Wie man motorisierte Kugelhähne auswählt, die normalerweise offen oder geschlossen sind
Motorbetriebene Kugelventile sind in zahlreichen Anwendungen unverzichtbar. Die meisten Magnetventile werden in einer neuen Position permanent mit Strom versorgt, während motorbetriebene Kugelventile nur beim Öffnen und Schließen Energie verbrauchen. Aufgrund ihrer schnellen Öffnungs- und Schließzeiten, ihrer guten Dichtleistung und ihrer einfachen Bedienung werden motorbetriebene Kugelventile in verschiedenen Industrieanlagen, der Wasseraufbereitung, der Klimatechnik und sogar in der Hauswasserversorgung eingesetzt. Bei der Auswahl eines elektrischen Kugelventils ist die Entscheidung zwischen einem normalerweise offenen (NO) und einem normalerweise geschlossenen (NC) Typ von entscheidender Bedeutung. Diese Entscheidung beeinflusst direkt die Sicherheit, Stabilität und Energieeffizienz des gesamten Systems. Im Folgenden werden die Auswahlkriterien anhand der Definition, der wichtigsten Überlegungen und praktischer Anwendungsbeispiele detailliert erläutert.
1. Zunächst klären wir die Definitionen: Was sind stromlos offene und stromlos geschlossene motorisierte Kugelhähne?
Vor der Auswahl ist es wichtig, den grundlegenden Unterschied zwischen den beiden Typen zu verstehen. Dieser Unterschied wird durch den Zustand des Ventilkegels bei Stromausfall bestimmt (manuelle Betätigung ausgenommen). Die folgende Abbildung veranschaulicht die wichtigsten Merkmale von stromlos offenen (NO) und stromlos geschlossenen (NC) elektrischen Kugelhähnen:
- Stromlos offen (NO): Bei Stromausfall bleibt der Ventilkopf vollständig geöffnet. Erst wenn ein elektrisches Signal anliegt (Stromzufuhr eingeschaltet wird), dreht sich der Ventilkegel und schließt, wodurch der Durchfluss des Mediums unterbrochen wird. Nach erneutem Stromausfall kehrt der Ventilkopf durch eine Feder oder andere Rückstellmechanismen automatisch in den geöffneten Zustand zurück.
- Stromlos geschlossen (NC): Im Gegensatz dazu ist der Ventilkopf bei Stromausfall vollständig geschlossen. Es benötigt ein elektrisches Signal (Stromversorgung), um den Kern in Rotation zu versetzen und zu öffnen, sodass das Medium fließen kann. Sobald die Stromzufuhr unterbrochen wird, schließt er sich automatisch und blockiert den Mediumfluss.
2. Auswahlkriterien für den Kern: Ausgehend von den System-Sicherheits- und Funktionsanforderungen
Die Wahl zwischen normalerweise offenen und normalerweise geschlossenen Ventilen ist nicht willkürlich; sie basiert auf den Anforderungen des Systems im Fehlerfall und der täglichen Betriebslogik. Die folgenden vier Schlüsselfaktoren sind zu berücksichtigen:
Faktor 1: Priorität des Sicherheitszustands nach Stromausfall
Dies ist das wichtigste Kriterium. Im Falle eines unerwarteten Stromausfalls (einer häufigen Systemstörung) muss der Zustand des Ventils sicherstellen, dass das System keine Sicherheitsvorfälle (wie Leckagen, Überdruck oder Geräteschäden) verursacht.
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Normalerweise offen (NO) wählen: Nach einem Stromausfall muss das Medium weiter fließen, um Gefahren zu vermeiden. Beispiel:
- Kühlwassersysteme in Industrieanlagen: Bei Stromausfall muss das Kühlwasser weiter zirkulieren, um eine Überhitzung und Beschädigung der Anlage zu verhindern. In diesem Fall sollte ein normalerweise offenes elektrisches Kugelventil verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Kühlwasserweg nach einem Stromausfall frei bleibt.
- Entlüftungsleitungen in Chemikalienlagertanks: Nach einem Stromausfall muss das Entlüftungsventil geöffnet bleiben, um einen Überdruck im Tank durch die Ansammlung flüchtiger Gase zu vermeiden, der zu einer Tankexplosion führen kann.
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Normalerweise geschlossen (NC) wählen: Nach einem Stromausfall muss der Durchfluss des Mediums gestoppt werden, um Risiken zu vermeiden. Zum Beispiel:
- Gasleitungen in Haushalten oder Fabriken: Im Falle eines Stromausfalls muss das Gasventil sofort geschlossen werden, um Gasaustritt und damit verbundene Brand- oder Explosionsgefahren zu verhindern. Ein normalerweise geschlossenes elektrisches Kugelventil ist hier die beste Wahl.
