Einführung
Schieberventile sind einige der am häufigsten verwendeten Ventile. Andere gängige Typen sind das Kegelventil, Absperrklappe, Kugelhahn und Kugelsitzventil.
Schieberventil Querschnitt
Schieberventile werden verwendet, um den Durchfluss zu starten und zu stoppen, sind jedoch nicht ideal zur Durchflussregelung (Drosseln). Der Durchfluss durch ein Schieberventil ist nicht proportional zur Öffnung des Ventils, was der Hauptgrund dafür ist, dass sie schlecht zum Drosseln geeignet sind. Wenn das Ventil gedrosselt wird, entsteht ein sehr turbulenter und schneller Durchfluss, der zu Sitz- und Scheibenverschleiß führt.
Schieberventile bieten fast keinen Widerstand gegen den Durchfluss, wenn sie vollständig geöffnet sind; folglich ist der Druckunterschied über das Ventil sehr gering, wenn es geöffnet ist.
Wie die meisten Ventile ist das Schieberventil nach der Scheibe benannt, die es verwendet.
Schieberventile sind immer Linearbewegungs-Ventile und keine Drehbewegungs-Ventile, d.h. sie erfordern mehr als eine ¼-Drehung, um von der offenen in die geschlossene Position zu gelangen.
Wie bei anderen Ventildesigns kann das Schieberventildesign in mehrere Unterkategorien unterteilt werden. Die erste Kategorie basiert auf der Scheibenform, die entweder keilförmig oder parallel ist. Die zweite Kategorie betrifft entweder steigende oder nicht-steigende Spindeldesigns. Weitere Kategorisierungen basieren auf der Art der verwendeten Scheibe:
- Solide (Keil)
- Flexibel (Keil)
- Geteilt (Keil)
- Parallel (parallel)
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Konstruktion
Die Hauptkomponenten eines Schieberventils sind die Haube, die Scheibe, der Sitz, die Dichtungsanordnung (Stopfbuchse, Stopfbüchse usw.), die Spindel, der Körper und der Stellantrieb.
Schieberventil Komponenten
Schieberventile können manuell (Handrad) oder elektrisch mit einem Hochdrehmomentmotor betätigt werden.
Das gleitende Tor (Scheibe) kann keilförmig (konisch) oder parallel sein. Keilförmige Designs umfassen die soliden, flexiblen und geteilten Keildesigns.
Sitzringe werden verwendet, um den Austausch eines abgenutzten oder undichten Sitzes zu erleichtern. Sitzringe haben auf der Rückseite ein Gewinde, das in den Hauptventilkörper eingeschraubt werden kann, die flache Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite ist die Sitzfläche, die gegen die Scheibe drückt. Wenn keine Sitzringe verwendet werden, ist es möglich, einen flachen Sitz auf dem Hauptventilkörper selbst zu bearbeiten, leider macht dies den Austausch des Sitzes unmöglich und der Sitz kann nur wenige Male bearbeitet werden, bevor das gesamte Ventil ersetzt werden muss.
Schieberventil Hauben werden oft aus Gusseisen hergestellt. Gusseisen ist spröde und macht die Haube anfällig für Risse. Es sollte besondere Vorsicht beim Umgang mit und der Wartung von Ventilen mit Gusseisenhauben walten gelassen werden.
Da die Spindel durch die Ventil Haube dringt, ist es notwendig, eine Dichtungsbuchse zu installieren, um ein Austreten durch den Spalt zwischen Spindel und Haube zu verhindern; die Abdichtung erfolgt normalerweise mit einem faserigen Dichtungsmaterial.
Flansche sind auf der Saug- und Druckseite des Ventils installiert, damit Rohrleitungen leicht angeschlossen werden können.
Wie Schieberventile funktionieren
Das untenstehende Video ist ein Auszug aus unserem Einführung in Ventile Online-Videokurs.
Das gleitende Tor (Scheibe) wird im rechten Winkel in den Durchflussweg abgesenkt, bis es den Ventilsitz erreicht, wo es abdichtet und den Durchfluss vollständig stoppt. Um das Ventil zu öffnen, wird das gleitende Tor in die Haube zurückgezogen.
Betriebsbedingungen
Schieberventile werden typischerweise für Temperaturen zwischen -20 bis 60 °C, Drücke bis zu 16 bar(g) und Durchflussraten zwischen 5 (Flüssigkeiten) bis 20 (Gase) Metern pro Sekunde eingesetzt. Höhere Drücke können nicht erreicht werden, da es zu Schäden an der Dichtung kommen würde.
Steigende und nicht-steigende Spindeldesigns
Schieberventile werden als steigende oder nicht-steigende Spindel klassifiziert. 'Steigend' bezieht sich auf die Spindel und ob sie aus der Ventilhaube herausragt, wenn das Ventil geöffnet wird.
Steigendes Schieberventil
'Nicht-steigend' bezieht sich darauf, dass die Spindel unabhängig von der Ventilposition nicht aus der Ventilhaube herausragt.
Nicht-steigendes Schieberventil
Steigende Spindeldesigns entfernen sowohl die Scheibe als auch die Spindel aus dem Durchflussweg, wenn das Ventil geöffnet ist. Nicht-steigende Spindeldesigns lassen die Spindel normalerweise im Durchflussweg, wenn das Ventil geöffnet ist, obwohl es auch möglich ist, die Spindel vollständig innerhalb der Scheibe unterzubringen.
Das nicht-steigende Spindeldesign wird bevorzugt, wenn die Umgebung korrosiv ist, z.B. Seespray, und es nicht wünschenswert ist, die Spindel dauerhaft freizulegen, wenn das Ventil geöffnet ist. Umgekehrt, wenn das fließende Medium korrosiv ist, ist das nicht-steigende Ventil möglicherweise keine gute Wahl, da die Spindel im Durchflussweg bleibt, wenn das Ventil geöffnet ist.
Bei nicht-steigenden Spindeln dreht sich die Spindel innerhalb der Dichtung, bewegt sich jedoch nicht vertikal, sodass kaum Gefahr besteht, dass Schmutz oder Fremdpartikel die Verpackung beschädigen oder in das System gelangen.
Nicht-steigende Ventile sind fast immer mit einem lokalen visuellen Zeiger ausgestattet, der die Position des Ventils anzeigt. Das steigende Spindeldesign wird bevorzugt, wenn eine schnelle lokale visuelle Anzeige gewünscht wird (es ist einfach zu erkennen, ob das Ventil mit dem steigenden Spindeldesign geöffnet oder geschlossen ist).
Geneigte Scheibendesigns
Solide Keile
Solide Keile sind die einfachsten, stärksten und am besten für viele fließende Medien geeignet. Solide Keile werden oft aus einem einzigen Metallstück hergestellt und die Scheibensitzfläche entspricht der Ventilsitzfläche.
Flexible Keile
Flexible Keile werden um den Keilumfang herum bearbeitet, um der Scheibe zu helfen, die Sitzfläche leichter zu finden. Die Größe des bearbeiteten Bereichs sollte nicht zu groß sein, da dies die Stärke der Scheibe verringert (eine dünnere Scheibe ist eine schwächere Scheibe).
Flexible Keile werden in Systemen eingesetzt, die mit großen Temperaturschwankungen arbeiten. Da sich die Systemtemperatur ändert, ändern sich auch die Rohrleitungs- und Ventilabmessungen aufgrund des Wärmeausdehnungskoeffizienten. Eine flexible/variable Sitzfläche ermöglicht es dem Ventil, korrekt zu sitzen, selbst bei einigen Ausdehnungen und Kontraktionen der Teile.
Beispiel für einen flexiblen Keil
Ein solides Keilventil ist in einem Dampfsystem installiert. Wenn das Ventil in der geschlossenen Position ist, wenn das System heiß ist, kann der Keil gegen den Ventilsitz blockiert/verkeilt werden, sobald die Temperatur der Ventilkomponenten sinkt. Dies macht das Ventil völlig unbrauchbar und es bleibt in der geschlossenen Position, bis die Systemtemperatur wieder sinkt oder bis alle Ventilteile die gleiche Temperatur erreichen. Diese Art von Problem wird als 'Ventilbindung' bezeichnet.
Geteilter Keil
Geteilte Keile bieten eine flexible Sitzfläche sowohl auf der Saug- als auch auf der Druckseite des Keils. Der Keil besteht aus zwei separaten Hälften, von denen jede sich selbst ausrichten kann, um korrekt zu sitzen; diese selbstjustierende Funktion wird durch die Flexibilität ermöglicht, die durch die Verwendung von zwei separaten Hälften für einen Keil erzielt wird.
Paralleles Scheibendesign
Parallele Scheibe
Parallele Gleitplatten verwenden eine Feder, die zwischen den beiden parallelen Scheiben platziert ist. Die Feder wird zwischen den parallelen Scheiben unter Druck gehalten und übt somit konstanten Druck auf die inneren Oberflächen der Scheiben aus. Wenn das Ventil in den Ventilsitz abgesenkt wird, wird die Feder weiter komprimiert und der resultierende Druck, der von der Feder ausgeübt wird, sorgt dafür, dass jede Scheibe fest gegen den Sitz gedrückt wird.
Parallele Scheibenventile können sowohl für Hoch- als auch für Niederdruckanwendungen verwendet werden. Das Ventil ist gut geeignet für jedes System, in dem es große Temperaturschwankungen gibt.
Vorteile
Das Schieberventil ist sehr einfach im Design, relativ günstig und einfach zu warten.
Es gibt fast keinen Druckabfall über das Ventil, wenn das Ventil in der vollständig geöffneten Position ist.
Der Austausch der Schieberventilscheibe ist in der Regel keine schwierige Aufgabe.
Der Austausch der Sitzringe ist in der Regel keine schwierige Aufgabe.
Nachteile
Schieberventile sind nicht gut geeignet zum Drosseln (jede Ventilposition zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen), da dies zu turbulentem Durchfluss und Reibungsverlusten führt. Ein Ventil, das in der fast geschlossenen Position bleibt, wird dazu führen, dass das fließende Medium mit sehr hoher Geschwindigkeit über die Sitzflächen des Ventils fließt, was zu Schäden an den Oberflächen ('Drahtziehen') und zum Durchlassen/Lecken des Ventils führen kann.
Schieberventile erzeugen turbulenten Durchfluss, wenn sie gedrosselt werden, und erfahren infolgedessen übermäßige Vibrationen. Diese Situation sollte vermieden werden, um Schäden an der Ventildichtung und anderen internen Teilen zu verhindern.
Im Vergleich zu einem Kugelsitzventil sind die Sitzflächen eines Schieberventils schwieriger zu überarbeiten (wenn keine Sitzringe verwendet werden).
3D-Modell Details
Dieses 3D-Modell zeigt alle Hauptkomponenten eines typischen Schieberventils, darunter:
- Griff/Stellantrieb
- Spindel
- Haube
- Körper
- Schieber/Scheibe
- Sitz
Zusätzliche Ressourcen
https://en.wikipedia.org/wiki/Gate_valve
https://www.avkvalves.eu/en/insights/product-insights/gate-valves/what-is-a-gate-valve