Ein Anlagenwartungsingenieur in einer Spezialchemiewerkstatt tauschte zum dritten Mal in sechs Monaten die Gleitringdichtungen einer Dosierpumpe aus. Die Pumpe förderte verdünnte Salzsäure und jedes Mal, wenn sie abschaltete, fiel die Flüssigkeitssäule im vertikalen Steigrohr zurück und drehte das Laufrad in die entgegengesetzte Richtung. Die Rohrleitungen bestanden aus UPVC, der Leitungsdruck war mäßig und der eigentliche Fehler lag nicht bei der Pumpe. Das Rückschlagventil an der Abflussleitung war Wochen zuvor entfernt worden, weil es ständig tropfte, und niemand hatte es ersetzt. Als der Ingenieur sich hinsetzte, um ein neues zu bestellen, war die erste Frage in der Anforderung klar: Was sind die drei Haupttypen von Rückschlagventilen und welches gehört in diese Reihe?
Diese Frage taucht bei der industriellen Instandhaltung, bei der Auslegung von Rohrsystemen und bei der Ersatzteilbeschaffung immer wieder auf. Es handelt sich nicht um eine akademische Klassifizierung. Der Typ des Rückschlagventils bestimmt, wie viel Strömungswiderstand die Leitung erfährt, ob das Ventil schmutzige oder viskose Medien verarbeiten kann, ob es in einer vertikalen Steigleitung installiert werden kann und ob es zuschlägt und einen Druckstoß erzeugt, wenn die Pumpe stoppt. Bei einem thermoplastischen Rohrleitungssystem ist die Entscheidung noch wichtiger, da das Ventilgehäuse, die Flansche und das Rohr selbst aus Kunststoff bestehen. Ein schlecht abgestimmtes Rückschlagventil kann einen Wasserschlag erzeugen, der einen Flansch reißt, eine mit Lösungsmittel geklebte Verbindung lockert oder die Gewindeverbindung eines Durchflussmessers ermüdet.
Der Zweck dieses Artikels besteht darin, eine praktische Antwort auf diese Frage zu geben. Es erklärt die drei Haupttypen von Rückschlagventilen, vergleicht sie hinsichtlich Druckabfall, Ausrichtung, Wasserschlagneigung und Medienkompatibilität und befasst sich dann mit der Materialauswahl, Installationsfehlern, Industrieanwendungen und Spezifikationsratschlägen, die der Ingenieur eines Herstellers tatsächlich in der Werkstatt verwendet.
Das Fazit zuerst: Die drei Haupttypen von Rückschlagventilen sind das Rückschlagventil, das Kugelrückschlagventil und das Hubrückschlagventil. Diese drei Gruppen werden durch das bewegliche Element definiert, das den Rückfluss blockiert, und jede andere Rückschlagventilkonstruktion ist entweder eine Variation einer dieser drei oder eine Sonderausführung. Ein Zwischenflansch-Rückschlagventil beispielsweise ist eine für kurze Einbaulängen optimierte Doppelscheibenvariante. Ein Fußventil ist ein Kugelrückschlagventil mit integriertem Schmutzfänger für Pumpensaugleitungen. Ein geräuschloses Rückschlagventil verfügt zusätzlich über eine Feder und eine geführte Scheibe, was einem Hub-Rückschlag-Konzept entspricht. Das Verständnis dieser Gruppierung ist der kürzeste Weg zu einer korrekten Spezifikation.
Alle Rückschlagventile arbeiten automatisch, ohne Stellantrieb, Hebel oder externe Stromquelle. Der Vorwärtsfluss öffnet das Ventil; Rückfluss oder Schwerkraft schließen es. Was die drei Haupttypen unterscheidet, ist die Geometrie des Schließelements und der Weg, den die Flüssigkeit durch den Körper nehmen muss. Diese Unterschiede führen zu messbaren Unterschieden im Druckabfall, in der Zuverlässigkeit, in der Schließgeschwindigkeit und in der akzeptablen Ausrichtung.
In der Produktpalette eines Herstellers von thermoplastischen Ventilen schlagen sich diese Unterschiede direkt in unterschiedlichen Gehäuseformen und Anschlussarten nieder. Rückschlagklappen sind mit Flansch- oder Zwischenflanschanschlüssen erhältlich und werden gewählt, wenn die Leitung sauber und horizontal ist. Kugelrückschlagventile werden in Flansch- und True-Union-Ausführung angeboten, und die Union-Version kann aus der Leitung herausgezogen werden, ohne die Rohrleitungen zu beeinträchtigen. Heberückschlagventile kommen in Kunststoffsystemen zwar seltener vor, kommen jedoch immer noch in thermoplastischen Hochdruckleitungen vor, bei denen eine dichte Absperrung im Vordergrund steht. In den folgenden Abschnitten werden das Funktionsprinzip, Stärken, Grenzen und typische Anwendungen jedes Typs erläutert.
Eine mit Scharnieren versehene Scheibe dreht sich bei Vorwärtsströmung auf und fällt durch die Schwerkraft zurück. Am besten für saubere Flüssigkeiten in horizontalen oder vertikalen Leitungen geeignet.
