Ein Leitfaden zu Membranventil vs. Kugelhahn | Dombor

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29/07/2022
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Mechanische Vorrichtungen sind Ventile, und sie sind grundlegende Komponenten, die die Steuerung von Flüssigkeitsdurchfluss und Systemdruck ermöglichen. Sie werden meist eingesetzt, um die Flüssigkeitsmenge, die durch ein bestimmtes System oder Verfahren fließt, sowie die Flussrichtung zu steuern. Ein breites Spektrum industrieller Anwendungen wird durch verschiedene Arten von Ventilen zuverlässig abgedeckt. 

Die grundlegenden Bestandteile jeder Art von Ventil sind das Gehäuse, der Antrieb, MotorhaubeVerkleidung und Packung. Wir haben alle wesentlichen Informationen in diesem Leitfaden zum Thema Membranventil vs. Kugelventil zusammengefasst. Qualitativ hochwertige und robuste Ventile finden Sie bei einem anständigen Industrieventil-Lieferant

Was ist ein Membranventil?

Membranventil
Quelle: unsplash

Membranventile sind Zweiwegeventile und können als Drossel- und Ein/Aus-Ventile fungieren. In einigen Niederdruckanwendungen bieten Membranventile Vorteile, die mit anderen Ventiltypen nicht erreicht werden können. Sie haben stromlinienförmige Flüssigkeitsdurchgänge, die den Druckabfall reduzieren. Selbst bei der Beförderung von Fluiden mit SchwebestoffeSie zeichnen sich durch gute Dichtheit aus und sind ideal für Anwendungen, die eine leichte Drosselung erfordern. 

Die Arbeitskomponenten des Ventils sind vom Flüssigkeitsstrom getrennt, was eine Verunreinigung der Flüssigkeit und Korrosion des Funktionsmechanismus verhindert. Das Ventil ist im Wesentlichen dicht, da es keinen Leckagepfad um den Ventilschaft herum gibt. Diese Eigenschaft macht das Ventil unentbehrlich in Situationen, in denen Leckagen im System nicht zulässig sind. 

Die Membransubstanz und die Betriebstemperatur beeinflussen den maximalen Druck, dem diese Ventile standhalten können. Die Betriebsbedingungen wirken sich auch auf die Bemessungslebensdauer des Ventils aus. Außerdem sollte der hydrostatische Prüfdruck des Systems nicht höher sein als der absolute Nenndruck der Membran.

Was ist ein Kugelhahn 

Top Entry Kugelhahn
Quelle:Dombor

Ein für Reingas, Druckluft und Flüssigkeiten geeigneter Vierteldrehhahn ist der Kugelhahn. Sie können auch für Schlamm eingesetzt werden, wobei jedoch Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden sollten, um die Ansammlung von Schmutz zu vermeiden. Außergewöhnliche Dichtungseigenschaften werden durch die Verwendung von weichdichtenden Stoffen wie Nylon und synthetischen Gummis erreicht, fluorierte Polymereund Delrin. 

Kugelhähne können bei Betriebstemperaturen zwischen 450 und 500 Grad Fahrenheit (270 und 260 Grad Celsius) eingesetzt werden. Darüber hinaus können die Betriebstemperaturen von Graphitsitzen bis zu 1000 Grad Fahrenheit (538 Grad Celsius) oder mehr betragen. Die Ventile können in feuersicheren Bereichen eingesetzt werden, da sie über Metallsitze verfügen. In ihrer Funktionsweise sind Kugelhähne mit Kükenhähnen vergleichbar, sie dichten dicht ab und sind nicht bindend.

Der glatte Körper und die Öffnung des Kugelhahn aus rostfreiem Stahl Modelle ergeben einen minimalen Durchflusswiderstand. Die vier verschiedenen Gehäusetypen, die zur Herstellung von Kugelhähnen verwendet werden, sind: seitlicher Eintritt, oberer Eintritt, dreiteiliges Gehäuse und geteiltes Gehäuse. Die Ventilenden können gelötet, hartgelötet, stumpfgeschweißt, mit Muffe geschweißt, mit Gewinde versehen, geflanscht oder gelötet sein. Es werden sowohl Hoch- als auch Niederdruckkugelhähne hergestellt.

