Dreiwegeventil

Was ist ein Drei-Wege-Ventil? 

Ein Dreiwegeventil ist ein Ventil, das drei Anschlüsse hat. Diese Ventile werden üblicherweise in verschiedenen Anwendungen zum Mischen oder Umleiten von Flüssigkeiten verwendet. Beim Mischen von Flüssigkeiten werden zwei Flüssigkeitsströme zu einem Ausgangsstrom vereint. Bei der Umlenkung von Flüssigkeiten wird ein Flüssigkeitsstrom in zwei Ausgangsströme aufgeteilt. Ein Dreiwegeventil wird entsprechend der Schieberform gesteuert. Diese Ventile werden hauptsächlich zur Änderung der Strömungsrichtung von Flüssigkeiten eingesetzt. Es gibt zwei Arten von Dreiwegeventilen: das T-Ventil und das L-Ventil. Das L-Anschluss-Ventil kann den Durchfluss in die eine oder andere Richtung verstärken oder auch vollständig absperren. Ein T-Port-Ventil hingegen kann die gleiche Aufgabe wie ein L-Port-Ventil erfüllen, sperrt aber nicht ab. Dreiwegeventile sind auf dem Markt sehr verbreitet, da sie die Durchflusswege und die Absperrung der Flüssigkeit in einem Ventilkörper leicht steuern können. Außerdem sind diese Ventile kosteneffizient bei der Steuerung des Durchflusses und der Absperrung von Fluiden. Dreiwegeventile werden in der Regel verwendet, um den Durchfluss vollständig zu drosseln, zu mischen und umzuleiten. Dreiwegeventile werden vor allem in Hochdruckanwendungen wie Kesselspeisewasser in Dampfkraftwerken, in der Lebensmittelverarbeitung und bei der Öl- und Gastrennung eingesetzt. 

Abbildung: Dreiwegeventil.

Wie funktioniert ein Drei-Wege-Ventil? 

Zwei gängige Typen von Dreiwegeventilen sind der L-Typ und der T-Typ. Der L-Typ des Dreiwegeventils ist auch als Dreiwegeventil mit Umlenkung bekannt. Dieses Ventil leitet den Durchfluss von einem Anschluss zu einem anderen Anschluss durch Drehen des Griffs (bei manuellen Ventilen) oder durch Verwendung eines Drehantriebs auf 90^o. Wenn zuerst der linke Anschluss und der untere Anschluss geöffnet werden, bewirkt eine Vierteldrehung des Ventils gegen den Uhrzeigersinn, dass das Dreiwegeventil den Flüssigkeitsstrom zum Auslassanschluss umleitet. Wird der Griff oder der Stellantrieb erneut gedreht, um 180^o gedreht wird, blockiert er den Durchfluss der Flüssigkeit. Auch wenn er gedreht wird, um 270^o Umdrehung blockiert es immer noch den Flüssigkeitsstrom. Wenn das Ventil eine 360°-Drehung^o Umdrehung kehrt es in die Ausgangsstellung zurück. Dadurch hat der L-Typ des Dreiwegeventils zwei Anschlüsse gleichzeitig zur Verfügung und kann zwischen drei Durchfluss- und zwei Absperrpositionen wählen. Der T-Typ des Dreiwegeventils ist der Mischtyp. Mit diesem Ventil werden zwei Durchflüsse vom Einlass aus gemischt. Beim T-Typ können die drei Anschlüsse gleichzeitig geöffnet sein. Dies hilft dem Ventil, die Flüssigkeit in zwei entgegengesetzte Richtungen zu trennen. Die Konstruktion eines Dreiwegeventils vom Typ T teilt den Durchfluss oder sorgt für einen geraden Flüssigkeitsdurchfluss. 

Abbildung: Konfigurationen von Dreiwegeventilen der Typen T und L.

Typen von Dreiwegeventilen 

L-Typ Dreiwegeventil 

Es handelt sich um ein Dreiwegeventil, das meist zur Verbesserung des Flüssigkeitsdurchflusses von einem einzigen Einlass zu einem der beiden Auslassanschlüsse verwendet wird. Diese Art von Drei-Wege-Ventil hilft, den Flüssigkeitsstrom umzuleiten, weshalb es auch als Drei-Wege-Ventil mit Umlenkung bezeichnet wird. 

