Sitzventile aus Metall und Kunststoff

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1 Sitzventile aus Metall und Kunststoff

2 Die richtige Ventilauswahl schafft Sicherheit Innerhalb der verschiedenen Anwendungsgebiete werden unterschiedlichste Anforderungen an die Ventile gestellt. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Betriebsmedien nehmen auf die Werkstoffauswahl der Bauteile unmittelbar Einfl uss. Darüber hinaus wirken sich auch mechanische und prozessspezifi sche Anforderungen direkt auf das Ventil aus. Um den gegebenen Einsatzbedingungen individuell gerecht zu werden, bietet Ihnen GEMÜ neben vielen gängigen Werkstoffen, Anschlussarten und Antriebsvarianten auch eine Vielfalt an Ventil-Funktionsprinzipien. Grundsätzlich müssen die jeweiligen Herstellerangaben und die Wechselwirkungen im Bezug auf das Betriebsdruck-/- temperaturverhalten berücksichtigt werden. GEMÜ ist Ihr starker Partner in Sachen Ventiltechnik und Instrumentierung. Neben einer zukunftsorientierten Betriebsausstattung und einem fortschrittlichen Maschinenpark sorgt unser motiviertes Team für größtmögliche Flexibilität. Ein weltweites Händler- und Vertriebsnetz garantiert kurze Wege. Im Dialog mit unseren Kunden investieren wir kontinuierlich in Produktoptimierung und Neuentwicklungen. Dabei schaffen wir stets anwendungsbezogene Lösungen. 2

3 Inhaltsübersicht Sitz- und Regelventile pneumatisch betätigt 4-5 Sitz- und Regelventile elektromotorisch und manuell betätigt 6-7 Funktionsweise Sitzventile 8-9 GEMÜ 553 2/2-Wege Sitzventil, pneumatisch und/oder manuell betätigt 10 GEMÜ 554 2/2-Wege Schrägsitzventil, pneumatisch betätigt 11 GEMÜ 505 2/2-Wege Schrägsitzventil, manuell betätigt, für Dampfanwendungen 12 GEMÜ 555 2/2-Wege Schrägsitzventil, pneumatisch betätigt, für Dampfanwendungen 13 GEMÜ 550 2/2-Wege Schrägsitzventil, pneumatisch betätigt 14 GEMÜ 507 2/2-Wege Schrägsitzventil, manuell betätigt 15 GEMÜ 548 2/2-Wege Schrägsitzventil, elektromotorisch betätigt 16 GEMÜ 530 2/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt 17 GEMÜ 534 2/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt 18 GEMÜ 536 2/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt 19 GEMÜ 537 2/2-Wege Geradsitzventil, manuell betätigt 20 GEMÜ 312 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt 21 GEMÜ 314 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt 22 GEMÜ 352 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt 23 GEMÜ 354 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt 24 GEMÜ 538 2/2-Wege Geradsitzventil, elektromotorisch betätigt 25 GEMÜ 342 3/2-Wege Geradsitzventil, elektromotorisch betätigt 26 GEMÜ 344 3/2-Wege Geradsitzventil, elektromotorisch betätigt 27 GEMÜ 563 2/2-Wege Regelventil, elektromotorisch gesteuert 28 GEMÜ 566 2/2-Wege Regelventil, manuell, pneumatisch, elektromotorisch gesteuert 29 GEMÜ 567 BioStar controll 2/2-Wege Regelventil, manuell, pneumatisch 30 Auswahl und Anwendung von Sitzventilen Auswahl von Sitzventilen für Stell- und Regelaufgaben Regler Regelkegel für Sitzventile 42 Übersicht Regelventile 43 Antriebswechsel 44 Übersicht R-Nummern, Codierung Regelkegel für Ventilkörper mit reduziertem Sitz Ventilanschaltungen und Stellungs rückmelder für pneumatisch betätigte Lineararmaturen 47 Kv-Wert 48 Grundbegriffe der Regelungstechnik Spezifikationsblatt für die Auslegung von Regelkegeln für Sitzventile 57 GEMÜ-Standardregelkegel 58 GEMÜ Produktionsund Vertriebsstandorte weltweit

4 Sitz- und Regelventile pneumatisch betätigt 2/2-Wege-Schrägsitzventile Auf/Zu und Regelausführung 2/2-Wege-Geradsitzventile Auf/Zu und Regelausführung GEMÜ 554 GEMÜ 550 GEMÜ 534 GEMÜ 530 GEMÜ 536 Stellungsregler Prozessregler Standardregelkegel* GEMÜ 1434 μpos GEMÜ 1435 epos GEMÜ 1436 cpos GEMÜ 1436 cpos eco GEMÜ 1436 cpos linear modifiziert gleichprozentig * Kundenspezifische Regelkegel und Regelventilausführungen auf Anfrage. 4

5 3/2-Wege-Geradsitzventile 2/2-Wege-Regelventile Auf/Zu und Regelausführung GEMÜ 312 GEMÜ 314 GEMÜ 352 GEMÜ 354 GEMÜ 566 GEMÜ 555 Rückmelder, Ventilanschaltungen und Zubehör GEMÜ 1236 GEMÜ 4242 GEMÜ 4222 GEMÜ

6 Sitz- und Regelventile elektromotorisch und manuell betätigt 2/2-Wege-Schrägsitzventile Auf/Zu und Regelausführung 2/2-Wege-Geradsitzventile Auf/Zu und Regelausführung 3/2-Wege-Geradsitzventile Auf/Zu GEMÜ 548 GEMÜ 538 GEMÜ 342 GEMÜ 344 integrierter Stellungs- und Prozessregler Standardregelkegel* linear modifiziert gleichprozentig * Kundenspezifische Regelkegel und Regelventilausführungen auf Anfrage. 6

7 2/2-Wege-Regelventil 2/2-Wege-Schrägsitzventile Auf/Zu 2/2-Wege-Geradsitzventile Auf/Zu GEMÜ 563 GEMÜ 566 GEMÜ 507 GEMÜ 505 GEMÜ 537 GEMÜ 566 2/2-Wege-Regelventil integrierter Stellungs- und Prozessregler 7

8 Funktionsweise Sitzventile Innerhalb der verschiedenen Anwendungsgebiete werden unterschiedlichste Anforderungen an die Ventile gestellt. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Betriebsmedien nehmen auf die Werkstoffauswahl der Bauteile unmittelbar Einfluss. Darüber hinaus wirken sich auch mechanische und prozessspezifische Anforderungen direkt auf das Ventil aus. Um den gegebenen Einsatzbedingungen individuell gerecht zu werden, bietet Ihnen GEMÜ neben vielen gängigen Werkstoffen, Anschlussarten und Antriebsvarianten auch eine Vielfalt an Ventil-Funktionsprinzipien. Grundsätzlich müssen die jeweiligen Herstellerangaben und die Wechselwirkungen im Bezug auf das Betriebsdruck-/-temperaturverhalten berücksichtigt werden. In dieser Broschüre beschreiben wir GEMÜ-Sitzventile für die Industrie. Wenn Sie nachfolgend feststellen, dass für Ihren Einsatzfall ein anderes Funktionsprinzip erforderlich ist, sprechen Sie uns an. Eigenschaften Einsatz je nach Ausführung bis 40 bar Betriebsdruck und 180 C Betriebstemperatur (höhere Temperaturen auf Anfrage) gut geeignet für hohe Schaltwechsel und Dosierung gute Regeleigenschaften 2/2- und 3/2-Wege Ventile verfügbar Einsatzfelder geeignet für saubere chemisch neutrale, schwach aggressive flüssige Medien - insbesondere auch Gase und Dämpfe Typische Anwendungsbereiche Industriegasherstellung und -verteilung Biogasgewinnung Industrie- und Sterildampferzeugung und -verteilung Wärmetauschersysteme Polystyrolaufschäumung und Verpackungstechnik Getränketechnik Lebensmittelindustrie Färberei- und Reinigungstechnik Abfülltechnologie Luft- und Gassteuerung 8

9 Geradesitzventil Schrägsitzventil geschlossen geschlossen halb offen halb offen offen offen 9

10 GEMÜ 553 2/2-Wege Sitzventil, pneumatisch und/oder manuell betätigt Merkmale geeignet für neutrale, aggressive, flüssige und gasförmige Medien schnellerer Antriebswechsel und freie Antriebspositionierung durch Befestigung mittels Überwurfmutter platzsparende modulare Bauweise einfache Sensorikintegration und/oder Medientrennung über Universalmodul möglich Verteil-, Misch- oder Sammelfunktionen realisierbar bis zu 10 Einzelmodule anreihbar Antrieb pneumatisch und/oder manuell Nennweite DN 15 bis 20 Gehäuseform Durchgangskörper, Mehrwegekörper Anschlussart Gewindemuffe DIN ISO 228 Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Federkraft geschlossen (NC), Federkraft geöffnet (NO), Beidseitig angesteuert (DA), manuell betätigt Edelstahl-Guss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 25 bar PTFE * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 10

11 GEMÜ 554 2/2-Wege Schrägsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, aggressive, flüssige und gasförmige Medien schnellerer Antriebswechsel und freie Antriebspositionierung durch Befestigung mittels Überwurfmutter als Regelventil lieferbar Ausführungen nach ATEX auf Anfrage optional für den Kontakt mit Lebensmitteln gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 (K-Nr. 1935) Stopfbuchspackung standardmäßig vakuumtauglich bis 20 mbar (a) Antrieb pneumatisch Nennweite DN 6 bis 80 Gehäuseform Durchgangskörper, Eckkörper E (nur in Edelstahl-Guss, DN 15-50) Anschlussart Steuerfunktion Schweißstutzen, Schraubverbindungen, Flansche, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC), Federkraft geöffnet (NO), Beidseitig angesteuert (DA) Ventilkörper werkstoff Rotguss, Feinguss, Edelstahl-Guss, Schmiedekörper Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 25 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung, PFA * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 11

12 GEMÜ 505 2/2-Wege Schrägsitzventil, manuell betätigt, für Dampfanwendungen Merkmale geeignet für Reindampf und gasförmige Medien Innenfläche Ventilkörper Ra 0,4 μm, Außenfläche elektropoliert Buntmetallfrei Edelstahl-Faltenbalg verschweißter Ventilteller wartungsarme, gewindefreie Sitztellerbefestigung schneller Antriebswechsel möglich optische Stellungsanzeige serienmäßig integriert Rückverfolgbarkeit aller medienberührender Teile geeignet für den Kontakt mit Lebensmitteln gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 Antrieb manuell Nennweite DN 8 bis 80 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Schweißstutzen, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar manuell betätigt Vollmaterial, Feinguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 10 bar PTFE * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 12

13 GEMÜ 555 2/2-Wege Schrägsitzventil, pneumatisch betätigt, für Dampfanwendungen Merkmale geeignet für Reindampf und gasförmige Medien Innenfläche Ventilkörper bis Ra 0,4 μm, Außenfläche elektropoliert Buntmetallfrei Edelstahl-Faltenbalg verschweißter Ventilteller wartungsarme, gewindefreie Sitztellerbefestigung schneller Antriebswechsel möglich optische Stellungsanzeige serienmäßig intergriert Rückverfolgbareit aller mediumsberührender Teile geeignet für den Kontakt mit Lebensmitteln gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 Antrieb pneumatisch Nennweite DN 8 bis 80 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Schweißstutzen, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC) Vollmaterial, Feinguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 10 bar PTFE * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 13