Membranventil vs. Kugelhahn: Ein vollständiger Vergleich 

Hier werden wir einige der Merkmale und Funktionen des Kugelhahns mit denen des Membranventils vergleichen, um die Spezifikationen und den Zweck dieser Ventile zu verstehen. 

Ventil-Typen 

Hier sind die verschiedenen Untertypen von Kugelhähnen und Membranventilen aufgeführt. 

  • Kugelhähne

Hier haben wir die verschiedenen Arten von Kugelhähnen aufgeführt: 

  • Das zweiteilige Gehäuse des Kugelhahns besteht aus einem Deckel, einer Kugel, Sitzringen, einer Spindel und verschiedenen Einbauten. 
  • Bei von oben zugänglichen Kugelhähnen kann die Ventilhaube abgenommen werden, um für Montage, Demontage, Restaurierung oder Wartung Zugang zu den Innenteilen zu erhalten. 
  • Endkugelhähne sind aus einem Stück gefertigt, haben eine Kugel, die von einem Ende aus eingespritzt wird, und werden durch einen Einsatz in Position gehalten. 
  • Die Spindel des dreiteiligen Kugelhahns wird oben durch ein Loch geführt, und im mittleren Teil befinden sich alle Innenteile des Hahns. 
  • Die Spindelabdichtung bei geschmierten oder ungeschmierten Kugelhähnen erfolgt in der Regel durch verschraubte Stopfbuchsen und O-Ring-Dichtungen.
  • Membranventile 

Membranventile können in zwei Kategorien unterteilt werden: Wehr- und Durchgangsventile. Die Membranventile können auf der Innenseite des Gehäuses und der Endflansche ausgekleidet werden, um sie für korrosive Anwendungen zu verwenden. Je nach Anwendung können verschiedene Auskleidungsmaterialien verwendet werden.

Bauwesen 

  • Kugelhähne

Das Gehäuse des Kugelhahns, der kugelförmige Kegel und die Sitze sind seine Hauptbestandteile. Es gibt drei Hauptformen von Kugelhähnen: mit reduziertem Anschluss, mit vollem Anschluss und mit Venturianschluss. Der Innendurchmesser des Ventils mit vollem Anschluss ist identisch mit dem Innendurchmesser des Rohrs. Der Anschluss ist in der Regel eine einzige Rohrgröße, die bei Venturi-Ventilen und Ventilen mit reduziertem Anschluss kleiner ist als die Leitungsgröße.

Zur Abdichtung der Spindel werden O-Ring-Dichtungen und verschraubte Stopfbuchsen verwendet. Ein Schmiermittel-Dichtungssystem für Ventile, das mit Kegelventilen vergleichbar ist, ist ebenfalls verfügbar. Je nach Anzahl der Ventilanschlüsse und Ventilsitze kann ein Kugelhahn unidirektional, bidirektional oder multidirektional sein. Daher sind 2-Wege-, 3-Wege-, 4-Wege- oder 5-Wege-Mehrwegeventile andere Bezeichnungen für Kugelhähne. 

  • Membranventile 

Eine anpassungsfähige Membrane dient als primäre Drucksperre eines Membranventils. Sie besteht aus einem starren Körper mit einem Wehr im Strömungsweg, einem Kompressor, der die Membran gegen das Wehr drückt, sowie einer Haube und einem Handrad, die die Membran am Körper halten und den Kompressor betätigen.

Membranventile werden mit verschiedenen Endanschlüssen hergestellt, z. B. mit Klebeverbindungen für thermoplastische Ventile, mit sanitären Außengewindeanschlüssen, Klemmenanschlüssen, Schraubanschlüssen und Flansch-, Schraub- oder Gewindeanschlüssen.

Funktion 

Der Hauptunterschied zwischen der Funktion eines Membran- und eines Kugelventils besteht in der Art und Weise, wie das Ventil den Durchfluss regelt. 

