Auswahlhilfe für Kugelhähne

Ein Kugelhahn ist ein Einschaltventil, das eine rotierende Kugel mit einer Bohrung verwendet, um den Durchfluss von Flüssigkeiten oder Gasen zu steuern. Die rotierende Kugel wird um eine Vierteldrehung (90°) um ihre Achse gedreht, um den Durchfluss durch das Ventil zu ermöglichen oder zu blockieren. Kugelhähne werden aufgrund ihrer längeren Lebensdauer und zuverlässigen Dichtungseigenschaften bevorzugt. Die große Auswahl an Betriebsarten, Anschlusstypen, Schaltfunktionen, Gehäusematerialien und anderen Kriterien macht den Auswahlprozess komplex. Dieser Artikel führt durch diesen Prozess, um es unseren Lesern zu erleichtern.

Inhaltsverzeichnis

• Betriebsarten
• Anschlusstypen und -größen
• Dichtung
• Gehäusematerial
• Druck
• Temperatur
• Zulassungen & Normen
• Durchflusskoeffizient (Kv)
• Schaltfunktionen
• Anwendungsbeispiel
• FAQs

Betriebsarten

Kugelhähne können manuell (Abbildung 2 links), elektrisch (Abbildung 2 Mitte) oder pneumatisch (Abbildung 2 rechts) betrieben werden, jeweils mit eigenen Vor- und Nachteilen.

Bei der automatischen Betätigung muss zwischen elektrischen und pneumatischen Kugelhähnen gewählt werden. Diese Entscheidung hängt typischerweise von der Verfügbarkeit von Strom oder Druckluft am Installationsort und den Drehmomentanforderungen ab, da pneumatische Kugelhähne ein höheres Drehmoment bieten und somit für größere Ventile geeignet sind. Obwohl elektrische Kugelhähne höhere Anschaffungskosten haben, tendieren sie zu niedrigeren Betriebskosten als pneumatische Kugelhähne.

Manuelle Kugelhähne sind ideal für Situationen mit geringem Budget, bei Abwesenheit von Strom oder Druckluft oder wenn keine Automatisierung erforderlich ist. Sie werden jedoch nicht empfohlen, wenn das Ventil häufig betätigt werden muss oder wenn das System eine Automatisierung erfordert.

Lesen Sie unseren Artikel über elektrische vs. pneumatische Kugelhähne für eine ausführlichere Erläuterung.

Anschlusstypen und -größen

Es gibt verschiedene Größen und Typen von Kugelhahnanschlüssen, um sie an ein System anzuschließen. Die gängigsten sind:

• Standard-/Gewindekugelhahn: Gewindeanschlüsse (Abbildung 3 oben links) sind die häufigste Anschlussart, die in verschiedenen Temperatur- und Druckanwendungen verwendet wird.
• Flanschkugelhahn: Flanschanschlüsse (Abbildung 3 unten links) verbinden den Anschluss mit dem Rohrleitungssystem. Diese Ventile werden oft bei größeren Rohren verwendet. Bei der Auswahl eines Flanschkugelhahns müssen Druckklassen und Flanschdruckklasse berücksichtigt werden, die den höchsten Druck angeben, dem er standhalten kann.
• Kugelhahn mit 2fach Überwurfmutter: 2fach Überwurfmutter-Anschlüsse (Abbildung 3 oben Mitte) haben an jedem Anschluss eine Klebemuffe. Der mittlere Teil des Ventils kann leicht demontiert und entfernt werden, während das Ventil installiert ist. Dies eignet sich für schnelle Reparaturen und Wartungen im Durchflusssystem.
• Kugelhahn mit Klemmringverschraubung: Klemmringanschlüsse (Abbildung 3 oben rechts) verbinden sich mit dem Rohrleitungssystem, indem ein Ring auf das Rohr gepresst wird und so eine dichte Abdichtung entsteht. Diese Art wird oft für Rohre mit kleinerem Durchmesser verwendet und eignet sich für Systeme, die Demontage und Wiedermontage erfordern.
• Kugelhahn mit Schneidringverschraubung: Bei Schneidringanschlüssen schneidet ein Metallring beim Festziehen in das Rohr ein und erzeugt so eine sichere und dichte Abdichtung. Diese Verbindung wird häufig in Hydrauliksystemen verwendet, da sie unter Hochdruckbedingungen zuverlässig ist.
• Kugelhahn mit Schlauchtülle: Schlauchtüllenanschlüsse (Abbildung 3 unten rechts) sind für flexible Schlauchverbindungen konzipiert und haben ein gezacktes Ende (Tülle), über das ein Schlauch geschoben und mit einer Schelle gesichert werden kann. Typischerweise in Niederdruckanwendungen und Systemen verwendet, die Flexibilität erfordern.
• Kugelhahn mit Klebemuffe: Bei Klebemuffenanschlüssen wird ein Klebstoff verwendet, um das Ventil mit dem Rohrleitungssystem zu verbinden. Diese Art wird oft bei Kunststoffrohren verwendet und eignet sich für Systeme mit einer permanenten, dichten Verbindung.
• Kugelhahn mit Verschweißten anschlüssen: Bei Verschweißten anschlüssen wird das Ventil direkt an das Rohr geschweißt, wodurch eine dauerhafte und robuste Verbindung entsteht. Geeignet für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen, wird es oft in industriellen Umgebungen eingesetzt, wo Haltbarkeit und Festigkeit entscheidend sind.

