Gas-Kugelhähne: Ihre Bedeutung und Funktionsweise

Gaskugelhähne sind wesentliche Komponenten in verschiedenen Gasverteilungssystemen. Sie regeln den Gasfluss und gewährleisten einen sicheren und zuverlässigen Betrieb in Privathaushalten, Gewerbe und Industrie. Gaskugelhähne haben eine robuste Konstruktion, sind hochdruck- und temperaturbeständig und entsprechen strengen Industrienormen und -tests für die Sicherheit von Personal und Ausrüstung. Dieser Artikel befasst sich mit den Merkmalen, Auswahlkriterien, Anwendungen und Industrienormen von Gaskugelhähnen.

Inhaltsübersicht

• Was ist ein Gaskugelhahn?
• Merkmale
• Auswahl eines Gaskugelhahns
• Anwendungen
• Normen für Gaskugelhähne
• Prüfung von Gaskugelhähnen
• FAQs

Was ist ein Gaskugelhahn?

Ein Gaskugelhahn ist ein Vierteldrehventil, das eine hohle, perforierte Kugel als Verschlusselement verwendet. Die Kugel hat in ihrer Mitte ein Loch oder eine Öffnung, die bei Betätigung des Ventils den Gasfluss zulässt oder einschränkt. Wenn die Kugel auf das Rohr oder den Schlauch ausgerichtet ist, öffnet sich das Ventil und gibt den Gasdurchgang frei. Umgekehrt wird das Ventil geschlossen, wenn die Kugel senkrecht zum Strömungsweg gedreht wird, wodurch der Gasfluss behindert wird.

Gaskugelhähne sind schnell und zuverlässig und eignen sich daher für Anwendungen, bei denen eine schnelle Regelung des Gasflusses entscheidend ist, wie z. B. bei Notabschaltsystemen oder Prozesssteuerungen. In Rohrleitungssystemen werden Gaskugelhähne zur Beförderung von Flüssigkeiten wie Flüssiggas (LPG), Erdgasen, Kohlenwasserstoffen und chemischen Ölen eingesetzt. Diese Ventile regeln effektiv den Flüssigkeitsdurchfluss in Systemen für private und gewerbliche oder industrielle Anwendungen.

Merkmale

Gaskugelhähne haben einzigartige Eigenschaften, die sie für die besonderen Anforderungen von Gasanwendungen besser geeignet machen und einen sicheren und effizienten Betrieb gewährleisten.

• Feuersichere Konstruktion: Gaskugelhähne haben oft eine feuersichere Konstruktion, um die Sicherheit im Falle eines Brandes oder extremer Temperaturbelastung zu erhöhen. Diese Konstruktion umfasst Merkmale wie Metall-auf-Metall-Dichtungen und feuerfeste Materialien wie Graphit, um Leckagen zu verhindern und die Dichtungsintegrität auch bei Hochtemperaturanwendungen zu erhalten. Bei Metall-Metall-Dichtungen kommt es in der Regel zu einem Kontakt zwischen Metalloberflächen, z. B. der Kugel und dem Ventilgehäuse oder der Spindel und dem Ventilgehäuse. Der Metall-Metall-Kontakt schafft eine robuste Dichtung, die hohen Druck- und Temperaturbedingungen standhält und das Risiko von Leckagen minimiert.
• Verlängerte Motorhaube: Das verlängerte Ventiloberteil bietet zusätzliche Isolierung und Schutz für Spindel und Stopfbuchse, so dass das Ventil auch bei extremen Temperaturen zuverlässig funktioniert.
• Antistatisches Design: Gaskugelhähne sind häufig mit antistatischen Funktionen ausgestattet, um den Aufbau statischer Elektrizität zu verhindern, die bei Gasanwendungen gefährlich sein kann. Beispiele sind Erdungsfedern oder leitfähige Materialien, die statische Aufladungen ableiten, die sich während des Ventilbetriebs ansammeln können.
• Spindel- und Sitzdichtung: Gaskugelhähne haben oft verbesserte Spindel- und Sitzdichtungsmechanismen, um ein dichtes Absperren zu gewährleisten und Gasleckagen zu minimieren. Dazu gehören federbelastete Sitze, strombelastete Packungen oder andere Dichtungstechnologien, um die Integrität aufrechtzuerhalten und das Risiko eines Gasaustritts zu verringern.
• Gelber Griff: Gaskugelhähne unterscheiden sich von anderen Ventilen durch ihre gelben Griffe (Abbildung 1), was bedeutet, dass sie CSA-zugelassen sind und mit brennbaren Gasen verwendet werden können (siehe unten). Obwohl der gelbe Griff nicht offiziell ist, kann er dazu beitragen, Gaskugelhähne von anderen zu unterscheiden.
• Pilothahn: Gasventile haben Vorsteueranschlüsse für Manometer, die den Flüssigkeitsdruck steuern und überwachen. Mit Hilfe dieser Manometer können Druckprüfungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das System innerhalb der zulässigen Druckwerte arbeitet.

