Alles, was Sie über Membranventile wissen müssen

Membranventile bestehen aus einem Ventilkörper mit zwei oder mehr Öffnungen, einer Membran und einem „Wehr oder Sattel“ oder Sitz, auf dem die Membran das Ventil schließt. Das Membranventil wurde ursprünglich für industrielle Anwendungen und Pfeifenorgeln entwickelt. Später wurde das Design für den Einsatz in der biopharmazeutischen Industrie angepasst, indem nachgiebige Materialien verwendet wurden, die Desinfektions- und Sterilisationsverfahren standhalten. Darüber hinaus werden hygienische Membranventile speziell nach den höchsten Standards für Anwendungen in der Herstellung von Medikamenten und Lebensmitteln entwickelt.

Was ist ein Membranventil?

Membranventile sind bidirektionale Ein-/Aus-Drosselventile. Sie werden verwendet, um den Flüssigkeitsfluss zu steuern, indem sie den Bereich regulieren, über den das Medium in das Ventil eintreten und aus ihm austreten kann, wodurch seine Geschwindigkeit und Strömung effektiv verändert werden. Sie sind sogenannte „Membranventile“, weil eine dünne, flexible Membran verwendet wird, um das Öffnen und Schließen des Ventils zu steuern. Sie können aus Metall wie Edelstahl, Kunststoff und sogar aus Einwegmaterialien hergestellt werden. Membranventile sind wie Quetschventile, verwenden jedoch einen Linearkompressor, der die dünne Membran in Kontakt mit dem Ventilkörper drückt. Sie bieten eine diskrete und variable Druckregelung und können sowohl manuell als auch automatisch betätigt werden. Membranventile sind saubere, leckagefreie, wartungsfreundliche, sichere und effektive Ventile, die sich am besten für Anwendungen mit mittlerem Druck und mittlerer Temperatur eignen, die eine Stopp-/Start-Flüssigkeitsregelung erfordern.

Wie funktioniert ein Membranventil?

Ihre Funktionsweise ähnelt der Steuerung des Wasserflusses durch einen flexiblen Schlauch durch Abklemmen des Schlauchs. Diese Ventile eignen sich gut für Ströme, die feste Partikel wie Schlämme enthalten, obwohl eine präzise Drosselung aufgrund der Elastizität der Membran schwierig zu erreichen sein kann.

Arten von Membranventilen

Drahtmembranventil

Die am häufigsten erhältlichen Ausführungen sind Membranventile vom Wehrtyp. Die erhöhte Lippen-/Sattelkonfiguration für eine begrenzte Durchflussregelung ist ideal geeignet und dank der Abdeckung über der Membran und dem Antrieb ist eine sichere Leckage gewährleistet. Diese Ausführung ist für schädliche oder korrosive Gase und Flüssigkeiten geeignet, da diese Abdeckung jeden Zusammenbruch der Membran verhindert. Als integriertes Element des Ventilkörpers ist ein Wehr vorgesehen. Das Wehr dient als Ventilsitz, um die Membran zusammenzudrücken und so den Druckanstieg zu vermeiden. Der geneigte Körper entleert dieses Ventil oft auf natürliche Weise, obwohl dies in beide Richtungen erfolgen kann und bei bestimmten Anwendungen möglicherweise 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 in die vollständig geschlossene Position und verringert so die Belastung und Spannung in der Membran. Für glatte, homogene Flüssigkeiten wird häufig das Wehrventil verwendet, da sich auf beiden Seiten des Sattels viskose Schlämme und Sedimente ansammeln können. In Prozessen wie Lebensmittel-/Chemie-, Gasverarbeitungs-, Korrosions- und Wasseranwendungen sind sie am häufigsten anzutreffen.

Durchgangsmembranventil

Das Durchgangsmembranventil ähnelt im Aussehen den Wehrtypen, weist jedoch nicht den typischen Sattel auf, sondern hat stattdessen eine gerade Schiene. Normalerweise sind ihre Membranen kompakter und ermöglichen eine längere Strecke, da der unterste Teil des Ventils berührt werden muss. Wenn das Durchgangsventil geöffnet ist, hebt sich die Membran hoch, um einen maximalen Strömungsstrom in jede Richtung zu erreichen. Wenn das Ventil geschlossen ist, dichtet die Membran dicht ab, selbst wenn sich grobes oder faseriges Material in der Leitung befindet. Diese Ventile müssen ebenfalls repariert werden, da ihre Lebensdauer aufgrund ihrer kompakteren Membranen normalerweise kürzer ist als die von Wehrtypen. Für Schlämme, viskose Öle und andere Bedingungen, bei denen Verstopfungen minimiert werden müssen, werden häufig Durchgangsmembranventile verwendet. In der Getränkeindustrie wird am häufigsten der Vollbohrungstyp von Ventilen verwendet. Er ermöglicht die Reinigung mit einer Kugelbürste, ohne das Ventil zu öffnen oder aus der Leitung zu entfernen, entweder mit Dampf oder Natronlauge. Sie eignen sich auch für bidirektionale Strömungsregime, da kein Sattel vorhanden ist, um den plötzlichen Übergang vom Einlass zum Auslass zu vermeiden.

