Keramischer Kugelhahn 

Was ist ein Keramikkugelhahn?

Ein keramischer Kugelhahn ist ein Typ von Kugelhahn die interne Komponenten aus keramischen Materialien hat. Zu diesen keramischen Bauteilen gehören die Kugel, der Sitz und die Auskleidung. Das Gehäuse eines keramischen Kugelhahns besteht aus einem metallischen Werkstoff wie Edelstahl oder Kohlenstoffstahl. Der Metallkörper dient dazu, die Keramikgarnitur vor Beschädigungen durch plötzliche mechanische oder thermische Stöße zu schützen. Ein keramisches Kugelventil hat eine Kugel mit einem Loch in der Mitte, durch das Flüssigkeit fließt, wenn der Griff gedreht wird. Keramikkugelhähne können auch automatisch durch pneumatische, elektrische oder hydraulische Antriebe betätigt werden. Zu den Vorteilen von Keramikkugelhähnen gegenüber anderen Materialien wie Stahl gehören die geringere Masse und die hohe Verschleißfestigkeit. Keramikkugelhähne haben eine ausgezeichnete Korrosions- und Abriebfestigkeit. Diese Eigenschaften von keramischen Kugelhähnen werden in anspruchsvollen Anwendungen genutzt, die anfällig für Abrieb und Korrosion sind. Keramikkugelhähne werden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der Erdölindustrie, der chemischen Industrie und in Produktionsanlagen. 

Abbildung: Keramischer Kugelhahn.

Bestandteile eines Keramikkugelhahns 

Handgriff/Betätigungselement 

Der Handgriff ist eine Komponente eines manuell betätigten Keramikkugelhahns, bei dem der Hahnbediener ein Drehmoment zum Öffnen oder Schließen des Hahns aufbringt. Der Stellantrieb wird in betätigten Keramikkugelhähnen verwendet und liefert das zum Öffnen oder Schließen des Hahns erforderliche Drehmoment sowie die Intelligenz für die Automatisierung. 

Ventilkörper 

Dies ist die Komponente des keramischen Kugelhahns, in der alle internen Teile des Hahns untergebracht sind. Der Ventilkörper besteht aus starken metallischen Werkstoffen wie Kohlenstoffstahl und Edelstahl, um dem Ventil eine hohe mechanische Festigkeit zu verleihen, so dass es hohem Druck und Schlagschäden standhalten kann. Das Ventilgehäuse enthält die Ein- und Auslassöffnung des Keramikkugelhahns. 

Vorbau 

Dies ist die Komponente eines Keramikkugelhahns, die zur Übertragung des Drehmoments vom Griff/Antrieb auf die Kugel dient. Die Spindel verbindet den Antrieb/Handgriff mit der Kugel. 

Kugel 

Die Kugel ist das Bauteil eines keramischen Kugelhahns, das die Aufgabe hat, den Flüssigkeitsstrom zu öffnen und zu schließen. Die Kugel ist über die Spindel mit dem Griff oder Antrieb verbunden. Die Kugel hat in ihrer Mitte eine Bohrung, durch die im geöffneten Zustand Flüssigkeit fließt. 

Sitze

Diese Komponenten befinden sich zwischen der Kugel und dem Ventilgehäuse, um die Kugel zu stützen und ein Auslaufen der Flüssigkeit zu verhindern. 

Trimmen 

Die Verkleidung bezieht sich auf die internen Komponenten des Keramikkugelhahns, die mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, wie z. B. die Stopfbuchsen, O-Ringe und Sitze. 

Stopfbuchspackung 

Dies ist die Komponente des Keramikkugelhahns, die eine Dichtung zwischen der Spindel und dem Ventilkörper bildet, um die flüssigkeitsdichte Abdichtung um den Griff und die Spindel zu verbessern. 

Abbildung: Bestandteile eines Keramikkugelhahns.

Wie funktioniert ein Keramikkugelhahn?

