Reichelt Chemietechnik Magazin
Rückschlagventile sind im täglichen Leben und in vielen Industriezweigen unverzichtbar. Überall dort, wo Gase und Flüssigkeiten gefördert werden, sorgen sie für Funktionssicherheit und schützen Anlagen vor Schäden. Sie gewährleisten die Qualität des Trinkwassers, regulieren den Durchfluss von Heizungswasser in Heizkreisläufen, steuern die Strömungsrichtung verschiedener Medien in industriellen Anlagen, schützen Pumpen vor Druckstößen und stellen die korrekte Funktion von Hydraulikkomponenten wie Zylinder und Ventile sicher.
Was ist ein Rückschlagventil?
Ein Rückschlagventil ist eine Armatur, die die Strömung einer Flüssigkeit oder eines Gases nur in einer Richtung erlaubt und bei Umkehrung der Strömungsrichtung abschließt. Wird ein Volumenstrom hingegen geregelt oder gesteuert, kommt ein Stromventil zum Einsatz. Ein Druck- oder Druckhalteventil wiederum reguliert, steuert oder begrenzt einen Druck.
Das Schließen des Ventils erfolgt durch eine Kugel, eine Scheibe, eine Membran oder einen Schieber, die gegen einen Dichtungssitz gedrückt wird. Zusätzlich können eine Feder oder die Schwerkraft zum Schließen des Ventils beitragen.
Rückschlagarmaturen, die den Durchfluss komplett abdichten, werden auch Rücklauf- oder Rückschlagarmaturen bezeichnet. Solche, die einen Rückfluss bei Volumenänderungen durch Temperaturänderungen oder das Passieren von Gasblasen erlauben, nennt man Konvektionssperren, -bremsen oder Schwerkraftbremsen. Da Rückschlagventile den Durchfluss nur in einer Richtung zulassen, ist die Strömungsrichtung meist mit einem Pfeil auf dem Ventilkörper gekennzeichnet.
Die Ventile werden in verschiedenen Größen, Ausführungen und Materialien angeboten. Auch die Anschlussmöglichkeiten variieren:
- Mit integrierten Schlauchtüllen zum Anschluss von Gummischläuchen
- Mit integriertem Innengewinde-Anschluss für Gewindenippel
- Mit Klebestutzen, Schweißstutzen und Verschraubungen zum Anschluss von Kunststoffschläuchen und anderen Rohrleitungen
Dank des breiten Spektrums unterschiedlicher Ausführungen kann für nahezu jede Anwendung ein passendes Rückschlagventil bereitgestellt werden.
Arten von Rückschlagventilen
Je nach Bauart und Verschlusselement unterscheidet man federbelastete Rückschlagarmaturen, Kugel- und Teller-Rückschlagventile, Rückschlagklappen sowie entsperrbare Rückschlagventile.
Federbelastete Rückschlagarmaturen
Bei federbelasteten Rückschlagventilen ist das Verschlusselement mit einer Feder gekoppelt. Das Verschlussteil kann in Form einer Kugel, einer Klappe, einer Membran oder eines Kegels vorliegen. Um das Ventil zu öffnen, muss der Differenzdruck des durchströmenden Mediums ausreichend sein, um den Öffnungsdruck und die Federkraft zu überwinden. Sinkt der Druck, drückt die Feder das Verschlusselement gegen die Öffnung und dichtet das Ventil ab.
Die Winkelanordnung wird auch als Y- oder Schrägsitz-Rückschlagventil bezeichnet. Sie hat den Vorteil, dass bei Inspektion und Wartung die beweglichen Teile entnommen werden können, ohne das ganze Ventil auszubauen.
Kugelrückschlagventile
Bei Kugelrückschlagventilen ist das Verschlusselement eine freischwimmende oder federbelastete Kugel, die beim Schließen auf einen konisch verjüngten Dichtsitz drückt. Das Gewicht der Kugel, der Gegendruck oder eine Feder verhindern bei dieser Armatur den Rückfluss.
Die Kugel besteht zumeist aus einem gummibeschichteten Metallkern. Durch die Rotation der Kugel reinigt sich das Ventil selbst. Kugelrückschlagventile können sowohl horizontal als auch vertikal eingebaut werden. Sie sind kostengünstig und werden bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten von Gasen, Dampf, Luft und Wasser eingesetzt. Anwendungsbereiche sind Rohrleitungs- und Sprinklersysteme, Warmwasserbereiter, Pumpen und Sprühgeräte.
Tellerrückschlagventile
Das Verschlussteil von Tellerrückschlagventilen besteht aus einer flachen Scheibe oder Platte, die durch den Druck des Fluids, einer Feder oder der Schwerkraft bewegt wird. Der Teller sitzt auf einem Bolzen oder Stift.
In der Warmwasser-, Heizungs- und Lüftungstechnik sowie in thermischen Solaranlagen werden Tellerrückschlagventile als Schwerkraftbremse verwendet. Ein weiterer Anwendungsbereich sind Fahrrad- und Autoreifen. Sterile Tellerrückschlagventile aus Kunststoff werden in Infusionsleitungen verwendet. Auch in Beatmungsschläuchen integrierte Ausatemventile funktionieren nach dem Prinzip eines Rückschlagventils.
