月: 2023年4月

Was ist ein manuelles Ventil?

Manuelle Ventile (Handventil, handbetätigtes Ventil, handbetriebenes Ventil) sind Ventile, die durch menschliche Betätigung (Handbetrieb) geöffnet, geschlossen oder der Öffnungsgrad eingestellt wird.

Manuelle Ventile werden je nach Bauart allgemein als Durchgangsventile, Kugelventile, Schieber, Klappen, Membranventile, etc. klassifiziert. Ventile werden zum Absperren, Durchströmen oder Stoppen von Flüssigkeiten durch Öffnen oder Schließen des Durchflussweges und zur Regulierung der Durchflussmenge verwendet.

Anwendungen von manuellen Ventilen

Typische Anwendungen für manuelle Ventile sind das Absperren von Flüssigkeiten oder die Regulierung von Durchfluss und Druck. Zum Absperren von Fluiden werden Kugelhähne oder Schieber verwendet. In der Regel werden Kugelhähne verwendet, da sie strukturell stabiler sind, keinen Ventilkegel (Kugel oder Scheibe) im Durchflussweg zurücklassen und sich leicht öffnen und schließen lassen.

Beide Ventile können nicht in der halboffenen Stellung verwendet werden. Vorsicht ist geboten, da es zu Kavitation kommt, wenn das Ventil mit nicht vollständig geöffnetem Ventilkegel in der Mittelstellung verwendet wird.

Kavitation ist ein Phänomen, bei dem eine Flüssigkeit unter Druck gerät und verdampft, wodurch Blasen entstehen. Kavitation verstärkt Vibrationen, Lärm und Strömungspulsationen und kann zu Schäden an Rohrleitungen und Geräten führen.

Durchgangs- oder Absperrventile werden zur Einstellung von Durchfluss und Druck verwendet. Durchgangsventile werden im Allgemeinen verwendet, weil sich Durchfluss und Druck leicht mit einem Griff einstellen lassen. Durchgangsventile haben jedoch einen komplizierten Strömungsweg im Ventilgehäuse, was zu einem hohen Druckverlust führt.

Funktionsweise der manuellen Ventile

Manuelle Ventile haben einen Ventilkegel (Kugel, Scheibe usw.) im Inneren des Ventilgehäuses. Durch Auf- und Abdrehen oder Drehen des Ventilkegels berührt der Kegel den Sitz im Ventilgehäuse und sperrt den Durchflussweg ab. Manuelle Ventile werden manuell betätigt, um den Ventilkegel anzuheben, abzusenken und zu drehen.

Der Druckabfall über dem Ventil, wenn die Flüssigkeit durch das Ventil strömt, hängt von der Ventilkonstruktion ab. Der Druckverlust ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl des Ventils. Der Druckverlust wird nach der Fanning-Formel berechnet.

ΔP=4f (ρμ2L/2d)

ΔP: Druckverlust (Pa), f: Reibungskoeffizient, ρ: Dichte der Flüssigkeit (kg/m3), μ: mittlere Geschwindigkeit der Flüssigkeit (m/sec), L: Rohrlänge (m), d: Rohrinnendurchmesser (m)

Arten von manuellen Ventilen

Es gibt verschiedene Arten von manuellen Ventilen, je nach Konstruktion und Funktion. Bei der Auswahl eines manuellen Ventils ist es wichtig, die Art des verwendeten Fluids (Wasser, Dampf, Luft, Gase, Chemikalien, etc.), den Druck und die Temperatur des Fluids, ob es korrosiv ist oder nicht, und den Verwendungszweck (z. B. Schließen, Durchfluss-/Druckregelung) zu berücksichtigen.

1. Durchgangsventil

Sie werden als Absperrventile oder Drosselventile verwendet, da sie sich hervorragend zum Absperren von Flüssigkeiten und zur Regulierung von Durchfluss und Druck eignen.

Das Ventilgehäuse ist abgerundet und der interne Durchflussweg ist gekrümmt. Der Kegel (Scheibe) im Ventilgehäuse wird durch Drehen eines an der Ventilstange befestigten Griffs auf und ab bewegt.

