Ein Rückschlagventil und ein Kugelhahn sind nicht zwei Varianten desselben Bauteils. Ein Rückschlagventil lässt Flüssigkeit in eine Richtung durch und schließt von selbst, wenn die Strömung sich umkehren will; niemand bedient es. Ein Kugelhahn ist ein von Hand betätigtes Absperrorgan: Eine Vierteldrehung (90°) des Griffs öffnet oder schließt die Leitung, und er bleibt dort, wo man ihn lässt. In den meisten Pumpenleitungen braucht man beide, hintereinander, mit zwei verschiedenen Aufgaben. Dieser Artikel erklärt, was jedes von beiden tut, wohin es gehört und wie Sie zwischen den drei Arten von Rückschlagventilen wählen, die wir fertigen.
- Ein Rückschlagventil schützt automatisch gegen Rückfluss. Mit einem Kugelhahn öffnen und schließen Sie die Leitung gezielt.
- Ein Kugelhahn kann die Aufgabe des Rückschlagventils nicht übernehmen, und ein Rückschlagventil kann die Aufgabe des Kugelhahns nicht übernehmen.
- Auf der Druckseite einer Pumpe ist die übliche Reihenfolge: Pumpe, dann Rückschlagventil, dann Kugelhahn.
- Federbelastetes Rückschlagventil, waagerechte Rückschlagklappe und Flansch-Rückschlagklappe unterscheiden sich vor allem darin, wie sie schließen und in welcher Lage sie eingebaut werden können.
Was ein Rückschlagventil leistet
Ein Rückschlagventil, auch Rückflussverhinderer genannt, ist ein selbsttätiges Ventil, das öffnet, wenn das Fluid in der vorgesehenen Richtung strömt, und schließt, wenn die Strömung stoppt oder sich umkehren will. Es gibt keinen Handgriff und keinen Antrieb. Das Schließelement, eine Klappe oder ein Kolben, bewegt sich durch das Fluid selbst, sodass das Ventil arbeitet, ob jemand die Leitung beobachtet oder nicht.
Seine Aufgabe ist der Schutz. Wenn eine Pumpe stoppt, will die Flüssigkeitssäule stromabwärts durch sie zurücklaufen und das Laufrad rückwärts drehen. Wenn zwei Pumpen an einer gemeinsamen Sammelleitung hängen, drückt die laufende Pumpe Strömung rückwärts durch ihren stillstehenden Partner, wenn nichts sie aufhält. Wenn eine Leitung senkrecht ansteigt, will das, was darüber ist, nach unten ablaufen. In jedem dieser Fälle schließt ein Rückschlagventil nahe an der Quelle, bevor die Rückströmung in Gang kommt. Den Fall des Pumpenwechsels haben wir ausführlicher in unserem Artikel zu Ventilen in Kühlmittelverteilereinheiten behandelt, wo redundante Pumpen das Rückschlagventil zu einem Standardbauteil machen.
Eine Namensfalle ist vorab zu klären. Ein Kugelrückschlagventil ist ein Rückschlagventil, dessen Schließelement eine lose Kugel ist, die sich bei Strömungsumkehr gegen die Strömung auf den Sitz setzt; trotz des Namens ist es kein Kugelhahn und hat keinen Handgriff. Unsere verwenden einen federbelasteten Kolben oder eine Klappe an einem Scharnier statt einer Kugel.
Rückschlagventile unterscheiden sich darin, wie sich das Schließelement bewegt. Bei einer Rückschlagklappe schwingt eine Klappe an einem Scharnier mit der Strömung auf und fällt durch die Schwerkraft zu, weshalb die Einbaulage wichtig ist: Das Ventil muss so montiert sein, dass die Schwerkraft das Schließen unterstützt. Bei einem federbelasteten Rückschlagventil wird ein Kolben durch eine Feder zugedrückt, sodass es im Moment der Strömungsumkehr schließt und nicht auf die Schwerkraft angewiesen ist. Wir fertigen beide, und die Wahl zwischen ihnen wird weiter unten in diesem Artikel behandelt.