  • Kugelhähne 

Kugelhähne liefern eine Metallkugel, die sich in den Durchflusskanal hinein- und herausdreht, und die besten Ventile für die Ein-Aus-Regelung sind Kugelhähne. Eine Metallkugel wird während einer Vierteldrehung in einen geraden Durchflussweg gesetzt, um den Durchfluss zu beginnen oder zu stoppen. Die schwenkbare Hohlkugel mit Löchern regelt den Durchfluss durch sie. Der Kugelhahn dreht sich entlang einer Achse senkrecht zum Durchfluss mit Hilfe eines Getriebes, das auf den Ventilgriff drückt. 

  • Membranventile 

Das Membranventil verfügt über einen Ventilkörper und einen Sitz, auf dem die Membran schließt, und liefert eine anpassungsfähige Elastomer-Membran. Das Membranventil bietet eine präzise Betätigung und ein schnelles Abschalten. Es übt Druck auf eine flexible Platte aus, die die Breite des Flüssigkeitsstroms reduziert. Im Vergleich zu anderen Ventiltypen haben Membranventile die längste Lebensdauer.

Durchfluss

Der Durchflusskoeffizient des Ventils gibt an, wie viele Liter Wasser mit einer Temperatur von 60 Grad Celsius pro Minute durch das Ventil bei einer bestimmten Öffnung und einem Druckabfall von 1 psi über das Ventil fließen. Anhand des Koeffizienten wird die Größe des Ventils gewählt, die den erforderlichen Durchfluss ermöglicht und gleichzeitig eine stabile Kontrolle der Verfahrensflüssigkeit gewährleistet. 

  • Kugelhähne 

Ein Kugelhahn kann verwendet werden, um den Durchfluss oder die Bewegung von Medien durch ein System zu drosseln oder zu steuern sowie zu stoppen und zu starten. Die Gesamtzahl der Anschlüsse kann ein bis vier betragen, und die Anschlüsse des Kugelhahns können T-förmig oder L-förmig gestaltet sein. Die T-Form erlaubt den Durchfluss in eine Richtung, während die andere Seite geschlossen ist, oder in zwei Richtungen gleichzeitig. In einem L-förmigen Rohr ist nur eine Durchflussrichtung möglich, und der Anschluss ist mit einem Umleitungsventil ausgestattet. 

  • Membranventile

Die Durchflussmenge eines Regelventils hängt davon ab, wie weit das Ventil geöffnet wird. Der lineare und der gleiche Prozentsatz können zur Berechnung des Durchflusses verwendet werden. Der Betrag, um den sich die Klappenscheibe bewegt, ist genau auf die lineare Durchflussmenge bezogen. Der Durchfluss liegt bei 50 Prozent des Enddurchflusses, wenn die Klappe zu 50 Prozent geöffnet ist. Die proportionale Durchflussmenge ist mit der schrittweisen Änderung des prozentualen Öffnungsgrads des Ventils korreliert.   

Verwendete Materialien  

Die Ventile werden aus einer Vielzahl von Werkstoffen hergestellt, je nach den Anforderungen der jeweiligen Anwendung.

  • Kugelhähne

Messing, Bronze, Metalllegierungen, Sphäroguss, Edelstahl und andere Stahlsorten, Kupfer, Gusseisen und Kunststoffe wie PVC und CPVC gehören zu den häufig verwendeten Materialien für Kugelhähne. Die meisten Kugeln bestehen aus Metall, und für die Garnitur wird ein Elastomer oder Kunststoff verwendet. Verschiedene Elastomere wie Teflon® (TFE), Neopren, Nylon, Buna-N und Materialmischungen werden verwendet, um eine hohe Elastizität zu erreichen. Sitze für Kugelhähne.

  • Membranventile

Zur Herstellung von Membranen kann eine Vielzahl von Materialien verwendet werden. Die Art der gehandhabten Substanz sowie Temperatur, Druck und Häufigkeit der Verwendung beeinflussen die Wahl des Materials. Elastomer-Membranwerkstoffe sind bei hohen Temperaturen extrem chemikalienbeständig. 