Dadurch berührt der Ventilkegel den Sitz und sperrt die Flüssigkeit ab. Je nach Drehung des Griffs ändert sich der Abstand zwischen Kegel und Sitz, wodurch sich Durchfluss und Druck einstellen lassen. Sie werden als Ventile zur Einstellung des Volumens von Versorgungsleitungen wie Dampf, Kühlwasser, Heißwasser, Druckluft und Vakuumleitungen verwendet, wenn eine Durchfluss- und Druckeinstellung erforderlich ist.

2. Kugelhahn

Kugelhähne sind durch einen kugelförmigen Ventilkegel (Scheibe) im Ventilgehäuse gekennzeichnet. Der Ventilkegel wird durch Drehen des an der Ventilstange befestigten Griffs um 90° gedreht, um den Durchflussweg zu sperren. Kugelhähne haben einen geringen Druckabfall, da der Ventilkegel bei geöffnetem Ventil nicht im Strömungsweg verbleibt.

Sie werden in der Regel nicht in der mittleren Öffnungsphase und nicht zur Durchfluss- oder Druckregelung eingesetzt. Sie sind relativ kompakt und preiswert und werden häufig als kleine Absperrventile verwendet, da sie durch einfaches Drehen des Griffs um 90° geschlossen werden können.

3. Absperrschieber

Absperrschieber sind Ventile, die speziell zum Absperren von Flüssigkeiten verwendet werden. Der Schieberstopfen (Scheibe) im Ventilgehäuse wird durch Drehen eines an der Ventilstange (Spindel) befestigten Griffs auf und ab bewegt.

Dadurch berührt der Schieberstopfen den Sitz und sperrt die Flüssigkeit ab. Der Fließweg im Ventilgehäuse ist gerade und der Druckabfall ist gering. Er wird als Absperrventil verwendet, da er nicht in der mittleren Öffnungsstellung, sondern in den Stellungen offen und geschlossen eingesetzt wird. 

4. Absperrklappen

Absperrklappen zeichnen sich durch einen scheibenförmigen Ventilkegel (Scheibe) im Ventilgehäuse (Körper) aus. Durch Drehen eines an der Ventilspindel befestigten Griffs wird der Ventilkegel gedreht und damit der Durchflussweg abgesperrt.

Der Ventilkegel kann auch halbkreisförmig sein und sich wie die Flügel eines Schmetterlings drehen. Klappenventile ermöglichen die Einstellung von Durchfluss und Druck durch Verstellen des Drehwinkels des Ventilkegels.

5. Membranventile

Membranventile sperren den Durchflussweg mit einer Membran (Diaphragma) aus Gummi oder Fluorkunststoff ab. Der Ventilkegel (Membran) in der Ventilbox (Gehäuse) wird durch einen an der Ventilstange (Spindel) befestigten Griff gedreht, wodurch sich die Membran auf und ab verformt. Dadurch berührt der Ventilkegel den Sitz und sperrt die Flüssigkeit ab.

Im Vergleich zu anderen Ventilen ist die Konstruktion einfacher und die Membran isoliert den Durchflussweg vom Antriebsteil, wodurch sie sich hervorragend für hochkorrosive Flüssigkeiten eignen. Daher werden sie häufig in Bereichen wie Pharmazie, Lebensmittel und Medizin eingesetzt. Sie können nicht mit Hochdruckflüssigkeiten verwendet werden und werden hauptsächlich bei niedrigem Druck unter 0,5 MPa eingesetzt.

Wie wählt man ein manuelles Ventil aus?

Wählen Sie ein geeignetes Ventil unter Berücksichtigung des Verwendungszwecks, des Druckabfalls und der Kosten. Manuelle Ventile erfordern keine elektrische Verdrahtung oder pneumatische Verrohrung der Antriebseinheit und ermöglichen einen kostengünstigeren Ventilbetrieb.

Im Gegensatz zu manuellen Ventilen gibt es automatische Ventile, die sich entweder ferngesteuert oder durch Regelung mit Hilfe eines Antriebs (Stellantrieb) öffnen, schließen oder ihren Öffnungsgrad einstellen lassen. Der Antrieb (Stellantrieb) kann druckluft- oder elektrisch betrieben werden.

