Know-How Vakuumregler

Aufgabe

Vakuumregler regeln den Unterdruck in Rohrleitungen, Behältern und ähnlichen Anlagen.

Einsatzbereich

Basis Druckminderer (DM) dient zur Aufrechterhaltung eines Vakuums

Basis Überströmventil (UV) dient zur Begrenzung eines Vakuums

Funktion

Basis Druckminderer

Das zu erhaltende Vakuum wirkt über den Steuerleitungsanschluss in der Federhaube auf die Steuermembran und steht im Gleichgewicht mit der Federkraft. Der Regler ist im drucklosen Zustand geöffnet und schließt, sobald das eingestellte Vakuum unterschritten wird. Bei Verringerung des Differenzdrucks zur Atmosphäre öffnet das Ventil.

Beispiel:
Versorgungsdruck: 8 bar
Zu erhaltendes Vakuum: -0,7 bar (0,3 bara)
Medium: Stickstoff
Der Regler ist geöffnet bei -0,6 bar (0,4 bara) und geschlossen bei -0,8 bar (0,2 bara).

Basis Überströmventil

Das zu begrenzende Vakuum wirkt über den Steuerleitungsanschluss in der Federhaube auf die Steuermembran und steht im Gleichgewicht mit der Federkraft. Der Regler ist im drucklosen Zustand geschlossen und öffnet, sobald das eingestellte Vakuum überschritten wird. Bei Verringerung des Differenzdrucks zur Atmosphäre schließt das Ventil.

Beispiel:
Versorgungsdruck: 8 bar
Zu erhaltendes Vakuum: -0,4 bar (0,6 bara)
Medium: Stickstoff
Der Regler ist geöffnet bei -0,5 bar (0,5 bara) und geschlossen bei -0,3 bar (0,7 bara).

Zur Spezifikation notwendige Auslegungsdaten

• Medium
• Temperatur (°C)
• Durchsatz (Nm³/h)
• Vordruck (bar)
• Vakuum, das als Differenz zur Atmosphäre zu regeln ist (bar)
• Öffnet / schließt zur Verringerung des Vakuums

Auswahl von Ventiltyp und Nennweite

Errechnen Sie mit größtem Durchsatz und kleinstem Differenzdruck Δp die Betriebsleistungs-Kenngröße, den K_v-Wert (siehe Druckschrift "Berechnung des K_v-Wertes"). Wählen Sie ein Ventil dessen K_vs-Wert mindestens 30 % größer ist als der errechnete K_v-Wert. Hochviskose oder bei der Entspannung verdampfende Flüssigkeiten erfordern weitere Zuschläge. Druckminderer sollten nicht überdimensioniert werden. Sie arbeiten am besten im Bereich von 10 bis 70 % ihres K_vs-Wertes.

Zu beachten

Genaue Auslegung unter Beachtung der exakten Volumenströme (Achtung bei Gasen) und Drücken unerlässlich | Funktion mit dem Spezialisten von Mankenberg klären

Auswahl von Nenndruck und Werkstoff

Die Nenndruckstufe muss – ohne Sicherheitszuschläge – höher sein als der maximale Systemdruck. Berücksichtigen Sie dabei den Einfluss der Temperatur (siehe DIN 2401-1/DIN EN 1333).

Die Auswahl des richtigen Werkstoffs erfolgt unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen und der Beschaffenheit des Mediums in der Kundenanlage. Anlagenbetreiber müssen die Medienverträglichkeit ihrer Anlagenkomponenten überprüfen, evtl. sind Sonderwerkstoffe wie Duplex, Super Duplex , Hastelloy® oder Titan auszuwählen.

Korrosionsbeständigkeiten siehe Korrosion

Auswahl des Einstellbereichs

Für gute Regelgenauigkeit wählen Sie den Einstellbereich so, dass Ihr zu regelndes Vakuum (Unterdruck) an dessen oberer Grenze liegt. Nehmen Sie z.B. bei -0,4 barg zu regelndem Hinterdruck den Einstellbereich 0,1 – 0,5 bar und nicht 0,3 – 0,9 bar.

Auswahl der Elastomere

Wählen Sie die Elastomere nach Betriebstemperatur und Anforderungen des Mediums. Gase können z.B. unter hohem Druck in die Elastomere diffundieren und dann bei Entspannung Schäden verursachen.

Strömungsgeschwindigkeit

Wir empfehlen je nach Druckverlust und zulässigem Geräuschpegel folgende Strömungsgeschwindigkeiten bei Gasen:

• bis zu 10 mbar 2 m/s
• bis zu 100 mbar 4 m/s
• bis zu 1 bar 10 m/s
• bis zu 10 bar 20 m/s
• bis zu 100 bar 40 m/s

Steuerleitung

Planen Sie eine Steuerleitung ein. Schließen Sie diese im Abstand von min. 10 x Nennweite auf der zu regelnden Steuerseite an. 
Zur Reduzierung der Reaktionsgeschwindigkeit des Reglers kann eine Drossel in die Steuerleitung eingebaut werden, die während des Betriebs nie völlig geschlossen sein darf.