Eine frei bewegliche Kugel hebt sich vom Sitz ab und setzt sich wieder ein, wenn sich der Durchfluss umkehrt. Behandelt viskose Flüssigkeiten und leichte Feststoffe. Kann in der Nähe von Pumpen installiert werden.
Eine geführte Scheibe oder ein Kolben bewegt sich direkt gegen den Sitz. Geeignet für saubere Medien und höhere Drücke mit höherem Druckabfall.
Zwei federbelastete Halbscheiben klappen zwischen zwei Flanschen auf und zu. Kurze Baulänge; geringes Gewicht; reagiert schnell.
Wenn die Flüssigkeit sauber ist, der Durchfluss kontinuierlich ist und das Rohr horizontal liegt, ist die Rückschlagklappe normalerweise der erste zu bewertende Typ. Im Inneren einer Rückschlagklappe ist das Schließelement eine auf einem Scharnier oder Stift am oberen Rand des Strömungswegs montierte Scheibe. Der Vorwärtsfluss drückt die Scheibe auf, bis sie in die obere Kammer des Körpers schwingt. Wenn der Fluss langsamer wird, stoppt oder versucht, sich umzukehren, zieht die Schwerkraft die Scheibe zurück auf den Sitz. Da sich die Scheibe dreht und nicht verschiebt, hinterlässt das offene Ventil einen nahezu geraden Weg für die Flüssigkeit, wodurch der Strömungswiderstand gering bleibt.
Dieser gerade Strömungsweg ist der Hauptgrund dafür, dass Rückschlagventile in Pumpenauslassleitungen, Anlagenwasserverteilern und chemischen Transferleitungen eingesetzt werden, bei denen es auf Energieeffizienz ankommt. Bei thermoplastischen Ventilen aus UPVC, CPVC, PPH oder PVDF vermeidet das Schaukel-Design die gewundenen Kanäle, die bei hohen Geschwindigkeiten Erosion und Lärm begünstigen. Das Gehäuse ist in der Regel eine zweiteilige Konstruktion mit einer Abdeckung, die den Zugang zur Sitzinspektion und zum Austausch der Scheibe ermöglicht, ohne dass das Ventil aus der Leitung entfernt werden muss.
Der Kompromiss ist die Schließgeschwindigkeit. Eine Schwingscheibe ist im Verhältnis zur verfügbaren Schließkraft schwer, und wenn der Durchfluss abrupt stoppt, kann die Scheibe auf den Sitz schlagen und eine Druckspitze erzeugen, die als Wasserschlag bezeichnet wird. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn eine Pumpe auslöst und sich die Flüssigkeitssäule schnell umkehrt. Aus diesem Grund werden Rückschlagventile nicht für Pumpen mit kurzen Zyklen oder für Leitungen empfohlen, bei denen sich der Durchfluss plötzlich umkehrt. Wenn Wasserschläge ein Problem darstellen, ist eine federunterstützte Scheibe oder ein schneller schließendes Kugel- oder Wafer-Rückschlagventil ein besserer Ausgangspunkt.
Die Orientierung ist eine weitere praktische Grenze. Eine Rückschlagklappe muss in ein horizontales Rohr oder in ein vertikales Rohr mit Aufwärtsströmung eingebaut werden. Bei vertikaler Abwärtsströmung kann die Scheibe nicht gegen den Sitz zurückfallen, da die Schwerkraft sie offen hält. Bei horizontalen Leitungen muss das Scharnier oben liegen, damit die Scheibe zuverlässig schließt. Auch der Mindestbetriebsdruck ist zu prüfen: Bei sehr geringer Strömungsgeschwindigkeit kann es vorkommen, dass eine Schwingscheibe teilweise geöffnet schwebt und gegen den Sitz flattert, was zu einem schnellen Verschleiß der Sitzoberfläche führt. Wenn die Linie häufig mit geringer Geschwindigkeit verläuft, sollten Sie stattdessen einen Kugel- oder Hebentyp in Betracht ziehen.
Zu den typischen Servicepunkten für Rückschlagventile gehören Pumpenauslass bei der Wasserübertragung, Chemikalien-Dosieranlagen mit sauberen Flüssigkeiten, Druckluftverteiler und Kühlwasserkreisläufe. Das Sitzmaterial, in der Regel ein synthetischer Gummi oder ein Elastomer, das in den Kunststoffkörper eingebunden ist, sollte nach Prüfung der Temperatur und der chemischen Verträglichkeit der Flüssigkeit ausgewählt werden, da Körper und Sitz unterschiedlichen Belastungsbedingungen ausgesetzt sind.
Rückschlagventil with Low Flow Resistance and Easy Maintenance Dieses Rückschlagventil verwendet eine Armscheibe, die dem Durchfluss nur einen geringen Widerstand bietet und eine Wartung durch Entfernen nur des Motorhaubendeckels ermöglicht. Es eignet sich für saubere Flüssigkeitsanwendungen wie Pumpenaustrag und Chemikaliendosierung und verfügt über materialabhängige Temperatur- und Chemikalienkompatibilitätsoptionen. Produkt anzeigen → Wenn die Flüssigkeit viskos ist, Schwebstoffe enthält oder die Pumpe häufig startet und stoppt, ist das Kugelrückschlagventil die tolerantere Konstruktion. Ein Kugelrückschlagventil verwendet als Schließelement eine Kugel. In der offenen Position hebt die Vorwärtsströmung den Kugel vom Sitz weg und umläuft ihn. Wenn der Vorwärtsfluss stoppt, fällt die Kugel oder wird in den Sitz zurückgedrückt, wo sie eine kreisförmige Dichtung um die Bohrung bildet. Es gibt kein Scharnier, das klemmen könnte, keine Scheibe, die flattern könnte, und keine Führung, die durch Schmutz blockiert werden könnte. Die Kugel kehrt immer zum tiefsten Punkt des Gehäuses zurück, wo auch die beste Abdichtung gewährleistet ist.
