Absperrventile

Pfeiffer Vacuum bietet eine Vielzahl verschiedener Ventiltypen an. Der Einsatzbereich wird durch Faktoren wie dem Prozessablauf, der Prozesstemperatur, dem zu erreichende Endvakuum oder der Gaszusammensetzung definiert. In den folgenden Abschnitten erhalten Sie einen Überblick über unsere Ventiltypen, Dichtungen und Dichtungsmechanismen sowie Betätigungstypen. Außerdem erhalten Sie Tipps und Antworten auf die wichtigsten Fragen vor dem Kauf eines Ventils.

Ventiltypen

Dieser erste Abschnitt hilft Ihnen bei der Auswahl des Ventils im Hinblick auf die folgenden Anforderungen:

• Welchem Zweck dient das Ventil?
• Wie sieht der Einbauraum aus?

Eckventile haben den Vorteil, dass der Gasstrom nur einmal umgelenkt wird. Inline-Ventile ermöglichen einen einfachen Einbau des Ventils wie ein Zwischenstück (in einer geraden Rohrleitung), da die Anschlussflansche einander gegenüberliegen. Eck- und Inline-Ventile verfügen in der Regel über einen Balg als externe Dichtung. Ein Membranbalg oder ein Federbalg ermöglicht eine lineare Bewegung der Ventilplatte im Gehäuse. Der Federbalg ist mit einer statischen Elastomerdichtung am Gehäuse abgedichtet. Eine andere Ausführung verwendet einen gleitenden Elastomerring auf einer Kolbenstange (Schiebedurchführung) als externe Dichtung, die eine schnellere Schaltfrequenz und einen höheren Gasstrom bei etwas geringerer Dichtigkeit ermöglicht. Diese Ventile arbeiten bei hohen Differenzdrücken bis über 1 bar und können z. B. als „Schalter“ für das Vorvakuum oder zum Öffnen eines Bypasses in die Hauptkammer eingesetzt werden. Membranventile arbeiten nach einem ähnlichen Prinzip, ermöglichen aber niedrigere Gasleitwerte.

Kugelhähne sind sehr robust und können auch bei mehreren Bar Differenzdruck geöffnet und geschlossen werden. Kostengünstige KF-Versionen haben Leckraten von 10^-6 mbar l/s und eine Temperaturbeständigkeit von 80°C. Eine speziell gefertigte Version kann in HV-Bereichen und bis 150 °C eingesetzt werden. Drei-Wege-Kugelventile können als Mischbatterie eingesetzt werden, sind aber nicht überschneidungsfrei (d. h. beim Drehen können Gase vermischt werden).

Auch Schieber weisen die Inline-Bauweise bei einer wesentlich kürzeren Einbaulänge auf. Bei beengten Platzverhältnissen sind Absperrschieber eine geeignete Lösung. Außerdem ermöglichen sie einen völlig freien, ungehinderten Gasstrom (haben einen optisch freien Durchgang). Schieber sind für Hoch- bzw. Ultrahochvakuum ausgelegt. Die meisten von ihnen können nur bei einem geringen Differenzdruck von 30 mbar geöffnet werden und werden in Schleusen oder vor Pumpen eingesetzt.

Butterfly-Ventile und Membranventile bieten einen (funktionalen) Kompromiss zwischen Inlineventil und Schieber bei deutlich reduzierten Kosten. Die Einbaulängen sind ebenfalls kürzer als beim Inline-Ventil, jedoch länger als beim Schieber, bei (optisch) nicht völlig freiem Durchgang. Die Auswahl an Nenngrößen ist begrenzt. Butterfly-Ventile klappen zum Schließen eine Platte über den Durchgang. Die Hochvakuumversion wird vor der Turbopumpe eingesetzt, um den Gasstrom nach der Pumpe durch Veränderung des Querschnitts zu regeln. Mit etwas zusätzlichem Aufwand können Sie dies automatisieren. Unser Regelventil-Angebot umfasst mehrere Modelle.

Mit Gasdosierventilen kann ein geringer Gasfluss eingestellt werden. Automatisierte Versionen finden Sie bei unseren Regelventilen . Für einfaches sanftes Belüften bietet Pfeiffer Vacuum zweistufige Ventile mit „Soft-Pump“ an.

