Arten und Eigenschaften von Ventilantrieben (Bardel-Ventile)

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Ein Ventilantrieb ist ein Gerät, das zur Bedienung des Ventils und zur Verbindung mit diesem dient. Das Gerät kann mit Antriebsquellen in Form von Handbetrieb, Elektroantrieb, Pneumatik, Hydraulik oder einer Kombination dieser Antriebsformen angetrieben werden. Seine Bewegung kann durch die Länge der Strecke, den Drehmoment oder die Größe der axialen Kraft gesteuert werden. Die Auswahl des Ventilantriebs hängt von einer gründlichen Kenntnis der Arten und Eigenschaften der Ventilantriebe ab und richtet sich nach der Art des Ventils, den Betriebsanforderungen sowie der Position des Ventils in der Leitung oder dem Anlagensystem. Derzeit gibt es in unserem Land zwei Hauptnormen für die Verbindung von Ventilantrieben, nämlich GB/T 12222 „Verbindung von Mehrdrehventilantrieben“ und GB/T 12223 „Verbindung von Teildrehventilantrieben“. Diese beiden Normen entsprechen jeweils den ISO-Normen ISO 5210 und ISO 5211. „Anschluss von Mehrdrehungsventilantrieben“ bezieht sich hauptsächlich auf die Anschlussmaße für Antriebe sowie Ventile bei Klappen, Durchflussregelventilen und Membranventilen. „Anschluss von Antriebsvorrichtungen für teilweise drehbare Ventile“ bezieht sich hauptsächlich auf die Anschlussmaße der Antriebsvorrichtungen für Kugelventile, Schmetterlingsventile und Knebelventile sowie der Ventile selbst. Die Ventilantriebe können nach ihrer Bewegungsart in Linear- und Winkelantriebe unterteilt werden. Ein Linearantrieb ist im Grunde ein Mehrdrehwinkelventilantrieb und eignet sich hauptsächlich für verschiedene Arten von Klappventilen, Steuerventilen und Drosselventilen ； Ein Winkelantrieb ist ein Teilantrieb, der nur eine Drehung von 90° ermöglicht, und wird hauptsächlich für verschiedene Arten von Kugelventilen, Schmetterlingsventilen usw. eingesetzt. Die Ventilantriebe können je nach Energiequelle in verschiedene Arten unterteilt werden: manuell (mit Handgriffen oder Kurbeln, mit Federhebeln), elektrisch (elektromagnetisch, mit Elektromotoren), pneumatisch (mit Membranen, Zylindern, Blattventilen, Luftmotoren sowie Kombinationen aus Membranen und Ratschen), hydraulisch (mit Hydraulikzylindern, Hydraulikmotoren) sowie kombiniert (elektrohydraulisch, pneumohydraulisch). Unter den verschiedenen Arten von Ventilantrieben dominieren die elektrischen Antriebe, die hauptsächlich bei Schließventilen eingesetzt werden. Pneumatische Anlagen werden derzeit in Bereichen mit Explosionsschutzanforderungen weit verbreitet eingesetzt, wobei membranbasierte pneumatische Anlagen hauptsächlich in Regelventilen verwendet werden. Hydraulische Anlagen werden weit verbreitet in den natürlichen Notabschaltventilen an Langstreckenleitungen sowie in den Ventilen zur Entlastung von Bohrlochöffnungen eingesetzt. Die Handräder der manuellen Anlagen sind in der Regel an Unterdruck- und Mitteldruck-Absperrventilen sowie Schiebetoren montiert ； Griffe werden für Hochdruck- und Ü Hochdruck-Absperrventile, Kugelventile sowie Stopfen und andere Ventiltypen verwendet. Gasflüssigkeits-Antriebssysteme werden hauptsächlich in Gasleitungen sowie in abgelegenen Gebieten ohne Stromversorgung eingesetzt. Ihre Energiequelle ist das Gas in den Leitungen selbst. I. Manuelle Ventilsteuerung: Manuell angetriebene Ventile werden in Leitungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen am häufigsten eingesetzt. Eine Art wird direkt über ein Handrad oder eine Handgriff angetrieben, eine andere Art wird über ein Handrad mittels Getriebeantrieb angetrieben. 1) Handrad oder Griff. Im Allgemeinen reicht die normale Körperkraft einer Person oder höchstens zweier Personen aus, um Ventile zu öffnen und zu schließen, wenn die Drehmomente für das Öffnen und Schließen relativ gering sind. In der Regel besteht das Material von Handrädern oder Griffen aus Schmiedeeisen, Gussstahl oder Kohlenstoffstahl. Manchmal werden auch Aluminiumlegierungen oder Kunststoffe verwendet. 2) Stoßhandrad. An Hochdruckventilen wird zur Erhöhung des Bedienmoments häufig ein Stoßhandrad verwendet. Durch den angemessenen Spielraum zwischen dem Handrad und der Ventilstangenmutter kann das Handrad allein um einen bestimmten Winkel gedreht werden. Im Moment des Öffnens oder Schließens des Ventils kann das Handrad mit Kraft gedreht werden, wodurch eine Stoßkraft auf die Ventilstangenmutter entsteht. Diese Stoßkraft übertrifft die Kraft eines herkömmlichen Handrads und erhöht somit den Drehmoment beim Öffnen und Schließen des Ventils. 3) Manueller Antrieb mit Zahnradantrieb. Wenn zur Bedienung der Ventile von einer Person eine erhebliche Kraft erforderlich ist, werden in der Regel Getriebe oder Schneckengetriebe eingesetzt, um die beim Öffnen und Schließen entstehende Kraft zu verringern. Zahnradantriebe umfassen Zahnradgetriebe und Zahnkranzgetriebe. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder beträgt in der Regel 1:3 und wird häufig bei Ventilen vom Typ Klappventil und Stopfenventil verwendet. Es gibt offene Einstufengetriebe mit Zahnradantrieb sowie geschlossene Zwei-Stufen-Getriebe mit Zahnradantrieb; derzeit wird meist das geschlossene Zwei-Stufen-Getriebe mit Zahnradantrieb verwendet. Vorteile und Nachteile von manuellen Anlagen
**Vorteile der Bedienweise:**
– Auf der Oberseite befindet sich ein Schraubenantrieb.
 a. Einfache Konstruktion
 b. Geringe Kosten
**Nachteile:**
 a. Die Montageposition ist hoch – die Bedienung ist daher unpraktisch.
 b. Es ist Platz auf der Oberseite erforderlich.

