Membranventil

Was ist das Membranventil?

Ein Membranventil ist eine besondere Art von Absperrventil, das in beide Richtungen funktioniert. Es unterscheidet sich strukturell von den normalen Ventilen. Wie der Name schon sagt, ist eine Membran das Öffnungs- und Schließelement in einem Membranventil. Sie besteht aus einem weichen/flexiblen Material, das elastisch, nicht korrosiv und nicht durchlässig ist, wie z.B. Gummi und Kunststoff. Dadurch wird die Flüssigkeit im Inneren des Ventilgehäuses vom Hohlraum des Deckels und dem Antriebselement getrennt, was eine Verunreinigung des Arbeitsmediums und Korrosion der Betriebsteile verhindert.

Für Anwendungen mit niedrigem Druck, niedrigen Temperaturen, korrosiven und schwebenden Materialien können Membranventile verwendet werden. Sie profitieren von der Einfachheit der Konstruktion, der starken und positiven Abdichtung, der Korrosionsbeständigkeit und dem geringen Flüssigkeitswiderstand. Da es in der Konstruktion keinen Leckpfad gibt, gelten diese Ventile als lecksicher und diese Funktion macht das Ventil von unschätzbarem Wert, wenn Leckagen innerhalb oder außerhalb des Geräts nicht akzeptiert werden können. All diese Vorteile machen das Membranventil beliebt und für viele Anwendungen geeignet.

Wie funktioniert das Membranventil?

Die Funktionsweise eines Membranventils ist so einfach wie die eines Quetschklemmventils. Eine federnde, elastische Membran wird mit Hilfe eines Membranformstifts am Kompressor befestigt. Wenn der Bediener möchte, dass das Ventil geschlossen wird, wird der Aktuator gedrückt und/oder gedreht und die Membran wird in den Rand des festen Stopfens gedrückt, wodurch das Ventil geschlossen wird.

Der Kompressor wird am Schaft des Ventils auf und ab bewegt. Wenn also der Kompressor angehoben wird, hebt sich die Membran. Beim Absenken des Kompressors wird die Membrane in den gewölbten Boden oder durch das Wehr gedrückt, je nach Bauart.

Typen des Membranventils

Es gibt hauptsächlich zwei einfache Ausführungen von Membranventilen: Wehr- und Durchgangsventile. Diese Ventile funktionieren auf die gleiche Weise, aber ihre Gehäuseform, Membran und Anwendung variieren. Damit die Membranventile für korrosive Anwendungen geeignet sind, sollten das Innere des Gehäuses und die Endflansche ausgekleidet werden. Je nach den Anforderungen können verschiedene Auskleidungsmaterialien verwendet werden.

1. Nach Körperbau:

• Drahtmembranventil.

Die gebräuchlichsten Ausführungen sind die Wehrmembranventile. Die erhöhte Lippen-/Sattelkonfiguration für eine begrenzte Durchflusskontrolle ist ideal geeignet und dank der Abdeckung über der Membran und dem Stellantrieb sicher dicht. Diese Ausführung ist für schädliche oder korrosive Gase und Flüssigkeiten geeignet, da diese Abdeckung jeden Ausfall der Membran verhindert. Als integriertes Element des Ventilkörpers ist ein Wehr vorhanden. Das Wehr dient als Ventilsitz, um die Membrane zusammenzudrücken und so den Schwall zu vermeiden. Der geneigte Körper entleert dieses Ventil oft auf natürliche Weise, obwohl dies in beide Richtungen geschehen kann und bei bestimmten Anwendungen nicht wünschenswert ist. Im Allgemeinen wird diese Art von Membranventil in großen Größen hergestellt. Das erhöhte Wehr verringert die Bewegung der Membran von der vollständig geöffneten bis zur vollständig geschlossenen Position, wodurch die Dehnung und Spannung in der Membran verringert wird. Bei glatten, homogenen Flüssigkeiten wird das Wehrventil häufig verwendet, da sich viskose Schlämme und Ablagerungen auf beiden Seiten des Sattels ablagern können. In Prozessen wie der Lebensmittel- und Chemieindustrie, der Gasverarbeitung, bei korrosiven Medien und bei Wasseranwendungen sind sie am häufigsten anzutreffen.