 Keramikkugelhähne werden für das Ein- und Ausschalten von Flüssigkeitsströmen verwendet. Die Fähigkeit eines keramischen Kugelhahns, den Flüssigkeitsstrom zu öffnen und zu schließen, wird durch die Verwendung einer Kugel mit einer Bohrung in ihrer Mitte verbessert. Die Kugel ist über den Ventilschaft mit dem Ventilgriff oder -antrieb verbunden. Die Kugel ist für das Schließen und Öffnen des Flüssigkeitsstroms durch das Ventil verantwortlich. Die Flüssigkeit fließt durch das Keramikkugelventil durch die Kugelbohrung. Um ein keramisches Kugelventil in Gang zu setzen, wird der Griff (bei manuellen keramischen Kugelventilen) um 90° gedreht.^o Grad gegen den Uhrzeigersinn. Dadurch drehen sich die Ventilspindel und die Kugel um die gleichen 90^o Winkel von 90 Grad. Wenn der Ball um diese 90 Grad gedreht wird^o Winkel, so dass die Kugelbohrung mit der Rohrleitung in einer Linie liegt. Dadurch strömt die Flüssigkeit durch den Keramikkugelhahn und das Ventil befindet sich in einem offenen Zustand. Zum Schließen des keramischen Kugelhahns wird der Griff im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch sich die Kugelbohrung dreht und senkrecht zur Rohrleitung steht, so dass die Kugel den Flüssigkeitsstrom blockiert. Das gleiche Funktionsprinzip wird bei Keramikkugelhähnen verwendet, die mit einem Stellantrieb betrieben werden. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der betätigte Kugelhahn sein Drehmoment von einem Stellantrieb erhält, im Gegensatz zum manuellen keramischen Kugelhahn, der sein Drehmoment vom Bediener der Armatur erhält. 

Abbildung: Funktionsweise eines Keramikkugelhahns; offenes Ventil (links) und geschlossenes Ventil (rechts).

Arten von Keramikkugelhähnen 

Zweiteiliges Keramik-Kugelventil 

Dies ist ein keramischer Kugelhahn, der aus zwei zusammengesetzten Gehäuseteilen besteht. Ein Stück enthält einen Endanschluss und die Kugel, das andere Stück enthält die inneren Teile und den anderen Endanschluss. Der zweiteilige Keramikkugelhahn ist unter den Keramikkugelhähnen sehr verbreitet. Ein zweiteiliger Keramikkugelhahn kann zur Inspektion, Reinigung und Reparatur demontiert werden. Ein zweiteiliger Keramikkugelhahn muss jedoch aus der Rohrleitung ausgebaut werden, bevor er zur Reinigung oder Reparatur demontiert werden kann. 

Dreiteiliger Keramik-Kugelhahn 

Es handelt sich um einen dreiteiligen Keramikkugelhahn, der aus zwei Endteilen und dem Ventilkörper besteht. Die drei Teile dieses Keramikkugelhahns sind mit Schrauben und Muttern verbunden. Bei einem dreiteiligen keramischen Kugelhahn können die mittleren Teile des Hahns, d. h. Kugel, Sitze und Spindel, entfernt werden, während der Hahn an der Rohrleitung befestigt ist. Dies hilft bei der Reinigung von verstopften Feststoffen, dem Austausch von Stopfbuchspackungen und Sitzen sowie dem Polieren von Kratzern auf der Kugel, ohne dass der Keramikkugelhahn aus der Rohrleitung ausgebaut werden muss. Dreiteilige Keramikkugelhähne sind im Vergleich zu ihren zweiteiligen Gegenstücken sehr teuer. 

Drei-Wege-Keramik-Kugelhahn 

Dies ist ein Keramikkugelventil mit drei Anschlüssen. Dreiwege-Keramikkugeln können T-förmig oder L-förmig konfiguriert sein. Dreiwege-Keramikkugelhähne werden in der Industrie zum Mischen oder Umleiten von Flüssigkeitsströmen verwendet. Die L-förmige Konfiguration wird zur Umleitung von Flüssigkeiten verwendet. Bei einem L-förmigen keramischen Kugelventil wird die Flüssigkeit von einem Anschluss in einen der Anschlüsse in einem Winkel von etwa 90 % umgeleitet.^o in eine andere Rohrleitung zu leiten. Der T-förmige Keramikkugelhahn kann entweder zum Mischen oder zum Umleiten von Flüssigkeitsströmen verwendet werden. Wenn er zum Mischen von Flüssigkeitsströmen verwendet wird, ist der T-förmige Dreiwege-Kugelhahn verwendet zwei Flüssigkeitsströme, die durch die Auslassöffnung zu einem einzigen Flüssigkeitsstrom vermischt werden. Wenn ein T-förmiges Keramikkugelventil verwendet wird, um Flüssigkeitsströme von einer Öffnung in zwei oder eine der drei Öffnungen umzuleiten, kann dies erforderlich sein. 

