Ventil

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Dieser Artikel beschreibt das Ventil als technische Vorrichtung; für weitere Verwendungen von „Ventil“ siehe Ventil (Begriffsklärung).
Schema eines Absperrventils: 1 - Stellantrieb, 2 - Buchse, 3 - Verschlussteil, 4 - Gehäuse

Das Ventil (vom lateinischen ventus für den „Wind“) ist ein Bauteil zur Absperrung oder Regelung des Durchflusses von Fluiden (Flüssigkeiten und Gasen). In Ventilen wird ein Verschlussteil (z. B. ein Kegel oder eine Kugel) nahezu parallel zur Strömungsrichtung des Fluids bewegt. Die Strömung wird reduziert oder unterbrochen, indem das Verschlussteil über einen gesamten Umfang auf einer passend geformten Öffnung angepresst wird.

Ventile können so gefertigt werden, dass diese im Gegensatz zu anderen Bauteilen zum Absperren von Stoffströmen (z. B. Absperrschieber, Absperrklappe, Kugelhahn) über den gesamten Stellbereich, ein im Strömungsquerschnitt gleichmäßiges Strömungsbild besitzen. Deshalb eignen sich Ventile neben dem reinen Absperren von Stoffströmen auch gut für Regelaufgaben.

Inhaltsverzeichnis

Bauarten [Bearbeiten]

Schrägsitzventil als Erstabsperrung einer häuslichen Trinkwasserleitung
Ventil zum Regeln des Druckes in einer Gasleitung
Ventileinsatz aus PKW-Rad
Blitz- oder Dunlopventileinsatz eines Fahrrad
Bodenauslaufventil für einen emaillierten verfahrenstechnischen Apparat

Unterschiedliche Ventilarten werden nach folgenden Aspekten unterschieden:

Form [Bearbeiten]

Ventile können nach ihrer geometrischen Form eingeteilt werden in:

  • Durchgangsventil (Ein- und Austritt liegen in einer gemeinsamen Richtung), wobei der Durchgang „reduziert“ (mit Querschnittsreduzierung) oder „egal“ (ohne Querschnittsreduzierung) ausgeführt sein kann.
  • Eckventil (Ein- und Austritt schneiden sich im rechten Winkel)
  • Schrägsitzventil (der Absperrkörper ist (meist) 45° zur Strömungsrichtung geneigt)
  • Drei-Wege-Ventile für das kontrollierte Mischen von Fluidströmen, wie sie beispielsweise zur Temperaturregelung für Heizwasser in der Heizungstechnik verwendet werden

Betätigungsart [Bearbeiten]

Ventile lassen sich aber auch nach der Art der Betätigung unterteilen in:

