Ausgabe 11/2000, Seite 8 ff.


Heizung


Absperrarmaturen in Heizungsanlagen

Absperrarmaturen werden in Heizungsanlagen eingesetzt, um den Durchfluss des Heizmediums oder des Brennstoffes (z.B. Heizöl oder Erdgas) nach Bedarf freizugeben, zu drosseln oder zu versperren. Die Armaturen werden vor oder hinter einer Pumpe, bei Verteilern und Rohrabzweigen oder vor Behältern und Kesseln eingebaut.

Man unterscheidet vier Grundbauarten von Absperrarmaturen: Ventile, Schieber, Hähne und Klappen. Die Auswahl einer bestimmten Absperrarmatur richtet sich nach den Betriebsbedingungen bzw. nach dem Verwendungszweck.

Bild 1: Prinzipdarstellung Ventil/Schieber.

Ventile und Schieber haben einen vergleichbaren Aufbau. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Gehäuseteil mit Dichtflächen zur Aufnahme des Absperrkörpers, einem Deckel bzw. Kopfstück zur Aufnahme und Führung der Antriebsspindel und dem Handrad oder Stellantrieb zur Betätigung der Armatur (Bild 1).

Bild 2: Absperrventil und Absperrschieber mit nicht steigender Spindel.

Bei handbetätigten Ventilen und Schiebern erfolgt das Heben und Absenken des Absperrkörpers im Armaturengehäuse durch die Drehbewegung der mit einem Bewegungsgewinde versehenen Antriebsspindel. Dieser Öffnungs- bzw. Schließvorgang erfolgt mit steigender oder nicht steigender Spindel. Bei der steigenden Ausführung dreht sich die Spindel aus dem Kopfstück der Armatur heraus bzw. hinein. Dadurch hebt und senkt sich auch das Handrad. Die Betriebsstellung der Armatur ist von außen leicht zu erkennen. Bei der nicht steigenden Ausführung verändern Spindel und Handrad ihre Höhenlage nicht. Sie sind daher platzsparender, die Betriebsstellung ist jedoch von außen nicht erkennbar (Bild 2).

Je nach Form des Abschlusskörpers unterscheidet man bei den Ventilen zwischen Teller-, Kegel-, Kugel-, Nadel-, Kolben- und Membranventilen. Bei den Schiebern wird zwischen Parallelplatten-, Keilplatten- und Kolbenschiebern unterschieden.

Ventile sind aufgrund ihrer besseren Drosseleignung die am häufigsten verwendeten Absperr- und Regelarmaturen. Schieber werden vor allem bei größeren Nennweiten (ab DN 50) wegen des geringeren Gewichtes, der kleineren Einbaulänge und der geringeren Strömungswiderstände im geöffneten Zustand bevorzugt.

Bild 3: Prinzipdarstellung Kugelhahn.

Absperrhähne haben ein- oder zweiteilige Gehäuse zur Aufnahme des kugel- oder kegelförmigen Abschlusskörpers und einen Antriebszapfen mit Hebel-, Flügel- oder Knebelgriff (Bild 3). Durch die Viertelumdrehung des Abschlusskörpers wird ein schnelles Öffnen bzw. Schließen ermöglicht. Während bei Gasleitungen in Notsituationen ein schnelles Schließen erwünscht ist, kann dieser ruckartige Vorgang bei schnell strömenden Flüssigkeiten zu Druckschlägen führen. Deshalb muss in solchen Fällen der Absperrvorgang langsam erfolgen. Die strömungsgünstige Durchgangsöffnung in der Absperrkugel oder im Absperrkegel gewährleisten den vollen Durchgang des Mediums bei sehr geringen Druckverlusten. Absperrhähne eignen sich als Durchgangs-, Füll- oder Entleerungsarmatur, jedoch nicht als Drossel- oder Regelarmatur (Bild 4).

Bild 4: Kesselfüll- und Entleerungshahn (KFE-Hahn) und Kugelhahn.

Absperrklappen besitzen einen scheibenförmigen Absperrkörper, der durch einen mittig angeordneten Drehzapfen in der Durchflussöffnung des flanschförmigen Gehäuses bewegt werden kann (Bild 5).

Bild 5: Prinzipdarstellung Absperrklappe.