Draht-Membranventil

• Durchgehendes Membranventil.

Das Membranventil mit geradem Durchgang ähnelt in seinem Aussehen den Wehrtypen. Es hat jedoch keinen typischen Sattel und stattdessen eine gerade Bahn. Die Membranen sind in der Regel kompakter und ermöglichen einen längeren Durchflussweg, da der Boden des Ventils berührt werden muss. Wenn das Durchgangsventil geöffnet ist, hebt sich die Membran für eine maximale Strömung in jede Richtung hoch an. Wenn das Ventil geschlossen ist, dichtet die Membrane selbst bei grobem oder faserigem Material in der Leitung fest ab und sorgt so für eine positive Abdichtung. Diese Ventile müssen auch repariert werden, denn aufgrund ihrer kompakteren Membranen ist ihre Lebensdauer in der Regel kürzer als bei Wehrkonstruktionen. Für Schlämme, viskose Öle und andere Bedingungen, bei denen Verstopfungen minimiert werden müssen, werden häufig Membranventile in Durchgangsform verwendet. In der Getränkeindustrie wird am häufigsten ein Ventil mit vollem Durchgang verwendet. Es ermöglicht die Reinigung mit einer Kugelbürste, ohne das Ventil zu öffnen oder aus der Leitung zu nehmen, entweder mit Dampf oder Natronlauge. Sie sind auch für bidirektionale Durchflüsse geeignet, da es keinen Sattel gibt, der den plötzlichen Übergang vom Einlass zum Auslass verhindert.

Durchgangs-Membranventil

2. Durch den Antrieb.

• Die Entscheidung, welche Art der Betätigung zum Schließen und Öffnen des Ventils verwendet werden sollte, hängt von der Strömungskraft und der breiteren Struktur ab, von der das Ventil eine Komponente ist. Manuelle, elektrische Magnetventile, pneumatische, thermische, hydraulische und modernere Aktuatoren des Steuermechanismus bieten Betätigungsarten.

Vorteile des Membranventils:

• Es können auch Membranventile für den Drosselungsdienst verwendet werden. Dank des breiten Absperrbereichs entlang der Bank sind die Drosseleigenschaften die eines schnell öffnenden Ventils.
• Ein Wehrmembranventil ist für die Regulierung kleiner Durchflüsse geeignet.
• Starke chemische Widerstandsfähigkeit durch eine Reihe von verfügbaren Auskleidungen.
• Membranventile eignen sich besonders gut für die Behandlung von kontaminationsfreien, korrosiven Ölen, faserigen Schlämmen, toxischen Flüssigkeiten oder anderen Fluiden.
• Die Funktionsweise eines Membranventils ist den Medien in der Rohrleitung nicht ausgesetzt. Um die Funktionsweise zu beeinträchtigen, dürfen keine klebrigen oder zähflüssigen Flüssigkeiten in die Ventilhaube gelangen.
• Viele Flüssigkeiten, die die Betriebsteile anderer Ventiltypen verstopfen, erodieren oder verunreinigen könnten, werden durch das Membranventil fließen, ohne Probleme zu verursachen. Umgekehrt können die vom Arbeitsmechanismus verwendeten Schmiermittel die zu verwaltende Flüssigkeit nicht verunreinigen.
• Es gibt keine Verpackungsstopfbuchsen, die geschützt werden müssen, und es besteht keine Gefahr, dass die Spindel der Ventile undicht wird.

Nachteile des Membranventils:

• Das Wehr verhindert, dass das Rohr vollständig entleert wird.
• Die Arbeitstemperaturen und Drücke des Membranmaterials sind reduziert. Der Druck ist in der Regel auf 200 psi und Temperaturen bis zu 400 F (204 C) begrenzt.
• Das Diaphragma kann auch den hydrostatischen Druck verringern.
• Die Membrane kann korrodieren, wenn sie über längere Zeit in extremen Drosselungen mit Verunreinigungen eingesetzt wird.
• Membranventile sind auf kleine Größen beschränkt, typischerweise von 1⁄2 bis 12 NPS (DN 15 bis 300).

Leitfaden zur Auswahl von Membranventilen. 

