Das Absperrventil dient hauptsächlich dazu, den Durchfluss von Flüssigkeiten in Rohrleitungen zu regulieren und zu stoppen. Es unterscheidet sich von Ventilen wie Kugel- und Schieberventilen dadurch, dass es speziell zur Durchflussregelung entwickelt wurde und nicht nur zum Absperren geeignet ist. Der Name „Absperrventil“ leitet sich von der älteren Bauart ab, bei der der Ventilkörper kugelförmig ist und durch den Äquator, an dem die Strömungsrichtung sich ändert, in zwei Halbkugeln unterteilt werden kann. Die eigentlichen inneren Elemente des Ventilsitzes sind jedoch in der Regel nicht kugelförmig (wie bei Kugelventilen), sondern typischerweise planar, halbkugelförmig oder kegelförmig. Absperrventile schränken den Durchfluss im geöffneten Zustand stärker ein als Schieber- oder Kugelventile, was zu einem höheren Druckverlust führt. Es gibt drei Hauptgehäuseformen für Absperrventile, von denen einige dazu dienen, den Druckverlust zu reduzieren. Weitere Informationen zu anderen Ventilen finden Sie in unserem Ventil-Ratgeber.

Ventilkonstruktion

Das Absperrventil besteht aus drei Hauptteilen:Ventilkörper und Ventilsitz, Ventilscheibe und VentilschaftDichtung und Deckel. Im Betrieb wird die Gewindespindel über das Handrad oder den Ventilantrieb gedreht, um den Ventilteller vom Ventilsitz abzuheben. Der Fluidkanal im Ventil hat eine Z-förmige Gestalt, sodass das Fluid den Ventilteller berühren kann. Dies unterscheidet sich von Schieberventilen, bei denen das Fluid senkrecht zum Schieber steht. Diese Bauart wird auch als Z-förmiges oder T-förmiges Ventilgehäuse bezeichnet. Einlass und Auslass sind fluchtend angeordnet.

Weitere Konfigurationen umfassen Winkel- und Y-förmige Ventile. Beim Eckventil befindet sich der Auslass im 90°-Winkel zum Einlass, und das Fluid strömt entlang eines L-förmigen Pfades. Bei einer Y-förmigen Ventilanordnung oder einem Ventilkörper mit Y-förmigem Gehäuse tritt die Ventilspindel im 45°-Winkel in das Ventilgehäuse ein, während Einlass und Auslass – wie beim Dreiwegeventil – in einer Linie liegen. Der Strömungswiderstand ist bei Winkelventilen geringer als bei T-förmigen und Y-förmigen Ventilen. Dreiwegeventile sind die gebräuchlichste dieser drei Bauarten.

Die Dichtscheibe ist üblicherweise konisch geformt, um auf den Ventilsitz zu passen; alternativ kann aber auch eine flache Scheibe verwendet werden. Bei leicht geöffnetem Ventil strömt das Fluid gleichmäßig um die Scheibe, wodurch sich der Verschleiß gleichmäßig auf Ventilsitz und -scheibe verteilt. Daher arbeitet das Ventil auch bei reduziertem Durchfluss effektiv. Normalerweise fließt das Fluid in Richtung der Ventilspindel. In Umgebungen mit hohen Temperaturen (z. B. Dampf) kehrt sich die Strömungsrichtung jedoch häufig um, wenn sich das Ventilgehäuse abkühlt und zusammenzieht, um die Dichtigkeit der Ventilscheibe zu gewährleisten. Das Ventil kann die Strömungsrichtung anpassen, indem es den Druck nutzt, um das Schließen (Strömung oberhalb der Scheibe) oder Öffnen (Strömung unterhalb der Scheibe) zu unterstützen und somit ein Ausfallschließen bzw. -öffnen zu ermöglichen.

Die Dichtungsscheibe oder der StopfenDie Dichtung wird üblicherweise durch den Käfig zum Ventilsitz geführt, um einen einwandfreien Kontakt zu gewährleisten, insbesondere bei Hochdruckanwendungen. Bei manchen Konstruktionen liegt die Dichtung auf der Kolbenstangenseite der Ventilscheibe am Ventilsitz an, um den Druck auf die Packung beim vollständigen Öffnen des Ventils zu entlasten.

Je nach Konstruktion des Dichtungselements lässt sich das Absperrventil durch wenige Umdrehungen der Ventilspindel schnell öffnen, um den Durchfluss zu starten (oder schließen, um ihn zu stoppen), oder durch mehrere Umdrehungen der Ventilspindel allmählich öffnen, um einen regulierteren Durchfluss zu erzielen. Obwohl Kegel mitunter als Dichtungselemente verwendet werden, dürfen sie nicht mit Kegelventilen verwechselt werden. Letztere sind Vierteldrehventile, ähnlich Kugelhähnen, die jedoch anstelle von Kugeln Kegel zum Starten und Stoppen des Durchflusses verwenden.

Anwendung

Absperrventile dienen der Abschaltung und Regelung von Kläranlagen, Kraftwerken und Prozessanlagen. Sie werden in Dampfleitungen, Kühlkreisläufen, Schmiersystemen usw. eingesetzt, wo die Kontrolle der durch die Ventile fließenden Flüssigkeitsmenge eine wichtige Rolle spielt.

Die Werkstoffauswahl für das Gehäuse von Absperrventilen erfolgt üblicherweise durch Gusseisen oder Messing/Bronze bei Niederdruckanwendungen und durch geschmiedeten Kohlenstoffstahl oder Edelstahl bei Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen. Der spezifizierte Werkstoff des Ventilgehäuses umfasst in der Regel alle druckführenden Teile. Als „Ausstattung“ bezeichnet man alle Teile außer dem Ventilgehäuse, wie Ventilsitz, Ventilteller und Ventilspindel. Die größere Baugröße richtet sich nach der ASME-Druckklasse, und es werden Standardbolzen oder Schweißflansche bestellt. Die Dimensionierung von Absperrventilen ist aufwändiger als die Dimensionierung mancher anderer Ventiltypen, da der Druckabfall am Ventil problematisch sein kann.

Die Bauart mit steigender Spindel ist bei Absperrventilen am weitesten verbreitet, es gibt aber auch Ventile mit nicht steigender Spindel. Der Ventildeckel ist üblicherweise verschraubt und lässt sich zur internen Inspektion des Ventils leicht abnehmen. Ventilsitz und Ventilscheibe sind einfach auszutauschen.

AbsperrventileDie Automatisierung erfolgt üblicherweise mittels pneumatischer Kolben- oder Membranantriebe, die direkt auf die Ventilspindel wirken und die Ventilscheibe in Position bringen. Kolben bzw. Membran können federbelastet sein, um das Ventil bei Druckverlust zu öffnen oder zu schließen. Alternativ kann auch ein elektrischer Drehantrieb eingesetzt werden.