Kompletter Leitfaden zu den verschiedenen Arten von Ventilen

Was ist ein Ventil und wie funktioniert es?

In einfachsten Worten ist ein Ventil ein Gerät, das verwendet wird, um den Fluss eines Mediums - Flüssigkeit, Gas oder Feststoff - durch ein Rohrsystem zu kontrollieren. Am häufigsten werden Ventile verwendet, um den Fluss des Mediums zu stoppen und zu starten. Einige Ventile können auch die Flussrate kontrollieren, diese werden häufig als Regelventile bezeichnet.

Aufgrund der Vielzahl von Anwendungen für Ventile sind sie in einer Vielzahl von mechanischen Variationen erhältlich. Die Verwendung des geeigneten Ventils in einem bestimmten Szenario bedeutet, dass Ihre Anwendung reibungslos und sicher läuft und das beabsichtigte Ziel am effizientesten erreicht wird.

Obwohl es viele verschiedene Ventilklassifikationen gibt, fallen die meisten Ventile in drei Kategorien: rotierend, linear und selbstbetätigt.

• Rotierend

Rotationsventile verwenden ein rotierendes Verschlusselement, um den Fluss innerhalb eines Rohrsystems zu blockieren. Meistens ist diese Rotation auf 90 Grad begrenzt, weshalb Rotationsventile auch häufig als Vierteldrehventile bezeichnet werden. Diese Ventiltypen sind bei 0 Grad geschlossen und bei 90 Grad geöffnet.

Einige Rotationsventile können mit einem größeren Drehwinkel betrieben werden und mehr als zwei Positionen haben. Beispiele für häufige Arten von Rotationsventilen sind Schmetterlings-, Kugel- und Klappenventile.

• Linear

Lineare Ventile verwenden einen Flussbehinderer - wie eine Scheibe, Lamelle oder Membran -, der sich geradlinig bewegt, um den Fluss durch ein Rohrsystem zu starten, zu stoppen oder anzupassen. Diese Ventile können in zwei verschiedene Typen unterteilt werden: Steigende Spindel (Mehrweg) und Axialventile.

Mehrweg-Linearventile eignen sich besonders gut für Regelungsanwendungen und umfassen Absperrventile, Schieberarmaturen und Nadelventile. Axiale Ventile, wie koaxiale und Winkelsitzventile, sind schnell wirkend und werden hauptsächlich in Ein/Aus-Prozessanwendungen eingesetzt.

Im Vergleich zu anderen Ventilkategorien haben Linearventile tendenziell längere Zykluszeiten als Rotationsventile.

• Selbstbetätigt

Im Gegensatz zu linearen und rotierenden Ventilen erfordern selbstbetätigte Ventile keine direkte Eingabe des Bedieners. Stattdessen verwenden sie den Druck innerhalb der Prozessleitung, um ein Druckregelventil zu öffnen oder zu schließen. Dieser Ventiltyp wird häufig als Druckentlastungsventil verwendet und öffnet sich nur, wenn der maximal zulässige Druck im System erreicht ist. Aufgrund dieses Mechanismus sind selbstbetätigte Ventile in bestimmten Anwendungen häufige Sicherheitsanforderungen.

Gängige selbstbetätigte Ventile sind Sicherheitsventile, Überdruckventile, Rückschlagventile und Dampffallen.

Arten von Vierteldrehventilen

Da Vierteldrehventile eine breite Bewegungsbereich mit einer Handumdrehung ermöglichen, werden diese Ventiltypen häufig in Anwendungen verwendet, die schnelles und einfaches Öffnen/Schließen gegenüber Präzision priorisieren.

• Kugelventile

Kugelventile können in den meisten Anwendungen eingesetzt werden, in denen ein Flüssigkeitsfluss abgesperrt werden muss. Tatsächlich sind sie das am weitesten verbreitete Prozessregelventil. Diese Rotationsventile verwenden portierte Kugeln, die im Rohrstrahl schwenken und den Fluss starten oder stoppen.

Da der Port des Ventils genau an den Durchmesser des Rohrs angepasst werden kann, bieten Kugelventile einen geringen Druckverlust. Kugelventile können teurer sein als andere Rotationsventiloptionen, bieten jedoch eine bessere Abdichtung als Typen wie Schmetterlingsventile.