Was ein Kugelhahn leistet
Ein Kugelhahn ist ein von Hand betätigtes Absperrventil. Eine Kugel mit einer Bohrung sitzt zwischen zwei Sitzen; drehen Sie den Griff eine Vierteldrehung (90°), und die Bohrung fluchtet mit dem Rohr, drehen Sie ihn zurück, und die volle Seite der Kugel sperrt die Bohrung. Er ist dafür gedacht, ganz offen oder ganz geschlossen zu sein. Er schließt nicht von selbst, ihm ist egal, in welche Richtung das Fluid strömt, und er hält seine Stellung, bis jemand sie ändert.
Seine Aufgabe ist die Steuerung durch einen Menschen: einen Strang für Wartungsarbeiten absperren, eine Pumpe absperren, damit ein Rückschlagventil oder ein Schmutzfänger gewartet werden kann, einen Tiefpunkt entleeren, einen Kreislauf befüllen. Ein Kugelhahn mit vollem Durchgang, bei dem die Bohrung der Kugel der Rohrbohrung entspricht, fügt im geöffneten Zustand sehr wenig Widerstand hinzu, weshalb er die übliche Wahl für die Absperrung in Leitungen ist, in denen der Druckverlust zählt. Wofür ein Kugelhahn nicht gedacht ist, ist das Drosseln. Teilweise offen gelassen, drückt sich die Strömung an der Kante der Kugel vorbei und verschleißt den weichen Sitz in einem Muster, das schließlich dazu führt, dass das Ventil nicht mehr dichtet, wenn Sie es dann schließen.
Unsere zweiteiligen Kugelhähne sind in CF8 oder CF8M mit einem dicht verschweißten Gehäuse gegossen, statt einer Gewinde- oder Schraubverbindung am Gehäuse, in Größen von 1/4″ bis 4″, mit 1000 WOG, PTFE-Sitzen und vollem Durchgang ausgelegt. Die Ausführung V-2B mit stärkerer Wandung ist für −20°C bis 180°C ausgelegt. Warum die Gehäuseverbindung geschweißt statt geschraubt ist und was dadurch entfällt, ist das Thema unseres Artikels zum Hochleistungs-Kugelhahn 1000 WOG; die Produktdetails finden Sie auf der Seite zweiteiliger Kugelhahn.
Rückschlagventil oder Kugelhahn: die Unterschiede, auf die es ankommt
Die Tabelle unten stellt beide nebeneinander. Kurz gesagt: Das eine ist automatischer Schutz, das andere manuelle Steuerung, und die Frage ist fast nie, welches man kauft, sondern wohin jedes gehört.
