Es gibt fünf allgemeine Gehäuseformen von Kugelhähnen: einteiliges Gehäuse, dreiteiliges Gehäuse, geteiltes Gehäuse, Einstieg von oben und geschweißt. Der Unterschied liegt in der Art und Weise, wie die Teile des Ventils – insbesondere das Gehäuse, das die Kugel selbst enthält – hergestellt und zusammengebaut werden. Die Funktionsweise des Ventils ist in jedem Fall gleich.
Außerdem gibt es verschiedene Ausführungen in Bezug auf die Bohrung des Kugelmechanismus selbst. Und je nach Arbeitsdruck werden die Kugelhähne in Niederdruck-Kugelhähne und Hochdruck-Kugelhähne eingeteilt. In den meisten Branchen werden Kugelhähne mit einem Betriebsdruck von mehr als 3000 psi als Hochdruckkugelhähne angesehen. Normalerweise beträgt der maximale Betriebsdruck für Hochdruckkugelhähne 7500 psi, und je nach Struktur, Größe und Dichtungsmaterial kann der maximale Betriebsdruck von Hochdruckkugelhähnen bis zu 15000 psi betragen. Hochdruckkugelhähne werden meist in Anwendungen unter hohem Druck wie z. B. in Hydrauliksystemen eingesetzt, weshalb sie auch als Hydraulikkugelhähne bezeichnet werden.
Kugelhähne in Größen bis zu 2 Zoll sind im Allgemeinen in einteiliger, zwei- oder dreiteiliger Ausführung erhältlich. Einteilige Kugelhähne haben fast immer einen reduzierten Durchgang, sind relativ preiswert und werden im Allgemeinen weggeworfen. Zweiteilige Kugelhähne haben in der Regel eine leicht reduzierte (oder Standard-) Bohrung, sie können entweder weggeworfen oder repariert werden. Bei der dreiteiligen Ausführung kann der mittlere Teil des Ventils, der die Kugel, die Spindel & und die Sitze enthält, leicht aus der Rohrleitung entfernt werden. Dies erleichtert die effiziente Reinigung von abgelagerten Ablagerungen, den Austausch von Sitzen und Stopfbuchspackungen sowie das Auspolieren von kleinen Kratzern auf der Kugel, ohne dass die Rohre aus dem Ventilgehäuse entfernt werden müssen. Das Konstruktionskonzept eines dreiteiligen Ventils sieht vor, dass es reparabel ist.
Voller DurchgangEdit
Ein Kugelhahn mit vollem Durchgang oder besser bekannt als Kugelhahn mit vollem Durchgang hat eine überdimensionierte Kugel, so dass das Loch in der Kugel die gleiche Größe hat wie die Rohrleitung, was zu einem geringeren Reibungsverlust führt. Der Durchfluss ist ungehindert, aber das Ventil ist größer und teurer, so dass es nur dort eingesetzt wird, wo ein freier Durchfluss erforderlich ist, z. B. in Rohrleitungen, die gemolcht werden müssen.
Reduzierter Anschluss oder reduzierte BohrungBearbeiten
Bei Kugelhähnen mit reduziertem Anschluss (allgemein als reduzierte Bohrung bekannt) ist der Durchfluss durch das Ventil eine Rohrgröße kleiner als die Rohrgröße des Ventils, so dass der Durchflussbereich kleiner als das Rohr ist. Da die Durchflussmenge konstant bleibt und gleich der Durchflussfläche (A) mal der Geschwindigkeit (V) ist, ist A 1 V 1 = A 2 V 2 {\displaystyle A_{1}V_{1}=A_{2}V_{2}}
Die Geschwindigkeit steigt mit abnehmender Durchflussfläche.
V-AnschlussEdit
Ein V-Anschluss-Kugelhahn hat entweder eine „V“-förmige Kugel oder einen „V“-förmigen Sitz. Dies ermöglicht eine lineare und gleichmäßige Durchflusskennlinie. Wenn sich das Ventil in der geschlossenen Position befindet und das Öffnen beginnt, wird das kleine Ende des „V“ zuerst geöffnet, was eine stabile Durchflussregelung während dieser Phase ermöglicht. Diese Art der Konstruktion erfordert im Allgemeinen eine robustere Konstruktion aufgrund der höheren Geschwindigkeiten der Flüssigkeiten, die ein Standardventil beschädigen könnten. Bei korrekter Bearbeitung sind diese Ventile ausgezeichnete Regelventile, die eine hervorragende Leckageleistung bieten.
