Wie Rückschlagventile funktionieren

Abbildung 1: Rückschlagventil

Ein Rückschlagventil ermöglicht den Durchfluss von Flüssigkeiten und Luft nur in eine Richtung und verhindert einen Rückfluss. Rückfluss kann zu Medienkontamination stromaufwärts, Geräteschäden, Systeminefizienz, erhöhten Wartungskosten und Problemen bei der Einhaltung von Vorschriften führen. Beispielsweise verfügt eine Abwasserleitung über ein Rückschlagventil, um sicherzustellen, dass Abwasser ein System (z.B. ein häusliches Abwassersystem) verlassen, aber nicht wieder eintreten kann.

Inhaltsverzeichnis

• Wie funktioniert ein Rückschlagventil?
• Wofür wird ein Rückschlagventil verwendet?
• Arten von Rückschlagventilen
  • Inline-Federrückschlagventile
  • Schwenkrückschlagventile
  • Kugelrückschlagventile
  • Hubrückschlagventile
  • Y-förmige Rückschlagventile
• Materialien für Rückschlagventile
  • Rückschlagventil aus Edelstahl
  • Rückschlagventil aus Kunststoff
  • Rückschlagventil aus Messing
• Auswahlkriterien
• Symbol für Rückschlagventile
• Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert ein Rückschlagventil?

Öffnungsdruck

Ein Rückschlagventil benötigt eine minimale Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass, um sich zu öffnen und den Mediendurchfluss zu ermöglichen. Dieser minimale Eingangsdruck wird als Öffnungsdruck oder minimale Druckdifferenz des Rückschlagventils bezeichnet. Viele Rückschlagventile haben einen Öffnungsdruck von 1 bar (14,5 psi) oder weniger. Einige haben jedoch höhere Öffnungsdrücke für Anwendungen mit höherem Eingangsdruck vor dem Öffnen des Ventils (z.B. hydraulische Anwendungen).

Schließen

Wenn die Druckdifferenz unter den Öffnungsdruck fällt (Abbildung 2) oder ein Gegendruck entsteht (Strömung vom Auslass zum Einlass), schließt sich das Rückschlagventil. Rückschlagventile können einen Schieber, eine Kugel, eine Membran oder eine Scheibe haben, die gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, um das Ventil zu schließen und den Durchfluss zu blockieren. Schwerkraft oder eine Feder können den Schließvorgang unterstützen.

Abbildung 2: Das Rückschlagventil schließt sich, wenn die Druckdifferenz unter dem Öffnungsdruck des Ventils liegt. Es öffnet sich, wenn der Druck über den Öffnungsdruck steigt.

Einbaurichtung

Ein Einweg-Rückschlagventil erlaubt den Durchfluss nur in eine Richtung. Normalerweise zeigt ein Pfeil auf dem Ventilgehäuse die Durchflussrichtung an. Wenn kein Pfeil vorhanden ist, verwenden Sie Ihren Finger oder einen schmalen Stab, um das Ventil zu öffnen und die Öffnungsrichtung zu verstehen. Wird das Ventil falsch herum eingebaut, kann das Medium nicht durch das System fließen, und der resultierende Druckaufbau kann Schäden verursachen.

Wofür wird ein Rückschlagventil verwendet?

Typische Anwendungen für Rückschlagventile sind:

• Zum Schutz nachgeschalteter Geräte vor Schäden durch Rückfluss
• Zur Verhinderung von Kontamination durch Rückströmung
• Zur Verhinderung von Siphoneffekten
• Zur Aufrechterhaltung einer Vakuumdichtung

Rückschlagventile werden in fast allen Branchen eingesetzt. Sie finden Verwendung in gängigen Haushaltsgeräten wie Geschirrspülern, Waschmaschinen und Abwasserleitungen. In industriellen Umgebungen werden sie in Kesseln, Öfen, Gassystemen, Pumpanwendungen, Vakuumsystemen usw. eingesetzt. Häufig werden sie auch als Aquarium-Rückschlagventile in Wasser- und CO2-Leitungen verwendet.

Rückschlagventile für Wasser

Ein Wasser-Rückschlagventil wird in Trinkwasser-, Abwasser- und Bewässerungsanwendungen eingesetzt. Sanitär-Rückschlagventile für Trinkwasseranwendungen stellen sicher, dass keine Umgebungsmedien (Auslassseite des Ventils) in das System eindringen und das saubere Trinkwasser verunreinigen können.

Bei Abwasseranwendungen gewährleisten sie, dass das Abwasser nicht wieder in das System zurückfließen und einen Überlauf oder zusätzliche Verunreinigungen verursachen kann.

