Absperrschieber, ein Produkt der industriellen Revolution, trotz der historischen Präsenz vieler anderer Ventile wie Absperrventile und Kükenventile seit langem eine führende Stellung in der Branche ein. Jedoch, in den letzten Jahren, Absperrschieber sind einer zunehmenden Konkurrenz durch Kugelhähne und Absperrklappen ausgesetzt, die mehr Marktanteile erobert haben.
Im Gegensatz zu Kugelhähne, Kükenhähne, Und Absperrklappen, Absperrschieber verfügen über einen einzigartigen Schließmechanismus. Das Verschlusselement, Tor oder Scheibe, bewegt sich linear durch mehrere Drehungen des Schafts oder der Spindel. Es steigt vom Pfad auf und gelangt in den Ventildeckel (die Motorhaube genannt). Diese Ventile, linear öffnend, werden auch als Multiturn- oder Linearventile bezeichnet, Im Gegensatz zu Vierteldrehventilen, bei denen sich der Schaft dreht 90 Grad, meist ohne Aufstieg.
Absperrschieber gibt es in verschiedenen Materialien und Druckstufen, Die Größen reichen von NPS ½ Zoll bis hin zu NPS 144 Zoll, für ein breites Anwendungsspektrum. Die vorherrschende Konstruktion von Absperrschiebern besteht aus Bauteilen, die im Gussverfahren hergestellt werden, Schmieden, oder Schweißen, wobei das Gussdesign vorherrschend ist.
Ein bemerkenswerter Aspekt von Absperrschiebern ist ihre Fähigkeit, sich vollständig zu öffnen, Dadurch entsteht nahezu keine Behinderung oder Reibung im Strömungsweg. Der Strömungswiderstand, den voll geöffnete Absperrschieber bieten, entspricht in etwa dem eines Rohrleitungsabschnitts mit der gleichen Anschlussgröße. Folglich, Absperrschieber werden immer noch häufig in Absperr- oder Auf/Zu-Anwendungen eingesetzt. In manchen Ventilterminologien, Absperrschieber werden auch als Kugelventile bezeichnet.
Jedoch, Absperrschieber sind möglicherweise nicht die beste Wahl, um den Durchfluss zu regulieren oder in eine andere Richtung als vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen zu arbeiten. Die Verwendung teilweise geöffneter Absperrschieber zur Drosselung oder Durchflussregelung kann aufgrund von Kollisionen in der turbulenten Strömungsumgebung, die bei teilweise geöffnetem Ventil entsteht, zu Schäden am Absperrschieber oder Ventilsitzring führen.
Innenteile von Absperrschiebern
Die meisten Absperrschieber sehen zwar ähnlich aus, Ihre internen Designs können variieren. Die meisten Absperrschieber bestehen aus einem Gehäuse und einer Haube, wobei die Motorhaube ein Verschlusselement enthält, das als Schieber oder Scheibe bezeichnet wird. Das Schließelement ist mit dem durch die Motorhaube verlaufenden Schaft verbunden, letztendlich mit einem Handrad oder einer anderen Antriebsvorrichtung für die Schaftbetätigung verbunden. Der Druck um die Spindel herum wird durch die in der Stopfbuchse oder Kammer komprimierte Packung begrenzt.
Innenteile des Absperrschiebers, unabhängig von der Dicke oder Passform des Ventils, beziehen sich auf Komponenten innerhalb des Ventils, die erheblichen Belastungen ausgesetzt sind oder starker Erosion und Korrosion ausgesetzt sind. In Absperrschiebern, die Einbauten bestehen aus dem Stiel, Scheibensitzbereich, Körpersitz, und Rücksitz. Herkömmliche Bronze- oder Messingventile haben typischerweise Innenteile aus demselben Material wie Gehäuse und Oberteil. Ventile aus Gusseisen und Sphäroguss verwenden entweder Innenteile aus reinem Eisen oder Innenteile aus Bronze.
Stahlventile können mit verschiedenen Innenmaterialien ausgestattet werden, einschließlich Wolfram-Chrom-Kobalt-Legierung, Hastelloy-Legierung, 316ss, 347ss, Monel-Legierung, und Legierung 20, Wird häufig für Innenteile von Absperrschiebern verwendet.