Die Steuerleitung soll starr sein, elastische Schläuche können Schwingungen verursachen.

Absicherung Ihres Systems

Bauen Sie ein Sicherheitsventil ein, damit der maximal zulässige Betriebsdruck des Ventils (normal 1,5 x max. Einstelldruck) nicht überschritten wird. Der Ansprechdruck des Sicherheitsventils sollte ca. 40 % über dem max. Vakuum des Vakuumreglers liegen, damit ein Abblasen bei geringen Druckschwankungen vermieden wird.
Beispiel: bei Einstellbereich 0,1 – 0,5 bar Ansprechdruck 1,4 x 0,5 = -0,7 barg

Schutz des Vakuumreglers

Um den Vakuumregler vor Beschädigung durch Feststoffpartikel im Medium zu schützen, sollte ein Schmutzfänger oder Filter eingebaut und regelmäßig gewartet werden.

Sitzdichtheit

Diese Ventile sind keine Absperrorgane, die einen dichten Ventilabschluss gewährleisten. Sie können in der Schließstellung nach DIN EN 60534-4 und/oder ANSI FCI 70-2 eine Leckrate entsprechend den Leckageklassen II – V aufweisen:

Leckageklasse II (metallisch dichtende Doppelsitzkegel) = 0,5 % K_vs-Wert
Leckageklasse III (metallisch dichtende Kegel) = 0,1 % K_vs-Wert
Leckageklasse IV (PTFE-dichtende Kegel ) = 0,01 % K_vs-Wert
Leckageklasse V (weichdichtende Kegel ) = 1,8 x 10^-5 x Δp x D* [l/h]
*D=Sitzdurchmesser

Auf erhöhte Sitzdichtheit muss bei Bestellung ausdrücklich hingewiesen werden. Durch besondere Kegeldichtungen und größere Steuerflächen kann die Dichtheit wesentlich verbessert werden.

Im Betrieb führen Feststoffpartikel oft zu Beschädigungen und Sitzleckagen.

Absperrung

Für Montage, Wartung sowie dichten Systemabschluss planen Sie vor und hinter dem Vakuumregler Absperrorgane ein. Beim Schließen der Absperrorgane muss immer das Ventil vor dem Regler zuerst geschlossen werden. Für den Notbetrieb ist möglicherweise eine Umgehungsleitung (Bypass) notwendig

Leckleitung

Bei toxischen oder gefährlichen Medien muss das Ventil einen Leckleitungsanschluss haben. Bei Einbau vor Ort muss eine Leckleitung verlegt werden, die bei einer internen Leckage  das austretende Medium gefahrlos und drucklos abführt.

ATEX

In allen Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären vorhanden sein können, sind Geräte und Schutzsysteme entsprechend der Gerätegruppe und der EPL gemäß der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU auszuwählen.

Weitere Informationen finden sie in unserem Know-How ATEX.

Einbaulage

Für Gase kann ein Vakuumregler in horizontale Leitungen normalerweise mit der Federhaube wahlweise nach oben oder unten eingebaut werden.

Inbetriebnahme

Vakuumregler sollten möglichst stoßfrei angefahren und betrieben werden. Schlagartiges Betätigen vor- oder nachgeschalteter Armaturen ist zu vermeiden.

Wartung

Vakuumregler müssen regelmäßig gereinigt und gewartet werden.

Öl- und fett- bzw. silikonfreie Geräte

Unsere Armaturen sind auch in öl- und fett- bzw. silikonfreier Ausführung lieferbar. Einige Konstruktionsteile müssen jedoch geschmiert werden, um die Produktfunktion zu gewährleisten. Dafür gibt es je nach Anwendungsfall spezielle Schmiermittel. So wird für eine Lebensmittel- bzw. Pharmaanwendung ein anderes Schmiermittel als für eine Sauerstoffanwendung eingesetzt.

Nur die Angabe ‚öl- und fettfrei‘ reicht nicht für eine zielgerichtete Umsetzung. Geben Sie daher bei Anfragen und Bestellungen auch den Anwendungsfall für eine richtige Auswahl des Ersatzschmiermittels an.

Bitte auch bei Nachbestellungen und Einbau von Ersatz- und Verschleißteilen unbedingt auf die Öl- und Fett- bzw. Silikonfreiheit achten.

Bei extremen Betriebsbedingungen und in allen Zweifelsfällen lassen Sie sich bitte durch unseren Techniker beraten.

Sicherheitshinweise, Betriebsanleitungen etc. MÜSSEN beachtet werden.