#364 – Was ist ein Absperrventil und wann wird es verwendet?

Kugelventile werden mit einem Handrad betätigt und modulieren den Wasserdurchfluss. Sie verursachen aber auch einen höheren Druckverlust.

Die Auswahl des richtigen Ventils ist wichtig, da verschiedene Typen unterschiedliche Eigenschaften und Verwendungszwecke haben. Einige von ihnen haben nur zwei Zustände: offen oder geschlossen. Andere ermöglichen die Modulation von Fluidfluss und -druck. Unterschiedliche Ventile verursachen auch unterschiedliche Druckverluste. Je nach Situation sind spezifische Funktionen erforderlich.

Eine der häufigsten Arten von Ventilen ist das Kugelventil. In diesem Artikel erklären wir, wie Kugelventile funktionieren, einschließlich ihrer Vor- und Nachteile. Dann betrachten wir die verschiedenen Formen von Kugelventilen und vergleichen sie mit anderen Arten von Geräten, wie Absperrschiebern und Kugelhähnen.

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Was ist ein Absperrventil und wie funktioniert es?

Um zu entscheiden, ob ein Kugelventil für Ihre Anwendung Recht ist, betrachten Sie seine drei Kerneigenschaften. Erstens handelt es sich um seitliche Bewegungsventile, dh sie öffnen oder schließen basierend auf der Auf- und Abbewegung eines Schafts. Zweitens erlauben, stoppen oder drosseln sie den Flüssigkeitsfluss. Einige Ventile haben nur offene und geschlossene Zustände, aber Absperrventile können den Durchfluss drosseln, ohne ihn vollständig zu stoppen. Drittens verursachen sie im Vergleich zu anderen Ventilen erhebliche Kopfverluste, ein Kompromiss für die Drosselungsdienste.

Funktionsweise von Absperrventilen

Von außen bestehen Absperrventile aus drei Teilen, einem Handrad, einer Motorhaube und einem Körper. Die Motorhaube beherbergt einen Vorbau, und wenn das Handrad gedreht wird, wird der Vorbau in der Motorhaube auf und ab geschraubt. Das Ende des Schaftes hat eine kleine Komponente, die als Scheibe oder Stopfen bezeichnet wird, die metallisch oder nichtmetallisch sein kann und je nach Bedarf in verschiedenen Formen vorliegen kann.

Der kugelförmige Körper, nach dem das Ventil benannt ist, beherbergt einen Sitz. Der Sitz ist ein Metallrahmen, der den Körper in zwei Kammern teilt und ein Loch hat, um Flüssigkeit passieren zu lassen. Bei geöffnetem Ventil strömt Flüssigkeit durch die Öffnung im Sitz nach oben. Um es zu schließen, wird der Vorbau festgeschraubt, bis die Scheibe die Öffnung des Sitzes blockiert.

Einer der Hauptvorteile von Kugelventilen ist ihre Fähigkeit, den Durchfluss zu drosseln oder zu modulieren. Sie können nicht nur geschlossen oder offen sein, sondern auch teilweise offen. Auf diese Weise können Sie den Durchfluss anpassen, ohne ihn vollständig zu stoppen.

Der Hauptnachteil von Kugelventilen ist der vergleichsweise erhebliche Druckverlust, den sie verursachen. Druckverlust, auch Druckverlust genannt, bezieht sich auf den Widerstand, auf den eine Flüssigkeit trifft, wenn sie durch Rohre fließt. Je mehr Widerstand, desto mehr Druck geht verloren. Schwerkraft, Reibung (der Flüssigkeit gegen die Wände des Rohres) und Turbulenz verursachen alle diesen Verlust. Ventile und Armaturen verursachen Druckverluste hauptsächlich durch Turbulenzen.

Kugelventile zwingen Flüssigkeit, die Richtung zu ändern, während sie durchläuft, wodurch Verluste und Turbulenzen entstehen. Die genaue Höhe des Verlustes hängt von Faktoren wie Flüssigkeitsgeschwindigkeit und Reibungsfaktor ab. Es ist jedoch immer noch möglich, die Druckverluste verschiedener Ventile anhand einer Metrik zu überprüfen, die als L / D-Koeffizient bezeichnet wird.

Der L/ D-Koeffizient eines Ventils lässt uns ihn mit einem geraden Rohrabschnitt mit dem gleichen Reibungsfaktor vergleichen. L und D stehen für Länge bzw. Ein Ventil mit L / D = 5 erzeugt den gleichen Reibungsverlust (alles andere ist gleich) wie ein Rohrstück mit einem Länge-Durchmesser-Verhältnis von 5. Je größer L / D für eine Komponente ist, desto höher ist der Druckverlust, den sie erzeugt.

Ein Standard-Kugelventil hat einen L / D = 340, verglichen mit einem L / D = 30 für einen 90-Grad-Rohrbogen.

Kugelventilformen

Kugelventile gibt es in drei Formen — T-Muster / Z-Muster, Y-Muster und Winkelmuster. Jede Form stoppt oder drosselt den Flüssigkeitsstrom auf die gleiche Weise, aber der Strömungsweg — und damit der Druckverlust — unterscheidet sich.

Die meisten Kugelventile sind t-förmig oder z-förmig. Sie werden „t-Muster“ für das Profil des Ventils genannt — der Einlass und der Auslass dieser Ventile sind in einer geraden Linie. „Z-förmig“ ist jedoch wohl beschreibender, da es sich auf den Weg des Wassers bezieht, wenn es durch das Ventil fließt, und nicht auf die äußere Form des Geräts. Beim standardmäßigen z-förmigen Kugelventil ändert das Wasser zweimal die Richtung in einem Muster, das dem Buchstaben Z ähnelt. Wie bereits erwähnt, verursachen standardmäßige Z-förmige Ventile mit einem L / D = 340 den größten Druckverlust.