Druckluftantriebe können entweder einfachwirkend sein, wobei nur der Öffnungsvorgang pneumatisch angetrieben wird und der Schließvorgang durch eine Feder oder ähnliches erfolgt. Sie können aber auch doppeltwirkend sein, wobei sowohl der Öffnungs- als auch der Schließvorgang pneumatisch angetrieben werden. Bei elektrischem Antrieb werden Spindelhubgetriebe mit Elektromotoren oder elektromagnetischen Spulen für den Öffnungs- und Schließvorgang verwendet.

Weitere Informationen zum manuellen Ventil

Symbole für manuelle Ventile

Wenn manuelle Ventile verwendet werden, handelt es sich häufig um sehr große Anlagen oder weitläufige Bereiche. Daher können die Zeichnungen und sonstigen Informationen sehr komplex sein.

In der Regel zeigen die Zeichnungen nicht die vollständige Form des manuellen Ventils, sondern das Symbol für das manuelle Ventil.

Was ist ein Steuerkabel?

Steuerkabel sind Kabel, die zur Steuerung von Maschinen und Anlagen verwendet werden. Im Gegensatz zu Starkstromkabeln werden Steuerkabel bei niedrigen Spannungen und Strömen eingesetzt und zeichnen sich daher durch eine dünne Aderstärke aus.

Aufgrund des geringen Stroms steigt die Temperatur des Kabels nicht so leicht an und die Temperatur der Wärmebeständigkeit des Mantels kann gesenkt werden.

Je dünner die Aderstärke ist, desto geringer ist das Gewicht des verwendeten Kupferdrahtes und desto niedriger sind die Kosten. Eine niedrigere Temperatur der Wärmebeständigkeit des Mantels bedeutet auch, dass billigere Materialien verwendet werden können. Das ist wirtschaftlich von Vorteil.

In der Industrie werden sie in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von verfahrenstechnischen Anlagen bis hin zu diskreten Anlagen.

Anwendungen für Steuerkabel

Steuerkabel werden in allen Anlagen mit Maschinen und Geräten verwendet. Sie werden in drei Hauptbereichen eingesetzt: Erkennung, Steuerung und Betrieb.

Der Erkennungsteil bezieht sich auf den Teil, mit dem die Bewegung des Werkstücks oder der Maschine erfasst wird. Sensoren und Schalter sind der Erkennungsteil. Der Strom für die Sensoren beträgt nur wenige mA bis mehrere hundert mA, daher werden Steuerkabel mit einer relativ dünnen Ader verwendet.

Der Steuerteil überträgt Signale an den Aktuator, die auf den Signalen des Erkennungsteils basieren. Wie bei den Sensoren werden auch zwischen den Steuerbereichen und zwischen Erfassungs- und Steuerbereich dünnadrige Kabel verwendet.

Der Betriebsbereich ist der Teil, der für den Betrieb der Maschine verantwortlich ist. Viele Geräte werden mit Wechselspannung betrieben und verwenden relativ dicke Adern in den Steuerkabeln.

Funktionsweise der Steuerkabel

Der Aufbau von Steuerkabeln hängt von der Art des zu übertragenden Signals ab. Es gibt drei Haupttypen von Signalen: digitale, analoge und Netzwerksignale.

Digitale Signale sind Signale, die nur ‚ein‘ oder ‚aus‘ übertragen. Sie sind einfache Steuersignale und die zuverlässigste Signalisierungsmethode. Sie hat auch den Vorteil, dass sie resistent gegen induzierte Spannungen ist, da die verwendete Spannung höher sein kann. Allerdings können auf einer einzigen Ader nur zwei Informationsmuster übertragen werden: ‚ein‘ und ‚aus‘. Es ist nicht unüblich, Dutzende von mehradrigen Kabeln zu verwenden, um viele Signale auf einmal zu übertragen. Eine Erhöhung der Anzahl der Adern ist wirtschaftlich nachteilig.

Analoge Signale sind Signale, die sich ständig ändern. Sie ermöglichen eine empfindlichere Steuerung als digitale Signale, haben aber den Nachteil, dass sie anfälliger für induzierte Spannungen sind. In den meisten Fällen ist unter der Ummantelung eine Abschirmungsschicht vorgesehen, um induzierte Spannungen zu unterdrücken.