Design der Absperrschieberscheibe
Das Herzstück von Absperrschiebern ist das Verschlusselement, das in zwei Ausführungen erhältlich ist: Keil- und Parallelscheibensitz. Das Keildesign, beliebt seit seiner Erfindung durch den britischen Ingenieur James Nasmyth 1843, Verwendet einen Verschluss mit einem leicht geneigten Winkel, der für einen dichten Verschluss dem Winkel des Körpersitzes entspricht. Keilventile sichern den Schieber durch Aufbringen eines Drehmoments fest im Sitz.
Es gibt drei Arten von Keiltorkonstruktionen:
- Solider Keil, das älteste und historisch am weitesten verbreitete, war zu einem bestimmten Zeitpunkt nahezu universell. Jedoch, Es mangelt ihm an Flexibilität und kann aufgrund extremer Temperaturschwankungen oder Rohrspannungen im Sitz verklemmen und zu Verformungen führen. Massive Keiltore bleiben Standardkonfigurationen für Bronze, Gusseisen, Wasserversorgung, und kompakte Ventile aus Kohlenstoffstahl (API 602 Typ).
- Der vollflexible Keil ist äußerst flexibel, Anpassung an Temperaturschwankungen und ungünstige Rohrspannungen ohne Einschränkung durch Hinzufügen von Rillen oder Schlitzen am Umfang. Flexible Designs sind einfacher herzustellen, Kleinere Unebenheiten in der Sitzfläche werden durch die Flexibilität des Gates ausgeglichen. Miteinander ausgehen, Flexible Keilausführungen sind bei industriellen Absperrschiebern am häufigsten anzutreffen.
- Der geteilte Keil besteht aus einem zweiteiligen Design, mit passenden Gesichtern auf der Rückseite jedes Tores. Diese passenden Flächen ermöglichen eine gleichmäßige Übertragung des nach unten gerichteten Schaftschubs auf die Anschnittoberfläche und den Sitz. Dieses flexible Design verhindert auch Störungen durch thermische Ausdehnung. Jedoch, Geteilte Designs haben einen Nachteil: in schmutzigen Anwendungen, Rückstände oder Ablagerungen können sich zwischen den Hälften ansammeln, was zu einer Fehlausrichtung oder sogar Blockade führen kann. Geteilte Keilkonstruktionen sind bei Ventilen aus Edelstahl und hochlegierten Legierungen üblich, sowie viele kleine Bronzeventile.
Keilschieber werden durch am Ventilkörper eingegossene oder angeschweißte Nuten oder Rippen geführt und durch den Sitz geführt. Diese Keilführungsvorrichtungen behalten die Ausrichtung beim Öffnen oder Schließen bei, verhindert bei diesen Vorgängen ein Verrutschen auf dem nachgeschalteten Sitz.
Ein weiterer Ventilscheibentyp für Absperrschieber ist das Design mit parallelem Scheibensitz. Parallele Sitze können Federn für eine dichtere Abdichtung einbauen oder eine zuverlässige Abdichtung in der stromaufwärtigen Richtung bilden. Der Parallelsitz ist ein Positionssitz; Die Position des Tores bestimmt die Dichtwirkung, und nicht die Größe der Kraft (Drehmoment) durch den Vorbau am Tor angebracht.
Karosserie-/Motorhaubendesign
Absperrschieber bestehen typischerweise aus zwei Hauptteilen: die Karosserie und die Motorhaube, bildet die druckhaltige Hülle des Absperrschiebers. Für die Schnittstelle zwischen diesen beiden Komponenten gibt es unterschiedliche Ausführungen.
- Schraubverbindungen stellen die einfachste Konstruktion dar, werden jedoch nur für kostengünstige Zwecke verwendet, Niederdruckventile aus Bronze.
- Auch Überwurfmuttern werden hauptsächlich für Bronzeventile verwendet, aber das Verbindungsdesign ermöglicht eine einfachere Demontage, Erleichterung von Wartung und Reparatur.
- Geschraubte Motorhaubenverbindungen sind die beliebtesten Verbindungen, werden für die überwiegende Mehrheit der Absperrschieber in heutigen industriellen Anwendungen verwendet. Im Gegensatz zu Gewinde- und Anschlusshauben, Für verschraubte Motorhaubenverbindungen sind Dichtungen erforderlich, um die Verbindung zwischen Karosserie und Motorhaube abzudichten.
