Absperrklappen
Einsatzbereiche / Gehäuseformen / Bauarten / Abdichtungen
Absperrklappen bestehen in der Regel aus einem kompakten Gehäuse, der Klappenscheibe zum Absperren bzw. Freigeben des Durchflusses, einer Welle (mit Lagerungen und Dichtungen) sowie dem Betätigungselement. Über das Betätigungselement wird die Klappenscheibe durch eine 90° Drehbewegung geöffnet oder geschlossen. Bei voll geöffneter Klappe steht die Klappenscheibe parallel zur Strömungsrichtung, im Medium Strom.
Der klassische Einsatzbereich der Absperrklappen:
Absperrklappen werden in der Regel als reine Absperrarmatur für den Auf-/Zu-Betrieb verwendet. Da sich die Klappenscheibe auch bei voller Öffnung im Strömungsweg befindet, ist ein Einsatz bei feststoffhaltigen Medien nicht zu empfehlen. Ein voller, freier Durchgang ist hier also nicht gegeben. Dadurch ist eine Reinigung der Rohrleitung, durch z. Bsp. Molche, nicht möglich.
Absperrklappen eignen sich auch bedingt zum Drosseln bzw. Regeln des Durchflussmediums, obwohl sie bauartbedingt folgenden Nachteil haben. Je weiter die Klappenscheibe geschlossen wird, umso mehr steigt die Strömungsgeschwindigkeit im Durchgang an. Dadurch treten Kavitation und Wasserverwirbelungen auf, die die inneren Bestandteile, insbesondere die Dichtungen beschädigen können.
Die Einbaulage der Absperrklappe ist variabel, solange die Klappenwelle horizontal liegt.
Absperrklappe, zentrisch
Absperrklappe mit Gewindeaugen
Die Betätigung erfolgt manuell über einen Handhebel oder bei größeren Nennweiten über ein Getriebe mit Handrad. Automatisiert können Absperrklappen über Elektroantriebe, pneumatische oder hydraulische Antriebe betätigt werden.
Die Vorteile von Absperrklappen gegenüber Ventilen, Schiebern und Kugelhähnen liegen in ihrer einfachen Konstruktion und ihren kompakten Abmessungen. Sie benötigen weniger Material, haben ein geringeres Gewicht und einen geringeren Platzbedarf bei der Installation, was zu einer erheblichen Kosteneinsparung führt. Sie sind sehr vielseitig einsetzbar und haben durch die 90° Drehung nur eine sehr kurze Betätigungszeit.
Nachteilig wirkt sich die bauartbedingte Anordnung der Klappenscheibe aus, die im Strömungsweg sitzt. Daher sind sie für feststoffhaltige Medien eher ungeeignet und die Rohrleitung ist nicht molchbar. Aufgrund des Strömungswiderstandes der Klappenscheibe im voll geöffneten Zustand und der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit beim Schließen, kann es zu Beschädigungen im Inneren kommen und die Abdichtungseigenschaften negativ beeinflusst werden.
Einteilung der Absperrklappen aufgrund folgender Merkmale:
- Gehäuseform: Zwischenflansch-, Anflansch- oder Flanschausführung
- Bauart: zentrische oder exzentrische Absperrklappen
- Dichtungsart: weichdichtend oder metallisch dichtend
Gehäuseformen
Absperrklappe, Zwischenflansch-Ausführung,
zentrisch, weichdichtend
Zwischenflansch-Ausführung
(englisch: Wafer Type)
Absperrklappen in Zwischenflansch-Ausführung bestehen nur aus einem ringförmigen Gehäuse mit der eingebauten Klappenscheibe, dem Dichtelement, der Welle mit Lagerungen / Dichtungen sowie dem Aufbau für das Betätigungselement. Sie werden einfach zwischen zwei Rohrleitungsflansche eingespannt, weshalb sie auch als Einklemmarmatur bezeichnet werden. Am Gehäuse sind zumeist vier Zentrieraugen angebracht, über die sich die Klappe zwischen den Flanschen in der gewünschten Einbaulage fixieren lässt.
Aufgrund ihrer leichten und einfachen Bauart ist der Materialeinsatz sehr gering, daher sind sie die preisgünstigsten Absperrklappen.
Anflansch-Ausführung
(englisch: Lug Type)
Bei dieser Bauform ist das Gehäuse mit integrierten Gewindelöchern (auch als Gewindeaugen bezeichnet) versehen, damit die Klappe direkt mit den Gegenflanschen verschraubt werden kann. Das hat den Vorteil, dass die Rohrleitung einseitig demontiert werden kann: die Klappe ist als sogenannte Endarmatur einsetzbar.
Absperrklappe, Anflansch-Ausführung,
zentrisch, weichdichtend
Absperrklappe, Doppelflansch-Ausführung,
zentrisch, weichdichtend
Doppelflansch-Absperrklappen
Das Klappen-Gehäuse ist beidseitig mit einem integrierten U-Profil Flansch versehen und bietet ebenfalls den Vorteil einer kurzen Baulänge und den damit verbundenen Einsparungen bei Material, Gewicht und Herstellungskosten.
Flansch-Absperrklappen
Flansch-Absperrklappen haben einen beidseitigen Flanschanschluss und wurden als preiswerte Alternative zu Keil-Flachschiebern entwickelt. Sie haben die gleiche, kurze Baulänge gem. EN 558-1 Grundreihe 14, sind aber aufgrund der kompakten Bauform und dem geringeren Materialeinsatz kostengünstiger in der Herstellung und wesentlich einfacher zu montieren. Je größer die Nennweite ist, umso stärker macht sich der Preisunterschied bemerkbar.