14 GEMÜ 550 2/2-Wege Schrägsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, aggressive, flüssige und gasförmige Medien schnellerer Antriebswechsel und freie Antriebspositionierung durch Befestigung mittels Überwurfmutter als Regelventil lieferbar Ausführungen nach ATEX auf Anfrage optional für den Kontakt mit Lebensmitteln gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 (K-Nr. 1935) Stopfbuchspackung standardmäßig vakuumtauglich bis 20 mbar (a) Antrieb pneumatisch Nennweite DN 6 bis 80 Gehäuseform Durchgangskörper, Eckkörper E (nur in Edelstahl-Guss, DN 15-50) Anschlussart Steuerfunktion Schweißstutzen, Schraub verbindungen, Flansche, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC), Federkraft geöffnet (NO), Beidseitig angesteuert (DA) Ventilkörper werkstoff Feinguss, Edelstahl-Guss, Schmiedekörper Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 25 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 14

15 GEMÜ 507 2/2-Wege Schrägsitzventil, manuell betätigt Merkmale hohe Durchflussleistung durch Schrägsitzausführung optional für den Kontakt mit Lebensmitteln gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 (K-Nr. 1935) Stopfbuchspackung standardmäßig vakuumtauglich bis 20 mbar (a) als Regelventil verfügbar Handradverlängerung für den Einsatz in isolierten Rohrleitungen optional erhältlich Antrieb manuell Nennweite DN 6 bis 80 Gehäuseform Durchgangskörper, Eckkörper E (nur in Edelstahl-Guss, DN 15-50) Anschlussart Steuerfunktion Schweißstutzen, Schraub verbindungen, Flansche, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Manuell betätigt, Manuell betätigt mit Handradarretierung Ventilkörper werkstoff Feinguss, Edelstahl-Guss, Schmiedekörper Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 25 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung, PEEK * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 15

16 GEMÜ 548 2/2-Wege Schrägsitzventil, elektromotorisch betätigt Merkmale AUF/ZU-Funktion oder Regelausführung Stellgeschwindigkeit und Regelparameter leicht einstellbar optimierte Initialisierung und Ventilregelung Parametrierung im laufenden Betrieb Drehmomentbegrenzung elektronische Hub- und Schließbegrenzung als Regelventil lieferbar Prozess- und Stellungsregler sind aufeinander abgestimmt optionales integriertes Notstromversorgungsmodul mit vorwählbarer Sicherheitsstellung optional Faltenbalgausführungen Antrieb elektromotorisch Nennweite DN 25 bis 80 Gehäuseform Durchgangskörper, Eckkörper E (nur in Edelstahl-Guss, DN 15-50) Anschlussart Schweißstutzen, Schraub verbindungen, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Spannung 12, 24 V DC 120, 230 V AC 50/60Hz Ventilkörper werkstoff Rotguss, Feinguss, Edelstahl-Guss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 25 bar PTFE * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 16

17 GEMÜ 530 2/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, aggressive, flüssige und gasförmige Medien durchgängige Baureihe mit Sphärogusskörper und Edelstahl Ventilkörper als Regelventil lieferbar Buntmetallfrei Ausführungen nach ATEX auf Anfrage Edelstahlantrieb für aggressive Umgebungsmedien, leicht abreinigbar Stopfbuchspackung standardmäßig vakuumtauglich bis 20 mbar (a) optische Stellungsanzeige ist bei Steuerfunktion NC serienmäßig eingebaut, für Steuerfunktion NO und DA auf Anfrage Antrieb pneumatisch Nennweite DN 15 bis 100 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC), Federkraft geöffnet (NO), Beidseitig angesteuert (DA) Edelstahl-Guss, Sphäroguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 25 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 17

18 GEMÜ 534 2/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, aggressive, flüssige und gasförmige Medien durchgängige Baureihe mit Sphärogusskörper und Edelstahl Ventilkörpern als Regelventil lieferbar Buntmetallfrei Ausführungen nach ATEX auf Anfrage Kunststoffkolbenantrieb Stopfbuchspackung standardmäßig vakuumtauglich bis 20 mbar (a) Antrieb pneumatisch Nennweite DN 15 bis 100 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC), Federkraft geöffnet (NO), Beidseitig angesteuert (DA) Edelstahl-Guss, Sphäroguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 36 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 18

19 GEMÜ 536 2/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale hohe Durchflussleistung für hohe Betriebstemperaturen und -drücke geeignet als Regelventil lieferbar Zubehör: Hubbegrenzung / Sichtanzeige / Handnotbetätigung / Pilotventil mit Handbetätigung / Elektrische Stellungsrückmelder / Elektropneumatische Stellungsregler Ausführungen nach ATEX auf Anfrage Antrieb pneumatisch Nennweite DN 50 bis 150 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC), Federkraft geöffnet (NO), Beidseitig angesteuert (DA) Edelstahl-Guss, Sphäroguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 40 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung, Stahl * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 19

20 GEMÜ 537 2/2-Wege Geradsitzventil, manuell betätigt Merkmale durchgängige Baureihe mit Sphärogusskörper und Edelstahl Ventilkörpern hohe Durchflussleistung bei kompakter Bauform Baukastensystem, Ventil kann auch nachträglich mit Pneumatikantrieben versehen werden optional für den Kontakt mit Lebensmitteln gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 (K-Nr. 1935) Stopfbuchspackung standardmäßig vakuumtauglich bis 20 mbar (a) als Regelventil lieferbar Antrieb manuell Nennweite DN 15 bis 50 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Manuell betätigt, Manuell betätigt mit Handradarretierung Edelstahl-Guss, Sphäroguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 36 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 20

21 GEMÜ 312 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, flüssige und gasförmige Medien Ansteuerung durch neutrale Gase einsetzbar bei hohen Betriebsmediumstemperaturen mit dem Betriebsmedium in Berührung kommenden Teile können dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden mit GEMÜ 312 lassen sich Steuervorgänge, die normalerweise zwei Einzelventile erfordern, zusammenfassen, wie z.b. mischen, teilen, be- und entlüften robuster wartungsarmer Aluminium Kolbenantrieb einfache Erweiterung zum Regelventil Antrieb pneumatisch Nennweite DN 15 bis 100 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Mehrwege Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC) Grauguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 16 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 21

22 GEMÜ 314 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, flüssige und gasförmige Medien Ansteuerung durch neutrale Gase einsetzbar bei hohen Betriebsmediumstemperaturen mit dem Betriebsmedium in Berührung kommenden Teile können dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden mit GEMÜ 314 lassen sich Steuervorgänge, die normalerweise zwei Einzelventile erfordern, zusammenfassen, wie z.b. mischen, teilen, be- und entlüften robuster wartungsarmer Aluminium Kolbenantrieb einfache Erweiterung zum Regelventil Antrieb pneumatisch Nennweite DN 15 bis 50 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Mehrwege Gewindemuffe Federkraft geschlossen (NC) Rotguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 16 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 22

23 GEMÜ 352 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, flüssige und gasförmige Medien Ansteuerung durch neutrale Gase einsetzbar bei hohen Betriebsmediumstemperaturen mit dem Betriebsmedium in Berührung kommenden Teile können dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden mit GEMÜ 352 lassen sich Steuervorgänge, die normalerweise zwei Einzelventile erfordern, zusammenfassen, wie z.b. mischen, teilen, be- und entlüften robuster wartungsarmer Kunststoff Kolbenantrieb einfache Erweiterung zum Regelventil Ausführungen nach ATEX auf Anfrage Antrieb pneumatisch Nennweite DN 15 bis 100 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Mehrwege Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Federkraft geschlossen (NC) Grauguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 16 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 23

24 GEMÜ 354 3/2-Wege Geradsitzventil, pneumatisch betätigt Merkmale geeignet für neutrale, flüssige und gasförmige Medien Ansteuerung durch neutrale Gase einsetzbar bei hohen Betriebsmediumstemperaturen mit dem Betriebsmedium in Berührung kommenden Teile können dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden mit GEMÜ 354 lassen sich Steuervorgänge, die normalerweise zwei Einzelventile erfordern, zusammenfassen, wie z.b. mischen, teilen, be- und entlüften robuster wartungsarmer Kunststoff Kolbenantrieb einfache Erweiterung zum Regelventil Ausführungen nach ATEX auf Anfrage Antrieb pneumatisch Nennweite DN 15 bis 50 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Ventilkörper werkstoff Mehrwege Gewindemuffe Federkraft geschlossen (NC) Rotguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 16 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 24

25 GEMÜ 538 2/2-Wege Geradsitzventil, elektromotorisch betätigt Merkmale AUF/ZU-Funktion oder Regelausführung Stellgeschwindigkeit und Regelparameter leicht einstellbar optimierte Initialisierung und Ventilregelung Parametrierung im laufenden Betrieb Drehmomentbegrenzung Elektronische Hub- und Schließbegrenzung Prozess- und Stellungsregler sind aufeinander abgestimmt optionales integriertes Notstromversorgungsmodul mit vorwählbarer Sicherheitsstellung optional Faltenbalgausführungen DN 25 bis 50 als Regelventil lieferbar DN 65 bis 100 Antrieb elektromotorisch Nennweite DN 25 bis 100 Gehäuseform Anschlussart Spannung Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar 12, 24 V DC 120, 230 V AC 50/60Hz Edelstahl-Guss, Sphäroguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 25 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung, Stahl * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 25

26 GEMÜ 342 3/2-Wege Geradsitzventil, elektromotorisch betätigt Merkmale AUF/ZU-Funktion oder Regelausführung Stellgeschwindigkeit und Regelparameter leicht einstellbar optimierte Initialisierung und Ventilregelung Parametrierung im laufenden Betrieb Drehmomentbegrenzung elektronische Hub- und Schließbegrenzung Prozess- und Stellungsregler sind aufeinander abgestimmt optionales integriertes Notstromversorgungsmodul mit vorwählbarer Sicherheitsstellung Antrieb elektromotorisch Nennweite DN 25 bis 80 Gehäuseform Anschlussart Spannung Ventilkörper werkstoff Mehrwege Flansche. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar 12, 24 V DC 120, 230 V AC 50/60Hz Grauguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 16 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 26

27 GEMÜ 344 3/2-Wege Geradsitzventil, elektromotorisch betätigt Merkmale AUF/ZU-Funktion oder Regelausführung Stellgeschwindigkeit und Regelparameter leicht einstellbar optimierte Initialisierung und Ventilregelung Parametrierung im laufenden Betrieb Drehmomentbegrenzung elektronische Hub- und Schließbegrenzung Prozess- und Stellungsregler sind aufeinander abgestimmt optionales integriertes Notstromversorgungsmodul mit vorwählbarer Sicherheitsstellung Antrieb elektromotorisch Nennweite DN 25 bis 50 Gehäuseform Mehrwege Anschlussart Gewindemuffe DIN ISO 228 Spannung 12, 24 V DC 120, 230 V AC 50/60Hz Ventilkörper werkstoff Rotguss Medientemperatur * -10 bis 180 C Betriebsdruck ** Sitzdichtung 0 bis 16 bar PTFE, PTFE mit Glasverstärkung * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 27

