2- und 3-Weg-Hubventile

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1 2- und 3-Weg-ubventile Inhaltsverzeichnis Einleitung Projektierung 2 Durchflusskennlinien 2 Prinzipien der Durchflussregelung 3 ydraulische Schaltungen 4 Auslegung und Bemessung Kavitations-Diagramme 5 Auslegung bei Verwendung von Glykol 6 Auslegung in Niederdruck-Dampfanwendungen 6 Bemessungsdiagramm für 2- und 3-Weg-ubventile 7 Auswahl ubventile 8 Auswahl ubantriebe 8 P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten / 2

2 Einleitung Projektierung Relevante Informationen Schliessdrücke Abstände der Rohrleitungen 2-Weg-ubventile Die Daten, Informationen und Grenzwerte auf den Datenblättern der ubventile und ubantriebe sind zu berücksichtigen bzw. einzuhalten. aximale Schliessdrücke s sind abhängig von der Ventilgrösse und der Antriebskraft. Die Werte aus allen Ventil-Antriebs-Kombinationen sind in der Schliessdrucktabelle «Übersicht Ventil-Antriebs-Kombinationen» zu finden. Die für die Projektierung benötigten, minimalen Abstände der Rohrleitungen zu den Wänden und Decken hängen nebst den Ventilabmessungen auch vom gewählten Antrieb ab. Die asse sind in den Datenblättern «ubventile» definiert. 2-Weg-ubventile sind als Drosselorgan vorzugsweise im Rücklauf vorzusehen. Dies führt zu geringeren thermischen Beanspruchungen der Dichtungselemente in der Armatur. Die vorgeschriebene Durchflussrichtung ist einzuhalten. 3-Weg-ubventile inweis Das 3-Weg-ubventil darf nicht als! Verteilventil eingesetzt werden. Schmutzfilter Absperrorgane Wasserqualität 3-Weg-ubventile sind ischorgane. Die Durchflussrichtung ist in jedem Lastfall einzuhalten. Der Einbau im Vor- oder Rücklauf ist von der gewählten hydraulischen Schaltung abhängig. Bei der Umlenkschaltung wird empfohlen, eine Abgleichdrossel in der Bypass-Leitung vorzusehen. ubventile sind Regelorgane. Damit sie die Regelaufgaben auch längerfristig erfüllen können, werden Schmutzfilter empfohlen. Es ist darauf zu achten, dass genügend Absperrorgane eingebaut werden. Die Bestimmungen gemäss VDI 2035 bezüglich Wasserqualität sind einzuhalten. Durchflusskennlinien 2-Weg-ubventil Die Kennlinie ist gleichprozentig, mit einem Kennlinienfaktor n(gl) = 3. Dies garantiert im erhöhten Teillastbereich ein stabiles Regelverhalten. Im unteren Öffnungsbereich zwischen 0 30% ub ist der Verlauf linear. Dies gewährleistet ein ausgezeichnetes Regelverhalten, auch im unteren Teillastbereich, siehe Grafik rechts. 0% ub 3-Weg-ubventil mit gleichprozentigem Regelpfad (Ventile 5..B, 7..R, 7..N, 7..S) Gleiches Verhalten über den Regelpfad A AB wie bei den 2-Weg-ubventilen. Der Bypass B AB weist den gleichen k vs -Wert auf wie der Regelpfad. Die Kennlinie im Bypass ist linear, siehe Grafik rechts. 0% ub 3-Weg-ubventil mit linearem Regelpfad (Ventile 7..W..S, 7..X..S, 7..Y..S) Regelpfad A AB und Bypass B AB weisen beide eine lineare Kennlinie und den gleichen k vs -Wert auf, siehe Grafik rechts. inweis Die Durchflusskennlinien werden durch Profilierung / Geometrie des Schliesskörpers erreicht. 0% ub 2 / 2 P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten

3 Einleitung Prinzipien der Durchflussregelung Flussrichtung Die Flussrichtung des ediums verläuft immer gegen den Regelpfad schliessenden Kegel. 2-Weg-ubventil mit Schliesspunkt unten Legende Ventilstössel 2 Spindeldurchführung 3 Spindelführung 4 Schliesskörper 5 Ventilsitz (A AB) 6 Armatur 5 6 A Schnitt eines 6..S AB 3-Weg-ubventil mit Schliesspunkt oben 2 Legende A AB Ventilstössel 2 Spindeldurchführungen 3 Ventilsitz (A AB) 4 Schliesskörper 5 Ventilsitz Bypass (B AB) 6 Axiale Sicherung Schliesskörper 7 Armatur 6 7 Schnitt eines 7..N B Teildruckreduziertes 2-Weg-ubventil mit Schliesspunkt unten Legende Ventilstössel 2 Spindelführung 3 Kolbenführung 4 Schliesskörper 5 Ventilsitz (A AB) 6 Armatur 5 6 A Schnitt eines 6..SP AB Funktion Die Teildruckreduzierung entsteht dadurch, dass der Eingangsdruck des ediums (von Port A), mittels Bohrung im Schliesskörper auch auf die Gegenseite des Schliesskörpers wirkt. Der Antrieb muss nur noch die Presskraft für die Dichtheit des Kolbens im Sitz aufbringen. Dadurch können viel höhere Schliessdrücke erreicht werden als bei nicht-teildruckreduzierten Ventilen. P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten 3 / 2