Netzwerksignale sind Signale wie Ethernet oder serielle Signale, die digitale Informationen mit einer geringen Anzahl von Drähten übertragen können. Diese Signalisierungsmethode kombiniert die Vorteile von digitalen und analogen Signalen. Der Kabelaufbau hängt von der Art des Netzwerksignals ab, aber in vielen Fällen wird eine Abschirmungsschicht verwendet, um induzierte Spannungen auf die gleiche Weise wie bei analogen Signalen zu unterdrücken.

Was ist eine Rändelmutter?

Bei Rändelmuttern handelt es sich um Produkte mit einer um die Mutter herum eingearbeiteten Vertikal- oder Köperrille, die auch als Befestigungsmutter, Ziermutter, Griffmutter und Rundmutter etc. bezeichnet werden. Die Rändelung im Namen bezieht sich auf diese Rille, bei der es sich um eine feine, unebene Metallbearbeitung handelt.

Rändelungen werden im Allgemeinen verwendet, um ein Abrutschen zu verhindern, Rändelmuttern zeichnen sich außerdem dadurch aus, dass sie sich ohne Werkzeug von Hand anziehen lassen. Im Allgemeinen haben Rändelmuttern die gleiche Form wie normale Muttern, aber auch Produkte mit einem integrierten Gewindeteil sowie einer Mutter werden manchmal als Rändelmuttern bezeichnet.

Anwendungen von Rändelmuttern

Rändelmuttern werden wie normale Muttern in Kombination mit Bolzen und anderen Außengewinden für die Montage von Maschinen und Geräten verwendet. Das Hauptmerkmal von Rändelmuttern ist, dass die Rändelung um die Mutter herum es ermöglicht, die Mutter von Hand und ohne Werkzeug zu lösen und zu befestigen. Diese Eigenschaft wird vor allem in Bereichen genutzt, in denen Werkzeuge nicht verwendet werden können oder sollen.

Ein konkretes Beispiel ist die Verwendung in Reinräumen, die häufig in pharmazeutischen, Lebensmittel- und Halbleiterfabriken eingerichtet werden. In Reinräumen ist die Verwendung von Werkzeugen eingeschränkt und es wird im Allgemeinen mit Handschuhen gearbeitet, um die Sauberkeit zu wahren. Das macht es schwierig, jedes Mal mit Werkzeugen zu arbeiten. Deshalb werden Rändelmuttern verwendet, die sich leicht von Hand lösen und anbringen lassen.

Wie wählt man Rändelmuttern aus?

Wie bei normalen Muttern ist es wichtig, nicht nur auf die Größe und das Material der Rändelmutter zu achten, sondern auch auf die Art der Rändelung. Bei Rändelmuttern wird in der Regel entweder eine Längsrändelung verwendet, bei der die Rillen nur in vertikaler Richtung verlaufen, oder eine Twillrändelung, bei der sich die Rillen in einem Winkel kreuzen.

Beide Rillenarten haben eine rutschhemmende Wirkung in der Richtung parallel zur axialen Richtung (Umfangsrichtung), aber im Falle der Twillrillen ist auch eine zusätzliche rutschhemmende Wirkung in der axialen Richtung zu erwarten. Was die Größe der Mutter betrifft, so ist der Durchmesser des Außengewindes situationsabhängig, der Umfang der Mutter kann jedoch je nach Befestigungspunkt und Anwendung gewählt werden. Da Rändelmuttern dazu bestimmt sind, von Hand gelöst und befestigt zu werden, ist die Leichtigkeit des Greifens und Drehens ein wichtiges Auswahlkriterium. Je größer und dicker der Durchmesser des Mutterteils ist, desto weniger Kraft ist in der Regel erforderlich, um ihn zu lösen.

Andererseits eignet sich eine Mutter mit einem dünnen und kleinen Mutterteil, wenn der Platz aufgrund der Ausrüstung oder des Geräts begrenzt ist. Wenn die Mutter in einer günstigen Position installiert werden muss, kann eine mit einem langen axialen Kopf für die Installation gewählt werden, ohne die Verarbeitbarkeit zu beeinträchtigen.

Was ist eine Schienenklammer?

Eine Schienenklammer ist buchstäblich eine Vorrichtung zum Festklemmen von Schienen, z. B. auf Bahngleisen.