Ein Fußventil wird oft für Wasserpumpanwendungen eingesetzt, um sicherzustellen, dass keine Fremdkörper in die Leitung gelangen und der interne Druck für Ansaugzwecke aufrechterhalten wird.

Tauchpumpen-Rückschlagventile stellen sicher, dass das abgepumpte Wasser nicht durch die Schwerkraft zur Tauchpumpe zurückfließt, wenn die Pumpe ausgeschaltet ist.

Arten von Rückschlagventilen

Es gibt verschiedene Arten von Rückschlagventilen, die jeweils für spezifische Anwendungen konzipiert sind.

Inline-Federrückschlagventile

Inline-Federrückschlagventile verwenden einen Federmechanismus zur Unterstützung des Schließvorgangs. Die Feder gewährleistet eine schnelle Reaktion auf Änderungen der Strömungsrichtung und minimiert das Rückflussrisiko. Sie sind kompakt, können in jeder Ausrichtung installiert werden und eignen sich für Systeme mit geringen Druckdifferenzen.

Abbildung 3: Federbelastetes Inline-Rückschlagventil geöffnet (links) und geschlossen (rechts). Die Funktionskomponenten sind das Ventilgehäuse (A), die Scheibe (B), die Feder (C) und die Führung (D).

Rückschlagklappen

Rückschlagklappen verfügen über eine Klappenscheibe, die sich bei Vorwärtsströmung öffnet. Sie sind einfach konstruiert und eignen sich für Rohre mit großem Durchmesser. Sie bieten minimalen Strömungswiderstand und geringen Druckabfall bei vollständiger Öffnung. Rückschlagklappen schließen durch die Schwerkraft, daher sollten sie nur horizontal installiert werden.

Abbildung 4: Rückschlagklappe. Verschraubter Deckel (A), Scharnier oder Zapfen (B), Ventilgehäuse (C), Klappe (D), Dichtung (E).

Kugel-Rückschlagventile

Kugel-Rückschlagventile verwenden eine Kugel als Schließmechanismus. Ein gängiges Design hat eine Kugel mit einem etwas kleineren Durchmesser als der Kanal, in dem sie ruht. Wenn Flüssigkeit in das Ventil eintritt, drückt sie die Kugel vom Sitz weg und fließt um sie herum. Dieses Design gibt es sowohl mit als auch ohne Feder.

Ein federbelastetes Kugel-Rückschlagventil (Abbildung 5) kann in jeder Ausrichtung installiert werden. Ein Kugel-Rückschlagventil ohne Feder muss vertikal installiert werden, wobei der der Kugel gegenüberliegende Anschluss nach oben zeigen muss. Der Hauptvorteil eines Kugelventils ohne Feder ist, dass es ein Teil weniger gibt, das verschleißen oder ausfallen kann. Abbildung 6 zeigt, dass der Außengewindeanschluss die Seite ist, die am weitesten von der Kugel entfernt ist.

Abbildung 5: Ein Kugelrückschlagventil mit Feder. Dieses Ventil kann in jeder Ausrichtung installiert werden.

Abbildung 6: Ein Kugelrückschlagventil ohne Feder. Dieses Ventil muss vertikal installiert werden und sollte nur für aufwärts gerichteten Durchfluss verwendet werden.

Hubventile

Hubventile haben eine Scheibe oder einen Kolben, der sich vertikal hebt, um den Durchfluss zu ermöglichen. Sie erfordern eine horizontale Installation. Sie haben minimale bewegliche Teile und eignen sich für Schwerlastanwendungen, die häufiges Schalten erfordern. Darüber hinaus sind sie für gesättigten Dampf bis zu 9 bar geeignet.

Abbildung 7: Konstruktion und Funktion eines Hubventils. Hauptkomponenten sind Gehäuse (A), Scheibe (B) und Sitz (C). Bei Rückströmung (links) schließt die Scheibe. Bei normalem Durchfluss (rechts) öffnet sich die Scheibe.

Y-förmige Rückschlagventile

Y-förmige Rückschlagventile haben einen abgewinkelten Strömungsweg, der dem Buchstaben "Y" ähnelt. Diese Ventile reduzieren Turbulenzen und Druckabfall und haben einen geringeren Strömungswiderstand als Inline-Ventile. Ihre Konstruktion ermöglicht es dem Benutzer, das Ventil zu öffnen und interne Teile zu inspizieren, ohne das Ventil aus der Leitung zu entfernen.

Abbildung 8: Federbelastete Y-Rückschlagventile schließen bei geringem Differenzdruck (links) und öffnen, wenn der Eingangsdruck den Öffnungsdruck des Ventils überwindet. Diese Ventile bieten einen nahezu geradlinigen Durchfluss.

