Pneumatisch Ventiel Materialen

Pneumatische ventielen regelen de snelheid, druk en stroomrichting van perslucht en gassen in de industrie. Deze ventielen controleren de lucht of het gas bij de bron en regelen de beweging ervan naar slangen, buizen of toestellen zoals nodig in een geautomatiseerd pneumatisch systeem. Pneumatische ventielen zijn algemeen verkrijgbaar in verschillende behuizingsmaterialen zoals RVS, messing, aluminium, en kunststoffen van industriële kwaliteit zoals PVC, en hebben afdichtingsmaterialen zoals NBR, FKM, en EPDM. De keuze van het geschikte materiaal voor een ventiel is van cruciaal belang voor de werking ervan. Dit artikel bespreekt de verschillende soorten materialen die in pneumatische ventielen worden gebruikt.

Inhoudsopgave

• Wat is een pneumatische klep?
• Ken uw procesmedia
• Pneumatische klephuismaterialen
• Pneumatische klepafdichtingsmaterialen
• Materialen voor specifieke pneumatische ventielen
• Specificaties pneumatische ventielen

Wat is een pneumatische klep?

Pneumatiek is de technologie die gebruik maakt van gas of onder druk staande lucht. Een pneumatisch systeem maakt gebruik van een compressor om het luchtvolume te verminderen en zo de druk te verhogen. De lucht (of het gas) wordt gefilterd en door pneumatische slangen, buizen of pijpen geleid. Tijdens deze doorvoer wordt de lucht geregeld door ventielen, waarna deze een actuator bereikt, zoals een cilinder of een apparaat dat een functie uitvoert, bijvoorbeeld bewegen, heffen of grijpen.

Een pneumatische klep regelt de druk, het debiet en de richting van lucht en gassen. Op grond van deze toepassingen wordt een pneumatische ventiel in de volgende categorieën ingedeeld:

• Pneumatische overdrukventielen: Overdrukkleppen houden de systeemdruk onder een vooraf ingestelde maximumwaarde.
• Pneumatische Stroomregelventielen: Stroomregelventielen worden in pneumatische systemen gebruikt om de snelheid te regelen waarmee een medium (vloeistof of gas) mag stromen. Stroomregelventielen kunnen typisch unidirectioneel of bidirectioneel zijn.
• Pneumatisch gestuurde regelkleppen: Regelventielen zoals magneetventielen worden gebruikt om de luchtstroom in een pneumatisch systeem te starten, te stoppen of te sturen. Door de luchtstroom te sturen, regelen deze ventielen de werking van andere pneumatische apparaten zoals motoren, cilinders, pompen of andere ventielen.

Ken uw procesmedia

Pneumatische ventielen worden in het algemeen in twee verschillende contexten gebruikt:

1. Een pneumatisch ventiel is een apparaat dat wordt gebruikt om de stroom van lucht of andere gassen in een pneumatisch systeem te regelen. Het ventiel kan manueel, elektrisch via een solenoïde, gemotoriseerd of pneumatisch worden bediend. In dit geval is het gecontroleerde medium lucht of gas, en de voor het klephuis en de afdichting gekozen materialen moeten dan ook geschikt zijn voor deze media. Mogelijke opties zijn aluminium, RVS, messing, en industriële kunststoffen
2. De lucht kan als controlemechanisme voor het ventiel worden gebruikt, maar in dit geval, kunnen de media die door het ventiel stromen iets anders dan lucht zoals olie, water, of andere vloeistoffen zijn. Hier moet worden nagegaan hoe compliant het materiaal van het ventielbehuizing is ten opzichte van de verschillende media. Lees ons artikel over de chemische bestendigheid van materialen om de compatibiliteit van verschillende behuizings- en afdichtingsmaterialen met de gebruikte media en omgeving te controleren.

Aandrijving van pneumatische media of gas

Het pneumatische medium of gas (zoals een inert gas of CDA-lucht) dat in een automatiseringscontroleproces wordt gebruikt, wordt in hoge mate geconditioneerd, gedroogd en gefilterd. Daarom hoeft bij het ontwerp van het ventiel geen rekening te worden gehouden met de agressieve aard van de media, noch met de hoge zuiverheidsgraad van de media. Voor deze sterk geconditioneerde media kunnen kunststoffen van industriële kwaliteit (zoals PVC) worden gebruikt.

