Populärwissenschaft | Praktisches Ventilwissen: Kennen Sie das alles?

Ventilgrundlagen

1. Die Grundparameter eines Ventils sind: Nenndruck PN, Nennweite DN.

2. Die Grundfunktionen eines Ventils: Medium absperren und anschließen, Durchfluss einstellen, Durchflussrichtung ändern.

3. Die wichtigsten Verbindungsmethoden für Ventile sind: Flansch, Gewinde, Schweißen und Wafer.

4. Druck-Temperatur-Bewertung des Ventils: Je nach Material und Betriebstemperatur variiert der maximal zulässige Betriebsdruck.

5. Die Normen für Rohrflansche umfassen hauptsächlich zwei Systeme: das europäische System und das amerikanische System.

Die Anschlussmaße der beiden Systeme sind völlig unterschiedlich und nicht austauschbar.

Für die Druckklassifizierung ist die am besten geeignete Unterscheidung:

• Europäisches System: PN0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10,0, 16,0, 25,0, 32,0, 40,0 MPa.

• Amerikanisches System: PN1,0 (Klasse 75), 2,0 (Klasse 150), 5,0 (Klasse 300), 11,0 (Klasse 600), 15,0 (Klasse 900), 26,0 (Klasse 1500), 42,0 (Klasse 2500) MPa.

• Flanschtypen umfassen hauptsächlich: integral (IF), Plattenschweißung (PL), Halsstumpfschweißung (SO), Halsstumpfschweißung (WN), Muffenschweißung (SW), Gewinde (Th), loser Flansch mit Stumpfschweißring (PJ/SE)/(LF/SE), loser Flansch mit flachem Schweißring (PJ/RJ) und Flanschabdeckung (BL).

• Zu den Flanschdichtflächentypen gehören: flache Fläche (FF), erhabene Fläche (RF), konkav (FM), konvex (M), Feder (T), Nut (G), Ringverbindung (RJ) usw.

Gemeinsame (allgemeine) Ventile

1. Die Ventiltypcodes Z, J, L, Q, D, G,

2. Ventilanschlusstypcodes 1, 2, 4, 6, 7 stehen für: 1 – Innengewinde, 2 – Außengewinde, 4 – Flansch, 6 – geschweißt, 7 – Wafer.

3. Ventilantriebstypcodes 9, 6, 3 stehen für: 9 – elektrisch, 6 – pneumatisch, 3 – Schneckengetriebe.

4. Die Ventilkörper-Materialcodes Z, K, Q, T, C, P, R, V stehen für: Grauguss, Sphäroguss, Sphäroguss, Kupfer und Legierungen, Kohlenstoffstahl, Chrom-Nickel-Edelstahl, Chrom-Nickel-Molybdän-Edelstahl, Chrom-Molybdän-Vanadium-Stahl.

5. Die Materialcodes für Ventilsitzdichtungen oder -auskleidungen R, T,

6. Ventilkörper aus Gusseisen sind für die folgenden Bedingungen nicht geeignet:

• Wasserdampf oder feuchte Gase mit hohem Feuchtigkeitsgehalt;

• Entflammbare oder explosive Flüssigkeiten;

• Umgebungen, in denen die Temperatur unter -20 °C liegt;

• Komprimierte Gase.

Steuerventile

1. Ein Regelventil besteht aus einem Ventilgehäuse, einem Stellantrieb und seinem Zubehör.

2. Es gibt zwei Arten pneumatischer Membranantriebe: Direktantrieb und Rückwärtsantrieb. Mit zunehmendem Signaldruck bewegt sich die Stößelstange in direkter Bewegung nach unten und in umgekehrter Bewegung nach oben. Der Standardsignaldruck beträgt 20-100 kPa; Der höchste Druck mit einem Stellungsregler beträgt 250 kPa. Die Grundhubgrößen sind: 10, 16, 25, 40, 60, 100 mm.

Was sind die Merkmale elektrischer Antriebe im Vergleich zu pneumatischen Antrieben und welche unterschiedlichen Ausgangsarten gibt es?