Dieser einfache Mechanismus verleiht dem Kugelrückschlagventil mehrere praktische Vorteile in industriellen Kunststoffrohrleitungen. Erstens schließt es schneller als ein Rückschlagventil, wenn sich der Durchfluss umkehrt, was die Schwere von Wasserschlägen in vielen Pumpenanwendungen verringert. Zweitens kann es mit Flüssigkeiten mit feinen Feststoffen umgehen, da sich die Kugel vollständig aus dem Weg bewegt und nicht auf ein Präzisionsscharnier angewiesen ist. Drittens ist die Dichtungslinie ein Kreis, wodurch das Ventil weniger empfindlich gegenüber kleinen Mengen Ablagerungen oder Polymerrückständen ist, die sich auf dem Sitz bilden.
Der Hauptnachteil ist der Druckabfall. In der geöffneten Position nimmt die Kugel einen Teil des Strömungswegs ein, sodass die Flüssigkeit um sie herum ihre Richtung ändern muss. Der Durchflusskoeffizient ist niedriger als der eines Rückschlagventils, was bedeutet, dass ein Kugelrückschlagventil in einer Hochgeschwindigkeitsleitung mehr Druck verbraucht. Die Überdimensionierung eines Kugelrückschlagventils ist ein häufiger Fehler: Wenn das Ventil ein oder zwei Nennweiten größer ist als das Rohr, kann die Kugel bei geringem Durchfluss schwimmen und vibrieren, was zu Sitzverschleiß führt. Das Ventil sollte nach dem Strömungsgeschwindigkeitsbereich und nicht nur nach der Rohrgröße ausgewählt werden.
Für thermoplastische Systeme werden Kugelrückschlagventile in Flansch- und True-Union-Gehäuseausführung hergestellt. Die True-Union-Version ist besonders nützlich bei wartungsempfindlichen Installationen, da das Gehäuse geöffnet und die Kugel entfernt werden kann, ohne das Rohr zu zerschneiden oder die Flansche zu beschädigen. Die Kugel selbst besteht häufig aus massivem Kunststoff wie PPH oder PVDF, und der Sitz besteht aus einem Elastomer, das aufgrund seiner chemischen Verträglichkeit ausgewählt wurde. Bei Installationen mit sehr aggressiven Flüssigkeiten sollte das Kugelmaterial zum Rohrmaterial passen, um Schwellungen oder Oberflächenangriffe zu vermeiden.
Zu den üblichen Anwendungen für Kugelrückschlagventile gehören der Transfer von Salzsäure, Leitungen für die Dosierung von Laugen, Schlammleitungen mit geringer Feststoffbeladung, die Zirkulation von Galvanisierungsbädern und alle Pumpenabläufe, bei denen ein kompaktes, schnell schließendes Rückschlagventil benötigt wird. Der Flanschtyp eignet sich für Leitungen, die selten demontiert werden; Der Anschlusstyp ist ideal für Ventile, die regelmäßig gereinigt werden müssen.
Flansch-Kugelrückschlagventil für partikelbeladene korrosive Medien Ein vollkugelförmiges Kugeldesign verhindert Verstopfungen durch schwebende Partikel und eine optionale PTFE-Kugel verbessert die Abdichtung und Korrosionsbeständigkeit. Ideal für Dosier- und Transferleitungen, die ein kompaktes, selbstreinigendes Rückschlagventil mit Flanschanschlüssen zur dauerhaften Installation benötigen. Produkt anzeigen → Das Hubrückschlagventil ist der dritte der drei Haupttypen und verdient seinen Platz eher durch die Dichtungsqualität als durch die Durchflusseffizienz. Im Inneren eines Hubrückschlagventils ist das Schließelement eine Scheibe oder ein Kolben, der sich in einer Führung senkrecht zum Sitz auf und ab bewegt. Der Vorwärtsfluss hebt die Bandscheibe vom Sitz ab; Wenn der Durchfluss stoppt oder sich umkehrt, fällt die Scheibe zurück und sitzt fest. Die innere Form des Körpers ist an das Kugelventilmuster angelehnt und die Scheibe wird so geführt, dass sie jedes Mal in die exakt gleiche Position zurückkehrt.
Da die Scheibe geführt ist, sorgt ein Hubrückschlagventil für eine zuverlässige, wiederholbare Abdichtung. Dies macht es nützlich für Gase, für saubere Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität und für Systeme, die bei höheren Drücken arbeiten, bei denen Leckagen am Schließelement vorbei gefährlich oder verschwenderisch wären. Der Sitz kann mit einem höheren Qualitätsstandard bearbeitet werden als ein Schwingscheibensitz, da sich die Scheibe dem Sitz entlang einer festen Achse und nicht entlang eines Bogens nähert.