Schienen haben in der Mitte eine hohle Form. Diese Form wird verwendet, weil sie das Bohren von Löchern für Schrauben zur Befestigung der Schienen erleichtert und außerdem das Rohmaterial Stahl spart.

Schienenklammern sind speziell für das Klemmen von Schienen mit hoher Kraft ausgelegt.

Anwendungen von Schienenklammern

Schienenklammern werden zum Klammern von Schienen verwendet und sind daher in jeder Fabrik installiert, die Schienen verarbeitet.

Schienen sind eigentlich für Züge gedacht, aber wenn die von staatlichen und privaten Eisenbahngesellschaften verwendeten Schienen das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen, werden sie als Gebrauchtware verkauft. Sie werden als Schienen für Werftdocks, Laufkatzen und Krane in Fabriken wiederverwendet. Schienenklemmen werden z. B. zur Befestigung von Portalkranen verwendet, die sich auf Schienen bewegen.

Funktionsweise der Schienenklammern

Schienenklammern werden wie eine Büroklammer hydraulisch in die Schienenaussparung geklemmt, um sie zu fixieren. Da sie hydraulisch betätigt werden, ist die Kraft sehr hoch, wodurch die Schienenklammern zum Halten der Schienen verwendet werden können.

Schienenklammern sind nicht zur alleinigen Verwendung gedacht, sondern werden an Kranen, Zügen und anderen Geräten oder Vorrichtungen eingesetzt, die fest an der Schiene befestigt werden müssen. Im Falle von Portalkranen bewegen sich diese auf zwei Schienen, so dass mindestens zwei Schienenklammern erforderlich sind, um sie zu sichern.

Darüber hinaus können sich die Schienenklammern selbst auf den Schienen bewegen, so dass im Grunde vier Schienenklammern wie Reifen angebracht werden können, um sich auf den Schienen zu bewegen und sie fest zu fixieren, wenn man sie befestigen will.

Neben den üblichen Eisenbahnschienen gibt es auch schlankere Schienen, wie z. B. für Draisinen, die als Leichtschienen bezeichnet werden. Die Schienen gibt es auch in verschiedenen Formen, so dass die Schienenklammern je nach Form ausgetauscht werden müssen.

Was ist ein Zahnkranz?

Zahnkränze sind, wie der Name schon sagt, ringförmige Räder mit Zähnen, die sich innerhalb oder außerhalb des Rings befinden. Sie werden in der Regel in den Außenrädern von Planetengetrieben verwendet. Zahnkränze mit Zähnen im Inneren des Rings werden auch als Innenzahnräder bezeichnet.

Der wichtige Aspekt von Zahnkränzen ist, ob sie einem perfekten Kreis nahe kommen oder nicht. Jeder Hersteller entwickelt seine eigene Zahnform und Zahnfase. Die Form und die Fase dieser Zähne sind sehr wichtig, da sie sich direkt auf die Leichtgängigkeit und das Geräusch der Zähne beim Eingriff auswirken.

Anwendungen von Zahnkränzen

Zahnkränze werden in Produkten mit hohen Untersetzungsverhältnissen eingesetzt, wie z. B. Antriebsscheiben in Automatikgetrieben und Schwungradkupplungen in Schaltgetrieben, und sind für diese Produkte unverzichtbar.

Es ist auch möglich, einen Teil eines Zahnkranzes abzutrennen und als Segmentgetriebe zu verwenden. Segmentzahnräder sind so geformt, dass sie nur einen Teil des Zahnkranzbogens nutzen. Sie werden in Kombination mit anderen Zahnrädern zur Übertragung von Hin- und Herbewegungen verwendet und kommen in mechanischen Uhren zum Einsatz.

Funktionsweise des Zahnkranzes

Da die Zahnkränze selbst keine spezifische Funktion haben, wird hier das Prinzip der Planetengetriebe erläutert, die die Hauptanwendung der Zahnkränze sind.

Planetengetriebe, auch Planetenräder genannt, bestehen aus drei Arten von Zahnrädern: Sonnenräder, Planetenräder und Zahnkränze. Ihren Namen verdanken sie der Tatsache, dass ein Zahnrad einem um die Sonne kreisenden Planeten ähnelt. Die Planetenräder werden von einem Bauteil, dem so genannten Planetenradträger, in Position gehalten.

