Unterschiede in der Konstruktion von Absperrklappen

Absperrklappen gehören zu den beliebtesten industriellen Vierteldrehventilen, die den Durchfluss verschiedener Medien steuern. Sie sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich und bieten verschiedene Vorteile, wie z. B. die Vierteldrehung, kleine Abmessungen für den Einsatz in Bereichen mit begrenztem Platzangebot und hervorragende Steuerungsmöglichkeiten. Sie sind außerdem leicht, billiger und ermöglichen einen hohen Durchflusskoeffizienten, was sie für viele Anwendungen nützlich macht. Aufgrund ihrer Konstruktion sind sie jedoch schwer zu reinigen und anfällig für Kavitation und Drosselung. Die Drosselung ist auf einen niedrigen Differenzdruck begrenzt. In diesem Artikel werden die verschiedenen Konstruktionsmöglichkeiten von Absperrklappen erörtert.

Inhaltsübersicht

• Was ist eine Absperrklappe?
• Absperrklappen-Typen
• Vor- und Nachteile von Absperrklappen
• Anwendungen von Absperrklappen
• FAQs

Was ist eine Absperrklappe?

Eine Absperrklappe ist ein Vierteldrehventil, das ähnlich wie ein Kugelhahn funktioniert. Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei dem Schmetterling um eine Scheibe, die mit einem Stab oder einer Spindel verbunden ist und sich so öffnet und schließt, dass sie an den Flügelschlag eines Schmetterlings erinnert. Die Absperrklappe schließt, wenn die Stange die Scheibe um 90° in eine Position senkrecht zur Strömungsrichtung dreht, wodurch der Durchfluss gedrosselt wird. Sie öffnet sich, wenn sich die Scheibe zurückdreht, um den Durchfluss der Medien zu ermöglichen. Absperrklappen werden in vielen Industriezweigen zum Drosseln, Ein- und Ausschalten oder Modulieren eingesetzt, um den Durchfluss von Medien (Gas, Flüssigkeiten oder Schlämme) durch industrielle Systeme zu steuern. Sie lassen die Flüssigkeit nur in eine Richtung fließen. Lesen Sie unseren Artikel über Absperrklappen für weitere Informationen.

Absperrklappen-Typen

Absperrklappen gibt es in verschiedenen Ausführungen, die jeweils für bestimmte Anwendungen und Druckbereiche geeignet sind. Sie werden auf unterschiedliche Weise klassifiziert, u. a. nach dem Design des Scheibenverschlusses, der Funktion, dem Anschlussdesign, der Steuerungs- oder Betätigungsmethode, der Antriebsgeschwindigkeit und dem Sitzmaterial.

Basierend auf dem Design des Scheibenverschlusses

Absperrklappen können konzentrisch oder exzentrisch sein, abhängig von der Position der Spindel oder des Schaftes im Verhältnis zur Scheibe und der Sitzfläche, auf der die Scheibe schließt.

Zentrische oder konzentrische Absperrklappen

Konzentrische Absperrklappen sind für Anwendungen mit niedrigem Druck geeignet. Eine konzentrische Absperrklappe ist der einfachste Typ. Die Spindel geht durch die Mittellinie der Scheibe, die sich in der Mitte der Rohrbohrung befindet. Der Ventilsitz sitzt in der inneren Peripherie des Ventilkörpers. Bei einer 90°-Drehung berührt die Scheibe den Sitz bei etwa 85°. Diese Konstruktion wird als federnd gelagert bezeichnet, weil sie sich darauf verlässt, dass der Gummisitz den Durchfluss im geschlossenen Zustand wirksam abdichtet.

Exzentrische Absperrklappen

Bei exzentrischen Absperrklappen verläuft die Spindel hinter der Mittellinie der Klappenscheibe auf der der Strömungsrichtung entgegengesetzten Seite der Klappenscheibe. Diese Ventile können einfach, doppelt oder dreifach gekröpft sein.

• Einfacher Versatz: Der Vorbau befindet sich direkt hinter der Mittellinie.
• Doppelter Versatz: Bei diesen auch als doppelt exzentrisch bezeichneten Ventilen befindet sich die Spindel hinter dem Ventilteller mit einem zusätzlichen Versatz zu einer Seite, so dass der Ventilteller beim Schließen nur 1-3° über den Sitz reibt.
• Dreifach gekröpfte Absperrklappe (TOV oder TOBV): Sie ähneln den Ventilen mit doppeltem Versatz, aber der dritte Versatz macht diese Ventile effizienter und verschleißfester.