Dichtungen und Dichtungsmechanismen

Dieser Abschnitt hilft Ihnen bei der Auswahl des Ventils im Hinblick auf die folgenden Anforderungen:

• Welchen Temperaturen ist das Ventil ausgesetzt?
• Welchen Gasen ist das Ventil ausgesetzt?
• Welchen Drücken ist das Ventil ausgesetzt?

Es wird zwischen interner und externer Leckrate unterschieden. Die interne Leckrate gibt die Dichtigkeit bei geschlossener Ventilstellung an. Die externe Leckrate gibt die Dichtigkeit des Gehäuses gegen den Atmosphärendruck an. Während die externe Leckrate durch metallische Dichtungen und Federbälge auf UHV-kompatible Werte minimiert werden kann, erfolgt die interne Abdichtung meist mit Elastomeren. Elastomerdichtungen in Form von O-Ringen werden in Ventilen am häufigsten eingesetzt. Das Elastomer auf der Ventilplatte (meist FKM) und der Betätigungstyp bestimmen die Ausheiztemperatur dieser Ventile. Die gute chemische Beständigkeit und die relativ geringe Permeation und Ausgasung ermöglichen bei sorgfältiger Handhabung die Verwendung von FKM-gedichteten Ventile auch im UHV.

Membrandichtungen werden aus Elastomeren wie FKM hergestellt. Das Funktionsprinzip: Der Membranrand ist mit dem Ventilkörper verbunden, während die Membranmitte mit dem beweglichen Membranteller verbunden ist. Eine Erhebung mit Sattelspitze in Durchflussrichtung berührt die niedergedrückte Membran und sperrt so den Durchfluss. Die Elastomerdichtungen sind für den Einsatz im Vorvakuum bis Hochvakuum und für Temperaturen bis ca. 100 °C perfekt geeignet.

Metalldichtungen enthalten keine Elastomere und sind daher UHV-kompatibel. Sie können bis 300 °C ausgeheizt werden und sind im Vakuum bis 10^-12 mbar einsetzbar.

Antriebstypen

Dieser Abschnitt hilft Ihnen bei der Auswahl des Ventils im Hinblick auf die folgenden Anforderungen:

• Welche Funktionen sollte das Ventil haben?
• Muss das Ventil in eine bestehende Anlage passen?

Manuelle Ventile mit Handrad oder Schnellschluss/Schnellöffnung sind in der Grundausführung meist für hohe Temperaturen bis 150 °C geeignet. Sie werden nicht durch elektronische Bauteile oder empfindliche Versorgungsleitungen eingeschränkt, sondern nur durch die Temperaturbeständigkeit der Dichtung.

Pneumatisch betätigte Ventile benötigen eine ölfreie Druckluftzufuhr, die die Schaltenergie liefert. Eine häufige Ausführung ist „drucklos geschlossen“ („normally closed“). Es werden jedoch auch doppeltwirkende und drucklos geöffnete Pneumatikzylinder eingesetzt.

Ein kleines Regelventil in der Druckluftzuleitung wird elektrisch mit einer Spannung nach Ihren Vorgaben geschaltet. Das Steuerventil kann sich direkt am Ventil oder in der Ventilinsel einer zentralen Steueranlage befinden.

Für Stellungsanzeiger werden unterschiedliche Technologien verwendet: Mikroschalter, Reed-Schalter und Bipolartransistoren. Sie zeigen die offene bzw. geschlossene Position eines Ventils an. Ein Mikroschalter ist ein mechanischer Schalter, d. h. er wird mechanisch ausgelöst. Der Reed-Schalter ist ein elektrischer Schalter, der durch ein angelegtes Magnetfeld betätigt wird. Ein Dauermagnet im Aktor des Vakuumventils ist für das Magnetfeld verantwortlich. Die Bipolartransistoren (NPN und PNP) können als „EIN/AUS“-Halbleiterschalter verwendet werden, indem die Transistoren, im Gegensatz zu Signalverstärkern, am Basisanschluss mit einer Vorspannung beaufschlagt werden. Elektromagnetische Ventile werden direkt mit einem Elektromagneten geöffnet. Durch ihre Schaltleistung sind solche Ventile auf kleine Durchmesser bis DN 40 beschränkt.