GegenüberAbsperrschieberIm Vergleich zu Absperr- und Rückschlagventilen ist die Geschichte des Kugelhahns deutlich kürzer. Obwohl das erste Patent für einen Kugelhahn bereits 1871 erteilt wurde, dauerte es 85 Jahre, bis er sich kommerziell durchsetzte. Polytetrafluorethylen (PTFE, auch bekannt als „Teflon“) wurde während der Entwicklung der Atombombe im Zweiten Weltkrieg entdeckt und wirkte als Katalysator für den Beginn der Kugelhahnindustrie. Kugelhähne sind in allen gängigen Materialien erhältlich, von Messing über Kohlenstoffstahl und Edelstahl bis hin zu Zirkonium.

Es gibt zwei Grundtypen: Kugelventile mit schwimmender Kugel und Kugelventile mit Zapfenlagerung. Diese beiden Bauarten ermöglichen die Konstruktion von effektiven Kugelventilen von ¼" bis 60" und größer. Im Allgemeinen werden Kugelventile mit schwimmender Kugel für kleinere Ventile mit niedrigerem Druck verwendet, während Kugelventile mit Zapfenlagerung für größere Ventile mit höherem Druck geeignet sind.

VM SUM21 BALL API 6DKugelventilAPI 6D Kugelventile verwenden diese beiden Kugelventiltypen aufgrund ihrer Dichtungsmethoden und der Art und Weise, wie die Fluidkraft von der Rohrleitung auf die Kugel und anschließend auf den Ventilsitz wirkt. Bei der Ausführung mit schwimmender Kugel sitzt die Kugel fest zwischen zwei Sitzen, einem stromaufwärts und einem stromabwärts gelegenen. Die Fluidkraft wirkt auf die Kugel und drückt sie gegen den Ventilsitz im stromabwärts gelegenen Ventilkörper. Da die Kugel die gesamte Durchflussöffnung abdeckt, wirkt die gesamte Strömungskraft auf die Kugel und presst sie gegen den Ventilsitz. Ist die Kugel zu groß und der Druck zu hoch, ist die Kraft auf den Ventilsitz zu groß, da das Betätigungsdrehmoment zu hoch ist und das Ventil nicht mehr betätigt werden kann.

Schwimmende Kugelhähne sind in verschiedenen Bauformen erhältlich, wobei die zweiteilige Ausführung mit seitlichem Einlass am weitesten verbreitet ist. Weitere Bauformen sind dreiteilige und solche mit Top-Entry. Schwimmende Kugelhähne werden in Größen bis zu 24 Zoll und Druckstufen 300 gefertigt, ihr tatsächlicher Anwendungsbereich ist jedoch in der Regel deutlich kleiner – maximal etwa 12 Zoll.

Obwohl Kugelhähne primär als Ein/Aus- oder „Absperrventile“ konzipiert sind, gibt es einige Kugelhähne mit V-Port-Technologie.KugelventilDurch ihre Konstruktion eignen sie sich ideal für kontrollierte Anwendungen.

Elastischer Sitz
VM SUM21 Kugelhahn mit Flanschanschluss. Kleinere, schwimmend gelagerte Kugelhähne eignen sich für vielfältige Anwendungen, von Haushaltsleitungen bis hin zu Rohrleitungen mit hochentwickelten Chemikalien. Das gängigste Dichtungsmaterial für diese Ventile ist ein thermoplastisches Material wie PTFE. Teflon-Ventilsitze sind ideal, da sie weich genug sind, um polierte Metallkugeln zuverlässig abzudichten, aber gleichzeitig robust genug, um ein Herausdrücken aus dem Ventil zu verhindern. Die beiden Hauptnachteile dieser Ventile mit weichem Dichtungssitz sind ihre Anfälligkeit für Kratzer (und die damit verbundene potenzielle Leckage) sowie die Begrenzung der Betriebstemperatur auf Werte unterhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Dichtungssitzes – etwa 232 °C (450 °F), abhängig vom verwendeten Material.

Ein Merkmal vieler schwimmender Kugelventile mit elastischer Dichtung ist ihre zuverlässige Abdichtung auch dann, wenn der Hauptsitz im Brandfall schmilzt. Diese feuerfeste Konstruktion verfügt über eine Sitztasche, die den elastischen Sitz nicht nur fixiert, sondern auch eine metallische Dichtfläche bietet, die beim Kontakt mit der Kugel eine Teilabdichtung gewährleistet. Gemäß den Brandprüfnormen API 607 ​​oder 6FA wird das Ventil auf seine Feuerbeständigkeit geprüft.

Zapfenkonstruktion
VM SUM21 Kugelhahn API 6D Zapfenkugelhahn. Bei größeren Abmessungen und höheren Drücken kommt der Zapfenkugelhahn zum Einsatz. Im Gegensatz zum schwimmend gelagerten Kugelhahn ist die Kugel beim Zapfenkugelhahn durch den unteren Zapfen (kurze Verbindungsstange) und die obere Stange im Ventilkörper fixiert. Da die Kugel nicht in den Ventilsitz „schwimmen“ kann, um einen erzwungenen Verschluss zu erreichen, muss der Ventilsitz auf der Kugel schwimmen. Die Konstruktion des Zapfensitzes bewirkt, dass der Sitz durch den Vordruck gegen die Kugel gedrückt wird und so die Abdichtung gewährleistet. Da die Kugel – abgesehen von ihrer 90°-Drehung – fest fixiert ist, kann die hohe Strömungskraft die Kugel nicht im Ventilsitz blockieren. Die Kraft wirkt stattdessen nur auf eine kleine Fläche außerhalb des schwimmenden Sitzes.

VM SUM21 Kugelhahn mit Endanschluss. Der Kugelhahn mit Endanschluss ist die leistungsstärkere Variante des Schwimmkugelhahns und eignet sich daher für anspruchsvolle Anwendungen mit hohem Druck und großen Rohrdurchmessern. Kugelhähne mit Endanschluss werden am häufigsten in der Sanitärinstallation eingesetzt.