Stopfenventile Wie sie funktionieren und wie man sie auswählt

Juli 19, 2023 von Scott Louis Simonson

Stopfenventile: Wie sie funktionieren und wie man sie auswählt

Ein Absperrventil in einem industriellen System

Abbildung 1: Ein Absperrventil in einem industriellen System

Kegelventile sind bekannt dafür, dass sie den Durchfluss leicht regulieren können, indem sie bidirektionale, drosselnde und Ein/Aus-Funktionen bieten. Diese Ventile haben viele Funktionen in industriellen Anwendungen, die von der Gasverarbeitung über die Erdölindustrie bis hin zur chemischen Industrie reichen. Sie können verschiedene Arten von Flüssigkeiten handhaben, einschließlich korrosiver und entflammbarer Flüssigkeiten. In diesem Artikel werden die Funktionsweise, die typischen Anwendungsbereiche und die Auswahl von Kükenhähnen näher untersucht.

Inhaltsübersicht

Kegelventilkonstruktion

Die typische Konstruktion eines Kegelventils besteht aus mehreren Schlüsselteilen, die zusammen ein robustes und zuverlässiges Ventil für verschiedene industrielle Anwendungen ergeben. Je nach Anwendungsfall kann das Kegelventil mit zusätzlichen Merkmalen wie Dichtungen ausgestattet sein, um die Dichtheit zu verbessern.

  • Körper: Das Gehäuse eines Kegelventils ist in der Regel zylindrisch oder kugelförmig und besteht aus dauerhaftem Material wie Gusseisen, rostfreiem Stahl oder legiertem Stahl.
  • Plug: Der Kegel öffnet oder verschließt den Durchflussweg. Er ist in der Regel zylindrisch oder konisch und weist in der Mitte ein Loch oder eine Öffnung auf.
  • Stem: Die Spindel verbindet den Kegel mit dem Antrieb.
  • Haube: Das Oberteil deckt den Ventilkörper ab und sorgt für einen dichten Abschluss nach oben. Sie wird in der Regel mit Schrauben an der Karosserie befestigt, kann aber auch angeschraubt oder angeschweißt werden.
  • Betätigungselement: Der Antrieb dreht die Spindel, die wiederum den Kegel dreht. Kegelventilantriebe können manuell (Griff), elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch sein.

2-Anschluss- vs. 3-Anschluss-Kegelventil

Kegelventile können als 2-Wege-Ventile oder 3-Wege-Ventile ausgeführt sein. Ein 2-Anschluss-Kegelventil ist die typische Ausführung mit einem Einlass und einem Auslass. Der Kegel lässt entweder den Durchfluss zu, blockiert ihn oder drosselt ihn. Ein 3-Wege-Kegelventil kann jedoch unterschiedliche Ausführungen haben:

  • L-Anschluss-Kegelventil: Ein L-Anschluss-Kegelventil ermöglicht den Durchfluss von einem Anschluss zu zwei Auslässen oder umgekehrt. Allerdings können nicht alle Anschlüsse gleichzeitig durchströmt werden.
  • T-Anschluss-Kegelventil: Ein T-Anschluss-Kegelventil ermöglicht den Durchfluss zwischen zwei beliebigen Anschlüssen oder allen drei gleichzeitig. Dies ermöglicht komplexere Anwendungen zum Schalten oder Umleiten von Strömen.

Ungeschmiertes vs. geschmiertes Kegelventil

Kegelventile können ungeschmiert oder geschmiert sein:

  • Ungeschmiert: Ungeschmierte Kegelventile haben eine Elastomermanschette, die über den Kegel passt und die Reibung zwischen den beweglichen Teilen reduziert. Diese Art von Kegelventil erfordert weniger Wartung, da es nicht nachgeschmiert werden muss. Allerdings kann sich die Hülse im Laufe der Zeit und bei Gebrauch abnutzen.
  • Geschmiert: Geschmierte Kegelventile verwenden ein Schmiermittel, um die Reibung im Ventil zu verringern und eine bessere Abdichtung zu gewährleisten. Diese Art von Kegelventil ist für höhere Drücke, Temperaturen und abrasive Materialien geeignet. Wie bereits erwähnt, nutzt sich das Schmiermittel jedoch ab und muss regelmäßig ersetzt werden.

Funktionsprinzip des Kegelventils

Kegelventile haben ein einfaches Funktionsprinzip, das auf der Drehbewegung des Kegels zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms beruht:

  1. Offene Stelle: Wenn die Spindel zum Öffnen des Ventils gedreht wird, richtet sich der hohle Teil des Kegels auf den Flüssigkeitsstrom aus. Die Flüssigkeit kann ungehindert durch das Ventil fließen.
  2. Der Übergang zwischen offenen und geschlossenen Positionen: Wenn der Kegel von offen nach geschlossen oder umgekehrt gedreht wird, wird ein Teil des hohlen Teils des Kegels verschlossen, wodurch der Durchfluss eingeschränkt und gedrosselt wird.
  3. Geschlossene Position: In der geschlossenen Stellung blockiert der feste Teil des Kegels den Durchflussweg und verhindert, dass Flüssigkeit durch das Ventil fließt.

Funktionsprinzipien von L- und T-Anschluss-Kegelventilen

L- und T-Anschluss-Kegelventile haben einzigartige Funktionsprinzipien, die mit den Anschlusskonfigurationen der Kegel zusammenhängen:

  • L-Anschluss-Kegelventil: Der Durchflussweg durch ein L-Anschluss-Kegelventil ist L-förmig. Wenn der Kegel um 90° gedreht wird, ändert sich der Durchflussweg von einem Anschluss zum anderen. Dies ermöglicht einfache Anwendungen zur Umleitung von Strömungen.
  • T-Anschluss-Kegelventil: Der Durchflussweg durch ein T-Port-Kegelventil ist T-förmig. Wenn der Stecker in verschiedene Positionen gedreht wird, kann er entweder alle drei Anschlüsse verbinden, zwei Anschlüsse verbinden und den dritten blockieren oder alle Anschlüsse blockieren. T-Port-Kegelventile eignen sich zum Verteilen, Mischen oder sogar Absperren des Durchflusses.

