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Ratgeber
Sperrventile und Stromventile gehören zu den Stromregelventilen. Sie sind gängige Elemente in der Prozess- und Fertigungsindustrie und steuern den Flüssigkeits- oder Gasstrom in einem angeschlossenen Röhrensystem. Diese Ventile sind in verschiedenen Formen und Größen für unterschiedlichste Anwendungen in der Hydraulik und Pneumatik erhältlich. In unserem Ratgeber stellen wir Ihnen die wichtigsten Typen vor und erklären deren Funktion.
Sperrventile verhindern den Durchfluss von Gasen und Flüssigkeiten in Systemen der Hydraulik und Pneumatik. Sie sind eine wichtige Sicherheitsmaßnahme in vielen Industriebereichen, da sie unerwünschte Manipulationen oder Betätigungen verhindern und die strukturelle Integrität der Leitungen gewährleisten.
Zu den wichtigsten Sperrventilen gehören Schieber, Kugelhähne, Schmetterlingsventile und Rückschlagventile:
Kugelhähne
Bei Kugelhähnen handelt es sich um Sperrventile mit Vierteldrehung, im Allgemeinen durch einen Hebel. Im Inneren des Ventils sitzt eine Kugel mit mittiger Bohrung. Die Kugel ist mit dem Hebel verbunden. Befindet sich der Hebel in Durchflussrichtung, strömt Gas oder Flüssigkeit ungehindert durch die Bohrung. Wird der Hebel um 90 Grad gegenüber der Durchflussrichtung gedreht, ist der Durchfluss gesperrt.
Kugelhähne sind typische Druckventile und häufig die einzige Möglichkeit, den Durchfluss des Mediums sofort zu unterbrechen. Sie eignen sich am besten für Gase, da sie über eine robuste Dichtung verfügen. Gängige Kugelhähne können Temperaturen von bis zu 350 Grad Celsius und einem Betriebsdruck von bis zu 700 bar standhalten. Sie bestehen in der Regel aus Stahl und sind vernickelt, das Sperrelement ist in der Regel aus Messing. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer kompakten Größe, die in der Regel zwischen 0,5 und 30 Zentimeter liegt, sind diese Sperrventile leicht zu bedienen.
Kugelhähne sind dafür bekannt, dass sie langlebig und zuverlässig sind. Sie schließen auch nach längerer Ruhezeit sicher und funktionieren auch nach vielen Zyklen noch zuverlässig. Sie sind außerdem widerstandsfähiger gegen verunreinigte Medien als andere Ventiltypen und dichten trotz eines unsauberen Mediums gut ab.
Rückschlagventile
Rückschlagventile sind automatische Sicherheitsvorrichtungen. Sie ermöglichen den Volumenstrom von Flüssigkeiten und Gasen in eine Richtung und verhindern den Rückfluss. Unter Druck treten Medien am Einlass in das Rückschlagventil ein. Dabei drücken sie eine federbelastete Kippscheibe oder eine Kugel vom Ventilsitz und ermöglichen so den Auslass.
Solange der Druck aufrechterhalten wird, setzt sich der Durchfluss stetig fort. Bei einem Druckabfall kehren Kippscheibe oder Kugel automatisch in die Grundstellung zurück und schließen den Ventilzugang. Der Öffnungsdruck kann je nach Größe, Zweck und Funktion des Rückschlagventils zwischen 3 psi und 350 psi beziehungsweise 0,21 bar und 24,13 bar liegen.
Varianten des Rückschlagventils sind entsperrbare und drosselbare Sicherheitsventile. Ein entsperrbare Rückschlagventil verfügt über einen Aktor am Sperrelement, der auf ein Steuersignal hin den Rückfluss freigibt. Drosselrückschlagventile arbeiten mit zwei Wegen für den Mengenstrom. Beim ersten Weg lässt sich der Durchfluss für das Gas oder die Flüssigkeit in eine Richtung drosseln, der zweite Weg ermöglicht den konstanten Rückfluss. Ein solches System wird in der Hydraulik und der Pneumatik verwendet, zum Beispiel zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit eines Kolbens.
Schieber
Schieber bestehen aus einer flachen oder keilförmigen Schieberplatte auf einer Gewindespindel.
Beim Schließen bewegt sich die Platte in den Flussweg und bildet eine solide Dichtung.
Die Betätigung erfolgt in der Regel durch ein Handrad. Wird das Sperrventil geöffnet, gleitet die Platte aus dem Durchflussweg, sodass keine Behinderung des durchströmenden Mediums oder ein Druckabfall entsteht.
Diese Sperrventile mit linearer Bewegung sollten entweder vollständig geöffnet oder geschlossen gehalten werden, da eine teilweise Öffnung zu Schäden an der Armatur führen kann.
Eine Steuerung des Medienflusses ist nicht vorgesehen. Absperrschieber isolieren typischerweise bestimmte Bereiche des Versorgungsnetzes für Reparatur-, Wartungs- und Neuinstallationsarbeiten.
Schmetterlingsventile
Schmetterlingsventile sind nach der rotierenden Scheibe benannt, die das Ventilelement öffnet und schließt. Es handelt sich ebenfalls um Sperrventile mit einer Hebel-Vierteldrehung. Schmetterlingsventile, auch als Klappenventile bekannt, bestehen aus einer Scheibe, die auf dem Ventilschaft befestigt ist und sich um den Schaft dreht, um den Durchfluss des Mediums in der Rohrleitung zu steuern. Dieses Sperrventil ist wie der Kugelhahn schnell und einfach zu betätigen, da es zwischen offen und geschlossen nur eine 90-Grad-Bewegung benötigt.