4 Einleitung ydraulische Schaltungen Regelverhalten VR VR VR Damit ein Ventil ein gutes Regelverhalten erlangt und somit eine hohe Lebensdauer des Stellglieds gewährleistet werden kann, bedarf es einer richtigen Auslegung des Ventils mit der korrekten Ventilautorität. Die Ventilautorität a v ist das ass für das Regelverhalten des Ventils im Zusammenspiel mit dem hydraulischen Netz. Die Ventilautorität ist das Verhältnis zwischen dem Differenzdruck des voll geöffneten Ventils bei Nenndurchfluss und dem max. auftretenden Differenzdruck des geschlossenen Ventils. Je höher die Ventilautorität, desto besser das Regelverhalten. Je kleiner VR VR VR die Ventilautorität a v wird, desto mehr weicht das Betriebsverhalten des Ventils von der Linearität ab, d.h. desto schlechter verhält sich die Volumenstromregelung. In der Praxis wird ein a v von >0.5 angestrebt. Differenzdrücke v00 bei voll geöffnetem ubventil Schaltung 2-Weg-ubventile: 4..B / 6..R / 6..N / 6..S / 6..SP / 6..W..S / 6..X..S Drosselschaltung Einspritzschaltung mit Drosselorgan v00 > / 2 Typische Werte: 5 kpa < v00 < 200 kpa v00 > / 2 Typische Werte: 0 kpa < v00 < 50 kpa 3-Weg-ubventile: 5..B / 7..R / 7..N / 7..S / 7..W..S / 7..X..S / 7..Y..S Umlenkschaltung Beimischschaltung Einspritzschaltung mit 3-Weg-ubventil v00 > V Typische Werte: 5 kpa < v00 < 50 kpa v00 > V Typische Werte: v00 > 3 kpa (bei drucklosem Verteiler). Andere Beimischschaltungen: 3 kpa < v00 < 30 kpa V + V2 0 Typische Werte: v00 > 3 kpa V V V V V Geographische Darstellung VR VR V V 0 V V V 0 0 V V V V V2 V2 V2 V2 Synoptische Darstellung V V V V V V 0 V V 0 0 V V V V V2 V2 V2 V2 Legende: Differenzdruck an der jeweiligen Abzweigung ubventil, 2-Weg, mit ubantrieb Vorlauf Δp VR (Vorlauf / Rücklauf) bei Nennlast ubventil, 3-Weg, mit ubantrieb... Differenzdruck im mengenvariablen Teil bei Rücklauf Δp V Nennlast (z.b. Tauscher) Pumpe Rückschlagventil Abgleichdrossel V V V V V2 V2 V V 0 0 V V V2 V2 4 / 2 P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten V V V V 0 0

5 Auslegung und Bemessung Kavitations-Diagramme Kavitation Kavitation erhöht den Verschleiss von Ventilkegel und Sitz und kann zudem störende Geräusche verursachen. Um Kavitation zu vermeiden, wird empfohlen, die in der Tabelle ubventile Technische Daten ) angegebenen Differenzdruckwerte nicht zu überschreiten und die in folgenden Diagrammen aufgeführten maximalen Differenzdruckwerte zu den statischen Drücke einzuhalten. Richtwerte für einen geräuscharmen Betrieb in LK-Anlagen sind ediumsgeschwindigkeiten von -2 m/s ) Im Produkt- und Preiskatalog. Siehe auch die Übersicht Ventil-Antriebs-Kombinationen oder die ontageanleitungen Kavitations-Diagramm Ventile bis 20 C bei unterschiedlichen Wassertemperaturen '600 '400 Statischer Vordruck P (kpa) '200 ' Differenzdruck über Ventil (kpa) Beispiel: Bei eisswasser 20 C und einem Vordruck von 600 kpa ist ein maximaler Differenzdruck max von 20 kpa zulässig. 2'500 Kavitations-Diagramm Ventile bis 50 C bei unterschiedlichen Wassertemperaturen 2'000 Statischer Vordruck P (kpa) '500 ' '000 Differenzdruck über Ventil (kpa) P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten 5 / 2