28 GEMÜ 563 2/2-Wege Regelventil, elektromotorisch gesteuert Merkmale geeignet für neutrale, aggressive, flüssige und gasförmige Medien der Motor ist unter Spannung blockierfest Einsatzmöglichkeit als Regelventil integrierte optische Stellungsanzeige direkte Verarbeitung elektrischer Stellgrößen 0/4-20 ma über integrierten Regler Öffnungs- und Schließverhalten sind unabhängig vom anstehenden Betriebsdruck hermetische Trennung zwischen Medium und Antrieb Antrieb elektromotorisch Nennweite DN 3 bis 15 Gehäuseform Anschlussart Spannung Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Schraub verbindungen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar 12, 24 V DC 120, 230 V AC 50/60Hz PVC-U grau / Regelkegel PEEK, PVDF / Regelkegel PEEK Medientemperatur * 0 bis 80 C Betriebsdruck ** Trennmembranwerkstoff 0 bis 6 bar FPM, EPDM * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 28

29 GEMÜ 566 2/2-Wege Regelventil, manuell, pneumatisch, elektromotorisch gesteuert Merkmale geeignet für neutrale, aggressive, flüssige und gasförmige Medien drei Antriebsarten wählbar (manuell, pneumatisch, elektromotorisch) Durchflussmengen von l/h Ausführungen nach ATEX auf Anfrage für manuelle und pneumatische Betätigung durch integrierte Regelmechanik vereinfachter Antriebstausch und nachträgliche Automatisierung möglich zum Antriebswechsel muss die Rohrleitung nicht entleert werden, da Abdichtung der Spindel durch Trennmembrane lineare und gleichprozentige Regelcharakteristik verfügbar Antrieb manuell, pneumatisch, elektromotorisch Nennweite DN 8 Gehäuseform Anschlussart Steuerfunktion Spannung Ventilkörper werkstoff Durchgangskörper Gewindemuffe Manuell betätigt, Federkraft geschlossen (NC) 12, 24 V DC 120, 230 V AC 50/60Hz Feinguss Medientemperatur * 0 bis 80 C Betriebsdruck ** Trennmembranwerkstoff 0 bis 6 bar FPM, EPDM * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 29

30 GEMÜ 567 BioStar control 2/2-Wege Regelventil, manuell, pneumatisch Merkmale bewährte, zuverlässige Antriebs technologie (manuell oder pneumatisch) hermetische Trennung des Antriebs vom Medienstrom durch PTFE-Dicht membrane leicht zu reinigen (EHEDG geprüft) Regelung von kleinen Mengen Antrieb manuell pneumatisch Nennweite DN 8 bis 20 DN 8 bis 20 Gehäuseform Eckkörper mit/ohne Bypass Eckkörper mit/ohne Bypass Anschlussart Schweißstutzen, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Schweißstutzen, Clamp-Stutzen. Unterschiedliche Normen und Ausführungen verfügbar Steuerfunktion Manuell betätigt Federkraft geschlossen (NC), Federkraft geöffnet (NO), Beidseitig angesteuert (DA) Ventilkörper werkstoff (316L), Vollmaterial (316L), Vollmaterial Medientemperatur * 0 bis 160 C 0 bis 160 C Betriebsdruck ** 0 bis 10 bar 0 bis 10 bar Dichtwerkstoffe PTFE (Spindelabdichtung), FKM (Sitzdichtung) PTFE (Spindelabdichtung), FKM (Sitzdichtung) * abhängig von Nennweite und Betriebsdruck; ** abhängig von Nennweite und Betriebstemperatur 30

31 Auswahl und Anwendung von Sitzventilen Die optimale Auslegung von Sitzventilen ist entscheidend für eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Gleichzeitig reduziert eine gute Auslegung die Beschaffungs- und Betriebskosten für das Ventil. In der Praxis wird manchmal leider zu wenig Zeit in die richtige Auslegung von Sitzventilen für Steuer- und Regelfunktionen investiert. In vielen Fällen wird der Durchmesser der Verrohrung und der passende Anschluss als Grundlage für die Auswahl verwendet. Auf Grund von Unsicherheiten über den Betriebs- und Steuerdruckbereich werden oftmals unnötig hohe Sicherheitszuschläge bei der Auswahl verwendet, wodurch überdimensionierte und teuere Antriebe eingesetzt werden. Besser ist es den benötigten Kv-Wert zu ermitteln und über möglichst präzise Druckdaten den richtigen Antrieb auszuwählen z.b. die Baureihe GEMÜ 550 bietet für die Nennweiten DN 6 80 sechs verschiedene Antriebsgrößen. Dadurch ist eine feine Abstufung des Ventils auf den jeweiligen Einsatzfall möglich. Die nachstehenden Erläuterungen sind als zusätzliche Hilfestellung gedacht. Die auf den nachfolgenden Seiten dargestellten Sitzventile stellen eine Auswahl der am häufigsten nachgefragten Ventile und Varianten dar. Weitere Ausführungen stellen wir Ihnen gerne auf Anfrage vor, bzw. sind aus den Datenblättern zu entnehmen. Unsere Mitarbeiter im Vertrieb und im technischen Support helfen Ihnen gerne bei der richtigen Auswahl. Auslegung von Sitzventilen Bei der Auslegung von Sitzventilen müssen die nachfolgenden Einfl ussfaktoren beachtet werden: maximal anstehende Betriebsdruckdifferenz am Ventil benötigter Durchfluss (Kv-Wert) Maximal anstehende Betriebsdruckdifferenz am Ventil Die in den Datenblättern dargestellten Betriebsdruckangaben beziehen sich auf die maximal anstehende Druckdifferenz am Ventil und nicht auf den anliegenden Druck des Betriebsmediums. Daneben muss die Druckfestigkeit der Ventilgehäuses unter dem Gesichtspunkt des maximal auftretenden Druckunterschieds zur Umgebung berücksichtigt werden. Die Druckfestigkeit des Gehäuses ist in der Regel höher als der maximale zulässige Betriebsdruck und somit nicht die bestimmende Auslegungsgrösse. In den Datenblättern verschiedener Hersteller finden sich häufig stark unterschiedliche Betriebsdruckangaben. Dies ist dann der Fall, wenn die minimalen Steuerdrücke höher angesetzt oder kleinere Sitzdurchmesser verwendet werden, woraus allerdings auch geringere Kv-Werte resultieren. Zwar sind die verschiedenen Ventilgrössen mit Ihren Anschlüssen normiert. Es gibt jedoch keine eindeutigen Vorgaben für die Sitzdurchmessertoleranz. Beispielhaft bedeutet dies, dass ein Ventil DN 15 nicht zwangsläufig eine effektiven Sitzdurchmesser von 15 mm haben muss. Häufig ist der effektive Sitzdurchmesser bei dieser Nennweite nur 13 mm. Bei den Standard-GEMÜ-Sitzventilen stimmt, mit nur wenigen Ausnahmen, die angegebene Nennweite mit dem effektiven Sitzdurchmesser überein. Tritt im Prozess ein Vakuum auf so ist dies ebenfalls zu berücksichtigen. Alle Ventile von GEMÜ sind entweder standardmässig für Vakuum ausgelegt oder stehen mit angepasster Dichtpackung zur Verfügung. Das max. zulässige Vakuum ist 20 mbar, abhängig vom Ventiltyp. Art des Betriebsmediums Betriebs- und Umgebungstemperaturen (min. / max.) Einbaurichtung, Einbaulage und Grösse Ventiltellerdichtung und Packungsdichtung, abhängig von den Prozessparametern und den Betriebsmedien benötigte Steuerfunktion Antriebsart Steuerdruck (min. / max.) bei pneumatisch betätigten Ventilen Qualität der Steuerluft bei pneumatisch betätigten Ventilen 31

32 Auswahl und Anwendung von Sitzventilen Benötigter Durchfluss (Kv-Wert) Die Kv-Wert-Berechnung ist der richtige Weg für die Auslegung eines Ventils. Sie wird auf Seite 48 dieser Broschüre dargestellt. Aus den Formeln kann entnommen werden, dass für die Berechnung neben der Art des Betriebsmediums, besonders die kleinste Betriebsdruckdifferenz am Ventil ausschlaggebend ist. Der in den GEMÜ-Datenblättern angegebene Kvs-Wert ist der Kv-Wert bei voll geöffneten Ventil (100% Hub). Wie bereits oben erwähnt, führt die Auswahl nach Nennweite und Anschlußgrösse bei vielen Ventilen zu vergrösserten Sitzdurchmessern und grösseren Antrieben. Dadurch entstehen höhere Anschaffungs- und Betriebskosten. Art des Betriebsmediums GEMÜ Sitzventile können für saubere, flüssige und gasförmige Medien sowie Dampf verwendet werden. Die Dichtheit des Ventils am Sitz und nach außen hängt unter anderem von der chemischen Verträglichkeit des Betriebsmedium ab. Die Standardausführungen sind für flüssige Medien ausgelegt und am Ventilsitz in der Regel mit einer PTFE-Dichtung ausgerüstet. Für gasförmige Medien sind die von GEMÜ angebotenen Elastomerdichtungen gut geeignet. Für besonders aggressive oder gasförmige Medien bieten wir Sitzventile mit Edelstahl-Faltenbälge an. Für Regelanwendungen kommen aufgrund der hohen Schaltfrequenz häufig Faltenbalgabdichtungen zum Einsatz. Sitzventile sind für verschmutzte Medien nur bedingt geeignet. Für partikelhaltige Medien sind Membranventile in vielen Fällen die erste Wahl. Betriebs- und Umgebungstemperaturen (min. / max.) Die in den Datenblättern angegebenen maximal zulässigen Umgebungs- und Medientemperaturen stellen die maximal zulässige Belastung für das Ventil im Betrieb dar. Dies bedeutet das die maximale Umgebungstemperatur und die maximale Temperatur des Betriebsmediums gleichzeitig auftreten dürfen. Für Sitzventile stehen Sonderpackungen und Dichtungen bis 300 C Betriebstemperatur zur Verfügung. Sind davon abweichende Temperaturkombinationen erforderlich so hilft Ihnen der GEMÜ Support gerne weiter. 32

33 Durchflussrichtung, Einbaulage und Grösse Die bevorzugte Durchflussrichtung von Sitzventilen sollte mit dem Betriebsdruck gegen den Teller schließend sein. Dies dient zur Vermeidung von Schließschlägen, die das Ventil aber auch die ganze Anlage schädigen können. Muss das Ventil dennoch mit dem Betriebsdruck mit dem Teller schließend eingebaut werden, so sind insbesondere bei Flüssigkeiten geeignete Maßnahmen gegen Schließschläge vorzusehen. Außerdem kommt es zu einem erhöhten Verschleiß und möglicherweise frühzeitigen Ausfall des Ventils. Die Einbaulage der Ventile ist beliebig. GEMÜ empfiehlt eine senkrecht-stehende Einbaulage. Bei einer späteren Nachrüstung mit Reglern, Stellungsrückmeldern und -anzeigen bleibt dadurch die gute Einsehbarkeit der Anzeige und bessere Zugänglichkeit der Tastatur gewährleistet. In der Regel werden Schrägsitzventile bevorzugt auf Grund des besonders geringen Einbauraumes im Verhältnis zum erreichbaren Kv-Wert eingesetzt. Bei Flansch- und Clamp-Anschlüssen kann es aufgrund der kurzen Baulängen zur Kollision mit den Antrieben kommen. Aus diesem Grund kommen bei diesen Anschlüssen häufig Geradsitzventile zum Einsatz. Funktionell unterscheiden sich Gerad- und Schrägsitzventile nicht. Anströmung gegen den Teller Anströmung mit dem Teller Anforderungen an ein kompaktes Anlagendesign Für den Einbau von Sitzventilen in besonders enge und kompakte Anlagen, stehen unsere Ventilkörper in Eckausführung zur Verfügung. Durch eine flexible Ventilkörpergestaltung können Anlagen und Maschinen kompakt und gewichtssparend geplant werden. Bei Gasen und Dämpfen ist dies durch Kompressibilität des Mediums weniger kritisch. Die bevorzugte Durchflussrichtung ist auch hier gegen den Teller. Konventionelle Konstruktion GEMÜ 550 mit Ventilanschaltung GEMÜ 4242 Konstruktion mit Ventilkörper in Eckausführung 33

