Kugelventilesind seit 200 Jahren eine tragende Säule der Flüssigkeitskontrolle und heute überall zu finden. In einigen Anwendungen können Kugelventilkonstruktionen jedoch auch verwendet werden, um eine vollständige Abschaltung der Flüssigkeit zu gewährleisten. Kugelventile werden typischerweise zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses verwendet. Das Ein-/Ausschalten von Kugelventilen und die modulierende Nutzung sind an der Außenseite von Häusern und Geschäftsgebäuden zu sehen, wo häufig Ventile angebracht sind.

Dampf und Wasser waren für die industrielle Revolution unerlässlich, aber diese potenziell gefährlichen Substanzen mussten zurückgehalten werden. DerKugelventilist das erste Ventil, das benötigt wird, um diese Aufgabe effektiv zu erfüllen. Das Kugelventildesign war so erfolgreich und beliebt, dass es dazu führte, dass die meisten großen traditionellen Ventilhersteller (Crane, Powell, Lunkenheimer, Chapman und Jenkins) ihre ersten Patente erhielten.

Absperrschiebersind für den Einsatz entweder in vollständig geöffneter oder vollständig geschlossener Stellung vorgesehen, wohingegen Kugelventile als Block- oder Absperrventile verwendet werden können, aber so konzipiert sind, dass sie teilweise geöffnet sind, um den Durchfluss bei der Regulierung zu steuern. Beim Einsatz von Durchgangsventilen für isoliert betätigte Ventile und Auf-Zu-Ventile ist bei Konstruktionsentscheidungen Vorsicht geboten, da es schwierig ist, bei erheblichem Druck auf die Scheibe eine dichte Abdichtung aufrechtzuerhalten. Die Kraft der Flüssigkeit trägt dazu bei, eine positive Abdichtung zu erreichen und erleichtert die Abdichtung, wenn die Flüssigkeit von oben nach unten fließt.

Durchgangsventile eignen sich aufgrund ihrer Regelfunktion perfekt für Regelventilanwendungen, die eine äußerst feine Regelung mit Stellungsreglern und Stellantrieben ermöglichen, die mit dem Oberteil und der Spindel des Durchgangsventils verbunden sind. Sie eignen sich hervorragend für eine Reihe von Flüssigkeitskontrollanwendungen und werden in diesen Anwendungen als „Endkontrollelemente“ bezeichnet.

indirekter Strömungsweg

Aufgrund seiner ursprünglichen runden Form, die noch immer die ungewöhnliche und gewundene Natur des Strömungswegs verbirgt, wird der Globe auch als Kugelventil bezeichnet. Da die oberen und unteren Kanäle gezahnt sind, weist ein vollständig geöffnetes Kugelventil im Gegensatz zu einem vollständig geöffneten Absperrschieber oder Kugelventil immer noch erhebliche Reibung oder Hindernisse für den Flüssigkeitsfluss auf. Durch die geneigte Strömung verursachte Flüssigkeitsreibung verlangsamt den Durchgang durch das Ventil.

Der Durchflusskoeffizient oder „Cv“ eines Ventils wird zur Berechnung des Durchflusses durch das Ventil verwendet. Absperrschieber haben im geöffneten Zustand einen äußerst geringen Strömungswiderstand, daher ist der Cv bei einem Absperrschieber und einem Kugelventil gleicher Größe erheblich unterschiedlich.

