1 Wichtige Punkte bei der Ventilauswahl

1.1 Erläutern Sie den Zweck des Ventils in dem Gerät oder der Vorrichtung.

Ermitteln Sie die Betriebsbedingungen des Ventils: Art des verwendeten Mediums, Betriebsdruck, Betriebstemperatur und Betriebssteuerungsmethode usw.;

1.2 Den richtigen Ventiltyp auswählen

Die richtige Auswahl des Ventiltyps basiert auf dem umfassenden Verständnis des Konstrukteurs für den gesamten Produktionsprozess und die Betriebsbedingungen. Bei der Auswahl des Ventiltyps sollte der Konstrukteur zunächst die strukturellen Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit jedes Ventils beherrschen;

1.3 Bestimmen Sie den Endanschluss des Ventils.

Von den Verbindungsarten Gewinde-, Flansch- und Schweißverbindungen sind die ersten beiden am gebräuchlichsten. Gewindeventile werden hauptsächlich für Ventile mit einem Nenndurchmesser von weniger als 50 mm verwendet. Bei größeren Durchmessern gestaltet sich die Montage und Abdichtung der Verbindung sehr schwierig. Flanschventile sind einfacher zu montieren und zu demontieren, jedoch schwerer und teurer als Gewindeventile. Daher eignen sie sich für Rohrverbindungen mit unterschiedlichen Durchmessern und Drücken. Schweißverbindungen sind für hohe Belastungen geeignet und zuverlässiger als Flanschverbindungen. Allerdings ist die Demontage und Wiedermontage von geschweißten Ventilen schwierig, weshalb ihr Einsatz auf Anwendungen beschränkt ist, bei denen ein dauerhaft zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist oder die Einsatzbedingungen anspruchsvoll und hochtemperaturbeständig sind.

1.4 Auswahl der Ventilwerkstoffe

Neben den physikalischen (Temperatur, Druck) und chemischen (Korrosivität) Eigenschaften des Arbeitsmediums ist bei der Auswahl der Werkstoffe für Ventilgehäuse, Innenteile und Dichtflächen auch dessen Reinheit (Vorhandensein von Feststoffpartikeln) zu berücksichtigen. Zusätzlich sind die einschlägigen staatlichen und behördlichen Vorschriften zu beachten. Durch die korrekte und sinnvolle Auswahl der Ventilwerkstoffe lassen sich die wirtschaftlichste Lebensdauer und die beste Ventilleistung erzielen. Die Reihenfolge der Werkstoffauswahl für das Ventilgehäuse ist: Gusseisen – Kohlenstoffstahl – Edelstahl; die Reihenfolge der Werkstoffauswahl für die Dichtringe ist: Gummi – Kupfer – legierter Stahl – F4.

1,5 Sonstige

Darüber hinaus sollten die Durchflussrate und der Druck des durch das Ventil strömenden Fluids ermittelt und das geeignete Ventil anhand vorhandener Informationen (wie z. B. Ventilproduktkataloge, Ventilproduktmuster usw.) ausgewählt werden.

2 Einführung in gängige Ventile

Es gibt viele verschiedene Ventilarten, und die Vielfalt ist komplex. Die Haupttypen sind:Absperrschieber, Absperrventile, Drosselventile,AbsperrklappenKegelventile, Kugelventile, elektrische Ventile, Membranventile, Rückschlagventile, Sicherheitsventile, DruckminderventileKondensatableiter und Notabsperrventile,Zu den gebräuchlichsten zählen Absperrschieber, Absperrventile, Drosselventile, Kegelventile, Absperrklappen, Kugelventile, Rückschlagventile und Membranventile.

2.1 Absperrschieber

Ein Schieberventil ist ein Ventil, dessen Öffnungs- und Schließkörper (Ventildeckel) durch die Ventilspindel angetrieben wird und sich entlang der Dichtfläche des Ventilsitzes auf und ab bewegt. Dadurch kann der Durchfluss von Flüssigkeiten unterbrochen oder geschlossen werden. Im Vergleich zum Absperrventil bietet das Schieberventil eine bessere Dichtleistung, einen geringeren Strömungswiderstand, einen geringeren Kraftaufwand beim Öffnen und Schließen sowie eine gewisse Einstellbarkeit. Es zählt zu den am häufigsten verwendeten Absperrventilen. Zu den Nachteilen gehören die größere Baugröße, die komplexere Konstruktion im Vergleich zum Absperrventil, der erhöhte Verschleiß der Dichtfläche und der höhere Wartungsaufwand. Es eignet sich im Allgemeinen nicht zur Drosselung. Je nach Gewindeposition an der Ventilspindel unterscheidet man zwischen Schieberventilen mit aufliegender und mit verdeckter Spindel. Entsprechend der Bauart des Schieberdeckels unterscheidet man zwischen Keil- und Parallelschiebern.

