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Robust konstruiert

Absperr- und Regelventil für problematische Medien
Robust konstruiert

Der Einsatzbereich von Kugelsektorventilen beginnt dort, wo konventionelle Armaturen aufgrund harter Betriebsbedingungen an ihre Grenzen kommen. Damit eignen sie sich besonders für alle aggressiven und abrasiven Medien in · Chemie und Pharmazie, Erz- und Zementindustrie, Wasser- und Abwasserindustrie, Papier- und Zellstoffherstellung, Energie, Wärme- und Gaserzeugung.

Dr. Rainer Lange

Das Herzstück des Ramén-Kugelsektorventils ist eine Kugelhalbschale – der Kugelsektor. Ein Teil der Kugelhalbschale dient zum Absperren, der andere besitzt eine Bohrung mit einem Durchmesser, der normalerweise etwa 80 % der Ventilnennweite entspricht. Der Kugelsektor wird beim Öffnen und Schließen um 90° gedreht. Dabei ändert sich die Form des Öffnungsquerschnitts von vollkommen rund im offenen Zustand auf elliptisch beim Schließen. Dieser konstruktive Trick reduziert die Gefahr, dass diese Armaturen bei kleinen Ventilöffnungen verstopfen, im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeiten verschleißen oder Aufschwemmungen entwässern. Der Kugelsektor dichtet hierbei auch unter härtesten Betriebsbedingungen das Medium über einen einfach austauschbaren Sitzring zum Gehäuse hin ab.
Normalerweise werden Kugelsektorventile so eingebaut, dass die Kugeloberfläche von außen angeströmt wird. Der engste Strömungsquerschnitt ist damit am Ventileingang und das Maximum der Strömungsgeschwindigkeit liegt innerhalb des Ventilgehäuses. Sollen schleißende Medien geregelt werden, ist eine umgekehrte Einbauweise vorteilhaft. Der engste Strömungsquerschnitt und damit die größten Strömungsgeschwindigkeiten liegen dann am Ventilausgang bzw. außerhalb des Ventilgehäuses. Die Strömungsgeschwindigkeit im Ventilgehäuse ist sehr niedrig und der Verschleiß somit geringer.
Vorteilhafte Regelcharakteristik
Die Kugelsektorform des Stellorgans bedingt eine Kennlinie, die als modifiziert gleichprozentig bezeichnet werden kann. Diese Kennlinienform stellt ein Optimum für die meisten Betriebsbedingungen dar, insbesondere wenn der Differenzdruck im Betrieb am Ventil bei steigendem Öffnungsgrad abfällt. Die effektive Betriebskennlinie verändert sich damit in Richtung einer steiler ansteigenden und damit regeltechnisch optimalen linearen Kurve. Diese Kennlinienform ist darüber hinaus gegen Überdimensionierungen relativ tolerant, da auch bei nur teilweise ausgenutztem Kvs-Wert das Ventil einen reichlichen Regelweg/-winkel zurücklegt. Dazu kommt ein sehr gutes Stellverhältnis von ca. 100:1.
Konstruktive Details
Der Kugelsektor ist mit zwei groß dimensionierten Lagerzapfen wartungsfrei und leichtgängig in Lagerschalen aus PTFE-Verbundwerkstoff im Ventilgehäuse gelagert. Die Reibungskräfte und damit ein wesentlicher Teil des erforderlichen Drehmoments zur Betätigung dieser Ventile sind sehr gering. Durch die besondere Form des Ventilkörpers wird das Verstell-Drehmoment nur minimal vom Differenzdruck am Ventil beeinflusst. Deshalb kann für jeweils eine Ventilnennweite immer die gleiche Antriebsgröße unabhängig vom Differenzdruck eingesetzt werden.
Der Sitzring wird je nach Anwendung aus Grafit-gefülltem PTFE oder Edelstahl gefertigt. Die Dichtfläche des Edelstahldichtrings ist gepanzert. Ein elastischer O-Ring aus verschiedenen prozessabhängigen Elastomerwerkstoffen – PTFE, EPDM, Viton oder Kalrez – presst den Sitzring gegen die Oberfläche des Kugelsektors und dichtet so in beide Strömungsrichtungen. Der Sitzring wird am Umfang durch einen Haltering und bei geöffnetem Ventil durch den Kugelsektor fixiert und vor Einflüssen durch die Strömung geschützt. Diese Konstruktion erlaubt einen sehr einfachen Austausch des Sitzrings im Wartungsfall – ohne das Ventil zerlegen zu müssen.
Bei hohen Betriebstemperaturen kann der Sitzring aus Edelstahl gefertigt und mit Federscheiben und einer PTFE-Dichtung an die Kugelsektoroberfläche gepresst werden. Die Lagerdichtung wird dann mit Stopfbuchspackungen ausgerüstet.
Breites Einsatzspektrum
Die Ramén-Kugelsektorventile sind in DN 25 bis DN 300 für PN 10 bis PN 40 in Abhängigkeit von der Nennweite mit Kvs-Werten von 0,25 bis 3840 erhältlich. Sie werden in Edelstahl W 1.4408 sowie in Sonderwerkstoffen wie Titan oder Hastelloy hergestellt. Je nach Dichtungswerkstoff können die Kugelsektorventile bis 200 °C eingesetzt werden.
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