Explosionsgeschütztes, leckagefreies Magnetsitzventil mit mechanischer Rastung

Explosionsgeschütztes, leckagefreies Magnetsitzventil mit mechanischer Rastung. Bild: Wandfluh

| von Roger Waldburger, Wandfluh

Zur Ansteuerung von industriellen Prozessregelventilen werden verschiedene Technologien eingesetzt. Die Wahl, ob der Antrieb elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Größe des Prozessventils oder seiner erforderlichen Schaltleistung.

Prozessventile mit hohen Stellkräften verwenden in der Regel hydraulische Antriebe, die sehr kompakt und robust gegen äußere Einflüsse sind und deren hohe Leistungsdichte einen schnellen und sicheren Bewegungsablauf garantieren.

Je nach Funktion des Prozessventils ist eine einfache Öffnungs- oder Schließbewegung erforderlich, bei der ein Steuersignal das Ventil in die gewünschte Richtung steuert, solange das Signal anliegt. Darüber hinaus gibt es geregelte Prozessventile, deren Öffnung über ein Stellsignal gesteuert wird. Somit wird die Durchflussöffnung am Ventil exakt auf die jeweilige Anforderung eingestellt.

Wie unterscheiden sich Wegeventil und Sitzventil?

Proportional-Schieberventil, Bild: Wandfluh
Proportional-Schieberventil mit integrierter Elektronik für einen übergeordneten Lageregelkreis. Bild: Wandfluh

Je nach Anwendungsbereich kann die Leckage ein wichtiges Kriterium im täglichen Einsatz sein. Das trifft zum Beispiel im Schiffbau zu, wo die gesamte Energie direkt auf dem Schiff mit Stromgeneratoren erzeugt und die Hydraulik über ein Aggregat im Speicherladebetrieb betrieben wird. Hier werden leckagearme Wegeventile eingesetzt, um eine möglichst geringe Anzahl von Ein- und Ausschaltladezyklen des Aggregats zu erreichen. Insbesondere bei Ventilen im Dauerbetrieb kann mit reduzierter Magnetleistung der Leistungsbedarf deutlich reduziert werden.

Um die benötigte elektrische Leistung weiter zu reduzieren, können zudem impulsgesteuerte Ventile eingesetzt werden. Sie halten ihre Position nach einem elektrischen Schaltimpuls rein mechanisch und benötigen zur Entriegelung wiederum ein Minimum an elektrischer Energie.

Bei der Auslegung der hydraulischen Aktuatoren für Schwenkantriebe stehen verschiedene Konstruktionsarten zur Verfügung. Die Blockbauweise bietet hier sicher die kompakteste Lösung. Dabei werden Schraubpatronen mit verschiedenen Funktionen in einen Block eingeschraubt.

Eine weitere Möglichkeit bietet die Flanschbauweise, bei der sogenannte Flanschventile mittels einer Anschlussplatte modular aufgebaut werden. Diese Bauart bietet auch die Möglichkeit, sehr einfach und flexibel zusätzliche Funktionen auf der Blockkonstruktion aufzubauen und so Standardfunktionen und zusätzliche Optionen relativ einfach und kostengünstig in einer Hybridkonstruktion zu kombinieren.

Ventile für bestimmte Umgebungen

Butterfly-Ventil, Bild: Wandfluh
Butterfly-Ventil für größere Rohrleitungen mit einem Antrieb in Blockbauweise und angeflanschtem Ventil Bild: Wandfluh

Neben den verschiedenen Konstruktionsformen und Funktionen sind die Ventile mit spezifischen Anforderungen an ihre Umgebung oder Funktionalität erhältlich. Wegeventile mit verminderter Leckage beispielsweise werden in einem speziellen Herstellungsprozess gefertigt. Für den Einsatz in feuchter, salzhaltiger oder aggressiver Umgebungsluft ist ein erhöhter Korrosionsschutz bis hin zur Verwendung von rostfreien Materialien (AISI 316L) unabdingbar. Darüber hinaus gibt es explosionsgeschützte Ventile, die vor allem in Minen, Energieerzeugungsanlagen oder Öltankern und Hafenanlagen eingesetzt werden.

Um bei Unterhalts- oder Reparaturarbeiten die Ventile auch ohne elektrische Ansteuerung bedienen zu können, stehen Handnotbetätigungen in diversen Ausführungen zur Verfügung. Durch die modulare Technologie und die langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung verschiedener hydraulischer Ventiltypen und Optionen können viele Anbieter individuelle Ventile entwickelt und an eine Vielzahl von unterschiedlichen Schwenkantrieben anpassen.

Stufenloses Prozessventil

Stufenlos regelbare Prozessventile zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht nur eine Öffnungs- und Schließfunktion übernehmen können, sondern auch als stufenlose Drosselfunktion in einem Gesamtsystem fungieren und den Volumenstrom eines bestimmten Mediums präzise steuern können. Je nach Einsatzbereich und Medium kann auch eine parallele Sicherheitsabschaltung erforderlich sein, die das Ventil schnell in eine vordefinierte Endlage bringt.

Die Bewegung und Regelung des Antriebes erfolgt mit einem bewährten Proportional-Wegeventil und einem übergeordneten Lageregelkreis. Damit kann der Durchfluss des Prozessventils stufenlos eingestellt und die Ventilposition präzise gehalten werden. Die verwendete Steuerelektronik stellt durch permanente Messung und Regelung sicher, dass die Ventilöffnung in der vorgegebenen Position gehalten wird. Darüber hinaus übernimmt die Regelelektronik weitere wichtige Funktionen wie beispielsweise das Dichtdrücken beim kompletten Schließen, das Boosten der Notschließung sowie unterschiedliche Notfallszenarien und Ausfallfunktionen. Für nahezu alle Anlagengrößen und deren erforderlichen Öffnungs- und Schließzeiten stehen Proportional-Schieberventile und elektronische Steuerkarten zur Verfügung, die beispielsweise für Sicherheitsabschaltungen bei Bedarf auch in einer leckagefreien Konstruktion hergestellt werden können.

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