Abbildung: Drei-Wege-Keramik-Kugelhahn.

Keramik-Kugelhahn mit V-Anschluss 

Dies ist ein keramischer Kugelhahn mit einer V-förmigen Kugelbohrung oder Ventilsitzen. Keramikkugelhähne mit V-Bohrung helfen bei der präzisen Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses durch Drehung der Kugel. Keramikkugelhähne mit V-Bohrung können optimiert werden, um einen Durchfluss mit linearen Eigenschaften zu verbessern. Die Kugelhahn mit V-Anschluss kann den Flüssigkeitsstrom im Vergleich zu anderen Kugelhähnen besser steuern. Das liegt daran, dass sich beim Öffnen des Keramikkugelhahns das kleine Ende des "V"-Anschlusses zuerst öffnet, was eine stabile Steuerung des Flüssigkeitsstroms ermöglicht. Ein keramischer Kugelhahn mit V-Anschluss muss aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Mediums sehr robust konstruiert sein, da ein normaler keramischer Kugelhahn beschädigt werden kann, wenn er nicht robust genug ist. Keramische Kugelhähne mit V-Anschluss, die gut konstruiert sind, können zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms verwendet werden. 

Abbildung: Keramik-Kugelhahn mit V-Anschluss.

Merkmale eines Keramikkugelhahns 

Hohe Festigkeit 

Die inneren Komponenten des Keramikkugelhahns werden aus hochleistungsfähigen keramischen Werkstoffen entwickelt und hergestellt. Das Gehäuse und die äußeren Teile des keramischen Kugelhahns werden aus hochfesten metallischen Werkstoffen hergestellt, die seine mechanische Festigkeit erhöhen. 

Dauerhaft 

Kugelhähne aus Keramik haben eine gute Abriebfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Festigkeit des Metallkörpers. Unter den gleichen Arbeitsbedingungen ist die Lebensdauer eines Keramikkugelhahns 2 bis 4 Mal so hoch wie die anderer korrosions- und abriebfester Ventile. 

Korrosionsbeständigkeit 

Keramikkugelhähne haben stabile chemische Eigenschaften für die meisten säurebasierten Flüssigkeiten, was sie ausgezeichnet korrosionsbeständig macht. 

Hoher Härtegrad 

Keramische Kugelhähne werden, wie der Name schon sagt, aus keramischen Werkstoffen hergestellt, die für ihre hohe Härte bekannt sind. Zu diesen keramischen Werkstoffen gehört Zirkoniumdioxid, das einen hohen Härtewert von etwa HRA88 aufweist und damit an zweiter Stelle nach dem stärksten Werkstoff Diamant steht. 

Benötigt niedriges Drehmoment 

Keramikkugelhähne haben eine glatte Oberfläche von Sitz und Kugel und eine Selbstschmierung beim Öffnen und Schließen. Dadurch ist der Öffnungs- und Schließwiderstand gering, so dass zum Öffnen und Schließen ein geringes Drehmoment erforderlich ist. 

Frei von Flüssigkeitsaustritt 

Keramische Kugelhähne verwenden eine Oberflächenabdichtung zwischen der Kugel und dem Sitz. Der Dichtungskontakt wird durch die hochpräzise Rundung der Kugel verbessert, die sicherstellt, dass keine Leckage gemäß den internationalen Normen auftritt. 

Anwendungen von Keramikkugelhähnen 

• Chemische Industrie zum Transport von Flüssigkeiten wie Säuren, Polymerschlämmen und anderen. 
• Sie werden unter anderem bei der Herstellung von Düngemitteln wie Phosphorsäure, Aminnitrat und Phosphat verwendet.
• Zellstoff- und Papierindustrie, um den Durchfluss von Flüssigkeiten wie Bleichmitteln, Papierfüllstoffen und anderen zu steuern. 
• Entwässerungssysteme und Wasserversorgung. 
• Lebensmittel- und Getränkeindustrie. 
• Pharmazeutische Anwendungen. 

