Nadelventile - ihre Funktionsweise

Ein Nadelventil wird verwendet, um die Durchflussmenge von sauberen Gasen oder Flüssigkeiten genau zu steuern. Die stufenweise Einstellung von Spindel und Kolben ermöglicht eine sanfte Durchflusskontrolle. Diese Ventile haben im Allgemeinen niedrige Durchflussraten und einen relativ großen Druckabfall vom Einlass zum Auslass. Die Standardanschlussgrößen für Nadelventile reichen von 1/8" bis 2" (2 bis 12 mm). Die häufigste Anwendung eines Nadelventils ist die Steuerung des Gasflusses, z. B. von Propan in einem Tank.

Inhaltsübersicht

• Wie Nadelventile funktionieren
• Verschiedene Arten von Nadelventilen
• Auswahl des Nadelventils
• Nadelventil-Symbol
• Nadelventil vs. andere Ventile
• Vor- und Nachteile von Nadelventilen
• Verwendung von Nadelventilen
• FAQs

Wie Nadelventile funktionieren

Der Kolben eines Nadelventils hat ein verjüngtes Ende, das sich durch Drehen eines Griffs hebt und senkt, um eine Öffnung zu öffnen oder zu schließen. Abbildung 2 zeigt die Querschnittsansicht eines Nadelventils, seinen Aufbau und die verschiedenen Komponenten. Der Griff (Abbildung 2, Buchstabe D) ist mit dem Kolben, dem sogenannten Schaft (Abbildung 2, Buchstabe E), verbunden. Wenn der Griff gedreht wird, bewegt sich der Stößel durch das Gewinde nach oben oder unten (Abbildung 2, Kennzeichnung F). Die Sicherungsmutter (Abbildung 2, Kennzeichnung A) verhindert, dass sich der Stößel vollständig herausdreht. Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, kommt das spitze (verjüngte) Ende (Abbildung 2, Bezeichnung G) in Kontakt mit dem Ventilsitz, um die Öffnung vollständig abzudichten (Abbildung 2, Bezeichnung C). Häufig ist auch der Ventilsitz verjüngt. Dies ermöglicht eine genaue Kontrolle der Durchflussmenge.

Für den Anschluss des Nadelventils an ein Rohr oder einen Schlauch über den Anschlussstutzen (Abbildung 2, Kennzeichnung B) am Ein- und Ausgang stehen verschiedene Optionen und Größen zur Verfügung. Zum Beispiel mit Gewinde, Flansch oder geschweißt. Das Ventiloberteil ist mit dem Ventilgehäuse verbunden (Abbildung 2, Kennzeichnung H), das aus verschiedenen Materialien wie Messing oder Edelstahl bestehen kann.

Verschiedene Arten von Nadelventilen

Ein handbetätigtes Nadelventil mit Gewinde (wie im vorigen Abschnitt beschrieben) ist der gängigste Typ von Nadelventilen. Zwei weitere Varianten sind:

• Motorisiertes Nadelventil: Diese Nadelventile werden mit einem elektrischen oder pneumatischen Antrieb verbunden, der den Kolben dreht. Diese können ferngesteuert, in einem geschlossenen Kreislaufsystem verwendet und/oder mit einer Zeitschaltuhr versehen werden, um die Durchflussmenge aus der Ferne genau zu steuern.
• Schräges Nadelventil: Diese Nadelventile drehen den Durchfluss vom Einlass um 90 Grad anstelle eines geradlinigen Durchflusses. Es gilt das gleiche Betriebskonzept, aber der 90-Grad-Winkel ermöglicht eine bessere Systemintegration. Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für ein Ecknadelventil.

Auswahl des Nadelventils

Bei der Auswahl eines Nadelventils müssen vier Hauptmerkmale bzw. Anwendungsanforderungen berücksichtigt werden: Werkstoff, Druck, Größe und Temperatur.

