Absperrschieber | TGA-Wissen.de

Was ist ein Absperrschieber?

Ein Absperrschieber ist eine spezielle Art von Armatur, die verwendet wird, um den Durchfluss eines Mediums (z. B. Wasser, Gas, Öl oder Dampf) in einer Rohrleitung vollständig zu öffnen oder zu schließen. Im Gegensatz zu Regelarmaturen dient der Absperrschieber nicht zur Regulierung des Durchflusses, sondern lediglich zur vollständigen Absperrung oder Freigabe eines Strömungsweges.

Aufbau eines Absperrschiebers

Der Absperrschieber besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

1. Gehäuse:
Das Gehäuse umschließt die beweglichen Teile des Schiebers.
Materialien: Gusseisen, Stahl, Edelstahl oder Messing, je nach Medium und Druckanforderungen.

2. Schieberplatte (Schieber):
Eine bewegliche Platte, die senkrecht zur Strömungsrichtung bewegt wird, um den Durchfluss zu blockieren oder freizugeben.

3. Spindel (Antriebsstange):
Verbunden mit der Schieberplatte und ermöglicht die Bewegung des Schiebers. Sie wird durch Drehen eines Handrads oder eines Antriebsmechanismus bewegt.

4. Dichtungen:
Sichern die Abdichtung zwischen dem Schieber und dem Gehäuse, um Leckagen zu verhindern.

5. Antrieb:
Manuell: Über ein Handrad oder eine Kurbel.
Automatisch: Elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb.

Funktion eines Absperrschiebers

Der Schieber wird vertikal bewegt:
Offene Position: Der Schieber ist vollständig aus dem Strömungsweg herausgehoben, und das Medium kann ungehindert fließen.
Geschlossene Position: Der Schieber blockiert den gesamten Strömungsweg, wodurch kein Durchfluss mehr möglich ist.
Aufgrund der einfachen Geometrie des Schiebers hat der Absperrschieber im geöffneten Zustand einen sehr geringen Strömungswiderstand.

Arten von Absperrschiebern

1. Keilförmiger Absperrschieber:
Die Schieberplatte ist keilförmig, was eine bessere Abdichtung gewährleistet.
Geeignet für hohe Drücke und Temperaturen.

2. Paralleler Absperrschieber:
Die Schieberplatte ist parallel zur Strömungsebene.
Verwendung bei niedrigeren Drücken.

3. Rising Stem Gate Valve (steigende Spindel):
Die Spindel bewegt sich mit dem Schieber. Die Position zeigt direkt den Öffnungsgrad an.
Vorteil: Klare Sichtbarkeit der Ventilstellung.

4. Non-Rising Stem Gate Valve (nicht-steigende Spindel):
Die Spindel bleibt stationär, und der Schieber bewegt sich intern.
Platzsparende Bauweise, aber die Position des Schiebers ist nicht sichtbar.

Formel zur Berechnung des Druckverlustes

Der Druckverlust $\Delta P$ über einen Absperrschieber im offenen Zustand kann berechnet werden, wenn der Widerstandsbeiwert $K$ bekannt ist. Die allgemeine Formel lautet:

$\Delta P = \frac{K \cdot \rho \cdot v^2}{2}$

$\Delta P$ : Druckverlust (Pa)
$K$ : Widerstandsbeiwert (dimensionslos, typischerweise im Bereich 0.1 bis 0.5 für Absperrschieber im offenen Zustand)
$\rho$ : Dichte des Mediums (kg/m³)
$v$ : Strömungsgeschwindigkeit des Mediums (m/s)

Die Strömungsgeschwindigkeit $v$ kann aus dem Durchfluss $Q$ berechnet werden:

$v = \frac{Q}{A}$

$Q$ : Volumenstrom (m³/s)
$A$ : Querschnittsfläche der Rohrleitung (m²), $A = \frac{\pi}{4} \cdot d^2$ , wobei $d$ der Durchmesser der Rohrleitung ist.

Berechnungsbeispiel

Gegeben:
-Durchfluss: $Q = 0.1 \, \text{m}^3/\text{s}$
-Rohrdurchmesser: $d = 0.2 \, \text{m}$
-Dichte des Mediums: $\rho = 1000 \, \text{kg/m}^3$ (z. B. Wasser)
-Widerstandsbeiwert des Absperrschiebers: $K = 0.3$

Berechnung:

1. Strömungsgeschwindigkeit $v$ :

$A = \frac{\pi}{4} \cdot (0.2)^2 = 0.0314 \, \text{m}^2$

$v = \frac{Q}{A} = \frac{0.1}{0.0314} = 3.18 \, \text{m/s}$

2. Druckverlust $\Delta P$ :

$\Delta P = \frac{K \cdot \rho \cdot v^2}{2} = \frac{0.3 \cdot 1000 \cdot (3.18)^2}{2} = 1518.57 \, \text{Pa}$

Der Druckverlust beträgt also ca. $1.52 \, \text{kPa}$ .

Vorteile eines Absperrschiebers

1. Geringer Druckverlust:
Im geöffneten Zustand bietet der Absperrschieber kaum Widerstand.
2. Vielseitigkeit:
Für viele Medien und Druckbereiche geeignet.
3. Langlebigkeit:
Aufgrund der einfachen Konstruktion und minimalen Reibung.

Nachteile eines Absperrschiebers

1. Langsames Öffnen und Schließen:
Aufgrund der linearen Bewegung.
2. Nicht geeignet für Regelung:
Teilweise geöffnete Positionen führen zu Erosion und Dichtungsproblemen.
3. Wartungsaufwand:
Dichtungen und Spindel können mit der Zeit verschleißen.

Einsatzbereiche

Wasserversorgung:

Absperren von Haupt- und Nebensystemen.

Chemieindustrie:
Steuerung von Chemikalienströmen.

Öl- und Gasindustrie:
Absperrung von Pipelines und Verteilern.

Kraftwerke:
Einsatz in Dampf- und Wasserkreisläufen.

Der Absperrschieber ist eine zuverlässige Lösung, wenn ein vollständiges Öffnen oder Schließen des Durchflusses erforderlich ist.

Präzise Erklärung: "Absperrschieber"

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