Procesvloeistoffen

Pneumatische ventielen voor procesvloeistoffen zijn geschikt voor sterk zure, corrosieve, alkalische of zeer zuivere media. Daarom is het verplicht de constructiematerialen te kiezen die geschikt zijn om de media en het ventiel te beschermen. RVS is een goede optie voor het materiaal van het ventielbehuizing voor agressieve en corrosieve media. Voor neutrale en niet-corrosieve media wordt gewoonlijk messing als materiaal voor de behuizing gebruikt.

Pneumatische klephuismaterialen

Kies altijd het materiaal van de behuizing dat geschikt is voor het medium en de werkomgeving. De behuizingen van pneumatische ventielen voor automatiseringsregeling worden gewoonlijk vervaardigd uit een mengsel van verschillende materialen, die hieronder worden besproken:

Kunststoffen van industriële kwaliteit (zoals PVC en nylon)

Kunststof afsluiters zijn licht, duurzaam en kosteneffectief. Het materiaal is geschikt voor pneumatische toepassingen met lucht en corrosieve chemicaliën. Maar kunststof ventielen hebben een lage druk- en temperatuurklasse in vergelijking met messing en roestvrij stalen ventielen.

Messing:

Messing is een legering van koper en zink, en het is een uitstekend smeedbaar en robuust materiaal. Messing wordt gebruikt in pneumatische toepassingen met niet-corrosieve gassen. Het materiaal is beter bestand tegen hitte dan PVC, maar heeft een hogere prijs. Messing kan gemakkelijk worden gelast, en is veelzijdiger in vergelijking met RVS. Messing wordt algemeen gebruikt voor de vervaardiging van pneumatische klephuizen en eindstukken.

RVS 304/316

RVS is een zeer duurzaam en veerkrachtig materiaal, maar het is duurder dan messing. Afsluiters van RVS zijn goed bestand tegen lekken, en in vergelijking met messing kunnen deze afsluiters bij zeer hoge temperaturen worden gebruikt. RVS is corrosiebestendig en gaat veel langer mee dan messing, en het is een ideale keuze voor pneumatische toepassingen bij hoge temperatuur en onder hoge druk. RVS wordt algemeen gebruikt in de pneumatische ventielbehuizingen en afwerkingsmaterialen zoals zittingen, schijven en wiggen.

Aluminium

Aluminium is een lichtgewicht metaal dat ongeveer een derde weegt van staal. Aluminium is corrosiebestendig voor atmosferische gassen en daardoor geschikt voor pneumatische kleptoepassingen. Het materiaal wordt hoofdzakelijk gebruikt voor de constructie van de uitwendige onderdelen van de pneumatische klep, zoals de identificatieplaatjes of de handwielen.

Pneumatische ventielbehuizing vergelijking

	PVC	Messing:	RVS	Aluminium
Kostprijs	Laag	Hoog	Zeer hoog	Hoog
Duurzaamheid	Gemiddeld	Hoog	Zeer hoog	Hoog
Corrosiebestendigheid	Hoog	Gemiddeld	Zeer hoog	Laag-gemiddeld
Bedrijfstemperatuur en -druk	Laag	Hoog	Zeer hoog	Hoog
Gewicht	Licht	Zwaar	Zwaar	Licht

Tabel 1: Pneumatische ventielbehuizing vergelijking

Pneumatische klepafdichtingsmaterialen

Afdichtingen in pneumatische ventielen helpen voorkomen dat vluchtige en gevaarlijke gassen in de atmosfeer terechtkomen. De verschillende soorten afdichtingsmaterialen die in pneumatische ventielen worden gebruikt, zijn de volgende:

NBR (Nitril-butadieen rubber)

NBR is goed bestand tegen samendrukken en algemene slijtage, maar is zeer gevoelig voor weersveranderingen. NBR is geschikt voor lucht en inerte gassen, maar is slecht bestand tegen ozon, ammoniak en stoom. NBR-afdichtingen kunnen alleen bij lage temperaturen een continue afdichting voor gasvormige media bieden in vergelijking met de afdichtingseigenschappen van FKM.

