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FOKUS

ARMATUREN, ROHRE, SCHLÄUCHE, DICHTUNGEN

Großes Stellverhältnis, geringes Gewicht und freier Durchgang

Das Drehkegelventil
als Regelorgan
Das Drehkegelventil verbindet das gute Regelverhalten eines Hubventils und diehohe Durchflusskapazität von Kugelhahn und Stellklappe. Gleichzeitig ist es fürgroße Stellverhältnisse ausgelegt. Es erfüllt in weitem Umfang die Anforderungeneines Universalventils und stellt damit eine ideale Ergänzung zum klassischenHubventil dar.

Dnicht auf abrasive und zähe Medien begrenzt, sondern deckt weite Bereiche derProzessindustrie ab: angefangen bei Dampfanwendungen mit Temperaturen bis 450 °Cüber Fernwärmewasser in Übergabestationen bis hin zu Regel- und Schnellschlussventilen gemäß Gasgeräteverordnung (GAR)
EU/2016/426 in Thermoprozessanlagen.
Alternative zum Hubventil
Durch die Bewegung des Drosselkörpers
quer zur Strömung und die geringe Umlenkung im Gehäuse erreichen die Drehkegelventile wesentlich größere spezifischeKV-Werte als Hubventile. Die spezifischen
KV-Werte von Drehkegelventilen unddoppelexzentrischen Klappen liegen etwa
auf gleichem Niveau zwischen den Hubven-tilen und den Kugelhähnen. Sie sind bei
gleicher Nennweite ungefähr doppelt sogroß wie die von Hubventilen. Durch die
Nutzung eines Drehkegelventils kann derAnwender somit eine kleinere Ventilnennweite wählen. Im Bereich von kleinen bis
mittleren Differenzdrücken, die einen großen KVS-Wert erfordern, kann das Drehkegelventil somit eine wirtschaftliche Alternative zu einem Hubventil sein.
Durch den Versatz der Welle und des Drosselkörpers zum Gehäuse kommt es bei bei
den Drehkegelventilen zu einer resultierenden Kraftangriffsfläche auf der Kegeloberfläche (siehe Schnittbild). Je nach Anströmrichtung entsteht durch das Medium eineschließende (FTC) oder öffnende Kraft(FTO). Hierdurch ergeben sich für Gase

Bilder:Vetec

as Vetec-Maxifluss-Drehkegelventil besitzt ein doppelexzentrisch gelagertes Stellelement, wodurch ein sofortiges und reibungsloses Abheben des Kegels vom Sitz
sichergestellt ist. Aufgrund der strömungstechnisch günstigen Konstruktion ist ein
großer Durchfluss möglich. Der hohe KVSWert sowie der Regelbereich 200:1 ermöglichen ein breites Einsatzspektrum. Durcheine doppelexzentrische Lagerung des Drosselkörpers wird der volle Ventilquerschnitt
freigegeben und es stehen keine Bauelemente im direkten Medienstrom. Diese
Eigenschaft ist besonders bei abrasiven
Durchflussmedien wie Kalkmilch, Rohöl
oder Bitumen erforderlich, um den Verschleiß der Innenteile zu minimieren.
Der Einsatz der Drehkegelventile ist aberDas Vetec-Maxifluss verbindet das gute Regelverhalten
eines Hubventils und die hohe Durchflusskapazität vonKugelhahn und Stellklappe

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ca v 01-2019

Spezifischer KV-Wert [KV/DN²] in Abhängigkeit von der Ventilnennweite

Dieser Beitrag stammt aus cav chemie anlagen verfahren 1/2019 -Schnitt durch ein Maxifluss-Drehkegelventil: Durch den
Versatz der Welle und des Drosselkörpers zum Gehäuse kommt
es zu einer Kraftangriffsfläche auf der Kegeloberfläche.