Die Scheibe oder der Stopfen, der als Schließmechanismus des Kugelventils dient, kann in verschiedenen Formen hergestellt werden. Die Durchflussrate durch das Ventil kann sich abhängig von der Anzahl der Drehungen des Schafts bei geöffnetem Ventil erheblich ändern, indem die Form der Scheibe verändert wird. Das typischere oder „traditionellere“ Design mit gebogenen Scheiben wird in den meisten Anwendungen verwendet, da es besser als andere Designs für eine bestimmte Bewegung (Rotation) des Ventilschafts geeignet ist. V-Port-Scheiben eignen sich für alle Größen von Kugelventilen und sind für eine feine Durchflussbegrenzung bei unterschiedlichen Öffnungsprozentsätzen ausgelegt. Ziel der Nadeltypen ist die absolute Durchflussregulierung, allerdings werden sie oft nur in kleineren Durchmessern angeboten. Wenn eine vollständige Abschaltung erforderlich ist, kann ein weicher, elastischer Einsatz in die Scheibe oder den Sitz eingesetzt werden.

Kugelventilgarnitur

Der eigentliche Bauteil-zu-Bauteil-Verschluss in einem Durchgangsventil wird durch die Spule gewährleistet. Der Sitz, die Scheibe, der Schaft, der Rücksitz und gelegentlich die Teile, die den Schaft an der Scheibe befestigen, bilden die Innengarnitur eines Kugelventils. Die gute Leistung und Lebensdauer eines Ventils hängt von der Gestaltung der Innengarnitur und der Materialwahl ab, Kugelventile sind jedoch aufgrund ihrer hohen Flüssigkeitsreibung und komplizierten Strömungswege anfälliger. Ihre Geschwindigkeit und Turbulenz nehmen zu, wenn sich Sitz und Scheibe einander nähern. Aufgrund der korrosiven Natur der Flüssigkeit und der erhöhten Geschwindigkeit ist es möglich, dass die Ventilgarnitur beschädigt wird, was die Leckage des Ventils im geschlossenen Zustand drastisch erhöht. Unter Stringing versteht man einen Fehler, der gelegentlich als kleine Flocken auf dem Sitz oder der Scheibe auftritt. Was als kleiner Leckpfad begann, könnte sich vergrößern und zu einem erheblichen Leck werden, wenn es nicht rechtzeitig behoben wird.

Der Ventilkegel kleinerer Bronze-Absperrventile besteht häufig aus dem gleichen Material wie das Gehäuse oder gelegentlich aus einer robusteren bronzeähnlichen Legierung. Das gängigste Spulenmaterial für Absperrventile aus Gusseisen ist Bronze. IBBM oder „Iron Body, Bronze Mount“ ist der Name dieser Eisenverkleidung. Für Stahlventile stehen viele verschiedene Innengarniturmaterialien zur Verfügung, häufig bestehen jedoch ein oder mehrere Innengarniturelemente aus martensitischem Edelstahl der Serie 400. Darüber hinaus werden harte Materialien wie Stellit, rostfreie Stähle der Serie 300 und Kupfer-Nickel-Legierungen wie Monel verwendet.

Es gibt drei grundlegende Modi für Durchgangsventile. Am typischsten ist die „T“-Form, bei der der Schaft senkrecht zur Rohrströmung verläuft.
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Ähnlich wie ein T-Ventil dreht ein Eckventil den Durchfluss im Inneren des Ventils um 90 Grad und fungiert so sowohl als Durchflussregelgerät als auch als 90-Grad-Rohrkrümmer. Bei Öl- und Gas-„Weihnachtsbäumen“ sind Eckkugelventile die Art von Endleistungsregelventilen, die immer noch häufig auf Kesseln eingesetzt werden.
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Das „Y“-Design, das dritte Design, soll das Design für Ein-/Aus-Anwendungen straffen und gleichzeitig turbulente Strömungen reduzieren, die im Kugelventilgehäuse auftreten. Oberteil, Schaft und Scheibe dieses Kugelventiltyps sind in einem Winkel von 30–45 Grad abgewinkelt, um den Strömungsweg gerader zu gestalten und die Flüssigkeitsreibung zu verringern. Aufgrund der geringeren Reibung ist es weniger wahrscheinlich, dass das Ventil Erosionsschäden erleidet, und die Gesamtströmungseigenschaften des Rohrleitungssystems werden verbessert.