Pneumatische Durchgangsventile - Funktionsweise

Pneumatische Durchgangsventile werden durch pneumatisch betätigte Kolben für die präzise Steuerung des Flüssigkeitsflusses in verschiedenen industriellen Anwendungen betrieben. Diese Ventile zeichnen sich durch ihr abgewinkeltes Sitzdesign aus, das die Durchflussleistung verbessert und den Druckabfall über das Ventil reduziert, wodurch sie sich besonders für Anwendungen mit hohen Durchflussraten eignen. Dieser Artikel behandelt die Merkmale und die Betriebsmechanik von pneumatischen Durchgangsventilen.

Hauptmerkmale von pneumatischen Durchgangsventilen

Pneumatische Durchgangsventile haben mehrere Hauptmerkmale:

• Schnelle & ferngesteuerte Betätigung: Pneumatische Durchgangsventile bieten schnelle Reaktionszeiten und können ferngesteuert werden, was sie ideal für automatisierte Systeme in gefährlichen Bereichen macht, die schnelle Anpassungen der Durchflussraten erfordern.
• Betrieb ohne Differenzdruck: Diese Ventile können auch ohne Druckunterschied zwischen Einlass und Auslass effektiv arbeiten, was eine stabile Durchflussregelung unter verschiedenen Bedingungen ermöglicht.
• Hohe Lebensdauer: Pneumatische Durchgangsventile sind für Langlebigkeit ausgelegt und haben eine lange Lebensdauer, da sie zahlreiche Öffnungs- und Schließzyklen ohne Leistungsabfall überstehen, was den Wartungsaufwand und die Betriebskosten reduziert.

Sie benötigen jedoch Druckluft und zusätzliche pneumatische Magnetventile für ihren Betrieb. Diese Anforderung kann die Systemeinrichtung komplizieren und die Anfangskosten erhöhen. Darüber hinaus haben diese Ventile in der Regel einen relativ großen Aktuator im Vergleich zu Magnetventilen, was sie weniger geeignet für Anwendungen macht, bei denen der Platz begrenzt ist oder ein kompakteres Design bevorzugt wird.

Lesen Sie unseren Überblick über Durchgangsventile für weitere Details zum Design und zur Funktionsweise von Durchgangsventilen.

Betrieb von pneumatischen Durchgangsventilen

Pneumatischer Aktuator

Ein pneumatischer Aktuator ist fest am Gehäuse des Durchgangsventils montiert. Der Aktuator besteht aus einer Kolben- und Zylinderanordnung, die durch Druckluft betrieben wird. Die Hauptaufgabe des Aktuators besteht darin, den Öffnungs- oder Schließzustand des Ventils präzise zu steuern.

Pilot-Magnetventil

Ein Pilot-Magnetventil, typischerweise ein 3/2-Wege-Magnetventil, regelt den Durchfluss der Druckluft in die Kammern des Aktuators. Das Magnetventil erhält sein Steuersignal, einen elektrischen Impuls, von einem Steuerungssystem wie einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS). Dieses Signal bestimmt, ob das Ventil in seiner offenen oder geschlossenen Position sein soll. Der Standardzustand des Ventils, entweder normalerweise offen (NO) oder normalerweise geschlossen (NC), zusammen mit der Position einer Feder im Aktuator, bestimmt den Ruhezustand des Ventils in Abwesenheit von pneumatischem Druck.

Die Aktivierung (für NO-Konfigurationen) oder Deaktivierung (für NC-Konfigurationen) des Magnetventils wird direkt durch das Steuersignal beeinflusst. Dieser Prozess leitet Druckluft in die Aktuatorkammer und erleichtert die Bewegung des Kolbens.

Lufteintritt und Kolbenbewegung

Nach Erhalt des entsprechenden Steuersignals ermöglicht die Aktivierung des Magnetventils den Eintritt von Druckluft in die Aktuatorkammer. Dieser Druck übt eine Kraft auf den Kolben aus und bewegt ihn. Diese lineare Bewegung wird durch einen Stiel auf das Dichtelement übertragen, das sich dann bewegt, um das Ventil zu öffnen oder zu schließen. Einige Designs enthalten Funktionen zur Minimierung von Betriebsgeräuschen, wie z.B. Dämpfung an den Endpositionen der Aktuatorbewegung.

