Zapfengelagertes Kugelventil
Was sind zapfengelagerte Kugelventile?
DerKugelventilist eine Form des Vierteldrehventils, bei dem eine hohle, perforierte und feststehende/gestützte Kugel zur Durchflussregelung verwendet wird.
A Zapfengelagertes KugelventilDas bedeutet, dass die Kugel durch Lager eingeschränkt ist und sich nur drehen darf, der größte Teil der hydraulischen Last von den Systembeschränkungen getragen wird, was zu einem geringen Lagerdruck und keiner Wellenermüdung führt.
Vorteile der Zapfenkugelkonstruktion sind das niedrigere Betriebsdrehmoment, die einfache Bedienung, der minimierte Sitzverschleiß (die Spindel-/Kugelisolation verhindert eine seitliche Belastung und den Verschleiß der nachgelagerten Sitze, wodurch Leistung und Lebensdauer verbessert werden) sowie die überlegene Dichtungsleistung sowohl bei hohem als auch bei niedrigem Druck (ein separater Federmechanismus und der vorgelagerte Leitungsdruck dienen als Dichtung gegen die stationäre Kugel für Niederdruck- und Hochdruckanwendungen).
Der Leitungsdruck drückt den stromaufwärts liegenden Ventilsitz gegen die feststehende Kugel, sodass der Leitungsdruck den Ventilsitz auf die Kugel presst und diese abdichtet. Die mechanische Verankerung der Kugel absorbiert den Schub des Leitungsdrucks und verhindert so übermäßige Reibung zwischen Kugel und Ventilsitzen. Dadurch bleibt das Betätigungsdrehmoment auch bei vollem Nennbetriebsdruck niedrig. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Betätigung des Kugelhahns, da es die Größe des Stellantriebs und somit die Gesamtkosten der Betätigungseinheit reduziert. Der Zapfen ist für alle Größen und Druckklassen erhältlich, wird aber hauptsächlich für große Abmessungen und Hochdruckanwendungen verwendet.
Hauptmerkmale der NORTECH Zapfenkugelhähne
1. Doppelblockierung und Entlüftung (DBB)
Wenn das Ventil geschlossen ist und der mittlere Hohlraum über das Auslassventil entleert wird, dichten die stromaufwärts und stromabwärts liegenden Ventilsitze unabhängig voneinander ab. Eine weitere Funktion der Auslassvorrichtung besteht darin, den Ventilsitz während der Prüfung auf Dichtheit zu überprüfen. Darüber hinaus können Ablagerungen im Inneren des Ventilkörpers durch die Auslassvorrichtung ausgespült werden. Die Auslassvorrichtung ist so konstruiert, dass Beschädigungen des Ventilsitzes durch Verunreinigungen im Medium minimiert werden.
2. Niedriges Betriebsdrehmoment
Das Kugelventil mit Zapfenlagerung nutzt eine Zapfenkugelkonstruktion und einen schwimmenden Ventilsitz, um unter Betriebsdruck ein geringeres Drehmoment zu erzielen. Es verwendet selbstschmierendes PTFE und ein Metallgleitlager, um den Reibungskoeffizienten in Verbindung mit der hochfesten und fein gearbeiteten Spindel auf ein Minimum zu reduzieren.
3. Notfall-Versiegelungsgerät
Kugelventile mit einem Durchmesser von 6 Zoll (DN150) oder mehr sind serienmäßig mit einer Dichtmittel-Einspritzvorrichtung an Spindel und Sitz ausgestattet. Bei Beschädigung des Sitzrings oder des Spindel-O-Rings kann mittels dieser Vorrichtung das entsprechende Dichtmittel eingespritzt werden, um ein Austreten des Mediums an Sitzring und Spindel zu verhindern. Bei Bedarf kann das Hilfsdichtungssystem zum Reinigen und Schmieren des Sitzes eingesetzt werden, um dessen Sauberkeit zu gewährleisten.