Absperrklappe, Flansch-Ausführung,
zentrisch, weichdichtend
Bauarten
Absperrklappe,
zentrisch, weichdichtend
Zentrische Absperrklappen
Sie sind der „Ur-Typ“ der Flansch-Absperrklappen und noch heute die am häufigsten eingesetzte Klappenbauart. Sie sind in der Regel weichdichtend und bi-direktional, also beidseitig dichtend. Im geschlossenen Zustand „sitzt“ die Klappenscheibe in dem sie umgebenden Ringbalg, der Manschette und dichtet so ab.
Zentrisch bedeutet, dass die Klappenscheibe zum Öffnen oder Schließen 90° um die eigene Achse gedreht wird. Die Welle liegt dabei in der Mitte der Klappenscheibe, der Drehpunkt liegt also in der Mitte des Klappensitzes und damit im Zentrum der Rohrleitung.
Exzentrische Absperrklappen (einfach-, doppel-, und dreifach-exzentrisch)
Bei einer einfach exzentrischen Absperrklappe ist der Drehpunkt der Klappenscheibe etwas aus der Sitzebene entlang der Rohrachse (1) verschoben. Das verringert die Betätigungskräfte der Absperrklappe und den Verschleiß.
Doppelexzentrisch bedeutet, dass zusätzlich dazu der Drehpunkt (2) der Klappenscheibe nicht mehr in der Rohrmitte sitzt. Diese Bauart bietet folgende Vorteile:
-
Die Betätigungsmomente sind niedriger als bei zentrischen Klappen, was sich vor allem bei größeren Nennweiten und höheren Betriebsdrücken bemerkbar macht.
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Die Anströmung ist wesentlich günstiger als bei senkrecht zur Rohrleitung stehenden Abschlusskörpern, das verringert den Verschleiß.
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Die Beanspruchung der Dichtelemente wird reduziert, was ebenfalls den Verschleiß verringert und den Wartungsaufwand reduziert.
Doppel-Exzentrische Absperrklappe
Dreifach exzentrisch ist eine Absperrklappe, wenn auch die Rotationsachse des Sitzes (3) nicht parallel und nicht symmetrisch zur Rohrleitungsachse liegt. Das bedeutet im Einzelnen:
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Exzentrizität 1: Die Klappenwelle sitzt hinter der Sitzebene.
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Exzentrizität 2: Die Klappenwelle ist einseitig zur Mittelachse der Rohrleitung versetzt.
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Exzentrizität 3: Sie wird durch ein geneigtes, konisches Profil des Sitzes erreicht. Dadurch erfolgt der Kontakt zwischen den Dichtflächen von Klappenscheibe und dem Gehäuse erst im letzten Moment.
Dreifach-Exzentrische Absperrklappe
Diese dreifache Exzentrizität führt dazu, dass die 90° Drehung der Klappenscheibe zum Öffnen oder Schließen der Armatur nahezu reibungsfrei erfolgt und ein Verklemmen der Scheibe verhindert. Die Betätigungskräfte und auch der Verschleiß werden erheblich minimiert und die Lebensdauer um ein Vielfaches verlängert.
Ein beidseitiges (bidirektionales) Durchströmen der Absperrklappe ist möglich, wobei das Medium, je nach Durchflussrichtung, entweder das Öffnen oder das Schließen der Klappenscheibe unterstützt.
Ein weiterer Vorteil ist die nahezu leckagefreie Abdichtung, die sich mit dreifach exzentrischen Absperrklappen erzielen lässt. So sind auch Vakuumanwendungen möglich oder der Einsatz bei hohen Betriebsdrücken, hohen oder sehr niedrigen Betriebstemperaturen. Selbst bei extremen Temperaturschwankungen und Druckspitzen können sie eingesetzt werden.
Dichtungsarten
Weichdichtende Absperrklappen
Die klassischen Absperrklappen sind weichdichtend ausgeführt und für niedrige bis mittlere Betriebs-drücke bis 16 bar geeignet. Je nach Dichtungsmaterial sind sie für Betriebstemperaturen bis maximal +200°C geeignet. Sie werden hergestellt von Nennweite DN 25 bis über DN 2000.
Das Dichtelement, die Manschette, wird bei sehr preiswerten Modellen als Gehäuseauskleidung auf vulkanisiert und kann bei Beschädigungen und / oder Verschleiß nicht gewechselt werden. Die meisten Hersteller bieten heutzutage die Manschette wartungsfreundlich als Ersatzteil zum Austausch an.
Absperrklappe, weichdichtend
Handelsübliche Dichtungsmaterialien sind:
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NBR (Nitrile Butadiene Rubber): gute Beständigkeit gegen Mineralöle, Fette, Wasser, Gase, Kohlenwasserstoffe oder Öle. Temperaturbereich: -10°C bis +80°C
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EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) gute Beständigkeit gegen Wärme, Trink- / Heißwasser oder Chemikalien. Temperaturbereich: -10°C bis +130°C
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FKM / FPM (Flourkautschuk) (Viton®): hohe thermische und chemische Beständigkeit, geeignet für Öle, Chemikalien oder andere Medien. Temperaturbereich: 0°C bis +150°C
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PTFE (Polytetrafluorethylen) (Teflon®): gute Beständigkeit gegen Chemikalien, aggressive und ätzende Medien, Säuren, Chlor, usw. Temperaturbereich: -30°C bis +200°C
Absperrklappe, metallisch dichtend
Metallisch dichtende Absperrklappen
Diese Absperrklappen werden bis zur Nennweite DN 2000 hergestellt und sind für Betriebsdrücke bis zu 200 bar geeignet. Sie sind sehr gut einsetzbar bei extremen Temperaturverhältnissen. Je nach Werkstoffkombination können sie von -200°C bis zu +1100°C, für Hochtemperaturanwendungen eingesetzt werden.
