Die komplexe Bewegung von Flüssigkeiten in industriellen Systemen kann ohne die Hilfe von Industrieventilen nicht vollständig sein. Wenn es um die Auswahl von Ventilen geht, sind Schieber und Klappen zwei der beliebtesten Arten von Ventilen, die in vielen Branchen eingesetzt werden. Diese mechanischen Vorrichtungen, die in der Regel bei der Gesamtverwaltung der Abläufe übersehen werden, steuern die Geschwindigkeit, den Ort und das Volumen des Durchflusses. Die Wahl des falschen Ventils kann zu einer Kette von Problemen führen, die von Energieverschwendung, hohem Energieverbrauch, Ventilausfall bis hin zu Gefahren reichen. Daher ist es wichtig, die Unterschiede zwischen diesen beiden Armaturentypen und ihre Vor- und Nachteile zu kennen, und es ist auch für Ingenieure und Betreiber in verschiedenen Industriezweigen von entscheidender Bedeutung, dieses Wissen zu haben, um mögliche Nachteile bei der Wahl zwischen einem Schieber und einer Absperrklappe für ihre Anwendungen zu vermeiden.
Was ist ein Absperrschieber?
Ein Absperrschieber ist so konstruiert, dass er einen Schieber hat, der sich öffnet und schließt, um den Durchfluss von Flüssigkeiten zu regulieren. Er ist hauptsächlich für den Ein- und Ausschaltbetrieb vorgesehen und bietet einen vollen Durchgang und einen geringen Druckabfall, wenn er vollständig geöffnet ist. Ein Schieberventil funktioniert nach einem sehr einfachen Mechanismus. Es verwendet einen Schieber oder einen Keil, der senkrecht zum Durchflussweg angeordnet ist, um den Durchfluss der Flüssigkeit zu schließen. Wenn er vollständig geöffnet ist, ist der Schieber vollständig aus dem Durchfluss entfernt und stört den Durchfluss am wenigsten. Die Hauptbestandteile des Schieberventils sind das Gehäuse, der Sitz, der Schieber, die Spindel und die Haube.
Arten von Schieberventilen
Es gibt verschiedene Arten von Schiebern, die sich in ihrer Bauweise und ihrem Funktionsprinzip ähneln, aber für unterschiedliche Anwendungen konzipiert sind. Der Vollkeilschieber hat, wie der Name schon sagt, einen einteiligen Schieber und ist aufgrund seiner Einfachheit und Robustheit für allgemeine Dienstleistungen geeignet. Sie können aus Materialien wie Edelstahl hergestellt werden, um die Haltbarkeit der Anlage zu erhöhen. In Fällen, in denen die Ausdehnung der Rohrleitung oder die Beanspruchung zu einer Bindung führen kann, verfügt der flexible Keilschieber über einen Einschnitt oder Schlitz im Keil, so dass er sich biegen kann und auch unter diesen Bedingungen eine bessere Abdichtung gewährleistet. Der geteilte Keilschieber, der aus zwei separaten Teilen besteht, die sich gegen die Ventilsitze verkeilen, bietet im Vergleich zu anderen Schieberarten eine bessere Abdichtung, vor allem beim Umgang mit Schwebstoffen. Parallelschieber schließlich verwenden zwei parallele Scheiben mit einem Federmechanismus oder Leitungsdruck, um die Scheiben in Kontakt mit den Sitzen zu halten; sie werden bei Hochtemperatur- und Hochdruckdampfanwendungen eingesetzt, da sie thermische Verformungen problemlos verkraften.
Was ist eine Absperrklappe?
Eine Absperrklappe ist ein Vierteldrehventil, das den Durchfluss von Flüssigkeiten durch die Drehung einer Scheibe steuert. Diese Scheibe befindet sich in der Mitte des Rohrs und dreht sich auf einer Spindel. In der vollständig geöffneten Stellung wird die Scheibe um etwa 90 Grad gedreht, um den freien Durchfluss der Flüssigkeit zu ermöglichen.