Dichtmittel-Injektionsgerät
4. Feuerfeste Konstruktion
Im Brandfall während des Betriebs des Ventils werden der Sitzring, der Spindel-O-Ring und der Mittelflansch-O-Ring aus PTFE, Gummi oder anderen nichtmetallischen Werkstoffen durch die hohen Temperaturen zersetzt oder beschädigt. Unter dem Druck des Mediums drückt das Kugelventil den Sitzhalter schnell gegen die Kugel, sodass der metallische Dichtring die Kugel berührt und eine zusätzliche metallische Dichtung bildet, die Leckagen am Ventil wirksam verhindert. Die feuerfeste Konstruktion des Zapfenkugelventils entspricht den Anforderungen von API 607, API 6FA, BS 6755 und weiteren Normen.
5. Antistatische Struktur
Das Kugelventil ist mit einer antistatischen Konstruktion versehen und verwendet eine Vorrichtung zur statischen Entladung, um direkt über die Spindel einen statischen Kanal zwischen Kugel und Gehäuse zu bilden. Dadurch wird die durch Reibung beim Öffnen und Schließen von Kugel und Sitz entstehende statische Elektrizität über die Rohrleitung abgeleitet, wodurch Brände oder Explosionen durch statische Funken vermieden und die Systemsicherheit gewährleistet wird.
6. Zuverlässige Sitzdichtung
Die Sitzabdichtung erfolgt durch zwei schwimmende Sitzhalterungen. Diese können sich axial bewegen und so das Fluid abdichten, sowohl durch Kugel- als auch durch Gehäuseabdichtung. Die Niederdruckabdichtung des Ventilsitzes wird durch eine vorgespannte Feder erreicht. Zusätzlich ist die Kolbenwirkung des Ventilsitzes so ausgelegt, dass durch den Eigendruck des Mediums eine Hochdruckabdichtung erzielt wird. Dadurch sind zwei Arten der Kugelabdichtung möglich.
7. Einfache Abdichtung
(Automatische Druckentlastung im mittleren Ventilhohlraum) Im Allgemeinen wird eine einfache Dichtungsstruktur verwendet. Das heißt, es gibt nur eine Abdichtung auf der Zulaufseite. Da jedoch unabhängig voneinander federbelastete Dichtsitze auf der Zulauf- und Ablaufseite zum Einsatz kommen, kann der Überdruck im Ventilhohlraum die Vorspannwirkung der Feder überwinden. Dadurch löst sich der Dichtsitz von der Kugel und die Druckentlastung erfolgt automatisch auf der Ablaufseite. Zulaufseite: Bewegt sich der Dichtsitz axial entlang des Ventils, erzeugt der auf den Zulauf (Einlass) wirkende Druck „P“ eine Gegenkraft auf A1. Da A2 größer als A1 ist (A2 - A1 = B1), drückt die Kraft auf B1 den Dichtsitz gegen die Kugel und sorgt so für eine dichte Abdichtung des Zulaufbereichs.
Abwärtsseite: Sobald der Druck „Pb“ im Ventilhohlraum ansteigt, ist die auf A3 wirkende Kraft größer als die auf A4. Da A3-A4=B2, überwindet die Druckdifferenz an B2 die Federkraft, wodurch sich der Ventilsitz von der Kugel löst und der Druck im Ventilhohlraum zum Abwärtsteil hin abgelassen wird. Anschließend dichten Ventilsitz und Kugel durch die Federwirkung wieder ab.
8. Doppelte Abdichtung (Doppelkolben)
Das Kugelventil mit Zapfenlagerung kann für spezielle Betriebsbedingungen und Kundenanforderungen mit einer doppelten Dichtung vor und nach der Kugel ausgeführt werden. Es verfügt über eine doppelte Kolbenwirkung. Im Normalbetrieb dichtet das Ventil primär ab. Bei Beschädigung der primären Sitzdichtung und daraus resultierender Leckage übernimmt die sekundäre Sitzdichtung die Abdichtung und erhöht die Dichtheit. Die Sitzdichtung ist kombiniert ausgeführt. Die primäre Dichtung ist eine Metall-auf-Metall-Dichtung. Die sekundäre Dichtung besteht aus einem Fluorkautschuk-O-Ring, der die Blasendichtung des Kugelventils gewährleistet. Bei geringem Druckunterschied drückt der Dichtsitz die Kugel durch die Federkraft zusammen und sorgt so für die primäre Abdichtung. Mit steigendem Druckunterschied erhöht sich die Dichtkraft zwischen Sitz und Gehäuse, um eine dichte Abdichtung zwischen Sitz und Kugel und damit eine optimale Dichtleistung sicherzustellen.