Die Besonderheit von Planetengetrieben besteht darin, dass sie ein Sonnenrad, ein Planetenrad (Träger) und ein Zahnkranz als An- und Abtrieb haben können: Wenn man ein Rad als Antrieb, ein Rad als Abtrieb und ein Rad als feststehend betrachtet, gibt es sechs mögliche Kombinationen. Zwei Kombinationen mit steigender Drehzahl, zwei prinzipielle Kombinationen und zwei Arten von Umkehrungen (zunehmende Geschwindigkeit/prinzipielle Geschwindigkeit).

Wenn zwei beliebige Zahnräder fest sind, sind Eingang und Ausgang direkt miteinander verbunden, und wenn ein Zahnrad Eingang und das andere frei ist, findet kein Ausgang statt.

Was ist ein zweistufiger Stufenbohrer?

Ein zweistufiger Stufenbohrer ist ein Bohrer, an dem zwei oder mehr Schneiden mit unterschiedlichen Durchmessern als Stufen angebracht sind.

Der Vorteil dieses Bohrers besteht darin, dass er zum Bohren von Löchern mit unterschiedlichen Durchmessern im Material und sogar zum Anfasen in einem Schritt verwendet werden kann.

Normalerweise werden beim Bohren von Löchern mit unterschiedlichen Durchmessern in einem Material für jeden dieser Durchmesser zwei verschiedene Bohrer verwendet, so dass die Gefahr besteht, dass sich die Achsen während des Prozesses verschieben.

Mit zweistufigen Stufenbohrern ist dies jedoch nicht erforderlich und es ist ein genaueres Bohren möglich.

Anwendungen von zweistufigen Stufenbohrern

Zweistufige Stufenbohrer werden verwendet, wenn in der Fertigung Materialien geschnitten (insbesondere gebohrt) werden müssen.

Im Gegensatz zu normalen Bohrern sind sie mit Schneiden unterschiedlichen Durchmessers ausgestattet und werden in Situationen eingesetzt, in denen eine höhere Effizienz erforderlich ist, z. B. wenn mehrere Löcher auf einmal gebohrt werden sollen oder wenn eine Anfasung erforderlich ist.

Je nach dem zu bearbeitenden Material können das Material und die Beschichtung des zweistufigen Stufenbohrers entsprechend ausgewählt werden, was wiederum die Lebensdauer des Bohrers verlängert und die Produktivität des Arbeitsgangs verbessert.

Funktionsweise der zweistufigen Stufenbohrer

Zweistufige Stufenbohrer zeichnen sich dadurch aus, dass an einem einzigen Bohrer Schneiden mit unterschiedlichen Durchmessern angebracht sind.

Normalerweise werden beim Bohren von Löchern mit mehreren Durchmessern in einem Material die Löcher zunächst mit einem Bohrer mit einem bestimmten Durchmesser gebohrt. Anschließend wird ein Bohrer mit einem größeren Durchmesser verwendet, um ein weiteres Loch zu bohren.

Mit zweistufigen Stufenbohrern kann der oben beschriebene Prozess jedoch mit einem einzigen Bohrer durchgeführt werden, was den wichtigen Vorteil hat, dass nicht nur die Arbeitseffizienz verbessert, sondern auch die Bearbeitungsgenauigkeit der Lochposition erhöht wird.

Ein ähnlicher Bohrer ist der Stufenbohrer, der mit einer Reihe von Schneiden mit unterschiedlichen Durchmessern ausgestattet ist, die eine Treppe (Stufenform) bilden. Aufgrund ihres Aussehens werden sie auch als Kegelbohrer bezeichnet.

Zweistufige Stufenbohrer hingegen können zwar zwei Löcher bohren – eines mit einem kleinen und eines mit einem großen Durchmesser – jedoch können sie nicht so viele Bohrungen insgesamt ausführen verglichen mit dem Stufenbohrer.

Stufenbohrer haben jedoch eine sehr geringe individuelle Stufentiefe und eignen sich nicht für die Bearbeitung dicker Materialien, während zweistufige Stufenbohrer auch in relativ dicke Materialien Löcher bohren können.