Kugelhähne für Vakuumanwendungen

Vakuum-Kugelhähne werden oft verwendet, um den 'negativen' Vakuumdruck in der Kammer oder Leitung zu halten und als Kanal für Vakuumsaugdüsen oder Pumpen unter Vakuumbedingungen zu dienen. Vakuumbedingungen werden in industriellen Anwendungen für Pick-and-Place-Systeme und in Forschungslaboren eingesetzt. Ein geeigneter Vakuum-Kugelhahn sollte sehr dichte Abdichteigenschaften in der Schließposition, schnelle Reaktionszeit und die Fähigkeit haben, bei Druckunterschieden zwischen den Seiten des Ventils zu arbeiten. In einigen Vakuumanwendungen sollte das Ventil auch bei Minustemperaturen funktionieren.

Eigenschaften von Kugelhähnen für Vakuumanwendungen

• Vakuum-Kugelhähne können manuell, elektrisch oder pneumatisch betätigt werden und sind in Materialien wie Messing, Edelstahl oder Kunststoff erhältlich, mit Optionen für 2-Wege- oder 3-Wege-Anschlüsse.

• Kugelhähne sind bekannt für ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit und können Tausende von Betriebszyklen mit wenig oder keiner Wartung überstehen.

• Kugelhähne sind Vierteldrehventile, die sich um 90° von der offenen in die geschlossene Position drehen, was sie schnell agierend macht. Bei Anschluss an einen pneumatischen Antrieb können sie die volle 90°-Drehung in weniger als einer Sekunde erreichen.

• Die Hohlkugel im Ventil wird durch einen Sitz, typischerweise aus Teflon, in Position gehalten, der bei Druckunterschieden über dem Ventil eine positive Absperrung bietet. Diese Bauform ermöglicht es Kugelhähnen, sich bei hohen Druckunterschieden ohne Druckausgleichsmechanismus zu öffnen.

• Sie können bei Minustemperaturen arbeiten und sind in kompakten Baugrößen erhältlich, was für Vakuumanwendungen, die kleinere Ventile erfordern, vorteilhaft ist.

• Die hohle, gerade Durchgangsbohrung von Kugelhähnen gewährleistet keinen Strömungswiderstand.

Anwendungen von Vakuum-Kugelhähnen

Vakuum-Kugelhähne werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt:

• Kunststoff-Formgebungsprozess und Vakuumröhren

• Im Ausheizprozess zur künstlichen Beschleunigung des Ausgasungsprozesses

• Ein Vakuum-Kugelhahn mit pneumatischen Antrieben wird in der Robotik zum Aufnehmen und Ablegen von Objekten verwendet.

• Halbleiterverarbeitung, Vakuumtechnik, Gefriertrocknung und Fusionsforschung.

• Medizinische Anwendungen wie Strahlentherapie, Radiochirurgie, Radiopharmazie und andere medizinische Prozesse, die Absaugung erfordern.

• Sie steuern den Gasfluss in eine Kammer, Leckageprüfung, Entlüftung von Gasen usw.

Auswahlkriterien

Bei der Auswahl eines Vakuum-Kugelhahns für Ihre Anwendung sollten Sie die folgenden Kriterien berücksichtigen, um optimale Leistung und Kompatibilität zu gewährleisten:

• Betrieb: Entscheiden Sie sich basierend auf den Steuerungsanforderungen für die Art des Betriebs: manuell, elektrisch oder pneumatisch. Manueller Betrieb ist einfach und kostengünstig, elektrischer Betrieb ermöglicht Fernsteuerung, und pneumatischer Betrieb eignet sich für schnelle Zyklen.

• 2-Wege oder 3-Wege: Bestimmen Sie, ob ein 2-Wege- oder 3-Wege-Ventil für die Anwendung benötigt wird. Bei 3-Wege-Ventilen wählen Sie zwischen L-Port- und T-Port-Bauformen basierend auf dem erforderlichen Strömungsweg. Ein L-Port eignet sich zum Verteilen des Flusses, während ein T-Port entweder mischen oder verteilen kann.

• Durchflussrate (Kv): Stellen Sie sicher, dass das Ventil die erforderliche Durchflussrate des Systems bewältigen kann. Wenn die Durchflusskapazität des Ventils unzureichend ist, kann es zu Druckabfällen kommen. Umgekehrt kann ein überdimensioniertes Ventil zu schlechter Kontrolle und erhöhten Kosten führen.

