Reichelt Chemietechnik Magazin
Absperrarmaturen haben den Zweck, einen Volumenstrom zu regulieren oder vollständig abzustellen. Dabei wird ein Verschlussteil, auch Schließelement oder Absperrkörper genannt, in einer Rohrleitung bewegt. Je nach Aufbau und Funktion der Armatur unterscheidet man Hähne, Ventile, Schieber und Klappen. Hähne und Klappen dienen nur als Absperrarmaturen, während mit Schiebern und hauptsächlich mit Ventilen ein Volumenstrom auch reguliert und gesteuert werden kann.
Was sind Schieber?
Bei Schiebern wird der Gas- oder Flüssigkeitsdurchfluss durch ein verschiebbares Schließelement teilweise oder komplett getrennt. Das Schließelement wird mit Hilfe einer Spindel senkrecht zur Strömungsrichtung gehoben oder gesenkt und bewegt sich dabei entlang der Dichtflächen des Armaturengehäuses. Bei dem Schließelement handelt es sich um einen Kegel, Kolben oder eine Platte. In vollständig geöffnetem Zustand haben diese Absperrarmaturen im Vergleich zu anderen Hähnen und Ventilen einen sehr geringen Strömungswiderstand.
Wie funktioniert eine Absperrklappe?
Bei der Absperrklappe oder Drosselklappe handelt es sich um eine Armatur, bei der in einer Rohrleitung der Gas- oder Flüssigkeitsdurchfluss durch eine drehbare Scheibe oder Klappe im Strömungsquerschnitt reguliert wird. Die Scheibe oder Klappe wird dabei um ihre Mittelachse längs oder quer im Fluidstrom bewegt. Durch eine 90°-Drehung des Schließelementes wird die Rohrleitung vollständig geöffnet oder geschlossen.
Bei vollständiger Öffnung befindet sich die Klappe parallel zur Strömungsrichtung. Damit haben Klappen in geöffnetem Zustand einen gewissen Strömungswiderstand. Sie zeichnen sich durch eine geringe Einbaulänge und einem damit verbundenen geringen Platzbedarf aus. Klappen können den Gas- oder Flüssigkeitsdurchfluss nur bedingt regeln. Zu den Absperrklappen gehören auch Rückschlagklappen, die Strömung einer Flüssigkeit oder eines Gases in nur einer Richtung zulassen.
Absperrarmaturen Hähne
Ein Absperrhahn ist eine Armatur, die den Durchfluss einer Flüssigkeit oder eines Gases vollständig freigibt oder absperrt. Das Öffnen oder Schließen des Hahns erfolgt durch eine 90°-Drehung des Schließelements.
Bei einer Kugel spricht man von einem Kugelhahn, bei einem Zylinder von einem Zylinder- oder Kolbenhahn und bei einem Kegel von einem Kükenhahn. In vollständig geöffnetem Zustand haben diese Absperrarmaturen einen geringen Strömungswiderstand. Hähne werden als Absperrhähne und Durchgangshähne, Füllhähne, Entleerungshähne oder Absperrarmaturen verwendet.
Entleerungshähne werden auch als Ablasshähne, Abfüllhähne oder Fasshähne bezeichnet. Auf einer Seite haben diese Hähne ein Gewinde oder eine Verschraubung, die mit einem Behälter, Fass oder einer Rohrleitung verschraubt wird, auf der Gegenseite befindet sich ein glatter oder gebogener Auslauf, ein Gewinde oder eine Schlauchtülle. Diese Hähne können auch als Füllhähne genutzt werden.
Zur Gruppe der Hähne gehören auch Mehrwegehähne. Diese haben mehr als zwei Anschlüsse und werden entsprechend der Anzahl der Öffnungen als Dreiwege- oder Vierwegehähne bezeichnet. Mit diesen Armaturen können Gase oder Flüssigkeiten verteilt oder gemischt werden.
Zwei- und Dreiwegehähne mit Luer-Lock-Anschlüssen werden häufig in der Medizin- und Krankenhaustechnik verwendet.