Die in Membranventilen verwendeten Materialien sind Butylkautschuk, weißer Naturkautschuk, Natur-/Synthesekautschuk, Nitrilkautschuk, Butylkautschuk, Neopren, Viton, Hypalon und weißes Butyl. Das Gehäuse eines Membranventils kann aus einer Vielzahl von Vollmetallen und Legierungen, Vollkunststoff, Gummi, Glas und Kunststoffen hergestellt werden.

Ventil-Dimensionierung

  • Kugelhähne 

Der Mechanismus der Ventildimensionierung besteht darin, den Durchfluss über den Ventildurchmesser zu berechnen. In Ventilen können zwei unterschiedlich große Öffnungen vorhanden sein, um einem Druckabfall standzuhalten. Bei Drosselventilen wird die Ventildimensionierung in der Regel aus diesem Grund durchgeführt.

  • Membranventile

Bei der Wahl eines Membranventils als Drosseleinrichtung ist die Dimensionierung entscheidend. Die Einlass- und Auslassöffnungen haben in der Regel genau die gleiche Größe, da das offene oder abgeschaltete System keinen Druckabfall aufweist. In diesem Fall sind die Menge der durch das System fließenden Medien und die Durchflusskoeffizient bestimmen die Ventilgröße. 

Bei der Auswahl der Ventildimensionierung müssen viele Variablen berücksichtigt werden. 

  • An erster Stelle steht die Art des Mediums, das das Ventil regeln soll. Die Viskosität und das spezifische Gewicht des Mediums wirken sich auf die Durchflussmenge aus. 
  • An zweiter Stelle stehen der absolute Eingangsdruck, die Temperatur und der Ausgangsdruck bei absoluter Last. 
  • An dritter Stelle steht die maximale Menge, gefolgt von dem größten Druckabfall, gegen den das Ventil schließen muss. Man kann den Faktor der Rohrgeometrie verändern.

Verschiedene Anwendungen 

  • Kugelhähne

Kugelhähne sind einfach zu bedienen und haben eine lange Lebensdauer. Sie können hohen Druck-, Geschwindigkeits- und Temperaturströmen standhalten und ihre Herstellungskosten sind minimal. Im Vergleich zu Schiebern und Ventilen ist weniger Kraft erforderlich, um das Ventil zu betätigen. Aufgrund dieser Eigenschaften sind Kugelhähne eine gängige Option für die Prozesssteuerung in gängigen industriellen Anwendungen. Außerdem lassen sich Kugelhähne nicht so leicht reinigen, weshalb sie in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der Medizintechnik nur selten zum Einsatz kommen. 

  • Membranventile

Bei Anwendungen mit korrosiven und abrasiven Flüssigkeiten werden häufig Membranventile eingesetzt. So werden Membranventile beispielsweise immer wieder in Chemie- und Elektrizitätswerken sowie in kommunalen, industriellen und abwassertechnischen Anwendungen eingesetzt. Membranventile sind auch in der Zellstoff- und Papierindustrie sowie in anderen Sektoren, in denen Schlamm erzeugt und gesteuert wird, weit verbreitet, darunter im Zementbergbau und in der Ethanolproduktion.

Erreichbarkeit

Bei der Auswahl eines Ventiltyps ist die Regelbarkeit ein entscheidender Faktor. Sie wird als der Bereich der Durchflussraten beschrieben, der von einem bestimmten Ventiltyp gesteuert werden kann. Die Normen werden von drei Variablen beeinflusst: der Geometrie des Ventils, der Leckage des Sitzes und der Präzision oder Steifigkeit des Antriebs, wenn das Ventil fast geschlossen ist.

Die Geometrie des Sitzes und des Verschlusses ist von grundlegender Bedeutung, und eine starke Undichtigkeit des Sitzes kann dazu führen, dass das Ventil instabil wird, da es sich vom Sitz abdrückt. Je nach Form und Antrieb des Ventils lässt sich das Stellverhältnis leicht abschätzen. Das Stellverhältnis beträgt 20:1, wenn das Ventil bei 5 % des Hubs nicht präzise ist. Wenn das Stellverhältnis ansteigt, kann das Ventil eine große Bandbreite an Durchflussmengen regeln. 