Material

Der Werkstoff des Nadelventilgehäuses (Abbildung 2, Kennzeichnung I) wird entsprechend der Anwendung festgelegt. Die gebräuchlichsten Werkstoffe für Ventilgehäuse sind Messing und Edelstahl aufgrund ihrer chemischen Beständigkeit; für spezielle Anwendungen sind jedoch auch andere Werkstoffe erhältlich.

Messing

Nadelventile aus Messing sind für Hydrauliksysteme, Trinkwasser, Hochtemperaturanwendungen und Gasleitungen geeignet. Sie sind ideal für neutrale und nicht-korrosive Medien, wobei sie am häufigsten für Trinkwasseranwendungen eingesetzt werden. Sie sollten jedoch nicht für Salzwasser (Meerwasser), destilliertes Wasser, Säuren oder Chloride verwendet werden.

Edelstahl

Nadelventile aus Edelstahl haben eine ausgezeichnete chemische Gesamtbeständigkeit gegenüber fast allen Medien. Das Material ist sehr widerstandsfähig und kann hohen Temperaturen und Drücken standhalten. Es ist für aggressive und korrosive Medien wie Meerwasser geeignet, es sei denn, der Edelstahl ist ständig dem Salzwasser ausgesetzt, da er korrodiert.

Kunststoff

Kunststoff-Nadelventile werden zur Feinregulierung reiner und korrosiver Flüssigkeiten eingesetzt. Kunststoff kann jedoch weder hohen Temperaturen noch Druck standhalten und wird in der Regel für Anwendungen unter 60 Grad Celsius verwendet.

Druck

Für die Auswahl des richtigen Nadelventils ist es wichtig, die Anforderungen an den Druck in einem System zu kennen. Robuste Nadelventile können Drücke von bis zu 4.000 bis 5.000 psi (275 bis 413 bar) bei 38°Celsius (100° Fahrenheit) bewältigen. Wenn höhere Drücke erforderlich sind, wie z. B. bei hydraulischen Hochdruckanwendungen, sind Hochleistungsventile erhältlich, die einen Druck von bis zu 689 bar (10000 psi) bei 38 °C (100 °Fahrenheit) bewältigen können. Das Design der Vakuumnadel kann mit niedrigem Druck umgehen.

Anschluss- und Düsengröße

Nadelventile sind in einer breiten Palette von Anschluss- und Öffnungsgrößen erhältlich. Die Anschlüsse können mit Stecker oder Buchse ausgeführt werden. Übliche Gewindenormen sind NPT (National American Pipe Thread), BSP (British Standard Pipe) oder metrisch (ISO-Normen). Die am häufigsten verwendeten Nadelventile reichen von 2 bis 12 mm oder 1/8" bis 2". Die richtige Größe der Anschlüsse und Düsen gewährleistet einen effizienten Durchfluss und Systembetrieb mit geringerer Wahrscheinlichkeit von Verschleiß und/oder Leckagen.

Temperatur

Nadelventile sind für Hoch- und Tieftemperaturanwendungen geeignet. Spezifizieren Sie das Ventilgehäuse und das Packungs-/Dichtungsmaterial entsprechend, insbesondere für extreme Temperaturen, um sicherzustellen, dass es den Anforderungen standhält. Die beiden gebräuchlichsten Dichtungsmaterialien sind PTFE (Teflon) für einen Temperaturbereich von -65° Fahrenheit bis 450° Fahrenheit (-54° Celcius bis 232°Celcius) und PEEK (Polyetheretherketon) für eine erhöhte Temperaturbeständigkeit bis zu 600° Fahrenheit (315° C).

Nadelventil-Symbol

Abbildung 4 zeigt das Symbol für ein Nadelventil. Der Schaltplan enthält das Standard-Symbol eines 2-Wege-Ventils mit einem Pfeil, der anzeigt, dass es sich um ein Nadelventil handelt.