(bevorzugt FTC) und Flüssigkeiten (bevorzugt FTO) unterschiedliche Durchflussrichtungen, um den sogenannten BernoulliEffekt, das Hineinziehen des Kegels in denSitz, zu verringern.
KVS-Werte individuell anpassbar
Im Gegensatz zu einer Stellklappe odereinem Kugelsegmentventil lassen sich bei einem Drehkegelventil unterschiedliche Sitzfaktoren einbauen, wodurch die KVS-Werte
individuell an die Prozessbedingungen angepasst werden können. Ein Drehkegelventil
kann mithin für die Prozessbedingungenkonfiguriert und der Regelbereich optimalausgenutzt werden. Die Grafik zeigt exemplarisch den Verlauf der Durchflussbeiwerte
als Funktion des Öffnungswinkels einer doppelexzentrischen Stellklappe und eines Drehkegelventils in der Nennweite DN 200. Bei
maximalem Sitzdurchmesser ist die Kennlinie des Drehkegelventils in weiten Bereichen
fast linear. Bei reduzierten Sitzdurchmessern
flacht sich die Kennlinie im oberen Öffnungsbereich ab und nimmt einen S-förmigen Verlauf an. Bei modernen Stellungsreglern lässt sich über die Signalkennlinie dienatürliche Kennlinie leicht in eine idealgleichprozentige oder ideal lineare Kennlinie umformen, um so eine konstante Kreisverstärkung im Regelkreis zu erreichen.
Regeln im weiten Lastbereich
Da Anlagen häufig in weiten Lastbereichen
gefahren werden, ist auch das Stellverhältnis
der Armatur ein wichtiges Auswahlkriterium für ein Regelventil. Bei Hubventilen
wird das Stellverhältnis durch die minimale

Verlauf der Durchflussbeiwerte als Funktion des Öffnungswinkels einer doppelexzentrischen Stellklappe und eines Drehkegelventils in der Nennweite DN 200

Spaltweite zwischen Sitz und Kegel bestimmt, die ein Klemmen des Kegels im Sitz
in der Zu-Stellung verhindert. Bei den doppelexzentrischen Drehkegelventilen nähert
sich das Kugelsegment beim Schließvorgang
stetig an den Sitz an, sodass man theoretischbis auf einen Nulldurchfluss regeln kann.
Typischerweise werden bei den Drehkegelventilen Stellverhältnisse zwischen 100:1
und 200:1 erreicht. Das Stellverhältnis wird
bei einem Drehkegelventil nur durch eine
minimale Spaltweite zwischen Sitz und Kegel begrenzt, die nicht unterschritten werden sollte. Darüber hinaus spielt auch dergewählte Sitzfaktor eine Rolle, da die minimal regelbaren KV-Werte als Absolutwerte zu
betrachten sind und sich somit das Stellverhältnis bei kleineren KVS-Werten proportional verringert.
Bei der Entscheidung für den Einsatz eines
Drehkegelventils helfen eindeutige Erfahrungswerte: Hohe Differenzdrücke bei Flüssigkeiten mit Kavitation oder hohe Schallpegel bei Gas- oder Dampfentspannung sindund bleiben eine Domäne der Hubventile.
Bei feststoffbeladenen, zähen oder schmutzigen Medien sind dagegen Drehkegelventile zu bevorzugen. Deshalb werden Drehkegelventile insbesondere in Raffinerien verstärkt eingesetzt.
Geometrischer Vorteil
Baugröße und Gewicht der Gesamtarmatur
werden neben der Nennweite auch stark
von der Antriebsgröße beeinflusst. Durch
den quer zur Strömung bewegten Drosselkörper bei Drehkegelventilen, der mit seinervollen Angriffsfläche erst in der Zu-Stellungin der Strömung steht, können bei einem
Drehkegelventil deutlich kleinere Antriebe
eingesetzt werden. Vergleicht man den erforderlichen Antrieb eines Hubventils
DN 200 bei einem Differenzdruck von
25 bar mit dem erforderlichen Antrieb fürein Drehkegelventil, ist beim Hubventil eine
Antriebskraft von rund 80 kN erforderlich,um das Ventil zu schließen. Der pneumatische Antrieb für diese Stellkraft hat dann ein
Gewicht von etwa 1000 kg. Für ein Drehkegelventil reicht bei gleichen Bedingungenein Antrieb mit einem Drehmoment vonrund 800 Nm, der nur zwischen 100 und160 kg wiegt.
Waren die ersten Drehkegelventile meist als
Zwischenflansch-Armaturen konzipiert, sosind heute Flanschbauweisen mit kurzer
oder langer Baulänge in Nennweiten bis
DN 600 erhältlich. Auch die Druckstufen
der Gehäuse wurden Stück für Stück erweitert. Maxifluss-Drehkegelventile gibt es nun
bis PN 160 und in Sonderausführung sogar
bis PN 400. Dadurch erschließen sich den
Drehkegelventilen auch Anwendungen in
der weiterverarbeitenden Industrie bei Standardanwendungen im Bereich der Hilfsstoffe wie Wasser, Dampf und Luft.
www.prozesstechnik-online.deSuchwort: cav0119samson

AUTOR:UWE VOGEL
Geschäftsführer,
Vetec Ventiltechnikc av 0 1 - 2 0 1 9Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

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