Know-How Druckminderventile

Explosionszeichnung Druckminderer DM 652

Aufgabe


Druckminderventile reduzieren einen hohen, oft schwankenden Druck auf einen einstellbaren, konstanten Druck hinter dem Ventil. Eine Feder hält das Ventil offen, es schließt bei steigendem Hinterdruck.

Einsatzbereich


Schutz nachgeschalteter Geräte, Armaturen und Installationen vor zu hohem Druck bei gleichzeitiger Reduzierung des Verbrauchs und Minimierung der Fließgeschwindigkeit und des Geräuschpegels im System.

 

Funktion


Eine Feder (optional Gasfeder oder Gewicht) halt das Ventil geöffnet, der Hinterdruck wirkt über das Steuerelement (Membran, Kolben oder Faltenbalg) auf den Kegel und schließt bei Anstieg das Ventil proportional. Der zu regelnde Druck kann durch Vorspannen / Entlasten einer Feder über eine Stellschraube eingestellt werden.

 

Auswahl von Ventiltyp und Nennweite


Errechnen Sie mit größtem Durchsatz und kleinstem Differenzdruck Δp die Betriebsleistungs-Kenngröße, den Kv-Wert (siehe Druckschrift "Berechnung des Kv-Wertes"). Wählen Sie ein Ventil dessen
Kvs-Wert mindestens 30 % größer ist als der errechnete Kv-Wert. Hochviskose oder bei der Entspannung verdampfende Flüssigkeiten erfordern weitere Zuschläge.

 

Druckminderer sollten nicht überdimensioniert werden. Sie arbeiten am besten im Bereich von 10 bis 70 % ihres Kvs-Wertes.


Beachten Sie das Reduktionsverhältnis, Vordruck p1 geteilt durch Hinterdruck p2. Der Vordruck wirkt über den Kegel öffnend, der Hinterdruck über das Membran-Federsystem schliessend. Ist das aus den Betriebsdaten errechnete Reduktionsverhältnis größer als das angegebene, so kann das Ventil nicht schließen.


Vordruckschwankungen beeinträchtigen die Funktion des Ventils, bei stark schwankendem Vordruck einen Regler mit entlastetem Kegel wählen.


Auswahl von Nenndruck und Werkstoff


Die Nenndruckstufe muss – ohne Sicherheitszuschläge – höher sein als der maximale Systemdruck. Berücksichtigen Sie dabei den Einfluss der Temperatur (siehe DIN 2401-1/DIN EN 1333).

Auswahl des Einstellbereichs


Für gute Regelgenauigkeit wählen sie den Einstellbereich so, dass Ihr gewünschter Hinterdruck an dessen oberer Grenze liegt. Nehmen Sie z.B. bei 2,3 bar zu regelndem Hinterdruck den Einstell- bereich 0,8 – 2,5 bar und nicht 2 – 5 bar. Wenn der verfügbare Einstellbereich nicht weit genug ist, kann bei niedriger Ventilaus- lastung und geringeren Anforderungen an die Regelgenauigkeit der untere Wert des Einstellbereichs unterschritten werden.

Auswahl der Elastomere


Wählen Sie die Elastomere nach Betriebstemperatur und Anforderungen des Mediums. Gase können z.B. unter hohem Druck in die Elastomere diffundieren und dann bei Entspannung Schäden verursachen.