Da mehrere Systeme keinen sehr großen Durchflussbereich aufweisen, ist es nicht unbedingt erforderlich, dass das Ventil den größten Regelbereich hat. Das Stellverhältnis von Kugelhähnen mit V-Rastung liegt bei 200:1, das von Durchgangsventilen bei 100:1. Ein hohes Stellverhältnis bedeutet oft eine geringe Empfindlichkeit beim Öffnen des Ventils und eine geringere Empfindlichkeit beim Schließen des Ventils, wenn es sich dem Schließen nähert.

Sind Kugelhähne besser als Membranventile? 

Membranventile
Quelle:unsplash

Im Vergleich zu den Membranventilen sind die Kugelventile viel besser. Das liegt daran, dass die Membranventile zu viele Nachteile haben, die ihre Verwendung erschweren. Zum Beispiel sind Membranventile ideal, um nur in moderaten Drucksituationen und bescheidenen Temperaturbereichen eingesetzt zu werden. 

Die Membranventile sind nicht für den Multiturn-Betrieb geeignet. Darüber hinaus haben diese Ventile keine Standardabmessungen. Außerdem sollte das Gehäuse der Membranventile nur aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellt werden. Der einzige Nachteil von Kugelventilen ist, dass sie schlechte Drosselelemente haben und etwas schwer zu reinigen sind. 

Die Kugelhähne bieten einen außergewöhnlichen Bedienungskomfort und sind ideal für den Einsatz bei hohen Temperaturen und hohem Druck. Sie helfen bei der Steuerung und Aufrechterhaltung des hohen Volumens und können auch ohne Seitenlasten funktionieren. Die gezackte Konstruktion dieser Ventile gewährleistet eine lange Lebensdauer. 

Bei Kugelhähnen ist es möglich, Sitze und Dichtungen zu überprüfen und zu reparieren, ohne dass das Ventilgehäuse aus der Leitung entfernt werden muss. Außerdem müssen sie nicht geschmiert werden. Die Kosten für den Kauf und die Wartung der Kugelhähne sind relativ gering. 

Wie man zwischen Membranventil und Kugelhahn wählt

Die chemische Zusammensetzung des Durchflusses, die Temperatur, die Systemmedien und der Druck sollten bei der Auswahl eines Ventils berücksichtigt werden. Es ist auch wichtig, sich über eventuelle Betätigungsvorschriften und die beabsichtigte Absperrreaktion im Klaren zu sein. 

Wann sollte man Kugelhähne wählen?

Kugelhähne werden beim Kauf von Ventilen für die folgenden Anwendungen empfohlen:

  • Für Dienstleistungen mit Flüssigkeiten, Gasen und anderen Fluiden, Tiefpunktabflüsse und Hochpunktentlüftungen 
  • Anwendungen, die einen blasendichten Betrieb in der Luft, in Gasen und in Flüssigkeiten erfordern
  • Gerätefußventile und Dampfanwendungen 
  • Systeme für Speisewasser und Kühlwasser

Wann sollte man Membranventile wählen? 

Wenn Ihr Unternehmen plant, Ventile für die unten aufgeführten Anwendungen zu erwerben, sollten Sie sich für Membranventile entscheiden: 

  • Anwendungen für sauberes oder ungereinigtes Wasser und Luftbetrieb
  • Systeme für demineralisiertes Wasser
  • Anwendungen im Zusammenhang mit Reinigung und Vakuum 
  • Ätzende Anwendungen 
  • Systeme für radioaktive Abfälle in kerntechnischen Anlagen
  • Systeme zur Herstellung von Arzneimitteln, Brauereien und Lebensmitteln 

Schlussfolgerung 

Membran- oder Kugelventile werden für die Bewässerung, die Steuerung industrieller Prozesse und für den Hausgebrauch verwendet, z. B. für Ein- und Ausschaltventile und Waschmaschinen. Es wird jedoch empfohlen, Kugelventile oder Membranventile entsprechend der jeweiligen Anwendung und deren Temperatur- und Druckvorschriften auszuwählen.

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