FKM (Viton)

FKM wordt gewoonlijk gebruikt voor de vervaardiging van O-ringen, pakkingen en afdichtingen voor pneumatische ventielen. FKM-afdichtingen zijn uitstekend bestand tegen de media, veroudering en ozon. FKM is geschikt voor pneumatische toepassingen bij middelhoge temperaturen en heeft een hogere thermische weerstand dan PTFE. Ook heeft FKM een superieure sterkte, afdichtingsmogelijkheden en flexibiliteit in vergelijking met PTFE. Het materiaal heeft een uitstekende algemene chemische weerstand waardoor het geschikt is voor gasvormige brandstoffen, en het materiaal vertoont een grotere chemische weerstand in vergelijking met NBR.

PTFE (Teflon)

PTFE is geschikt voor pneumatische toepassingen op hoge temperatuur en druk. Het materiaal is niet-elastisch en is goed bestand tegen slijtage, schuren en de meeste chemicaliën. PTFE biedt een superieure weerstand tegen gasvormige chemicaliën in vergelijking met FKM.

Materialen voor specifieke pneumatische ventielen

Directionele-regelkleppen

Directionele-regelkleppen worden in pneumatische systemen gebruikt om de stroom van perslucht of olie naar de aangesloten apparaten te stoppen of te sturen. Voor de meeste toepassingen is het echter niet aan te bevelen deze ventielen te gebruiken voor andere media dan lucht. Veel pneumatische magneetventielen worden intern gestuurd, en deze ventielen ontluchten een minimale hoeveelheid lucht die nodig is om het ventiel in werking te stellen. Een klein verlies van lucht naar de omgeving is aanvaardbaar in de meeste toepassingen, maar niet in het geval van olie, water of andere soorten media. Enkele voorbeelden van materialen voor deze ventielen die compatibel zijn met de media en de omgeving zijn:

• Klepbehuizing: Aluminium, kunststof, messing, RVS
• Afdichting: NBR, FKM, EPDM

Pneumatische Stroomregelventielen

Pneumatische stroomregelventielen worden gebruikt om de stroom van media zoals een vloeistof of gas te regelen. Deze ventielen bestaan uit een pneumatisch actuatordeel en een klepdeel zoals een kogelkraan of vlinderklep. De actuator is op het ventiel gemonteerd met een standaardflens, zodat zowel de actuator als het ventielgedeelten kunnen worden verwisseld met een andere met dezelfde flensmaat. Kies het klephuis en de afdichtingsmaterialen altijd op een manier die compatibel is met de gebruikte media. Een paar opties zijn:

• Klepbehuizing: Gietijzer, RVS
• Afdichting: EPDM

Drukregelventielen

Drukregelventielen verlagen de druk van de inkomende lucht tot een ingestelde waarde aan de uitvoerpoort. Messing is een goede keuze als materiaal voor de behuizing van het ventiel, met een oppervlaktecoating van nikkel voor extra bescherming.

Het materiaal dat wordt gekozen voor de verbindingskabels en stekkers die worden gebruikt om de media van en naar het ventielpen over te brengen, moet compatibel zijn met de gekozen media. Voorbeeld

• Klepbehuizing: Polyurethaan (voor media zoals lucht, kooldioxide, stikstof, brandstoffen en oliën)
• Afdichting: EPDM

Specificaties pneumatische ventielen

Kennis van de ventielmaterialen is slechts één onderdeel van de keuze van een pneumatisch ventiel. Hieronder worden enkele andere te overwegen factoren besproken.

1. Besturingsmedium: De soorten media die de pneumatische klep effectief kan regelen (perslucht in de meeste gevallen)
2. Stroomcapaciteit (Cv): Cv geeft een maat voor de capaciteit van het ventiel om er lucht door te laten stromen
3. Bedrijfsdruk: Het drukbereik (in Pa, bar, of psi) dat het ventiel aankan
4. Poortgrootte: De fysieke dimensionale parameters die de poortafmetingen op het ventiel en de schroefdraadstijlbepalen
5. Nominale spanning van de spoel: Voor elektrisch bediende ventielen kan de vereiste spanning in wissel- of gelijkstroomvolt worden aangegeven.
6. Reactietijd De hoeveelheid tijd die het ventiel nodig heeft om van toestand of positie te veranderen nadat hij is bediend.

Let op: De besproken parameters zijn slechts een algemene leidraad, en de individuele leveranciers en fabrikanten van ventielen kunnen hun ventielen anders specificeren.