Der Ventilsitz der Absperrklappe ist ein wichtiges Dichtungselement im Inneren der Absperrklappe. Seine Hauptfunktion besteht darin, beim Schließen der Klappe die Klappenscheibe (Ventilteller) zu berühren und eine Dichtfläche zu bilden, um das Austreten von Medium zu verhindern.Ventilsitzkann an der Innenwand des Ventilkörpers montiert oder so konstruiert werden, dass es in die Absperrklappe integriert wird, wobei durch Material und Struktur eine gute Dichtungswirkung erzielt wird.
1. Einführung in die Klassifizierung von Absperrklappensitzen
1.1 Klassifizierung nach Material
A. Elastischer, weicher Ventilsitz
Bezeichnet üblicherweise Materialien wie Gummi, Silikon, Polytetrafluorethylen (PTFE).
Vorteile: gute Dichtungsleistung, schnelle Reaktionszeit, geeignet für niedrige Temperaturen, niedrigen Druck und schwach korrosive Medien (außer PTFE).
Nachteile: geringe Verschleißfestigkeit, die Lebensdauer ist durch Materialalterung begrenzt.
B. Ventilsitz aus Metall
Hergestellt aus Edelstahl, Kohlenstoffstahl oder anderen Metallwerkstoffen.
Vorteile: hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Druckbeständigkeit, hohe Verschleißfestigkeit, geeignet für raue Arbeitsbedingungen.
Nachteile: hohe Anforderungen an die Metall-auf-Metall-Verbindung, strenge Verarbeitungsgenauigkeit und Installationsanforderungen.
C. Ventilsitz aus Verbundmaterial
Verbindet die Vorteile von Metall und weichen Materialien, indem in der Regel die Metallstruktur mit elastischen Materialien wie Graphit umhüllt wird.
Es gewährleistet nicht nur eine gute Dichtungsleistung, sondern verbessert auch die Verschleißfestigkeit und die Lebensdauer.
1.2. Klassifizierung nach Strukturform
A. Harte Rückenlehne
Ventilsitz und Ventilrückseite sind einstückig geformt und weisen eine einfache Konstruktion auf. Die Dichtfläche schließt dicht mit dem Ventilkörper ab.
Der Nachteil dieserVentilsitz mit harter RückseiteIst der Ventilsitz verschlissen oder gealtert, muss die gesamte Absperrklappe zur Reparatur zerlegt werden.
B. Abnehmbarer weicher Sitz
Derweicher VentilsitzEs verfügt über eine Schwalbenschwanzverbindung und kann demontiert und einzeln ausgetauscht werden.
Der Vorteil besteht darin, dass die Wartung einfach ist und die Lebensdauer der gesamten Absperrklappe verlängert wird.
1.3. Gemäß Sonderkonstruktion
A. Doppelt exzentrisches Absperrklappenventil
Die Drosselklappe bewegt sich im geschlossenen Zustand entlang zweier exzentrischer Achsen, um die Kontaktreibung mit dem Ventilsitz zu verringern.
Die Vorteile sind geringerer Verschleiß, verlängerte Lebensdauer des Ventilsitzes und verbesserte Dichtungsleistung.
B. Dreifach exzentrisches Absperrklappenventil
Durch die Weiterentwicklung der Konstruktion mittels doppelter Exzentrizität wird ein präziser Metall-auf-Metall-Kontakt zwischen der Drosselklappe und dem Metallventilsitz erreicht.
Es ermöglicht eine absolute Dichtheit und eignet sich für anspruchsvolle Betriebsbedingungen (wie z. B. Medien mit hoher Temperatur und hohem Druck).
Verschiedene Ventilsitzmaterialien weisen unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften auf und eignen sich für verschiedene Betriebsbedingungen. In diesem Artikel werden hauptsächlich die wichtigsten Typen, die Leistungsfähigkeit und die Anwendungsbereiche elastischer Ventilsitze untersucht und verglichen.