Auswahl eines Gaskugelhahns

Beachten Sie bei der Auswahl eines Gaskugelhahns die Richtlinien der Gasgeräterichtlinie (GAR ). Der Gaskugelhahn sollte die Systemanforderungen wie Druck, Temperatur und Montagekonfigurationen erfüllen, ähnlich wie ein typischer Kugelhahn. Bei der Auswahl eines Gaskugelhahns sind auch einige besondere Kriterien zu berücksichtigen, die im Folgenden erläutert werden:

• Fließeigenschaften: Berücksichtigen Sie die Gasströmungseigenschaften im System. Bestimmte Gase können eine turbulente Strömung aufweisen oder Partikel oder Verunreinigungen enthalten. In solchen Fällen kann die Wahl eines Gaskugelhahns mit einem Design, das Strömungsstörungen minimiert, wie z. B. ein Design mit vollem Durchgang oder einzigartige Trimmoptionen (spezielle Merkmale oder Modifikationen der internen Komponenten des Ventils, die zur Optimierung der Strömungseigenschaften und Minimierung von Turbulenzen entwickelt wurden), dazu beitragen, einen reibungslosen Gasfluss aufrechtzuerhalten und das Risiko von Verstopfung oder Erosion zu verringern.
• Klassifizierung der Leckagen von Gaskugelhähnen: Gaskugelhähne werden nach ihrer Leckrate klassifiziert. Die beiden am häufigsten verwendeten Klassifizierungen sind API 598 und ANSI/FCI 70-2.
  • API 598 definiert sechs Klassen von Leckraten, die von Klasse I (keine sichtbare Leckage) bis Klasse V (erhebliche Leckage zulässig) reichen.
  • ANSI/FCI 70-2 führt ein genaueres Klassifizierungssystem ein, das von Klasse I bis Klasse VI reicht, wobei Klasse VI die dichteste Absperrung und die geringste Leckage darstellt.
• Materialien Gaskugelhähne arbeiten unter hohen Temperaturen und Druckbedingungen. Da die meisten Arbeitsflüssigkeiten brennbar sind, muss das Auslaufen von Flüssigkeiten unbedingt verhindert werden. Diese Gaskugelhähne haben entweder einen Metall- oder einen PTFE-Sitz, um jegliche Möglichkeit von Flüssigkeitslecks zu verhindern. Aluminium, Kupfer, Edelstahl und Messing sind beliebte Materialien für die Gehäuse von Gaskugelhähnen.
• Design: Gas-Kugelhähne können entweder mit einer schwimmenden Kugel oder mit einer auf einem Zapfen gelagerten Kugel konstruiert werden. Schwimmende Kugelhähne sind auf den Druck der Flüssigkeit angewiesen, um eine Dichtung zwischen der Kugel und den Sitzen herzustellen. Bei zapfenmontierten Kugelhähnen ist die Kugel oben und unten mechanisch verankert, was höhere Drücke und Anwendungen mit größeren Abmessungen ermöglicht und gleichzeitig eine hervorragende Dichtungsleistung gewährleistet.
• Mechanismus zur Entlastung der Hohlräume: Gaskugelhähne sind häufig mit einem Entlastungsmechanismus ausgestattet, um einen übermäßigen Druckaufbau im Ventilhohlraum zu verhindern. Dieser Mechanismus besteht in der Regel aus einem kleinen Entlastungsloch oder einer Entlüftung vor oder hinter der Kugel. Sie setzt die im Hohlraum eingeschlossene Flüssigkeit frei und minimiert so das Risiko einer Beschädigung oder Fehlfunktion des Ventils.
• Einhaltung der Industrienormen: Gaskugelhähne werden nach bestimmten Industrienormen und -vorschriften konstruiert und hergestellt, wie sie von Organisationen wie der American Gas Association (AGA), dem American Petroleum Institute (API) oder der International Organization for Standardization (ISO) festgelegt wurden. Dazu können Normen für explosionssichere oder eigensichere Konstruktion, Feuerbeständigkeit oder Sicherheitszertifizierungen gehören.

