Was ist ein Vakuumventil?
Vakuumventile werden in Geräten wie z. B. Vakuumkammern eingebaut, in denen der Gasdruck innerhalb und außerhalb unterschiedlich ist. Durch Schließen des Ventils wird das Vakuum in der Kammer aufrechterhalten und die Außenluft abgesperrt. Durch Öffnen des Ventils wird die Kammer wieder auf Atmosphärendruck gebracht.
Die Menge des in die Kammer einströmenden Gases kann ebenfalls reguliert werden, und die Pumpen können über Vakuumventile miteinander verbunden werden. Es gibt viele verschiedene Arten von Geräten, von Geräten für die Forschung bis hin zu solchen für die Produktion.
In den letzten Jahren sind die Vakuumgeräte immer größer geworden, und es besteht eine wachsende Nachfrage nach Produkten mit größeren Vakuumventilöffnungen.
Anwendungen von Vakuumventilen
Es gibt eine Reihe von Vakuumventilen, die vom Atmosphärendruck bis zum Ultrahochvakuum reichen. Welches Vakuum-Ventil geeignet ist, hängt von dem erforderlichen Vakuum und der Anwendung ab und muss daher entsprechend ausgewählt werden.
Vakuumventile werden in Vakuumkammern und -pumpen eingesetzt, z. B. in der Halbleiterfertigung. Sie werden auch in Maschinen eingesetzt, in denen der Druck verschiedener Gase verändert wird, und sind in Maschinen für eine Vielzahl von Anwendungen eingebaut, z. B. zum Formen von Automobilteilen, zur Dehydrierung und Konzentration von Arzneimitteln und Chemikalien, zur Entgasung und Gasverdrängung beim Verpacken, zur Druckentlastung und Sterilisation.
Funktionsweise von Vakuumventilen
Vakuumventile steuern den Druckunterschied zwischen der Atmosphäre und der Kammer durch Öffnen und Schließen. Es verwendet Faltenbälge, um die Kraft zu verteilen, die nötig ist, um dem Druck im geschlossenen Zustand standzuhalten. Das Ventil wird hauptsächlich manuell oder durch einen pneumatischen Antrieb geöffnet und geschlossen.
Sie werden aus vakuumtauglichen Materialien wie Edelstahl oder Aluminium hergestellt und können hohen Temperaturen standhalten. Vakuumventile sind auch mit Umkehr- oder Überdruck-Spezifikationen erhältlich: Umkehrdruck dichtet den Ventilkegel von der Vakuumseite zur Atmosphärenseite ab, während Überdruck den Ventilkegel von der Atmosphärenseite zur Vakuumseite abdichtet und umgekehrt.
Es gibt zwei Haupttypen von Vakuumventilen, die unterschiedliche Ventile verwenden.
- Absperrventile
Ein Ventil, das die Atmosphäre vom Vakuum trennt. Die meisten Vakuumventile sind Absperrventile. Es trennt und verschließt die verschiedenen Druckräume – Vakuum und Atmosphäre. Zu den Typen gehören Schieberventile, L-förmige Ventile und gerade Ventile. - Gasmengenregelventile
Es gibt Ventile mit variablem Leck, die die Menge des in die Vakuumkammer strömenden Gases fein regulieren, und Leitwertventile, die zwischen der Vakuumkammer und der Vakuumpumpe angebracht werden, um das Saugvermögen zu regulieren. Leitwertventile gibt es als Nadelventile und als Klappenventile.
Aufbau von Vakuumventilen
Vakuumventile bestehen aus einem Isolierbehälter, einem Flansch, einer Lichtbogenabschirmung, einem Faltenbalg, einem festen Elektrodenstab, einem beweglichen Elektrodenstab und Kontakten als Grundelemente, wobei das Innere des Isolierbehälters ein Vakuum aufrechterhält.
Die Kontakte werden durch die Bewegung der beweglichen Elektrodenstäbe geöffnet und geschlossen, während durch den Balg ein Vakuum aufrechterhalten wird.
Um die Kontakte herum ist eine Lichtbogenabschirmung angeordnet, um den Metalldampf zu erfassen, der zwischen den festen und beweglichen Kontakten entsteht, wenn der Strom unterbrochen wird.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Isolierleistung im Isolierbehälter nicht beeinträchtigt wird.
Vakuumventil-Kontakte sind in verschiedenen Konstruktionen erhältlich, darunter Flachplatten-, Spiral- und Längs-Magnetfeld-Kontaktkonstruktionen.
Die Flachplattenkontaktstruktur bedeutet wörtlich, dass der Kontaktteil aus einer flachen Platte besteht, aber wenn der Kontakt eine einfache flache Platte ist, treten Probleme auf, wie z. B. der Aufbau von Wärme durch Lichtbogenbildung.
Um diese verschiedenen Probleme zu lösen, wurden Kontaktstrukturen wie Spiralkontakte und vertikale Magnetfeldkontaktstrukturen entwickelt.
Bei der Spiral-Kontaktstruktur handelt es sich um eine Kontaktstruktur mit einer speziellen Spiralstruktur, die die Entstehung von lokaler Wärme aufgrund von Lichtbögen unterdrückt.
Bei der vertikalen Magnetfeldkontaktstruktur wird mittels einer Spule auf der Rückseite des Kontakts ein paralleles Magnetfeld an den Lichtbogen angelegt, das den Lichtbogen über die gesamte Kontaktfläche verteilt und so die Wärmeentwicklung im Kontaktbereich reduziert.
Für die Struktur von Vakuumventilen wurden neue Technologien entwickelt, u. a. die Entwicklung von Kontaktwerkstoffen mit hervorragender Abschaltleistung und Spannungsfestigkeit, die Entwicklung von Kontaktstrukturen, die Erforschung von Durchschlagsphänomenen, die Beobachtung des Lichtbogenverhaltens, die Technologie zur Analyse elektromagnetischer Felder und die Technologie für den Herstellungsprozess. In den letzten 40 Jahren konnten Größe und Leistung um etwa 6 % des Volumens reduziert werden. In den letzten 40 Jahren wurden Größenreduzierungen und Leistungsverbesserungen von rund 6 % des Volumens erzielt.
Weltmarkt für Vakuumventile
Die weltweite Nachfrage nach Vakuumventilen wird durch die rasche Expansion der IT-bezogenen Märkte, Investitionen in die Modernisierung anderer Industrieanlagen und die steigende Nachfrage nach einer Reihe von Produkten angetrieben. Der Weltmarkt für Vakuumventile wird durch die rasche Expansion der IT-bezogenen Märkte, Investitionen in die Modernisierung anderer Industrieanlagen und die steigende Nachfrage nach verschiedenen Produkten angetrieben. Für den Weltmarkt für Vakuum-Ventile wird zwischen 2020 und 2024 ein Wachstum von 500 Millionen USD prognostiziert.