Y-Muster-Kugelventile sind Modifikationen von Z-Muster-Ventilen. Der Einlass und der Auslass sind immer noch in einer geraden Linie, aber die Motorhaube und der Vorbau sind in einem Winkel zum Körper angeordnet (im Gegensatz zu senkrecht) und bilden ein y-förmiges Profil. Dies bietet einen geraderen Weg für das Wasser als die Z-Form und reduziert den Druckverlust. Für Y-Muster Kugelventile, L/D=55.

Der Einlass und der Auslass von Eckventilen sind um 90 Grad voneinander ausgerichtet, und diese Geräte dienen sowohl als Bögen als auch als Ventile. Da sie die Richtung der Flüssigkeit nur einmal ändern, verursachen sie weniger Druckverlust als z-förmige Ventile mit L / D = 150.

Verwendung von Absperrventilen

Absperrventile sind ideal, wenn Sie den Durchfluss modulieren müssen, sich jedoch keine Gedanken über den Druckverlust machen müssen. Einige Anwendungen umfassen:

• kühlwassersysteme
• heizöl systeme
• Speisewasser und chemische feed systeme
• Turbine schmieröl systeme
• Drain und trim anwendungen in feuer sprinkler oder andere wasser-basierend feuer schutz systeme

Globus ventile sind nicht die beste wahl für control ventil anwendungen in Sprinkleranlagen, wo der Druck hoch ist. Stattdessen werden üblicherweise Absperrklappen verwendet.

Kugelventil vs. schieber

Es gibt mehrere Alternativen zum Absperrventil, und das Verständnis der verschiedenen Optionen kann Ihnen helfen, das richtige Ventil für den Job auszuwählen. Zwei Hauptalternativen zum Kugelventil sind der Schieber und das Kugelventil. Betrachten wir zunächst die Unterschiede zwischen Kugel- und Absperrschiebern.

Schieber sind wie Kugelventile Linearventile. Sie werden geöffnet und geschlossen, indem man ein Handrad dreht, das einen Stamm in und aus der Haube heraus schraubt. Wenn ein Schieber geschlossen ist, wird ein Hindernis durch den Schaft senkrecht zum Weg der Flüssigkeit nach unten gedrückt.

Im Gegensatz zu Kugelventilen benötigen Absperrschieber keine Flüssigkeit, um die Richtung zu ändern — der Strömungsweg ist gerade. Daher verursachen Absperrschieber einen sehr geringen Druckverlust (L / D = 8). Sie drosseln jedoch nicht so gut wie Absperrventile — der Flüssigkeitsdurchfluss in einem Absperrschieber ist nicht proportional dazu, wie offen das Ventil zu einem bestimmten Zeitpunkt ist.

Kugelhahn vs. Kugelhahn

Im Gegensatz zu Kugelhähnen und Absperrschiebern sind Kugelhähne Drehventile. Dies bedeutet, dass sich Kugelhähne öffnen und schließen, wenn sich das Hindernis dreht, anstatt sich mit der seitlichen Bewegung eines Hindernisses zu öffnen und zu schließen. Insbesondere dreht sich ein kugelförmiges Bauteil mit einem Loch in seinem Gehäuse und stoppt entweder die Flüssigkeit oder lässt sie passieren.

Anstatt ein Handrad zu drehen, wird ein Kugelhahn typischerweise mit einem Schraubenschlüssel geöffnet oder geschlossen. Es ist nur eine Vierteldrehung (90 Grad) erforderlich, um es zu öffnen oder zu schließen — viel schneller als ein mehrfaches Drehen eines Handrads. Schnelles Schließen kann tatsächlich ein Problem sein, weil der Wasserschlag. Wenn Flüssigkeit, die durch ein Rohr fließt, plötzlich gestoppt wird, kann ihr Impuls nirgendwo hingehen, da Wasser nicht komprimierbar ist. Ein Wasserschlag tritt auf, wenn sich eine Druckwelle durch das Rohr ausbreitet und möglicherweise Schäden verursacht.

Da Kugelhähne das Wasser nicht zwingen, die Richtung zu ändern, verursachen sie einen sehr geringen Druckverlust (L / D = 3). Wie bei Absperrschiebern geht dieser geringe Druckverlust mit dem Kompromiss einer geringen Drosselfähigkeit einher. Kugelhähne sind entweder offen oder geschlossen, mit wenig dazwischen.

Absperrventile passen den Durchfluss an, achten jedoch auf die Druckanwendung

Beim Bau eines Rohrleitungssystems ist es wichtig, die richtigen Komponenten für die jeweilige Aufgabe auszuwählen, was insbesondere bei Ventilen der Fall ist. Da Kugelventile das Wasser zwingen, die Richtung zu ändern, selbst wenn es vollständig geöffnet ist, verursachen sie vergleichsweise große Druckverluste. Einer der Hauptvorteile von Kugelventilen ist jedoch ihre Fähigkeit, den Wasserfluss zu modulieren. Sie können offen, teilweise offen oder geschlossen sein.

Schieber und Kugelhähne, zwei Alternativen zu Kugelhähnen, verursachen minimale Druckverluste. Sie bieten jedoch keine Drosselungsdienste wie Absperrventile an. Für Anwendungen, bei denen der Druck hoch ist, sind Schieber- oder Kugelhähne die bessere Wahl als Kugelhähne.

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