Ventilbetrieb

Bei NO-Ventilen verdrängt der Einlass von Luftdruck das Dichtelement vom Sitz und ermöglicht den Durchfluss des Mediums. Umgekehrt bewegt bei NC-Ventilen der Luftdruck den Kolben in die entgegengesetzte Richtung und drückt das Dichtelement gegen den Sitz, wodurch der Durchfluss gestoppt wird. Das Design stellt sicher, dass die Ventile durch Federkraft in ihren Standardzustand zurückkehren, wenn sie nicht unter Druck stehen.

• Hinweis: Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Luftzufuhr innerhalb des angegebenen Druckbereichs liegt, damit der Aktuator korrekt funktioniert. Darüber hinaus muss die Qualität der Druckluft (in Bezug auf Feuchtigkeit und Partikelgehalt) überwacht werden, um Schäden an den Aktuator- und Ventilkomponenten zu vermeiden.

Auswahlkriterien

Bei der Auswahl eines pneumatischen Durchgangsventils gibt es mehrere wichtige Faktoren. Lesen Sie unseren Artikel über die Auswahl von Durchgangsventilen für weitere Informationen zu den wichtigsten Auswahlparametern bei der Auswahl eines Durchgangsventils für eine Anwendung. Wichtige Faktoren sind:

1. Ventilfunktion (NC/NO): Bestimmen Sie, ob die Anwendung erfordert, dass das Ventil normalerweise geschlossen (NC) oder normalerweise offen (NO) ist.
   1. Wählen Sie NC, wenn das Ventil geschlossen bleiben soll, wenn kein Luftdruck anliegt, und sich öffnet, wenn Luft zugeführt wird. Dies ist üblich in Sicherheitsanwendungen, bei denen der Standardzustand geschlossen sein sollte, um den Durchfluss zu verhindern.
   2. Wählen Sie NO, wenn das Ventil offen bleiben soll, wenn kein Luftdruck anliegt, und sich schließt, wenn Luft zugeführt wird. Dies ist nützlich in Anwendungen, bei denen ein kontinuierlicher Durchfluss erforderlich ist, es sei denn, er wird durch ein Steuersignal unterbrochen.

2. Anschlusstyp und -größe:
   1. Messen Sie den Durchmesser der vorhandenen Rohre und wählen Sie ein Ventil mit einer passenden Anschlussgröße (z.B. 1/2", 3/4", 1").
   2. Identifizieren Sie den im System verwendeten Gewindetyp (z.B. BSPP, NPT) und wählen Sie ein Ventil mit demselben Gewinde, um eine ordnungsgemäße Passform zu gewährleisten.

3. Gehäuse- und Dichtungsmaterialien:
   1. Gehäuse: Wählen Sie Materialien, die kompatibel mit dem zu steuernden Medium und den Umgebungsbedingungen sind. Für allgemeine Anwendungen ist Messing eine gute Wahl aufgrund seiner Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Für korrosivere Umgebungen oder höhere Reinheitsanforderungen kann Edelstahl vorzuziehen sein.
   2. Dichtungsmaterial: PTFE (Teflon) ist ideal für chemische Beständigkeit und hohe Temperaturen, NBR (Nitrilkautschuk) eignet sich für Öle und Kraftstoffe, und FKM (Viton) ist gut für hohe Temperaturen und chemische Beständigkeit.

4. Temperatur-, Druck- und Durchflusswerte:
   1. Temperatur: Überprüfen Sie die Betriebstemperatur der Anwendung und wählen Sie ein Ventil, das diese Temperaturen aushalten kann.
   2. Druck: Bestimmen Sie die maximalen und minimalen Drücke im System und wählen Sie ein Ventil, das für diese Drücke ausgelegt ist.
   3. Durchflusswerte: Berücksichtigen Sie die für die Anwendung erforderliche Durchflussrate. Ventile mit einem Y-förmigen Design bieten in der Regel bessere Durchflusseigenschaften. Stellen Sie sicher, dass das Ventil die Viskosität des Mediums bewältigen kann, wenn es sich um dickflüssige Flüssigkeiten handelt.

5. Durchflussrichtung: Für die meisten Anwendungen ist ein Ventil, das in Durchflussrichtung schließt, ausreichend. Wenn die Anwendung hohe Durchflussgeschwindigkeiten oder die Notwendigkeit, Wasserschlag zu verhindern, beinhaltet, wählen Sie ein Ventil, das gegen die Durchflussrichtung schließt. Dies kann helfen, Druckstöße zu mindern und das System zu schützen.

Lesen Sie unseren ausführlichen Artikel über die Betätigung von Durchgangsventilen für weitere Details zu alternativen Betätigungsmethoden für Durchgangsventile, einschließlich elektrischer und manueller Optionen.