| Rückschlagventil | Kugelhahn | |
|---|---|---|
| Zweck | Rückströmung verhindern | Leitung bei Bedarf öffnen oder schließen |
| Betätigung | Selbsttätig; das Fluid bewegt die Klappe oder den Kolben | Handgriff mit Vierteldrehung (90°) von Hand oder ein Antrieb |
| Strömungsrichtung | Nur in eine Richtung; ein Pfeil am Gehäuse zeigt, in welche | In beide Richtungen |
| Einbaulage | Rückschlagklappe: waagerecht oder senkrecht mit Aufwärtsströmung. Federbelastetes Rückschlagventil: nicht von der Schwerkraft abhängig; Einbaulage bei der Bestellung bestätigen | Beliebige Einbaulage |
| Kann es teilweise offen bleiben? | Keine Einstellung; es schwebt mit der Strömung | Nicht empfohlen; Drosseln in Teilöffnung verschleißt die Sitze |
| Typische Stelle in einer Pumpenleitung | Unmittelbar hinter der Pumpe | Hinter dem Rückschlagventil und auf der Saugseite, zur Absperrung |
| Was schiefgeht, wenn man das falsche verwendet | Ein Kugelhahn an dieser Stelle bietet keinen Rückflussschutz, wenn niemand da ist, um ihn zu schließen | Ein Rückschlagventil an dieser Stelle lässt sich für die Wartung weder öffnen noch schließen |
Wann Sie ein Rückschlagventil, einen Kugelhahn oder beides brauchen
Sie brauchen ein Rückschlagventil überall dort, wo die Strömung sich nie umkehren darf, und einen Kugelhahn überall dort, wo jemand die Leitung absperren muss. Auf der Druckseite einer Pumpe heißt das: beides. Das Rückschlagventil kommt so nah an die Pumpe wie praktikabel, damit die Flüssigkeitssäule den kürzestmöglichen Weg zurücklegt, bis sie auf eine geschlossene Klappe trifft. Der Kugelhahn kommt dahinter, sodass Rückschlagventil, Pumpe und ein eventueller Schmutzfänger für die Wartung abgesperrt werden können, ohne das System zu entleeren. Ein zweiter Kugelhahn auf der Saugseite vervollständigt die Absperrung.
In manchen Fällen spricht mehr für die eine oder die andere Lösung:
- Redundante Pumpen an einer gemeinsamen Sammelleitung. Ein Rückschlagventil an jedem Druckanschluss verhindert, dass die laufende Pumpe die Strömung rückwärts durch die stillstehende kurzschließt. Mit den Absperr-Kugelhähnen lässt sich eine Pumpe wechseln, während die andere weiterläuft.
- Senkrechte Steigleitungen und Druckerhöhungs- oder Brunnenpumpensysteme. Ein federbelastetes Rückschlagventil, weil die Feder den Kolben ohne Hilfe der Schwerkraft schließt; bestätigen Sie Einbaulage und Strömungsrichtung bei der Bestellung mit uns.
- Leitungen, die empfindlich auf Wasserschlag reagieren. Ein federbelastetes Rückschlagventil, weil das schnelle Schließen durch die Feder die Rückströmung stoppt, bevor sich die Druckwelle aufbaut. Eine Rückschlagklappe schließt langsamer.
- Waagerechte Leitungen, in denen Sie keine Feder im Strömungsweg wünschen. Eine waagerechte Rückschlagklappe, mit dem Deckel nach oben montiert, damit die Klappe von selbst zufällt.
- Größere Leitungen mit Flansch und Wasserwerke. Eine Flansch-Rückschlagklappe, die sich zur Wartung aus der Leitung ausschrauben lässt und eine verschraubte Haube hat, sodass die Klappe geprüft werden kann, ohne das Rohr zu durchtrennen.
- Eine Entleerung, ein Füllanschluss, ein Abzweig zu einem Manometer. Nur ein Kugelhahn. Hier braucht nichts automatischen Rückflussschutz; es braucht jemanden, der ihn öffnen und schließen kann.
Auswahl zwischen federbelastetem Rückschlagventil, waagerechter Rückschlagklappe und Flansch-Rückschlagklappe
Wir fertigen drei Edelstahl-Rückschlagventile, und die Unterschiede zwischen ihnen sind handfest, nicht subtil: wie das Ventil schließt, in welcher Lage es eingebaut werden kann, welchen Größenbereich es abdeckt und wie es mit dem Rohr verbunden wird. Die Tabelle stammt von den drei Produktseiten; die Links führen zu den vollständigen Spezifikationen und Maßblättern.