Materialien für Rückschlagventile

Rückschlagventil aus Edelstahl

Rückschlagventile aus Edelstahl sind ideal für anspruchsvolle Umgebungen, da sie korrosions-, hitze- und kältebeständig sind. Aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften, einschließlich hoher Festigkeit und Haltbarkeit, haben sie eine lange Lebensdauer. Diese Ventile eignen sich gut für Anwendungen mit hohen Temperaturen und Drücken, wie in der industriellen Verarbeitung, in chemischen Anlagen und in der Öl- und Gasindustrie.

Rückschlagventile aus Edelstahl sind in verschiedenen Güteklassen erhältlich - 304 und 316 sind die gängigsten. Edelstahl der Güte 316 bietet eine erhöhte Beständigkeit gegen Chloride und andere korrosive Substanzen. Er eignet sich für marine und küstennahe Anwendungen. Während Rückschlagventile aus Edelstahl eine außergewöhnliche Leistung bieten, sind sie weniger kosteneffektiv als Messing und Kunststoff.

Hauptmerkmale

• Korrosionsbeständigkeit: Ausgezeichnete Beständigkeit gegen verschiedene korrosive Medien, einschließlich Säuren, Laugen und Chloride. Weitere Informationen finden Sie in unserem Chemikalienbeständigkeitsführer.
• Temperaturtoleranz: Fähigkeit, extreme Temperaturen sowohl hoch als auch niedrig von -25 °C bis 200 °C zu widerstehen.
• Mechanische Festigkeit: Hohe Festigkeit und Haltbarkeit, geeignet für Hochdruckanwendungen bis zu 400 bar.
• Vielseitigkeit: Verfügbar in verschiedenen Güteklassen, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Geeignet für

• Verdünnte und starke Säuren und Basen
• Lösungsmittel
• Alkohole
• Brennbare Gase
• Meerwasser
• Demineralisiertes Wasser
• Luft
• Kohlendioxid
• Öl
• Kraftstoff
• Schmiermittel
• Wasser
• Dampf

Kunststoff-Rückschlagventil

Kunststoff-Rückschlagventile werden häufig in Bewässerungs- und Wassermanagementsystemen eingesetzt. Drei gängige Gehäusematerialien sind PVC, PP und PA. Sie sind korrosionsbeständig gegen die meisten korrosiven Medien wie Meerwasser, Säuren, Basen, Chloridlösungen und organische Lösungsmittel. Vorsicht ist jedoch bei der Verwendung von aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen geboten; überprüfen Sie sorgfältig, ob das Ventilmaterial gegen den spezifischen Kohlenwasserstoff beständig ist.

Hauptmerkmale

• Korrosionsbeständigkeit: Ausgezeichnete Beständigkeit gegen eine Vielzahl korrosiver Medien, einschließlich Meerwasser, Säuren, Basen und Chloridlösungen.
• Temperaturtoleranz
  • PVC: Kann Temperaturen bis zu 60 °C (140 °F) standhalten.
  • PA: Kann Temperaturen bis zu 90 °C (194 °F) standhalten.
  • PP: Kann Temperaturen bis zu 80 °C (176 °F) standhalten.
• Mechanische Festigkeit: Ausreichende Festigkeit für Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Druck.
• Vielseitigkeit: Geeignet für verschiedene Wassermanagement- und Bewässerungssysteme.
• Kosten: Kostengünstiger als Messing und Edelstahl.

Geeignet für

• Alkohole
• Brennbare Gase
• Meerwasser
• Luft
• Öl
• Schmiermittel
• Wasser

Messing-Rückschlagventil

Messing-Rückschlagventile eignen sich hervorragend für Anwendungen mit Luft, Wasser, Öl oder Kraftstoff. Sie sind jedoch nicht beständig gegen Meerwasser oder chloriertes Wasser. Im Vergleich zu Edelstahl ist Messing weniger hitze- und korrosionsbeständig. Es wird typischerweise für Anwendungen mit niedrigerem Druck eingesetzt.

Hauptmerkmale

• Korrosionsbeständigkeit: Mäßige Korrosionsbeständigkeit, jedoch nicht geeignet für Meerwasser oder chloriertes Wasser.
• Temperaturtoleranz: Begrenzte Temperaturtoleranz, im Allgemeinen für Anwendungen mit niedrigen Temperaturen geeignet. Die meisten Messingventile arbeiten bis zu 100 °C (212 °F), einige können jedoch bei höheren Temperaturen eingesetzt werden.
• Mechanische Festigkeit: Ausreichende Festigkeit für Anwendungen mit niedrigerem Druck.
• Vielseitigkeit: Geeignet für verschiedene Anwendungen mit Luft, Wasser, Öl oder Kraftstoff.
• Kosten: Kostengünstiger als Edelstahl.