34 Auswahl und Anwendung von Sitzventilen Ventilteller- und Packungsdichtung Die in Standardventilen eingesetzten PTFE-Sitzdichtungen und PTFE/FPM-Packungen reichen für die meisten Anwendungsfälle aus. Bei hohen Temperaturen kommen am Ventilteller Stahl-Stahl-Dichtungen und an der Ventilspindel spezielle Dichtwerkstoffe oder Edelstahlfaltenbälge zum Einsatz. Sonderanwendungen bei denen z.b. NBR-Dichtungen oder andere Sonderausführungen notwendig sind erläutern wir Ihnen auf Anfrage. Der Aufbau der GEMÜ Dichtpackungen beruht auf langjähriger Erfahrung in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten und ist so angeordnet, dass die einzelnen Elemente selbst bei hohen Stellgeschwindigkeiten immer optimal durch die Vorspannfeder unter Spannung stehen. Dies gewährleistet eine optimale, dauerhafte Abdichtung. Benötigte Steuerfunktion GEMÜ Auf-/Zu-Ventile mit pneumatischem Antrieb gibt es standardmäßig in der Steuerfunktion 1 (Federkraft geschlossen, NC), Steuerfunktion 2 (Federkraft geöffnet, NO) und Steuerfunktion 3 (beidseitig angesteuert, DA). Sollten Sie darüber hinaus besondere Varianten benötigen, kontaktieren sie bitte unsere technische Beratung. Antriebsart GEMÜ bietet ein breites Spektrum von manuellen sowie pneumatisch und elektromotorisch betätigten Antrieben an. Nach wie vor werden pneumatisch betätigte Ventile in automatisierten Anwendungen auf Grund der geringen Anschaffungskosten bevorzugt. Elektrische Antriebe weisen in der Regel geringere Betriebskosten auf. Werden in die Wirtschaftlichkeitsberechnungen, nach dem Prinzip des Total-Cost-of-Ownership, nicht nur die Anschaffungskosten für die Ventile sondern auch deren Betriebskosten sowie die Kosten für die Drucklufterzeugung und verteilung über die gesamte Lebensdauer einer Anlage einbezogen, so verschieben sich die Argumente zugunsten elektrischer Anlagenkonzepte. Dies gilt insbesondere vor dem Hintergrund, wenn Anlagen unabhängig von einer bestehenden Versorgung geplant und gebaut werden oder aufgrund der Weitläufigkeit einer Anlage die Druckluftverteilung sehr aufwändig wird. Steuerdruck (min. / max.) bei pneumatisch angesteuerten Ventilen Der Steuerdruck hängt vom Betriebsdruck, dem Ventileinbau (Durchflussrichtung mit und gegen den Teller), dem effektiven Ventilsitz- und Antriebskolbendurchmesser, der Steuerfunktion, der Kräfte der Federn im Antrieb und den Reibungskräften innerhalb des Ventilantriebs ab. Der Steuerdruck ist in der Regel nach oben begrenzt, damit der Verschleiß in akzeptablen Grenzen gehalten wird. Der minimale Steuerdruck hängt vom spezifizierten Betriebsdruck und der konstruktiven Auslegung des Ventiles ab. Praktisch sind auch kleinere oder höhere Steuerdrücke möglich. Dies ist abhängig von den Rahmenbedingungen in der jeweiligen Anwendung. Qualität der Steuerluft bei pneumatisch angesteuerten Ventilen Antrieb Steuerfunktion 1 Federkraft geschlossen (NC) Antrieb Steuerfunktion 2 Federkraft geöffnet (NO) Antrieb Steuerfunktion 3 Beidseitig angesteuert (DA) Zusätzlich zu den einfachen Auf-/Zu-Funktionen bietet GEMÜ Systemlösungen für alle Sitzventile mit elektro-pneumatischen und elektrischen Reglern für Regelaufgaben an. Neben den Anforderungen auf Grund der Applikation kann mit Regelventilen auch eine höhere Standzeit der Anlagenkomponenten erreicht werden. Durch die kontinuierliche Regelung wird in vielen Fällen der Verschleiß im Vergleich zur reinen Auf-/Zu Variante minimiert. Die Standardantriebe von GEMÜ sind für Steuerluft ausgelegt, wie sie üblicherweise von fachgerecht installierten und gewarteten Druckluftversorgunganlagen bereitsgestellt wird. Vereinzelt kommt es vor, dass die zulässigen Werte für die Luftqualität hinsichtlich Partikelbelastung und Luftfeuchtigkeit deutlich überschritten werden. Eine höhere Belastung mit Schmutzpartikeln führt zum vorzeitigen Verschleiß der Kolbendichtung im Antrieb und damit zur Reduzierung der Lebensdauer. Hohe Luftfeuchtigkeit führt außerdem zu Korrosionsschäden. Für besondere Einsatzfälle können die Antriebe mit Edelstahlfedern ausgerüstet werden. 34

35 Auswahl von Sitzventilen für Stell- und Regelaufgaben Regelventile wirken unmittelbar auf den Durchfluss (mittelbar auf Druck, Temperatur, Konzentration etc.). Die Wirkung ist abhängig von der Ventilöffnung (definierter, freigegebener Querschnitt). Mittels einer definierten Sitzkontur (z.b. Regelkegel) werden entsprechende Kennlinienausführungen realisiert. Für eine optimale Funktion ist ein geeignetes Sitzventil, der passende Regelkegel und ein geeignetes Stellgerät notwendig. Für elektropneumatische Lösungen werden Stellungsregler GEMÜ 1434 μpos, GEMÜ 1435 epos und GEMÜ 1436 cpos als Stellgeräte eingesetzt. Über die Regelung des Steuerdrucks, wird der Hub bzw. die Position des Regelkegels verändert. Bei elektromotorischen Lösungen regelt der Motor direkt diese Position. GEMÜ-Sitzventile für Regelaufgaben sind insbesondere unter den nachfolgenden Punkten optimiert: langer Stellweg bei gleichzeitig geringer Querschnittszunahme am Ventilsitz ruckfreie Betätigung hohe Lebensdauer in Bezug auf die Schalthäufigkeit Durch den Einsatz von Regelnadeln, Regelkegel und Regelkronen können sie je nach Ventilsitz optimal auf den zu regelnden Bereich abgestimmt und die verschiedenen Kennlinien realisiert werden. Sie sind bevorzugt für saubere Medien insbesondere auch Dämpfe und Gase einsetzbar. Für sterile Applikationen oder bei partikelbelasteten Medien sind in Abhängigkeit der übrigen Prozessparameter Membranventile vorzuziehen. Bei hohen Drücken kommen in der Regel nur noch Kugelhähne in Betracht, bei großen Nennweiten werden bevorzugt Schieber und Absperrklappen eingesetzt. Nachfolgend sind kurz häufige Problemstellungen, welche durch mangelhafte Auslegung von Sitzventilen für Stell- und Regelaufgaben entstehen können, dargestellt. mangelhafte Regelergebnisse auf Grund der falschen Ventilauslegung vorzeitiger Verschleiß und Auswahl in Bezug auf Kavitation und nicht akzeptable Geräuschentwicklung Mangelhafte Regelergebnisse auf Grund falscher Ventilauslegung Auf Grund nicht erfolgter oder falscher Kv-Wertberechnung wird oft nur einer kleiner Teil des möglichen Regelbereiches ausgeschöpft beziehungsweise der minimal oder maximal geforderte Durchfluss nicht erreicht. Wird nur ein kleiner Teil des möglichen Regelbereiches des Ventiles ausgeschöpft, führen bereits kleine Änderungen des Sollwertes zu meist unzulässig grossen Schwankungen der Ventilöffnung, des Durchflusses und der damit beeinflussten Prozessparameter. Die Einstellung der Regelparameter am Regler oder dem motorischen Antrieb wird hierdurch erheblich erschwert und teilweise unmöglich, weil der Ventilhub nicht mehr ausreichend fein eingestellt werden kann oder die systembedingte Hysterese zu groß ist. Generell wird das statische und dynamische Regelverhalten ungenauer. Bei Stellventilen im offenen Regelkreis nehmen die Schwankungen der Durchflusswerte bei gleicher Sollwertvorgabe zu. Häufig werden Ventile mit zu großer Nennweite ausgewählt. Auf Grund der mechanischen Toleranzen des Ventilsitzes und des Regelkonus ist eine Regelung des Durchflusses nicht im untersten Regelbereich möglich. Erst ab ca. 5-10% des Hubes ist eine reproduzierbare Regelung des Durchflusses ohne technischen Mehraufwand möglich. Ist das Ventil zu groß gewählt kann es vorkommen, dass die kleinste reproduzierbar einstellbare Öffnung größer ist, als der benötigte minimale Durchfluss. Aus diesem Grund werden deshalb häufig Ventile mit einem reduzierten Sitzdurchmesser benötigt. Die in der Broschüre auf Seite 58 dargestellten Standardregelkegel stellen eine kostengünstige Art der Ventil-Innengarnitur dar. Die ebenfalls von GEMÜ angebotenen Ventile mit reduziertem Ventilsitz und eingeengten Toleranzen sind in dieser Broschüre auf Seite 45 aufgeführt. Ohne Analyse des benötigen Kv-Wert-Bereiches kann auch das Stellverhältnis des Ventiles nicht beurteilt werden. Unter dem Stellverhältnis wird die maximale benötigte Öffnung in Bezug zur Minimalöffnung verstanden. GEMÜ empfiehlt ein Stellverhältnis von 50:1. Größere Stellverhältnisse (bis zu 100:1) sind möglich, erfordern jedoch zusätzliche Maßnahmen in der Ventilmechanik und optimale Einbaubedingungen. 35