Abbildung: Konfigurationen von Dreiwegeventilen des Typs L.  

Dreiwegeventil Typ T 

Der T-Typ eines Dreiwegeventils wird üblicherweise verwendet, um zwei Flüssigkeitsströme vom Einlass in einen Strom zum Auslassanschluss zu mischen. Diese Ventile sind auch so konstruiert, dass sie wie das Dreiwegeventil vom Typ L eine Flüssigkeitsumleitung ermöglichen. Dreiwegeventile des Typs T können je nach der zulässigen Bewegung des Griffs auch einen Mischstrom, einen Umleitungsstrom und einen Durchgangsstrom haben. 

Abbildung: T-Typ von Drei-Wege-Ventil-Konfigurationen.

Schwimmendes Drei-Wege-Ventil 

Dies ist ein Dreiwegeventil mit einer schwimmenden Kugel. Die Kugel wird durch das Zusammendrücken von zwei Sitzen in Position gehalten. Die Kugel kann sich innerhalb des Ventilgehäuses frei drehen. Eine schwimmende Dreiwege-Kugelhahn ist in der Lage, in beide Richtungen abzusperren. Wenn jedoch ein hoher Druck vorhanden ist, ist es schwierig, das Ventil zu betätigen. 

Geschmiedetes Drei-Wege-Ventil 

Dies ist ein Dreiwegeventil, das im Schmiedeverfahren hergestellt wird. Hersteller von geschmiedeten Dreiwegeventilen verwenden zur Herstellung dieser Ventile Materialien wie Stahllegierungen. Durch das Schmieden wird die Kornstruktur des Materials verfeinert, was zu einer höheren Festigkeit des Ventilmaterials führt. Diese Ventile haben eine sehr hohe Festigkeit und sind daher für Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen geeignet. Außerdem sind diese Ventile durch das Schmiedeverfahren widerstandsfähiger gegen gängige Probleme wie Schrumpfung, Porosität und Risse. 

Gegossenes Dreiwegeventil

Es handelt sich um Dreiwegeventile, die im Gießverfahren hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Metall zur Herstellung der Ventile verwendet. Das geschmolzene Metall wird in eine Form mit verschiedenen Größen und Formen gegossen. Die Form wird abgekühlt und verfestigt, und nach dem Abkühlen wird das Ventil hergestellt. Dieses Verfahren zur Herstellung gegossener Dreiwegeventile hat den Vorteil, dass Ventile mit komplexen Designs, Formen und Größen hergestellt werden können. Diese Methode hilft bei der Herstellung von Ventilen mit kritischen Teilen wie Dreiwegeventilen. 

Manuelle Drei-Wege-Ventile 

Dies sind Ventile, die manuell mit einem Handrad oder einem Handhebel betätigt werden. Der mechanische Hebel oder das Handrad dient der Übertragung des Drehmoments von der Bedienungsperson auf die Spindel und schließlich auf den Öffnungs- und Schließmechanismus der Armatur. 

Betätigte Drei-Wege-Ventile 

Diese Dreiwegeventile arbeiten mit einem mechanischen System, das ein Drehmoment zum Schließen/Öffnen des Ventils erzeugt. Die Energiequelle für diese Ventile kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch sein.

Bestandteile von Dreiwegeventilen

Ventilkörper 

Dies ist die Komponente eines Dreiwegeventils, in der die Innenteile des Ventils untergebracht sind, wie Sitz, Kugel und Scheibe, je nach Art des Ventils. Der Ventilkörper trägt zur Erhöhung der Festigkeit des Ventils bei. Der Mediendurchfluss wird durch das Ventilgehäuse gesteuert. Die Rohre in einem Dreiwegeventil sind über das Ventilgehäuse mit dem Ventil verbunden. Das Ventilgehäuse muss sehr stabil sein, um den hohen Druck und die hohen Temperaturen, die mit dem Flüssigkeits- oder Mediendurchfluss verbunden sind, zu bewältigen. Die Festigkeit des Ventilgehäuses hängt von dem verwendeten Material ab. Metallische Werkstoffe wie Stahl sind dafür bekannt, dass sie im Vergleich zu anderen Materialien wie PFTE sehr stark sind. Das Ventilgehäuse wird mit Hilfe von Produktionsverfahren wie Gießen oder Schmieden aus Materialien wie Edelstahl, Stahlguss, legiertem Stahl und anderen hergestellt. 

