Quetschventile – Aufbau und Einsatzgebiete

Eine Rohrleitung absperren oder verriegeln. Prozesse in Rohrleitungen regeln. Wer immer im Rohrleitungsbau zu Hause ist, kennt sie - die unterschiedlichen Absperrorgane und ihre einzelnen Aufgaben. Ob Kugelhähne, Kükenhähne oder Ventile, Absperrschieber oder 3-Wege Klappen. Die Hauptaufgabe der Absperrorgane besteht darin, den Durchfluss von Fluiden (Flüssigkeiten oder Gasen) zu steuern, zu verschließen, oder einfach zu regeln. Mit der Regelfunktion stößt man bei Klappen oder Schiebern schnell an die Grenzen. Das Absperren geschieht meistens durch ein Verschlussteil, einem Kegel oder einer Kugel. Dadurch wird die Strömung reduziert und unterbrochen. Ventile besitzen über den gesamten Stellbereich ein gleiches Strömungsbild. Dadurch sind sie in der Lage eine gewisse Regelfunktion zu übernehmen. Andere Absperrarmaturen, wie Absperrschieber, Klappen oder Kugelhähne können das leider nicht. Ventile unterscheidet man demnach zum einen nach deren Aufgabe und zum anderen nach der Art ihres Absperrkörpers. Neben Tellerventilen, Kolbenventilen, Membranventilen, Nadelventilen oder Sitzventilen, findet man in der Industrie immer häufiger sogenannte Quetschventile. Bei einem Quetschventil dient die schlauchförmige Durchflusswand als Absperrorgan. Das hat viele Vorteile und gibt dem Quetschventil viele facettenreiche Einsatzmöglichkeiten. Weitere Informationen zu Quetschventilen gibt es hier.

Was sind Quetschventile?

Nicht immer ist das zu fördernde Medium in der Rohrleitung harmlos und in seinen mechanischen Eigenschaften unproblematisch. Fasrige Produkte oder Medien mit einem hohen Feststoffanteil neigen zu Abrasion und Korrosion. Das macht den Einsatz einer metallisch-dichtenden Absperrarmatur schwierig. Es können Schäden an der Abdichtung oder am Dichtsitz auftreten. Armaturen sitzen dann oft fest und können nur schwer wieder getätigt werden. Die Leckage-Rate wird zu hoch oder der Stellantrieb schafft es nicht mehr, durch ein zu hohes Drehmoment, die Armatur zu schließen. Standzeiten verringern sich dadurch schlagartig und die vermeintliche Wirtschaftlichkeit einer einfachen Absperrarmatur rechnet sich nicht mehr. Die Suche nach einer Alternative beginnt, um mit ihr die Forderung Wirtschaftlichkeit, Funktionalität, Dichtheit und Wartungsfreundlichkeit in Einklang zu bringen. In solchen Fällen stellt ein Quetschventil die ideale Armaturenlösung da. Nicht nur, dass es eine ideale Armatur beim Absperren für Emulsionen, Schlämme, Stäube, Granulate und sogar Pellets ist, Quetschventile weisen während des Öffnungs- und Schließvorganges über den gesamten Stellbereich einen gleichmäßigen Strömungsquerschnitt auf und können daher ideale Regeleigenschaften übernehmen. Ein komplett Strömungsfreier Querschnitt und somit freier Produktdurchfluss zeichnet das Ventil ebenfalls aus, genauso wie der daraus resultierende niedrige Reibungswiderstand. Der Rohrleitungsmonteur in der Anlage wird sich ebenfalls über die Verwendung eines Quetschventils freuen. Während ein Kugelhahn in der Nennweite 150 ca. 100 kg wiegt, das klassische Durchgangsventil in der gleichen Größe immer noch 80 Kilogramm auf die Waage bringt, liegt das Gewicht eines Quetschventils in Nennweite 150 bei gerade mal 30 Kilogramm. Der Schlosser dankt bei der Montage.