Der Kompromiss ist der Druckabfall. Die Flüssigkeit muss sich drehen, wenn sie in das Ventil eintritt, die Scheibe umrunden und sich beim Austritt erneut drehen. Dies ist ein deutlich kurvenreicherer Weg als bei einem Schwenk- oder Kugelrückschlagventil. In langen Rohrleitungen kann der kumulierte Druckverlust eines Hubrückschlagventils ausreichen, um den Betriebspunkt der Pumpe zu ändern. Aufgrund der gleichen geometrischen Beschränkung sind Hubrückschlagventile auch für Flüssigkeiten mit Schwebstoffen ungeeignet, die sich in der Führung ablagern und schließlich die Scheibe blockieren können.
Die Ausrichtung hängt vom Karosseriedesign ab. Das horizontale Muster verfügt über eine Scheibe, die sich vertikal in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse bewegt, daher muss es mit der Motorhaube nach oben montiert werden. Das vertikale Muster ist für vertikale Leitungen mit Aufwärtsströmung konzipiert, bei denen sich die Scheibe entlang der Rohrachse anhebt. Bei manchen Hubrückschlagventilen kann durch Änderung der Sitzanordnung zwischen horizontaler und vertikaler Anordnung umgerüstet werden, bei Kunststoffventilen ist der Körper jedoch normalerweise nur für eine Ausrichtung gegossen.
Bei thermoplastischen Rohrleitungen werden Hubrückschlagventile hauptsächlich in Hochdruck-Instrumentenleitungen, in chemischen Injektionssystemen mit kleinem Durchmesser und in Gas- oder Vakuumanwendungen eingesetzt, bei denen ein blasendichter Verschluss wichtiger ist als ein geringer Druckverlust. Wenn ein kompaktes Ventil mit schneller Reaktion erforderlich ist, ist auch ein federgeführtes, geräuschloses Rückschlagventil nach dem Hubprinzip erhältlich; Mithilfe einer Feder wird die Scheibe geschlossen, wodurch Wasserschläge reduziert werden.
Ein Zwischenflansch-Rückschlagventil gehört in diese Diskussion, da es die gebräuchlichste kompakte Alternative zu den drei Haupttypen ist. Es wird manchmal als Doppelplatten- oder Doppelscheiben-Rückschlagventil bezeichnet. Anstelle eines großen Schließelements verwendet das Wafer-Rückschlagventil zwei halbkreisförmige Platten oder Halbscheiben, die auf einem zentralen Scharnierstift montiert sind, der vertikal durch das Ventilgehäuse verläuft. Ohne Durchfluss werden die Platten durch Torsionsfedern geschlossen gehalten. Die Vorwärtsströmung faltet sie gegen die Federn auf; Wenn sich der Durchfluss umkehrt, schließen die Federn und der Rückdruck die Platten.
Der erste Vorteil eines Wafer-Rückschlagventils ist seine Größe und sein Gewicht. Der Ventilkörper ist im Wesentlichen ein kurzer Zylinder, der zwischen zwei Rohrflansche passt und durch die Flanschschrauben an Ort und Stelle gehalten wird. Seine Einbaulänge ist viel kürzer als bei einem Rückschlagventil oder Kugelrückschlagventil gleichen Durchmessers und sein Gewicht ist geringer. Bei großen Durchmessern, beispielsweise DN200 und höher, führt dies zu erheblichen Einsparungen bei Stützstrukturen und Installationsaufwand, insbesondere in vertikalen Leitungen, wo schwere Ventile schwer zu handhaben sind.
Der zweite Vorteil ist die Schließgeschwindigkeit. Da die beiden Platten nur eine kurze Strecke zurücklegen, reagiert das Wafer-Rückschlagventil schnell auf den Rückfluss, wodurch Wasserschläge reduziert werden. Die Federkraft sorgt außerdem dafür, dass sich die Platten zu schließen beginnen, sobald die Vorwärtsströmungsgeschwindigkeit nachlässt, anstatt auf das Wirken der Schwerkraft zu warten. Dies macht das Wafer-Design bei der Entladung von Pumpen, die häufig zyklisch laufen, beliebt.
Die wichtigste Installationsanforderung ist eine genaue Zentrierung. Das Ventil muss konzentrisch zwischen den beiden Flanschen sitzen, damit sich beide Platten gleichmäßig öffnen und der Scharnierstift nicht an der Dichtung reibt. Wenn das Ventil außermittig montiert wird, kann es beim Festziehen der Flanschschrauben zu einem Verklemmen einer Platte in der halboffenen Position oder zu einer Beschädigung der Dichtung kommen. Bei Kunststoffrohren wird der Waferkörper üblicherweise aus UPVC, CPVC, PPH oder PVDF mit einer korrosionsbeständigen Feder geformt. Bei aggressiven Chemikalien werden häufig Legierungen auf Nickelbasis für die Feder und den Gelenkbolzen verwendet.