6 Auslegung und Bemessung Auslegung bei Verwendung von Glykol Um den Gefrierpunkt des Wassers zu reduzieren, wurden früher dem Wasser Salze beigemischt; man sprach von Soleanwendungen. eute verwendet man Glykole und spricht von Kälteträgern. Je nach Konzentration der verwendeten Kälteträger (Glykolart) und der ediumstemperatur variiert die Dichte des Wasser-/Glykol-Gemischs zwischen 9%. Die daraus resultierende Volumenabweichung ist kleiner als die zulässige engentoleranz des k vs -Wertes des Ventils (von ± 0% nach VDE 273) und muss in der Regel nicht berücksichtigt werden, auch wenn Glykole einen leicht erhöhten k v -Wert benötigen. Je nach Glykolart muss die Verträglichkeit mit den verwendeten Ventilmaterialen gewährleistet sein und die zugelassene maximale Konzentration darf nicht überschritten werden. Rundungsregeln In der Praxis entspricht der gewünschte k v -Wert nie exakt dem verfügbaren k vs -Wert eines Ventils. Bei der Auswahl des Ventils wird somit das nächst kleinere oder nächst grössere Ventil ausgewählt. Dabei können zwei Situationen entstehen:. Der gewünschte k v -Wert liegt nicht genau zwischen zwei k vs -Werten. Es wird entsprechend auf- oder abgerundet. Beispiel Gesucht wird ein Ventil mit einem k v -Wert von 4.8 m 3 /h. Es stehen die k vs -Werte 4 m 3 /h und 6.3 m 3 /h zu Verfügung und so wird ein k vs -Wert von 4 m 3 /h gewählt. 2. Der gewünschte -Wert liegt genau zwischen zwei k vs -Werten. Es empfiehlt sich wie folgt zu wählen: 2-Weg Ventil den kleineren k vs -Wert 3-Weg Ventil den grösseren k vs -Wert Beispiel Gesucht wird ein Ventil mit einem k v -Wert von 5.5 m 3 /h. Es stehen die k vs -Werte 4 m 3 /h und 6.3 m 3 /h zu Verfügung. Für das 2-Weg-Ventil wie demnach ein k vs -Wert von 4 m 3 /h und für das 3-Weg-Ventil einen k vs -Wert von 6.3 m 3 /h gewählt. Auslegung in Niederdruck-Dampfanwendungen Anordnung und Einbaulage Ein störungsfreier Betrieb in Dampfanwendungen hängt von der richtigen Einbaulage und Auslegung des Regelventils ab. Entscheidend ist auch die Anordnung der Dampfrohrleitung und die Positionierung des Kondensatableiters. Restriktionen Belimo Regelventile dürfen in Dampfanwendungen nur im unterkritischen Dampf- Drucerhältnis, zwischen 0 und 0.4, und nur mit gleichprozentiger Ventilkennlinie verwendet werden (ediumsgeschwindigkeit v max. 50 m/s). Installationen mit einem resultierenden Drucerhältnis im überkritischen Bereich zwischen 0.4 und, sind mit Belimo Ventilen nicht erlaubt. Drucerhältnis p (abs) p 2 (abs) p (abs) Druckangaben in absoluten Drücken V / V (max) Drucerhältnis (p p 2 ) / p 6 / 2 P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten

7 Auslegung und Bemessung Bemessungsdiagramm für 2- und 3-Weg-ubventile v00 [bar] [m 3 /h] k vs DN / / / / / [l/s] v00 [kpa] max aximal zulässiger Differenzdruck für lange Lebensdauer über dem Regelpfad, bezogen auf den ganzen Öffnungsbereich. v00 Differenzdruck bei voll geöffnetem ubventil 00 Nenndurchfluss bei v00 s Schliessdruck, bei dem der ubantrieb die Armatur, bezogen auf die entsprechende Leckage Klasse, noch dicht schliessen kann. Formel k vs k v = k vs [m 3 /h] 00 [m 3 /h] v00 [kpa] 00 v P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten 7 / 2

8 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Projektierungshinweise Auslegung und Bemessung Auswahl ubventile Druckklasse / zulässiger Druck p s PN6 PN6 PN25 PN40 ax. Differenzdruck max [kpa] Ventilausführung (2-Weg / 3-Weg) Flansch (ISO ) Aussengewinde (ISO 228) Ventilkennlinie Regelpfad A AB Bypass B AB ubventil k vs DN ax. Schliessdrücke s 6..R 7..R 4..B 5..B 6..N 7..N 6..W..S 7..W..S 6..S 7..S 6..SP Abhängig von der Antriebskraft Werte in der Schliessdrucktabelle «Übersicht Ventil-Antriebs-Kombinationen» 6..X..S 7..X..S 7..Y..S Auswahl ubantriebe Alle Kombinationsmöglichkeiten mit ubantrieben und deren erreichte Schliessdrücke siehe «Übersicht Ventil-Antriebs-Kombinationen» Ausführliche Informationen zu ubantrieben siehe Datenblätter der ubantriebe 8 / 2 P6-ubventile de v Änderungen vorbehalten

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