HohlraumfüllerBearbeiten
In vielen Branchen gibt es Probleme mit Rückständen im Kugelhahn. Wenn die Flüssigkeit für den menschlichen Verzehr bestimmt ist, können Rückstände auch ein Gesundheitsrisiko darstellen, und wenn die Flüssigkeit von Zeit zu Zeit wechselt, kann es zu einer Verunreinigung einer Flüssigkeit mit einer anderen kommen. Rückstände entstehen, weil in der halboffenen Stellung des Kugelhahns ein Spalt zwischen der Kugelbohrung und dem Gehäuse entsteht, in dem Flüssigkeit eingeschlossen werden kann. Um zu verhindern, dass Flüssigkeit in diesen Hohlraum eindringt, muss der Hohlraum verschlossen werden, was dadurch erreicht werden kann, dass die Sitze so verlängert werden, dass sie immer in Kontakt mit der Kugel sind. Diese Art von Kugelhahn wird als Hohlraumfüller-Kugelhahn bezeichnet.
Es gibt einige Arten von Kugelhähnen, die sich auf die Befestigung und die seitliche Bewegung der Kugel beziehen:
Zapfen, schwimmend und betätigtEdit
Ein Zapfen-Kugelhahn hat eine zusätzliche mechanische Verankerung der Kugel oben und unten, geeignet für größere und höhere Druckventile (z.B. über 10 cm und 40 bar).
Bei einem schwimmend gelagerten Kugelhahn wird die Kugel nicht durch einen Zapfen in ihrer Position gehalten. Bei normalem Betrieb schwimmt die Kugel daher leicht stromabwärts. Dies führt dazu, dass der Sitzmechanismus unter der gegen ihn drückenden Kugel zusammengedrückt wird. Außerdem schwimmt die Kugel bei einigen Typen im Falle einer Kraft, die den Sitzmechanismus zerstört (z. B. extreme Hitze durch ein Feuer außerhalb des Ventils), bis zum Metallgehäuse, das so konstruiert ist, dass es gegen die Kugel abdichtet und somit eine gewisse Ausfallsicherheit bietet.
Manuell betätigte Kugelhähne können schnell geschlossen werden, wodurch die Gefahr von Wasserschlägen besteht. Einige Kugelhähne sind mit einem pneumatisch, hydraulisch oder motorisch betätigten Antrieb ausgestattet. Diese Ventile können entweder als Auf/Zu- oder als Durchflussregler verwendet werden. Ein pneumatisches Durchflussregelventil ist auch mit einem Stellungsregler ausgestattet, der das Steuersignal in eine Antriebsstellung und eine entsprechende Ventilöffnung umwandelt.
MultiportEdit
- Drei- und Vierwege haben eine L- oder T-förmige Bohrung durch die Mitte. Die verschiedenen Kombinationen der Strömung sind in der Abbildung dargestellt. Es ist leicht zu erkennen, dass ein T-Ventil ein beliebiges Paar von Anschlüssen oder alle drei Anschlüsse miteinander verbinden kann, aber die 45-Grad-Stellung, die alle drei Anschlüsse trennen könnte, lässt keinen Spielraum für Fehler. Das L-Ventil kann den mittleren Anschluss mit einem der beiden seitlichen Anschlüsse verbinden oder alle drei Anschlüsse trennen, aber es kann die seitlichen Anschlüsse nicht miteinander verbinden.
- Mehrwege-Kugelhähne mit vier oder mehr Wegen sind ebenfalls im Handel erhältlich, wobei der Einlassweg häufig orthogonal zur Ebene der Auslässe verläuft. Für spezielle Anwendungen, wie z. B. das Umschalten von Druckluftmotoren von vorwärts auf rückwärts, wird der Vorgang durch Drehen eines Einhebel-Vierwegeventils ausgeführt. Der 4-Wege-Kugelhahn hat zwei L-förmige Öffnungen in der Kugel, die nicht miteinander verbunden sind und manchmal als „ד-Öffnung bezeichnet werden.