Basierend auf Karosseriebau und Verbindungsdesign

Absperrklappen in Zwischenflanschbauweise

Eine Absperrklappe in Zwischenflanschbauweise ist die wirtschaftlichste Konstruktion. Es wird zwischen zwei Rohrflanschen eingefügt, um den Durchfluss zu ermöglichen und gegen bidirektionale Druckunterschiede und Rückfluss in universellen Durchflusssystemen abzudichten. Es ist leicht und bietet geringere Anschaffungs- und Installationskosten.

Diese Ventile können Flanschbohrungen außerhalb ihres Gehäuses haben (Abbildung 3, links). Die Rohrflansche werden mit langen Schrauben, die durch das gesamte Ventilgehäuse verlaufen, mit den Rohrleitungen verbunden. Dichtungen, O-Ringe und flache Ventilflächen sorgen für die Abdichtung zwischen dem Ventil und den Rohrflanschen.

Flansch-Absperrklappen

Flanschklappen verwenden eine Scheibe oder einen Flügel, der zentral auf einer Welle, einem Schaft oder einem Flansch montiert ist, der als Achse der rotierenden Scheibe dient. Diese Ventile haben zwei Flansche an jedem Ende (Abbildung 3, Mitte), wodurch sie eine größere Auflagefläche haben als Ventile mit Nasen oder Zwischenflanschen. Die Position und Richtung der Scheibe im Verhältnis zu den Flanschen bestimmen die Durchflussrichtung.

Flanschklappen können rotierend, pneumatisch oder hydraulisch sein und werden unter anderem in der Wasserversorgung, der chemischen Industrie und der Lüftungstechnik eingesetzt.

Stumpfgeschweißte Absperrklappen

Stumpfgeschweißte Absperrklappen sind doppelt oder dreifach gekröpft und widerstandsfähig gegen extreme Temperaturen, Druck und Korrosion. Dadurch eignen sie sich für den Einsatz in Heizungsanlagen, Erdgas-, Energie-, Chemie-, Raffinerie- und Chemiedienstleistungen.

Absperrklappen in Lug-Bauweise

Diese Ventiltypen haben Gewindeeinsätze (Nasen) außerhalb des Ventils (Abbildung 3, rechts). Sie haben vorstehende Schenkel, die mit Schraubenlöchern versehen sind, die zu denen im Rohr und in den Flanschen passen, und die Armatur wird zwischen zwei Flanschen mit einem Schraubensatz für jeden Flansch installiert. Die Installation ermöglicht einen Sackgassenbetrieb oder die Eliminierung von nachgeschalteten Rohrleitungen, ohne die andere Seite zu beeinträchtigen. In der folgenden Tabelle finden Sie einen Vergleich zwischen Absperrklappen mit und ohne Zwischenflansch.

Zwischenflanschklappen vs. Zwischenflanschklappen

Absperrklappe in Lug-Bauweise	Absperrklappe in Zwischenflanschbauweise
Geeignet als Endventil	Nicht als Endventil geeignet
Leichter zu zentrieren	Schwierig zu zentrieren
Weniger empfindlich gegenüber extremen Temperaturunterschieden	Ungünstig für Hochtemperaturanwendungen
Schwerer bei größeren Größen	Feuerzeug:
Für den Einbau des Ventils werden nur Schrauben benötigt	Für den Einbau des Ventils erforderliche Schrauben und Muttern
Teurer	Weniger teuer
Schwer zu installieren	Einfach zu installieren

Basierend auf dem Sitzmaterial

Der Sitz ist das, woran die Scheibe abdichtet, um den Durchfluss zu ermöglichen oder abzusperren. Absperrklappen haben weiche oder metallische Sitzwerkstoffe, je nach Anwendung und Kosten. Bei billigen Ventilen können die Sitze unersetzlich oder nicht reparabel sein. Diese sind in der Regel aus Metall. Die meisten Präzisionsventile haben dagegen weiche Sitze. Diese Sitze sind nicht fest mit der Karosserie verbunden und können repariert und ausgetauscht werden.

Metallisch dichtende Absperrklappen

Bei diesen Ventilen bestehen beide Seiten der Dichtung aus einem metallischen Werkstoff wie Stahl, Kupfer, Graphit, Kombinationen, Legierungen oder einem anderen harten Material. Obwohl diese Dichtungen gegen hohe Temperaturen, Abrieb und Korrosion beständig sind, haben sie eine relativ schlechte Dichtungsleistung.

Weichdichtende Absperrklappen

Eine Seite der weichdichtenden Absperrklappen besteht aus Metall wie Stahl. Die andere besteht aus einem weichen, elastischen, nicht-metallischen Material wie Gummi oder Tetrafluorethylen, das eine hervorragende Abdichtung gewährleistet. Diese Dichtung ist jedoch nicht hochtemperaturbeständig, verschleißt schnell und hat schlechte mechanische Eigenschaften.

Basierend auf der Betätigungsmethode

Der Stellantrieb der Absperrklappe betätigt die Spindel und die Scheibe und steuert so das Öffnen und Schließen der Klappe. Die Betätigung kann manuell (mit einem Hebel oder von Hand) oder automatisch (elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch) erfolgen.

Manuelle Betätigung

Manuelle Klappenantriebe werden manuell mit einem Handhebel oder einem Getriebe zum Öffnen oder Schließen der Klappe betätigt. Sie sind billig und eignen sich gut für abgelegene Systeme, die möglicherweise keinen Zugang zu Strom haben. Zahnradgetriebene Ventile sind jedoch selbstsperrend und werden für etwas größere Klappen verwendet. Eine Absperrklappe mit Handhebel ist in Abbildung 4 mit der Bezeichnung A dargestellt.

Automatische Betätigung

Es handelt sich um kraftbetriebene Antriebe, die eine Fernsteuerung von Absperrklappen ermöglichen. Sie sind teurer als manuelle Antriebe und ermöglichen die schnelle Betätigung größerer Ventile. Automatische Stellantriebe können auch als "fail-open" oder "fail-close" ausgelegt werden, um die Armatur bei einem Ausfall des Stellantriebs geschlossen oder geöffnet zu halten.

Automatische Antriebe können sein:

• Elektrisch Verwenden Sie einen Elektromotor und ermöglichen Sie einen manuellen, halbautomatischen oder automatischen Betrieb zur Steuerung der Ventile (Abbildung 4, Kennzeichnung B).
• Pneumatisch Automatische oder halbautomatische Stellantriebe, die mit Hilfe von Druckluft einen Kolben oder eine Membran bewegen, um die Bewegung des Ventils zu steuern (Abbildung 4, mit C gekennzeichnet).
• Hydraulisch Erfordern hydraulischen Druck zur Bewegung eines Kolbens oder einer Membran, um ein Ventil automatisch oder halbautomatisch zu öffnen oder zu schließen.

Vor- und Nachteile von Absperrklappen

Vorteile der Absperrklappe

• Erhältlich in großen Größen, von DN 40 bis über DN 5000 für verschiedene industrielle Anwendungen
• Kompaktes, leichtes Design
• Es kann bei chemischen oder korrosiven Medien unter hohen Temperaturen eingesetzt werden
• Hoher Durchflusskoeffizient
• Minimaler Druckabfall und schneller Druckausgleich
• Hat einen blasendichten Verschluss
• Vierteldrehung, die ein schnelleres Schließen oder Öffnen ermöglicht

Nachteile der Absperrklappe

• Schwierigkeit mit Schlämmen
• Nur Drosselung bei niedrigem Differenzdruck
• Mögliche Kavitation und Erstickung
• Die ungesteuerte Bewegung der Bandscheibe wird durch Strömungsturbulenzen beeinflusst
• Schwierig zu reinigen

Anwendungen von Absperrklappen

Absperrklappen haben eine breite Palette von Anwendungen in:

• Chemische Dienstleistungen
• HVAC
• Öl-, Gas- und Treibstoffumschlag
• Wasser- und Abfallbehandlung
• Anwendungen mit Druckluft oder Gas
• Vakuum-Dienste
• Schiffbau
• Pharmazeutika
• Wasserversorgung
• Lebensmittelverarbeitung
• Feuerschutz

FAQs

Was ist eine Absperrklappe?

Eine Absperrklappe ist ein drehbares Ventil mit einer Vierteldrehung, das den Flüssigkeits- oder Mediendurchfluss steuert und eine schnelle Steuerung, einen niedrigen Druckabfall und eine hohe Druckrückgewinnung ermöglicht.

Sind Absperrklappen bidirektional?

Wie die meisten Industriearmaturen können auch Absperrklappen bidirektional sein. Sie haben jedoch oft eine bevorzugte Strömungsrichtung, die zur Verringerung des Drehmoments und zur Verlängerung ihrer Lebensdauer beiträgt.

Was ist eine Absperrklappe mit Ansatz?

Bei Absperrklappen in Lug-Bauweise sind an den Flanschen Gewindeansätze für Schraubverbindungen angebracht. Diese Ventile bestehen in der Regel aus Metallen und sind für End-of-Line-Dienste geeignet.