Pneumatische und elektrische Antriebe für Kugelhähne

Zur Automatisierung von Kugelhähnen stehen pneumatische und elektrische Antriebe zur Verfügung. Pneumatische Schwenkantriebe werden besonders häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt, da sie hohe Schaltgeschwindigkeiten meist unter einer Sekunde ermöglichen und auch bei hohen Schaltzyklen äußerst zuverlässig arbeiten.

Doppeltwirkende pneumatische Antriebe nutzen Druckluft sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen des Kugelhahns. Sie eignen sich insbesondere für automatisierte Prozesse mit häufigen Schaltvorgängen. Einfachwirkende pneumatische Antriebe verfügen zusätzlich über eine Federrückstellung. Im Falle eines Druckluftausfalls-Stromausfalls fährt der Antrieb automatisch in eine definierte NC (normally closed / federschließend) oder NO (normally open / federöffnend) Sicherheitsstellung und erhöht dadurch die Betriebssicherheit der Anlage.

Elektrische Drehantriebe bieten eine Alternative, wenn am Einsatzort keine Druckluftversorgung vorhanden ist. Sie ermöglichen eine komfortable elektrische Ansteuerung und lassen sich einfach in moderne Steuerungs- und Automatisierungssysteme integrieren. Die Schaltzeit beträgt je nach Antriebsgröße zwischen 11 und 30 Sekunden.

Magnetventile für automatisierte Kugelhähne

Für den Betrieb pneumatischer Antriebe können Magnetventile eingesetzt werden, welche die Druckluftzufuhr steuern. Bei doppeltwirkenden pneumatischen Schwenkantrieben kommen in der Regel 5/2-Wege-Magnetventile zum Einsatz. Diese steuern die Druckluft für beide Bewegungsrichtungen und ermöglichen ein schnelles und präzises Schalten der Armatur.

Für einfachwirkende Antriebe mit Federrückstellung werden dagegen üblicherweise 3/2-Wege-Magnetventile verwendet. Sie steuern die Druckluft in einer Bewegungsrichtung, während die Rückstellung durch die integrierte Feder erfolgt. Dadurch unterstützen sie Sicherheitskonzepte, bei denen die Armatur bei Energie- oder Druckluftausfall automatisch eine definierte Stellung einnehmen soll.

Endschalterboxen zur Positionsüberwachung

In automatisierten Anlagen werden Kugelhähne häufig mit Endschalterboxen ausgestattet. Diese erfassen die aktuelle Stellung der Armatur und melden zuverlässig, ob sich der Kugelhahn in geöffneter oder geschlossener Position befindet. Die Signale können direkt an SPS-Steuerungen oder Prozessleitsysteme übertragen werden und ermöglichen dadurch eine kontinuierliche Überwachung des Anlagenzustands.

Zusätzlich verfügen viele Endschalterboxen über eine gut sichtbare optische Stellungsanzeige direkt am Gerät. Durch die Positionsrückmeldung erhöhen Endschalterboxen die Prozesssicherheit, vereinfachen Wartungsarbeiten und tragen zu einer höheren Anlagenverfügbarkeit bei.

Komplettlösungen für Absperr- und Automatisierungsaufgaben

Moderne Kugelhähne lassen sich mit pneumatischen oder elektrischen Antrieben, Magnetventilen, Endschalterboxen und weiterem Zubehör zu vollständig automatisierten Armaturenlösungen kombinieren. Dadurch können Anlagenbetreiber Prozesse sicher automatisieren, Schaltzustände überwachen und die Betriebssicherheit ihrer Anlagen nachhaltig erhöhen.

Vom Niederdruck-Kugelhahn für Standardanwendungen bis zum Hochdruck-Kugelhahn für Drücke bis 500 bar stehen Lösungen für nahezu jede industrielle Absperr- und Steuerungsaufgabe zur Verfügung.

Funktionsweise

Bei einem Nadelventil wird der Volumenstrom durch die Position des Ventilkegels gegenüber dem Ventilsitz verändert. Durch Drehen der Spindel wird der metallische Ventilkegel axial bewegt und der freie Durchflussquerschnitt verändert. Dadurch kann der Volumenstrom gezielt eingestellt und begrenzt werden. Wird der Ventilkegel vollständig in Richtung Ventilsitz bewegt, kann das Ventil zum Absperren des Mediums verwendet werden.

Nadelventile eignen sich deshalb sowohl als Mengenregelventil als auch als Absperrventil.

Vorteile

• Vorteile der Schwer Nadelventile
• Mengenregelung und Absperrung mit einem Ventil
• Feinfühlige Durchflussregulierung durch den metallischen Ventilkegel
• Hohe Druckbeständigkeit: je nach Ausführung bis zu 400 bar
• Verschiedene Anschlussvarianten für unterschiedliche Rohrleitungssysteme
• PTFE-Dichtpackung zur Abdichtung der Spindel nach außen
• Standard- und ASP-Ausführung für unterschiedliche Anforderungen an das Medium
• Kompatible Ventilpatronen: Standard- und ASP-Patrone können im gleichen Ventil-Grundkörper eingesetzt werden
• 100-%-Funktionskontrolle auf Dichtheit vor Verlassen des Schwer Fittings Werks

Einsatzbereiche

Nadelventile werden überall dort eingesetzt, wo Medien präzise reguliert, gedrosselt oder abgesperrt werden müssen. Typische Anwendungen finden sich beispielsweise in:

• Maschinen- und Anlagenbau
• industriellen Rohrleitungssystemen
• Mess- und Regeltechnik
• Prozess- und Verfahrenstechnik
• Druckluft- und Gasanwendungen
• Anlagen mit flüssigen Medien
• Anwendungen mit hohen Betriebsdrücken

Bei aggressiven oder kristallisierenden Medien kann die ASP-Ausführung eine geeignete Alternative zur Standardausführung darstellen.

