Media-gescheiden magneetventiel - Hoe ze werken
Figuur 1: Media-gescheiden magneetventiel
In een media-gescheiden magneetventiel komt de vloeistof niet in contact met de interne mechanische onderdelen, zoals de plunjer en veer. Deze ventielen zijn bijzonder geschikt voor verontreinigde of corrosieve vloeistoffen.
Inhoudsopgave
Bekijk onze online selectie magneetventielen!
Risico op corrosie en verontreiniging
In de meeste magneetventielen zijn de ferromagnetische plunjer en de retourveer in contact met de media. Ventielen kunnen worden gekozen met verschillende behuizingsmaterialen om chemisch compatibel te zijn met de media, maar de plunjer moet altijd ferromagnetisch zijn. Het meest voorkomende plunjermateriaal is 430F RVS, dat een lagere chemische bestendigheid heeft in vergelijking met gangbare behuizingsmaterialen, zoals 304 of 316 RVS.
Bovendien zijn magneetventielen vanwege het mechanisme van de actuator zeer gevoelig voor vuil en werken ze alleen met schone vloeistoffen of gassen. Ventielen kunnen media toelaten in dode ruimtes waar ophoping van kleine deeltjes de ventielbeweging kan verstoren, een risico op kruisbesmetting voor een volgende batch kan veroorzaken en slijtage aan bewegende delen kan veroorzaken. Verontreinigingen in het medium zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van de problemen met magneetventielen. Er moet op worden gelet dat ventielen worden geïnstalleerd met hun magneet in verticale positie met de spoel naar boven gericht om ophoping van vuil en vreemde stoffen rond de plunjer te voorkomen. In het geval dat het magneetventiel onder een hoek wordt gemonteerd, wordt aanbevolen om maximaal 90° af te wijken van de verticale positie.
Voor installatie wordt altijd aangeraden om de leidingen kort door te spoelen om eventuele deeltjes te verwijderen. Als er kans op vervuiling is, kan er een filter stroomopwaarts van de klep-inlaat worden geïnstalleerd. Routinematig onderhoud kan dergelijke problemen voorkomen.
Als het medium in het systeem echter van nature vervuild is, beladen met fijne deeltjes, agressief, corrosief, temperatuurgevoelig of ultrazuiver, wordt het gebruik van media-gescheiden magneetventielen aanbevolen. Houd er rekening mee dat media-gescheiden magneetventielen alleen licht vervuilde media kunnen verwerken en niet geschikt zijn voor alle met deeltjes beladen media. Voor zwaar vervuilde media of slurries zijn andere klepsoorten beter geschikt. We zullen later meer uitleg geven over de alternatieven.
Media-gescheiden magneetventielen
Media-gescheiden ventielen zijn ontworpen om kritische media zoals agressieve, met deeltjes beladen of zeer zuivere vloeistoffen of gassen te verwerken. Daarom is het essentieel om de hydraulische en elektrische onderdelen van het ventiel te scheiden van het stromingspad. Deze soorten ventielen zijn zo ontworpen dat het medium alleen in contact komt met het ventiellichaam, de afdichting en het isolatiemembraan. De aandrijving bevindt zich buiten de vloeistofruimte, wat deze beschermt tegen corrosie of ophoping van vreemde stoffen. Bijgevolg wordt het medium beschermd tegen vervuiling en overmatige temperatuurschommelingen. Het isolatiemembraan en het ventiellichaam zijn gemaakt van resistente materialen en het ventiel kan gemakkelijk worden gespoeld vanwege de beperkte dode ruimtes.
Types
Media-gescheiden magneetventielen bestaan in vele verschillende configuraties. In het algemeen valt het belangrijkste aandrijfmechanisme in twee categorieën: direct bediend en indirect bediend. Het belangrijkste criterium om in gedachten te houden bij het kiezen van het juiste ventieltype is dat direct bediende ventielen werken vanaf nul bar drukverschil bij inlaat en uitlaat, terwijl indirect bediende magneetventielen een minimaal drukverschil van ongeveer 0,5 bar tussen de poorten vereisen. Indirect bediende magneetventielen zijn ontworpen om grotere debieten te regelen met behulp van een relatief kleine magneet. In de volgende secties wordt het werkingsprincipe van veelgebruikte media-gescheiden magneetventielen besproken.
Direct Bediend Tuimelend Magneetventiel
Om dit voorbeeld uit te leggen, wordt het Bürkert type 0131 als referentie genomen. Dit tuimelventiel werkt volgens de hefboomwet. Een hefboom draait om een vast scharnierpunt en kan worden gebruikt om een grote kracht uit te oefenen over een kleine afstand aan het ene uiteinde door slechts een kleine kracht uit te oefenen over een grotere afstand aan het andere uiteinde. In een direct werkend tuimelend magneetventiel is de plunjer loodrecht verbonden met de hefboom aan het bovenste uiteinde (Figuur 2) en bevindt de afdichtingscilinder zich aan het onderste uiteinde van de hefboom. De ingangskracht die wordt gecreëerd door de horizontale beweging van de plunjer wordt via de hefboom overgebracht naar de afdichtingscilinder op de ventielzittingen. Deze eigenschap kan daarom direct grote diameters in een ventiel schakelen.
