Anwendungen von Nadelventilen

Abbildung 1: In einer Ölverarbeitungsstation installierte Nadelventile

Nadelventile werden zur präzisen Steuerung von Flüssigkeiten in Anwendungen mit geringer Durchflussrate eingesetzt. Sie haben Gewindespindeln mit konischen Enden, die geringfügige Änderungen des Flüssigkeitsstroms ermöglichen. Nadelventile sind im Wassermanagement, in Laboraufbauten sowie in der Öl-, Gas- und Chemieindustrie weit verbreitet.

• Edelstahl: Wird in der chemischen Verarbeitung, in Öl- und Kraftstoffprobenahmesystemen und beim Umgang mit korrosiven Medien verwendet. Sie sind langlebig und beständig gegen hohe Temperaturen (bis zu 200 °C/392 °F) und Drücke (bis zu 300 bar/4351 psi).
• Messing: Ideal für Trinkwasser und nicht-reaktive, nicht-korrosive Flüssigkeiten. Sie arbeiten bis zu 100 bar (1450 psi) und 110 °C (230 °F).

Anwendungen

• Probenahmevorgänge
• Instrumentierung und Steuerungssysteme
• Chemie- und Petrochemieindustrie
• Wassermanagement
• Öl-, Gas- und Kraftstoffindustrie
• Nadelventile für Kondensatableiter
• Druckregelung mit Nadelventilen

Probenahmevorgänge

Abbildung 2: Nadelventile für Probenahmevorgänge: Schnellkupplungskörper (A), Einlass-Nadelventil (B), Probenzylinder (C), Steigrohr (D), Auslass-Nadelventil (E) und Schnellkupplungsstift (F)

Nadelventile werden zur präzisen Steuerung des Flüssigkeitsstroms in Probenahmesystemen verwendet (Abbildung 2). Verwenden Sie Nadelventile aus Edelstahl mit PTFE-Dichtungen für Probenahmesysteme, die Chemikalien, Lösungsmittel oder hochreine Flüssigkeiten handhaben. PTFE bietet eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und verhindert eine Kontamination der Probe während des Transports.

1. Ein Schnellkupplungskörper (A) verbindet das System mit der Flüssigkeitsquelle. Das System verfügt über zwei Nadelventile: eines am Einlass (B) und das andere an der Auslassseite (E).
2. Das Einlass-Nadelventil öffnet sich, um den Flüssigkeitsstrom in den Probenzylinder (C) zu ermöglichen. Das Nadelventil stellt sicher, dass die Probe mit einer kontrollierten Rate entnommen wird, um ein Überfüllen zu verhindern.
3. Nach der Entnahme der Probe werden beide Nadelventile geschlossen, um den Zylinder abzudichten. Dies sichert die Probe und verhindert eine Kontamination oder Leckage während der Lagerung und des Transports.
4. Das Nadelventil auf der Auslassseite wird geöffnet, um die Flüssigkeit aus dem Probenzylinder fließen zu lassen.
5. Die Steuerung der Auslassrate mit dem Nadelventil ist unerlässlich, insbesondere wenn das empfangende System eine bestimmte Durchflussrate für die Analyse oder Verarbeitung benötigt.

Lesen Sie unseren Übersichtsartikel über Nadelventile für weitere Informationen über die Bauform, Funktionsweise und die allgemeinen Merkmale von Nadelventilen.

Instrumentierung und Steuerungssysteme

Nadelventile ermöglichen einen allmählichen Durchfluss zu Manometern, Schaltern oder Durchflussmessern und schützen empfindliche Geräte vor Druckspitzen. Sie helfen, bei Bedarf eine konstante, kalibrierte, niedrige Durchflussrate aufrechtzuerhalten. Nadelventile werden stromaufwärts dieser Geräte installiert, was eine sichere Trennung während Wartung und Reparatur ermöglicht. Wählen Sie Nadelventile aus Edelstahl mit PTFE-Dichtungen, wenn sie mit Gas- oder Hydraulikinstrumenten verwendet werden, um Korrosion zu widerstehen und eine stabile Kontrolle unter Druck aufrechtzuerhalten. Für allgemeine Luft- oder Wasseranwendungen ist Messing mit NBR-Dichtungen ausreichend.

Abbildung 3: An einem Manometer angebrachtes Nadelventil

Chemie- und Petrochemieindustrie

Nadelventile steuern den Durchfluss von korrosiven und gefährlichen Chemikalien mit niedriger Viskosität.