2.2 Absperrventil

Das Absperrventil ist ein nach unten schließendes Ventil, bei dem die Öffnungs- und Schließteile (Ventilscheibe) durch die Ventilspindel entlang der Achse des Ventilsitzes (Dichtfläche) auf und ab bewegt werden. Im Vergleich zum Schieberventil bietet es gute Einstellmöglichkeiten, jedoch eine geringere Dichtleistung, eine einfache Konstruktion, eine komfortable Fertigung und Wartung, einen hohen Strömungswiderstand und einen niedrigen Preis. Es ist ein häufig verwendetes Absperrventil, das üblicherweise für Rohrleitungen mit mittlerem und kleinem Durchmesser eingesetzt wird.

2.3 Kugelventil

Die Öffnungs- und Schließelemente des Kugelhahns bestehen aus Kugeln mit kreisförmigen Durchgangsbohrungen. Die Kugel dreht sich mit der Ventilspindel und bewirkt so das Öffnen und Schließen des Ventils. Der Kugelhahn zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion, schnelles Schalten, komfortable Bedienung, geringe Größe, niedriges Gewicht, wenige Bauteile, geringen Strömungswiderstand, gute Abdichtung und einfache Wartung aus.

2.4 Drosselklappe

Abgesehen vom Ventilteller ist die Drosselklappe im Wesentlichen baugleich mit dem Absperrventil. Ihr Ventilteller dient der Drosselung, und unterschiedliche Formen bedingen unterschiedliche Eigenschaften. Der Durchmesser des Ventilsitzes sollte nicht zu groß sein, da die geringe Öffnungshöhe und der damit verbundene erhöhte Durchfluss die Erosion des Ventiltellers beschleunigen. Die Drosselklappe zeichnet sich durch geringe Abmessungen, niedriges Gewicht und gute Einstellbarkeit aus, die Einstellgenauigkeit ist jedoch nicht hoch.

2.5 Kegelventil

Das Kegelventil besteht aus einem Kegelkörper mit einer Durchgangsbohrung als Öffnungs- und Schließmechanismus. Der Kegelkörper dreht sich mit der Ventilspindel und bewirkt so das Öffnen und Schließen. Kegelventile zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau, schnelles Öffnen und Schließen, einfache Bedienung, geringen Strömungswiderstand, wenige Bauteile und geringes Gewicht aus. Sie sind als Durchgangs-, Dreiwege- und Vierwegeventile erhältlich. Durchgangsventile dienen zum Absperren des Mediums, während Dreiwege- und Vierwegeventile die Richtung des Mediums ändern oder es umleiten.

2.6 Absperrklappe

Die Absperrklappe besteht aus einer Klappe, die sich um 90° um eine feste Achse im Klappenkörper dreht und so das Öffnen und Schließen ermöglicht. Sie ist klein, leicht, einfach aufgebaut und besteht aus wenigen Teilen.

Das Ventil lässt sich durch eine 90°-Drehung schnell öffnen und schließen und ist einfach zu bedienen. Im vollständig geöffneten Zustand bietet die Dicke der Absperrklappe den einzigen Widerstand beim Durchfluss des Mediums durch das Ventilgehäuse. Daher ist der Druckverlust sehr gering, was zu einer guten Durchflussregelung führt. Absperrklappen werden in zwei Dichtungstypen unterteilt: elastische Weichdichtung und metallische Hartdichtung. Bei Ventilen mit elastischer Dichtung kann der Dichtring im Ventilgehäuse eingebettet oder am Umfang der Absperrklappe angebracht sein. Sie bieten eine gute Dichtleistung und eignen sich sowohl für die Drosselung als auch für Rohrleitungen mit mittlerem Vakuum und korrosiven Medien. Ventile mit metallischen Dichtungen haben im Allgemeinen eine längere Lebensdauer als Ventile mit elastischen Dichtungen, jedoch ist eine vollständige Abdichtung schwierig zu erreichen. Sie werden üblicherweise dort eingesetzt, wo Durchfluss und Druckverlust stark variieren und eine gute Drosselleistung erforderlich ist. Metallische Dichtungen sind für höhere Betriebstemperaturen geeignet, während elastische Dichtungen temperaturabhängig sind.