• Schmetterlingsventile

Schmetterlingsventile funktionieren mit einem zentral montierten, scheibenförmigen Hindernis, das in den Fluss des Rohrsystems schwingt. Diese Vierteldrehventile werden häufig bei größeren Rohrgrößen und in Kläranlagen, Kraftwerken und anderen Prozessanlagen eingesetzt, in denen Abschaltung, Regelung und Isolierung erforderlich sind.

Vorteile der Verwendung von Schmetterlingsventilen sind niedrigere Kosten und kleinere Größe. Diese häufigen Ventiltypen sind jedoch anfälliger für Lecks und Druckverluste als Kugelventile und funktionieren möglicherweise nicht so gut bei hohen Druckströmen.

• Steckerarmaturen

Steckerarmaturen ähneln in Konstruktion und Funktion sehr Kugelventilen. Anstelle eines kugelförmigen Hindernisses verwenden Steckerarmaturen jedoch einen konischen Zylinder, der in den Flussstrom schwingt, um den Fluss zu blockieren oder zuzulassen. Es gibt zwei Haupttypen von Steckerarmaturen: geschmierte und ungeschmierte. Dieser Typ von Rotationsventil wird häufig für Abschaltung und als Regelventil für chemische Verarbeitungsindustrien, Verarbeitungsanlagen und Kläranlagen verwendet. Steckerarmaturen können aufgrund ihres Fehlens von Hohlräumen und Kavitäten und ihrer Fähigkeit, auf Lecks eingestellt zu werden, die sich langfristig entwickeln, bevorzugt werden. Daher werden diese Ventile häufig in extremen Einsatzszenarien eingesetzt - denken Sie an korrosive Umgebungen wie Ölraffinerien und Chemieanlagen.

Arten von Mehrwegventilen

In Flussregelanwendungen häufig verwendet, arbeiten Mehrwegventile, indem ein Griff gedreht wird, um ein Hinderniselement in den Flussweg zu bewegen. Dies beschränkt den Fluss innerhalb des Rohrsystems. Einige Arten von Mehrwegventilen ermöglichen es, den Fluss mit variabler Geschwindigkeit freizugeben oder zu blockieren. Diese Ventiltypen werden häufig als Regelventile bezeichnet.

• Globe Ventile

Globe Ventile arbeiten, indem sie eine kugelförmige Scheibe verwenden, um den Fluss zu blockieren, wenn sie gegen eine Einschränkungsöffnung geschlossen sind. Diese Mehrwegventile werden häufig in Ein/Aus- und Drosselanwendungen verwendet. Globe Ventile können sowohl gegen als auch mit dem Flüssigkeitsfluss abdichten.

Zweiwege-Globe-Ventile werden für Präzision empfohlen, während 3-Wege-Globe-Ventile geeignet sind, um Medien aus zwei Einlassanschlüssen zu kombinieren und das resultierende Gemisch durch einen Auslassanschluss zu leiten. Globe Ventile werden häufig in Kläranlagen und Lebensmittelverarbeitungsdiensten eingesetzt. Obwohl dieser Ventiltyp in vielen Variationen erhältlich ist, ist die verbreitetste die Z-Form.

• Klappenventile

Klappenventile sind Mehrwegventile, die häufig verwendet werden, um Fließströme zu blockieren und gelegentlich (und manchmal ineffektiv) zum Drosseln. Dieser Mehrwegventiltyp verwendet eine plattenartige Barriere, um einen Fließstrom zu blockieren.

Klappenventile bieten bei geöffnetem Zustand im Vergleich zu anderen Ventiltypen geringere Druckverluste. Obwohl ihr Betrieb dem von Globe Ventilen ähnelt, bieten Klappenventile weniger Flussbeschränkung und Regulierungsmöglichkeiten.

• Nadelventile

Nadelventile ähneln Globe Ventilen bis auf einige wichtige Faktoren. Erstens sind sie kleiner als Globe Ventile und ermöglichen eine präzisere Flusskontrolle in kleineren Systemen. Darüber hinaus bestehen sie aus einer kegelförmigen Nadel - im Gegensatz zu einem scheibenförmigen Stopfen -, die in eine Öffnung ein- und ausfährt, um den Fluss zu starten und zu stoppen.