• Genaue Dosierung und Flüssigkeitsmessung: Nadelventile ermöglichen eine exakte Kontrolle über die Durchflussraten, was für eine genaue Chemikaliendosierung und das Mischen unerlässlich ist. Sie sind auch entscheidend für die Zugabe kleiner Mengen von Katalysatoren oder Additiven.
• Sicherheit und Systemintegrität: Diese Ventile ermöglichen eine vollständige Absperrung und verhindern so Lecks und das Verschütten von gefährlichen Chemikalien.
• Labor- und analytische Anwendungen: Nadelventile gewährleisten einen präzisen Chemikalienfluss und ermöglichen eine genaue Probenahme bei Laborexperimenten.
• Spülen, Reinigen und Systemvorbereitung: Nadelventile steuern den Durchfluss von Spülgasen oder Reinigungsflüssigkeiten. Diese sind unerlässlich, um Verunreinigungen zu entfernen und Systeme für den Betrieb vorzubereiten.

Wählen Sie Edelstahl mit PTFE-Dichtungen für den Umgang mit korrosiven, niedrigviskosen oder gefährlichen Chemikalien. PTFE bewahrt die chemische Stabilität und gewährleistet auch bei erhöhten Temperaturen eine präzise Dosierung.

Wassermanagement

Wassernadelventile regeln den Wasserdruck und die Durchflussraten in Dämmen, Stauseen, Kraftwerken und Wasserverteilungssystemen.

• Wasserstandskontrolle: Nadelventile werden als Grundablässe in Damm- und Stauseesystemen zur Regelung des Wasserstandes eingesetzt. Sie halten das System auch bei starkem Regen stabil.
• Rückspülung und Reinigung: Nadelventile steuern den Wasserdurchfluss bei Rückspül- und Reinigungszyklen. Dies hilft, Schmutzpartikel zu entfernen und das System effizient zu betreiben.
• Chemikalien- und Filtrationskontrolle: Nadelventile regeln den Durchfluss von Chemikalien und Filtrationsprozessen in kommunalen und industriellen Wassersystemen.
• Wasseraufbereitung und Entsalzung: Diese Ventile sind entscheidend für eine effektive Wasseraufbereitung und Entsalzung. Sie sind an der Chemikaliendosierung, der pH-Wert-Regelung und der Durchflussregelung innerhalb von Rohrleitungen und Aufbereitungssystemen beteiligt.
• Wasseraufbereitungsanlagen: Nadelventile regeln den Durchfluss von Chemikalien, die zur Wasserreinigung verwendet werden.

Verwenden Sie Messing mit NBR-Dichtungen für saubere oder nicht-korrosive Wassersysteme wie Bewässerung oder Rückspülung. Für die Chemikaliendosierung, Entsalzung oder chloriertes Wasser wählen Sie Edelstahl mit PTFE-Dichtungen für Korrosionsbeständigkeit.

Beispiel: Nadelventil in einer UO-Anlage

Nadelventile sind in der Wasserreinigung, Entsalzung und bei industriellen Trennverfahren weit verbreitet.

• Eine Umkehrosmose (UO)-Anlage reinigt Wasser, indem sie mit einer Pumpe (B) Wasser aus dem Speisetank (A) unter Druck setzt.
• Sie presst das Wasser durch eine semipermeable Membran im UO-Spiralwickelmodul (D).
• Die Membran lässt nur Wassermoleküle passieren. Dadurch wird das saubere Wasser (E) von den Verunreinigungen (C) getrennt.
• Das Nadelventil (G) regelt den Druck und die Durchflussrate am Austritt der Membran und gewährleistet so eine optimale Filtrationsleistung.

Abbildung 4: Nadelventil in einer UO-Anlage: Speisetank (A), Pumpe (B), Konzentrat (C), UO-Spiralwickelmodul (D), Permeat (E), Manometer (F) und Nadelventil (G).

Öl-, Gas- und Kraftstoffindustrie

Nadelventile regeln den Durchfluss von Flüssigkeiten wie Benzin durch Rohre und Schläuche, die mit mechanischen Teilen wie Pumpen und Motoren verbunden sind. Zusätzlich können sie den Fluss verschiedener Gase, wie Luft oder Erdgas, steuern, wenn diese von einem Bereich einer Industrieanlage in einen anderen bewegt werden. In pneumatischen Steuerungssystemen regeln Luftnadelventile den Flüssigkeitsstrom zu Aktuatoren und Zylindern und reduzieren so den Verschleiß. Diese Ventile überwachen und regeln den Gasfluss, wie z.B. von Propan, und ermöglichen eine präzise Steuerung der Durchflussraten.

