Typen von Nadelventilen

Es gibt drei allgemeine Ausführungen von Nadelventilen: gerade, Eck- und Mehrwegeventile. Darüber hinaus können Nadelventile manuell, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden. Dieser Artikel befasst sich mit all diesen Arten von Nadelventilen, um dem Benutzer zu helfen, ihre Funktionsweise zu verstehen und das beste Nadelventil für eine bestimmte Anwendung auszuwählen. Lesen Sie unseren umfassenden Artikel über Nadelventile, um mehr über die Funktionsweise, die Anwendungen und den Auswahlprozess von Nadelventilen zu erfahren!

Inhaltsübersicht

• Gerades Nadelventil vs. Schrägnadelventil
• Mehrwege-Nadelventil
• Automatisiertes Nadelventil
• Nadelventilspitzen
• FAQs

Gerades Nadelventil vs. Schrägnadelventil

Die Bezeichnung von geraden und eckigen Nadelventilen bezieht sich auf die Ausrichtung der Einlass- und Auslassöffnungen im Verhältnis zueinander. Ein gerades Nadelventil hat einen Einlass und einen Auslass in einer geraden Linie (180° zueinander), so dass ein gerader Durchfluss durch das Ventil möglich ist. Ein Schrägnadelventil hat einen Einlass und einen Auslass, die im Winkel von 90° zueinander stehen.

Aufgrund des inneren Aufbaus nimmt der Durchfluss durch ein gerades Nadelventil einen Zickzack-Weg, der auch als gewundener Weg bezeichnet wird. Das bedeutet, dass der Druckabfall durch das Ventil höher ist als bei einem Schrägnadelventil, bei dem sich der Durchfluss in einem 90°-Winkel bewegt.

Ähnlichkeiten

• Größe Nadelventile sind klein. DN25 (33,4 mm) ist in der Regel die größte Größe, die es für die meisten Anwendungen gibt.
• Konstruktion des Vorbaus Normalerweise haben Nadelventile ein verjüngtes Schaftende, das perfekt in den Ventilsitz passt. Außerdem haben viele Nadelventile eine steigende Spindel.
• Vorbau-Anschlag: Beide Ventiltypen können mit einem Stopfen versehen sein, der verhindert, dass die Spindel vollständig aus dem Ventilkörper herauskommt. Ein Nadelventil ohne Stopfen ist nicht für die Verwendung mit gefährlichen Medien geeignet.
• Bedienung: Je weiter ein Nadelventil geöffnet ist, desto geringer ist der Druckabfall.
• Medien: Saubere Medien sind notwendig. Feststoffe und Schlämme können leicht in einem Nadelventil stecken bleiben.
• Anwendungen Beide Arten von Nadelventilen können den Durchfluss kontinuierlich modulieren. Übliche Anwendungen sind:
  • Kontrolle des Durchflusses in Dosiergeräten.
  • Steuerung des Wasserdrucks und der Durchflussmenge in Staudämmen, Reservoirs, Wasserverteilungs- und Kraftwerkssystemen.
  • Steuerung des Luftstroms zu Pneumatikzylindern, um die Geschwindigkeit des Kolbens zu kontrollieren.
  • Steuerung des Kraftstoffflusses in automatischen Verbrennungsregelungssystemen.

Unterschiede

Fließweg

Ein gerades Nadelventil hat einen so genannten gewundenen Strömungsweg (Abbildung 2), d. h. der Durchfluss dreht sich mehrmals zwischen Ein- und Auslass. Der Durchflussweg eines Schrägnadelventils ist nicht gewunden und verläuft vom Einlass zum Auslass in einer fast 90°-Drehung (Abbildung 3).

Druckabfall und Kavitation

Ein gerades Nadelventil hat einen wesentlich höheren Druckabfall als ein Schrägnadelventil. Daher sind gerade Nadelventile anfälliger für Kavitation und Ablagerungen als Eckventile. Diese beiden Phänomene treten auf, wenn sich eine Druckzone bildet, die niedriger ist als der Dampfdruck der Flüssigkeit und ein Teil der Flüssigkeit in Gas übergeht. Der Unterschied zwischen den beiden Phänomenen besteht darin, dass sich die Kavitation umkehrt (Gas wird wieder flüssig, wenn der Druck steigt), während das Flashen nicht stattfindet (Gas bleibt gasförmig).