2.7 Rückschlagventil

Ein Rückschlagventil verhindert automatisch den Rückfluss von Flüssigkeiten. Die Ventilscheibe öffnet sich unter dem Einfluss des Flüssigkeitsdrucks, und die Flüssigkeit strömt von der Einlass- zur Auslassseite. Sobald der Druck am Einlass niedriger ist als am Auslass, schließt die Ventilscheibe automatisch aufgrund der Druckdifferenz und ihrer Schwerkraft, um einen Rückfluss zu verhindern. Je nach Bauform unterscheidet man zwischen Hub- und Schwenkrückschlagventilen. Hubrückschlagventile bieten eine bessere Abdichtung und einen höheren Strömungswiderstand als Schwenkrückschlagventile. Für den Sauganschluss des Pumpensaugrohrs sollte ein Fußventil verwendet werden. Dessen Funktion ist es, das Pumpeneinlassrohr vor dem Anlaufen der Pumpe mit Wasser zu füllen und nach dem Abschalten der Pumpe das Einlassrohr und das Pumpengehäuse mit Wasser gefüllt zu halten, um einen erneuten Anlauf zu ermöglichen. Das Fußventil wird üblicherweise nur am vertikalen Rohr am Pumpeneinlass installiert, wobei das Medium von unten nach oben fließt.

2.8 Membranventil

Der Öffnungs- und Schließmechanismus des Membranventils besteht aus einer Gummimembran, die zwischen dem Ventilkörper und dem Ventildeckel eingebettet ist.

Der hervorstehende Teil der Membran ist am Ventilschaft befestigt, und das Ventilgehäuse ist mit Gummi ausgekleidet. Da das Medium nicht in den Innenraum des Ventildeckels eindringt, benötigt der Ventilschaft keine Stopfbuchse. Membranventile zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau, gute Dichtleistung, einfache Wartung und geringen Strömungswiderstand aus. Man unterscheidet zwischen Membranventilen mit Überlaufwehr, Durchgangsventilen, Winkelventilen und Gleichstromventilen.

3 Häufige Anweisungen zur Ventilauswahl

3.1 Hinweise zur Auswahl von Absperrschiebern

Im Allgemeinen sollten Schieberventile zuerst ausgewählt werden. Neben Dampf, Öl und anderen Medien eignen sie sich auch für Medien mit körnigen Feststoffen und hoher Viskosität sowie für Entlüftungs- und Niedervakuumsysteme. Bei Medien mit Feststoffpartikeln sollte das Schieberventilgehäuse ein oder zwei Spülbohrungen aufweisen. Für Niedertemperaturmedien ist ein spezielles Niedertemperatur-Schieberventil erforderlich.

3.2 Anweisungen zur Auswahl des Absperrventils

Das Absperrventil eignet sich für Rohrleitungen mit geringen Anforderungen an den Strömungswiderstand, d. h. wenn der Druckverlust vernachlässigbar ist, sowie für Rohrleitungen oder Geräte mit Hochtemperatur- und Hochdruckmedien. Es ist geeignet für Dampf- und andere Medienleitungen mit einem Nenndurchmesser (DN) < 200 mm. Kleine Ventile wie Nadelventile, Instrumentenventile, Probenahmeventile, Manometerventile usw. können als Absperrventile eingesetzt werden. Absperrventile ermöglichen zwar eine Durchfluss- oder Druckregelung, die Regelgenauigkeit ist jedoch nicht hoch. Bei relativ kleinen Rohrleitungsdurchmessern sollten daher Absperr- oder Drosselventile verwendet werden. Für hochtoxische Medien sind Balgabsperrventile vorzuziehen. Absperrventile sollten jedoch nicht für hochviskose Medien, Medien mit leicht absetzbaren Partikeln oder als Entlüftungsventile bzw. Ventile für Niedervakuumsysteme eingesetzt werden.