  • Handbetätigte Ventile. Meist ist dafür ein Handrad vorgesehen. Es gibt Ausführungen mit steigender oder nicht steigender Spindel. Bei großen Nennweiten ist ein Getriebe zwischengeschaltet. Ebenso kann die Handbetätigung nur als Notbetätigung vorgesehen sein, falls der normale motorische Antrieb nicht verfügbar ist.
  • Mediumbetätigte Ventile, zum Beispiel Rückschlagventile oder Quetschventile, als Durchgangs- oder Eckventil (bei den mediumbetätigten Ventilen kann man wiederum in eigenmediumbetätigte und fremdmediumbetätigte Ventile unterscheiden)
  • Maschinell (elektromotorisch) betätigte Ventile mit Ventilantrieb
  • Elektromagnetisch betätigte Ventile, unterteilt in:
    • Direktgesteuerte Ventile 2/2-Wege-Ventile
      2/2-Wege-Ventile, auch Durchgangsventile genannt, sind Absperrventile mit einem Eingang und einem Ausgang. In Ruhestellung drückt die Kernfeder, unterstützt vom Mediumsdruck, die Dichtung auf den Ventilsitz und schließt den Durchgang. Nach dem Einschalten wird der Kern mit der Dichtung in der Magnetspule bis an die Polfläche gezogen, das Ventil öffnet. Die elektromagnetische Kraft ist größer als die Summe aus Federkraft, statischer und dynamischer Druckkraft.
    • Direktgesteuerte Ventile 3/2-Wege-Ventile
      3/2-Wege-Ventile haben drei Anschlüsse und zwei Ventilsitze. Wechselseitig bleibt immer ein Ventilsitz geöffnet oder geschlossen. Je nach Anschluss des Betriebsmediums an den verschiedenen Arbeitsanschlüssen ergeben sich unterschiedliche Funktionen. Der Druck steht unter dem Ventilsitz an. Eine Feder presst im stromlosen Zustand die untere Kerndichtung auf den Ventilsitz und sperrt das Ventil. Die Leitung am Anschluss A wird über R entlüftet. Nach dem Einschalten des elektrischen Stromes zieht der Kern an und dichtet den Ventilsitz am Anschluss R über eine federnd gelagerte Dichtung ab. Das Medium hat Durchgang von P nach A.
    • Servogesteuerte Ventile
      Mit zunehmendem Durchmesser steigt bei direktgesteuerten Ventilen die statische Druckkraft, zu deren Überwindung dann eine entsprechend größere Magnetkraft erforderlich ist. Höhere Drücke bei größeren Nennweiten schaltet man deshalb mit zwangsgesteuerten oder vorgesteuerten Ventilen.
    • Zwangsgesteuerte Ventile
      Eine Membrane oder ein Kolben, der mit dem Magnetkern gekoppelt ist, dient dem Abdichten des eigentlichen Ventilsitzes. Nach dem Einschalten des elektrischen Stromes zieht der Kern an und öffnet den Hilfsventilsitz in der Membrane oder dem Kolben. Das auf der Membrane oder dem Kolben stehende Medium kann abströmen. Dadurch entstehen ausgeglichene Druckverhältnisse im Ventil und über die Kopplung Kern/Membrane oder Kern/Kolben wird der Hauptventilsitz geöffnet. Bei dieser Ausführung ist kein Differenzdruck erforderlich. Der Nenndruckbereich beginnt beim Druck null.
    • Vorgesteuerte Ventile
      Vorgesteuerte Ventile haben ein 3/2-Wege-Pilotmagnetventil. Eine Membrane oder ein Kolben dient dem Abdichten des eigentlichen Ventilsitzes. Bei geschlossenem Vorsteuerventil kann sich über eine Drosselbohrung auf beiden Seiten der Membrane der anstehende Mediumsdruck aufbauen. Solange zwischen Eingang und Ausgang ein Druckunterschied besteht, wirkt auf Grund der größeren Fläche auf der Oberseite der Membrane eine Schließkraft. Wenn das Pilotventil geöffnet wird, baut sich der Druck oberhalb der Membrane ab. Die dadurch größer werdende Kraft an der Unterseite hebt nun die Membrane nach oben und öffnet das Ventil. Vorgesteuerte Ventile benötigen eine Mindestdruckdifferenz, um ein einwandfreies Öffnen und Schließen zu gewährleisten.
    • Fremdgesteuerte Ventile
      Im Gegensatz zu den vorgesteuerten Ventilen benutzt man hier nicht mehr das Betriebsmedium zum Steuern, sondern ein fremdes Medium. Bei einigen Ventilen ist es möglich, auch das Betriebsmedium zum Steuern zu verwenden. Meist handelt es sich um kolben- oder membrangesteuerte Ventile. Im drucklosen Zustand wird der Ventilsitz abgesperrt. Ein 3/2-Wege-Magnetventil, das am Antrieb angeflanscht werden kann, steuert das Fremd- oder Betriebsmedium. Nach dem Einschalten des Magnetventils wird der Kolben gegen die Feder angehoben und das Ventil öffnet. Eine drucklose offene Ausführung ergibt sich, wenn die Feder unterhalb des Antriebskolbens angeordnet wird. In diesem Fall muss zum Schließen des Ventils das Steuermedium von oben eingeleitet werden. Antriebe, welche über ein 5/2-Wege-Ventil beidseitig angesteuert werden, benötigen keine Feder.
  • Elektrisch betätigte Ventile
  • Pneumatisch betätigte Ventile
  • Hydraulisch betätigte Ventile
  • Feder- und gewichtsbelastete Ventile, vor allem in der Bauform Eckventil als Sicherheitsventil

