Materialien für pneumatische Ventile

Pneumatikventile regeln die Menge, den Druck und die Durchflussrichtung von Druckluft und Gasen in der Industrie. Diese Ventile steuern die Luft oder das Gas an der Quelle und regulieren die Bewegung in Schläuche, Rohre oder Geräte, wie sie in einem automatisierten pneumatischen System benötigt werden. Pneumatische Ventile sind üblicherweise in verschiedenen Gehäusematerialien wie Edelstahl, Messing, Aluminium und technischen Kunststoffen wie PVC erhältlich und verfügen über Dichtungsmaterialien wie NBR, FKM und EPDM. Die Auswahl des geeigneten Materials für ein Ventil ist entscheidend für dessen Funktion. Dieser Artikel befasst sich mit den verschiedenen Arten von Materialien, die in pneumatischen Ventilen verwendet werden.

Inhaltsübersicht

• Was ist ein pneumatisches Ventil?
• Kennen Sie Ihre Prozessmedien
• Materialien für pneumatische Ventilgehäuse
• Dichtungsmaterialien für pneumatische Ventile
• Materialien für spezifische pneumatische Ventile
• Spezifikationen für pneumatische Ventile

Was ist ein pneumatisches Ventil?

Pneumatik ist die Technologie, die Gas oder Druckluft verwendet. Ein pneumatisches System verwendet einen Kompressor, um das Luftvolumen zu reduzieren und den Druck zu erhöhen. Die Luft (oder das Gas) wird gefiltert und durch pneumatische Schläuche, Rohre oder Leitungen geleitet. Auf diesem Weg wird die Luft durch Ventile gesteuert und gelangt dann zu einem Aktor wie einem Zylinder oder einem Gerät, das eine Funktion ausführt, z. B. Bewegen, Heben oder Greifen.

Ein Pneumatikventil steuert den Druck, die Durchflussmenge und die Richtung von Luft und Gasen. Entsprechend diesen Anwendungen wird ein pneumatisches Ventil in die folgenden Kategorien eingeteilt:

• Pneumatische Druckbegrenzungsventile: Druckbegrenzungsventile halten den Systemdruck unter einem voreingestellten Höchstwert.
• Pneumatische Stromregelventile: Durchflussregelventile werden in pneumatischen Systemen eingesetzt, um die Durchflussmenge eines Mediums (Flüssigkeit oder Gas) zu regeln. Stromregelventile können in der Regel unidirektional oder bidirektional sein.
• pneumatische Steuerventile Wegeventile wie Magnetventile werden zum Starten, Stoppen oder Lenken des Luftstroms in einem pneumatischen System verwendet. Indem sie den Luftstrom lenken, steuern diese Ventile die Wirkung anderer pneumatischer Geräte wie Motoren, Zylinder, Pumpen oder anderer Ventile.

Kennen Sie Ihre Prozessmedien

Pneumatische Ventile werden im Allgemeinen in zwei verschiedenen Bereichen eingesetzt:

1. Ein Pneumatikventil ist ein Gerät zur Steuerung des Durchflusses von Luft oder anderen Gasen in einem pneumatischen System. Das Ventil kann manuell, elektrisch über ein Magnetventil, motorisch oder pneumatisch betätigt werden. In diesem Fall handelt es sich bei den zu regelnden Medien um Luft oder Gas, weshalb die für das Ventilgehäuse und die Dichtung gewählten Werkstoffe für diese Medien geeignet sein sollten. Mögliche Optionen sind Aluminium, rostfreier Stahl, Messing und Kunststoffe in Industriequalität.
2. Luft kann als Steuermechanismus für das Ventil verwendet werden, aber in diesem Fall kann das Medium, das durch das Ventil fließt, etwas anderes als Luft sein, wie Öl, Wasser oder andere Flüssigkeiten. Hier ist zu prüfen, wie nachgiebig das Material des Ventilgehäuses gegenüber den verschiedenen Medien ist. Lesen Sie unseren Artikel über die chemische Beständigkeit von Werkstoffen, um die Verträglichkeit verschiedener Gehäuse- und Dichtungsmaterialien mit den verwendeten Medien und der Umgebung zu prüfen.

Antrieb von pneumatischen Medien oder Gas

Das pneumatische Medium oder Gas (z. B. ein Inertgas oder CDA-Luft), das in einem Automatisierungssteuerungsprozess verwendet wird, ist hoch konditioniert, getrocknet und gefiltert. Daher muss die Konstruktion des Ventils weder die Aggressivität des Mediums noch den hohen Reinheitsgrad des Mediums berücksichtigen. Für diese hoch konditionierten Medien können Kunststoffe in Industriequalität (wie PVC) verwendet werden.