Für korrosive Anwendungen sollte bei der Auswahl des Zwischenflansch-Rückschlagventils die gleiche Sorgfalt auf das Gehäusematerial gelegt werden, da die Feder das erste Teil ist, das versagt, wenn die Flüssigkeit sie angreift. Ein Kunststoffkörper mit Metallfeder ist nur so korrosionsbeständig wie die Feder. Für kleine Durchmesser gibt es Vollkunststoff-Federkonstruktionen, bei größeren Größen muss das Federmaterial jedoch anhand der Flüssigkeitsspezifikation bestätigt werden.
Wafer-Rückschlagventil mit kompaktem Design für korrosive Rohrleitungen Mit seiner kurzen Einbaulänge vereinfacht dieses leichte Zwischenflansch-Rückschlagventil die Installation in engen Räumen. Es wird in UPVC, CPVC und PPH angeboten und ist korrosionsbeständig. Allerdings sollte das Federmaterial auf aggressive Flüssigkeiten überprüft werden und PPH-Flansche müssen möglicherweise für einen größeren Öffnungswinkel abgeschrägt werden. Produkt anzeigen → Ein Fußventil ist die praktische Antwort auf ein ganz bestimmtes Problem: die Saugleitung einer Pumpe mit Flüssigkeit gefüllt zu halten. Wenn eine Pumpe über dem Flüssigkeitsspiegel in einem Tank oder Brunnen steht, muss die Saugleitung gefüllt bleiben, damit die Pumpe beim nächsten Start ansaugen kann. Wenn die Flüssigkeit beim Stoppen der Pumpe zurückfließt, verliert die Pumpe ihre Ansaugleistung und läuft trocken, was zur Zerstörung von Gleitringdichtungen und Laufrädern führt.
Ein Fußventil ist im Grunde ein Kugelrückschlagventil mit einem zusätzlichen Sieb am Einlass. Es wird am Boden der vertikalen Saugleitung installiert und in die Flüssigkeit eingetaucht. Wenn die Pumpe läuft, wird Flüssigkeit nach oben an der Kugel vorbeigesaugt, die sich vom Sitz abhebt. Wenn die Pumpe stoppt, drückt die Flüssigkeitssäule über dem Ventil die Kugel zurück auf den Sitz und dichtet so die Leitung ab. Das Sieb verhindert, dass größere Partikel und Schmutz in das Saugrohr gelangen und die Pumpe erreichen.
Fußventile sind in Flansch- und Anschlussversionen aus den gleichen thermoplastischen Materialien wie andere Rückschlagventile erhältlich. Die Version mit Verschraubung vereinfacht die Wartung des Siebs, der am häufigsten gewarteten Stelle: Das Sieb verstopft sich nach und nach durch Fremdkörper im Schmutzwasser, und der Druckabfall am Ventil steigt, was zu Kavitation an der Pumpe führt. Die regelmäßige Reinigung des Siebs ist wichtiger als jeder andere Wartungsschritt.
Die Sitz- und Kugelkonfiguration ist im Wesentlichen identisch mit der eines Kugelrückschlagventils, daher ist die Materialauswahllogik dieselbe. Die Feder, falls vorhanden, dient nur dazu, die Kugel in Zeiten mit geringem Durchfluss sanft an Ort und Stelle zu halten; Die meisten Fußventile arbeiten ohne Federn, um den Saugstrom nicht einzuschränken. Bei der Dimensionierung eines Fußventils sollte die Geschwindigkeit durch das Sieb niedrig gehalten werden, um einen übermäßigen Druckabfall auf der Saugseite der Pumpe zu vermeiden.
Die folgende Tabelle vergleicht die drei Haupttypen und die beiden häufigsten Varianten hinsichtlich der Faktoren, die eine praktische Auswahl bestimmen. Der gleiche Vergleich gilt für Metall- und Thermoplastventile, allerdings unterscheiden sich die Druck- und Temperaturgrenzen je nach Gehäusematerial.
| Typ | Abschlusselement | Typische Orientierung | Druckabfall | Neigung zu Wasserschlägen | Bester Flüssigkeitszustand | Haupteinschränkung |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Schaukel-Check | Klappscheibe | Horizontal oder vertikal | Niedrig | Mittel (Scheibenknall bei plötzlichem Stopp) | Saubere, niedrigviskose Flüssigkeiten | Schlecht bei verschmutzten Medien; benötigt Platz für die Disc-Reise |
| Ballcheck | Frei beweglicher Ball | Horizontal oder vertikal | Mittel | Niedrig to medium | Viskose Flüssigkeiten, leichte Feststoffe | Höherer Druckverlust; Bei geringem Durchfluss kann die Kugel vibrieren |
| Hebekontrolle | Geführte Scheibe oder Kolben | Horizontal (Motorhaube nach oben) oder vertikal nach oben | Hoch | Niedrig if spring-assisted | Flüssigkeiten und Gase bei höherem Druck reinigen | Hoch pressure drop; unsuitable for solids |
| Wafer / Doppelplatte | Zwei federbelastete Platten | Beliebig, mit Flanschen auf beiden Seiten | Niedrig to medium | Niedrig | Saubere oder leicht verschmutzte Flüssigkeiten | Erfordert eine genaue Zentrierung zwischen den Flanschen |
| Fußventil | Kugel plus Sieb | Vertikal, am Ende der Linie eingetaucht | Mittel; rises as screen plugs | Niedrig | Saugleitungen von Pumpen | Erfordert eine regelmäßige Reinigung des Siebs |
Das Diagramm unten zeigt den relativen Druckabfall jeder Familie bei gleicher Durchflussrate und Rohrgröße. Bei den Werten handelt es sich um normalisierte Schätzungen für typische Industriegrößen.