Nadelventile bieten eine präzise Möglichkeit, den Flüssigkeitsfluss durch ein System zu modifizieren. Sie können für Ein/Aus-Anwendungen verwendet werden, sind jedoch in solchen Fällen möglicherweise nicht die beste Option, da sie viele Umdrehungen benötigen, um zu schließen.

Arten von Ein/Aus-Ventilen

Wie der Name schon sagt, sind Ein/Aus-Ventile schnell wirkende Vorrichtungen, die entweder einen ungehinderten Fluss ermöglichen oder den Fluss vollständig blockieren. Obwohl diese Ventiltypen keine präzise Durchflussanpassung ermöglichen, sind sie in verschiedenen Anwendungen nützlich, in denen Geschwindigkeit entscheidend ist, z. B. in Situationen, die eine Notabschaltung erfordern.

• Solenoidventile

Solenoidventile verwenden einen linearen Schiebehindernis, um das Ventil zu öffnen oder zu schließen oder den Fluss von einem Auslass zum anderen umzuleiten. Diese Ventiltypen sind in vielen verschiedenen Größen erhältlich, von so klein wie einem Millimeter bis so groß wie 100 Millimeter. Darüber hinaus können sie aus verschiedenen Materialien wie Gusseisen, Edelstahl, Aluminium, Kunststoff und Messing bestehen.

Solenoidventile werden häufig in Notabschaltungsanwendungen und Hochdrucksystemen eingesetzt. Sie können auch einen weiten Temperaturbereich bewältigen, wobei einige Modelle Temperaturen bis zu -418° F bis 1472° F vertragen können, was Solenoidventile zu einer beliebten Wahl für kryogene Prozesse macht.

• Koaxialventile

Ein Koaxialventil ist ein 2-Positionen-Ventil, das entweder pneumatisch oder elektrisch betätigt werden kann. Elektrische Koaxialventile verwenden eine elektromagnetische Spule im Vergleich zu einer Feder. Pneumatische Koaxialventile verwenden entweder Luftdruck im Vergleich zu einer Feder oder doppelt wirkenden Luftdruck (Luftdruck, der aus beiden Richtungen kommt). Diese Ventile verwenden einen Schieberbehinderer, um zu öffnen oder zu schließen und den Fluss zum richtigen Auslass umzuleiten.

Koaxialventile sind in vielen Ein/Aus-Anwendungen eine gute Alternative zu Kugelventilen. Tatsächlich sind sie eine erschwinglichere, kleinere, leichtere, sicherere und schnellere Alternative. Nachteile von Koaxialventilen sind eine geringere Durchflusskapazität und eine begrenzte Flüssigkeitsverträglichkeit.

• Winkelsitzventile

Den Abschluss der verschiedenen Ventiltypen und ihrer Verwendungen bildet das Winkelsitzventil, ein weiterer Ventiltyp, der als Ersatz für ein Kugelventil in Ein/Aus-Anwendungen dienen kann. Winkelsitzventile verwenden einen eingebauten pneumatischen Aktuator, der doppelt wirkend oder federrückgestellt sein kann.

Dieses 2-Positionen-Ventil enthält einen Verschlussstopfen, der in einem Winkel in das Ventil eingeführt wird, um in den im Flussweg befindlichen Winkelsitz zu passen. Wenn das Ventil geöffnet ist, wird der Stopfen fast vollständig aus dem Flussweg zurückgezogen, was diesen Ventiltyp zum schnellsten Ventil mit dem niedrigsten Druckabfall macht.