• Die Energiequelle ist Elektrizität, die einfach und praktisch ist, mit hohem Schub und Drehmoment sowie größerer Steifigkeit. Allerdings ist die Struktur komplexer und die Zuverlässigkeit geringer. In kleinen bis mittleren Größen ist er im Vergleich zu pneumatischen Antrieben teurer. Es wird häufig in Situationen eingesetzt, in denen keine Luftquelle vorhanden ist oder in denen der Explosions-/Brandschutz nicht streng ist.

• Es gibt drei Ausgangstypen: Winkelhub, Linearhub und Multiturn.

Welche Eigenschaften hat ein direktwirkendes Einsitz-Steuerventil und wo wird es eingesetzt?

• Geringe Leckage, da nur ein Ventilkern für eine bessere Abdichtung sorgt. Die Standardleckage beträgt 0,01 % KV, und durch weitere Konstruktion kann es zu einem Absperrventil werden.

• Geringe zulässige Druckdifferenz aufgrund der hohen unausgeglichenen Schubkraft. Bei DN100 beträgt die Druckdifferenz nur 120 kPa.

• Kleine Durchflusskapazität. Der KV für DN100 beträgt nur 120. Er sollte in Fällen mit kleiner Leckage und geringer Druckdifferenz verwendet werden.

Was sind die Eigenschaften eines direktwirkenden Doppelsitz-Steuerventils und wo wird es eingesetzt?

• Große zulässige Druckdifferenz, da dadurch viele unausgeglichene Kräfte ausgeglichen werden können. Bei DN100 beträgt die Druckdifferenz 280 kPa.

• Große Durchflusskapazität. Der KV für DN100 beträgt 160.

• Hohe Leckage, da die beiden Ventilkerne nicht gleichzeitig abdichten können. Die Standardleckage beträgt 0,1 % KV, was dem Zehnfachen eines einsitzigen Ventils entspricht.

Es wird hauptsächlich in Situationen mit hohem Differenzdruck eingesetzt, bei denen eine Leckage nicht unbedingt erforderlich ist.

Was sind die Hauptvorteile von Hülsenregelventilen?

Vereint die Vorteile von Einzel- und Doppelsitzventilen. Hauptvorteile:

1. Gute Stabilität. Anstatt den Ventilkern und den Ventilsitz zur Drosselung zu verwenden, wird der Ventilkegel verwendet, der über ein Ausgleichsloch verfügt, um unausgeglichene Kräfte auf den Ventilkegel zu reduzieren. Die große Führungsfläche zwischen Hülse und Stecker sowie eine geringe Änderung der Unwuchtkraft machen es weniger anfällig für Vibrationen.

2. Starke Austauschbarkeit und Vielseitigkeit. Durch den Austausch der Hülse können unterschiedliche Durchflusskoeffizienten und Strömungseigenschaften erreicht werden.

3. Große zulässige Druckdifferenz mit minimalen Auswirkungen der Wärmeausdehnung. Das Ausgleichsprinzip des Hülsenventils mit Ausgleichsloch ähnelt dem eines Doppelsitzventils und ermöglicht eine große Druckdifferenz. Da Hülse und Stecker aus dem gleichen Material bestehen, ist die Wärmeausdehnung gleichmäßig.

4. Das durch die Hülse bereitgestellte Drosselfenster kann große Öffnungen oder kleine Löcher (Düsentyp) haben. Letzteres hat eine Geräusch- und Vibrationsreduzierungswirkung und kann durch weitere Verbesserungen zu einem geräuscharmen Ventil werden.

Es eignet sich für Situationen mit großer Druckdifferenz und geringen Geräuschanforderungen.

Welche weiteren Ventile mit Regelfunktion gibt es neben Einfach-, Doppelsitz- und Muffenventilen?

Membranventile, Absperrklappen, O-Kugelhähne (hauptsächlich zum Absperren), V-Kugelhähne (großer Regelbereich, Scherwirkung) und Exzenterdrehventile.

Was ist das einstellbare Verhältnis R, das ideale einstellbare Verhältnis und das tatsächlich einstellbare Verhältnis eines Steuerventils?