Gängige elastische Ventilsitzmaterialien auf dem Markt sind NBR, EPDM, VITON (FKM), Naturkautschuk (NR), Silikon (Silikonkautschuk), Polyurethan (PU), hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), HYPALON (CSM), PTFE:
2. Vergleich der Eigenschaften von Ventilsitzmaterialien
| Material | NBR (Nitrilkautschuk) | EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk) | VITON (FKM/Fluorkautschuk) | NR (Naturkautschuk) | Silikonkautschuk | PU (Polyurethan) | HNBR (hydrierter Nitrilkautschuk) | HYPALON (CSM/Chlorsulfoniertes Polyethylen-Kautschuk) | PTFE (Polytetrafluorethylen, Teflon) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ölbeständigkeit | Exzellent | Arm | Hervorragend (beständig gegen Kraftstoffe und Chemikalien) | Arm | Arm | Mäßig | Ausgezeichnet (beständig gegen Öl, Kraftstoff und Schmierstoffe) | Mäßig | Ausgezeichnet (beste Chemikalienbeständigkeit) |
| Chemische Beständigkeit | Mäßig, beständig gegen schwache Säuren und Basen. | Ausgezeichnet (beständig gegen Säuren, Basen und Oxidationsmittel) | Ausgezeichnet (beständig gegen Säuren, Basen und organische Lösungsmittel) | Mäßig | Ausgezeichnet (beständig gegen Oxidationsmittel, ungiftig) | Mäßig | Gut (beständig gegen schwache Säuren und Basen) | Ausgezeichnet (beständig gegen Säuren, Basen und Oxidationsmittel) | Ausgezeichnet (beständig gegen alle Chemikalien) |
| Temperaturbereich (°C) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (kurzzeitig bis zu 150) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | -60 ~ 230 | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| Verschleißfestigkeit | Gut | Mäßig | Gut | Ausgezeichnet (überlegene Verschleißfestigkeit) | Mäßig | Ausgezeichnet (beste Verschleißfestigkeit) | Exzellent | Gut | Schlecht (verschleißt schnell) |
| Wasserbeständigkeit | Mäßig | Hervorragend (geeignet für Heißwasser und Dampf) | Mäßig | Gut | Ausgezeichnet (Lebensmittelqualität) | Mäßig | Gut | Exzellent | Ausgezeichnet (wasserdicht) |
| Witterungsbeständigkeit (UV/Ozon) | Mangelhaft (altert schnell) | Ausgezeichnet (hohe Witterungsbeständigkeit) | Gut | Mäßig | Ausgezeichnet (extreme Witterungsbeständigkeit) | Mäßig | Ausgezeichnet (hohe Witterungsbeständigkeit) | Hervorragend (überragende Witterungsbeständigkeit) | Ausgezeichnete UV- und Alterungsbeständigkeit |
| Flexibilität | Gut | Exzellent | Mäßig | Exzellent | Exzellent | Gut | Exzellent | Gut | Hart (geringe Reibung) |
| Hauptanwendungen | Kraftstoff, Schmieröl, Hydraulikölsysteme, Industriedichtungen | Wasserversorgungs- und Abwassersysteme, Chemikalienleitungen, Dampfsysteme, Außengeräte | Hochtemperatur-Chemikalienanwendungen, Kraftstoffsysteme, Luft- und Raumfahrt, Petrochemie | Bergbau, verschleißfeste Ausrüstung, mechanische Auskleidungen | Lebensmittel, Pharmazeutika, Elektronikdichtung, Hoch- und Tieftemperaturanwendungen | Mechanische Dichtungen, verschleißfeste Ausrüstung, Bergbau, Hydrauliksysteme | Petrochemie, Automobilindustrie, Hochtemperatur-Öldichtungen | Chemische Industrie, korrosive Umgebungen, Außengeräte, ozonbeständige Abdichtung | Stark korrosive Chemikalien, Pharmazeutika, lebensmittelkonforme Dichtungen, Hochtemperaturdichtungen |
3. Geeignete Arbeitsbedingungen für Ventilsitzmaterialien
| Material | Kraftstoff-/Ölbeständigkeit | Säure-/Basenbeständigkeit | Hochtemperaturbeständigkeit | Tieftemperaturbeständigkeit | Wasserbeständigkeit | Verschleißfestigkeit | Witterungsbeständigkeit (Außenbereich, Ozon) | Lebensmittelqualität |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NBR | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| EPDM | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| VITON | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| Silikon | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| HNBR | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| HYPALON | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| PTFE | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
4. Empfehlungen zur Materialauswahl
• Für Anwendungen mit Kraftstoffen, Ölen oder Hydraulikölen → NBR, HNBR, VITON
• Für Säure-/Basen- und Chemikalienbeständigkeit → EPDM, Hypalon, Viton, PTFE
• Für hohe Temperaturbeständigkeit (>150 °C) → VITON, Silikon, HYPALON, PTFE
• Für Tieftemperaturanwendungen (<-40 °C) → Naturkautschuk, Silikon, PTFE
• Für hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit (Bergbau, Maschinenbau) → NR, PU, HNBR
• Für Trinkwasser- und Lebensmittelanwendungen → EPDM, Silikon, PTFE
• Für Außenanwendungen und Ozonbeständigkeit → EPDM, Hypalon, Silikon, PTFE
5. Schlussfolgerung
• NBR (Nitrilkautschuk): Am besten geeignet für Anwendungen auf Ölbasis wie Kraftstoff, Hydrauliköl, jedoch ungeeignet für hohe Temperaturen und Säuren/Basen.
• EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk): Ideal für Wasseraufbereitungs-, Chemie- und Dampfsysteme; sehr witterungsbeständig, aber nicht ölbeständig.
• VITON (Fluorkautschuk): Hervorragend geeignet für hohe Temperaturen, starke Säuren/Basen und Kraftstoffanwendungen.
• NR (Naturkautschuk): Hervorragende Abriebfestigkeit, wird im Bergbau und Maschinenbau eingesetzt, ist aber nicht beständig gegen Chemikalien.
• Silikonkautschuk: Hervorragend geeignet für hohe/niedrige Temperaturen, lebensmittelsichere Anwendungen, jedoch geringe Verschleißfestigkeit.
• PU (Polyurethan): Am besten geeignet für extreme Verschleißfestigkeit, verwendet in Hydraulikdichtungen und im Bergbau.
• HNBR (Hydrierter Nitrilkautschuk): Besser als NBR bei hohen Temperaturen und Verschleiß, wird in der petrochemischen Industrie eingesetzt.
• HYPALON (CSM/Chlorsulfoniertes Polyethylen-Kautschuk): Beste Eigenschaften hinsichtlich Säure-/Basenbeständigkeit und Witterungseinflüssen, ideal für chemikalien- und ozonbeständige Abdichtungen.
• PTFE (Polytetrafluorethylen): Das chemisch beständigste Material, ideal für hohe Temperaturen, korrosive Umgebungen und die Lebensmittelverarbeitung.