Membranventilfunktion

Die Membran ist über einen in die Membran eingegossenen Bolzen mit einem Kompressor verbunden. Um den Durchfluss zu starten oder zu erhöhen, wird der Kompressor durch den Ventilschaft nach oben bewegt. Um den Durchfluss zu stoppen oder zu verlangsamen, wird der Kompressor abgesenkt und die Membran gegen den Boden des Ventils gedrückt. Membranventile eignen sich hervorragend zur Steuerung des Durchflusses von Flüssigkeiten mit Schwebstoffen und bieten die Flexibilität, in jeder beliebigen Position installiert werden zu können. Membranventile vom Wehrtyp drosseln besser als durchgehende Membranventile, da die große Absperrfläche entlang des Sitzes ihnen die Eigenschaften eines schnell öffnenden Ventils verleiht. Die Membran fungiert als Dichtung des Ventils und dichtet Lecks zwischen Gehäuse und Verschlusskappe ab.

Membranventile verwenden einen korrosionsbeständigen Ventilkörper und eine korrosionsbeständige Membran, um die Ventilkegelkomponenten zu ersetzen, und steuern das Medium durch Bewegen der Membran. Wenn die Membran angehoben wird, wird der Durchgang geöffnet; wenn die Membran abgesenkt wird, wird sie gegen den Ventilkörper gedrückt und das Ventil wird geschlossen.

Vorteile des Membranventils

1) Einfache Struktur, bestehend aus nur drei Teilen: einem Ventilkörper, einer Membran und einer Abdeckung
2) Während des Betriebs kommt das Medium nur mit der Membran in Kontakt, sodass das Ventil nicht so leicht verunreinigt wird.
3) Geeignet für den Transport korrosiver, viskoser Flüssigkeiten

Nachteile des Membranventils

1) Nicht für größere Rohrdurchmesser geeignet
2) Schlechte Druck- und Temperaturbeständigkeit

Membran-Baumaterial

Membranen können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Die Materialauswahl richtet sich nach der Art des zu verarbeitenden Materials, der Temperatur, dem Druck und der Betriebshäufigkeit. Elastomere Membranmaterialien sind bei hohen Temperaturen sehr beständig gegen Chemikalien. Die mechanischen Eigenschaften von Elastomermaterialien lassen jedoch bei höheren Temperaturen (über 150 °F) nach. Hoher Druck kann die Membran auch zerstören. Ein weiterer Faktor, der die Funktion der Membran beeinträchtigen kann, ist die Konzentration des zu verarbeitenden Mediums. Das Material kann bis zu einer bestimmten Konzentration und/oder Temperatur eine zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit gegenüber bestimmten Korrosionsmitteln aufweisen. Beispiele für Membranmaterialien und ihre Spezifikationen finden Sie in der folgenden Tabelle.

Material	Größe		Temperatur		Anwendungen
	Zoll	mm	ºF	ºC
Butylkautschuk	0.6 – 14	15 – 350	– 22 bis 134	– 30 bis 90	Säuren und Laugen
Nitrilkautschuk	0.6 – 14	15 – 350	14 bis 134	-10 bis 90	Öle, Fette und Kraftstoffe
Neopren	0.6 – 14	15 – 350	– 4 bis 134	– 20 bis 90	Öle, Fette, Luft und radioaktive Flüssigkeiten
Naturkautschuk/Synthesekautschuk	0.6 – 14	15 – 350	– 40 bis 134	– 40 bis 90	Schleifmittel, Brau- und verdünnte Mineralsäuren
Weißer Naturkautschuk	0.6 – 5	15 – 125	– 31 bis 134	– 35 bis 90	Lebensmittel und Pharmazeutika
Weißes Butyl	0.6 – 6	15 – 150	– 22 bis 212	– 30 bis 100	Natürliche Farben, Lebensmittel, Kunststoffe und Pharmazeutika
Viton	0.6 – 14	15 – 350	41 bis 284	5 bis 140	Kohlenwasserstoffsäuren, Schwefel- und Chloranwendungen
Hypalon	0.6 – 14	15 – 350	32 bis 134	0 bis 90	Säure- und ozonbeständig
Butylkautschuk	0.6 – 14	15 – 350	– 4 bis 248	– 20 bis 120	Heißwasser- und intermittierende Dampfdienste, Zuckerraffination