Arten von Ventilen
Ventile sind Armaturen, mit denen der Durchfluss oder die Fließrichtung von Flüssigkeiten oder Gasen abgesperrt oder gesteuert werden kann. Sie werden deswegen auch als Regulierventile bezeichnet.
Sie bestehen aus einem Verschlussteil, das mit einer Dichtfläche versehen ist. Beim Schließen wird das Verschlussteil mit einer Spindel an eine passend geformte Öffnung gepresst, den Ventil- oder Dichtungssitz im Gehäuse. Zum vollständigen Öffnen oder Schließen werden mehrere Umdrehungen benötigt. Im Bereich von Verschlussteil und Ventilsitz wird der Durchfluss umgelenkt. Dadurch haben Ventile einen größeren Strömungswiderstand als Hähne, Klappen und Schieber.
Das Verschlussteil kann die Form eines Tellers, eines Kegels, einer Kugel, einer Nadel besitzen oder eine Membran sein. Entsprechend werden diese Absperrarmaturen als Tellerventil, Kegelventil, Kugelventil, Nadelventil oder Membranventil bezeichnet.
Verschiedene Ventilformen
Nach der Form unterscheidet man Durchgangs-, Eck- und Wegeventile. Bei Durchgangsventilen liegen beide Rohranschlüsse in einer Achse, die Flussrichtung ist bei Eintritt und Austritt dieselbe. Dabei können Eintritts- und Austrittsöffnungen verschiedene Querschnitte aufweisen. Zu den Durchgangsventilen gehören Geradsitz- und Schrägsitzventile.
Bei Geradsitzventilen steht das Verschlussteil senkrecht zur Strömungsrichtung, bei Schrägsitzventilen in einem Winkel von etwa 45°. Bei Eckventilen stehen Ein- und Austrittsöffnung im rechten Winkel zueinander.
Wegeventile sind Ventile, die mehrere Wege öffnen oder schließen. Die Bezeichnung erfolgt nach der Anzahl ihrer Öffnungen. So besitzt ein Drei-Wege-Ventil drei Öffnungen, ein Vier-Wege-Ventil vier. Wegventile werden zum Mischen oder zum Aufteilen von Fluidströmen eingesetzt.
Welche Funktionen haben Ventile
Entsprechend ihren Aufgaben unterscheidet man Stromventile, Rückschlagventile, Druckventile und Wegeventile. Stromventile regeln oder steuern einen Volumenstrom. Arbeiten diese druckabhängig, spricht man von Drosselventilen, bei druckunabhängigen von Stromregelventile.
Rückschlagventile bewirken, dass ein Volumenstrom nur in eine Richtung fließen und nicht zurückströmen kann. Rückschlagventile findet man in der Trinkwasserversorgung, in der Abwassertechnik und in Pumpenleitungen.
Druckventile oder Druckhalteventile werden eingesetzt, um den Druck zu regulieren, zu steuern oder zu begrenzen. Zur Gruppe der Druckventile gehören zum Beispiel Druckminderer, die in Wasserleitungen oder an Gasflaschen einen hohen Eingangsdruck reduzieren.
Wegeventile besitzen mehr als zwei Anschlüsse und Schaltstellen. Schaltstellen sind dafür verantwortlich, welche Eingangsanschlüsse mit welchen Ausgangsanschlüssen verbunden werden. Wegeventile werden nach der Anzahl ihrer Anschlüsse und Schaltstellungen bezeichnet: ein 3/2-Wegeventil, gesprochen drei-zwei-Wegeventil, hat drei Anschlüsse und zwei Schaltstellungen.
Schlauchquetschventile: Spezialform eines Ventils
Quetschventile oder Schlauchquetschventile tragen zwar die Bezeichnung „Ventil“, jedoch erfolgt die Regulierung des Volumenstroms nicht durch ein Verschlussteil in der Leitung, sondern durch Querschnittsmanipulation der medienführenden Schlauchleitung.