Aufbau eines Quetschventils

Grundsätzlich unterscheidet man zwei verschiedene Arten von Quetschventilen. Zum einen das pneumatische Quetschventil und zum anderen das mechanische Schlauchquetschventil. In der Ansteuerung des Schließmechanismus unterscheiden sie sich. Aber der wesentliche Aufbau ist gleich. So wird ein hochelastisches Elastomerschlauchstück mit Hilfe zweier Flansche oder Muffen in einem runden Gehäuse gehalten. Durch Zugabe einer Kraft (mechanisch oder Druckluft) in den Raum zwischen Gehäuse und Elastomerschlauch, beginnt sich dieser lippenförmig zu verformen und den Querschnitt zu verengen. So weit bis der gesamte Rohrdurchmesser geschlossen ist. Entfernt man die zusätzlich aufgebrachte Kraft auf das Elastomerschlauchstück, springt es in die Ausgangslage zurück und gibt erneut den vollen Querschnitt des Rohres frei. Das Herzstück eines jeden Quetschventils ist selbstverständlich der Schlaucheinsatz. Hier ist die Materialvielfalt nahezu grenzenlos. Ob als Naturkautschuk, EPDM, Viton oder Silikon. Quetschventile lassen sich durch diese Flexibilität hervorragend für unterschiedliche Einsatzstoffe spezifizieren.

Mechanische Schlauchquetschventile

Bei einem mechanischen Schlauchquetschventil wird die innenliegende Elastomer Manschette mit Hilfe einer mechanischen Kraft zusammengedrückt. In der Regel besteht dieser Mechanismus aus zwei gegenüberliegende Quetschbalken (einfach Anordnung von Quetschbalken ist auch möglich, dann aber nicht zum regeln verwendbar). Die beiden Quetschbalken sind über zwei Führungsstangen miteinander verbunden. So ist gewährleistet, dass der Schließ- und Öffnungsvorgang gleichmäßig geschieht. Der Antrieb für diesen Mechanismus ist variierbar. Sowohl über ein normales Handrad, als auch über ein Vorgelege, bis hin zu einem Elektro mechanischen Antrieb, ist alles möglich. Betriebsdrücke bis maximal 40 bar sind realisierbar. Die Wartung eines mechanischen Schlauchquetschventils ist sehr einfach, da das einzige Verschleißteil der Armatur der Elastomer Einsatz ist. Durch den einfachen Aufbau, wird nicht einmal ein spezielles Werkzeug oder der gleichen benötigt. Mit ein wenig Schlosser-Sachverstand lassen sich die beiden Klemmflansche lösen und die Elastomermanschette im Inneren der Armaturen austauschen. Die Standzeiten hängen vor allem von den Medien und deren Abrasiven Eigenschaften ab. Liegen keine Betriebserfahrungen vor, empfiehlt sich anfänglich eine jährliche Wartung bzw. ein jährlicher Austausch.

Pneumatische Quetschventile

Das pneumatisch wirkende Quetschventil ist im Aufbau und Funktion dem mechanischen Schlauchquetschventil gleich. Eine innerhalb des Gehäuserohres sitzende Elastomermanschette wird durch eine Kraft zusammengedrückt. Der Strömungsquerschnitt wird reduziert und verschlossen. Allerdings wird diese seitlich wirkende Kraft nicht durch eine mechanische Einwirkung ausgeübt, sondern pneumatisch, also durch Druckluft oder in wenigen Fällen auch Flüssigkeit. Die eingelassene Manschette besitzt eine hohe Rückprallelastizität. Sobald der Druck im Gehäuse wieder abnimmt, springt sie in ihre Ausgangsform zurück. Für diese Funktion ist ein minimaler Differenzdruck von 2bar erforderlich. Durch die Konstruktion des Gehäuses ist ein einwandfreies lippenförmiges Schließen gewährleistet. Eine absolute Leckage Dichtheit zeichnet diese Art Absperrventil aus. Zulässige Betriebsdrücke sind stets abhängig von der Nennweite, variieren aber zwischen 2 und 6 bar. Sobald die Druckluftbeaufschlagung auf die Manschette abreißt springt diese, bedingt durch ihre Rückstellkraft und den im Innenrohr vorhandenen Produktdruck in ihre Ausgangsform zurück. Das Pneumatische Quetschventil ist absolut Totraumarm, es gewährleistet einen freien Produktdurchfluss, ist wartungsfrei und verschleißfest. Ähnlich wie mechanische Schlauchquetschventile weist ein pneumatisch funktionierendes Quetschventil sehr geringen Reibungswiderstand auf und führt zu keinen Verstopfungen. Durch die besondere Gehäuseform wird nur eine kleine Menge an Druckluft benötigt. Einziges Verschleißteil in einer solchen Armatur ist die flexible Gummimanschette. Diese lässt sich jedoch, durch einfache Handgriffe, leicht lösen und auswechseln. Ein pneumatisch agierendes Quetschventil wird durch eine Druckluft Steuereinrichtung angesteuert. Ein montiertes Schnellentlüftungsventil sorgt für eine schnelle Druckentlastung, so dass das Ventil schnell wieder öffnet. Durch die pneumatische Steuerung eignen sich diese Art Quetschventile auch für Regelaufgaben innerhalb eines Prozesses. Aber auch als Sicherheitseinrichtung innerhalb einer SIL Stufe können pneumatische Quetschventile eingesetzt werden.