Vorteile von Keramikkugelhähnen 

• Einfach zu bedienen. 
• Sie benötigen ein geringes Drehmoment zum Öffnen und Schließen. 
• Es sind vielseitige Ventile. 
• Sie sind sehr langlebig. 
• Widerstandsfähig gegen Abrieb. 
• Widerstandsfähig gegen Korrosion. 
• Keramische Kugelhähne können inspiziert, gereinigt und repariert werden. 
• Diese Ventile sind frei von Leckagen. 
• Sie haben eine hohe Festigkeit für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen. 

Nachteile von Keramikkugelhähnen 

• Sie schließen sich sehr schnell, was zu Überdruck und Problemen beim Hämmern führen kann. 
• Die Verkleidungskomponenten haben eine geringe Zähigkeit, was sie anfällig für Beschädigungen macht. 
• Nicht geeignet für Drosselungsanwendungen.

Fehlersuche bei Keramikkugelhähnen 

Geschlossener Keramikkugelhahn mit Flüssigkeitsaustritt 

• Beschädigte Kugel. Ersetzen Sie die Kugel. 
• Beschädigte Sitze. Tauschen Sie die Sitze aus. 
• Der Ball ist nicht vollständig geschlossen. Überprüfen Sie die Öffnungs- oder Schließeinstellungen des Balls.

Unregelmäßige Ballbewegung 

• Ablagerungen zwischen dem Sitz und der Kugel oder zwischen der Kugel und dem Ventilgehäuse. Reinigen Sie das Innere des Keramikkugelhahns und die Dichtungsflächen und tauschen Sie ggf. die Sitze aus. 

Sehr hohes Drehmoment zum Öffnen oder Schließen des Keramikkugelhahns

• Fremdkörper im Ventil. Entfernen Sie die Materialien. 
• Hoher Druck und/oder hohe Temperatur. Vergewissern Sie sich, dass das Ventil für den empfohlenen Druck und die empfohlene Temperatur ausgelegt ist. 
• Die Sitze sind beschädigt. Tauschen Sie die Sitze aus. 

Keramischer Kugelhahn mit geräuschvollem Betrieb oder Wasserschlag 

• Die Flüssigkeit fließt mit sehr hoher Geschwindigkeit oder das Ventil ist falsch dimensioniert. Stellen Sie sicher, dass die Ventil- und Flüssigkeitsdurchflussraten den Empfehlungen des Kugelhahnhersteller. 

Dampfaustritt 

• Die Stopfbuchsschraube ist locker. Ziehen Sie die Stopfbuchsschraube fest. 
• Beschädigte Spindeldichtung. Ersetzen Sie die Spindeldichtung. 

Zusammenfassung 

Ein keramischer Kugelhahn ist eine Art von Kugelhahn, dessen innere Komponenten, nämlich Sitze, Kugel und Auskleidung, aus keramischen Materialien bestehen. Der äußere Teil besteht aus starken metallischen Werkstoffen wie Edelstahl und Kohlenstoffstahl. Die metallischen Werkstoffe sollen eine hohe Festigkeit gegen hohen Druck und hohe Temperaturen sowie eine hohe Schlagfestigkeit gewährleisten. Keramikkugelhähne arbeiten mit einer Kugel, die im mittleren Teil eine Bohrung aufweist. Die Flüssigkeit in einem Keramikkugelhahn fließt durch die Bohrung der Kugel. Keramische Kugelhähne können entweder manuell oder mit einem Stellantrieb betätigt werden. Es gibt verschiedene Arten von Keramikkugelhähnen, darunter Keramikkugelhähne mit V-Anschluss, zweiteilige Keramikkugelhähne, dreiteilige Keramikkugelhähne und Dreiwege-Kugelhähne. Keramikkugelhähne werden unter anderem in der chemischen Industrie, der Düngemittelproduktion, der Entwässerung, der Wasserversorgung, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie und der Pharmaindustrie eingesetzt. Die Vorteile von Keramikkugelhähnen sind ihre Langlebigkeit, Vielseitigkeit und Schnelligkeit, ihr geringes Betriebsdrehmoment, ihre Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit, ihre Leckagefreiheit und ihre Reparierbarkeit.