Wählen Sie Edelstahl mit PTFE-Dichtungen für Kohlenwasserstoffgase, Kraftstoffe oder Schmierstoffe, um chemische Beständigkeit und eine dichte Absperrung zu gewährleisten. Messing mit NBR-Dichtungen eignet sich für nicht-korrosive Niederdruck-Luft- oder Dieselsysteme.

Beispiel: Nadelventil für ein Kraftstoffsystem

Abbildung 5 zeigt, wie ein Dieselmotor mit Diesel und Methan betrieben wird. Das Hauptziel des Systems ist es, Emissionen zu reduzieren und die Kraftstoffkosten zu senken. Dies wird erreicht, indem ein Teil des Diesels durch Methan, einen sauberer verbrennenden Kraftstoff, ersetzt wird.

1. Kraftstoffversorgung und -regelung: Der Motor erhält Diesel aus einem herkömmlichen Dieseltank und Methan aus einem separaten Tank.
2. Nadelventil: Das Nadelventil (D) steuert die Durchflussrate des Methans in das System. Es ermöglicht feine Einstellungen, um sicherzustellen, dass die richtige Menge Methan mit der Luft gemischt wird, bevor es in den Motor gelangt.
3. Durchflussmessung: Der Durchflussmesser (C) misst die Durchflussrate des Methans, um das Kraftstoffgemisch genau zu überwachen und anzupassen.
4. Verbrennung: Methan wird im Gasmischring (A) mit Luft gemischt, bevor es in den Motor (B) gelangt. Diesel dient als Zündkraftstoff, um das Gemisch zu entzünden.

Abbildung 5: Nadelventil für ein Zweistoff-Kraftstoffsystem: Gasmischring (A), Dieselmotor (B), Durchflussmesser (C), Nadelventil (D), volumetrische Kraftstoffmessung (E), zweistufiger Regler für Methan (F)

Nadelventile für Kondensatableiter

Abbildung 6: Kondensatableiter zur Entfernung von Kondensat aus einer Leitung

Ein Kondensatableiter entfernt Kondensat aus Dampf. Manchmal kann Dampf das Ventil des Ableiters vorzeitig schließen, was den Kondensataustritt blockiert und zu unerwarteten Temperaturabfällen führt.

Um dieses Problem zu beheben, kann eine externe Bypassleitung installiert werden (Abbildung 7).

1. Dampfstrom: Dampf (A) wird zunächst vom Kondensatableiter blockiert. Der Dampf strömt dann durch eine Bypassleitung.
2. Nadelventil: Ein Nadelventil in der Bypassleitung lässt einen Teil des Dampfes durch
   1. Das Nadelventil wird so eingestellt, dass der weniger dichte Dampf passieren kann. Das dichtere flüssige Kondensat (B) wird zum Kondensatableiter geleitet.
3. Kondensatablass: Das Kondensat wird durch den Kondensatableiter abgelassen.
4. Entlüftungsfunktion: Wenn der Kondensatableiter über eine Entlüftungsfunktion verfügt, kann ein internes Nadelventil eingeschlossenen Dampf ablassen.

Verwenden Sie Edelstahl mit PTFE-Dichtungen für den Einsatz bei hohen Temperaturen und Kondensat. Edelstahl widersteht thermischen Zyklen, während PTFE eine leckdichte Abdichtung bei schwankendem Druck gewährleistet.

Abbildung 7: Nadelventil (oben) zur Umgehung von Dampf (A) vom Kondensatableiter (unten). Der Kondensatableiter lässt das Kondensat (B) durch.

Druckregelung mit Nadelventilen

Die Durchflussrate ändert sich, wenn der an einem Ventil anliegende Druck variiert. Ein Druckregelventil (Abbildung 8, Kennzeichnung A) wird oft vor dem Nadelventil (Abbildung 8, Kennzeichnung D) installiert, um einen gleichmäßigen Druck und einen konstanten Durchfluss aufrechtzuerhalten. Dies ermöglicht es dem Nadelventil, unabhängig von Schwankungen im Versorgungsdruck konstante Durchflussraten zu liefern.

Abbildung 8: Durchflussregelung mit Nadelventil: Druckregelventil (A), Manometer (B), konstanter Druck (C), Nadelventil (D), konstanter Durchfluss (E) und Last (F).

Häufig gestellte Fragen

Was ist die Hauptfunktion eines Nadelventils in einem Fluidsystem?

Die Hauptfunktion eines Nadelventils ist die präzise Steuerung und stufenlose Einstellung des Flüssigkeitsdurchflusses.

Was macht ein Hochdruck-Nadelventil?

Ein Nadelventil regelt und steuert den Flüssigkeitsdurchfluss präzise in Hochdruckumgebungen. Sie werden in Hydrauliksystemen, Öl- und Gaspipelines und in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzt.