Häufige Probleme und Lösungen für Steuerventile

Bei einem einsitzigen Ventil ist das Ventil stabil, wenn das Medium in einer Flow-to-Open-Konfiguration vorliegt; in einer Flow-to-Close-Konfiguration ist die Stabilität des Ventils jedoch beeinträchtigt. Doppelsitzige Ventile haben zwei Kegel: Der untere Kegel arbeitet in einer Flow-to-Close-Konfiguration, während der obere Kegel in einer Flow-to-Open-Konfiguration arbeitet. Bei kleinen Öffnungen neigt der Flow-to-Close-Kegel dazu, Schwingungen im Ventil zu induzieren, weshalb der obere Sitz nicht für den Betrieb mit kleinen Öffnungen geeignet ist.

Der Vorteil eines doppelsitzigen Ventils ist seine ausgewogene Kraftstruktur, die einen großen Differenzdruck ermöglicht. Der Nachteil ist jedoch, dass die beiden Dichtflächen nicht gleichzeitig in Kontakt treten können, was zu erheblichen Leckagen führt. Bei gewaltsamer Verwendung als Absperrventil wäre es unwirksam. Selbst mit Modifikationen (z. B. doppelt abgedichtete Hülsenventile) bleibt es ungeeignet.

Der Kegel in einem linearen Ventil bewegt sich vertikal zur Drosselung, während das Medium horizontal ein- und ausströmt. Der Strömungspfad im Ventilkörper ist komplex (geformt wie ein umgekehrtes "S"), wodurch Totzonen entstehen, in denen sich Mediumsedimente ansammeln können, was schließlich zu Verstopfungen führt. Im Gegensatz dazu drosseln Drehventile in horizontaler Richtung, wodurch das Medium horizontal ein- und ausströmen kann, wodurch Verunreinigungen leicht abgeführt werden können. Der einfachere Strömungspfad und weniger Bereiche für die Sedimentansammlung machen Drehventile besser darin, Verstopfungen zu verhindern.

Das Design basiert auf einem einfachen mechanischen Prinzip: Gleitreibung ist größer als Rollreibung. Bei linearen Steuerventilen bewegt sich der Stiel auf und ab. Wenn die Packung leicht angezogen wird, greift sie den Stiel fest, was zu einem erheblichen Spiel führt. Um das Spiel zu reduzieren, ist der Stiel sehr dünn konstruiert, und für die Packung werden reibungsarme Materialien wie PTFE verwendet. Dies bedeutet jedoch auch, dass der Stiel anfälliger für Biegungen ist und die Packung eine kürzere Lebensdauer hat. Um dieses Problem zu lösen, werden Drehventilspindeln verwendet, die 2-3 mal dicker sind als lineare Ventilspindeln. Langlebige Materialien wie Asbest werden für die Packung verwendet, was eine bessere Steifigkeit und eine längere Packungslebensdauer bei geringerer Reibung und minimalem Spiel bietet.

Der höhere Differenzdruck für die Absperrung in Drehventilen ist auf die geringe resultierende Kraft zurückzuführen, die das Medium auf den Ventilkegel oder die Scheibe ausübt, wodurch das Drehmoment auf der rotierenden Welle minimiert wird. Daher können Drehventile höheren Differenzdrücken standhalten.

Entsalztes Wasser enthält geringe Konzentrationen von Säuren oder Laugen, die Gummi korrodieren können, was zu Quellung, Alterung und Festigkeitsverlust führt. Sowohl ausgekleidete Schmetterlingsventile als auch Membranventile weisen eine schlechte Leistung auf, da der Gummi anfällig für Korrosion ist. Obwohl ausgekleidete Membranventile mit korrosionsbeständigen Materialien wie Fluorkunststoffauskleidungen verbessert wurden, neigen die Membranen immer noch dazu, unter wiederholtem Biegen zu reißen, was die Lebensdauer des Ventils verkürzt. Derzeit werden wasserspezifische Kugelhähne verwendet, die 5-8 Jahre halten können.

Hülsenventile, die in den 1960er Jahren eingeführt und in den 1970er Jahren weit verbreitet waren, wurden als potenzieller Ersatz für Einzel- und Doppelsitzventile angesehen. Einzel-, Doppelsitz- und Hülsenventile existieren jedoch weiterhin nebeneinander. Obwohl Hülsenventile Verbesserungen bei der Drosselung, der Stabilität und der Wartung bieten, weisen sie ähnliche Gewichts-, Anti-Verstopfungs- und Leckageeigenschaften wie Einzel- und Doppelsitzventile auf und konnten diese daher nicht vollständig ersetzen.

Absperrventile erfordern minimale Leckagen, und obwohl eine weiche Abdichtung eine gute Absperrleistung bietet, ist sie nicht haltbar und weniger zuverlässig. Eine harte Abdichtung, wie z. B. in leichten Allzweck-Steuerventilen mit verschleißfesten, legierungsgeschützten Dichtflächen, bietet eine höhere Zuverlässigkeit und geringere Leckagen, wodurch sie für Absperranwendungen besser geeignet ist.

Im Vergleich zu Berechnungen ist die Ventilauswahl wichtiger und komplexer, da Berechnungen nur einfache Formeln beinhalten, während die Auswahl von der Genauigkeit der Prozessparameter abhängt. Die Auswahl erfordert die Berücksichtigung verschiedener Faktoren, und Fehler können zu einer falschen Auswahl führen, was zu verschwendeten Ressourcen und suboptimaler Leistung führt, einschließlich Problemen mit Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Betriebsqualität.

Bei pneumatischen Ventilen können Kolbenantriebe den Luftversorgungsdruck voll ausnutzen, was zu einer kompakteren Größe und einem höheren Schub im Vergleich zu Membranantrieben führt. Die O-Ringe in Kolbenantrieben sind auch zuverlässiger als Membranen, was zu ihrer wachsenden Popularität führt.