Strömungsgeschwindigkeit


Wir empfehlen je nach Druckverlust und zulässigem Geräuschpegel folgende Strömungsgeschwindigkeiten:

 

Flüssigkeiten 1 - 5 m/s
Sattdampf 10 - 40 m/s
Heißdampf 15 - 60 m/s
Gase bis 2 bar 2 - 10 m/s
Gase über 2 bar 5 - 40 m/s

 

Steuerleitung


Planen sie eine Steuerleitung ein, wenn der gewählte Druckminderer für den Betrieb mit Steuerleitung vorgesehen ist. Schließen sie diese im Abstand von min. 10 x Nennweite hinter dem Druckminderventil an.
Zur Dämpfung von Schwingungen aus dem System kann eine Drossel in die Steuerleitung eingebaut werden, die während des Betriebes nie völlig geschlossen sein darf.
Bei Dampf und Flüssigkeiten muss die Steuerleitung mit Gefälle zum Ventil hin verlegt werden. Bei besonderen Einsatzbedingungen, wie z. B. bei intermittierendem Betrieb mit trockenem Dampf, muss ein Ausgleichsgefäß eingebaut werden.

Die Steuerleitung soll starr sein, elastische Schläuche können Schwingungen verursachen.

Absicherung Ihres Systems


Bauen Sie ein Sicherheitsventil ein, damit der maximal zulässige Betriebsdruck des Ventils (normal 1,5 x max. Einstelldruck) nicht überschritten wird. Der Ansprechdruck des Sicherheitsventiles sollte ca. 40 % über dem max. Einstelldruck des Druckminderventils liegen, damit ein Abblasen bei geringen Druckschwankungen vermieden wird.
Beispiel: bei Einstellbereich 2 – 5 bar Ansprechdruck 1,4 x 5 = 7 bar.

Schutz des Druckminderventils


Schmutzfänger SF 6.00Um das Druckminderventil vor Beschädigung durch Feststoffpartikel im Medium zu schützen, sollte ein Schmutzfänger oder Filter eingebaut und regelmäßig gewartet werden.
Bei Medium Dampf sollte zum Schutz vor Kavitation ein Wasserabscheider, auch Dampftrockner genannt, vorgeschaltet werden (siehe unten Kapitel "Betrieb mit Dampf").

Sitzdichtheit


Diese Ventile sind keine Absperrorgane, die einen dichten Ventilabschluss gewährleisten. Sie können in der Schließstellung nach DIN EN 60534-4 und/oder ANSI FCI 70-2 eine Leckrate entsprechend der Leckageklassen II – V aufweisen:
Leckageklasse II (metallisch dichtende Doppelsitzkegel) = 0,5% KVS-Wert
Leckageklasse III (metallisch dichtenden Kegel) = 0,1 % KVS-Wert
Leckageklasse IV (PTFE- dichtende Kegel ) = 0,01 % KVS-Wert
Leckageklasse V (weichdichtende Kegel ) = 1,8 x 10-5 x Δp x D* [l/h]
*D=Sitzdurchmesser
Auf erhöhte Sitzdichtheit muss bei Bestellung ausdrücklich hingewiesen werden. Durch besondere Kegeldichtungen und größere Steuerflächen kann die Dichtheit wesentlich verbessert werden.
Im Betrieb führen Feststoffpartikel oft zu Beschädigungen und Sitzleckagen.

Absperrung


Für Montage, Wartung sowie dichten Systemabschluss planen Sie vor und hinter dem Druckminderventil Absperrorgane ein. Beim Schließen der Absperrorgane muss immer das Ventil vor dem Regler zuerst geschlossen werden. Für den Notbetrieb ist möglicherweise eine Umgehungsleitung (Bypass) notwendig.

Panzerung


Bei abrasiven Medien und bei Flüssigkeiten mit einem Druckgefälle (Vordruck minus Hinterdruck) über 25 bar muss der Kegel gepanzert sein, über 150 bar auch der Sitz.

Leckleitung


Bei toxischen oder gefährlichen Medien muss das Ventil eine geschlossene Federhaube (mit Stellschraubenabdichtung) mit Leckleitungsanschluss haben. Bei Montage vor Ort muss eine Leckleitung verlegt werden, die bei einem Defekt am Steuerteil das austretende Medium gefahrlos und drucklos abführt.