| Federbelastetes Rückschlagventil | Waagerechte Rückschlagklappe | Flansch-Rückschlagklappe | |
|---|---|---|---|
| Schließverhalten | Federbelasteter Kolben; schließt im Moment der Strömungsumkehr | Klappe am Scharnier schließt durch Schwerkraft und Rückströmung | Klappe am Scharnier schließt durch Schwerkraft und Rückströmung |
| Einbau | Nicht auf waagerechte Leitungen beschränkt; Einbaulage bei der Bestellung bestätigen | Waagerecht mit Deckel oben oder senkrecht mit Aufwärtsströmung | Waagerecht mit Deckel oben |
| Größen | 1/2″ bis 2″, sechs Größen | 1/2″ bis 3″, acht Größen | 2″, 3″ und 4″ |
| Gehäusewerkstoff | CF8 oder CF8M; Feder aus SS304 oder SS316 | CF8M | CF8 oder CF8M |
| Anschlussart | Gewinde PT, NPT oder PF | Innengewinde PT; NPT und andere auf Bestellung gefertigt | Mit Flansch, ASME B16.5 Class 150 oder JIS B2220 10K |
| Druckstufe | Siehe Produktseite | 200 PSI WOG | Nach Flanschklasse |
| Prüfung | Jede Einheit wird vor dem Versand dichtheitsgeprüft | Jede Einheit wird vor dem Versand dichtheitsgeprüft; nach API 598 geprüft | Jede Einheit wird vor dem Versand dichtheitsgeprüft |
| Geeignet für | Enge Einbauräume in der Leitung, Steigleitungen, Pumpen-Druckseite und Ansaugen | Waagerechte Pumpen-Druckseite, chloridhaltige Leitungen | Pumpen-Druckseite, kommunale Wasserversorgung und Wasseraufbereitung, Rohrleitungen in Meerwassernähe |
Ist die Leitung waagerecht und wünschen Sie den einfachstmöglichen Mechanismus, hat die Rückschlagklappe nichts einzustellen und keine Feder, die ermüdet. Ist die Leitung senkrecht, der Platz knapp oder Wasserschlag ein Thema, beantwortet das federbelastete Rückschlagventil alle drei auf einmal. Die Flansch-Rückschlagklappe ist die Wahl, wenn die Leitung bereits mit Flanschen ausgeführt ist und Sie das Ventil ausschrauben oder die Haube öffnen wollen, statt das Rohr zu durchtrennen. Welche Sie auch wählen, folgen Sie dem in das Gehäuse eingegossenen Strömungspfeil; ein verkehrt herum eingebautes Rückschlagventil wirkt wie ein Blindstopfen.
Häufige Fehler mit Rückschlagventilen und Kugelhähnen
Das sind die Fehler, die in Anfragen und in Schadensberichten ankommen. Keiner davon ist außergewöhnlich.
- Einen Kugelhahn einsetzen, wo ein Rückschlagventil nötig ist. Ein geschlossener Kugelhahn stoppt Rückfluss, aber nur, solange er geschlossen ist. In dem Moment, in dem er für den normalen Durchfluss geöffnet wird, bietet er beim Ausfall der Pumpe keinen Schutz. Rückflussschutz muss automatisch sein.
- Ein Rückschlagventil einsetzen, wo ein Kugelhahn nötig ist. Ein Rückschlagventil lässt sich nicht schließen, um einen Abschnitt abzusperren. Wenn Sie an der Leitung arbeiten müssen, brauchen Sie ein Ventil mit Handgriff.
- Eine Rückschlagklappe in eine senkrechte Leitung mit Abwärtsströmung einbauen. Die Schwerkraft hält die Klappe dann offen, statt sie zu schließen, und das Ventil setzt nicht zuverlässig auf. Verwenden Sie ein federbelastetes Rückschlagventil, oder bauen Sie die Rückschlagklappe so ein, dass die Strömung aufwärts verläuft.
- Den Pfeil ignorieren. Jedes Rückschlagventil hat einen in das Gehäuse eingegossenen Strömungspfeil. Gegen ihn eingebaut, bleibt das Ventil geschlossen.
- Mit einem Kugelhahn drosseln. Ein teilweise offener Kugelhahn verschleißt seine Sitze. Wenn Sie den Durchfluss regeln müssen, ist das ein anderes Ventil; ein Kugelhahn ist für auf oder zu.