Weiche Elastomerschläuche, meist aus Silikon, werden in das Gehäuse der Quetschventile eingelassen. Durch das mechanische Zusammenpressen bzw. Zusammenquetschen des Schlauchs, etwa durch einen elektrisch oder pneumatisch gesteuerten Keil im Ventil, wird der Querschnitt des Schlauchs bis zur vollständigen Schließung verringert. Folglich wird der Mediendurchfluss unterbunden. Nach Ablassen der Kraft kehrt der elastische Schlauch in seine ursprüngliche Form zurück: der Querschnitt öffnet sich und Flüssigkeiten und Gase können wieder ungehindert hindurchfließen.
Dadurch wird eine Kontamination des Mediums vermieden und Ventilbauteile werden vor korrosiven oder partikelbelasteten Chemikalien geschützt.
Schlauchquetschventile kennen jedoch nur zwei Zustände, geöffnet und geschlossen, und sie sind nur für annähernd drucklose Anwendungen konzipiert. Steigt der Leitungsdruck über den vom Hersteller angegebenen Grenzwert, reicht der Pressdruck des Ventils nicht mehr aus, um eine Querschnittsöffnung zu verhindern – es kommt zu Leckagen.
Zudem sind Schlauchquetschventile nur mit elastischen, gummiartigen Schläuchen kompatibel, die im Vergleich zu harten Kunststoffschläuchen und Rohrleitungen weniger druck-, temperatur- und chemikalienbeständig sind.
Betätigungsarten von Absperrarmaturen
Armaturen können manuell, elektromagnetisch, pneumatisch oder durch Medien betätigt werden. Bei manuellen Armaturen erfolgt die Betätigung durch Hebel, Handrad oder Kurbel. Bei Magnetventilen wird das Öffnen und Schließen magnetisch bewirkt. In Magnetspulen wird durch einen elektrischen Strom ein Magnetfeld erzeugt, das das Verschlussteil bewegt. Für den pneumatischen Antrieb ist Druckluft erforderlich. Ventile, die pneumatisch gesteuert werden, nennt man pneumatische Ventile oder Pneumatikventile.
Für das Öffnen und Schließen von Klappen und Hähnen ist nur eine 90°-Drehung des Verschlussteils erforderlich, während bei Schiebern und Ventilen mehrere Umdrehungen benötigt werden. Deshalb können Klappen und Hähne schneller geöffnet oder geschlossen werden als Schieber und Ventile.
Kunststoffarmaturen oder Metallarmaturen?
Absperrarmaturen sind unverzichtbar in der Wasseraufbereitung, in der Umwelttechnik, in der chemischen, pharmazeutischen und Halbleiterindustrie sowie in der Metallurgie. Ob Kunststoffarmatur oder Metallarmatur hängt von den Einsatzbedingungen wie Temperatur, Druck oder Medium ab. Bei Temperaturen über +120 °C und Drücken größer 16 bar sind Armaturen aus Metall empfehlenswert. Bei niedrigeren Temperaturen und Drücken sind Armaturen aus Kunststoff oft die bevorzugte Lösung. Sie sind kostengünstiger und leichter als Metallarmaturen. Dadurch wird Transport, Lagerung und Installation erleichtert. Zudem sind sie resistenter gegen Abrieb.
Absperrarmaturen aus Metall, die vor allem für Gase, Flüssigkeiten und Dämpfe eingesetzt werden, werden aus Edelstahl und Messing gefertigt. Armaturen aus Kunststoffen werden aus den Materialien HD-Polyethylen (HDPE), LD-Polyethylen (LDPE), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), PFA (Perfluoralkoxy) oder Polyamid (PA) hergestellt.
Die Wahl der geeigneten Armatur richtet sich nach den Anforderungen an Temperatur, Druck, Medium und Funktion. Durch das vielfältige Angebot an Absperrarmaturen kann für jeden Einsatzzweck eine passende Armatur gefunden werden.
Doch es ist Vorsicht geboten, denn im Sprachgebrauch werden Absperrarmaturen häufig nicht korrekt bezeichnet. So gehört der Wasserhahn eigentlich zur Gruppe der Ventile und nicht zu den Hähnen und beim Fahrradventil handelt es sich um ein Rückschlagventil.
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