36 Auswahl von Sitzventilen für Stell- und Regelaufgaben Vorzeitiger Verschleiß und Auswahl in Bezug auf Kavitation und nicht akzeptable Geräuschentwicklung Bei der Auswahl von Ventilen und Regelarmaturen können Probleme durch Kavitation auftreten. Schäden an der Ventil-Innengarnitur, am Ventilgehäuse oder an der Rohrleitung sind möglich. Zusätzlich können laute Geräusche mit hoher Frequenz entstehen. Unter Kavitation versteht man die Bildung von Dampfblasen in Flüssigkeiten. Sie setzt ein, wenn der örtliche statische Druck in einer Flüssigkeit unter den kritischen Wert absinkt. Dieser Zustand kann zum Beispiel an der Einschnürung zwischen dem Ventilsitz und dem Regelkegel auftreten. Steigt der Druck nach der Einschnürung wieder an, fallen die Dampfblasen wieder in sich zusammen, sie implodieren regelrecht. Dabei entstehen Flüssigkeitsstrahlen hoher Geschwindigkeit, die beim Auftreffen auf Teile der Ventil-Innengarnitur oder die Rohrleitung Beschädigungen verursachen. Aus den Oberflächen der angrenzenden Bauteilen werden Moleküle herausgeschlagen. Kavitation bewirkt einen frühzeitigen Verschleiß und Ausfall der Bauteile. Um Kavitation zu verhindern sollte die Austrittsgeschwindigkeit des Fluids am Ventilsitz nicht zu hoch sein. Die maximale Strömungsgeschwindigkeit hängt vom Medium ab und muss somit individuell beurteilt werden. Es wird empfohlen das Regelventil im Vorfeld durch GEMÜ berechnen zu lassen. Hierbei werden evtl. auftretende Eigenschaften wie Kavitation oder überhöhte Strömungsgeschwindigkeiten ermittelt und es können gezielte Lösungsvorschläge unterbreitet werden diese zu minimieren bzw. zu verhindern. Neben der korrekten Ventilauslegung wirkt sich auch der Rohrverlauf vor und nach dem Ventil auf die Strömung aus. Es sollten keine gekrümmten Rohrstrecken direkt vor und nach dem Ventil eingebaut werden. Die freie Auslaufstrecke sollte mindestens die 10-fache Länge des Ventildurchmesser haben. Am Ausgang sind möglichst grosse Rohrnennweiten anzustreben. Die Auslegung des Regelventils kann anhand der Prozessbedingungen mithilfe der Auslegungssoftware CONVAL erfolgen. GEMÜ Regelventile können auch mit der GEMÜ eigenen Auslegungssoftware ValveSizer, welcher auf CONVAL basiert, berechnet werden. GEMÜ 554 mit Stellungsregler GEMÜ 1434 μpos 36

37 Der optimale Regler für eine reibungslose Prozessregelung Hinweise für die Auswahl von Stellgeräten Die optimale Funktion eine Regelstrecke wird nicht nur über die Auswahl des Stellgerätes erreicht. Alle Systemkomponenten müssen optimal aufeinander abgestimmt sein. Ist dies nicht der Fall werden mangelhafte Stell- bzw. Regelergebnisse erzielt. Je höher die Anforderungen hinsichtlich Regelgenauigkeit, Stellverhältnis, Kavitation sowie optimalen Betriebsund Anschaffungskosten sind, desto sorgfältiger muss bei der Auswahl vorgegangen werden. Elektropneumatische Regler Häufig werden elektropneumatische Regler als Stellungsregler oder als Stellungs- und Prozessregler in einem Kombigerät für Regelfunktionen eingesetzt. Auf Grund der im Vergleich zu elektromotorischen Antrieben günstigeren Anschaffungskosten werden elektropneumatische Stellungsregler überall dort verwendet, wo Steuerluft bereits zur Verfügung steht. Die Kombination von elektropneumatischen Reglern und druckluftgesteuerten Ventilen wird im wesentlichen von der Regelaufgabe bestimmt. Für die Realisierung unterschiedlichster Regelaufgaben hat GEMÜ eine komplette Baureihe entwickelt. Es stehen die elektropneumatischen Regler GEMÜ 1434 μpos, GEMÜ 1435 epos und GEMÜ 1436 cpos zur Verfügung. GEMÜ 1434 μpos - ein einfacher, sehr kostengünstiger Regler für ein fachwirkende Linearantriebe ohne Display und Einstelltaste GEMÜ 1435 epos und GEMÜ 1436 cpos als Stellungsregler für den Einsatz bei anspruchsvollen Anwendungen. Mittels der front seitigen Tastatur und Display individuell an die je weilige Regelaufgabe anpassbar GEMÜ 1436 cpos als Prozessregler mit integriertem Stellungsregler Weiterhin spielt das Verhältnis zwischen Luftleistung des Reglers, benötigter Steuerdruck und der Größe des Ventilantriebs eine Rolle. Dieses Verhältnis bestimmt die Stellzeit des Ventils. Je nach Regelaufgabe und Regelbereich des Ventils sind kürzere Stellzeiten und damit höhere Durchflussmengen durch die Steuerventile in den Stellungsreglern erforderlich. Der Regler GEMÜ 1434 μpos wurde speziell für kleine Linearantriebe entwickelt. Normalerweise wird bei einem Stellungsregler der Pilotdruck für das Sitzventil geregelt und damit eine bestimmte Ventilöffnung eingestellt. Der GEMÜ 1436 cpos bietet zusätzlich einen überlagerten Regelkreis zur Regelung des Prozesses. Er kann als dezentraler Prozessregler eingesetzt werden und entlastet damit die zentrale Steuerung. Unabhängig von der korrekten Ventilauslegung muss das Ventil mit Regler und den notwendigen Sensoren an der richtigen Stelle im Rohrleitungssystem plaziert werden. Nur dann ist eine optimale Funktion gewährleistet. Bei den elektropneumatischen Stellungsreglern sollten zum Beispiel Druck- und Durchflusssensoren vor dem Ventil, Temperatur- und Ph-Wert-Sensoren nach dem Ventil installiert werden. Elektrische Regler und Regelantriebe GEMÜ bietet mehrere Ventil-Baureihen mit elektromotorischem Antrieb an. Diese Antriebe stellen eine optimale Alternative in sterilen Umgebungen oder bei Betrachtung der Total Costs of Ownership dar. Die Anschaffungskosten für ein Motorventil sind zwar etwas höher, jedoch können sich Kostenvorteile bei Betrachtung der gesamten Lebensdauerkosten ergeben. Die Antriebe sind von der Funktio nalität her mit denen elektropneumatischer Regler vergleichbar. Die Antriebe sind sowohl mit integriertem Stellungs- als auch kombiniertem Stellungs- und Prozessregler lieferbar. GEMÜ 1436 cpos 37

38 Übersicht GEMÜ Regler Neben den Prozessparametern und der Regelstrecke für die ein Regler geeignet sein muss, spielen auch andere technische Funktionen und Eigenschaften bei der Auswahl des richtigen Reglers eine wichtige Rolle. Um Ihnen dies zu erleichtern, haben wir die vier GEMÜ-Regler anhand wichtiger Merkmale gegenüber gestellt. Funktionen / Eigenschaften GEMÜ 1434 μpos GEMÜ 1435 epos GEMÜ 1436 cpos GEMÜ 1436 cpos eco Reglerart Stellungsregler Prozessregler Bedienung Lokales Display / Tastatur Status Anzeige Web-Server User Feldbus (Profibus DP, Device Net) Gehäuse Kunststoff Aluminium / schwere Ausführung Funktionen Automatische Initialisierung (speed -AP ) Alarm- / Fehlerausgänge Min/Max Positionen einstellbar Anbau Linearantriebe direkt Steuerfunktion Ventilantrieb Linearantriebe extern Schwenkantriebe direkt Schwenkantriebe extern Steuerfunktion 1, Federkraft geschlossen (NC) Steuerfunktion 2, Federkraft geöffnet (NO) Steuerfunktion 3, beidseitig angesteuert (DA) Luftleistung 15 Nl/min. 50 Nl/min. 90 Nl/min. 150 Nl/min. 200 Nl/min. 300 Nl/min. 15 Nl/min. 38

39 Elektropneumatischer Stellungsregler GEMÜ 1434 μpos GEMÜ 550 mit GEMÜ 1434 μpos GEMÜ 534 mit GEMÜ 1434 μpos Der digitale Stellungsregler GEMÜ 1434 μpos erfasst mit seinem Longlife Wegsensor die Ventilstellung. Er wurde speziell für kleine linear arbeitende Ventilantriebe konzipiert. Er verfügt über ein leichtes und robustes Gehäuse aus Kunststoff und Aluminium (optional Edelstahl). Merkmale automatisierte Initialisierung durch 24 V DC Signal selbsttätige Optimierung der Ventilansteuerung bei der Initialisierung geringe Investitionskosten geringe Betriebskosten schnelle Inbetriebnahme ohne Öffnen des Gehäuses einfache Bedienung leichte Adaption auf GEMÜ-Ventile und Fremdfabrikate einfacher elektrischer und pneumatischer Anschluss Speed -AP - Funktion kein Luftverbrauch im ausgeregelten Zustand geeignet für einfach wirkende Linearantriebe pneumatische Schnellsteckverbindungen kompakter Aufbau, geringe Abmessungen getrennter Anbau von Regler und Wegaufnehmer möglich integriertes Potentiometer 39

40 Elektropneumatischer Stellungsregler GEMÜ 1435 epos GEMÜ 530 mit GEMÜ 1435 epos GEMÜ 550 mit GEMÜ 1435 epos Der digitale elektropneumatische Stellungsregler GEMÜ 1435 epos erfasst mit seinem externen Wegsensor die Ventilstellung. Er verfügt über ein robustes Metallgehäuse mit geschützten Bedientasten und einer gut ablesbaren LC-Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung. Die Stellzeiten sind durch integrierte Drosseln einstellbar. Merkmale einfache und selbsterklärende Menüführung automatisierte Initialisierungsfunktion selbsttätige Optimierung der Ventilansteuerung bei der Initialisierung Sicherheitsfunktion bei Druckluft- und Stromausfall kein Luftverbrauch im ausgeregelten Zustand geeignet für Schwenk- und Linearantriebe einsetzbar für einfach und doppelt wirkende Antriebe getrennter Anbau von Regler und Wegaufnehmer möglich geringe Betriebskosten, kein Eigenluftverbrauch hohe Luftleistung für große Antriebe schnelle Inbetriebnahme einfache Bedienung leichte Adaption auf das Ventil einfacher elektrischer Anschluss durch herausnehmbare Anschlussklemmen Speed -AP - Funktion einstellbare Digitalausgänge für Grenzwerte einstellbare Alarmfunktionen Bedienung über frontseitige Tastatur 40

41 Elektropneumatischer Stellungsregler mit integriertem Prozessregler GEMÜ 1436 cpos GEMÜ 536 mit GEMÜ 1436 cpos GEMÜ 566 mit GEMÜ 1436 cpos Der GEMÜ 1436 cpos ist ein digitaler elektropneumatischer Stellungsregler mit integriertem Prozessregler zur Regelung von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen. Die vom Prozesssensor (z. B. Durchfluss, Füllstand, Druck, Temperatur) eingehenden Signale werden durch den optional überlagerten Prozessregler erfasst und gemäß der Sollwertvorgabe ausgeregelt. Die Folien tastatur und ein hintergrundbeleuchtetes Display sind frontseitig angeordnet. Pneumatik- und Elektroanschlüsse befinden sich auf der Rückseite. Integrierte pneumatische Drosseln erlauben eine Regelung der Steuerluft zur Anpassung des Reglers an unterschiedliche Ventilantriebe und Stellgeschwindigkeiten. Merkmale PID-Prozessregelung umsetzbar Remote Control Diagnose, Alarme, Monitoring integrierter Webserver Parametersätze speicher- und rückladbar Benutzerebenen (Zugriffsberechtigung) Feldbus: Profibus DP, Device Net drahtlose Kommunikation via Bluetooth (optional) einfache und selbsterklärende Menüführung selbsttätige Optimierung der Ventilansteuerung bei der automatischen Initialisierung Sicherheitsfunktion bei Druckluft- und Stromausfall Digitaleingänge optional frei konfigurierbare Relaisausgänge Parametrierung im laufenden Betrieb getrennter Anbau von Regler und Wegaufnehmer möglich geringe Betriebskosten, kein Eigenluftverbrauch hohe Luftleistung für große Antriebe schnelle Inbetriebnahme einfache Bedienung kein Luftverbrauch im ausgeregelten Zustand leichte Adaption auf das Ventil Speed -AP - Funktion e. sy -com Schnittstelle 41