Einbaulage


Für Gase kann ein Druckminderventil in horizontale Leitungen normalerweise mit der Federhaube nach oben oder unten eingebaut werden. Der Einbau in vertikale Leitungen ist möglich, kann aber durch erhöhte Reibung Regelabweichungen und erhöhten Verschleiß verursachen.
Für Flüssigkeiten wird ein Druckminderventil mit der Federhaube nach unten eingebaut. So werden Gaspolster vor dem Steuerorgan vermieden, die zum Schwingen des Ventils führen.
Für Dampf muss ein Druckminderventil mit der Federhaube nach unten eingebaut werden, um die Membrane durch eine Kondensatabdeckung vor Überhitzung zu schützen. Soll das Ventil leerlaufend sein (Eckventile), muss der Einbau mit der Federhaube nach oben erfolgen.

 

  Flüssigkeiten, Gase und Dampf                          Gase

 

Inbetriebnahme


Druckminderer sollten möglichst stoßfrei angefahren und betrieben werden. Schlagartiges Betätigen vor- oder nachgeschalteter Armaturen ist zu vermeiden.

Betrieb mit Dampf


In Dampfanlagen muss vor Inbetriebnahme die Wasservorlage der Membrane aufgefüllt werden. Am Einbauort darf keine Überhitzung durch zu hohe Umgebungstemperatur oder ungenügende Wärmeabfuhr auftreten. Druckminderventile dürfen nicht isoliert werden, in einigen Fällen ist bei Gussventilen eine Isolation des Gehäuses zulässig. Auf keinen Fall dürfen Membrangehäuse, Zwischenstück und Federhaube bzw. die offenen Federn isoliert werden. Bei Isolierung kommt es zu Überhitzung, die zur Zerstörung der Elastomere des Steuerelementes führt.
Viele Dampferzeuger schicken mit dem Dampf sehr viel Wasser in die Leitung. Selbst eine anfängliche Überhitzung kann durch Wärmeverluste der Leitung verlorengehen, so dass der Dampf "nass" wird. Für "trockenen Dampf" ist eine Rohrleitungsgeschwindigkeit von bis zu 25 m/s normal, wobei Nassdampf bereits bei dieser Geschwindigkeit wie ein Sandstrahlgebläse wirkt und das Kondensat bzw. die Wassertröpfchen Löcher in Leitungen und Ventilsitze bohren. Zudem behindert das Wasser gerade in Wärmetauschern den Wärmeübergang. Um dies zu vermeiden, soll das Wasser möglichst rasch und ohne Dampfverluste durch einen Wasserabscheider, auch Dampftrockner genannt, entfernt werden.

ManometerEinstellung des Drucks

Druckminderventile werden normalerweise mit entspannter Feder geliefert. Werksseitig ist also der geringste Hinterdruck eingestellt. Die Einstellung des gewünschten Sollwertes muss bei Betriebsbedingungen erfolgen.


Wartung

Druckminderventile müssen regelmäßig gereinigt und gewartet werden.

Öl- und fett- bzw silikonfreie Geräte


Bitte bei Nachbestellungen und Einbau von Ersatz- und Verschleißteilen unbedingt auf die Öl- und Fett- bzw. Silikonfreiheit achten.

Einbauschema für Flüssigkeiten und Gase Einbauschema für Dampf

 

 

1 Schmutzfänger / Filter 5 Manometer 9 Ausgleichsgefäß
2 Absperrventile 6 Bypass für Wartung 10 Wasserabscheider
3 Druckminderventil 7 Steuerleitung   (Dampftrockner)
4 Sicherheitsventil 8 Leckleitung 11 Kondensatableiter


Bei extremen Betriebsbedingungen und in allen Zweifelsfällen lassen Sie sich bitte durch unseren Techniker beraten.

Sicherheitshinweise, Betriebsanleitungen etc. MÜSSEN beachtet werden.

 

Know How Druckregelventile - Druckminderer (pdf 447,51 KB)

 

Weiterführende Informationen

Mankenberg Order Service

Neu - Handbuch

 
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