Motorhaube 

Das Ventiloberteil ist ein weiteres Bauteil eines Dreiwegeventils, das zur Druckhaltung dient. Das Ventiloberteil ist mit dem Gehäuse verbunden, um das dichte Schließen des Ventils zu verbessern und ein Austreten von Flüssigkeit zu verhindern. Das Ventiloberteil wird mit Bolzen oder Schrauben auf das Ventilgehäuse montiert. Das verschraubte Ventiloberteil wird meist dort verwendet, wo das Dreiwegeventil unter sehr hohem Druck arbeitet, während das verschraubte Ventiloberteil dazu dient, eine dichte Abdichtung zu gewährleisten, um Flüssigkeitslecks zu verhindern. 

Vorbau 

Die Spindel ist das Bauteil eines Dreiwegeventils, das die Kraft auf den Ventilkegel, den Ventilteller oder die Ventilkugel überträgt, um das Ventil zur Flüssigkeitssteuerung zu öffnen oder zu schließen. Die Spindel wird durch den Ventilantrieb, das Handrad oder den Hebel angetrieben. Bei einigen Dreiwegeventilen, wie z. B. Durchgangs- oder Schieberventilen, erfolgt das Schließen/Öffnen des Ventils durch eine lineare Bewegung der Spindel. Bei anderen Dreiwegeventilen nutzt die Spindel eine Drehbewegung, wie z. B. bei Kugel- und 3-Wege-Kegelventile zum Öffnen/Schließen des Ventils. 

Ventilsitz 

Der Ventilsitz ist das Teil, das den Raum zwischen Kegel/Kugel und Spindel je nach Typ des Dreiwegeventils abdichtet. 

Trimmen 

Der Begriff "Garnitur" bezieht sich auf die internen Komponenten eines Dreiwegeventils, die mit der Flüssigkeit in Kontakt kommen. Zu diesen Teilen eines Dreiwegeventils gehören der Sitz, die Stopfbuchsen, die Scheibe, die Buchse, die Abstandshalter und die Kugel. Diese Komponenten sind je nach Art des Dreiwegeventils wichtig, da das Ventil ohne sie nicht funktionieren würde. 

Betätigungselement 

Ein Stellantrieb ist die Komponente eines Dreiwegeventils, die den Mechanismus und die Kraft zur Betätigung des Ventils liefert. Der Stellantrieb ist mit der Ventilstange und dem Ventilteller verbunden. Der Stellantrieb kann manuell über ein Handrad, ein Getriebe, einen Hebel oder eine Kette erfolgen oder durch einen Elektromotor, Pneumatik oder Hydraulikflüssigkeit angetrieben werden.

Merkmale/Charakteristika von Dreiwegeventilen 

• Schließen oder öffnen ohne Reibung. 
• Die Konstruktion des oberen Eingangs erleichtert die Inspektion und Wartung. 
• Benötigt ein geringes Drehmoment für den Betrieb mit einem kleinen Griff. 
• Selbstreinigend.
• Sie sind keilförmig abgedichtet. 
• Kann den Flüssigkeitsstrom umleiten. 
• Mischen Sie Fluide mit unterschiedlichen Temperaturen und Drücken zu einem Strom. 
• Ausgewogene Trimmung, die einen hohen Flüssigkeitsdurchsatz ermöglicht. 
• Den Flüssigkeitsdurchfluss unterbrechen. 

Auswahl/Einkauf und Dimensionierung von Dreiwegeventilen 

Die Auswahl eines Dreiwegeventils hängt von bestimmten Parametern/Faktoren ab, die im Folgenden erläutert werden.