42 Regelkegel für Sitzventile Um flexibel Einfluss auf den Volumenstrom in einer Rohrleitung zu nehmen, reicht eine einfache Auf/Zu-Steuerung nicht aus. Der Volumenstrom muss innerhalb eines auf die Regelaufgabe abgestimmten Bereiches präzise eingestellt werden. Dazu werden die entsprechenden Ventile mit Regelkegeln anstatt den herkömmlichen Ventiltellern eingesetzt. Um die gewünschte Regelcharakteristik zu erreichen, können diese anwendungsspezifisch ausgelegt und gefertigt werden. Kv-Wert % linear 1:25 1:50 Mit zunehmendem Öffnungsgrad des Ventils gibt der Regelkegel den Ringspalt am Ventilsitz innerhalb einer definierten Regelkurve frei. Für eine optimale Funktion sind ein geeignetes Sitzventil, der passende Regelkegel und ein geeignetes Stellgerät notwendig. Die am häufigsten verwendeten Regelkennlinien sind linear, sowie gleichprozentig 1:25 und 1:50. Linear bedeutet, dass der Kv-Wert linear mit dem Öffnungshub des Ventils zunimmt. Bei Ventilstellung 50 % offen, beträgt der Kv-Wert 50 %. Das Ventil lässt sich damit über den gesamten Hubbereich gut regeln Hub % Typische Regelkennlinien Regelnadel Je nach Art des Sitzventils und der Nennweite können Regelkörper die unterschiedlichsten Geometrien aufweisen. Regelnadeln kommen bei sehr kleinen Nennweiten und hohen Drücken zum Einsatz, da man mit ihnen sehr präzise regeln kann. Bei großen Nennweiten werden aus Gewichtsgründen modifizierte Regelkegel oder Regelkronen verwendet. Eine Regelkrone bietet den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Konstruktion am Ventilsitz zusätzlich geführt wird. Regelkegel Regelkrone 42

43 Übersicht Regelventile Produkte GEMÜ 514 GEMÜ 550 GEMÜ 554 GEMÜ 530 GEMÜ 532 GEMÜ 534 Zusammensetzung Antrieb mit Regelkegel Ventilkörper (mit oder ohne Reduzierung) Regelventil R-Nummer* Regelventil Beispiel RSxxx** Standardregelventile*** D G1RS112 RAxxx, RBxxx,... Standardregelventil mit reduziertem Ventilsitz D G1RE405 Rxxxx Regelventil mit oder ohne reduziertem Ventilsitz D G1R

44 Antriebswechsel Wird ein Antrieb gewechselt, müssen folgende Angaben beachtet werden: Die Nennweite des Antriebs muss mit der Nennweite des Ventilkörpers übereinstimmen. Die Antriebe der Schrägsitzventile GEMÜ 514, GEMÜ 550 und GEMÜ 554 können auf den gleichen Schrägsitzventilkörper montiert werden. Ebenso können die Antriebe der Geradsitzventile GEMÜ 530, GEMÜ 532 und GEMÜ 534 auf den gleichen Geradsitzventilkörper montiert werden. Bei Ventilen mit reduziertem Ventilsitz muss die richtige Kombination zwischen Ventilkörper und Antrieb beachtet werden. Hierzu muss das Typenschild des Antriebs mit der Ventilkörperkennzeichnung verglichen werden. Typenschild Antrieb Ventilkörper - kennzeichnung RAxxx R002 2 mm Ventilsitz durch messer RBxxx R004 4 mm RCxxx R006 6 mm RDxxx R008 8 mm R010 Rxxxx DN20 Rxxxx RExxx R mm RFxxx R mm RGxxx R mm RHxxx R mm Ventilkörperkennzeichnung Durchgangskörper Beispiel R010 Ventilkörperkennzeichnung Eckkörper RJxxx R mm RKxxx R mm RMxxx R mm Fritz-Müller-Str.6-8 D Ingelfingen RXXX Typenschild Antrieb, Beispiel Typ GEMÜ 554 Ventilkörperkennzeichnung Durchgangskörper Beispiel Der Typ GEMÜ 554 soll auf den Typ GEMÜ 550 umgerüstet werden. Der Ventilkörper soll beibehalten werden. 1. Der Ventiltyp, die Nennweite und die R-Nummer des Ausgangsventils müssen bekannt sein: Ausgangsventil Kv-Wert Ventilsitzdurch messer D RE402 1,6 m³/h, mod. EQ 10 mm 2. Aus den Daten des Ausgangsventils lässt sich der Kv-Wert mithilfe des Regelventil-Datenblatts des Typs GEMÜ 554 ermitteln. 3. Anhand des Regelventil-Datenblatts des Typs GEMÜ 550 kann nun die notwendige R-Nummer neu ausgewählt werden. Hinweis: Bei einer Ausgangs-R-Nummer RExxx kann später ebenfalls nur ein Antrieb für einen reduzierten Sitz verwendet werden. 4. Folgender Antrieb wurde ausgewählt: Z 5 12 G 1 RE Ventil durch Montage des Antriebs GEMÜ 9550 auf den Typ GEMÜ 550 umrüsten: Umgebautes Regelventil Kv-Wert Ventilsitzdurch messer D RE405 1,6 m³/h, mod. EQ 10 mm 44

45 Übersicht R-Nummern Codierung Regelkegel für Ventilkörper mit reduziertem Sitz Schrägsitzventile GEMÜ 514 GEMÜ 550 GEMÜ 554 gleichprozentig Kv-Wert gleichprozentig Kv-Wert gleichprozentig Nennweite Ventilkörper linear linear linear (mod.) (m³/h) (mod.) (m³/h) (mod.) R002 - RA406 0,16 - RA404 0,16 - RA402 0,16 RB207-0,16 RB204-0,16 RB201-0,16 Kv-Wert (m³/h) 15 R004 R006 RB208 RB405 0,25 RB205 RB403 0,25 RB202 RB401 0,25 RB209 RB406 0,4 RB206 RB404 0,4 RB203 RB402 0,4 RC205 RC405 0,63 RC203 RC403 0,63 RC201 RC401 0,63 RC206 RC406 1,00 RC204 RC404 1,00 RC202 RC402 1,00 R008 RD205 RD405 1,60 RD203 RB403 1,60 RD201 RD401 1,60 R010 RE207 RE407 2,5 RE204 RE404 2,5 RE201 RE401 2,5 R008 RD206 RD406 1,60 RD204 RD404 1,60 RD202 RD402 1,60 20 R010 RE208 RE408 2,50 RE205 RE405 2,50 RE202 RE402 2,50 R012 RF207 RF407 4,00 RF204 RF404 4,00 RF201 RF401 4,00 R015 RG209 RG409 6,30 RG205 RG405 6,30 RG201 RG401 6,30 R010 RE209 RE409 2,50 RE206 RE406 2,50 RE203 RE403 2,50 25 R012 RF208 RE408 4,00 RF205 RF405 4,00 RF202 RF402 4,00 R015 RG210 RG410 6,30 RG206 RG406 6,30 RG202 RG402 6,30 R020 RH209 RH409 10,00 RH205 RH405 10,00 RH201 RH401 10,00 R012 RF209 RF409 4,00 RF206 RF406 4,00 RF203 RF403 4,00 32 R015 RG211 RG411 6,30 RG207 RG407 6,30 RG203 RG403 6,30 R020 RH210 RH410 10,00 RH206 RH406 10,00 RH202 RG402 10,00 R025 RJ207 RJ407 16,00 RJ204 RJ404 16,00 RJ201 RJ401 16,00 R015 RG212 RG212 6,30 RG208 RG408 6,30 RG204 RG404 6,30 40 R020 RH211 RH211 10,00 RH207 RH407 10,00 RH203 RH403 10,00 R025 RJ208 RJ208 16,00 RK205 RJ405 16,00 RJ202 RJ402 16,00 R032 RK205 RK205 25,00 RK203 RK403 25,00 RK201 RK401 25,00 R020 RH212 RH212 10,00 RH208 RH408 10,00 RH204 RH404 10,00 50 R025 RJ209 RJ209 16,00 RJ206 RJ406 16,00 RJ203 RJ403 16,00 R032 RK206 RK204 25,00 RK404 RK202 25,00 RK402 25,00 25,00 R040 RM203 RM202 40,00 RM402 RM201 40,00 RM401 40,00 40,00 Bitte beachten Sie die Angaben im Datenblatt. Wichtiger Hinweis: Bei den Kennungen RAxxx, RBxxx und RCxxx handelt es sich um eine fest verbundene Baugruppe aus Regelkegel und Spindel. Ein nachträglicher Austausch des Regelkegels ist daher nicht möglich. 45

46 Übersicht R-Nummern Codierung Regelkegel für Ventilkörper mit reduziertem Sitz Geradsitzventile GEMÜ 530 GEMÜ 532 GEMÜ 534 Nennweite Ventilkörper linear gleichprozentig entig Kv-Wert gleichprozentig Kv-Wert gleichprozentig Kv-Wert linear linear (mod.) (m³/h) (mod.) (m³/h) (mod.) (m³/h) R002 - RA304 0,16 - RA306 0,16 - RA302 0,16 RB104-0,16 RB107-0,16 RB101-0,16 15 R004 R006 RB105 RB303 0,25 RB108 RB305 0,25 RB102 RB302 0,25 RB106 RB304 0,40 RB109 RB306 0,40 RB103 RB301 0,40 RC103 RC303 0,63 RC105 RC305 0,63 RC101 RC301 0,63 RC104 RC304 1,00 RC106 RC306 1,00 RC102 RC302 1,00 R008 RD103 RD303 1,60 RD105 RD305 1,60 RD101 RD301 1,60 R010 RE104 RE304 2,50 RE107 RE307 2,50 RE101 RE301 2,50 R008 RD104 RD304 1,60 RD106 RD306 1,60 RD102 RD302 1,60 20 R010 RE105 RE305 2,50 RE108 RE308 2,50 RE102 RE302 2,50 R012 RF104 RF304 4,00 RF107 RF307 4,00 RF101 RF301 4,00 R010 RE106 RE306 2,50 RE109 RE309 2,50 RE103 RE303 2,50 25 R012 RF105 RF305 4,00 RF108 RF308 4,00 RF102 RF303 4,00 R015 RG104 RG304 6,30 RG107 RG307 6,30 RG101 RG301 6,30 R012 RF106 RF306 4,00 RF109 RF309 4,00 RF103 RF302 4,00 32 R015 RG105 RG305 6,30 RG108 RG308 6,30 RG102 RG302 6,30 R020 RH104 RG304 10,00 RH107 RH307 10,00 RH102 RH301 10,00 R015 RG106 RG306 6,30 RG109 RG309 6,30 RH103 RG303 6,30 40 R020 RH105 RH305 10,00 RH108 RH308 10,00 RH101 RH302 10,00 R025 RJ103 RJ303 16,00 RJ105 RJ305 16,00 RJ101 RJ302 16,00 R020 RH106 RH306 10,00 RH109 RH309 10,00 RH103 RH303 10,00 50 R025 RJ104 RJ304 16,00 RJ106 RJ306 16,00 RJ102 RJ301 16,00 R032 RK102 RK302 25,00 RK103 RK303 25,00 RK101 RK301 25,00 Bitte beachten Sie die Angaben im Datenblatt. Wichtiger Hinweis: Bei den Kennungen RAxxx, RBxxx und RCxxx handelt es sich um eine fest verbundene Baugruppe aus Regelkegel und Spindel. Ein nachträglicher Austausch des Regelkegels ist daher nicht möglich. 46