Wie bei den Absperrhähnen, wird auch hier durch eine Viertelumdrehung die Klappe geöffnet oder geschlossen. Wegen der sehr kurzen Einbaulänge und des geringen Gewichtes werden sie vor allem bei größeren Nennweiten (auch für Drosseleinstellungen) eingesetzt. Ventile, Schieber, Hähne und Klappen gibt es in verschiedenen Ausführungen. Daher ist eine Unterscheidung nach bestimmten Merkmalen üblich, die nachfolgend beschrieben sind.

Bild 6: Durchgangsventil.

Gehäuseform

Bei allen vier Grundbauarten der Absperrarmaturen ist die sog. "Durchgangsform" Standard (Bild 6). Hier liegt der Durchgangsquerschnitt im Gehäuse (und damit die Fließrichtung des Mediums) in einer Ebene mit den Rohranschlussachsen. Daneben gibt es Ventile und Hähne in "Eckform". Hierbei verändert sich die Fließrichtung durch die Gehäuseform. Die Rohranschlüsse an der Eintritts- und Austrittsseite sind um 90 versetzt (Bild 7).

Bild 7: Eckventil mit Handregulierkopf und Kugelhahn (für Gas).

Je nach Stellung des Ventilsitzes unterscheidet man zusätzlich zwischen Geradsitz- und Schrägsitzventilen. Hierbei befinden sich je nach Anordnung des Dichtsitzes Ventilspindel und Absperrkörper im 90- oder 45-Winkel zur Durchgangsachse des Gehäuses (Bild 8). Schrägsitzventile (hier vor allem die sog. "Freiflussventile") verursachen aufgrund des günstigen Strömungsverlaufes im Durchgangsquerschnitt wesentlich geringere Druckverluste als Geradsitz oder Eckventile.

Bild 8: Schrägsitzventil.

Antriebsarten

In der Regel werden Absperrarmaturen manuell oder über Handräder, Knebelgriffe oder Handhebel betätigt. Bei geregelten Funktionsabläufen sind jedoch elektromagnetische, elektromotorische oder elektrothermische Antriebe üblich. Beispiele: Öl- oder Gasmagnetventile bei Brennern, Zonenventile bei Verteilern und Heizkörperthermostatventile (Bilder 9 und 10).

Bild 9: Ölmagnetventil.

Abdichtart

Ventilsitz und -gehäuse sind den unterschiedlichen geometrischen Formen des Abschlusskörpers angepasst. Man unterscheidet metallisch dichtende und weichdichtende Ventile, je nachdem, ob die aufeinander treffenden Dichtflächen der Abschlusskörper und der Ventilsitze metallisch sind oder nicht. Bei den metallisch dichtenden Absperrarmaturen wird die Dichtwirkung durch die Pressung der metallisch blanken Dichtflächen des Dichtsitzes und des Absperrkörpers erzielt. Bei den weichdichtenden Absperrarmaturen ist entweder der Absperrkörper oder das Gehäuse an den Dichtflächen mit einer Kunststoffdichtung versehen. Aufgrund der elastischen Eigenschaften der Kunststoffdichtungen, können bei diesen Armaturen geringe Unebenheiten an den Dichtflächen ausgeglichen werden. Die verwendeten Dichtungen müssen alterungsbeständig und für Betriebstemperaturen bis 120C geeignet sein.

Bild 10: Durchgangsventil für Heizkörper (Thermostatventil).

Rohranschlüsse

Für den Einbau der Armaturen in Rohrleitungen sind je nach Rohrart und Nennweite unterschiedliche Anschlüsse möglich. Zu den lösbaren Verbindungen zählen flachdichtende oder konischdichtende Verschraubungen mit Überwurfmutter, Gewindemuffen- oder Flanschverbindungen (z.B. Muffenventil, Flanschenschieber).

Gehäusewerkstoff

Für die im Heizungsbau üblichen Betriebsarmaturen bis 120C bei Wasserheizungen werden Grauguss, Kupfer-Zink-Legierungen (Messing) oder Kupfer-Zinn-Legierungen (Rotguss) verwendet. Während Grauguss für nicht aggressive Heizmedien eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweist, werden Messing und vor allem Rotguss bei höheren korrosionstechnischen Anforderungen eingesetzt.


B i l d e r :   F. W. Oventrop GmbH & Co.KG, Olsberg


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