Unabhängig davon, ob es sich um Kavitation oder Flashen handelt, besteht die Möglichkeit, dass Gasblasen platzen und Schockwellen verursachen, die in der Nähe von Ventilkomponenten oder -wänden mit der Zeit schwere Schäden verursachen können.

Installation

Wie bereits erwähnt, sind Nadelventile klein und benötigen nicht viel Platz beim Einbau. Die Wahl zwischen den beiden kommt auf das System an, für das sie benötigt werden. Ein Eckventil hat die zusätzliche Funktion eines Kniestücks.

Mehrwege-Nadelventil

Mehrwege-Nadelventile haben einen Standard-Einlass und mehrere Auslassöffnungen, in der Regel zwei Auslassöffnungen, gelegentlich aber auch mehr, je nach Anwendung. Der/die zusätzliche(n) Auslassöffnung(en) ermöglicht/ermöglichen die Installation verschiedener Instrumente, typischerweise Druckmessgeräte.

Zum Beispiel kann ein Manometer direkt in das Mehrwege-Nadelventil eingebaut werden. Der Hauptvorteil dieses Aufbaus besteht darin, dass die Anzahl der Installationspunkte in den Rohrleitungen geringer ist, wodurch die Gefahr von Leckagen oder Ausfällen an einer Verbindungsstelle verringert wird.

Automatisches Nadelventil

Automatisierte Nadelventile können entweder hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch arbeiten. Ein Vorteil eines automatisierten Ventils ist, dass kein Bediener anwesend sein muss. Allerdings sind für jede Art von automatisiertem Ventil zusätzliche Geräte erforderlich. Elektrisch betätigte Ventile benötigen Strom, pneumatische Nadelventile benötigen ein pneumatisches System und hydraulische Ventile benötigen ein hydraulisches System und Strom. Temperatur- und Durchflusssensoren steuern in der Regel die Stellantriebe von automatischen Nadelventilen. Da es sich bei Nadelventilen um Drehventile handelt, d. h. die Ventilspindel muss sich um mehr als 360° drehen, um das Ventil vollständig zu öffnen oder zu schließen, muss dies bei der Wahl des Antriebstyps berücksichtigt werden. Einige Stellantriebe sind nur für Schwenkarmaturen geeignet (Armaturen, die sich durch eine 90°-Drehung der Spindel öffnen oder schließen).

Elektronisches Nadelventil

Ein Elektromotor oder eine Magnetspule kann ein Nadelventil elektronisch betätigen. Eine Magnetanordnung erfordert eine Gleichstromquelle und eine Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM). Ein PWM-Controller empfängt eine bestimmte Gleichspannung und schaltet sie schnell ein und aus, wodurch die Spannung proportional in den Magneten eingespeist wird. So kann der Magnet die Spindel des Nadelventils proportional zwischen ein und aus bewegen, statt nur ein oder nur aus zu haben.Je nach Motor benötigt ein Elektromotor Gleich- oder Wechselspannung zum Betrieb. Es steuert ein Getriebe, das die Spindel des Nadelventils zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen bewegt, wobei die Spindel an jedem beliebigen Punkt angehalten werden kann.

Pneumatisches Nadelventil

Ein pneumatisch betätigtes Nadelventil wird in der Regel mit einem pneumatischen Drehantrieb betrieben. Pneumatische Antriebe können entweder Vierteldreh- oder Drehantriebe sein; ein Nadelventil erfordert einen Drehantrieb. Ein pneumatischer Drehantrieb kann ein Kolben oder eine Membran sein, die direkt auf ein manuelles Nadelventil montiert wird. Diese Antriebe sind in den Konfigurationen Luft-zu-Offen (normalerweise geschlossen) und Luft-zu-Schließen (normalerweise offen) erhältlich. Zum Betrieb dieser Ventile wird saubere Luft aus einem zentralen Druckluftsystem benötigt.