Arten von Schmetterlingsventilen
Auch Absperrklappen gibt es in verschiedenen Ausführungen, je nachdem, welche Anwendung für einen bestimmten Prozess erforderlich ist. Die gebräuchlichste Art der Absperrklappe ist die Zwischenflanschklappe, die zwischen zwei Flanschen angeordnet und mit Schrauben befestigt wird, die durch die Flansche hindurchgehen. Die Absperrklappe mit Laschen hat Gewindeeinsätze oder "Laschen", die es ermöglichen, sie unabhängig vom anderen Flansch anzuschrauben, so dass sie für Sackgassenanwendungen geeignet sind. Die Absperrklappen haben an beiden Enden der Klappenscheibe Flansche, die mit den Flanschen der Rohrleitung kompatibel sind, so dass sie leicht auszurichten sind und insbesondere bei großen Abmessungen oder hohem Druck eine feste Verbindung herstellen. Ein weiterer Typ ist die Hochleistungsklappe, die eine gekröpfte Klappenscheibe und ein spezielles Sitzmaterial haben kann, damit sie bei höheren Drücken und Temperaturen als der Standardtyp arbeiten kann.
Vergleich zwischen Schieber und Klappe: Hauptunterschiede
Strukturelles Prinzip
Der Hauptunterschied in ihrer Struktur ist die Art und Weise, wie der Durchfluss behindert wird. Ein Schieber ist ein Ventil mit einem Schieber, der sich in einer geraden Linie entweder in oder außerhalb des Flüssigkeitsstroms öffnet und schließt. Im geöffneten Zustand stellt es praktisch keine Einschränkung dar. Eine Absperrklappe hingegen hat eine Scheibe, die sich in der Strömungsrichtung befindet. Die Klappenscheibe bleibt jedoch auch im vollständig geöffneten Zustand in der Rohrleitung, jedoch parallel zur Strömung. Dieser inhärente Unterschied in der Konstruktion bestimmt ihre Anwendbarkeit in verschiedenen Anwendungen und bestimmt ihre Leistung. Der Schieber hat eine Durchgangskonstruktion, die sich von der kompakteren und rotierenden Konstruktion der Absperrklappe unterscheidet.
Durchflussrichtung der Flüssigkeit
Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Richtung des Flüssigkeitsstroms. Schieber sind bidirektional, d. h. sie können den Durchfluss des Mediums in beide Richtungen sperren, je nachdem, in welche Richtung die Flüssigkeit zum Schieber fließt. Dies ist ein großer Vorteil bei Anwendungen, bei denen die Durchflussrichtung umgekehrt werden kann oder bei denen eine Absperrung in beide Richtungen gewünscht ist. Absperrklappen können zwar im Allgemeinen in beide Richtungen strömen, aber sie können eine bevorzugte Strömungsrichtung haben, um eine optimale Dichtleistung zu erzielen, insbesondere bei hohem Druck. Die Konstruktion von Klappenscheibe und Sitz kann manchmal einen leichten Druckabfall verursachen, wenn der Durchfluss in die entgegengesetzte Richtung erfolgt.
Fähigkeit zur Flusskontrolle
Schieber eignen sich nicht für die Durchflussregelung, da sie nicht in der Lage sind, den Durchfluss zu regulieren. Wenn ein Schieber teilweise geöffnet ist, kommt es aufgrund der hohen Geschwindigkeit der durch die verengte Öffnung strömenden Flüssigkeit zu Vibrationen, Verschleiß des Schiebers und der Sitze, und der Schieber kann ebenfalls beschädigt werden. Sie werden für Auf/Zu-Anwendungen verwendet, d. h. entweder in vollständig geöffneter oder vollständig geschlossener Stellung. Drosselklappen hingegen sind ideal für die Drosselung und Durchflussregelung und bieten eine bessere Kontrolle. Der Öffnungsgrad der Klappenscheibe ist direkt proportional zur Durchflussbegrenzung, und die Durchflussmenge kann mit relativ hoher Genauigkeit geregelt werden. Allerdings führt die lange Aufrechterhaltung der teilweise geöffneten Stellung auch zu Verschleiß an Scheibe und Sitz.