3.3 Auswahlhinweise für Kugelventile

Kugelventile eignen sich für Medien mit niedrigen Temperaturen, hohem Druck und hoher Viskosität. Die meisten Kugelventile können in Medien mit suspendierten Feststoffpartikeln sowie – je nach Dichtungsmaterial – auch für pulverförmige und granulare Medien eingesetzt werden. Vollkanal-Kugelventile sind nicht zur Durchflussregelung geeignet, eignen sich jedoch für Anwendungen, die ein schnelles Öffnen und Schließen erfordern und somit ein einfaches Notabschalten im Notfall ermöglichen. Kugelventile werden üblicherweise für Rohrleitungen empfohlen, die hohe Dichtheit, Verschleißfestigkeit, geringe Schrumpfungseigenschaften, schnelles Öffnen und Schließen, Hochdruckabschaltung (große Druckdifferenz), geringe Geräuschentwicklung, geringe Gasbildung, ein niedriges Betätigungsdrehmoment und einen geringen Strömungswiderstand erfordern. Kugelventile eignen sich für leichte Konstruktionen, Niederdruckabschaltung und korrosive Medien. Sie sind zudem die optimale Lösung für Medien mit niedrigen Temperaturen und Tieftemperaturen. Für Rohrleitungssysteme und Geräte mit Niedertemperaturmedien sollten Niedertemperatur-Kugelventile mit Ventildeckeln verwendet werden. Bei schwimmend gelagerten Kugelventilen muss das Ventilsitzmaterial die Last der Kugel und des Fördermediums tragen können. Kugelhähne mit großem Durchmesser erfordern beim Betrieb eine höhere Kraft, und Kugelhähne mit einem Durchmesser von DN ≥ 200 mm sollten mit einem Schneckengetriebe ausgestattet sein; Festkugelhähne eignen sich für Anwendungen mit größeren Durchmessern und höheren Drücken; außerdem sollten Kugelhähne, die für Rohrleitungen mit hochgiftigen Prozessmaterialien und brennbaren Medien verwendet werden, feuerfeste und antistatische Konstruktionen aufweisen.

3.4 Auswahlhinweise für das Drosselventil

Drosselventile eignen sich für Anwendungen mit niedrigen Medientemperaturen und hohem Druck sowie für Bauteile, bei denen Durchfluss und Druck reguliert werden müssen. Sie sind nicht geeignet für Medien mit hoher Viskosität und Feststoffpartikeln und eignen sich nicht als Absperrventile.

3.5 Auswahlhinweise für Kegelventile

Kegelventile eignen sich für Anwendungen, die ein schnelles Öffnen und Schließen erfordern. Sie sind im Allgemeinen nicht für Dampf und Hochtemperaturmedien geeignet. Sie werden für Medien mit niedriger Temperatur und hoher Viskosität sowie für Medien mit suspendierten Partikeln eingesetzt.

3.6 Auswahlhinweise für Absperrklappen

Absperrklappen eignen sich für Anwendungen mit großen Durchmessern (z. B. DN > 600 mm) und geringen Baulängen sowie für Anwendungen, die Durchflussregelung und schnelles Öffnen und Schließen erfordern. Sie werden üblicherweise für Medien wie Wasser, Öl und Druckluft mit Temperaturen ≤ 80 °C und Drücken ≤ 1,0 MPa eingesetzt. Da Absperrklappen im Vergleich zu Schieber- und Kugelventilen einen relativ hohen Druckverlust aufweisen, eignen sie sich für Rohrleitungssysteme mit geringen Anforderungen an den Druckverlust.

3.7 Auswahlhinweise für Rückschlagventile

Rückschlagventile eignen sich im Allgemeinen für saubere Medien, jedoch nicht für Medien mit Feststoffpartikeln und hoher Viskosität. Bei DN ≤ 40 mm empfiehlt sich der Einsatz eines Hubrückschlagventils (nur für horizontale Rohrleitungen zulässig). Bei DN 50–400 mm ist ein Schwenkhubrückschlagventil empfehlenswert (Einbau sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Rohrleitungen möglich; bei vertikaler Montage muss die Strömungsrichtung des Mediums von unten nach oben verlaufen). Bei DN ≥ 450 mm empfiehlt sich ein Pufferrückschlagventil. Bei DN 100–400 mm kann auch ein Wafer-Rückschlagventil verwendet werden. Schwenkrückschlagventile sind für sehr hohe Betriebsdrücke (PN bis zu 42 MPa) ausgelegt und können je nach Gehäuse- und Dichtungsmaterial für alle Medien und Betriebstemperaturbereiche eingesetzt werden. Zu den Medien zählen Wasser, Dampf, Gase, korrosive Medien, Öl, Medikamente usw. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -196 °C und 800 °C.

3.8 Auswahlhinweise für Membranventile

Membranventile eignen sich für Öl, Wasser, saure Medien und Medien mit Schwebstoffen bei Betriebstemperaturen unter 200 °C und Drücken unter 1,0 MPa, jedoch nicht für organische Lösungsmittel und starke Oxidationsmittel. Überlaufmembranventile sind für abrasive, körnige Medien geeignet. Zur Auswahl von Überlaufmembranventilen sollte die Durchflusskennlinie herangezogen werden. Durchgangsmembranventile eignen sich für viskose Flüssigkeiten, Zementsuspensionen und sedimentäre Medien. Membranventile dürfen, sofern keine spezifischen Anforderungen bestehen, nicht in Vakuumleitungen und Vakuumgeräten eingesetzt werden.