- Zuleitungen für chemische Reagenzien: Bei Stromausfall während der Zufuhr toxischer oder korrosiver Reagenzien muss das Ventil schnell geschlossen werden, um ein Auslaufen der Reagenzien und damit verbundene Umweltverschmutzung oder Personenschäden zu verhindern.
Faktor 2: Anpassung an die tägliche Betriebshäufigkeit
Der Ventiltyp muss auch der täglichen Ein-/Ausschalthäufigkeit des Systems entsprechen, um den Energieverbrauch zu senken und die Lebensdauer des Ventils zu verlängern.
- Normalerweise offen (NO) ist besser geeignet: Wenn das System im täglichen Betrieb eine dauerhafte Zirkulation des Mediums erfordert und das Schließen nur vorübergehend erfolgt (z. B. bei Wartungs- oder Justierungsarbeiten). Beispielsweise die Hauptwasserleitung eines Wohngebiets: Sie muss 24 Stunden am Tag Wasser liefern, und das Ventil wird nur bei Wartungsarbeiten geschlossen. Die Wahl eines normalerweise offenen Ventils vermeidet einen dauerhaften Stromverbrauch (da es nur beim Schließen Strom benötigt). Normalerweise geschlossen (NC) ist besser geeignet: Wenn das System nur gelegentlich einen Durchfluss benötigt und sich die meiste Zeit im geschlossenen Zustand befindet. Beispielsweise das Wassereinlassventil eines Warmwasserbereiters: Es muss nur geöffnet werden, wenn der Warmwasserbereiter Wasser nachfüllt, und bleibt ansonsten geschlossen. Die Wahl eines normalerweise geschlossenen Ventils vermeidet häufiges Ein- und Ausschalten zum Offenhalten und spart somit Energie.
Faktor 3: Kompatibilität mit der Systemsteuerungslogik
Der Ventiltyp muss mit der Signalausgangslogik des Steuerungssystems kompatibel sein, um die korrekte Ausführung von Anweisungen (z. B. automatische Steuerung durch eine SPS oder ein Fernsteuerungssystem) zu gewährleisten.
Beispiel in einem intelligenten Bewässerungssystem: Das System ist so eingestellt, dass es täglich um 8 Uhr morgens bewässert und nach einer Stunde stoppt. Befindet sich die Bewässerungsleitung die meiste Zeit im geschlossenen Zustand, ist ein normalerweise geschlossenes elektrisches Kugelventil besser geeignet. Beim Einschalten des Systems öffnet sich das Ventil; nach einer Stunde wird das Signal unterbrochen (Strom aus), und das Ventil schließt automatisch. Wird ein normalerweise offenes Ventil verwendet, muss das System während der Bewässerungspausen ein Schließsignal senden (kontinuierliche Stromversorgung). Dies erhöht nicht nur den Energieverbrauch, sondern kann aufgrund der dauerhaften Stromversorgung auch zu Ventilausfällen führen.
Faktor 4: Berücksichtigung der Medieneigenschaften
Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Mediums (z. B. Viskosität, Korrosivität und Verfestigungsneigung) beeinflussen die Ventilauswahl.
- Bei leicht verfestigenden Medien (z. B. geschmolzenem Asphalt, Paraffin): Bleibt das Ventil längere Zeit geschlossen, kann das Medium im Ventilkegel erstarren und das Ventil blockieren, sodass es sich nicht mehr öffnen lässt. In diesem Fall sollte, sofern das System dies zulässt, ein normalerweise offenes elektrisches Kugelventil bevorzugt werden, um den Durchfluss des Mediums über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten und ein Erstarren zu verhindern. Bei stark korrosiven Medien (wie z. B. starken Säuren und Laugen): Befindet sich das Ventil über einen längeren Zeitraum in geöffnetem Zustand, kann der Dichtring durch das Medium korrodieren, wodurch die Dichtleistung beeinträchtigt wird. Muss das System nur gelegentlich geöffnet werden, kann ein normalerweise geschlossenes Ventil gewählt werden, um die Kontaktzeit zwischen Dichtring und korrosivem Medium zu minimieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl zwischen normalerweise offenen und normalerweise geschlossenen elektrischen Kugelventilen eng mit der Systemsicherheit und -effizienz verknüpft ist. Nur durch die umfassende Berücksichtigung der Anforderungen an die Fehlerbehandlung, der täglichen Betriebsgewohnheiten und der Medieneigenschaften kann der am besten geeignete Ventiltyp ausgewählt und der stabile Betrieb des gesamten Systems sichergestellt werden.