Das einstellbare Verhältnis R ist das Verhältnis zwischen dem maximalen und minimalen Durchfluss, den ein Ventil steuern kann.

Wenn die Druckdifferenz am Ventil konstant bleibt, wird das Verhältnis von maximalem zu minimalem Durchfluss als ideales einstellbares Verhältnis bezeichnet.

In der Praxis ändert sich die Druckdifferenz, daher wird das Verhältnis als tatsächlich einstellbares Verhältnis bezeichnet.

Wie hoch sind die Durchflusskoeffizienten C, Cv und KV eines Regelventils?

Die Durchflusskapazität eines Regelventils wird durch den Durchflusskoeffizienten dargestellt.

1. Cv in technischen Einheiten: die Wassermenge, die pro Stunde durch das Ventil fließt, wenn es vollständig geöffnet ist, mit einer Druckdifferenz von 1 kgf/cm² und einer Temperatur von 5-40°C.

2. C in imperialen Einheiten: die Anzahl der Gallonen pro Minute Wasser, die durch das Ventil fließen, wenn es vollständig geöffnet ist, mit einer Druckdifferenz von 1 psi.

3. KV in internationalen Einheiten: das Wasservolumen, das pro Stunde durch das Ventil fließt, wenn es vollständig geöffnet ist, bei einem Druckunterschied von 100 kPa und einer Temperatur von 5–40 °C.

Cv = 1,17 KV KV = 1,01 C

Welchen Kräften muss der Stellantriebsausgang für das Regelventil genügen?

1. Überwinden Sie die statische unausgeglichene Kraft auf den Ventilkern.

2. Stellen Sie den Schließdruck zur Unterstützung des Ventilsitzes bereit.

3. Überwinden Sie die Reibung der Packung.

4. Zusätzliche Kräfte, die für bestimmte Anwendungen oder Strukturen erforderlich sind (z. B. Faltenbälge, Weichdichtungen usw.).

Was bedeuten Strömungsöffnung und Strömungsschließung bei Regelventilen?

Es bezieht sich auf die Richtung des Mediumflusses und hat nichts mit der Funktion des Ventils zu tun (Luft öffnet, Luft schließt). Die Strömungsrichtung ist wichtig, da sie Stabilität, Leckage und Geräusche beeinflusst.

Definition: Wenn die Strömungsrichtung an der Drosselöffnung mit der Öffnungsrichtung des Ventils übereinstimmt, spricht man von Strömungsöffnung; andernfalls spricht man von Flow Closing.

Welche Ventile erfordern eine Auswahl der Durchflussrichtung und wie wird diese ausgewählt?

• Steuerventile mit Einzeldichtung, wie z. B. Einzelsitzventile, Hochdruckventile und Einzeldichtungs-Hülsenventile ohne Ausgleichslöcher, erfordern eine Auswahl der Durchflussrichtung.

• Strömungsöffnung und Strömungsschließung haben jeweils ihre Vor- und Nachteile. Durchflussöffnungsventile sind stabiler, weisen jedoch eine schlechtere Selbstreinigungs- und Dichtleistung auf, was zu einer kürzeren Lebensdauer führt. Durchflussschließventile haben eine längere Lebensdauer, bessere Selbstreinigung und Dichtleistung, aber die Stabilität ist schlecht, wenn der Schaftdurchmesser kleiner als der Ventilkerndurchmesser ist.

• Einsitzventile, Ventile mit kleinem Durchfluss und einfach abgedichtete Hülsenventile wählen normalerweise eine Durchflussöffnung. Bei starker Verschmutzung oder Bedarf an Selbstreinigung kann die Strömungsschließung gewählt werden. Schnell öffnende Regelventile mit zwei Stellungen entscheiden sich typischerweise für die Durchflussschließung.

Welche drei Hauptfaktoren sollten bei der Auswahl eines Aktuators berücksichtigt werden?

• Die Ausgangskraft des Stellantriebs muss größer sein als die Last des Steuerventils und sollte angemessen übereinstimmen.

• Prüfen Sie, ob die vom Regelventil vorgegebene zulässige Druckdifferenz den Prozessanforderungen entspricht. Berechnen Sie bei großen Druckunterschieden die unausgeglichene Kraft auf den Ventilkern.