Rückschlagklappen
Bei Rückschlagklappen ist das Verschlussteil eine Scheibe oder eine Klappe, die mit einem Scharnier, einem Drehzapfen oder einer Feder verbunden ist und bei dem Öffnungsdruck aufschwingt. Sinkt der Eingangsdruck oder kommt es zu einem Rückfluss, schwingt die Klappe zurück.
Rückschlagklappen ohne Feder müssen horizontal eingebaut werden, damit die Klappe durch die Schwerkraft geschlossen wird. In diesem Fall wirkt sie als Schwerkraftbremse. Rückschlagklappen zeichnen sich durch eine hohe Durchflusskapazität, eine geringe Einbaulänge und einen damit verbundenen geringen Platzbedarf aus. Sie sind die am häufigsten eingesetzten Armaturen in der Trinkwasserversorgung, in Abwasserleitungen und beim Gülletransport. Ausgerüstet mit einem Flammschutz werden sie in Schweißbrennern verwendet.
Entsperrbare Rückschlagventile
Entsperrbare Rückschlagventile sind zusätzlich mit einem abgedichteten Steuerkolben ausgestattet, der das Verschlusselement vom Dichtungssitz abhalten kann. Dadurch wird die Sperrrichtung ausgeschaltet, und ein Durchfluss ist in beiden Richtungen möglich. Die Steuerung des Steuerkolbens kann pneumatisch, elektrisch oder manuell erfolgen. Im Gegensatz zu herkömmlichen steuerbaren Ventilen sind entsperrbare Rückschlagventile in der gesperrten Stellung absolut dicht. Dadurch können Lasten wie Hydraulikzylinder sicher gehalten werden. Anwendung finden sie beim Entleeren von Leitungen, beim Wagenheber und industriellen Hydrauliksystemen wie Hebebühnen oder Spannvorrichtungen.
Aus welchen Werkstoffen Rückschlagarmaturen gefertigt werden
Die gängigsten Werkstoffe sind Messing, Edelstahl, Gusseisen und die Kunststoffe Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC-U) und Polyvinylidenfluorid (PVDF). Ob Kunststoff- oder Metallventil hängt von den Einsatzbedingungen wie Temperatur, Druck oder Medium ab. Bei Temperaturen über +120 °C und Drücken über 16 bar sind Armaturen aus Metall gefordert. Bei niedrigeren Temperaturen und Drücken sind Rückschlagventile aus Kunststoff die bevorzugte Lösung. Für chemisch und thermisch besonders anspruchsvolle Anwendungen werden Rückschlagventile aus dem fluorierten Kunststoff Perfluoralkoxy (PFA) angeboten.
Rückschlagventile aus Messing werden häufig für pneumatische, hydraulische, Wasser- und Kraftstoffanwendungen eingesetzt. Jedoch werden sie von Meerwasser oder chloriertem Wasser angegriffen. Sie sind weniger temperatur- und korrosionsbeständig als Edelstahl. Rückschlagventile aus Edelstahl zeichnen sich durch eine gute Korrosions- und Temperaturbeständigkeit sowie durch sehr gute mechanische Eigenschaften aus. Da sie jedoch deutlich teurer sind als solche aus Messing oder Kunststoff, werden sie hauptsächlich für Hochtemperatur- oder Hochdruckanwendungen verwendet. Gusseisen ist besonders verschleißfest, temperaturbeständig und beständig gegen korrosive Medien und Schwingungen. Der Werkstoff ist jedoch rostanfällig, nicht dehnbar und kann reißen.
Rückschlagventile aus PP sind beständig gegen verdünnte Säuren, Laugen und andere wässrige Lösungen, die Metalle angreifen. Sie lassen sich bis +90 °C einsetzen. PVC-Rückschlagarmaturen können nur bis +60 °C verwendet werden und nur für Medien wie Meerwasser, Säuren, Laugen, Chloridlösungen und organische Lösungsmittel, jedoch nicht für aromatische und chlorierte Kohlenwasserstoffe. Im Alltag finden sie sich etwa in Luftmatratzen, Schlauchbooten und Wasserbällen.
Die Hochleistungskunststoffe PVDF und PFA zeichnen sich durch hervorragende Chemikalienbeständigkeit, Härte und Temperaturbeständigkeit aus, im Fall von PFA-Ventilen bis +180 °C.
Welches Rückschlagventil ist das richtige?
Bei der Auswahl einer geeigneten Rückschlagarmatur sind folgende Kriterien zu beachten: Beständigkeit gegenüber dem eingesetzten Medium, Betriebstemperatur, Öffnungsdruck, Dimensionierung der Leitung, horizontaler oder vertikaler Einbau, die Zugänglichkeit für Inspektion, Reparatur oder Austausch und nicht zuletzt die Kosten.
Bild-Quellen: Beitragsbild | © Pavlo – stock.adobe.com Prinzipskizze eines Kugelrückschlagventils (linke Abbildung) | © Original: Mion Vektor: Chris828, CC BY-SA 3.0 <http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/>, via Wikimedia Commons Prinzipskizze eines Kugelrückschlagventils (rechte Abbildung) | © Original: Mion Vektor: Chris828, CC BY-SA 3.0 <http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/>, via Wikimedia Commons Prinzipskizze eines Tellerrückschlagventils | © Faiz – stock.adobe.com