Lesen Sie unseren Leitfaden zur Auswahl von Kugelhähnen, um mehr über die Parameter zu erfahren, die bei der Auswahl eines Kugelhahns zu berücksichtigen sind.

Anwendungen

Gaskugelhähne finden in verschiedenen Branchen Anwendung, in denen die Steuerung, Regelung und Absperrung unterschiedlicher Gase erforderlich ist. Hier sind einige typische Anwendungen von Gaskugelhähnen in spezifischen Gassystemen:

• Flüssiggas (LPG): Kugelhähne werden üblicherweise in Flüssiggasanlagen für private, gewerbliche und industrielle Anwendungen eingesetzt. Sie sorgen für eine effiziente Kontrolle und sichere Absperrung von Flüssiggas und ermöglichen einen zuverlässigen Einsatz in Verteilungsnetzen, Lagertanks, Zylindern und Geräten wie Brennern, Heizgeräten und Öfen.
• Industrielle Gassysteme: Kugelhähne sind in industriellen Gassystemen, wie z. B. Sauerstoff, Stickstoff und Argon, unerlässlich. Sie sorgen für eine sichere und zuverlässige Steuerung in Gasproduktionsanlagen, Speichereinrichtungen und Verteilungsnetzen und unterstützen Fertigungsprozesse, Schweißvorgänge und Laboranwendungen.
• Medizinische Gassysteme: In medizinischen Einrichtungen werden Gaskugelhähne in medizinischen Gassystemen zur Verteilung und Regulierung verschiedener Gase eingesetzt.
• Öl- und Gasindustrie: Gaskugelhähne sind von entscheidender Bedeutung in Bohrlochkopfsystemen, Pipelines, Raffinerien, petrochemischen Anlagen und Lagereinrichtungen, da sie den Durchfluss von Erdgas, Methan und anderen Kohlenwasserstoffen während der Förderung, Verarbeitung und Verteilung steuern.

Normen für Gaskugelhähne

In den meisten Ländern gibt es eine Stelle, die dafür verantwortlich ist, dass Kugelhähne sicher konstruiert und ausgelegt sind.

• Amerikanisches Petroleum-Institut (API): API entwickelt Normen, darunter API 6D und API 608, für Pipeline- und Industriearmaturen, die in der Öl- und Gasindustrie verwendet werden.
• Amerikanische Gesellschaft der Maschinenbauingenieure (ASME): ASME legt Normen, wie z. B. ASME B16.34, für die Konstruktion, Werkstoffe und Leistung von Gaskugelhähnen fest.
• Kanadische Normenvereinigung (CSA): CSA entwickelt Normen, wie z. B. CSA Z245.15, für in Kanada verwendete Rohrleitungsarmaturen. Sie bieten auch Zertifizierungen und Bewertungen für Gaskugelhähne an.
• Britisches Normungsinstitut (BSI): Das BSI entwickelt und veröffentlicht Normen, darunter BS EN 331, die Anforderungen für Gaskugelhähne in Gasverteilungssystemen im Vereinigten Königreich festlegt.
• Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVGW): Der DVGW setzt Standards für Gas- und Wassertechnologien in Deutschland. Für Gaskugelhähne, die in Gasverteilungssystemen eingesetzt werden, gibt es spezielle Regeln, wie z. B. die DVGW G 260.
• Nederlands Normalisatie-instituut (NEN): NEN ist die nationale Normungsorganisation in den Niederlanden, die für die Entwicklung und Förderung von Normen in verschiedenen Branchen zuständig ist.
• Internationale Organisation für Normung (ISO): Die ISO ist ein internationales Normungsgremium, das Normen für verschiedene Branchen entwickelt, darunter auch für Gaskugelhähne. Die ISO-Norm 17292 beispielsweise legt die Anforderungen für Metallkugelhähne fest, die in der Erdgasindustrie und verwandten Branchen verwendet werden.

