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5 Min. Lesezeit

Finden Sie das richtige Ventil für Ihre Anwendung

Ventile sind Bauteile, mit denen der Durchfluss von Flüssigkeiten oder Gasen gesteuert werden kann. Je nach chemischen und physikalischen Eigenschaften des durchfließenden Fluids und wie die Steuerung erfolgen soll, gibt es eine Vielzahl an Ventil-Bauarten, von denen wiederum zahlreiche Varianten auf ganz spezifische Anwendungen ausgelegt sind.
Deshalb ist bei der Planung neuer Fluidsysteme, der Realisierung von Erweiterungen oder Modifizierungen bestehender Systeme sehr genau zu überlegen, welche Spezifikationen jedes vorgesehene Ventil aufweisen muss, um seiner Aufgabe optimal gerecht zu werden.

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Ventile sind demnach in einem Fluidsystem äußerst wichtige Komponenten. So beeinflusst die Ventilauswahl die Gesamtanlage des Fluidsystems hinsichtlich:

  • Leistungsfähigkeit
  • Wirtschaftlichkeit/Effizienz
  • Dauer der Ausfallzeiten durch Instandsetzung
  • Sicherheitsrisiken

Ein besonderer Aspekt betrifft die Tatsache, dass in aller Regel Fluidsysteme, z.B. der petrochemischen Industrie, auf eine sehr lange Nutzungsdauer ausgelegt sind. Das bedeutet zum einen, dass die verbauten Komponenten ihren Spezifikationen entsprechend ebenfalls eine sehr lange Lebensdauer aufweisen sollten. Wo dies nicht möglich ist und die Bauteile vorzeitig ausgetauscht werden müssen, werden sie üblicherweise identisch ersetzt - es folgt also ein baugleiches Teil mit denselben Spezifikationen nach.
Folglich ist es entscheidend, schon beim ersten Mal bei der Auswahl des geeigneten Ventils äußerst sorgfältig vorzugehen. Sollte sich im Verlauf des Fluidsystembetriebs herausstellen, dass das bestehende Ventil nicht die Erwartungen an die Lebensdauer erfüllt hat, ist eine Analyse der Gründe angebracht und gegebenenfalls die Auswahl anhand neuer Spezifikationen zu treffen.

Sechs Kriterien zur Bestimmung der geforderten Ventil-Eigenschaften

Als Orientierung für die beste Ventilauswahl gelten die Betriebsbedingungen, für die sie vorgesehen sind. Diese bestimmen die jeweiligen Eigenschaften, welche die Ventile aufweisen sollten bzw. bei der Auswahl zu berücksichtigen sind:

  • Aufgabe (absperren, umleiten, regeln)
  • Durchflussrate bzw. Durchflusskoeffizient Kv
  • Durchflussmedium
  • Betriebstemperatur
  • Druckbeaufschlagung
  • Anschlusstechnik

Hinsichtlich der Aufgabe können Ventile eine Rohr- oder Schlauchleitung auf unterschiedliche Weise öffnen oder schließen, z.B. den Durchfluss schlagartig stoppen oder in Gang setzen, ihn allmählich steigern oder reduzieren. Folglich gibt es z.B. Druckregelventile, Rückschlagventile, Absperr- oder Dosierventile.

Im Sinne einer optimalen Erfüllung ihrer Aufgabe sollten keine Ventile verwendet werden, die anbieten, zwei Aufgaben gleichermaßen zu erfüllen. Beispielsweise sind Zwei-Wege-Kugelventile ursprünglich und bauartbedingt für die reine Auf-Zu-Funktion bestimmt. Es gibt auf dem Markt jedoch auch Produkte mit zusätzlicher Drosselfunktion. In der Regel sind solche Komponenten Kompromisslösungen an Stellen, wo zugunsten höchster Sicherheit und Langlebigkeit keine Kompromisse gemacht werden sollten. Ist eine variable Durchflussbegrenzung (kontinuierlich oder in Stufen von „ganz offen“ bis „ganz zu“) erforderlich, sind Nadel-, Dosier oder Regulierventile zu empfehlen.

Die Durchflussrate oder der Durchflusskoeffizient (Kv) des Fluidsystems bestimmt die Dimensionierung des Ventils. Der Kv-Wert bezieht sich auf Wasser bei einer Temperatur von 5 °C - 30 °C und gibt die Menge an, die bei einer Druckdifferenz von 0,98 bar in 1 Minute durch das Ventil fließt.

Die Kv-Wert-Berechnung bei Gasen ist etwas schwieriger, da neben dem Volumendurchfluss (l/min, m3/h) weitere Einflussgrößen berücksichtigt werden müssen: die Dichte des Mediums (kg/m3, temperaturabhängig), der Eingangs- und Ausgangsdruck (bar) sowie daraus resultierend der Differenzdruck.