Niedriger ist besser. Schätzungen basieren auf typischen Cv-Werten für thermoplastische Rückschlagventile bei gleichem Nenndurchmesser.
Für einen detaillierteren Blick auf die Betriebseigenschaften eines Rückschlagventilgehäuses und seine Strömungsweggestaltung finden Sie den Artikel über So wählen Sie das beste Rückschlagventil für Ihre Flüssigkeit aus erklärt die Auswirkung von Strömungsverteilung, Sitzwinkel und Scheibengeometrie auf die Leistung in der Praxis.
Der richtige Auswahlprozess beginnt mit der Flüssigkeit, dann mit der Rohranordnung, dann mit dem zulässigen Druckverlust und schließlich mit den Fehlerfolgen. Wenn Sie in dieser Reihenfolge arbeiten, wird der häufigste Spezifikationsfehler vermieden, der darin besteht, ein Ventilkörpermuster auszuwählen, bevor der Betriebszustand berücksichtigt wird.
Wenn die Auswahl noch unsicher ist, besteht der beste Ansatz darin, die Fehlerart jedes Kandidaten zu vergleichen. Wenn eine Rückschlagklappe für einen pulsierenden Durchfluss ausgewählt wird, ist Sitzverschleiß die wahrscheinlichste Ursache für den Ausfall. Wenn ein Hubrückschlagventil in einer Leitung mit feinen Partikeln installiert wird, blockiert die Scheibenführung. Wenn ein Wafer-Rückschlagventil außermittig montiert wird, verhindert die Platte ein vollständiges Schließen. Die Wahl des jeweils entgegengesetzten Typs vermeidet in der Regel den Fehler.
Die Kurven zeigen, dass der Druckabfall bei allen Typen mit der Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, aber das Hubrückschlagventil verbraucht bei gleicher Geschwindigkeit die meiste Förderhöhe und das Rückschlagventil am wenigsten.
Einen strukturierten Vergleich der verfügbaren Optionen und der Fragen, die ein Planer vor der Bestellung beantworten sollte, finden Sie unter Welcher Rückschlagventiltyp für Ihre spezifische Anwendung am besten geeignet ist .
Die Wahl zwischen den drei Haupttypen ist die Hälfte der Spezifikation. Die andere Hälfte besteht aus Korpus- und Sitzmaterial. Ein für sauberes Wasser ausgelegtes Rückschlagventil übersteht eine heiße Säureleitung nicht, wenn das Gehäuse aus dem falschen Polymer besteht, und ein Kugelrückschlagventil mit einem Sitz aus Naturkautschuk quillt in Kohlenwasserstoffen schnell auf. In industriellen Kunststoffrohrsystemen muss der Ventilwerkstoff genauso auf das Medium, die Temperatur und die Druckstufe abgestimmt sein wie das Rohr selbst.
Thermoplastische Rückschlagventile werden aus den gleichen Harzfamilien hergestellt wie die Rohrleitungssysteme, für die sie dienen. Jedes Material hat eine Temperaturobergrenze und ein chemisches Kompatibilitätsprofil, und der Ventilsitz stellt eine weitere Einschränkung dar, da Elastomere je nach Flüssigkeit weicher werden, aufquellen oder aushärten.
Das Sitzmaterial verdient ebenso viel Aufmerksamkeit wie der Korpus. Die meisten thermoplastischen Rückschlagventile verwenden einen Elastomersitz, z. B. EPDM-, FPM- (FKM) oder PTFE-ausgekleidete Designs. EPDM ist beständig gegen heißes Wasser, Dampf, Laugen und viele Säuren. FPM widersteht Ölen, Kraftstoffen und aggressiven Chemikalien bei höheren Temperaturen. PTFE-Auskleidungen bieten eine nahezu universelle chemische Beständigkeit, weisen jedoch bei längerer Kompression ein gewisses Kaltfließverhalten auf. Bei einem Kugelrückschlagventil spielt auch das Kugelmaterial eine Rolle: Von einer massiven PVDF-Kugel in einem UPVC-Gehäuse sollte nicht erwartet werden, dass sie genauso funktioniert wie eine massive PPH-Kugel, da Dichte und Oberflächenhärte sowohl die Abdichtung als auch den Verschleiß beeinflussen.
Für einen Hersteller, der komplette thermoplastische Rohrleitungssysteme liefert, liegt der Vorteil der Abstimmung des Rückschlagventils auf das Rohrmaterial in der Kostenvorhersehbarkeit und einer einzigen Quelle der Verantwortung. Wenn das Rohr aus CPVC besteht, vermeidet die Angabe eines CPVC-Rückschlagventils mit einem kompatiblen Elastomersitz die galvanischen und thermischen Ausdehnungsunterschiede, die auftreten können, wenn ein Rückschlagventil aus Metall in eine Kunststoffleitung eingebaut wird. In einigen Anlagen werden immer noch Rückschlagventile aus Metall für Kunststoffrohre verwendet, aber die Gewinde- oder Flanschverbindung, das Gewicht und der Korrosionsunterschied zwischen Gehäuse und Rohr führen zu langfristigen Wartungsproblemen.