Strukturelle Abmessungen und Gewicht
Absperrklappen sind im Allgemeinen kompakter und leichter als Absperrschieber derselben Nennweite und Klasse. Dieser Unterschied in den baulichen Abmessungen und im Gewicht kann bei Anwendungen, bei denen nur wenig Platz zur Verfügung steht oder bei denen das Gewicht von entscheidender Bedeutung ist, wie z. B. bei Offshore-Plattformen oder tragbaren Geräten, ein wichtiger Faktor sein. Die geringere Baulänge von Absperrklappen erleichtert auch den Einbau und die Verwendung der Absperrklappen und verringert den Platzbedarf des Rohrleitungssystems. Absperrschieber sind aufgrund der Bewegung des Schiebers im Allgemeinen länger und schwerer, insbesondere in großen Rohrleitungssystemen, die für große Rohrdurchmesser ausgelegt sind.
Versiegelungsleistung
Sowohl Schieber als auch Klappen können bei richtiger Auswahl und Wartung einen dichten Abschluss gewährleisten, doch die Art und Weise, wie sie dies tun, ist unterschiedlich. Schieberventile sind so konstruiert, dass der Schieber in engem Kontakt mit den Ventilsitzen steht, was oft durch den Druck der Flüssigkeit geschieht, wodurch das Ventil dicht schließt. Absperrklappen dichten durch die Presspassung zwischen dem Tellerrand und dem Ventilsitz, der aus verschiedenen elastischen Materialien bestehen kann. Obwohl beide eine gute Abdichtung bieten können, kann die Dichtung einer Absperrklappe aufgrund des freiliegenden Sitzes anfälliger für Beschädigungen durch Verunreinigungen im Durchfluss sein. Absperrklappen mit hoher Leistung und speziellen Sitzstrukturen können in bestimmten Anwendungen genauso gut oder sogar besser sein als andere Ventiltypen.
Kosten
In den meisten Fällen sind Absperrklappen billiger als Schieber, vor allem in großen Größen. Dies liegt daran, dass sie relativ einfacher zu konstruieren sind, weniger Teile haben und leichter sind, was ihre Herstellung billiger macht. Der Kostenunterschied ist bei Rohrleitungen mit großem Durchmesser sogar noch größer, weshalb Absperrklappen bevorzugt werden, wenn ihre Leistungsmerkmale für die jeweilige Anwendung geeignet sind. Bei extrem kleinen Durchmessern oder sehr hohen Drücken ist der Kostenunterschied möglicherweise nicht sehr groß, und die Entscheidung wird von anderen Faktoren wie Abdichtung und Durchflussregelung abhängig gemacht.
Vorteile und Nachteile von Schiebern und Absperrklappen
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Vorteile von Schieberventilen
Schieber eignen sich aufgrund ihrer guten Abdichtungseigenschaften sehr gut für Anwendungen, bei denen eine minimale Leckage erforderlich ist. Sie sind ideal für den Einsatz in Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen, die für Industrie- und Rohrleitungssysteme charakteristisch sind. Wenn sie vollständig geöffnet sind, bieten sie einen geraden Durchgang und haben daher einen geringen Druckabfall. Sie sind für eine lange Lebensdauer ausgelegt und eignen sich daher für den Einsatz unter strengen Bedingungen.
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Nachteile von Schieberventilen
Ein weiterer Nachteil von Schieberventilen ist, dass sie langsam arbeiten, da sie mehrere Umdrehungen benötigen, um sich vollständig zu öffnen oder zu schließen. Außerdem sind sie groß und massiv, was ihre Installation und Wartung erschwert. Außerdem eignen sie sich nicht für Drosselanwendungen, da das teilweise Öffnen des Ventils Turbulenzen und Vibrationen verursachen kann, die das Ventil beschädigen können. Die Dichtungsflächen sind nicht dauerhaft und können sich mit der Zeit abnutzen, so dass sie möglicherweise ausgetauscht oder gewartet werden müssen.