Prozessflüssigkeiten

Pneumatische Ventile für Prozessflüssigkeiten werden für stark saure, korrosive, alkalische oder hochreine Medien eingesetzt. Daher ist es zwingend erforderlich, die für den Schutz der Medien und des Ventils geeigneten Konstruktionsmaterialien auszuwählen. Edelstahl ist eine gute Wahl für das Ventilgehäuse bei aggressiven und korrosiven Medien. Für neutrale und nicht korrosive Medien wird in der Regel Messing als Gehäusematerial verwendet.

Materialien für pneumatische Ventilgehäuse

Wählen Sie immer das für das Medium und die Arbeitsumgebung geeignete Gehäusematerial. Die Gehäuse von Pneumatikventilen für die Automatisierungssteuerung werden in der Regel aus einer Mischung verschiedener Materialien hergestellt, die im Folgenden erläutert werden:

Kunststoffe in Industriequalität (wie PVC und Nylon)

Kunststoffventile sind leicht, langlebig und kostengünstig. Das Material ist für pneumatische Anwendungen mit Luft und korrosiven Chemikalien geeignet. Kunststoffventile haben jedoch im Vergleich zu Messing- und Edelstahlventilen eine niedrige Druck- und Temperaturklasse.

Messing

Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink und ist ein hervorragend schmiedbares und robustes Material. Messing wird in pneumatischen Anwendungen mit nicht korrosiven Gasen verwendet. Das Material ist hitzebeständiger als PVC, hat aber einen höheren Preis. Messing lässt sich leicht schweißen und ist im Vergleich zu Edelstahl vielseitiger. Messing wird üblicherweise für die Herstellung von pneumatischen Ventilgehäusen und Endstücken verwendet.

Edelstahl 304/316

Edelstahl ist ein sehr haltbares und widerstandsfähiges Material, aber es ist teurer als Messing. Ventile aus rostfreiem Stahl sind wirksam gegen Leckagen geschützt und können im Vergleich zu Messing bei sehr hohen Temperaturen betrieben werden. Edelstahl ist korrosionsbeständig und hält im Vergleich zu Messing viel länger. Er ist die ideale Wahl für pneumatische Anwendungen bei hohen Temperaturen und hohem Druck. Edelstahl wird in der Regel für pneumatische Ventilgehäuse und Verkleidungsmaterialien wie Sitze, Scheiben und Keile verwendet.

Aluminum

Aluminium ist ein leichtes Metall, das etwa ein Drittel des Gewichts von Stahl hat. Aluminium ist korrosionsbeständig gegenüber atmosphärischen Gasen und daher für pneumatische Ventilanwendungen geeignet. Das Material wird hauptsächlich zur Herstellung der äußeren Komponenten des Pneumatikventils verwendet, wie z. B. der Kennzeichnungsschilder oder der Handräder.

Vergleichstabelle der Werkstoffe für Pneumatikventilgehäuse

	PVC	Messing	Edelstahl	Aluminum
Kosten	Niedrig	Hoch	Sehr hoch	Hoch
Dauerhaftigkeit	Durchschnitt	Hoch	Sehr hoch	Hoch
Korrosionsbeständigkeit	Hoch	Durchschnitt	Sehr hoch	Unterdurchschnittlich
Betriebstemperatur und -druck	Niedrig	Hoch	Sehr hoch	Hoch
Gewicht	Licht	Schwer	Schwer	Licht

Tabelle 1: Vergleich verschiedener Materialien für pneumatische Ventilgehäuse

Dichtungsmaterialien für pneumatische Ventile

Dichtungen in pneumatischen Ventilen verhindern das Entweichen von flüchtigen und gefährlichen Gasen in die Atmosphäre. Die verschiedenen Arten von Dichtungsmaterialien, die in pneumatischen Ventilen verwendet werden, sind die folgenden:

NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk)

NBR weist eine gute Druck- und Verschleißfestigkeit auf, ist aber sehr empfindlich gegenüber Witterungseinflüssen. NBR eignet sich für Luft und Inertgase, ist aber wenig beständig gegen Ozon, Ammoniak und Dampf. NBR-Dichtungen können im Vergleich zu den Dichtungseigenschaften von FKM nur bei niedrigen Temperaturen eine kontinuierliche Abdichtung für gasförmige Medien bieten.