• Die Reaktionsgeschwindigkeit des Stellantriebs muss den Anforderungen des Prozessbetriebs entsprechen, insbesondere bei elektrischen Stellantrieben.

In welchen sieben Schritten lässt sich die Größe eines Regelventils bestimmen?

1. Bestimmen Sie die berechnete Durchflussrate – Qmax, Qmin.

2. Bestimmen Sie die berechnete Druckdifferenz – wählen Sie das Widerstandsverhältnis S basierend auf den Systemeigenschaften und berechnen Sie dann die Druckdifferenz (wenn das Ventil vollständig geöffnet ist).

3. Berechnen Sie den Durchflusskoeffizienten – verwenden Sie geeignete Formeln, Diagramme oder Software, um KVmax und KVmin zu bestimmen.

4. Wählen Sie den KV-Wert – wählen Sie basierend auf KVmax den nächstgelegenen verfügbaren KV-Wert aus der ausgewählten Produktserie.

5. Überprüfen Sie die Öffnung – wenn Qmax erforderlich ist, sollte die Ventilöffnung weniger als 90 % betragen; für Qmin sollte er größer als 10 % sein.

6. Überprüfen Sie das tatsächlich einstellbare Verhältnis. Im Allgemeinen ist es erforderlich, dass das tatsächlich einstellbare Verhältnis größer als das erforderliche einstellbare Verhältnis ist.

7. Bestimmen Sie die Ventilgröße. Wenn diese nicht den Anforderungen entspricht, wählen Sie den KV-Wert erneut aus und überprüfen Sie ihn erneut.

Was sind Zusatzgeräte (Zubehör) für pneumatische Steuerventile und welche Funktion haben sie?

1. Ventilpositionierer – wird verwendet, um die Leistung des Steuerventils zu verbessern und eine korrekte Positionierung zu erreichen.

2. Ventilpositionsschalter (Hub) – zeigt die oberen und unteren Hubgrenzen des Steuerventils an.

3. Pneumatisches Halteventil – hält das Ventil in seiner aktuellen Position, wenn die Luftquelle ausfällt.

4. Magnetventil – schaltet den Luftweg automatisch um. Verwenden Sie für die Einzelluftsteuerung ein 3-Wege-Ventil mit 2 Positionen; Verwenden Sie für die Doppelluftsteuerung ein 5-Wege-Ventil mit 2 Positionen.

5. Manueller Mechanismus – ermöglicht den manuellen Betrieb im Falle eines Systemausfalls.

6. Pneumatischer Verstärker – beschleunigt die Bewegung des pneumatischen Membranantriebs und verkürzt die Übertragungszeit.

7. Luftfilterregler – dient der Luftreinigung und Druckregulierung.

8. Luftbehälter – liefert Luft für den weiteren Ventilbetrieb bei Ausfall der Luftquelle und erfordert im Allgemeinen einen dreistufigen Schutz.

Unter welchen Bedingungen ist ein Ventilstellungsregler erforderlich?

1. In Situationen mit hoher Reibung und wo eine präzise Positionierung erforderlich ist. Zum Beispiel Hochtemperatur-, Niedertemperatur-Regelventile oder Regelventile mit flexibler Graphitpackung.

2. Bei langsamen Prozessen, bei denen die Ansprechgeschwindigkeit des Regelventils verbessert werden muss. Zum Beispiel Systeme zur Steuerung von Temperatur, Flüssigkeitsstand, Analyse usw.

3. In Fällen, in denen die Ausgangskraft und die Abschaltkraft des Stellantriebs erhöht werden müssen. Zum Beispiel Einsitzventile mit DN ≥ 25, Doppelsitzventile mit DN > 100 oder Ventile mit einer Druckdifferenz (△P) > 1 MPa oder Eingangsdruck P1 > 10 MPa.

4. In Segmentsteuerungssystemen oder wenn die Luftöffnungs- oder Luftschließform des Steuerventils während des Betriebs geändert werden muss.

5. In Situationen, in denen die Durchflusseigenschaften des Steuerventils geändert werden müssen.