Bauart des Absperrkörpers [Bearbeiten]

Ventile können auch nach der Bauart des Absperrkörpers unterteilt werden. Beispiele sind:

Außerdem werden Ventile nach Nennweiten, Nenndruckstufen und Medien unterteilt. Dabei kann man zusätzlich steigende oder nichtsteigende Spindeln wählen. Steigende Spindeln haben den Vorteil, dass die Ventilstellung von außen ersichtlich ist, was ansonsten nicht der Fall ist.

Anwendung [Bearbeiten]

Durch Ventile lassen sich Durchflussmengen in einer Rohrleitung präzise dosieren, sowie sicher gegen die Umgebung abschließen. Sicherheitsventile dagegen sind dahingehend konzipiert, große Massenströme zuzulassen, um unzulässige Druckverhältnisse (z.B. in einem Behälter) rasch ausgleichen zu können. Ventile haben stets einen gewissen Strömungswiderstand, wodurch sie für manche Anwendungen nicht geeignet sind. Außerdem ist es sehr schwierig, die Betätigungseinheit absolut dicht zu halten.

In der überwiegenden Zahl von Fahrzeugen wird heute als Antrieb ein Ottomotor in Viertaktbauweise eingesetzt, bei dem Ventile in der Ventilsteuerung dazu dienen, den Gasfluss zu steuern.

Ventile, insbesondere Magnetventile, werden in der Industrie oft und vielfältig eingesetzt: im Bereich der Fabrikautomation zum Bewegen von Zylindern, Greifsystemen oder Auswerfern, in der Medizintechnik für Beatmungsgeräte oder Dialyse, in der chemischen Industrie, der Lebensmittelindustrie, Wasseraufbereitung und vielen weiteren Gebieten.

Auch die Segelklappen am Herzen von Säugetieren und die Taschenklappen in den Venen haben die Funktion von Ventilen.

Häufig wird der Begriff Ventil als Überbegriff verwendet. Je nach Bauart werden synonyme Bezeichnungen wie Hahn, Schieber oder Klappe verwendet.

Gebräuchliche Ausführungen [Bearbeiten]

Pneumatik und Hydraulik [Bearbeiten]

Sperrventile und Stromventile [Bearbeiten]

Druckventile [Bearbeiten]

Schnellschlussventil [Bearbeiten]

Ein Schnellschlussventil erlaubt die schlagartige Unterbrechung einer Rohrströmung. Zum Beispiel kann bei plötzlicher mechanischer Entlastung eines Generators (Lastabwurf) die Dampfzufuhr schlagartig unterbrochen werden. So lässt sich ein „Durchgehen“ der Turbine verhindern.

In der chemischen Industrie werden Schnellschlussventile eingesetzt, um im Fehlerfall Rohrleitungen möglichst schnell zu trennen.

Schaltsymbole und Schaltpläne [Bearbeiten]

Eine umfangreiche Auflistung von Schaltzeichen für Ventile sowie für deren Betätigungsart in der Fluidtechnik findet man in folgender Liste der Schaltzeichen (Fluidtechnik). Komplette pneumatische Schaltpläne enthalten u. a. Stellglieder (Ventile) zur Steuerung der Arbeitsglieder (Zylindern).

Siehe auch [Bearbeiten]

Weblinks [Bearbeiten]

 Commons: Valves – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary Wiktionary: Ventil – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Von „http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Ventil&oldid=116721413“