Primäre Abdichtung: Stromaufwärts.
Bei geringer oder fehlender Druckdifferenz bewegt sich der Ventilsitz axial entlang des Ventils unter dem Einfluss der Federkraft und drückt ihn gegen die Kugel, um eine dichte Abdichtung zu gewährleisten. Ist die Druckdifferenz des Ventilsitzes größer als die auf die Fläche A1 - A1 = B1 wirkende Kraft, drückt die Kraft in B1 den Sitz gegen die Kugel und dichtet so den stromaufwärts gelegenen Bereich ab.
Sekundäre Abdichtung: Stromabwärts.
Bei geringer oder fehlender Druckdifferenz verschiebt sich der Ventilsitz axial entlang des Ventils unter dem Einfluss der Federkraft und drückt ihn gegen die Kugel, um eine dichte Abdichtung zu gewährleisten. Steigt der Druck P im Ventilhohlraum, ist die auf die Fläche A4 des Ventilsitzes wirkende Kraft größer als die auf die Fläche A3 wirkende Kraft (A4 - A3 = B1). Die Kraft auf B1 drückt den Sitz daher gegen die Kugel und sorgt so für eine dichte Abdichtung des stromaufwärts gelegenen Bereichs.
9. Sicherheitsentlastungsvorrichtung
Da das Kugelventil mit einer fortschrittlichen Primär- und Sekundärdichtung mit Doppelkolbenwirkung ausgestattet ist und der mittlere Hohlraum keine automatische Druckentlastung ermöglicht, muss ein Sicherheitsventil am Gehäuse installiert werden. Dies verhindert Schäden durch Überdruck im Ventilhohlraum aufgrund der thermischen Ausdehnung des Mediums. Der Anschluss des Sicherheitsventils ist üblicherweise NPT 1/2. Zu beachten ist außerdem, dass das Medium des Sicherheitsventils direkt in die Atmosphäre abgeleitet wird. Ist eine direkte Ableitung in die Atmosphäre nicht zulässig, empfehlen wir die Verwendung eines Kugelventils mit automatischer Druckentlastung zum oberen Strom hin. Weitere Details finden Sie unten. Bitte geben Sie bei der Bestellung an, ob Sie kein Sicherheitsventil benötigen oder ob Sie ein Kugelventil mit automatischer Druckentlastung zum oberen Strom hin verwenden möchten.
10. Spezielle Konstruktion der automatischen Druckentlastung zum Oberstrom hin
Da das Kugelventil mit einer fortschrittlichen Primär- und Sekundärdichtung mit Doppelkolbenwirkung ausgestattet ist und der mittlere Hohlraum keine automatische Druckentlastung ermöglicht, wird ein Kugelventil mit spezieller Konstruktion empfohlen, um die Anforderungen an die automatische Druckentlastung zu erfüllen und gleichzeitig die Umweltbelastung zu vermeiden. In dieser Konstruktion ist der obere Strom primär und der untere Strom primär- und sekundär abgedichtet. Beim Schließen des Kugelventils wird der Druck im Ventilhohlraum automatisch zum oberen Strom abgeführt, um Gefahren durch Hohlraumdruck zu vermeiden. Bei Beschädigung und Leckage des Primärsitzes kann der Sekundärsitz die Dichtungsfunktion übernehmen. Besonderes Augenmerk muss jedoch auf die Durchflussrichtung des Kugelventils gelegt werden. Beachten Sie bei der Installation die Zu- und Ablaufrichtung. Die folgenden Zeichnungen veranschaulichen das Dichtungsprinzip des Ventils mit spezieller Konstruktion.
Prinzipzeichnung der Abdichtung eines Kugelventils (stromaufwärts und stromabwärts).
Prinzipzeichnung der Druckentlastung des Kugelventilhohlraums zum oberen Strom und zur Abdichtung zum unteren Strom.