Verglichen mit Kugelventilen sind Winkelsitzventile schneller, kostengünstiger und genauso langlebig. Der Hauptnachteil eines Winkelsitzventils im Vergleich zu einem Kugelventil ist, dass Winkelsitzventile nicht so gut mit Medien umgehen, die Partikel enthalten. Aufgrund ihrer linearen Natur neigen Winkelsitzventile dazu, Objekte beim Schließen gegen die Dichtung zu drücken, was dazu führen kann, dass keine dichte Abdichtung entsteht und weiche Dichtungskomponenten beschädigt werden. Kugelventile hingegen neigen dazu, Partikel beim Schließen zu entfernen, was verhindert, dass Objekte zwischen Kugel und weichen Dichtungen stecken bleiben. Winkelsitzventile eignen sich auch besser für Anwendungen mit niedrigerem Betriebsdruck.

Wie wählt man einen Ventiltyp aus: Wichtige Auswahlkriterien

Nachdem Sie die verschiedenen Ventiltypen und ihre Verwendungen verstanden haben, können Sie bestimmen, welcher Ventiltyp am besten für Ihre spezifische Anwendung geeignet ist. Bei der Auswahl eines Ventils sollten Sie die folgenden Faktoren und Fragen berücksichtigen, bevor Sie eine Entscheidung treffen:

1. Größen der Ventile: Wie wirken sich verschiedene Größen auf die Anwendung aus?
2. Druckstufe: Wie funktioniert das Ventil unter verschiedenen Druckniveaus?
3. Materialien: Woraus besteht das Ventil und warum ist das für verschiedene Anwendungen wichtig?
4. Portverbindungen: Wie viele und welche Art von Ein- und Auslassanschlüssen sind enthalten?
5. Art des Mediums: Welche Arten von Medien kann das Ventil handhaben oder ist es dafür ausgelegt?
6. Aktuierung: Ist das Ventil selbsttätig oder erfordert es manuelle Bedienung?

Zusätzliche für die beabsichtigte Anwendung relevante Faktoren, einschließlich:

1. Welche Temperatur hat das Medium?
2. Wie oft wird das Ventil betätigt?
3. Welche Lebensdauer wird für das Ventil angestrebt?
4. Was ist der Zielkostenpunkt für das Ventil?

FAQs zu verschiedenen Ventiltypen

Warum ist es wichtig, einen bestimmten Ventiltyp auszuwählen?

Verschiedene Ventilstile werden sich in jeder Anwendung unterschiedlich verhalten. Dies kann Unterschiede sowohl in der Funktionalität (Zyklusgeschwindigkeit, Positionskontrolle usw.) als auch in der Lebensdauer des Ventils bedeuten. Einige Ventiltypen können für bestimmte Anwendungen völlig ungeeignet sein.

Was ist der Unterschied zwischen linearen Ventilen und Drehventilen?

Drehventile verwenden ein rotierendes Verschlusselement, um den Fluss innerhalb eines Rohrsystems zu blockieren, während lineare Ventile funktionieren, indem sie einen Flussbehinderer wie ein Schieber-, Kugel- oder Membranventil anheben oder senken. Drehventile erfordern in der Regel nur 90 Grad Drehung, um ein- oder auszuschalten, während lineare Ventile mehrere Umdrehungen der Welle erfordern, um das Verschlusselement zu bewegen.

Warum sollte ich ein Ein/Aus-Ventil in Betracht ziehen?

Ein/Aus-Ventile sollten in Anwendungen verwendet werden, in denen die beabsichtigte Funktion des Ventils darin besteht, den Medienfluss zu stoppen oder zu starten. Ein/Aus-Ventile sollten nicht zur Regelung des Durchflusses verwendet werden.

Warum sollte ich ein Steuerventil in Betracht ziehen?

Steuerventile sollten in Anwendungen eingesetzt werden, in denen eine präzisere Steuerung des Medienflusses erforderlich ist, obwohl nicht alle Steuerventile für Drosselanwendungen empfohlen werden.

Können alle linearen Ventile als Steuerventile verwendet werden?

Nein; zum Beispiel sind Absperrventile nicht für Steueranwendungen empfohlen und sollen entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen sein.

Warum sind einige Ventile teurer als andere?

Die Kosten werden von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter Materialien des Aufbaus, Herstellungsprozesse und die Komplexität des Designs. Es gibt viele verschiedene Merkmale und Optionen, die die Kosten beeinflussen können. Zum Beispiel werden betätigte Ventile im Allgemeinen viel teurer sein als manuelle Ventile.