FKM (Viton)

FKM wird in der Regel zur Herstellung von O-Ringen, Dichtungen und Dichtungen für pneumatische Ventile verwendet. FKM-Dichtungen haben eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Medien, Alterung und Ozon. FKM eignet sich für pneumatische Anwendungen bei mittleren bis hohen Temperaturen und hat eine höhere Wärmebeständigkeit als PTFE. Außerdem hat FKM im Vergleich zu PTFE eine höhere Festigkeit, Dichtungsfähigkeit und Flexibilität. Das Material verfügt über eine ausgezeichnete chemische Gesamtbeständigkeit, die es für gasförmige Brennstoffe geeignet macht, und weist im Vergleich zu NBR eine universellere chemische Beständigkeit auf.

PTFE (Teflon)

PTFE eignet sich für pneumatische Anwendungen bei hohen Temperaturen und Drücken. Das Material ist unelastisch und hat eine gute Beständigkeit gegen Abnutzung und Abrieb sowie die meisten Chemikalien. PTFE bietet im Vergleich zu FKM eine bessere Beständigkeit gegen gasförmige Chemikalien.

Materialien für spezifische pneumatische Ventile

Wegeventile

Wegeventile werden in pneumatischen Systemen eingesetzt, um den Durchfluss von Druckluft oder Öl zu den angeschlossenen Geräten zu stoppen oder zu lenken. Für die meisten Anwendungen ist es jedoch nicht empfehlenswert, diese Ventile für andere Medien als Luft zu verwenden. Viele pneumatische Magnetventile werden intern gesteuert, und diese Ventile entlüften eine minimale Luftmenge, die zur Betätigung des Ventils erforderlich ist. Ein geringer Luftverlust in die Umgebung ist bei den meisten Anwendungen akzeptabel, nicht aber bei Öl, Wasser oder anderen Medien. Einige Beispiele für medien- und umweltverträgliche Materialien für diese Ventile sind:

• Ventilkörper Aluminium, Kunststoff, Messing, rostfreier Stahl
• Siegel NBR, FKM, EPDM

Stromregelventile

Pneumatische Stromregelventile werden zur Regelung des Durchflusses von Medien wie Flüssigkeiten oder Gasen eingesetzt. Diese Ventile bestehen aus einem pneumatischen Antriebsteil und einem Ventilteil wie z. B. einem Kugelhahn oder einer Absperrklappe. Der Stellantrieb wird mit einem Standardflansch an der Armatur befestigt, so dass sowohl der Stellantrieb als auch die Armaturenteile durch einen anderen mit der gleichen Flanschgröße ausgetauscht werden können. Wählen Sie das Ventilgehäuse und die Dichtungsmaterialien immer so aus, dass sie mit dem verwendeten Medium kompatibel sind. Einige Optionen sind:

• Ventilkörper Gusseisen, rostfreier Stahl
• Siegel EPDM

Druckregelventile

Druckregelventile reduzieren den Druck der einströmenden Luft auf einen bestimmten Wert am Ausgangsanschluss. Als Gehäusematerial bietet sich Messing an, dessen Oberfläche zum zusätzlichen Schutz mit Nickel beschichtet ist.

Das Material der Anschlusskabel und -stecker, die für die Übertragung der Medien zu und von den Ventilen verwendet werden, sollte mit den gewählten Medien kompatibel sein. Beispiel:

• Ventilkörper Polyurethan (für Medien wie Luft, Kohlendioxid, Stickstoff, Kraftstoffe und Öle)
• Siegel EPDM

Spezifikationen für pneumatische Ventile

Die Kenntnis der Ventilwerkstoffe ist nur ein Teil der Auswahl eines Pneumatikventils. Einige andere Faktoren, die zu berücksichtigen sind, werden weiter unten erörtert.

1. Betriebsmedium: Die Medientypen, die das Pneumatikventil effektiv steuern kann (in den meisten Fällen Druckluft)
2. Durchflusskapazität (Cv): Cv ist ein Maß für die Fähigkeit des Ventils, Luft durch das Ventil zu leiten.
3. Betriebsdruck Der Druckbereich (in Pa, bar oder psi), für den das Ventil ausgelegt ist
4. Größe des Anschlusses: Die physikalischen Parameter, die die Anschlussgrößen des Ventils und die Art des Gewindes bestimmen
5. Nennspannung der Spule: Bei elektrisch betätigten Ventilen kann die erforderliche Nennspannung in Wechsel- oder Gleichspannung angegeben werden.
6. Reaktionszeit: Die Zeit, die das Ventil benötigt, um nach der Betätigung den Zustand oder die Stellung zu wechseln.

Anmerkung: Die besprochenen Parameter dienen nur als allgemeine Richtlinie, und die einzelnen Ventillieferanten und -hersteller können ihre Ventile anders spezifizieren.