Allerdings: Da die Scheibe im geöffneten Zustand senkrecht zur Strömung steht, sind ein geringer Druckabfall und leichte Strömungsturbulenzen unvermeidlich. Das bedeutet, dass Schmetterlingsventile im Allgemeinen nicht für den Einsatz in Prozessen geeignet sind, in denen Feststoffe, Sand und andere abrasive Materialien vorhanden sind. Im Gegensatz zu Schieberventilen erhöht das Fehlen einer Durchflussbegrenzung das Risiko von Flüssigkeitsschlägen, die einen plötzlichen Druckanstieg verursachen und Instrumente beschädigen können.
Soll der Volumenstrom von Gasen und Flüssigkeiten nicht nur spontan gestoppt, sondern auch geregelt werden, kommen Stromventile zum Einsatz. Sie sind auch als Stromregelventil, Drosselventil oder einfach nur Drossel bekannt.
Stromregelventile sind gängige Hydraulik-Komponenten in der Prozess- und Fertigungsindustrie, beispielsweise beim Betrieb von Pumpen. Sie steuern üblicherweise den Flüssigkeitsdurchfluss im angeschlossenen Röhrensystem. Die Flüssigkeit strömt auf der einen Seite des Ventils ein, ihr Durchfluss wird eingestellt und kommt auf der anderen Seite wieder heraus. Der Mengenstrom lässt sich durch manuelle oder automatische Mechanismen steuern. Einige Stromventile halten auch hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien stand.
Manuelle Stromventile
Manuelle Stromventile sind einfach zu bedienen, zum Beispiel über ein Drehrad oder einen Hebel.
Das steuernde Teil ist direkt mit dem internen Ventilmechanismus verbunden, der den Flüssigkeitsstrom entsprechend anpasst.
Quetschventile
Quetschventile sind kostengünstige Drosselventile und eignen sich ideal für Anwendungen mit Schlämmen oder Flüssigkeiten, die einen hohen Anteil an Schwebstoffen enthalten. Sie dichten mit flexiblen Elementen wie Gummischläuchen ab, die eingeklemmt werden, um den Mengenstrom zu stoppen. Diese Schläuche sind der einzige medienberührende Teil des Ventils. Luftdruck oder hydraulischer Druck wird auf die Elastomerhülse ausgeübt.
Durchgangsventile
Durchgangsventile arbeiten mit einer linearen Bewegung. Sie können den Durchfluss stoppen, starten und regulieren. Sie werden über einen Kegel mit flachem oder konvexem Boden geschlossen, der auf einen horizontalen Sitz in der Mitte des Ventilkörpers angebracht ist. Öffnet der Anwender das Ventil, hebt sich der Kegel und lässt die Flüssigkeit fließen. Durchgangsventile sind für Auf/Zu- und Drosselanwendungen gedacht, da der Ventilteller vollständig aus dem Durchflussweg entfernt und ganz oder teilweise den Durchflussweg blockieren kann.
Spezielle Stromventile
Eine spezielle Art von Stromregelventilen verwendet zur Steuerung das Rückkopplungssignal eines Sensors, der seine Signale über eine Prozesssteuerung an einen Aktor sendet. Dieser wiederum ist mechanisch mit dem Ventil verbunden. Wenn der Sensor feststellt, dass der Flüssigkeitsdurchfluss erhöht oder verringert werden muss, alarmiert die Steuerung den Aktor. Die Drossel passt daraufhin ihre Öffnung an den Flüssigkeitsdurchfluss an. Das Rückkopplungssignal kann elektrisch oder pneumatisch sein und kommt häufig von einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS).
Membranventile
Membranventile sind eine weitere Art von Drosselventilen, vorzugsweise in der Hydraulik. Sie zeichnen sich durch eine flexible Scheibe aus, die einen Sitz am oberen Ende des Ventilgehäuses berührt und eine Dichtung bildet.
Die Membran ist flexibel und druckempfindlich, sie überträgt die Kraft zum Öffnen, Schließen oder Steuern eines Ventils. Membranventile sind zwar mit Quetschventilen verwandt, verwenden jedoch eine Elastomermembran anstelle einer Elastomerauskleidung im Ventilgehäuse.
Die Elastomermembran ist an einen Kompressor angeschlossen und trennt den Volumenstrom vom Verschlusselement. Membranventile sind daher ideal für den Umgang mit korrosiven, erosiven und schmutzigen Medien.
Nadelventile
Zum Begrenzen des Durchflusses in einem Hydraulik-System mit dünnen Leitungen haben sich Nadelventile bewährt. Die Flüssigkeit, die sich durch das Stromregelventil bewegt, wird in einem Winkel von 90 Grad umgeleitet und fließt durch eine Öffnung, die als Sitz für eine kegelförmige Stange mit Spitze dient. Die Größe der Öffnung ändert sich, wenn der Anwender den Kegel im Verhältnis zum Sitz positioniert.
Nadelventile ähneln den Durchgangsventilen insofern, als sie einige Konstruktionsmerkmale gemeinsam haben und ähnliche Vorteile bieten. Beispielsweise können sowohl Nadelventile als auch Durchgangsventile die Durchflussmenge mit Hilfe einer drehbaren Gewindespindel verändern. Der Unterschied zwischen Nadelventilen und Durchgangsventilen ist die Präzision, die Nadelventile erreichen können. Tatsächlich sind Nadelventile eine ideale Wahl für Kalibrierungsanwendungen, da sich diese Stromventile fein einstellen lassen.