Membranventile haben kein branchenspezifisches Design; daher kann es schwierig sein, das richtige Ventil für Ihre Anwendung zu finden. Dieser Teil enthält einige wichtige Beschreibungen der zu definierenden Kriterien. Beachten Sie, dass diese Liste nicht vollständig ist, aber sie sollte zumindest den Ingenieuren oder einem Hersteller von Membranventilen in die richtige Richtung.

• Ventil Größe: Da diese Ventile in Drosselungsanwendungen eingesetzt werden, hat ihre Größe große Auswirkungen auf die Flüssigkeit. Berechnen Sie zunächst die gewünschte Menge der Prozessflüssigkeit, die durch das Gerät fließt, um die richtige Größe des Ventils zu bestimmen. Dies setzt voraus, dass Sie die Durchflussmenge der Flüssigkeit, ihre besondere Schwerkraft/Viskosität und die optimale Durchflussmenge kennen. Zweitens messen Sie die optimalen Temperaturen und Ein- und Auslassdrücke sowie das gewünschte Potenzial des Ventils und die Kräfte, die erforderlich wären, um den Durchfluss zu behindern. Das richtige Verhältnis von Innen- und Außendurchmesser für Ihr Ventil kann dann mit Hilfe von Tabellen berechnet werden.
• Druckverlustbereich: Wie hoch ist die optimale Druckreduzierung durch das Ventil? Stellen Sie sicher, dass dieser Wert definiert ist, oder wählen Sie, falls Sie sich nicht sicher sind, einen ausreichend großen Prozentsatz, um den Flüssigkeitsstrom anzupassen. Bestimmen Sie dann die Drücke, denen das Ventil im Betrieb ausgesetzt ist, so dass ein Ventil gewählt werden kann, das die gesamte Bandbreite abdeckt.
• Betätigung erforderlich: Berechnen Sie anhand des vorangegangenen Teils, welche Art von Membran für Ihre Prozessflüssigkeit besser geeignet wäre. Entscheiden Sie dann, ob der Körper und der Schaft für das Medium offengelegt werden oder ob diese Komponenten isoliert werden sollten.
• Verbindung endet: Bestimmen Sie die Beziehung zwischen dem Ventil und Ihrem System; dies kann in Form von Grundgewinden, Schweißverbindungen, Flanschen und/oder anderen anwendungsspezifischen Abschirmverfahren geschehen. Bestimmen Sie dann die optimalen Materialeigenschaften des Ventils, damit der Flüssigkeitsstrom den Betrieb des Ventils nicht beeinträchtigt. Für stark korrosive Flüssigkeiten werden beispielsweise Materialien benötigt, die sich unter ätzenden Bedingungen nicht zersetzen, wie Edelstahl, Bronze und andere Metalle. Entscheiden Sie schließlich über alle anderen Eigenschaften, wie Einheit, Ortsangaben, Sicherheitsmaßnahmen und mehr, damit Ihr Ventil für Ihr Projekt besser funktioniert.

Wo wird das Membranventil verwendet?

Ein Membranventil ist billig, effektiv und in einer Vielzahl von Ausführungen erhältlich, so dass es in vielen Anwendungen eingesetzt werden kann. Einige der Branchen, in denen es eingesetzt werden kann, sind:

• Wasseraufbereitungsanlagen.
• Pharmazeutische Industrie.
• Lebensmittelverarbeitende Betriebe.
• Kraftwerke.
• Vakuumdienste.
• Korrosionsanfällige Anwendungen.

Wie man ein Membranventil installiert.

