Was ist ein Kugelhahn? Bedienungs- und Gebrauchsanleitung

Kugelventil, ein Ventil, dessen Öffnungs- und Schließteile (BallKugelventile werden durch die Ventilspindel angetrieben und drehen sich um die Achse des Ventils. Das hartdichtende V-Kugelventil zeichnet sich durch eine hohe Scherkraft zwischen seinem V-förmigen Kugelkern und dem mit Hartmetall verschweißten Ventilsitz aus und eignet sich besonders für Medien mit Fasern, kleinen Feststoffpartikeln usw. Das Mehrwege-Kugelventil ermöglicht nicht nur die flexible Steuerung von Zusammenführung, Abzweigung und Durchflussrichtung des Mediums in der Rohrleitung, sondern auch das Absperren eines beliebigen Kanals, um zwei andere Kanäle zu verbinden. Dieser Ventiltyp wird üblicherweise horizontal in der Rohrleitung installiert. Kugelventile werden je nach Antriebsart in pneumatische, elektrische und manuelle Kugelventile unterteilt.

Was ist ein Kugelventil?

AKugelventile wurden in den 1950er-Jahren erfunden. Dank der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technik sowie der kontinuierlichen Verbesserung von Produktionsprozessen und Produktstrukturen haben sie sich innerhalb von nur 40 Jahren zu einem der wichtigsten Ventiltypen entwickelt. In den westlichen Industrieländern steigt ihr Einsatz von Jahr zu Jahr.

In meinem Land werden Kugelhähne in der Ölraffinerie, im Fernleitungsbau, in der Chemie-, Papier-, Pharma-, Wasserwirtschafts-, Energie-, Kommunal- und Stahlindustrie sowie in anderen Branchen weit verbreitet eingesetzt und spielen eine wichtige Rolle für die Volkswirtschaft. Sie verfügen über eine 90-Grad-Drehfunktion, der Ventilkörper ist kugelförmig und durch seine Achse verläuft eine kreisförmige Durchgangsbohrung oder ein Kanal.

Kugelhähne dienen hauptsächlich zum Absperren, Verteilen und Umlenken von Medien in Rohrleitungen. Zum dichten Schließen ist lediglich eine Drehung um 90 Grad und ein sehr geringes Drehmoment erforderlich. Kugelhähne eignen sich besonders für den Einsatz als Schalter und Absperrventile, insbesondere als V-Kugelhähne. Neben den Rohrleitungsparametern müssen bei elektrischen Ventilen auch die Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Da es sich bei den elektrischen Bauteilen um elektromechanische Geräte handelt, wird ihre Funktionsfähigkeit maßgeblich von der Einsatzumgebung beeinflusst.

Was sind die Eigenschaften von Kugelventilen? 

• VerschleißfestigkeitDa der Ventilkern des hartdichtenden Kugelhahns aus spritzgeschweißtem legiertem Stahl besteht,Der Dichtring ist aus legiertem Stahl gefertigt, sodass das hartdichtende Kugelventil beim Schalten nicht zu viel Verschleiß aufweist. (Sein Härtekoeffizient liegt bei 65-70):

• Gute DichtungsleistungDa die Dichtung des hartdichtenden Kugelhahns manuell geschliffen wird, kann er nur so lange verwendet werden, bis Ventilkegel und Dichtring perfekt aufeinander abgestimmt sind. Daher ist seine Dichtleistung zuverlässig.

• Niedriges DrehmomentDa die Unterseite des Dichtrings des hartdichtenden Kugelhahns eine Feder verwendet, um den Dichtring und den Ventilkern fest zusammenzuhalten, ist der Schalter sehr leichtgängig, wenn die äußere Kraft die Vorspannung der Feder übersteigt.

• Langjährige DienstzeitLeben: Es findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen wie der Erdöl-, Chemie-, Energieerzeugungs-, Papierherstellungs-, Atomenergie-, Luftfahrt- und Raketenindustrie sowie im Alltag der Menschen.

Was sind die Vorteile von Kugelhähnen?