- WOG als Dampfnennwert lesen. WOG ist ein Kaltbetriebsdruck für Wasser, Öl und Gas. Er sagt nichts über Heißbetrieb oder Dampf aus.
- Aus Preisgründen CF8 für einen Einsatz mit Chloriden vorgeben. Die Ersparnis ist klein gegenüber einem angegriffenen Gehäuse. Wenn das Fluid Chloride führt, geben Sie für Rückschlagventil und Kugelhahn CF8M vor.
Werkstoffe und Nennwerte, die Sie bei beiden Ventilen sehen
Dieselben zwei Güten und dieselben Konventionen für die Nennwerte erscheinen bei Rückschlagventilen wie bei Kugelhähnen, daher lohnt es sich, sie einmal zu lesen. CF8 und CF8M sind Edelstahl-Gussgüten, die in ASTM A351 definiert sind. CF8 ist die Gussvariante von 304; CF8M ist die Gussvariante von 316, und das M steht für das enthaltene Molybdän. Molybdän verbessert die Beständigkeit gegen Lochfraß in chloridhaltigen Fluiden, was die International Molybdenum Association in ihrem Hinweis zu Edelstählen mit Molybdän erläutert. CF8 ist die Standardwahl für Wasser, Luft und den allgemeinen Einsatz; CF8M ist die Güte, die für Leitungen in Meerwassernähe, mit Sole oder mit chemisch aggressiven Medien vorzugeben ist.
Druckangaben gibt es in zwei Formen. Ein WOG-Wert, etwa die 1000 WOG bei unseren zweiteiligen Kugelhähnen oder die 200 WOG bei der waagerechten Rückschlagklappe, ist ein Kaltbetriebsdruck für Wasser, Öl und Gas bei Umgebungstemperatur. Eine Flanschklasse, etwa Class 150, ist eine Druck-Temperatur-Nennklasse, die in ASME B16.34 definiert ist, wobei die Flanschmaße selbst durch ASME B16.5 festgelegt sind; unsere Flansch-Rückschlagklappe ist nach Class 150 oder nach dem japanischen JIS-10K-Muster gebohrt, und die Baulänge ist in beiden Fällen gleich. Flansch-Rückschlagventile als Kategorie werden von API 594 erfasst. Die Prüfung vor dem Versand folgt API 598, der Norm für Ventilprüfung und -abnahme; jedes Ventil, das wir versenden, ob Rückschlag- oder Kugelhahn, wird zuerst dichtheitsgeprüft, die Rückschlagklappe SC wird nach API 598 geprüft, und ein Werkstoffzeugnis für den Gehäusewerkstoff ist auf Anfrage erhältlich.
FAQ
Kann ein Kugelhahn als Rückschlagventil verwendet werden?
Nein. Ein Kugelhahn stoppt die Strömung nur, solange jemand ihn geschlossen hat. Wenn er im Normalbetrieb offen ist, lässt er die Strömung in beide Richtungen durch und bietet daher keinen Schutz, wenn eine Pumpe stoppt und die Leitung rückwärts laufen will. Ein Rückschlagventil schließt im Moment der Strömungsumkehr von selbst, ohne dass jemand anwesend sein muss. Wenn Sie Rückflussschutz brauchen, bauen Sie ein Rückschlagventil ein; wenn Sie die Leitung zusätzlich absperren müssen, bauen Sie dahinter einen Kugelhahn ein. Die beiden sind kein Ersatz füreinander.
Brauche ich ein Rückschlagventil, wenn ich schon einen Kugelhahn habe?