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Vorteile von Schmetterlingsventilen
Absperrklappen sind klein und leicht und daher im Vergleich zu Schiebern einfach zu installieren und zu handhaben. Sie sind schnell zu bedienen, da sie schnell geöffnet und geschlossen werden können, was bei Anwendungen, bei denen die Durchflussmenge reguliert werden muss, unerlässlich ist. Im Gegensatz zu Schiebern bieten sie eine gute Drosselungsmöglichkeit, wodurch sie sich zur Durchflussregelung eignen. Außerdem sind sie einfacher zu konstruieren und benötigen weniger Material, was sie für viele Systeme kostengünstiger macht.
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Nachteile von Schmetterlingsventilen
Allerdings sind Absperrklappen unter Umständen nicht so dicht wie Schieber, insbesondere wenn sie in Hochdrucksystemen eingesetzt werden. Dies liegt daran, dass die Scheibe im Strömungsweg zu einem höheren Druckabfall führt als bei den Schiebern. Sie sind auch für hohe Drücke und hohe Temperaturen nicht besonders geeignet. Außerdem kann es bei bestimmten Durchflussmengen zu Kavitations- und Vibrationsproblemen kommen, die die Effizienz und Haltbarkeit der Absperrklappen beeinträchtigen.
Wie wählt man zwischen Schieber und Absperrklappe?
| Faktor | Absperrschieber | Drosselklappe |
| Anmeldung | Ein/Aus-Isolierung, minimaler Druckabfall erforderlich | Drosselung, platzbeschränkte Umgebungen |
| Kosten | Im Allgemeinen höher, insbesondere bei größeren Größen | Im Allgemeinen niedriger, insbesondere bei größeren Größen |
| Flow-Anforderungen | Voller, ungehinderter Durchfluss in geöffnetem Zustand | Gewisse Verstopfung auch bei vollständiger Öffnung |
| Platzbeschränkungen | Benötigt mehr Platz für die Installation | Kompaktes Design, geringer Platzbedarf |
| Wartung | Kann aufgrund der vielen Teile komplexer sein | Generell einfachere Wartung durch weniger Teile |
| Beste Wahl | Für Isolierungen, bei denen minimaler Druckverlust entscheidend ist | Für Drosselung und platzsparende Anwendungen |
Zukünftige Nutzungstrends von Schiebern und Absperrklappen
Die Zukunft der Schieber und Klappen ist eng mit dem Einsatz der Automatisierung in der Industrie verbunden. Beide Armaturentypen lassen sich problemlos mit pneumatischen und elektrischen Antrieben zur Fernsteuerung und Kompatibilität mit komplexen Steuerungssystemen verwenden. Der Grund dafür ist der steigende Bedarf an höherer Produktivität, Sicherheit und Genauigkeit in den industriellen Abläufen. Pneumatische Stellantriebe sind relativ kostengünstig und eignen sich für die meisten Anwendungen, während elektrische Stellantriebe präzise sind und sich für Bereiche eignen, in denen Druckluft nicht ohne weiteres verfügbar ist. Diese betätigten Ventile werden in Zukunft durch intelligente Technologien und Sensoren ergänzt werden, um eine vorausschauende Wartung und eine bessere Durchflusskontrolle zu ermöglichen.
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Schlussfolgerung
Abschließend lässt sich sagen, dass es wichtig ist, die richtige Entscheidung zwischen Schiebern und Klappen zu treffen, um die Leistung der industriellen Fluidsteuerungssysteme zu verbessern und Probleme zu vermeiden. Es ist klar, dass mit der Entwicklung der Technologie die elektrische und pneumatische Betätigung von Schiebern und Klappen immer beliebter wird. Die Einführung dieser automatisierten Lösungen wird für die Industrie von entscheidender Bedeutung sein, wenn es darum geht, die Kontrolle zu verbessern, die Sicherheit zu erhöhen und in der Zukunft des Fluidmanagements wettbewerbsfähig zu bleiben.
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