Die Dimensionierung entsprechend Kv-Wert ist das Eine. Das Andere ist die Bohrungsgröße, die letztlich die Durchflussmenge bestimmt. Ist diese Bohrungsgröße variabel ausgelegt, kann wie z.B. bei einem Nadelventil die Durchflussmenge je nach Anforderung reduziert und wieder gesteigert werden.

Neben dem Kv-Wert ist daher auch zu berücksichtigen, ob das Ventil in der Lage sein muss, den Durchfluss mengenmäßig variabel zu steuern und speziell darauf ausgelegt ist.

Je nach Durchflussmedium ist auch der Werkstoff, aus dem das Ventil besteht, ein Auswahlkriterium. Dabei geht es nicht nur darum, ob es sich um ein gasförmiges oder flüssiges Medium handelt, sondern auch um die chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie die Temperatur des Mediums. So stellen sich für die richtige Ventil-Auswahl z.B. folgende Fragen: ist das Medium stark oxidativ oder ätzend? Enthält es abrasive Stoffe? Wie ist die Viskosität? Mit welcher Temperatur und Geschwindigkeit durchfließt das Fluid das Ventil?

Jedes dieser Kriterien beeinflusst die Wahl des Werkstoffs, der dem direkten Kontakt mit dem Fluid ausgesetzt ist wie z.B. die Innenwände des Ventilköpers, die Spindelspitzen, Ventilklappen und das Dichtungsmaterial. Auch diese Teile müssen so beschaffen sein, dass sie weder oxidieren, verspröden noch durch Spannungsrisse vorzeitig unbrauchbar werden.

Die Druckbeaufschlagung sagt aus, bei welchem Druck das Ventil im Normalbetrieb, dem so genannten Betriebsdruck, am besten arbeitet und somit die optimale Lebensdauer erreicht. Der zweite Wert betrifft den Auslegungsdruck. Dieser ist der maximale Druck, der vom Hersteller genannt wird, bis zu dem das Ventil seine Funktion ohne Einschränkung erfüllt. Zu bedenken ist jedoch, dass sich die Lebensdauer des Ventils bei wiederholter Belastung bis zum Auslegungsdruck deutlich verkürzen kann. In der Regel sind der Druck- und Temperaturbereich, in welchem das Ventil zuverlässig arbeitet, vom Hersteller angegeben. Da Druck und Temperatur sehr oft voneinander abhängig sind (je höher die Temperatur, desto höher steigt auch der Druck und umgekehrt), sollte die Regel eingehalten werden, dass der maximale Betriebsdruck umso niedriger gehalten werden sollte, je höher die Fluidtemperatur ist.

Die Anschlusstechnik sorgt für die Integration des Ventils in das Fluidsystem durch Verbindungselemente zur Rohrleitung. Hier gibt es zahlreiche Möglichkeiten, die jedoch alle das Ziel haben sollten, die Verbindungen leckagesicher zu gestalten, seien es Rohrverschraubungen oder -verschweißungen, Gewindeanschlüsse oder Flansche. Wie das Ventil selbst, müssen auch die Verbindungen druck- und temperaturresistent sein. Bei der Ventilauswahl ist also auch darauf zu achten, welche Endanschlüsse möglich sind und diese den Anforderungen während des Anlagenbetriebs langfristig gerecht werden.

Swagelok-Ventile, die jeder Anforderung im langfristigen Fluidbetrieb gerecht werden

Swagelok Ventile decken alle Anforderungen des Betriebs von Fluidsystem-Anlagen ab. Sie zeichnen sich ausnahmslos durch höchste Qualität und hervorragende Eigenschaften aus:

  • zuverlässig leckdicht
  • bewährt und sicher auch in kritischen Anwendungen
  • lange Lebensdauer
  • getestet in Extremsituationen
  • weltweit im Einsatz
Das Swagelok-Produktangebot enthält u.a.: Kugelhähne, Faltenbalg gedichtete Ventile, Be- und Entlüftungsventile, Rückschlagventile, Membranventile, Rohrbruchsicherungsventile, Nadelventile, Prozesskopplungsventile, Absperr- und Regulierventile, Kükenhähne, Überströmventile, Dosierventile, Umschaltventile, Atomschicht-Sedimentierungs-Ventile, Ventilblöcke, Ventilsperren.

Alle Ventile verfügen über:

  • eine Vielzahl von Endanschlüssen, darunter prüflehrenfähige Swagelok Rohrverschraubungen
  • weite Druck- und Temperaturbereiche
  • Standard- und Spezialreinigungsoption für hochreine und ultrahochreine (UHP) Anwendungen

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Bild: Kugelhähne der Serie GB

Kurzbeschreibung der Swagelok Ventilarten

Kugelhähne in unterschiedlichsten Ausführungen hinsichtlich Standardwerkstoffen und Endanschlüssen, somit geeignet für alle Branchen, die Kugelhähne verwenden. Kundenspezifische Spezialanfertigungen sind möglich.

Faltenbalgventile mit einem packungslosen Design und geschweißter Abdichtung zur Isolierung von Systemmedien für eine zuverlässige, leckdichte Leistung. Ausführungen zur Anwendung im allgemeinen und hochreinen Einsatz.