Im Vergleich zu anderen Ventilarten öffnen Kugelventile schnell, reibungslos und zuverlässig, sind weit verbreitet und weisen folgende Vorteile auf:

1. Das Axiallager reduziert das Reibungsmoment der Ventilspindel, wodurch die Ventilspindel über einen langen Zeitraum reibungslos und flexibel funktioniert.
2. Antistatische Funktion: Zwischen Kugel, Ventilschaft und Ventilkörper ist eine Feder angebracht, um die während des Schaltvorgangs entstehende statische Elektrizität abzuleiten.
3. Da Materialien wie z.B.Da Polytetrafluorethylen gute Selbstschmiereigenschaften und geringe Reibungsverluste mit der Kugel aufweist, hat das Kugelventil eine lange Lebensdauer.
4. Geringer Strömungswiderstand: Pneumatische Kugelventile weisen den geringsten Strömungswiderstand aller Ventilarten auf. Selbst bei pneumatischen Kugelventilen mit reduziertem Durchmesser ist ihr Strömungswiderstand sehr gering.
5. Zuverlässige Ventilschaftdichtung: Da sich der Ventilschaft nur dreht, aber nicht anhebt, ist die Stopfbuchsendichtung des Ventilschafts nicht leicht zu beschädigen, und die Dichtwirkung erhöht sich mit steigendem Mediendruck.
6. Gute Dichtleistung des Ventilsitzes: Der aus elastischen Materialien wie Polytetrafluorethylen gefertigte Dichtring lässt sich leicht abdichten, und die Dichtleistung des Kugelhahns erhöht sich mit steigendem Mediendruck.
7. Bei geringem Strömungswiderstand weisen Kugelventile mit vollem Durchmesser praktisch keinen Strömungswiderstand auf.
8. Einfache Konstruktion, geringe Größe und geringes Gewicht.
9. Dicht und zuverlässig. Es verfügt über zwei Dichtflächen, die aus verschiedenen Kunststoffen gefertigt sind und eine gute Dichtleistung sowie vollständige Abdichtung gewährleisten. Es findet auch breite Anwendung in Vakuumsystemen.
10. Einfache Bedienung, schnelles Öffnen und Schließen, einfach um 90° drehen, von vollständig geöffnet bis vollständig geschlossen, praktisch für die Fernsteuerung.
11. Die Wartung ist einfach, da das Kugelventil eine einfache Konstruktion aufweist und der Dichtungsring in der Regel beweglich ist, was die Demontage und den Austausch erleichtert.
12. Im vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Zustand sind die Dichtfläche der Kugel und des Ventilsitzes vom Medium isoliert, und das Medium verursacht beim Durchströmen keine Erosion der Ventildichtfläche.
13. Breites Anwendungsspektrum, Durchmesser von wenigen Millimetern bis zu mehreren Metern, Einsatzmöglichkeiten von Hochvakuum bis Hochdruck.
14. Da das Kugelventil beim Öffnen und Schließen eine Wischwirkung hat, kann es auch in Medien mit suspendierten Feststoffpartikeln eingesetzt werden.
15. Hohe Bearbeitungsgenauigkeit, hohe Kosten, nicht geeignet für den Einsatz bei hohen Temperaturen; bei Verunreinigungen in der Rohrleitung besteht die Gefahr einer Verstopfung, wodurch sich das Ventil nicht öffnen lässt.

Welche Kategorien von Kugelhähnen gibt es?

 Funktionsklassifizierung

• BypassventilKugelventile werden im Allgemeinen durch stehendes Wasser geöffnet, daher werden Bypassventile so eingestellt, dass zuerst der Druck ausgeglichen wird, das heißt, beide Seiten werden mit Wasser gefüllt;
• LuftventilBeim Befüllen mit Wasser wird die Luft entfernt und der Schwimmer schließt das Ventil automatisch; beim Entleeren wird Luft hinzugefügt und der Schwimmer senkt sich automatisch ab;
• Druckbegrenzungsventil:Beim Öffnen und Schließen des Ventils wird der Druck des Wassers zwischen Ventil und Dichtungsdeckel abgebaut, um einen Verschleiß des Dichtungsdeckels zu vermeiden.
• Ablassventil: Ablassen der Abwässer aus dem unteren Teil der Kugelhülle.

Klassifizierung von Kugelventilantrieben

• Pneumatisches Kugelventil
• Elektrisches Kugelventil
• Hydraulisches Kugelventil
• Pneumatisches und hydraulisches Kugelventil
• Elektrohydraulisches Kugelventil
• Kugelventil für Turbinengetriebe

Klassifizierung nach Material des Kugelhahngehäuses

• Kugelventil aus Metall: wie zum BeispielKugelhähne aus Kohlenstoffstahl, legiertem Stahl, Edelstahl, Gusseisen, Titanlegierungen, Monel, Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen und Bleilegierungen, usw.
• Ventile mit Metallgehäuse und Innenauskleidungwie beispielsweise gummierte Ventile, fluorierte Ventile, bleihaltige Ventile, kunststoffbeschichtete Ventile, emaillierte Ventile.
• Ventile aus nichtmetallischen Werkstoffen: wie zum Beispiel Keramikventile, Glasventile, Kunststoffventile.