Kontrollierte Flüssigkeit 

Verschiedene Flüssigkeiten haben unterschiedliche chemische Eigenschaften, z. B. sind sie korrosiv wie Säuren. Für solche Flüssigkeiten muss ein Dreiwegeventil korrosionsbeständig sein. Wenn das verwendete Ventil nicht korrosionsbeständig ist, können seine internen Komponenten, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, leicht korrodieren und folglich das Ventil zerstören. 

Maximaler Druck 

Dies ist der höchste Druck, dem das Dreiwegeventil voraussichtlich ausgesetzt sein wird. Der Druck ist ein sehr wichtiger Faktor, da er zu den Parametern gehört, die ein Ventil leicht beschädigen und Leckagen verursachen können. Wenn das verwendete Ventil dem maximalen Druck nicht standhält, kann das Ventilgehäuse beschädigt werden. Außerdem kann ein zu hoher Druck zu Flüssigkeitsaustritt führen. Einige Flüssigkeiten sind sehr zerstörerisch, und das Austreten solcher Flüssigkeiten in die Umwelt kann zur strafrechtlichen Verfolgung der Organisation führen, die dieses Ventil verwendet. 

Maximale Temperatur 

Die Betriebstemperatur muss vor dem Kauf/Auswahl des Dreiwegeventils bekannt sein. Ein Dreiwegeventil funktioniert am besten, wenn das Ventil aus Materialien besteht, die der Betriebstemperatur standhalten. Materialien wie PFTE haben im Vergleich zu metallischen Werkstoffen wie Gusseisen und Edelstahl niedrige Temperaturen. Daher sollte ein Ventil, dessen Innenteile aus Niedertemperaturmaterialien wie PFTE und anderen Kunststoffen oder Gummi bestehen, nur dort eingesetzt werden, wo die Höchsttemperatur die Materialien nicht zum Schmelzen bringt oder beschädigt. Ist die Temperatur zu hoch, führt dies zu einer thermischen Verformung des Materials und damit zu einer Beschädigung des Ventils. 

Betätigungselement 

Die Art des Stellantriebs wirkt sich in unterschiedlicher Weise auf das Dreiwegeventil aus. Einige Antriebe sind billig, wie z. B. pneumatische Antriebe, die mit Druckluft arbeiten. Andere Stellantriebe wie das manuelle Handrad sind am günstigsten, da sie keine Betriebskosten verursachen wie elektrische Stellantriebe. Elektrische Antriebe sind billig in der Installation, aber ihre Betriebskosten sind hoch. Einige Stellantriebe wie pneumatische, hydraulische und elektrische Stellantriebe können automatisiert oder halbautomatisiert werden, um die manuelle Arbeit zu reduzieren. 

Anwendungen von Dreiwegeventilen 

• Wasseraufbereitung. 
• Verarbeitung von Lebensmitteln und Getränken. 
• Pharmazeutische Industrie. 
• Verarbeitung von Erdgas. 
• Luftabscheidung. 
• Wasseraufbereitung. 
• Wird in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik verwendet. 
• Holzverarbeitung. 

Vorteile von Drei-Wege-Ventilen 

• Geringer Flüssigkeitswiderstand. 
• Leichtes Gewicht, einfaches Design und geringes Volumen. 
• Zuverlässige Abdichtung. 
• Bequeme Bedienung, da sie sich schnell schließen oder öffnen lassen. 
• Durch ihre einfache Konstruktion sind sie leicht zu warten. 
• Breites Spektrum an Anwendungen. 
• Widerstandsfähig gegen Korrosion. 
• Breiter Bereich von Betriebstemperaturen. 
• Breiter Bereich des Betriebsdrucks. 
• Arbeiten an manuellen, pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieben. 
• Kostengünstig im Verhältnis zu der Arbeit, die sie leisten können. 

Nachteile von Dreiwegeventilen 

• Neigen dazu, ein hohes Gewicht im Vergleich zu anderen Ventilen zu haben. 
• Die Kosten für die Herstellung von Dreiwegeventilen sind im Vergleich zu anderen Ventilen tendenziell höher, da sie einen Arbeitsmechanismus beinhalten. 
• Hoher Druckabfall. 