11. Ausblassicherer Stiel
Die Spindel ist ausblassicher konstruiert. Sie verfügt über eine Fußstütze an ihrem unteren Ende, sodass sie in Verbindung mit der Positionierung des oberen Enddeckels und der Schraube auch bei einem anormalen Druckanstieg im Ventilgehäuse nicht durch das Medium herausgeblasen werden kann.
Ausblassicherer Stiel
12. Korrosionsbeständigkeit und Sulfidspannungsbeständigkeit
Für die Wandstärke der Karosserie wird ein gewisser Korrosionszuschlag berücksichtigt.
Die Spindel, die feststehende Welle, die Kugel, der Ventilsitz und der Ventilsitzring aus Kohlenstoffstahl werden gemäß ASTM B733 und B656 chemisch vernickelt. Darüber hinaus stehen verschiedene korrosionsbeständige Werkstoffe zur Auswahl. Je nach Kundenwunsch können die Werkstoffe für das Ventil nach NACE MR 0175 / ISO 15156 oder NACE MR 0103 ausgewählt werden. Strenge Qualitätskontrollen und -prüfungen während der Fertigung gewährleisten die vollständige Erfüllung der Normen und die Eignung für den Einsatz in schwefelhaltiger Umgebung.
13. Verlängerungsschaft
Für das Einbauventil kann bei Bedarf eine Verlängerungsspindel geliefert werden. Diese besteht aus Spindel, Dichtmittel-Einspritzventil und Entleerungsventil und kann zur einfacheren Bedienung bis zum oberen Flansch ausgefahren werden. Bitte geben Sie bei der Bestellung die Anforderungen an die Verlängerungsspindel und deren Länge an. Bei Kugelhähnen mit elektrischem, pneumatischem oder pneumatisch-hydraulischem Antrieb misst die Verlängerungsspindel von der Rohrleitungsmitte bis zum oberen Flansch.
Schematische Darstellung des Verlängerungsstiels
Spezifikationen der NORTECH Zapfenkugelhähne
Technische Spezifikationen für Zapfenkugelventile
| Nenndurchmesser | 2”-56” (DN50-DN1400) |
| Verbindungstyp | RF/BW/RTJ |
| Designstandard | API 6D/ASME B16.34/API608/MSS SP-72 Kugelventil |
| Körpermaterial | Stahlguss/Schmiedestahl/Edelstahlguss/Edelstahlschmiede |
| Kugelmaterial | A105+ENP/F304/F316/F304L/F316L |
| Sitzmaterial | PTFE/PPL/NYLON/PEEK |
| Betriebstemperatur | Bis zu 120 °C für PTFE |
|
| Bis zu 250 °C für PPL/PEEK |
|
| Bis zu 80°C für Nylon |
| Flanschende | ASME B16.5 RF/RTJ |
| BW Ende | ASME B 16.25 |
| Von Angesicht zu Angesicht | ASME B 16.10 |
| Drucktemperatur | ASME B 16.34 |
| Feuerfest und antistatisch | API 607/API 6FA |
| Prüfstandard | API598/EN12266/ISO5208 |
| Belichtungsbeständig | ATEX |
| Art der Operation | Schaltgetriebe/Pneumatischer Stellantrieb/Elektrischer Stellantrieb |
• ISO 5211-Montageplatte, kompatibel mit verschiedenen Aktuatortypen;
• einfache Konstruktion, zuverlässige Abdichtung und einfache Wartung.
• antistatisches und feuersicheres Design.
• ATEX-Zertifizierung für explosionsgeschützt.
Produktpräsentation:
Anwendung von NORTECH-Kugelhähnen mit Zapfenlagerung
Diese Art vonZapfengelagertes Kugelventilwird in großem Umfang bei der Gewinnung, Raffination und dem Transport von Erdöl, Erdgas und Mineralien eingesetzt. Es kann auch zur Herstellung von chemischen Produkten und Medikamenten, in Produktionssystemen für Wasserkraft, thermische Kraftwerke und Kernkraftwerke sowie in Entwässerungssystemen verwendet werden.