Ein Rückschlagventil, das kurz nach dem Einbau ausfällt, ist oft kein Herstellungsfehler. Häufiger liegt es an falscher Ausrichtung, falscher Dimensionierung oder schlechter Rohrvorbereitung. Für die drei Haupttypen gelten jeweils spezifische Installationsregeln, und die häufigsten Feldfehler sind auf einen der folgenden Fehler zurückzuführen.
Bei thermoplastischen Systemen gibt es eine zusätzliche Installationsregel: Die Klebe- und Schweißarbeiten sollten vor dem Einbau des Rückschlagventils abgeschlossen sein, nicht danach. Dämpfe von Lösungsmittelzement können Elastomersitze angreifen und Hitze beim Schmelzschweißen kann den Sitz eines benachbarten Ventils verformen. Das Rückschlagventil sollte die letzte Komponente sein, die in einem neuen Rohrleitungsabschnitt installiert wird, und es sollte am Kunststoffgehäuse und nicht an den Flanschen gehalten werden, um Biegebelastungen zu vermeiden, die die Dichtungsfläche verzerren.
Jede Branche entwickelt eine Präferenz für einen oder zwei Rückschlagventiltypen, und die Präferenz basiert auf den Flüssigkeitsbedingungen und nicht auf Gewohnheit. Die folgende Zusammenfassung vergleicht typische Dienste mit einer empfohlenen Ventilfamilie und die Gründe dafür.
Ball- und Schwungkontrollen dominieren. Ball-Checks eignen sich für viskose Reagenzien und Aufschlämmungen; Swing-Checks verarbeiten saubere Säuren und Lösungsmittel mit minimalem Druckverlust.
Schwingkontrollen an Reinwasserleitungen, Kugelkontrollen an Polymerdosier- und Schlammleitungen. Wafer-Checks werden in Skids eingesetzt, wo der Platz begrenzt ist.
Kugelrückschlagventile werden bevorzugt, da Galvanisierungsbäder suspendierte Hydroxidfeststoffe enthalten. CPVC-Körper verarbeiten heiße Chrom- und Nickellösungen.
Kugel- und Membranrückschlagventile aus PVDF sorgen für saubere, spaltfreie Oberflächen. Die Anschlussverbindungen ermöglichen eine regelmäßige Demontage zur Reinigung.
PVDF-Wafer- und Kugelkontrollen in Linien für hochreine Säuren. Die geringe Permeation von PVDF schützt hochreine Chemikalienverteilungssysteme.
Fußventile halten das Ansaugen der Zentrifugalpumpe aufrecht. Kugelrückschlagventile schützen die Düngereinspritzpunkte vor einem Rückfluss in den Dosierbehälter.
In jeder Branche ist der Ventiltyp nur die erste Schicht. Das Sitzelastomer, die Anschlussart und die Druckstufe runden die Spezifikation ab. Eine Galvanisierungslinie, die bei 75 Grad Celsius in CPVC-Rohren läuft, sollte ein CPVC-Kugelrückschlagventil mit einem FKM- oder EPDM-Sitz verwenden, kein UPVC-Ventil mit einem Nitrilsitz, unabhängig davon, welcher der drei Haupttypen gewählt wird.
Die drei Haupttypen sind Rückschlagventile, Kugelrückschlagventile und Hubrückschlagventile. Sie werden nach ihrem Schlusselement klassifiziert. Ein Rückschlagventil verwendet eine Klappscheibe, ein Kugelrückschlagventil eine frei bewegliche Kugel und ein Hubrückschlagventil eine geführte Scheibe oder einen geführten Kolben, der sich direkt gegen den Sitz bewegt. Zwischenplatten-Rückschlagventile und Fußventile sind gängige Varianten dieser Familien und keine völlig separaten Kategorien.
Das Rückschlagventil weist den geringsten Druckabfall auf, da sich seine Scheibe vollständig aus dem Strömungsweg herausdreht und so einen nahezu geraden Durchgang hinterlässt. Bei einem thermoplastischen Ventil wird daher die Schwenkkonstruktion bei Pumpenauslass und langen Transferleitungen bevorzugt, bei denen Druckverluste direkt in Energiekosten umgewandelt werden. Das Hubrückschlagventil erzeugt den höchsten Druckabfall der drei Typen, und das Kugelrückschlagventil sitzt dazwischen.
Ein Kugelrückschlagventil kann in einer vertikalen Leitung mit Aufwärtsströmung eingebaut werden. In dieser Position hilft die Schwerkraft dabei, dass die Kugel zum Sitz zurückkehrt, wenn die Pumpe stoppt. Ein Kugelrückschlagventil sollte nicht in einer vertikalen Leitung mit Abwärtsströmung verwendet werden, da die Kugel durch die Abwärtsströmung vom Sitz ferngehalten werden kann. Ein Fußventil, ein Kugelrückschlagventil mit Sieb, ist speziell für den Boden einer vertikalen Saugleitung konzipiert.