Be- und Entlüftungsventile zum sicheren Entlüften des Systemdrucks vor Wartungsarbeiten, Entfernen von Instrumenten oder beim Kalibrieren von Steuergeräten. Mit Zertifikat über geringe Emissionen gemäß API 624.

Einstellbare Rückschlagventile in einem breiten Sortiment mit einstellbarem Öffnungsdruck zur Verhinderung von Rückfluss in Mittel- und Hochdruck- sowie allgemeinen und hochreinen Anwendungen.

Membranventile in verschiedenen Größen, Werkstoffen und Konfigurationen für manuelles, pneumatisches und abschließbares Handling und Anforderungen in hochreinen und ultrahochreinen (UHP) Anwendungen.

Rohrbruchsicherungsventile zur Verhinderung der unkontrollierten Freigabe des Systemmediums bei Bruch einer nachgeschalteten Rohrleitung mit automatischer Zurücksetzung nach Wiederherstellung des Drucks. Bietet weniger Instandhaltungsaufwand, vermeidet komplexe Bypass-Mechanismen.

Nadelventile Serie IPT, erhältlich in einer Vielzahl von 2-Weg- und 3-Weg-Konfigurationen, in gerader und Winkelausführung, zur manuellen und pneumatischen Steuerung, mit Hoch- und Mitteldruckanschlüssen bis zu einem Arbeitsdruck von 4134 bar (60 000 psig). Geeignet für Sauergasanwendungen mit ausgewählten Werkstoffen gemäß NACE MR0175/ ISO 15156.

Prozesskopplungsventile (DBB) zur Schaffung von effizienten Übergängen von Prozessleitungssystemen zu Instrumentierungssystemen in einer einzigen Konfiguration mit weniger potenziellen Leckagestellen. Geringes Gewicht und kompakt. Sehr breites Programm an ein- und dreiteiligen Ventilen, mit Prozess-Monoflansch, als Nadelventile Hochdruck-/Hochtemperatur-Ventile und Ventile für flüchtige Emissionswerte.

Absperr- und Regulierventile zur Durchflussregulierung für allgemeine Anwendungen und Anwendungen mit hohen Belastungen, zur zuverlässigen und konsistenten Durchflussregulierung. Vielzahl an Ausführungen hinsichtlich Materialien, Größen und Endanschlüssen. Speziell für korrosive und extreme Bedingungen.

90-Grad-Kükenhähne, die wirtschaftliche und zuverlässige Alternative zu Kugelhähnen mit niedrigem Drehmoment, Einfachem, kompaktem Design für vollen Durchfluss und sichere Absperrung. In einer Vielzahl von Werkstoffen erhältlich, darunter Edelstahl, Messing und leichtgewichtiges PFA, optional auch für den Schalttafeleinbau.

Proportionale Überströmventile als einfacher, zuverlässiger Überdruckschutz für vielfältige allgemeine Industrieanwendungen mit äußerer Einstellmöglichkeit des Drucks.

Dosierventile für exakte Durchflussratensteuerung in Analyse-, Instrumentierungs- und Forschungsanwendungen und den Betrieb mit niedrigem oder hohem Druck, in Edelstahl 316- und Messingausführung mit Durchflusskoeffizienten zwischen 0,004 und 0,16.

Umschaltventile zur Reduzierung von Rohrverbindungen und Beschleunigung der Installation in Probenahmesystemen bei der Prozessanalyse. Auch zur Verwaltung von mehreren Prozessströmen bei gleichzeitiger Verhinderung von Kreuzkontaminationen. Zuverlässige Absperrung bei häufiger Betätigung mit weniger potentiellen Leckagestellen.
Als Probenauswahlsystem für Prozessanalyseanwendungen in Form einer modularen Baugruppe, mit Doppelblock- und Ablassfunktion (DBB) in einem kompakten Modul.

Membranventile für Atomlagenabscheidung mit besonders hoher Zykluslebensdauer, hohe Betätigungsgeschwindigkeit und Durchflusskoeffizienten bis 0,62, zusammen mit Hochtemperatur-Steuerköpfen, Stellungsmeldern und Magnetventilbetätigung.

Ventilblöcke in unterschiedlichsten Ausführungen und kompaktem Baugruppen-Design für eine Vielzahl von Instrumentierungen im Bereich der statischen Druck-, Füllstands- und Differenzdruckanwendungen. Körperwerkstoffe: Edelstahl, Kohlenstoffstahl und Duplex-Edelstahl. Packungswerkstoffe: z.B. PTFE für Systemvielseitigkeit und Grafoil® für erweiterte Temperaturbereiche.

Ventilsperren zur Vermeidung unautorisierter Verwendung oder unautorisierten Betriebs von Ventilen durch Einschränkung des Zugriffs auf manuell betätigte Ventile. Erfüllung von OHSA-Industriestandards.

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