• Entfernen Sie das gesamte Verpackungsmaterial von der Armatur. Überprüfen Sie die Rohrleitung vor der Installation auf Verunreinigungen und Fremdkörper und reinigen Sie sie bei Bedarf.
• Das Ventil kann an einem beliebigen Ort installiert werden. Es sollte darauf geachtet werden, dass das Ventil aus beiden Richtungen zu Wartungszwecken zugänglich ist. Wenn das Ventil im Freien montiert wird, muss es vor direkten Witterungseinflüssen am Standort geschützt werden.
• Der Spalt zwischen den Rohrleitungsflanschen sollte beim Einbau der Armatur mindestens 20 mm über die gesamte Länge der Armatur betragen, damit die Betriebsstreifen nicht beeinträchtigt werden und die Dichtungen eingebaut werden können. Da für Flanschverbindungen stahlverstärkte Gummidichtungen empfohlen werden, ist dies für Aufsteckflansche von entscheidender Bedeutung.
• Die Gegenflansche der Rohrleitungen müssen planparallel und konzentrisch sein. Die Verbindungsbolzen sollten in ähnlicher Weise kreuzweise befestigt werden (ohne Spannung).
• Die Rohrleitung darf auf keinen Fall bis zum Ventil hochgezogen werden. Für korrosive Medien müssen Flachdichtungen nach DIN 2690 verwendet werden.

Wartung des Membranventils:

• Alle Hochdruckleitungen müssen vor Beginn der Wartungsarbeiten abgesenkt und gegen Wiedereinschalten gesichert werden! Beide Anschlüsse müssen nach Abschluss der Reparaturarbeiten auf Dichtheit geprüft werden.
• Membranventile sind oft wartungsfrei. Der Schmierstoffnippel am Abdeckungshals sollte in regelmäßigen Abständen geschmiert werden.
• Inspektion: Prüfen Sie den äußeren Zustand des Ventils. Reinigen und flicken Sie die Beschichtung, falls erforderlich. Prüfen Sie die Dichtheit der Rohrkontakte, z.B. der Flansche. Testen Sie den reibungslosen Betrieb des Ventils. Schalten Sie den gesamten Hub manuell um. Prüfen Sie die Dichtheit am Ende der Dichtung: Stellen Sie das Ventil auf eine geschlossene Position ein. Prüfen Sie den Druckabfall hinter und vor dem Ventil.
• Bei der Lagerung von Elastomer-Membranen ist Folgendes zu beachten: Der Lagerraum sollte kalt, trocken und ausreichend belüftet sein. Eine Raumtemperatur zwischen +20 0 C und-10 0 C muss eingehalten werden. Wenn der Lagerraum beheizt wird, müssen die Heizkörper und Abflüsse von den Lagerbehältern abgeschirmt werden. Der Abstand zwischen der Heizung und den Lagerprodukten sollte mindestens 1 m betragen. Ungefähre relative Luftfeuchtigkeit. 65% hat eine positive Wirkung auf konservierte Membranen. Das Diaphragma sollte nicht dem Tageslicht ausgesetzt werden. Lösungsmittel, Öle und Schmiermittel sollten nicht zusammen mit Membranen aus dem Elastomer verpackt werden. Trennen Sie neue gelagerte Membranen von länger gelagerten Membranen. Verwenden Sie oft die länger gelagerten Membranen zuerst.
• Reinigung des Diaphragmas: Gummiartikel sollten mit heißem Wasser gewaschen werden. Nach einer Lagerzeit von 6 bis 8 Monaten ist es ratsam, sie vor dem Einbau mit einem 1,5-prozentigen Natriumkarbonatlösungsmittel zu reinigen und mit Wasser abzuspülen. Gereinigte Membranen können nicht durch die Heizung getrocknet werden.
• Lösen Sie die Schrauben des Deckels über Kreuz und heben Sie den Deckel vom Gehäuse ab. Der Kleber zwischen dem Flansch des Gehäusedeckels und der Membrane kann durch Hin- und Herbewegen gelöst werden. Wenn es schwierig ist, das Oberteil zu entfernen, kann das Ventil mit einem Handrad in Schließrichtung geschoben werden, wodurch sich der Deckel anhebt und das Ventil zusammen mit der Membran herausgezogen werden kann.
• Lösen Sie die Membrane durch Drehen des Druckteils im Uhrzeigersinn. Entfernen Sie den Rohrschutz (Gummischlauch) von der neuen Membrane. Schrauben Sie die Membrane mit der Membranschraube vollständig in das Druckteil.

Zusammenfassung: 

Wie wir bereits erwähnt haben, eignet sich das Membranventil für viele Anwendungen, da es einfach und kostengünstig ist und nur wenig Wartung erfordert. In diesem Artikel erfahren Sie kurz alles über das Membranventil.