Wenn die Leitung beim Stillstand der Pumpe rückwärts strömen kann, ja. Der Kugelhahn gibt Ihnen die Möglichkeit, die Leitung von Hand zu schließen; automatisch tut er nichts. Auf der Druckseite einer Pumpe ist die übliche Anordnung zuerst das Rückschlagventil, so nah an der Pumpe wie praktikabel, dann der Kugelhahn zur Absperrung. An einer einfachen Entleerung, einem Füllanschluss oder einem Manometerabzweig, wo nichts automatischen Schutz braucht, genügt ein Kugelhahn allein.
Welches Rückschlagventil funktioniert in einem senkrechten Rohr?
Ein federbelastetes Rückschlagventil ist zum Schließen nicht auf die Schwerkraft angewiesen und deshalb nicht auf waagerechte Leitungen beschränkt; bestätigen Sie Einbaulage und Strömungsrichtung bei der Bestellung. Eine Rückschlagklappe hängt von der Schwerkraft ab, damit die Klappe zufällt, und ist deshalb für waagerechte Leitungen mit dem Deckel oben gebaut oder für senkrechte Leitungen nur dort, wo die Strömung aufwärts verläuft. In einer senkrechten Leitung mit Abwärtsströmung setzt eine Rückschlagklappe nicht zuverlässig auf. In jedem Fall ist das Ventil so einzubauen, dass der Pfeil am Gehäuse in Strömungsrichtung zeigt.
Wo sitzt das Rückschlagventil im Verhältnis zur Pumpe und zum Kugelhahn?
Unmittelbar hinter der Pumpe, vor dem Absperr-Kugelhahn. Das Rückschlagventil nahe an der Pumpe zu platzieren gibt der Flüssigkeitssäule den kürzestmöglichen Weg, bis sie auf eine geschlossene Klappe trifft, was das Rückwärtsdrehen des Laufrads und den darauf folgenden Druckstoß begrenzt. Der Kugelhahn kommt nach dem Rückschlagventil, damit Pumpe, Rückschlagventil und ein eventueller Schmutzfänger für die Wartung abgesperrt werden können. Ein zweiter Kugelhahn auf der Saugseite vervollständigt die Absperrung.
Sollte ich CF8 oder CF8M wählen?
CF8 ist gegossener 304-Edelstahl und die Standardwahl für Wasser, Luft und den allgemeinen Einsatz. CF8M ist gegossenes 316; das zusätzliche Molybdän widersteht dem Lochfraß durch Chloride, daher ist es für Leitungen in Meerwassernähe, mit Sole oder mit chemisch aggressiven Medien vorzugeben. Dieselbe Logik gilt für das Rückschlagventil und den Kugelhahn in derselben Leitung, wählen Sie daher für beide eine Güte. Beide Güten sind in ASTM A351 definiert, und die Güte im Werkstoffzeugnis sollte CF8 oder CF8M lauten, nicht 304 oder 316, wenn das Gehäuse ein Gussteil ist.
Kurz zusammengefasst
Ein Rückschlagventil stoppt die Rückströmung von selbst; ein Kugelhahn öffnet und schließt die Leitung, wenn ein Mensch es entscheidet. Auf der Druckseite einer Pumpe wollen Sie beide, in dieser Reihenfolge. Wählen Sie ein federbelastetes Rückschlagventil für senkrechte Leitungen, enge Platzverhältnisse und wasserschlagempfindliche Leitungen, eine waagerechte Rückschlagklappe für waagerechte Leitungen, in denen Sie keine Feder im Strömungsweg wünschen, und eine Flansch-Rückschlagklappe, wo die Leitung mit Flanschen ausgeführt ist und Sie das Ventil zur Wartung ausschrauben wollen. Wählen Sie CF8M statt CF8, sobald Chloride vorhanden sind, und wählen Sie für beide Ventile dieselbe Güte. Wenn Sie die vollständigen Spezifikationen möchten: Die drei Rückschlagventile und der zweiteilige Kugelhahn stehen auf der Produktseite; senden Sie eine Teilenummer, eine Zeichnung oder eine Beschreibung der Leitung, und wir erstellen ein Angebot.