Die Auswahl des richtigen pneumatischen Antriebs für ein manuelles Nadelventil hängt von der Größe des Ventils, dem Systemdruck und dem verfügbaren Luftdruck ab. Verschiedene Ventilhersteller haben unterschiedliche Spezifikationen für diese drei Kriterien. Es ist wichtig, vor dem Kauf das Datenblatt des Ventils zu konsultieren, um festzustellen, ob es für eine bestimmte Anwendung geeignet ist.

Hydraulik-Nadelventil

Ein hydraulisch betätigtes Nadelventil funktioniert ähnlich wie ein pneumatisch betätigtes Nadelventil. Anstelle von Druckluft zur Bewegung eines Kolbens oder einer Membrane wird jedoch eine Hydraulikflüssigkeit (in der Regel Öl) verwendet. Durch die Verwendung von Hydraulikflüssigkeit, die nicht komprimierbar ist und eine Kraftvervielfachung ermöglicht, können hydraulische Aktuatoren mehr Kraft auf das Nadelventil übertragen.

Hydraulische Aktuatoren liefern durch Kraftvervielfachung eine große Kraft und sind aufgrund der Nichtkomprimierbarkeit der Flüssigkeit stabil. Ein hydraulischer Stellantrieb ist ideal, wenn eine große Kraft zur Betätigung der Armatur erforderlich ist, z. B. beim Einsatz im Frischdampfsystem eines Kernkraftwerks.

Ein typischer hydraulischer Kolbenaufbau besteht aus einem Zylinder mit einer Feder, einem mit dem Ventilschaft verbundenen Kolben sowie einer Zu- und Rückleitung für die Hydraulikflüssigkeit. Der Kolben unterteilt die zylindrische Kammer in zwei Teile, einen oberen und einen unteren. Die Feder befindet sich im oberen Teil, und die Hydraulikflüssigkeit wird der unteren Kammer zugeführt und von dort zurückgeführt.

Wenn sich keine Hydraulikflüssigkeit in der unteren Kammer befindet, ist das Nadelventil vollständig geschlossen. Die der Kammer zugeführte Hydraulikflüssigkeit wirkt gegen die Federkraft, hebt den Kolben an und öffnet das Ventil. Die Steuerung der Flüssigkeitsmenge, die der unteren Kammer zugeführt wird, ermöglicht eine präzise Steuerung der Öffnung des Nadelventils zwischen vollständig geschlossen und vollständig geöffnet.

Nadelventilspitzen

Die Spitze des Nadelventils hängt davon ab, ob es sich um ein allgemeines oder ein stark beanspruchtes Ventil handelt.

Nadelventil für allgemeine Anwendungen

Ein allgemeines Nadelventil hat eine Packung oben auf der Spindel, so dass die Spindel mit dem Medium in Berührung kommt. Die drei verfügbaren Vorbauspitzen sind regulierend, v-förmig und mit weichem Sitz.

• Regulierung: Regulierende Stammspitzen haben die besten Regulierungseigenschaften. Aufgrund des feineren Gewindes muss sich der Ventilschaft stärker drehen, um das Ventil zu öffnen oder zu schließen.
• Weicher Sitz: Vorbauten mit weichem Sitz widerstehen schmutzigen Medien, die andere Vorbautypen beschädigen können.
• Vee: V-Ventilspindeln sind die gängigsten Spindeltypen für Nadelventile. Sie haben bessere Regulierungseigenschaften als weiche Sitze, aber schlechtere als regulierende Vorbautypen.

Nadelventil für hohe Beanspruchung

Ein stark beanspruchtes Nadelventil hat eine Packung über dem Gewinde und eine Überwurfmutter, um eine versehentliche Demontage zu verhindern. Der primäre Spindeltyp, der bei diesem Ventil verwendet wird, ist ein stumpfer und kugelförmiger Typ. Eine stumpfe und kugelförmige Stielspitze ist an der Unterseite rund. Sie dreht sich auf dem Schaft, wenn dieser in den Sitz eintaucht. So schleift der Schaft nicht in den Ventilsitz und verursacht keine Schäden.