- Druckdichtungsverbindungen werden durch Flüssigkeitsdruck im Inneren des Ventilgehäuses aktiviert, der auf einen Keil aus Weicheisen oder Graphit wirkt, der zwischen Gehäuse und Oberteil eingesetzt ist. In druckdichten Ventilen, desto höher ist der Druck in der Körperhöhle, desto größer ist die Kraft auf die Dichtung. Druckdichtende Hauben werden häufig im Hochdruckbereich eingesetzt, Hochtemperaturanwendungen, etwa in der Energiewirtschaft.
- Geschweißte Oberteilverbindungen sind eine sehr beliebte Verbindung zwischen Gehäuse und Oberteil für kompakte Stahlventile mit einer Größe von ½ Zoll bis 2 Zoll und Druckstufen von 800 Zu 2500, erfordert keine Demontage.
Materialien und Standards
Stahl und Eisen sind die am häufigsten verwendeten Materialien im Schieberbau. Stahlwerkstoffe sind für die meisten industriellen Anwendungen geeignet, während Eisenmaterialien für Anwendungen wie Wasser geeignet sind, Abwasser, und Heizung, Belüftung, und Klimaanlage (HVAC). Zu den anderen häufig verwendeten Werkstoffen für den Bau von Absperrschiebern gehört Edelstahl, Bronze, und hochlegierte Werkstoffe wie Hastelloy und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen.
Bezüglich des Designs und der Baunormen von Absperrschiebern, Inländische Standards umfassen die nationalen Standards GB und GB/T, sowie die Industriestandards JB und JB/T, zusammen mit Gruppenstandards und Unternehmensstandards. International, Standards werden von Organisationen wie dem American Petroleum Institute festgelegt (API), die Manufacturers Standardization Society (MSS), die American Water Works Association (AWWA), und die American Society of Mechanical Engineers (WIE ICH).
Teilmärkte für Absperrschieber
Allerdings haben Vierteldrehventile in der Vergangenheit einen erheblichen Anteil am Markt für Absperrschieber eingenommen 50 Jahre, Einige Branchen sind immer noch stark auf Absperrschieber angewiesen, einschließlich der Erdöl- und Erdgasindustrie. Trotz der Fortschritte bei Kugelhähnen in Erdgaspipelines, Rohöl- oder Flüssigkeitsleitungen bleiben die Hochburg der Parallelsitzschieber. Bei größeren Ventilen, Absperrschieber sind für die meisten Anwendungen nach wie vor die erste Wahl, einschließlich der Raffinerieindustrie. Stabilität im Design und wirtschaftliche Gesamtkosten sind entscheidende Faktoren, die die Einführung dieser Ventile beeinflussen.
In Bezug auf die Anwendung, In vielen Prozessindustrien werden Temperaturen verwendet, die über der sicheren Arbeitstemperatur von Polytetrafluorethylen liegen (PTFE), das Hauptsitzmaterial für schwimmende Kugelhähne. Hochleistungs-Absperrklappen und Kugelhähne mit Metallsitz finden in der Raffinerie zunehmend Verwendung, obwohl ihre Gesamtkosten typischerweise höher sind als bei Absperrschiebern. Im Bereich der Wasserversorgung, Eisenschieber dominieren immer noch, erweist sich auch bei erdverlegten Anwendungen als kostengünstig und langlebig.
In der Energieindustrie werden Absperrschieber aus Legierungen für Anwendungen mit extrem hohen Drücken und Temperaturen eingesetzt. Trotz des Aufkommens einiger neuer Absperrventile mit Y-förmigem Muster und Kugelhähnen mit Metallsitz, die für Drosselanwendungen konzipiert sind, Absperrschieber erfreuen sich im Versorgungssektor nach wie vor großer Beliebtheit.
Heute, Absperrschieber, bekannt für ihre hohe Wirtschaftlichkeit, bleiben für viele Serviceanwendungen die erste Wahl. Mark Twain einmal gesagt, “Die Berichte über meinen Tod sind stark übertrieben.” Während Kugelhähne, Kükenhähne, und Absperrklappen haben im Laufe der Jahrzehnte ihren Marktanteil ausgebaut, Der langjährige Absperrschieber stellt in Twains Meinung keine Ausnahme dar – Gerüchte über seinen Untergang sind stark übertrieben!