Fehlersuche bei Dreiwegeventilen 

Leckage des Dreiwegeventils 

• Beschädigte Sitze. Tauschen Sie die Sitze aus. 
• Beschädigte Kugeloberfläche. Tauschen Sie die Kugel aus. 
• Unvollständiges Schließen des Ventils. Einstellungen und Grenzwerte für Schließen/Öffnen prüfen. 
• Motorhaube ist lose. Ziehen Sie die Muttern oder Schrauben der Motorhaube fest. 

Unregelmäßige Ballbewegung 

• Schmutz zwischen Sitzen und Kugel. Spülen Sie das Innere des Ventils mehrmals durch, um den Schmutz zu entfernen. 

Das Drehmoment des Ventils ist sehr hoch 

• Beschädigter Sitz. Tauschen Sie den Sitz aus. 
• Überhöhte Temperatur oder Druck. Vergewissern Sie sich, dass die Arbeitsbedingungen den Empfehlungen des Dreiwegesystems entsprechen. Armaturenhersteller. 
• Schmutz zwischen Sitzen und Kugel. Spülen Sie das Innere des Ventils, um den Schmutz zu entfernen. 

Leckage am Stiel 

• Lose Spindelmuttern. Ziehen Sie die Spindelmuttern fest.
• Spindeldichtungen beschädigt. Dichtungen austauschen oder mit Dichtungsfett abdichten. 
• Dichtungsflächen beschädigt. Ersetzen Sie die Dichtungsfläche. 
• Mechanische Beschädigung der Spindel. Tauschen Sie den Schaft aus. 

Leckage in der Gehäusedichtung

• Beschädigte Dichtung. Ersetzen Sie die Dichtungen. 
• Übermäßige Belastung durch die Rohrleitung. Prüfen Sie die vom Hersteller des Dreiwegeventils empfohlene Rohrleitungsbauweise. 
• Zu hohe Temperatur oder zu hoher Druck. Prüfen Sie, ob die Betriebstemperatur/der Betriebsdruck den Empfehlungen des Herstellers des jeweiligen Dreiwegeventils entspricht. 

Übermäßiger Lärm vom Dreiwegeventil  

• Falsche Ventildimensionierung. Stellen Sie sicher, dass die Ventilgröße zu den Rohrleitungen und der Last passt. 
• Unvollständige Öffnung. Stellen Sie die Einstellungen und Grenzwerte für das Öffnen/Schließen sicher.

Zusammenfassung 

Dreiwegeventile sind Ventile, die drei Anschlüsse haben. Mit Hilfe dieser Anschlüsse können Dreiwegeventile den variablen Durchfluss im Rohrleitungssystem verbessern. Diese Ventile werden zum Ein- und Ausschalten, Umleiten und Mischen von Flüssigkeiten in Rohrleitungssystemen verwendet. Bei der Verwendung als Mischventile verbinden diese Ventile zwei Flüssigkeitsströme zu einem einzigen Flüssigkeitsstrom. Bei der Verwendung als Verteilventil wird ein Flüssigkeitsstrom in zwei Flüssigkeitsströme aufgeteilt.

Es gibt verschiedene Arten von Dreiwegeventilen, aber die beiden wichtigsten sind der L-Typ und der T-Typ. Das L-Ventil wird zum Umleiten von Flüssigkeiten verwendet. Ein T-Ventil wird zum Mischen und Absperren des Flüssigkeitsstroms verwendet. Dreiwegeventile werden in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. zum Umleiten von Wasser in Speisewasser in Dampfkraftwerken, in der Pharmazie, bei der Öl- und Gastrennung, bei der Wasseraufbereitung und bei der Lebensmittelverarbeitung. 

Die gemeinsamen Merkmale/Eigenschaften von Dreiwegeventilen sind eine einfache und leichte Konstruktion, Selbstreinigung und ein großer Temperatur- und Druckbereich. Bei der Auswahl eines Dreiwegeventils müssen wichtige Faktoren wie die Betriebstemperatur, die Art des Mediums, der Nenndruck und die Art des Antriebs berücksichtigt werden.