Einsatzgebiete

Die Einsatzgebiete von Quetschventilen sind sehr vielseitig. Bedingt durch die unterschiedlichen Werkstoffkombinationen gibt es nahezu keine Einsatzgrenzen. Die Gehäuse sind in C-Stahl Ausführungen, Edelstahl oder Aluminium lieferbar. Die dichtenden Manschetten erhält man in sämtlichen Elastomer Ausführungen. Die Anforderungen an den Manschettenwerkstoff sind sehr unterschiedlich, können aber auch sehr anspruchsvoll sein. So dürfen sich eventuell Gummipartikel nicht aus dem Weichmacher lösen und die chemische Beständigkeit muss gewährleistet sein. Dennoch dürfen die mechanischen Eigenschaften, wie die Rückstellkraft und das lippenförmige schließen nicht verloren gehen. Diese Einsatzgrenzen beschränken sich jedoch nur auf die verfahrenstechnischen Bedingungen, wie Druck und Temperatur. Bei den pneumatischen Quetschventilen sind Betriebsdrücke bis 6 bar und Betriebstemperaturen von maximal 150°C realisierbar. Mechanische Schlauchquetschventile können, je nach Nennweite, bei bis zu 40 bar Betriebsdruck betrieben werden. Typische Einsatzgebiete sind unter anderem die Schüttgut Fördertechnik, die Chemische Industrie, Kläranlagen, Lebensmittelindustrie, Zementindustrie oder im Silo Bereich. Überall wo stark viskose Medien gefördert werden. Feststoffe, Granulat, Pulver, Tabletten, Maische, Soßen, Mehl, Salz gehändelt werden müssen, kommen klassische Absperrorgane, wie Kugelhähne oder Absperrschieber, an ihre Grenzen. Dort sind Quetschventile zu Hause.

Zubehör

Bei pneumatisch gesteuerten Quetschventilen wird die Steuerung in der Regel extra spezifiziert und mitgeliefert. So ist sie auf jeden Anwendungsfall genau ausgelegt und zugeschnitten. Die passenden Filterregler, Magnetventile, Druckschalter und Schnellentlüftungsventile sind auch als Ersatzteile lieferbar. Mechanische Quetschventile lassen sich mit weiteren Features ausstatten. Magnetventile, Stellungsregler oder Read Signalgebern unterstützt das Ventil für bestmögliche Arbeitsweise.

Fazit

Um Flüssigkeiten und Gase innerhalb einer Rohrleitung zu transportieren besitzen die einschlägigen Branchen eine Menge Knowhow und Erfahrung. Die Armaturenwelt bietet dort auch eine Vielzahl an Möglichkeiten. Ob Absperrorgane mit vollem Durchgang, Totraumarme Absperrarmaturen, Regel-Absperrarmaturen, Klappen oder Schieber. Für den Anwender ist die Auswahl enorm. Wechselt man jedoch in den Industriebereich, der mit Feststoffen oder abrasiven Medien zu tun hat, stoßen die klassischen Absperrorgane schnell an ihre Grenzen. Hier ist das Quetschventil eine sehr gute Alternative. Zum Teil sicherlich die einzig funktionierende Alternative. Ob mechanisch wirkend oder pneumatisch gesteuert. Quetschventile unterstützen die Produktionsprozesse beim Absperren, sichern, dosieren und Regeln. Leicht zu montieren, einfach in der Wartung und kostengünstig in der Anschaffung. Bildquelle: Urheber: mimagephotography / 123RF Standard-Bild