Die wichtigsten Parameter von Kugelventilen

• NenndruckPN 1,0–42,0 MPa, ANSI Klasse 150–2500, JIS 10–20K
• Nenndurchmesser: DN6~1200, NPS 1/4~48
• EndverbindungFlansch-, Stumpfschweiß-, Gewinde-, Muffenschweiß- usw.
• Anwendbare Temperatur: -196℃~540℃;
• Betrieb: manuell, Schneckengetriebe, pneumatisch, elektrisch, hydraulisch, Gas-Flüssigkeits-Gestänge, elektrohydraulisches Gestänge;
• Ventilkörpermaterial: WCB, ZG1Cr18Ni9Ti, ZG1Cr18Ni12Mo2Ti, CF8(304), CF3(304L), CF8M(316), CF3M (316L), Ti., Verschiedene Materialien können für Wasser, Dampf, Öl, Salpetersäure, Essigsäure, Oxidationsmittel, Harnstoff und andere Medien verwendet werden.

Installationsmethode und -schritte für ein Kugelventil an einer Rohrleitung 

1. Entfernen Sie die Schutzkappen an beiden Seiten des Flanschendes und spülen und reinigen Sie das Ventil, wenn es vollständig geöffnet ist.
2. Vor der Installation muss die gesamte Maschine gemäß dem vorgegebenen Signal (Elektrizität oder Gas) getestet werden (um zu verhindern, dass durch den Transport verursachte Vibrationen die Leistung beeinträchtigen). Die Online-Installation ist erst nach bestandener Prüfung möglich (Verdrahtung gemäß dem Schaltplan des elektrischen Stellantriebs).
3. Vor dem Anschluss an die Rohrleitung müssen die Rohrleitungen gespült und von restlichen Verunreinigungen befreit werden (diese Substanzen können den Ventilsitz und die Kugel beschädigen).
4. Bitte verwenden Sie während der Installation den Betätigungsteil des Ventils nicht als Hebepunkt, um Beschädigungen des Betätigungselements und des Zubehörs zu vermeiden.
5. Dieser Ventiltyp sollte in horizontaler oder vertikaler Richtung der Rohrleitung installiert werden.
6. Die Rohrleitung darf im Bereich der Installationsstelle nicht durchhängen oder äußeren Kräften ausgesetzt sein. Rohrschellen oder -stützen können verwendet werden, um Abweichungen der Rohrleitung zu vermeiden.
7. Nach dem Anschluss an die Rohrleitung die Flanschverbindungsschrauben mit dem vorgeschriebenen Drehmoment über Kreuz festziehen.

Anwendungsbereiche von Kugelventilen

Da Kugelventile üblicherweise Gummi, Nylon und Polytetrafluorethylen als Dichtringmaterialien für den Ventilsitz verwenden, wird ihre Betriebstemperatur durch das Dichtringmaterial begrenzt. Die Absperrwirkung des Kugelventils wird dadurch erzielt, dass die Metallkugel unter Einwirkung des Mediums gegen den Kunststoff-Ventilsitz gepresst wird (schwimmendes Kugelventil). Der Dichtring des Ventilsitzes erfährt unter einem bestimmten Anpressdruck lokal eine elastisch-plastische Verformung. Diese Verformung kann Fertigungstoleranzen und Oberflächenrauheiten der Kugel ausgleichen und die Dichtleistung des Kugelventils gewährleisten.