Eine Schwingscheibe ist schwer und bewegt sich in einem langen Bogen. Wenn der Vorwärtsfluss plötzlich stoppt, kehrt sich die Flüssigkeitssäule um und schlägt die Scheibe mit hoher Geschwindigkeit auf den Sitz. Der Kontakt erzeugt eine Druckspitze, die sich durch das Rohr ausbreitet. Zu den Lösungen gehören die Auswahl eines Wafer- oder Kugelrückschlagventils, das schneller schließt, das Hinzufügen einer Feder zur Unterstützung der Schwingscheibe oder die Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit. Bei thermoplastischen Rohrleitungen sind Wasserschläge besonders schädlich, da Kunststoffflansche und lösungsmittelbefestigte Verbindungen weniger belastbar sind als geschweißter Stahl.
Ein Rückschlagventil ist ein einzelnes automatisches Ventil, das den Rückfluss in eine Richtung stoppt. Ein Rückflussverhinderer ist eine Baugruppe, die zwei Rückschlagventile und einen Prüfanschluss in einer Einheit enthält und dort eingesetzt wird, wo die Querverbindung von Trinkwasser und kontaminierter Prozessflüssigkeit physisch getrennt werden muss. Rückflussverhinderer sind durch die Wasserverordnung vorgeschrieben; Ein Rückschlagventil allein wird in der Regel nicht als Ersatz für einen Rückflussverhinderer an Trinkwasseranschlüssen akzeptiert. In der Anlagenwartung werden die beiden Begriffe häufig verwechselt.
Bei korrosiven Flüssigkeiten ist ein thermoplastisches Rückschlagventil oft zuverlässiger als ein Metallventil, da das Gehäuse weder rosten noch verkrusten kann. Die Arbeitsteile sind jedoch unterschiedlich: Die Kunststoffkugel oder -scheibe ist leichter und der Sitz ist aus Elastomer, daher müssen Temperatur- und Chemikalienverträglichkeit beachtet werden. Bei richtiger Abstimmung des Ventils auf die Flüssigkeitstemperatur bieten Kunststoff-Rückschlagventile eine lange Lebensdauer bei geringerem Gewicht und geringeren Kosten. Die häufigsten vorzeitigen Ausfälle resultieren aus der Wahl eines Elastomersitzes, der mit der Flüssigkeit nicht kompatibel ist, oder aus Wasserschlägen, die den Nenndruck des Kunststoffgehäuses überschreiten.
Eine Flanschverbindung ist die stärkere und steifere Variante, geeignet für große Durchmesser und hohe Biegebelastungen. Eine True-Union-Verbindung ermöglicht das Öffnen bzw. Entfernen des Ventils aus der Leitung durch Lösen der Überwurfmuttern, ohne die angrenzenden Rohrstutzen zu demontieren. Für Kugelrückschlagventile in Kunststoffrohren ist die True-Union-Ausführung die beste Wahl für die Wartung, da Kugel und Sitz an Ort und Stelle überprüft werden können. Flanschverbindungen werden für Zwischenflansch-Rückschlagventile bevorzugt, da der Zwischenflanschkörper selbst zwischen zwei Flanschen liegt.
Der kürzeste Weg zu einer zuverlässigen Rückschlagventilspezifikation besteht darin, zuerst die Familie zu benennen. Wenn die Flüssigkeit sauber ist und die Leitung horizontal verläuft und ein stabiler Durchfluss gewährleistet ist, ist ein Rückschlagventil vorzusehen. Wenn die Flüssigkeit viskos ist, Partikel enthält oder die Pumpe häufig startet und stoppt, sollten Sie ein Kugelrückschlagventil einsetzen. Wenn der Betrieb unter hohem Druck steht, sauber ist und eine dichte Abdichtung erfordert, empfehlen wir ein Hubrückschlagventil. Wenn der Installationsraum knapp ist oder das Ventil in jeder Ausrichtung funktionieren muss, verwenden Sie ein Zwischenflansch-Rückschlagventil. Und wenn sich das Ventil unten in der Saugleitung einer Pumpe befindet, verwenden Sie ein Fußventil.
Nachdem Sie die Familie ausgewählt haben, überprüfen Sie die vier Details, die bestimmen, ob das Ventil sein erstes Betriebsjahr übersteht: das Gehäusematerial gegen die Flüssigkeit und die Temperatur, das Sitzelastomer gegen chemische Angriffe, die Druckstufe gegen den maximalen Stoßdruck einschließlich Wasserschlag und die Verbindungsart gegen den Wartungsplan. In thermoplastischen Systemen sind diese vier Details für fast jeden vorzeitigen Ausfall von Rückschlagventilen verantwortlich, der in der Praxis beobachtet wird.
Für Ingenieure, die Anlagen mit aggressiven chemischen Flüssigkeiten verwalten, bietet ein thermoplastisches Rückschlagventil eines Herstellers mit eigenem Ventil- und Rohrleitungsprogramm einen Vorteil: Das Ventil, das Rohr und die Armaturen bestehen aus demselben Materialsystem, sodass Wärmeausdehnung, chemische Beständigkeit und Druckwerte über die gesamte Linie hinweg einheitlich sind. In diesem System gibt es alle drei Haupttypen von Rückschlagventilen, und die richtige Wahl ist dasjenige, dessen Mechanismus zur Flüssigkeit und zum Strömungsprofil passt, und nicht dasjenige, das am vertrautesten erscheint.
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