Die spezifischen Druckstufen und Bezeichnungen können je nach regionalen Normen, Vorschriften und spezifischen Herstellerspezifikationen variieren.

Prüfung von Gaskugelhähnen

Die Prüfung von Gaskugelhähnen umfasst verschiedene Verfahren zur Bewertung ihrer Leistung, Integrität und Einhaltung von Industrienormen.

• Druckprüfung: Das Ventil wird erhöhten Drücken ausgesetzt (etwa das 1,5-fache des Nenndrucks), um reale Betriebsbedingungen zu simulieren und zu prüfen, ob es dem angegebenen Nenndruck ohne Leckage oder Ausfall standhält. Bei Drucktests wird der Druck in der Regel schrittweise erhöht und auf Anzeichen von Leckagen oder Problemen mit der strukturellen Integrität überwacht.
• Dichtheitsprüfung: Die Dichtheitsprüfung ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass der Gaskugelhahn dicht hält und kein Gas entweichen kann, was ein Sicherheitsrisiko darstellen könnte.
• Durchflussprüfung: Bei der Durchflussprüfung wird die Leistung des Gaskugelhahns im Hinblick auf seine Fähigkeit, den Gasdurchfluss genau und gleichmäßig zu regeln, bewertet. Bei dieser Prüfung werden Parameter wie Durchflussmenge, Druckabfall und die Reaktion des Ventils auf Änderungen der Durchflussbedingungen gemessen.
• Ausdauertest: Dauertests bewerten die langfristige Haltbarkeit und Betriebssicherheit des Gaskugelhahns. Dabei wird das Ventil wiederholten Öffnungs- und Schließzyklen unterzogen, die seine erwartete Lebensdauer unter normalen Betriebsbedingungen simulieren. Diese Prüfung stellt sicher, dass das Ventil auch bei häufigem Gebrauch nicht an Leistung oder struktureller Integrität einbüßt.

FAQs

Kann man einen Kugelhahn für Gas verwenden?

Ja, Kugelhähne werden häufig für Gasanwendungen eingesetzt, da sie eine effiziente Steuerung, ein zuverlässiges Absperren und eine einfache Bedienung in Gassystemen ermöglichen.

Welches Ventil ist für Erdgas zu verwenden?

Ein Gaskugelhahn ist eine ausgezeichnete Wahl für Erdgas. Sie sind zuverlässig, langlebig und bieten eine gute Abdichtung.

Kann ein Gaskugelhahn auch für Wasser verwendet werden?

Während Gaskugelhähne in erster Linie für Gase konzipiert sind, können sie in einigen Fällen auch für Wasseranwendungen eingesetzt werden. Achten Sie jedoch auf die Materialverträglichkeit des Ventils, die Druck- und Temperaturwerte sowie auf die geltenden Zertifizierungen oder Normen für Wasseranwendungen.

Was sind die Unterschiede zwischen Wasser- und Gaskugelhähnen?

Für Wasserkugelhähne können Materialien verwendet werden, die besser mit Wasser verträglich sind und eine geringere Druckstufe aufweisen. Für Gaskugelhähne können spezielle Zertifizierungen oder Zulassungen für Gasanwendungen erforderlich sein, die für Wasserkugelhähne nicht unbedingt notwendig sind.