• Materialien: Das Gehäuse von Vakuum-Kugelhähnen kann aus Edelstahl, Messing oder Kunststoff gefertigt sein.

  • Edelstahl: Bietet ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und kann hohen Temperaturen bis zu 200 °C (392 °F) standhalten. Geeignet für anspruchsvolle Umgebungen und Hochdruckanwendungen bis zu 63 bar (913 psi). Allerdings kann es kostspielig und schwer sein.

  • Messing: Bietet gute Korrosionsbeständigkeit und ist kostengünstig. Es eignet sich für moderate Druckanwendungen bis zu 55 bar (798 psi) und Temperaturen bis zu 120 °C (248 °F).

  • Kunststoffe (PP, PVDF, PFA): Diese Materialien bieten ausgezeichnete chemische Beständigkeit und sind leicht. Sie eignen sich für Anwendungen mit niedrigerem Druck bis zu 10 bar (145 psi) und Temperaturen typischerweise bis zu 90 °C (194 °F), wobei einige über 150 °C (302 °F) erreichen können.

Typische Dichtungsmaterialien sind Teflon (PTFE), FKM (FPM) und EPDM. Lesen Sie unseren Leitfaden zur chemischen Verträglichkeit für weitere Informationen zur Kompatibilität verschiedener Materialien mit verschiedenen Medien.

• Anschlussart und -größe:

  • Wählen Sie die geeignete Anschlussart, wie Flansch, Klebemuffe, BSP oder Schneidring, um die Kompatibilität mit vorhandenen Rohrleitungen sicherzustellen. Flansch- und Schneidringanschlüsse werden für hohe Vakuumdruckniveaus empfohlen, da sie starke Abdichteigenschaften haben, die Lecks verhindern helfen. Für moderate Vakuumdruckniveaus können BSP- und Klebemuffen-Anschlüsse verwendet werden, erfordern aber sorgfältige Abdichtung, um die Vakuumintegrität zu erhalten. Erfahren Sie mehr in unserem Artikel über Anschlussarten von Kugelhähnen.

  • Die Anschlussgrößen reichen von ⅛ bis 4 Zoll, abhängig von Ventiltyp und Material. Die richtige Dimensionierung ist entscheidend, um Lecks zu vermeiden und einen sicheren Sitz zu gewährleisten.

• Vakuumniveau: Wählen Sie ein Ventil, das das erforderliche Vakuumniveau handhaben kann, wie -0,9, -0,99 oder -0,98 bar. Diese Werte geben den Grad des Vakuums an, den das Ventil aufrechterhalten kann, wobei höhere negative Werte stärkere Vakua darstellen. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die eine präzise Vakuumkontrolle erfordern, um Lecks oder Schäden zu verhindern.

• Ventilbohrung: Die gewünschte Zeit zum Erreichen eines Vakuums bestimmt die Größe der Vakuum-Kugelhahn-Bohrung. Vollbohrungsventile ermöglichen maximalen Durchfluss mit minimalem Druckabfall, während Ventile mit reduzierter Bohrung für Anwendungen mit geringerem Durchfluss kostengünstiger sein können.

• Zulassungen: Stellen Sie sicher, dass das Ventil die notwendigen Zulassungen für Ihre Anwendung hat, wie z.B. für Trinkwasser, Gas oder ATEX für explosionsgefährdete Bereiche.

• Zusätzliche Überlegungen:

  • Berücksichtigen Sie bei elektrischen Ventilen die Spannungsanforderungen, wobei typische Werte 12V AC/DC, 24V AC/DC, 120 V AC und 240 V AC sind, sowie die Betriebszeit, die von 8 bis 58 Sekunden reicht. Falsche Spannung kann den Antrieb beschädigen.

  • Bestimmen Sie bei pneumatischen Ventilen die Betriebsart, wie doppelt wirkend, federgeschlossen oder federgeöffnet, und stellen Sie sicher, dass das Antriebsdrehmoment ausreichend ist, bis zu 103 Nm, um einen unsachgemäßen Ventilbetrieb zu verhindern.

Für weitere Informationen zur Auswahl des richtigen Kugelhahns für Ihr System lesen Sie unseren Artikel zur Auswahl von Kugelhähnen.