47 Ventilanschaltungen und Stellungs rückmelder für pneumatisch betätigte Lineararmaturen Unsere Geräte erfassen den Ventilhub in jeder Einbau lage spiel- und spannungsfrei. Der Sensorfuß liegt bei den Baureihen GEMÜ 1234, 1235, 4222 und 4242 kraftschlüssig unter Federvorspannung auf der jeweiligen Ventilspindel auf, so dass sich mögliche Tangentialkräfte im Ventilantrieb nicht negativ auf die Stellungsanzeige auswirken. Die Rückmelder sind schnell und einfach zu montieren sowie sicher und unkompliziert in der Handhabung. Ventilanschaltungen Gerätetyp Ventilhub (in mm) Stellungsrückmelder 1235/ M12 M12 Kabelverschraubung M12 (optional) Kabelver- Anschluss schrau- bung programmierbar mit integriertem Vorsteuerventil -Ausführung Feldbus-Schnittstelle mechanisch einstellbar (Näherungsschalter) mechanisch einstellbar (Mikroschalter) IO-Link Schnittstelle optische Stellungsanzeige (LED) optische Stellungsanzeige (mechanisch) Rückmeldung (AUF oder ZU) Rückmeldung (AUF und ZU) M12 (optional) 47

48 Kv-Wert Ventile nehmen immer Einfluss auf einen Volumenstrom. Daher kommt der korrekten Auslegung des Ventils im Hinblick auf den Kv-Wert eine große Bedeutung zu. Der Volumenstrom für die Regelaufgabe sollte immer im optimalen Regelspektrum des Ventils liegen. Liegt der Volumenstrom außerhalb des optimalen Bereichs, oder zu nah am unteren Kv-Wert, so muss ein anderes Ventil gewählt werden. Bei einem sehr großen Regelbereich kann es aber auch sinnvoll sein, ein zweites Regelventil einzubauen, so dass der kritische Regelbereich optimal abgedeckt ist. Der Kv-Wert ist der Durchflusskoeffizient eines Ventiles. Ermittelter Kv-Wert eines Ventils in beliebiger Öffnungsstellung. Der Kvs-Wert gibt den maximalen Kv-Wert an, in der Regel wird dieser bei voll geöffnetem Ventil erreicht. Der Cv-Wert ist der Durchflusskoeffizient in US-Gal/min. Die Umrechnung erfolgt nach der unten stehenden Formel. 1 Cv = 1,17 x Kv 1 Kv = 0,86 x Cv Maßeinheit Kv-Wert Steht der Kv-Wert ohne Maßeinheit, also lediglich als Kennzahl, liegt das Maß m³/h zu Grunde. Soll eine andere Größe definiert werden, so muss die entsprechende Maßeinheit hinter der Kennzahl stehen. Ermittlung Kv-Wert Die Kv-Werte sollen möglichst durch eine Messung bei 1 bar Druckverlust mit Wasser mit einer Temperatur von 5 bis 40 C ermittelt werden und sind in m 3 /h anzugeben. Bei der Messung muss darauf geachtet werden, dass das Ventil und auch die Anschlussrohrleitungen völlig mit Wasser gefüllt sind. Sollte die Bestimmung bei einem Druckverlust von 1 bar mit Wasser nicht möglich sein, so sind auch Messungen unter anderen Bedingungen zulässig. Hierbei soll jedoch der Druckverlust zwischen 0,35 bar und 1,0 bar liegen, damit die Gültigkeit der folgenden Umrechnungsformel gewährleistet ist Berechnungsgrundlage für Kv-Werte Hierzu dienen Formeln, welche alle von der Prüfung abweichende Parameter und physikalischen Größen berücksichtigen. Da Flüssigkeiten, Gase und Dämpfe unterschiedlichen Gesetzmäßigkeiten unterliegen, gibt es auch unterschiedliche Formeln. Die originalen Berechnungsformeln sind sehr umfangreich, daher wird in den meisten Fällen mit den sogenannten vereinfachten Formeln gearbeitet. Dabei ist wichtig, dass nicht vollständig gekürzt werden kann und die jeweils für den Wert Q oder den Kv-Wert eingesetzte Einheit identisch ist. Druckverlust Kv für Wasser für Flüssigkeit für Dampf für Gase p1 p< 2 p2> p1 2 p> p1 2 p2< p1 2 Kv Kv = Q p = Q p = Q. ρ1 31,6 p = Q. ρ1 31,6 p = M.. v' 31,6 p = M.. 2 v" 31,6 p1 = Q n. ρ n T p p 2 Q n =. ρ 257 p1 n T 1 Kv m³/h Durchflußkoeffizient des Ventiles ρ 1 kg/m³ Dichte des Stoffes im Betriebszustand T 1 und p 2 Q m³/h Durchflussmenge ρn kg/m³ Dichte des Gases bei 0 C und 1014 mbar Qn m³/h Volumenstrom des Gases bei 0 C und 1014 mbar v' m³/kg spez. Dampfvolumen bei T 1 und p 2 Mmax kg/h (Mmin) - maximal (minimal) zu regelnder Gewichtsdurchfluss v" m³/kg spez. Dampfvolumen bei 2 und T 1 p 1 bar absoluter Druck vor dem Stellglied (bei Q) M kg/h Massenstrom p 2 bar absoluter Druck nach dem Stellglied (bei Q) T 1 K Mediumstemperatur Δp bar (Δp) - Differenzdruck p 1 - p 2 bei Q. p 1 48

49 Grundbegriffe der Regelungstechnik Nach DIN versteht man unter Regeln oder der Regelung einen Vorgang, bei dem die zu regelnde Größe laufend erfasst, mit der Führungsgröße verglichen und im Sinne der Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird. Kennzeichen für das Regeln ist der geschlossene Wirkungskreislauf, bei dem die Regelgröße innerhalb des Regelkreises fortlaufend sich selbst beeinflusst. Für eine gute und zuverlässige Funktion ist die richtige Auslegung des Regelkreises notwendig. Das Ventil sowie das Steuerbzw. Regelgerät müssen eng aufeinander abgestimmt werden. Die Regelung wird charakterisiert durch: Art der Steuerung/Regelung Genauigkeit der Regelung Regelstrecke und deren Einflussfaktoren Reglertyp (2-Punkt, 3-Punkt, P, PI, PD, PID etc.) Regelaufgabe (Druck, Temperatur, Füllstand, Durchfluss, ph-wert etc.) Regelbereich des Ventils (Kv-Wert) Elektropneumatische Prozessregelung Prozess- und Stellungsregler sind als Einzelgeräte und 2 in 1 verfügbar. Wird die Wegeerfassung mechanisch realisiert, muss der Stellungsregler direkt an das Stellglied (Ventil) angebaut werden. Bei einer elektronischen Erfassung kann der Regler vom Stellglied entfernt platziert werden. Führungsgröße Sollwert für Stellungsregler PID-Regelung Prozessregler Prozess-Sollwert, Führungsgröße Auf Stellungsregler Steuerdruck geregelt Prozess-istwert Steuerdruck ungeregelt Pneumatikantrieb Steuerdruckanschluss Messumformer oder Messgerät Mit Signalausgang zur Erfassung der tatsächlichen Prozessgröße, z.b. Volumenstrom Das Beispiel zeigt ein Membranventil mit pneumatischem Membranantrieb in der Steuerfunktion in Ruhestellung geschlossen (doppelwirkend) und ein Membranventil manuell betätigt/abschließbar. Bei der Regelung von Volumen-/Massestrom sollte das Messglied (Istwertgeber) vor dem Stellglied (Ventil) angeordnet sein. Auf diese Weise wird der Volumenstrom am Messgerät bedämpft, so dass die Regelung keine sprunghaften Messschritte erfährt. Bei Druck- und Temperaturregelungen muss der Istwertgeber nach dem Stellglied platziert sein. 49

50 Grundbegriffe der Regelungstechnik Steuerung (offener Regelkreis) Unter Steuern versteht man einen Vorgang, bei dem über eine oder mehrere Eingangsgrößen eines Systems eine oder mehrere Prozeßgrößen beeinflusst werden. Der Momentanzustand des Systems wird dabei in der Regel nicht berücksichtigt. Bei einer Steuerung handelt es sich um einen offenen Wirkungskreislauf ohne einen automatischen Soll-Istvergleich. Störungen werden vom System nicht erkannt. Beispiel: Zur Befüllung eines Behälters mit einem stetigen Ablauf wird ein Ventil, das Stellglied, geöffnet. Über die Stellung des Ventils lässt sich der Füllstand sowie die Füllgeschwindigkeit beeinflussen. Ist die gewünschte Füllhöhe erreicht, oder soll die Füllgeschwindigkeit verändert werden muss das Ventil wieder betätigt werden. Durch die Beobachtung des Prozesses über einen gewissen Zeitraum und unter wiederholtem Nachjustieren der Ventilstellung wird man den Füllstand nach einer gewissen Zeit konstant halten können. Allerdings nur, wenn sich der Prozess parallel dazu nicht verändert. Regelung (geschlossener Regelkreis) Bei einem geschlossenen Regelkreis wird der Istwert und die Regelgröße eines Systems ständig gemessen und mit dem Sollwert, der Führungsgröße verglichen. Die Differenz zwischen diesen beiden Größen ist die Regeldifferenz bzw. die Regelabweichung. Abhängig von der gemessenen Differenz wird ein Stellvorgang eingeleitet, um die Regeldifferenz der Führungsgröße anzugleichen. Bei der Regelung handelt es sich deshalb um einen geschlossenen Wirkungsablauf. 50

51 Unstetige Regelung Einen Prozessverlauf, der sich schrittweise vollzieht, bezeichnet man als unstetige Regelung. Die Stellgröße am Regler springt dabei zwischen diskreten Werten hin und her. Je nachdem, wie viele Zustände die Stellgröße einnehmen kann spricht man von Zwei-, Drei- oder Mehrpunktreglern. Ein Zweipunktregler weist lediglich 2 Schaltzustände auf, AUF und ZU. Durch das sprunghafte Einschalten des Reglers schwankt die Regelgröße innerhalb einer bestimmten Schwankungsbreite um den Sollwert. Durch den Einbau von Energiespeichern und der richtigen Einstellung von Zeitkonstanten kann die Regelgröße selbst bei einer unstetigen Regelung ohne allzu große Schwankungen konstant gehalten werden. Dies ist allerdings auch stark von der auszulegenden Regelstrecke, den Störgrößen sowie der Auswahl der Stellglieder und Sensoren abhängig. Stetige Regelung Stetige Regler greifen kontinuierlich in den Prozess ein und beeinflussen das Stellglied entsprechend. Der Stellvorgang läuft permanent ab. Die Stellgröße des Reglers kann innerhalb der gegebenen Schwankungsbreite jeden beliebigen Wert annehmen. Ein Sensor misst kontinuierlich die Prozessgröße und gibt das Signal an den Regler weiter. Dieser vergleicht sie mit dem Sollwert und beeinflusst die Ventilstellung entsprechend. Die Schwankungsbreite der Regelgröße hängt von verschiedenen Faktoren (z.b. Reaktionszeit des Regelkreises, Charakteristik des Ventils) ab. 51