Nadelventil im Vergleich zu anderen Ventilen

Nadelventil vs. Kugelhahn

Ein Kugelventil hat eine Kugel mit einem Loch in der Mitte. Die Kugel wird um 90 Grad im oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht, um das Ventil zu öffnen oder zu schließen. Nadelventile verwenden einen nadelförmigen Kolben mit einem verjüngten Ende, um die Flüssigkeit zu blockieren oder durch das Ventil zu leiten. Der Gewindeschaft erleichtert die Feinsteuerung der Kolbenpositionierung.

Kugelhähne sind ideal für Auf-Zu-Absperrungen und werden in der Regel nicht für Drosselzwecke verwendet. Nadelventile eignen sich für Bereiche, in denen eine präzise Flüssigkeitssteuerung unerlässlich ist, z. B. zur Aufrechterhaltung eines idealen niedrigen Flüssigkeitsstroms in einem Vergaser.

Nadelventil vs. Manometerventil

Manometerventile werden verwendet, um einen Prozess von der Instrumentierung zu trennen, z. B. von Messumformern oder Manometern. Manometerventile werden hauptsächlich neben Absperr- und Entlüftungsventilen eingesetzt. Nadelventile dienen zur Absperrung eines Instruments von einem Prozess oder zur Drosselung von Flüssigkeiten.

Vor- und Nachteile von Nadelventilen

Vorteile

• Präzise Durchflusskontrolle, insbesondere bei Anwendungen mit geringem Durchfluss
• Kleine Größe

Benachteiligungen

• Hoher Druckverlust aufgrund der starken Einschränkung des Flüssigkeitsstroms.
• Die Nadel und der Sitz können beschädigt werden, wenn die Flüssigkeit Feststoffe enthält.
• Die Untersuchung des Nadelventilgriffs gibt keinen Aufschluss darüber, ob das Ventil geöffnet oder geschlossen ist.

Verwendung von Nadelventilen

Nadelventile werden aufgrund ihrer Fähigkeit, Durchflussmengen präzise zu steuern, in allen Fluidsteuerungsanwendungen eingesetzt. Durch die Auswahl des geeigneten Ventilmaterials und der passenden Größe für Temperatur und Druck können sie für fast alle Reingase oder Flüssigkeiten verwendet werden. Eine der häufigsten Verwendungen von Nadelventilen ist die Überwachung des Gasflusses, z. B. von Propan, in einem System. Ein Propannadelventil sperrt den Durchfluss genau ab und/oder regelt die Durchflussmenge, wodurch die Verbrennungsrate für verschiedene Anwendungen kontrolliert wird.

Nadelventile finden in den folgenden Bereichen breite Anwendung:

1. Nadelventile werden in Dämmen, Stauseen, Kraftwerken und Wasserverteilungssystemen zur Regelung von Wasserdruck und Durchflussmenge eingesetzt.
2. Nadelventile werden in automatischen Verbrennungssteuerungssystemen eingesetzt, um den Kraftstofffluss zu regeln.
3. Diese Ventile werden üblicherweise zum Absperren eines Manometers oder zur Regelung der Durchflussmenge in Durchflussmessgeräten verwendet.
4. Nadelventile steuern den Luftstrom zu den Zylindern, um die Kolbengeschwindigkeit zu kontrollieren.

In unserem Artikel über Nadelventilanwendungen finden Sie eine umfassende Liste von Anwendungsbereichen für Nadelventile.

FAQs

Was ist ein Nadelventil?

Ein Nadelventil ist ein Drosselventil, das häufig verwendet wird, um die Durchflussmenge von Flüssigkeiten präzise zu steuern.

Wofür wird ein Nadelventil verwendet?

Ein Nadelventil regelt den Flüssigkeitsstrom durch ein Gerät oder System. Das Ventil besteht aus einem kleinen Kolben mit einer nadelähnlichen Form und einem verjüngten Ende.

Verändert ein Nadelventil den Flüssigkeitsdruck?

Nadelventile werden zur Regulierung des Flüssigkeitsstroms und des Drucks in einem System verwendet.