Um mehr über Kugelhahn-Anschlusstypen zu erfahren, lesen Sie unseren technischen Artikel über Kugelhahn-Anschlusstypen.

Dichtung

Dichtungsmaterialien sind entscheidend für die Gewährleistung dichter Verbindungen und die Aufrechterhaltung der Systemintegrität in verschiedenen Anwendungen. Sie werden basierend auf ihrer Kompatibilität mit den Medien, Temperatur- und Druckbedingungen ausgewählt. Während einige Dichtungsmaterialien eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit bieten, eignen sich andere besser für Hochtemperatur- oder Hochdruckumgebungen.

• PTFE (Polytetrafluorethylen): Bekannt für seine außergewöhnliche chemische Beständigkeit, ist PTFE ideal für den Einsatz in aggressiven chemischen Umgebungen. Es kann hohen Temperaturen standhalten und wird oft in Anwendungen verwendet, die hohe Reinheit erfordern.
• PA (Polyamid): PA-Dichtungen bieten gute mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit. Sie eignen sich für moderate Temperaturanwendungen und bieten eine kostengünstige Lösung für viele industrielle Einsatzbereiche.
• EPDM: EPDM ist aufgrund seiner überlegenen Beständigkeit gegen Witterung, Ozon und UV-Strahlung hervorragend für Wasser- und Dampfanwendungen geeignet. Es ist jedoch nicht für den Einsatz mit Ölen und Kohlenwasserstoffen geeignet.
• FKM: FKM-Dichtungen bieten hervorragende Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und eine Vielzahl von Chemikalien, einschließlich Ölen und Kraftstoffen, was sie ideal für anspruchsvolle Anwendungen macht.
• POM (Polyoxymethylen): Auch als Acetal bekannt, bietet POM gute mechanische Eigenschaften und ist gegen verschiedene Chemikalien beständig. Es eignet sich für Anwendungen, die geringe Reibung und hohe Dimensionsstabilität erfordern.

Gehäusematerial

Das Gehäusematerial des Ventils sollte mit dem für die Anwendung verwendeten Fluidmedium kompatibel sein. Gängige Materialien und ihre Eigenschaften sind:

Messing

• Geeignet für neutrale und nicht korrosive Medien.
• Messing ist vielseitig, langlebig und beständig gegen hohe Temperaturen.
• Nicht geeignet für Salzwasser (Meerwasser), destilliertes Wasser, Säuren und Chloride.

Edelstahl

• Sehr gute allgemeine chemische Beständigkeit gegen fast jedes Medium.
• Sehr abriebfest und beständig gegen hohe Temperaturen und Drücke.
• Nicht geeignet für Salzsäure, Chloride, Brom und Bleichmittel. Andererseits hat Schwimmbadwasser eine geringe Chloridkonzentration, sodass hier der Einsatz von Edelstahl möglich ist.

Kunststoff

Kunststoff-Kugelhähne sind leicht, einfach zu installieren und bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, was sie ideal für den Einsatz in korrosiven Umgebungen macht. Sie sind kostengünstig für viele Anwendungen, aber im Vergleich zu Metallventilen im Allgemeinen nicht für Hochdruck- oder Hochtemperaturbedingungen geeignet.

• PVC (Polyvinylchlorid): Ideal für Wassersysteme, PVC ist beständig gegen Säuren, Basen und Salze, aber nicht für hohe Temperaturen geeignet; es ist kostengünstig und leicht.
• PP (Polypropylen): PP bietet eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und verträgt moderate Temperaturen, was es für industrielle Anwendungen geeignet macht.
• PVDF (Polyvinylidenfluorid): PVDF bietet eine überlegene chemische Beständigkeit und ist für höhere Temperaturen geeignet, oft in Hochreinheitsanwendungen eingesetzt.
• PFA (Perfluoralkoxy): PFA hat eine hervorragende chemische Beständigkeit und kann sehr hohe Temperaturen vertragen, was es ideal für korrosive Umgebungen macht.

Druck

Bei der Auswahl eines Kugelhahns ist es entscheidend sicherzustellen, dass er den minimalen und maximalen Drücken Ihres Systems standhalten kann. Sowohl das Gehäuse- als auch das Dichtungsmaterial beeinflussen den Druckbereich des Kugelhahns maßgeblich. Edelstahlgehäuse bieten in der Regel die höchsten Druckwerte, gefolgt von Messing und Kunststoffmaterialien wie PVC.

Allerdings spielt auch das Dichtungsmaterial eine entscheidende Rolle. Zum Beispiel bieten Dichtungen aus FKM (Fluorelastomer) eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen hohe Drücke und eine Vielzahl von Chemikalien, was sie für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht. Konsultieren Sie immer das Datenblatt des Kugelhahns, um den spezifischen Druckbereich für eine Anwendung zu bestätigen.

Temperatur

Der Temperaturbereich, den ein Kugelhahn bewältigen kann, wird sowohl durch das Gehäuse- als auch das Dichtungsmaterial bestimmt. Jede Kombination bietet unterschiedliche Fähigkeiten:

• Messing-Kugelhahn: Typischerweise geeignet für Temperaturen von -20 °C bis 160 °C (-4 °F bis 320 °F). In Kombination mit PTFE-Dichtungen kann das Ventil aufgrund der außergewöhnlichen Wärmebeständigkeit von PTFE höhere Temperaturen bewältigen.
• PVC-Kugelhahn: Funktioniert im Allgemeinen im Bereich von -10 °C bis 60 °C (14 °F bis 140 °F). Die Verwendung von EPDM-Dichtungen kann die Leistung in Wasser- und Dampfanwendungen verbessern, obwohl sie nicht für Öle und Kohlenwasserstoffe geeignet sind.
• Edelstahl-Kugelhahn: Bietet einen breiten Temperaturbereich von -40 °C bis 220 °C (-40 °F bis 428 °F). In Kombination mit FKM-Dichtungen kann das Ventil noch höheren Temperaturen und einer Vielzahl von Chemikalien standhalten.

Zulassungen & Normen

Je nach Anwendung müssen Kugelhähne möglicherweise nach bestimmten Standards hergestellt werden oder Zulassungen von Regulierungsbehörden für bestimmte Anwendungen erhalten, wie z.B. für Trinkwasser- oder Gasanwendungen.

• Trinkwasser: WRAS, KIWA oder DVGW Zulassungen
• Gas: DVGW oder EN-331 Zulassungen.
• ATEX: Die ATEX-Richtlinien sind zwei EU-Richtlinien, die Mindestanforderungen an die Sicherheit von Arbeitsplätzen und Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen festlegen.

Durchflusskoeffizient (Kv)

Der Durchflusskoeffizient oder Kv-Wert wird als Durchflussrate in m³/h von Wasser bei 20°C bei einem Druckabfall von 1 bar ausgedrückt. Der Durchflusskoeffizient kann wie folgt berechnet werden:

{IMAGE"flow-coefficient.svg"}

Wobei:

• Kv = Durchflusskoeffizient
• Q = Durchflussrate (m³/h)
• dP = Differenzdruck (bar)
• SG = Spezifisches Gewicht (Wasser=1)

Verwenden Sie unseren Dimensionierungsrechner, um den Kv-Wert einer Anwendung und die entsprechende Ventilgröße zu ermitteln. Unsere Ventile sind mit einem Kv-Wert gekennzeichnet, sodass Kunden leicht die richtige Baugröße auswählen können.

