Absperrventil | TGA-Wissen.de

Ein Absperrventil ist eine Armatur, die den Durchfluss eines Mediums in einer Rohrleitung reguliert oder vollständig absperrt. Es gehört zu den Absperrarmaturen und wird aufgrund seiner präzisen Steuerung häufig in Anwendungen verwendet, bei denen ein kontrollierter Durchfluss erforderlich ist.

Aufbau eines Absperrventils:

1. Gehäuse:
Der Hauptkörper des Ventils, der die internen Komponenten enthält. Materialien sind oft Edelstahl, Gusseisen oder Kunststoff.

2. Ventilteller (oder -kegel):
Das bewegliche Bauteil, das den Durchfluss steuert, indem es sich gegen den Ventilsitz bewegt oder von ihm entfernt.

3. Ventilsitz:
Die Abdichtfläche, auf die der Ventilteller drückt, um den Durchfluss zu blockieren.

4. Spindel:
Überträgt die Bewegung des Handrads oder Antriebs auf den Ventilteller.

5. Betätigungselement:
Kann manuell (Handrad) oder automatisiert (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) sein.

6. Dichtungen:
Verhindern Leckagen zwischen beweglichen und festen Teilen.

Funktionsweise:

1. Geschlossen:
Der Ventilteller sitzt fest auf dem Ventilsitz, wodurch der Durchfluss vollständig blockiert wird.

2. Geöffnet:
Der Ventilteller hebt sich vom Ventilsitz, sodass das Medium durch die Armatur strömen kann.

3. Regelbetrieb:
Der Ventilteller wird in einer Zwischenposition gehalten, um den Durchfluss teilweise zu öffnen.

Arten von Absperrventilen:

1. Gerades Absperrventil:
Die Strömung verläuft linear durch das Ventil. Geeignet für hohe Drücke.

2. Eckventil:
Die Strömung ändert die Richtung um 90°. Wird oft bei engen Platzverhältnissen verwendet.

3. Schrägsitzventil:
Reduzierter Strömungswiderstand durch schräge Anordnung des Ventilsitzes.

Formel zur Berechnung des Druckverlustes:

Der Druckverlust $\Delta P$ durch ein Absperrventil kann mit der Darcy-Weisbach-Gleichung berechnet werden:

$\Delta P = \frac{f \cdot L}{D} \cdot \frac{\rho \cdot v^2}{2}$

$\Delta P$ : Druckverlust (Pa)
$f$ : Reibungsbeiwert (abhängig von der Ventilform und -stellung)
$L$ : Charakteristische Länge (m), abhängig von der Bauweise
$D$ : Rohrdurchmesser (m)
$\rho$ : Dichte des Mediums (kg/m³)
$v$ : Strömungsgeschwindigkeit (m/s)

Die Strömungsgeschwindigkeit $v$ wird wie folgt berechnet:

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

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

Berechnungsbeispiel:

Gegeben:
- Volumenstrom: $Q = 0.1 \, \text{m}^3/\text{s}$
- Rohrdurchmesser: $D = 0.2 \, \text{m}$
- Dichte: $\rho = 1000 \, \text{kg/m}^3$
- Reibungsbeiwert: $f = 0.02$
- Ventillänge: $L = 0.15 \, \text{m}$