Ineffizienzen wegspülen mit der richtigen Auswahl des 2-Wege-Ventils

Viele Kunden schenken 2-Wege-Ventilen wenig Beachtung, da sie oft als einfache Geräte angesehen werden, die sich lediglich öffnen und schliessen, um die Flüssigkeitszufuhr zu steuern. Auch wenn dies mechanisch gesehen stimmt, kann das optimale 2-Wege-Ventil in Ihrer Produktion einen grossen Unterschied machen, indem es in den besten Fällen bis zu 63 % an Platz, Gewicht und vor allem Energie einspart.

Von Eduardo Santamaria, Gruppenleiter der Ventilabteilung im Europäischen Technischen Zentrum von SMC

Um die Auswahl eines 2-Wege-Ventils zu optimieren, müssen Sie zunächst die spezifische Anwendung und die Art des Mediums berücksichtigen. Bei allgemeinen industriellen Maschinen ist der Kontakt zwischen den beweglichen Innenteilen des Ventils und der Flüssigkeit nicht besonders kritisch, wenn sie mit bestimmten Flüssigkeiten verwendet werden. Jedoch ist ihre Umweltbeständigkeit sehr wichtig, damit sie in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit installiert werden können. In solchen Fällen erweist sich ein Ventil – wie die JSX-Serie von SMC mit Spule und Gehäuse aus Edelstahl – als ideal.

SMCs 2-Wege-Magnetventil – JSX-Serie – mit Edelstahlkonstruktion und IP67-Gehäuse.

Vorteile erlebbar machen

Bei Life-Science-Anwendungen, wie z. B. in der medizinischen und pharmazeutischen Geräteherstellung, muss die Kontamination von Flüssigkeiten vermieden werden, weshalb Sie Ventile mit einer isolierten Struktur aus Kunststoff verwenden sollten. 2-Wege-Ventile für Life-Science-Anwendungen müssen ausserdem eine geringe Partikelbildung und ein kleines Innen- und Totvolumen aufweisen.

Chemische Anwendungen, wie z. B. die Halbleiterherstellung, haben ebenfalls ihre eigenen Kriterien, welche die Auswahl von 2-Wege-Ventilen beeinflussen. Die in diesen Geräten eingesetzten Flüssigkeiten können sehr aggressiv sein, sodass die chemische Verträglichkeit entscheidend ist.

Bei der Konstruktion der Ventile müssen daher Materialien verwendet werden, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, wie PTFE oder Super-PFA. Die Verringerung der Bildung von Mikroblasen, der Verunreinigung der Flüssigkeit und der Leckage sind weitere kritische Faktoren für diese Art von Anwendungen.

Das SMC-Ventil für hochreine Chemikalien – Serie LV – zeichnet sich durch eine medienisolierte Konstruktion und hochkorrosionsbeständige Membran- und Gehäusewerkstoffe aus.

Ein letztes Beispiel: Staubfilteranwendungen in Branchen wie der Lebensmittel- und Zementindustrie erfordern Ventile mit hoher Spitzendruckkapazität, wodurch die Reinigungseffizienz der Elemente unterstützt wird.

Die Säuberung von Staubabscheidern erfolgt in der Regel mit Hilfe von Luft, die von in den Tanks montierten Ventilen unterstützt wird. Daher kann die Verwendung von Ventilen mit geringerem Luftverbrauch helfen, die Grösse des Luftbehälters zu verringern und die Herstellungskosten aufgrund des geringeren Materialverbrauchs zu senken.

Puls Ventil JSXFE mit hohem Spitzendruck und reduziertem Luftverbrauch durch schnelle Schaltzeit.

Alles zur rechten Zeit

Ventile mit höherem Ausgangsspitzendruck und niedrigem Luftverbrauch erlauben kleinere Tanks mit damit einhergehenden verkürzten Zykluszeiten. Wie das geht? In der Regel sind die Tanks in Entstaubungsanlagen mit mehreren Ventilen ausgestattet, die nacheinander angesteuert werden. Ein höherer Ausgangsspitzendruck bedeutet eine bessere Reinigungsleistung des Elements, wodurch die Einschaltzeit der Ventile reduziert werden kann.

Diese Verkürzung führt zu einem geringeren Druckabfall im Tank, was in Verbindung mit einer kleineren Tankgrösse dazu führt, dass der Tank schneller wieder den vollen Betriebsdruck erreicht. Auch wenn es sich dabei meist nur um wenige Millisekunden handelt, kann sich die Verkürzung der Gesamtreinigungszeit langfristig als äusserst vorteilhaft erweisen, da bei manchen Anwendungen Dutzende von Ventilen erforderlich sind und möglicherweise mehr Reinigungszyklen an einem Tag durchgeführt werden können.

Ein weiterer Vorteil ist, dass jeder Reinigungszyklus zu weniger Verschmutzungen führt, was die Lebensdauer der Elemente verlängert, den Wartungsaufwand verringert und die Produktivität erhöht.

Nachdem der Ventiltyp anhand der Anwendung ausgewählt wurde, ist es an der Zeit, weitere Parameter wie Durchflussmenge, Druckdifferenz, Öffnungsgrösse, Ventilgrösse, Gehäuse- und Gummimaterialien sowie Zertifizierungen zu überprüfen. Schliesslich wirkt sich die richtige Ventilauswahl nicht nur auf den Gerätehersteller, sondern auch auf den Endnutzer aus.

Die kompakteste Ventilgrösse hilft zwar dabei, die Grösse und das Gewicht der Anlage zu reduzieren, doch erst die Wahl eines Ventils mit geringerem Stromverbrauch sorgt dafür, dass die Anlage noch energieeffizienter ist.

Ineffizienz wegspülen

Betrachten wir das Beispiel einer industriellen Waschmaschine: Einhergehend mit dem Bevölkerungswachstum wird der Platz für Geräte weltweit immer knapper. Ein naheliegender Weg, die Grösse von Geräten zu reduzieren, ist die Verwendung kleinerer Komponenten. Bei 2-Wege-Ventilen führt dieses Konzept zu kompakteren Konstruktionen mit hohen Durchfluss- und Druckdifferenzwerten.

Zwei 2-Wege-Ventile der Serie JSX und JSXU sind ein Beispiel für die Vorteile, die sich aus einer geschickten Auswahl ergeben. Während beide Bauteile den gleichen Durchfluss (Kv 0,45) und die gleiche Druckdifferenz (1 MPa) bieten, ist das Modell JSXU rund 10 % kleiner und etwa 24 % leichter.

Der grösste Unterschied liegt jedoch im Stromverbrauch: Das JSXU-Modell spart bis zu 63 % Energie ein, da es weniger Watt zum Halten des Ventils benötigt. Diese Fähigkeit trägt dazu bei, die Kosten in der Zeit hoher Energiepreise zu kontrollieren und einen Beitrag zur globalen Nachhaltigkeit zu leisten.