Vorteile und Nachteile

Stopfenventile haben die folgenden Vorteile:

  • Einfache Konstruktion und Bedienung
  • Dauerhaftigkeit
  • Schneller Betrieb
  • Dichter Verschluss
  • Vielseitigkeit
  • Durchflusskontrolle

Stopfenventile haben die folgenden Nachteile

  • Geschmierte Kegelventile müssen regelmäßig gewartet werden.
  • Bei nicht geschmierten Kegelventilen ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass sie undicht werden, wenn die Elastomermanschette abgenutzt ist.
  • Kegelventile bieten Drosselungsmöglichkeiten, aber nur in begrenztem Umfang.

Anwendungen von Stopfenventilen

Kegelventile werden in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt, da sie Durchflussmengen regeln, den Durchfluss stoppen und starten und sowohl Richtungs- als auch Drosselungsmöglichkeiten bieten. Typische Anwendungen für Kegelventile sind:

  • Gasverarbeitende Industrie: Stopfenventile werden in Gasaufbereitungsanlagen eingesetzt, da sie hohen Drücken und Temperaturen standhalten können. Außerdem sorgen sie für eine dichte Abdichtung, die für den Umgang mit Gasen erforderlich ist.
  • Erdöl- und Chemieindustrie: Stopfenventile können verschiedene Flüssigkeitseigenschaften bewältigen, einschließlich korrosiver, entflammbarer, giftiger und dickflüssiger Flüssigkeiten. Damit sind sie ideal für die Erdöl- und Chemieindustrie.
  • Ein/Aus-Steuerung: Kegelventile ermöglichen eine schnelle und zuverlässige Ein- und Ausschaltsteuerung von Medien.
  • Umgang mit Flüssigkeiten: Stopfenventile können hohe Durchflussraten bewältigen und widerstehen dem Durchfluss nur minimal, wodurch sie sich für Anwendungen mit Flüssigkeiten eignen.
  • Kontrolle der Drosselung: Kegelventile können Durchflussmengen regulieren.
  • Flüssigkeiten mit hoher Viskosität: Stopfenventile eignen sich gut für hochviskose Flüssigkeiten, da sie einen geraden Fließweg haben.
  • Hochtemperaturanwendungen: Stopfenventile halten hohen Temperaturen gut stand.
  • Kontrolle des Vakuums: Stopfenventile bieten eine ausreichend zuverlässige Abdichtung für Vakuumanwendungen.

Ungeeignete Anwendungen

Wie oben dargestellt, sind Kükenhähne für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Es gibt jedoch einige Systemfaktoren, die dazu führen können, dass Stopfenventile nicht ideal sind:

  • Anwendungen mit extrem hohem Druck: Kükenhähne haben in der Regel niedrigere Druckstufen als Kugelhähne und Schieber. Daher sind Kükenhähne möglicherweise nicht für Anwendungen mit sehr hohem Druck geeignet.
  • Sehr präzise Durchflusskontrolle: Ventile können zwar den Durchfluss drosseln, sind aber nicht so präzise wie andere Ventiltypen, z. B. Durchgangsventile.
  • Anwendungen im Sanitärbereich: Stopfenventile sind nicht die beste Wahl für Anwendungen, die hohe hygienische Anforderungen stellen. Membranventile sind für diese Art von Anwendungen gut geeignet.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Kükenhähne im Vergleich zu anderen Ventiltypen abschneiden, lesen Sie unsere Artikel über Kükenhahn vs. Kugelhahn und Kükenhahn vs. Schieberventil.

Auswahlkriterium

Beachten Sie bei der Auswahl eines Kegelventils die folgenden Faktoren:

  • Flüssigkeitstyp: Geschmierte Kegelventile eignen sich besser für korrosive, hochtemperatur- und druckbelastete sowie abrasive Medien.
  • Bedarf an Flusskontrolle: Für eine einfache Ein/Aus-Regelung reicht ein 2-Wege-Kegelventil aus. Ein 3-Wege-Kegelventil kann Umleitungs- und Mischvorgänge ermöglichen.
  • Wartungsmöglichkeiten: Wenn eine regelmäßige Schmierung nicht möglich ist, ist ein ungeschmiertes Kegelventil die bessere Wahl.
  • Materialverträglichkeit: Stellen Sie sicher, dass das Material des Ventils mit dem Medium kompatibel ist. Bei korrosiven Medien kann zum Beispiel ein Kunststoff- oder speziell beschichteter Stopfen erforderlich sein.
  • Größe und Endanschlüsse: Die Größe des Ventils muss mit der Größe der Rohrleitung übereinstimmen. Die Endanschlüsse (z. B. Gewinde, Schweißnähte, Flansche) sollten mit der bestehenden Rohrleitung kompatibel sein, um die Installation zu erleichtern.

FAQs

Wozu dient ein Stopfenventil?

Ein Kegelventil ist ein Regelventil mit Vierteldrehung, das in erster Linie für die Regelung des Durchflusses verwendet wird. Außerdem verfügt es über geringe Drosselungsmöglichkeiten.

Ist ein Stopfenventil ein Absperrventil?

Ja, ein Kükenventil kann als Absperrventil verwendet werden.

Was ist der Unterschied zwischen einem Kegelventil und einem Schieberventil?

Kükenhähne sind einfacher und schneller zu bedienen als Schieber.