Figuur 2: 2/2-weg direct werkend magneetventiel met tuimelaar: handbediening met vergrendelfunctie (A), laterale flens PC (B), o-ring (C), afsluitlichaam (D), plunjer (E), spoel (F), PTFE tuimelpen (G), messing behuizing (H)
Aangezien de hendel door een isolerend membraan gaat, is de aandrijving gescheiden van het vloeistofgedeelte. Mediascheiding maakt dit ventiel bijzonder geschikt voor gebruik in kritische zure en alkalische oplossingen of in media die deeltjes bevatten. Vanwege de grote diameters wordt dit ventiel vaak gebruikt als leeg- en mengkraan. Dit ventiel kan functioneren als een 2/2-weg of 3/2-weg.
Direct werkend magneetventiel met scharnierende anker
Bij dit type ventiel is de plunjer het anker dat op één punt scharniert, door een flexibel isolerend membraan gaat en aan de andere kant van het membraan in het ventiellichaam komt. Wanneer de magneet wordt bekrachtigd, wordt het scharnierende anker (de plunjer) in de magneet getrokken en draait het tegen de kracht van een terugveerin. Net als bij het tuimelventiel wordt de afdichtcilinder daardoor tegen de ventielzitting gedrukt (bij normaal open ventielen) om de stroming te stoppen. Zonder stroom draait het scharnierende anker terug door de kracht van de terugveer, waardoor de afdichtcilinder van de ventielzitting beweegt en het medium kan stromen.
Een 3/2-weg direct werkend magneetventiel met scharnierende anker wordt getoond in figuur 3. In de niet-bekrachtigde toestand wordt de afdichtcilinder door veerkracht tegen ventielzitting 1 gedrukt. In de bekrachtigde toestand laat de magneet het kernanker draaien tegen de kracht van de veer in en wordt de afdichtcilinder tegen ventielzitting 2 gedrukt.
Figuur 3: 2/3 direct werkend magneetventiel met scharnierende anker: terugveerin (A), ventielzitting (B), elektrische aansluiting (C), handbediening (D), spoel (E), scharnierende anker (F), isolerend membraan (G), ventielzitting 2 (H), en ventiellichaam (I)
Door het gebruik van een scheidingsmembraan, dat de mediakamer scheidt van het elektromagnetische systeem, is het mogelijk om deze ventielen te gebruiken voor de regeling van corrosieve, verontreinigde en agressieve vloeistoffen, evenals voor vacuüm.
Indirect werkende (servo-gestuurde) magneetventielen
Het openen van grote openingen met de direct werkende methode zou enorme en dure spoelen vereisen. Servo-gestuurde ventielen gebruiken de verschildruk van het medium over de ventielpoorten om te openen en te sluiten. De werkingsprincipes van een servo-gestuurd magneetventiel worden verder besproken hier.
In een servo-gestuurd ventiel met scharnierende anker pilootbesturing is het pilootventiel een direct werkend ventiel met scharnierende anker, terwijl de afdichting van het hoofdventiel een groter flexibel membraan of een zuiger is.
Het belangrijkste toepassingsgebied voor dit ventiel is het betrouwbaar schakelen van licht verontreinigde en agressieve gassen en vloeistoffen voor grotere diameters. Bij dit ventieltype is er zeer weinig gevaar voor verstopping, aangezien de aandrijving en mediakamer gescheiden zijn door een membraan.
Andere ventieltypes
Naast andere media-gescheiden ventielen worden ook knijpventielen, kogelkranen en vlinderkleppen vaak gebruikt voor stromingsregeling van verontreinigde of agressieve vloeistoffen:
Knijpventielen worden rond procesbuizen geplaatst en drukken de buizen samen (knijpen) om een afdichting te creëren die de stroming afsluit. Knijpventielen worden vaak gebruikt in medische instrumenten, klinische of chemische analyzers, en een breed scala aan laboratoriumapparatuur. Knijpventielen zijn full bore (full port) ventielen die het drukverlies minimaliseren wanneer ze volledig open zijn.
Kogelkranen gebruiken een holle geperforeerde draaiende kogel om vloeistof te regelen. Wanneer het gat van de kogel in lijn is met de stroming, is het ventiel volledig open, en wanneer het 90 graden is gedraaid, is het ventiel volledig gesloten. Kogelkranen zijn duurzaam, gemakkelijk te bedienen en kunnen werken bij hoge drukken en temperaturen.
Vlinderkleppen gebruiken een schijf die een kwartslag draait om te schakelen tussen open en gesloten toestanden. Vlinderkleppen hebben meestal lagere kosten en wegen minder in vergelijking met kogelkranen. Echter, aangezien de schijf altijd aanwezig is in de stroming, zelfs wanneer volledig open, veroorzaken ze altijd een drukval in het systeem.
Selectiecriteria
De belangrijkste selectiecriteria voor media-gescheiden magneetventielen, na het bepalen van de vereiste minimale verschildruk bij de poorten, Kv-waarde, en ventielopening, is de keuze van het constructiemateriaal, namelijk het materiaal van het lichaam en de afdichting. Alle constructiematerialen hebben specifieke eigenschappen die ze geschikt maken voor verschillende toepassingen. Het is essentieel om het juiste materiaal voor het lichaam en de afdichting te kiezen voor uw medium.
