Elektrisch Diafragmaventiel - Hoe ze werken

Figuur 1: Een roestvrijstalen, elektrisch bediend diafragmaventiel

Elektrische diafragmaventielen regelen de mediastroom door middel van een flexibel diafragma dat op en neer beweegt via een elektrische actuator om de stroom toe te laten of te blokkeren. Ze worden gekenmerkt door hun weerstand tegen corrosieve en viskeuze media, zijn geschikt voor slurrymedia en voorkomen de opbouw van deeltjes (bijv. slib) uit de vloeistof. Ze worden vaak gebruikt in chemische verwerking, waterbehandeling en farmaceutische toepassingen. Dit artikel bespreekt de operationele mechanica van elektrische diafragmaventielen en de belangrijkste kenmerken van het Burkert type 3323 elektrische diafragmaventiel.

Belangrijkste kenmerken

Elektrische diafragmaventielen bieden verschillende belangrijke voordelen voor vloeistofregeltoepassingen in diverse industrieën. Hun belangrijkste kenmerken zijn onder andere:

• Verhoogde precisie: Maakt een fijnere controle over de kleppositie mogelijk, wat leidt tot een nauwkeurigere stroomregeling.
• Verbeterde veiligheid: Minimaliseert de noodzaak van handmatige bediening, vermindert de blootstelling aan gevaarlijke omgevingen en verbetert de veiligheid van het personeel.
• Operationele efficiëntie: Automatisering vermindert de tijd en arbeid die nodig zijn voor handmatige aanpassingen, waardoor de procesefficiëntie wordt verbeterd.
• Afstandsbediening: Maakt het mogelijk om kleppen op afstand te bedienen, waardoor een flexibel systeemontwerp en een snellere reactie op systeemveranderingen mogelijk zijn.

Lees ons overzicht van diafragmaventielen en de artikelen over materialen van diafragmaventielen voor meer informatie over de werking en de gangbare materialen die respectievelijk in diafragmaventielen worden gebruikt.

Werking

Elektrische diafragmaventielen werken via een reeks stappen die een elektrisch signaal omzetten in een nauwkeurige regeling van de vloeistofstroom.

1. Overdracht van het elektrische signaal: Het proces begint met een elektrisch signaal van een besturingssysteem (PLC, DCS) dat het regelmodule van de klep bereikt. Dit signaal specificeert de gewenste kleppositie (open, gesloten of specifieke positie voor smoring).
2. Activering van de actuator: Het regelmodule interpreteert het signaal en activeert het juiste type actuator:
   1. Solenoïdeventiel: Voor aan/uit-toepassingen ontvangt een solenoïdeventiel het signaal en wordt geactiveerd. Een magnetisch veld binnen de solenoïde trekt een plunjer aan, die op zijn beurt een stuurventiel opent of sluit. Het stuurventiel leidt vervolgens het medium naar een van beide zijden van een diafragmakamer, waardoor het diafragma beweegt en de klep opent/sluit.
   2. Elektrische motor: Voor modulerende (smorende) toepassingen ontvangt een gelijkstroommotor of stappenmotor het besturingssignaal. De richting en snelheid van de motor worden elektronisch geregeld om een schroefmechanisme of tandwieloverbrenging binnen de actuator nauwkeurig te positioneren.

3. Bewegingsoverdracht: Afhankelijk van het type actuator:
   1. Solenoïde: De beweging van de stuurklepspoel vertaalt zich in een drukverschil in de diafragmakamer, wat een lineaire verplaatsing van het diafragma veroorzaakt.
   2. Elektrische motor: De rotatie van de motor wordt omgezet in lineaire beweging door een spindel, krukmechanisme of tandwieloverbrenging. Deze lineaire beweging wordt vervolgens overgebracht naar de diafragmasamenstelling.

4. Actuatie van het diafragma (Opening/Sluiting):
   1. Sluiting: De actuator oefent kracht uit en duwt het diafragma tegen de klepzitting om een afdichting te creëren en de stroom te stoppen.
   2. Opening: De actuator vermindert de kracht, waardoor het diafragma van de zitting weg beweegt en de klep opent voor de mediastroom.

5. Stroomregeling: In modulerende kleppen met elektrische motoren maakt de nauwkeurige positionering van het diafragma gecontroleerde debieten mogelijk. Het besturingssysteem past continu de positie van de motor aan op basis van procesfeedback om het gewenste debiet te handhaven.

Tabel 1: Kenmerken van solenoïde vs elektrische motor voor actuatie van diafragmaventielen

Burkert Type 3323 elektrisch diafragmaventiel

De Burkert Type 3323 (Figuur 1) is een solenoïde bediend 2/2-weg diafragmaventiel ontworpen voor aan/uit-regeling van vloeistoffen.

Belangrijkste kenmerken en specificaties

• Actuatie: Elektrisch aangestuurde lineaire actuator met kogelomloopspindel. Dit maakt gebruik in hygiënische of ruwe omgevingen mogelijk en biedt snelle beweging (tot 4 mm/s) naar de open of gesloten positie.
• Klephuis: 2-weg ontwerp met geoptimaliseerd stromingspad en minimale dode ruimte, waardoor hoge debieten mogelijk zijn en geschikt voor diverse toepassingen.
• Veiligheid: Optionele energieopslag zorgt ervoor dat de klep een veilige positie (open of gesloten) bereikt in geval van stroomuitval.
• Positie-indicatie: Een 360° LED-lichtring biedt visuele indicatie van de huidige toestand van de klep (open/gesloten).
• Bescherming van het diafragma: Instelbare aandrijfkracht op de actuator beschermt het diafragma tegen beschadiging.
• Duurzaamheid: De klep heeft een hoge IP-classificatie (IP65/IP67) voor effectieve bescherming tegen stof en water. Het is ook geschikt voor gebruik in gevaarlijke omgevingen met ATEX certificering.
• Diagnostiek en connectiviteit: Biedt optionele diagnostische functies en veldbusverbinding voor integratie met besturingssystemen.
• Materiaalcompatibiliteit: Verkrijgbaar met natte oppervlakken in verschillende afwerkingen (Ra ≤ 0,38 µm - 1,6 µm) om aan verschillende vloeistoftypen te voldoen. Optie voor elektrolytisch gepolijste afwerking voor verbeterde hygiëne.
• Grootte-opties: Verkrijgbaar in een reeks nominale diameters (DN 06 - DN 100) om aan verschillende debietvereisten te voldoen.
• Compatibiliteit en integratie: De Type 3323 kan worden gecombineerd met verschillende Burkert-apparaten zoals:
  • Type SV02 diafragma's voor verbeterde afdichting
  • Type ME61 EDIP procesdisplays voor operationele monitoring
  • Industriële ethernet- en veldbus-gateways voor netwerkconnectiviteit
  • Type 8098 FLOWave SAW flowmeter voor nauwkeurige debietmeting

Lees ons artikel over toepassingen van diafragmaventielen voor meer details over de verschillende toepassingen van elektrische diafragmaventielen.