Auswahl des richtigen Nadelventils

Bei der Auswahl eines Nadelventils sollten die technischen Anforderungen der Anwendung möglichst genau berücksichtigt werden.

• Funktion: Mengenregelung, Drosselung oder Absperrung
• Medium: Flüssigkeit oder Gas sowie chemische Eigenschaften
• Betriebsdruck: Je nach Ausführung bis 400 bar
• Temperatur: Zulässiger Temperaturbereich der jeweiligen Ausführung
• Anschlussart: Innengewinde oder Schneidringanschluss
• Gewindegröße: G 1/8" bis G 2"
• Rohrabmessung: 6L bis 28L bzw. 6S bis 25S
• Ventilausführung: Standard oder ASP
• Dichtungswerkstoff: PTFE-Dichtpackung
• Werkstoff: Abhängig von Medium und Einsatzbedingungen

Die konkrete Eignung des Nadelventils muss anhand der jeweiligen Produktdaten und Betriebsbedingungen geprüft werden.

Nadelventile mit Innengewinde

Nadelventile mit Innengewinde nach DIN ISO 228 sind in den Gewindegrößen G 1/8" bis G 2" erhältlich.

Diese Ausführung eignet sich für die direkte Integration in entsprechende Rohrleitungs- und Anlagenkomponenten mit Gewindeanschluss.

Nadelventile mit Schneidringanschluss

Für die Verbindung mit metrischen Rohrleitungen stehen Nadelventile mit Schneidringanschluss nach EN ISO 8434-1 zur Verfügung. Verfügbare Rohrabmessungen:

• leichte Baureihe: 6L bis 28L
• schwere Baureihe: 6S bis 25S

Damit stehen Nadelventile für unterschiedliche Rohrabmessungen und Druckanforderungen zur Verfügung.

Nadelventile für hohe Drücke

Je nach Baugröße, Medium und Temperatur können Schwer Nadelventile für Drücke bis 400 bar eingesetzt werden. Der maximal zulässige Betriebsdruck ist abhängig von der jeweiligen Ventilausführung und den Betriebsbedingungen. Für die Auswahl müssen deshalb insbesondere Baugröße, Medium, Temperatur und Druck berücksichtigt werden.

Abdichtung der Spindel

Zur Abdichtung der Spindel gegenüber der Umgebung werden bei den Nadelventilen PTFE-Dichtpackungen eingesetzt. Die Dichtpackung verhindert den Austritt des Mediums entlang der Spindel und stellt die Abdichtung des Ventils nach außen sicher. Die konstruktive Position des Spindelverstellgewindes unterscheidet die Standardausführung von der speziellen ASP-Ausführung.

Standardausführung

Bei der Standardausführung befindet sich das Spindelverstellgewinde im medienführenden Bereich des Ventils.

Diese Bauweise eignet sich für zahlreiche Standardanwendungen, bei denen die Eigenschaften des Mediums keine besondere Ausführung des Spindelgewindes erfordern.

ASP-Ausführung für aggressive und kristallisierende Medien

Für Anwendungen mit sehr aggressiven oder kristallisierenden Medien bietet Schwer die spezielle ASP-Ausführung an. Bei der ASP-Ausführung befindet sich das Spindelverstellgewinde außerhalb des medienführenden Bereichs.
Dadurch kommt das Spindelgewinde nicht unmittelbar mit dem Medium in Kontakt.

Das reduziert das Risiko, dass aggressive oder kristallisierende Medien das Gewinde beeinträchtigen oder Ablagerungen im Gewindebereich entstehen.
Insbesondere bei kritischen Medien kann dadurch das Risiko eines Festsetzens beziehungsweise Festfressens des Spindelgewindes reduziert werden.

Standard- und ASP-Ventilpatrone im gleichen Grundkörper

Ein besonderer Vorteil der Konstruktion ist die Kompatibilität der Ventilpatronen. Standard- und ASP-Ventilpatrone können im gleichen Ventil-Grundkörper eingesetzt werden.

Werkstoff und Abmessungen sind so aufeinander abgestimmt, dass beide Varianten innerhalb des entsprechenden Grundkörpers verwendet werden können. Dadurch lässt sich die Ventilausführung an die jeweiligen Anforderungen der Anwendung anpassen.

Prüfung auf Dichtheit und Funktion

Vor dem Verlassen des Werks wird jedes Nadelventil einer 100-%-Funktionskontrolle auf Dichtheit unterzogen.

Damit wird sichergestellt, dass die Ventile die vorgesehenen Anforderungen an Funktion und Dichtheit erfüllen.