Da die Ventilsitzdichtung des Kugelhahns üblicherweise aus Kunststoff besteht, sollten die Feuerbeständigkeit und der Brandschutz des Kugelhahns bei der Auswahl der Konstruktion und Leistung des Kugelhahns berücksichtigt werden, insbesondere in der Erdöl-, Chemie-, Metallurgie- und anderen Branchen. Bei der Verwendung von Kugelhähnen in Anlagen und Rohrleitungssystemen mit brennbaren und explosiven Medien sollte der Feuerbeständigkeit und dem Brandschutz besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Im Allgemeinen werden Kugelventile in Rohrleitungssystemen empfohlen, die eine Zweiwege-Einstellung, strenge Dichtungseigenschaften, Schlamm-, Verschleiß- und Schrumpfkanalbeständigkeit, schnelles Öffnen und Schließen (1/4-Drehung zum Öffnen und Schließen), Hochdruckabschaltung (große Druckdifferenz), geringe Geräuschentwicklung, Kavitation und Gasbildung, geringe Leckage in die Atmosphäre, geringes Betätigungsdrehmoment und geringen Fluidwiderstand aufweisen.

Kugelhähne eignen sich auch für Rohrleitungssysteme mit leichter Konstruktion, geringem Abschaltdruck (kleiner Druckunterschied) und korrosiven Medien. Sie können auch in Tieftemperaturgeräten und -leitungen eingesetzt werden. In Sauerstoffleitungen der Metallindustrie sind streng entfettete Kugelhähne erforderlich. Bei der Verlegung von Hauptleitungen in Öl- und Gasleitungen unterirdisch kommt ein vollflächig verschweißter Kugelhahn zum Einsatz. Für Regelgenauigkeit empfiehlt sich ein Kugelhahn mit spezieller V-förmiger Öffnung. In der Erdöl-, Petrochemie-, Chemie-, Energie- und Stadtentwicklungsindustrie können metallisch dichte Kugelhähne für Rohrleitungssysteme mit Betriebstemperaturen über 200 °C verwendet werden.

Vor- und Nachteile von Kugelhähnen

Vorteile von Kugelventilen:

1. Es hat den geringsten Strömungswiderstand (tatsächlich 0);
2. Da es sich während des Betriebs (wenn kein Schmiermittel vorhanden ist) nicht festsetzt, kann es zuverlässig in korrosiven Medien und niedrigsiedenden Flüssigkeiten eingesetzt werden;
3. Es kann eine vollständige Abdichtung innerhalb eines großen Druck- und Temperaturbereichs erreichen;
4. Es ermöglicht ein schnelles Öffnen und Schließen, wobei die Öffnungs- und Schließzeit einiger Ausführungen nur 0,05 bis 0,1 Sekunden beträgt. Dadurch ist es für den Einsatz im Automatisierungssystem des Prüfstands geeignet. Das Ventil arbeitet beim schnellen Öffnen und Schließen stoßfrei.
5. Das kugelförmige Verschlussstück kann sich automatisch an der Grenzposition positionieren;
6. Das Arbeitsmedium ist beidseitig zuverlässig abgedichtet;
7. Im vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Zustand sind die Dichtfläche der Kugel und des Ventilsitzes vom Medium isoliert, sodass das mit hoher Geschwindigkeit durch das Ventil strömende Medium keine Erosion der Dichtfläche verursacht;
8. Die Konstruktion ist kompakt und leicht und kann als die sinnvollste Ventilkonstruktion für Niedertemperatur-Mediensysteme angesehen werden;
9. Der Ventilkörper ist symmetrisch, insbesondere die geschweißte Konstruktion des Ventilkörpers, die der Belastung durch die Rohrleitung gut standhält;
10. Das Schließstück hält dem hohen Druckunterschied im geschlossenen Zustand stand. ⑾ Das Kugelventil mit vollständig verschweißtem Ventilkörper kann direkt im Erdreich verlegt werden, wodurch die Ventilinnenteile vor Korrosion geschützt sind und eine maximale Lebensdauer von 30 Jahren erreicht wird. Es ist das ideale Ventil für Öl- und Erdgasleitungen.

Nachteile von Kugelventilen

1. Da der Hauptventilsitzdichtring des Kugelhahns aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht, weist dieses Material einen hohen Ausdehnungskoeffizienten auf, reagiert empfindlich auf Kälteströmung und besitzt eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Daher wird die Dichtwirkung beeinträchtigt, wenn das Dichtungsmaterial aushärtet.
2. Polytetrafluorethylen ist zudem wenig temperaturbeständig und kann nur bei Temperaturen unter 180 °C eingesetzt werden. Bei höheren Temperaturen altert das Dichtungsmaterial. Für den Langzeiteinsatz wird es daher üblicherweise nur bei 120 °C verwendet.
3. Seine Einstellgenauigkeit ist schlechter als die des Absperrventils, insbesondere des pneumatischen Ventils (oder elektrischen Ventils).