Schaltungsfunktionen

Kugelhähne haben typischerweise 2-Wege- oder 3-Wege-Schaltungsfunktionen:

• 2-Wege: 2-Wege-Kugelhähne (Abbildung 4 links) sind am häufigsten. Diese Ventile bieten einen geraden Durchflussweg vom Eingang zum Ausgang.
• 3-Wege: 3-Wege-Kugelhähne (Abbildung 4 rechts) haben drei Anschlüsse und sind entweder mit einer L- oder T-Bohrung erhältlich. Die L- und T-Bezeichnungen beziehen sich auf die Bauform der internen Bohrung, die die Flussrichtung bestimmt. Ein 3-Wege-Kugelhahn mit T- oder L-Anschluss ermöglicht das Mischen, Verteilen oder Umleiten der Flussrichtung für verschiedene Anwendungen. Dies macht dieses Ventil geeignet für Heiz- oder Kühlanwendungen für Wasser, Chemikalien und Öle.

Lesen Sie unseren Artikel über die Schaltungsfunktion von Kugelhähnen, um mehr über dieses Thema zu erfahren.

Anwendungsbeispiel

Wasserleitungen in Wohngebäuden haben häufig an verschiedenen Stellen Kugelhähne. Die folgenden Schritte beschreiben, wie man einen Kugelhahn für diese Art von Anwendung auswählt.

1. Betriebsart: Wählen Sie einen manuellen Kugelhahn, da diese Anwendung keine Automatisierung erfordert und manuell bedient werden kann.
2. Schaltungsfunktion: Wählen Sie einen 2-Wege-Kugelhahn mit geradem Durchflussweg.
3. Gehäusematerial: Ein Messinggehäuse ist aufgrund seiner Kompatibilität mit Warmwasser geeignet.
4. Dichtungsmaterial: Wählen Sie eine EPDM-Dichtung aufgrund ihrer Kompatibilität mit Trinkwasser.
5. Anschlussart und Baugröße: Wählen Sie einen Standard-/Gewindekugelhahn für Trinkwasseranwendungen.
6. Durchflusskoeffizient (Kv-Wert): Berechnen Sie den Kv-Wert, indem Sie den Eingangsdruck 1, den Ausgangsdruck konstant und die Durchflussrate in m³ im Haus kennen. Für typische Anwendungen wie eine Hauswasserleitung kann die Größe jedoch oft einfach anhand der umgebenden Rohrgröße und nicht anhand des Kv-Werts bestimmt werden.
7. Druck: Ein Messingventil kann einem maximalen Druck von bis zu 80 bar standhalten, was für den Zweck ausreichend ist.
8. Temperatur: Messingventile können bei Temperaturen bis zu 160 °C betrieben werden, was für Hauswassersysteme hoch genug ist.

FAQs

Was ist eine Auswahlhilfe für Kugelhähne?

Eine Auswahlhilfe für Kugelhähne hilft bei der Auswahl des richtigen Ventils basierend auf Betriebsart, Anschlussart, Materialien und Spezifikationen.

Wie misst man die Größe eines Kugelhahns?

Messen Sie die Größe eines Kugelhahns, indem Sie den Durchmesser des Rohrs oder der Öffnung bestimmen, in die das Ventil passen soll, typischerweise in Zoll oder Millimetern.

Welche Faktoren beeinflussen die Materialauswahl für Kugelhähne?

Die Materialauswahl für Kugelhähne hängt von der Flüssigkeitsart, Temperatur, Druck und Umgebungsbedingungen ab, um Haltbarkeit und Leistung zu gewährleisten.

Wie wählt man das Sitzmaterial für einen Kugelhahn aus?

Wählen Sie das Sitzmaterial für einen Kugelhahn basierend auf Flüssigkeitskompatibilität, Temperatur, Druck und Verschleißfestigkeit für optimale Abdichtung und Langlebigkeit.