierung des Antriebs: Das Steuerungsmodul interpretiert das Signal und aktiviert den entsprechenden Antriebstyp:
   1. Magnetventil: Für Ein/Aus-Anwendungen erhält ein Magnetventil das Signal und wird aktiviert. Ein Magnetfeld im Magnetventil zieht einen Kolben an, der wiederum ein Pilotventil öffnet oder schließt. Das Pilotventil leitet dann das Medium zu einer der beiden Seiten einer Membrankammer, wodurch die Membran bewegt wird und das Ventil öffnet/schließt.
   2. Elektromotor: Für modulierende (drosselnde) Anwendungen erhält ein Gleichstrommotor oder Schrittmotor das Steuersignal. Die Richtung und Geschwindigkeit des Motors werden elektronisch gesteuert, um einen Schraubmechanismus oder ein Getriebe im Antrieb präzise zu positionieren.

3. Bewegungsübertragung: Abhängig vom Antriebstyp:
   1. Magnetventil: Die Bewegung des Pilotventilspools führt zu einem Druckunterschied in der Membrankammer, was eine lineare Verschiebung der Membran verursacht.
   2. Elektromotor: Die Drehung des Motors wird durch eine Leitspindel, Kurbelmechanismus oder ein Getriebe in eine lineare Bewegung umgewandelt. Diese lineare Bewegung wird dann auf die Membranbaugruppe übertragen.

4. Membranbetätigung (Öffnen/Schließen):
   1. Schließen: Der Antrieb übt Kraft aus und drückt die Membran gegen den Ventilsitz, um eine Abdichtung zu erzeugen und den Fluss zu stoppen.
   2. Öffnen: Der Antrieb reduziert die Kraft, sodass sich die Membran vom Sitz wegbewegt und das Ventil für den Medienfluss öffnet.

5. Durchflussregelung: In modulierenden Ventilen mit Elektromotoren ermöglicht die präzise Positionierung der Membran kontrollierte Durchflussraten. Das Steuerungssystem passt die Position des Motors kontinuierlich basierend auf Prozessrückmeldungen an, um die gewünschte Durchflussrate aufrechtzuerhalten.

Tabelle 1: Eigenschaften von Magnetventilen vs. Elektromotoren für die Membranventilbetätigung

Merkmal	Magnetventil	Elektromotor
Betätigungsprinzip	Elektromagnetische Kraft auf Kolben betriebenes Pilotventil	Elektronische Steuerung der Motordrehung
Geeignet für	Ein/Aus-Steuerung	Modulierende (drosselnde) Steuerung
Vorteile	Einfache Konstruktion, schnelle Reaktion, geringer Stromverbrauch	Präzise Durchflussregelung, geeignet für Drosselung, Steuerungsflexibilität
Nachteile	Begrenzt auf Ein/Aus, druckabhängig	Komplexere Konstruktion, langsamere Reaktion, höherer Stromverbrauch

Burkert Typ 3323 elektrisches Membranventil

Der Burkert Typ 3323 (Abbildung 1) ist ein magnetbetätigtes 2/2-Wege-Membranventil, das für die Ein/Aus-Steuerung von Flüssigkeiten ausgelegt ist.

Hauptmerkmale und Spezifikationen

• Betätigung: Elektrisch gesteuerter Linearantrieb mit Kugelgewindetrieb. Dies ermöglicht den Einsatz in hygienischen oder rauen Umgebungen und bietet schnelle Bewegungen (bis zu 4 mm/s) in die offene oder geschlossene Position.
• Ventilkörper: 2-Wege-Design mit optimiertem Strömungsweg und minimalem Totraum, was hohe Durchflussraten ermöglicht und für verschiedene Anwendungen geeignet ist.
• Sicherheit: Optionale Energiespeicherung stellt sicher, dass das Ventil im Falle eines Stromausfalls eine sichere Position (offen oder geschlossen) erreicht.
• Positionsanzeige: Ein 360° LED-Lichtring bietet eine visuelle Anzeige des aktuellen Zustands des Ventils (offen/geschlossen).
• Membranschutz: Einstellbare Antriebskraft am Antrieb schützt die Membran vor Beschädigungen.
• Haltbarkeit: Das Ventil hat eine hohe IP-Bewertung (IP65/IP67) für effektiven Schutz gegen Staub und Wasser. Es ist auch für den Einsatz in gefährlichen Umgebungen mit ATEX Zertifizierung geeignet.
• Diagnose und Konnektivität: Bietet optionale Diagnosefunktionen und Feldbusanschluss für die Integration in Steuerungssysteme.
• Materialkompatibilität: Erhältlich mit benetzten Oberflächen in verschiedenen Ausführungen (Ra ≤ 0,38 µm - 1,6 µm), um verschiedenen Flüssigkeitstypen gerecht zu werden. Option für elektropolierte Ausführung für verbesserte Hygiene.
• Größenoptionen: Erhältlich in einer Reihe von Nennweiten (DN 06 - DN 100), um unterschiedlichen Durchflussanforderungen gerecht zu werden.
• Kompatibilität und Integration: Der Typ 3323 kann mit mehreren Burkert-Geräten kombiniert werden, wie:
  • Typ SV02 Membranen für verbesserte Abdichtung
  • Typ ME61 EDIP Prozessanzeigen für die Betriebsüberwachung
  • Industrie-Ethernet- und Feldbus-Gateways für die Netzwerkverbindung
  • Typ 8098 FLOWave SAW Durchflussmesser für präzise Durchflussmessung

Lesen Sie unseren Artikel über Anwendungen von Membranventilen für weitere Details zu den verschiedenen Anwendungen von elektrischen Membranventilen.