Anwendungen

• Alkohole
• Luft
• Öl
• Kraftstoff
• Schmiermittel
• Wasser

Auswahlkriterien

Bei der Auswahl eines Rückschlagventils für eine Anwendung sind folgende Kriterien zu berücksichtigen:

1. Gehäusematerial: Verschiedene Materialien haben deutlich unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften. Verstehen Sie die Unterschiede, um sicherzustellen, dass das gewählte Material für Ihre Anwendung geeignet ist. Lesen Sie den obigen Abschnitt für weitere Informationen.
2. Dichtungsmaterial: Gängige Dichtungsmaterialien für Rückschlagventile sind EPDM, NBR, FKM, Teflon, FEP und Metall. Wie beim Gehäusematerial muss auch das Dichtungsmaterial für das Medium der Anwendung geeignet sein.
3. Leitungsgröße für Anschlusspunkte: Wählen Sie ein Ventil mit einer Anschlussgröße, die identisch mit dem System ist, in das Sie es einbauen werden. Wenn das Ventil eine andere Größe hat, benötigen Sie einen Adapter, was die Turbulenz und den Druckabfall über das Ventil erhöht.
   1. Rückschlagventile mit Gewinde können in Zoll oder Millimetern gemessen werden. Lesen Sie unseren Artikel über die richtige Gewindegröße, um mehr zu erfahren.
4. Maximaldruck und Öffnungsdruckanforderung: Wählen Sie ein Ventil mit einem minimalen erforderlichen Druck, der niedriger ist als der normale Betriebsdruck Ihrer Anwendung. Dies verhindert, dass das Ventil flattert oder zu häufig öffnet und schließt. Stellen Sie außerdem sicher, dass die maximale Druckbewertung des Ventils höher ist als der höchste Druck, den Sie in Ihrem System erwarten.
5. Zulassungen: Einige Anwendungen (z.B. Wohnungs- und Gewerbe-Wassersysteme) können Ventile mit Trinkwasserzulassungen erfordern (z.B. NSF ANSI 61).
6. Kv: Der Kv-Wert eines Ventils gibt seinen Durchfluss unter normalen Bedingungen an. Verwenden Sie unsere Kv- und Cv-Rechner, um zu erfahren, welchen Kv-Wert Ihr Ventil haben sollte. Über- oder Unterdimensionierung von Ventilen kann erhebliche Probleme verursachen.
7. Einbaulage horizontal oder vertikal: Federbelastete Rückschlagventile können in jeder Ausrichtung installiert werden. Rückschlagventile, die durch Schwerkraft schließen, sollten horizontal installiert werden. Die einzige Ausnahme sind Kugel-Rückschlagventile aufgrund ihrer Funktionsweise (siehe Abschnitt über Kugel-Rückschlagventile oben).
8. Außenabmessungen: Überprüfen Sie sorgfältig, ob das Rückschlagventil die passende Größe hat, um dort zu passen, wo es eingebaut werden soll.

Rückschlagventil-Symbol

Das P&ID-Symbol für Rückschlagventile ist in Abbildung 9 dargestellt.

Abbildung 9: Das Rückschlagventil-P&ID-Symbol zeigt in die Richtung, in der es den Durchfluss erlaubt, mit einer vertikalen Linie, die anzeigt, dass es keinen Rückfluss zulässt.

Erfahren Sie mehr über andere Ventiltypen in unserem Artikel über Ventil-Grundlagen.

FAQs

Was ist ein Rückschlagventil?

Ein Rückschlagventil ist ein Einwegventil, das Flüssigkeiten in eine Richtung durchlässt, aber jeglichen Fluss in die entgegengesetzte Richtung verhindert.

Was macht ein Rückschlagventil?

Der Hauptzweck eines Rückschlagventils in einem System ist die Verhinderung von Rückfluss, der Geräte beschädigen oder Medien stromaufwärts kontaminieren könnte.

Was sind häufige Probleme bei Rückschlagventilen?

Häufige Probleme bei Rückschlagventilen sind Geräusche, Wasserschlag, Vibrationen, Rückfluss, Festsitzen, Leckage und Verschleiß/Beschädigung von Komponenten.

Kann ein Rückschlagventil Wasserschlag verhindern?

Ein Rückschlagventil kann Wasserschlag verhindern, wenn es schnell reagierend ist, wie ein federbelastetes Rückschlagventil. Dies verhindert Druckstöße, die Schockwellen im Medium erzeugen.