52 Grundbegriffe der Regelungstechnik Stellungsregelung / Stellungsregler Bei einer Stellungsregelung beeinflusst der Stellungsregler lediglich das Stellglied, z. B. die Stellung des Ventils. Der Sensor meldet die Regelgröße an eine SPS. Diese vergleicht sie mit der Führungsgröße, berechnet die Regeldifferenz und gibt eine entsprechende Stellgröße an den Regler weiter. Dieser reagiert entsprechend und verändert die Stellung des Ventils. Diese Variante zur Regelung von Ventilen wird gewählt, wenn eine übergeordnete Steuerung vorhanden. Prozessregelung / Prozessregler Bei einem Prozessregler erfolgt die Meldung der Regelgröße direkt an den Regler, der z. B. dezentral auf dem Ventil oder in einem Schaltschrank eingebaut ist. Dieser vereint die Funktionen von SPS und Stellungsregler. Er errechnet die Regelgröße und gibt ein entsprechendes Signal an das Ventil weiter. Moderne Prozessregler sind sowohl vor Ort an der Anlage als auch über eine SPS einstellbar. Die Auslegung eines Regelkreises, das entsprechende Anlagenlayout und die Auswahl aller dafür benötigten Komponenten hängt auch von der angestrebten Genauigkeit der Regelung ab. Je enger die Toleranzen der Regelung desto präziser müssen die Komponenten arbeiten und desto höher muss die Reproduzierbarkeit sein. Enge Toleranzen für eine Regelung bedeuten für die Ventilauswahl und Ventilauslegung besonders sorgfältig erfolgen muss: genaue Berechnung des benötigten minimalen und maximalen Kv-Wertes Auslegung des Ventils und des Regelgarnitur auf diesen optimalen Regelbereich ruckfreier Antrieb ohne Slip-Stick Effekt langer Stellweg bei gleichzeitig geringer Querschnittszunahme am Ventilsitz das Ventil sollte nur zum Regeln eingesetzt werden, eine Absperrfunktion (close-tight) sollte über ein zusätzliches Auf/Zu Ventil abgedeckt werden Auswahl des richtigen Reglertyps und Reglers exakte Abstimmung von Regler und Ventil Je höher die Genauigkeit der Regelung desto höher werden in der Regel die Kosten für die Komponenten und die Inbetriebnahme. Unter bestimmten Prozessbedingungen sind hochgenaue Regelungen nur mit einem enormen Aufwand zu realisieren. Aus diesem Grund sollte man sich im Vorfeld der Planung sehr genau überlegen, wie genau eine Regelung sein muss. 52

53 Regelgröße x (Istwert): In einem Prozess wird die Größe, die geregelt werden soll mit x bezeichnet. Regelgrößen im Anlagenbau sind z. B. Temperatur, Druck, Durchfluss, ph-wert, Härte. Führungsgröße w (Sollwert): Die Führungsgröße gibt den Wert vor, den die Prozessgröße einnehmen soll. Ihr Wert in Form z. B. einer elektrischen Größe (Strom oder Spannung) wird mit der Regelgröße x verglichen. Regeldifferenz e = w-x Die Regeldifferenz ist die Differenz zwischen Regelgröße und Führungsgröße. Sie ist die Eingangsgröße für das Regelglied. Die Regelabweichung ist genauso groß wie die Regeldifferenz, allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen. Stellgröße y Die Stellgröße ist die Ausgangsgröße des Reglers und beeinflusst direkt das Stellglied. Sie ist abhängig von den Regelparametern des Reglers sowie von der Regelabweichung. Störgröße z Faktoren die einen Prozess in unerwünschter Weise beeinflussen und damit die Regelgrößen verändern werden als Störgrößen bezeichnet. Stellglied Das Stellglied beeinflusst den Prozess, um die Regelgröße an die Führungsgröße heranzuführen. Stellglieder im Anlagenbau sind z. B. Ventile, Pumpen, Elemente zur Wärmeübertragung. Regelglied Das Regelglied erzeugt aus der Regeldifferenz die Stellgröße. Das Regelglied ist Bestandteil des Reglers. Totzeit Reagiert eine Regelgröße erst nach einer bestimmten Zeit auf die Veränderungen am Stellglied, so spricht man von Regelstrecken mit Totzeit. Beispiele für solche Regelstrecken sind die Druckregelung von kompressiblen Medien oder das Nachlaufen des Mediums aus einer Rohrleitung in einen Behälter nach dem Schließen eines Ventils. Energiespeicher Aufgrund der in jeder Regelstrecke vorkommenden Energiespeicher können Regelprozesse zeitverzögert ablaufen. Deutlich wird dies bei Aufheizvorgängen in Anlagen. Rohre, Behälter und Armaturen müssen die Temperaturerhöhung ebenfalls mitmachen. Gleichzeitig erhöht sich mit steigendem Δt der Energieverlust an die Umgebung. Energiespeicher wirken sich in diesem Fall dämpfend auf den Temperaturanstieg in der Anlage aus. Stellbereich yh Die Stellgröße y eines Reglers liegt innerhalb des Stellbereichs. Dieser kann abhängig vom verwendeten Regler entsprechend definiert werden. 53

54 Grundbegriffe der Regelungstechnik Regelstrecken werden im Wesentlichen durch ihr Zeitverhalten charakterisiert. Es bestimmt den Aufwand und die Genauigkeit, mit der sich eine Regelaufgabe lösen lässt. Um diese Streckendynamik darzustellen, verwendet man die Sprungantwort der Regelstrecke. Die Sprungantwort zeigt wie die Regelgröße auf Änderungen der Stellgröße reagiert. Durch den zeitlichen Verlauf unterteilt man Regelstrecken in vier Grundtypen. Gleichzeitig muss unterschieden werden zwischen Strecken mit Ausgleich und Strecken ohne Ausgleich. Bei Strecken mit Ausgleich stellt sich ein neuer Endwert ein, während Strecken ohne Ausgleich keinen neuen Gleichgewichtszustand erreichen. P-Regelstrecken Bei P-Regelstrecken ändert sich die Regelgröße immer proportional zur Stellgröße. Die Anpassung tritt ohne zeitliche Verzögerung ein. I-Regelstrecken Eine I-Regelstrecke weist ein integrales Verhalten auf und besitzt keinen Ausgleich. Die Regelstrecke erreicht keinen Gleichgewichtszustand, wenn die Stellgröße nicht Null ist. Die Stellgröße ändert sich laufend, so dass die Regelgröße permanent steigt oder fällt. Strecken mit Totzeit Bei Regelstrecken mit Totzeit reagiert die Regelgröße erst nach einer gewissen Zeitverzögerung auf den Stelleingriff. Dadurch kommt es häufig zu Schwingungen, insbesondere dann, wenn sich Regelgröße und Stellgröße periodisch zueinander und versetzt zur Totzeit ändern. Totzeiten sind in der Regel im Verfahrensablauf bzw. im Anlagendesign begründet (Vorlaufzeiten, Nachlaufzeiten, Positionierung des Sensors, Reglers und Stellgliedes etc.). Viele dieser Einflussgrößen lassen sich durch eine entsprechende Anlagenplanung für regelungstechnische Belange optimieren. Alles andere muss über eine entsprechende Auslegung des Regelkreislaufes beeinflusst werden. Strecken mit Energiespeichern Aufgrund der in jeder Regelstrecke vorkommenden sogenannten Energiespeichern können Regelprozesse zeitverzögert ablaufen. Deutlich wird dies bei Aufheizvorgängen in Anlagen. Rohre, Behälter und Armaturen müssen die Temperaturerhöhung ebenfalls mitmachen. Gleichzeitig erhöht sich mit steigendem Δt der Energieverlust an die Umgebung. Energiespeicher wirken sich in diesem Fall dämpfend auf die Temperaturänderung aus. Den gleichen Einfluss nehmen z. B. Ausgleichsbehälter und Blasenspeicher in Hydraulikanlagen, sie verzögern die Druckänderung. Ob und wie stark Energiespeicher die Regeldynamik beeinflussen ist in jeder Anlage unterschiedlich. Bei der Auslegung des Regelkreises können sie je nach Einfluss auf den Regelkreis auch unberücksichtigt bleiben. Komplexe Regelstrecken werden meist eine Mischung aus den oben genannten vier Grundtypen mit und ohne Ausgleich. Aus diesem Grund sind die gebräuchlichsten Regler auch Kombinationen aus den oben beschriebenen Typen. 54

55 Reglerauswahl und Reglerauslegung Zur Auslegung eines Regelkreises und seiner Komponenten ist es wichtig eine genaue Analyse der Regelstrecke vorzunehmen. Dabei ist darauf zu achten, dass in einem Regelkreis Armaturen nur eine Funktion zugewiesen bekommen, um eine einwandfreie Auslegung und Betrieb zu gewährleisten. Die Auswahl des Reglers ist abhängig von der Regelstrecke (integral oder proportional), den Verzögerungen und Energiespeichern, der gewünschten Geschwindigkeit der Regelung und ob eine bleibende Regelabweichung akzeptiert werden kann. Folgende Kurzcharakteristiken können als grobe Richtlinie herangezogen werden: P-Regler werden bei einfach zu regelnden Strecken eingesetzt, bei denen eine bleibende Regeldifferenz hingenommen werden kann. I-Regler eignen sich für Strecken mit geringer Regeldynamik. Die Strecken sollten keine großen Verzögerungen enthalten. Regelaufgaben Als erste Übersicht, welche Regelungen für verschiedene Einsatzfälle zu bevorzugen sind, kann die folgende Tabelle dienen. Sie ist als grobe Richtlinie zu verstehen, jede Regelstrecke ist im konkreten Fall und seinen Anforderungen auszulegen. Anwendung Reglertyp P PI PID Druck + + Durchfluss - + Füllstand Temperatur + + PH-Wert ungeeignet nur bedingt geeignet + geeignet PD-Regler eignen sich für Strecken mit großen Verzögerungen, bei denen eine bleibende Regelabweichung nicht stört. PI-Regler erreichen ein dynamisches Regelverhalten. Sie sind auch für Strecken mit Verzögerungen einsetzbar. PID-Regler werden immer dann eingesetzt, wenn bei Strecken mit größeren Verzögerungen die Stellzeit eines PI- Reglers nicht ausreicht. PID-Regler sind die schnellsten und präzisesten Regler für komplexe Regelaufgaben. Regelglied Regelabweichung Stellgeschwindigkeit P bleibend schnell I ausgeregelt langsam PD bleibend sehr schnell PI ausgeregelt schnell PID ausgeregelt sehr schnell 55