**Seitliche Verbindungselemente:**
 a. Die Bewegung lässt sich leicht realisieren.
 b. Bei Vibrationen entstehen hohe Belastungen am Gestell; außerdem kann das Gestell korrodieren.

**Schneckengetriebe:**
 a. Vollständige Abdichtung und vollständige Schmierung.
 b. Die Höhe des Antriebsgeräts nimmt zu.

**Manuelle Notabschaltung:**
Beim manuellen Notabschalten muss berücksichtigt werden, wie viele Umdrehungen der Handgriff benötigt.

**Einfache manuelle Steuerung:**
Kostengünstig. Aufgrund von Vibrationen können die Innenteile der Ventile beschädigt werden oder das Gusseisen-Gestell kann brechen.

**Elektrische Ventilantriebe:**
Elektrische Ventilantriebe gibt es in zwei Arten: mehrfach drehende Antriebe (Typ Z, Abbildung 1) sowie teilweise drehende Antriebe (Typ Q, Abbildung 2). Letzteres wird für Hebelventile verwendet, wie z. B. Klappe, Stoppventil, Drosselventil, Membranventil usw ； Letzteres wird für Ventile wie Kugelventile, Knebelventile, Schmetterlingsventile usw. verwendet, die im Bereich von 90° geöffnet und geschlossen werden. Vorteile und Nachteile der elektrischen Antriebe für Ventile
**Vorteile:**
a. Hohe Anwendbarkeit – unbeeinflusst von der Umgebungstemperatur.
b. Breites Drehmomentspektrum.
c. Einfache Steuerung, was die Automatisierung des Prozesssystems erleichtert.
d. Mögliche Miniaturisierung.
e. Selbstverriegelnde Mechanik.
f. Einfache Installation, Wartung und Instandsetzung.

**Nachteile:**
a. Komplexe Struktur.
b. Niedrige mechanische Effizienz – in der Regel nur 25–60 %.
c. Die Ausgangsgeschwindigkeit kann weder zu hoch noch zu niedrig sein.
d. Anfällig für Veränderungen der Netzspannung und -frequenz.

**Drei Arten von pneumatischen Antrieben für Ventile**
Pneumatische Antriebe werden häufig in Bereichen eingesetzt, in denen explosionssichere Lösungen erforderlich sind. Je nach Struktur können sie in drei Kategorien eingeteilt werden: Membranpneumatik, Zylinderpneumatik sowie Schwingpneumatik. Außerdem gibt es noch pneumatische Motoren als Antriebsmittel. Typische pneumatische Anlagen und Luftleitungssysteme. Struktur von Einzylinder-Pneumatikanlagen
Vorteile:
a. Einfache Struktur
b. Die Gasquelle ist leicht verfügbar
c. Es ist möglich, eine hohe Schaltgeschwindigkeit zu erreichen
d. Es können Beschleuniger eingebaut werden, um die Schaltgeschwindigkeit nach Bedarf anzupassen
e. Das Gas ist stark kompressibel; dadurch entsteht bei der Schließung eine elastische Wirkung

Nachteile:
a. Im Vergleich zu Hydraulikanlagen ist die Struktur größer; daher eignen sie sich nicht für Ventile mit großem Durchmesser und hohem Druck. b. Da Gase kompressibel sind, ist es schwierig, die Geschwindigkeit gleichmäßig zu halten. IV. Hydraulische Anlagen: Eine hydraulische Ventilanlage besteht aus drei Hauptkomponenten: einer Energiequelle, einem Steuerungsmechanismus sowie einem Ausführungsmechanismus. Die Funktion der Antriebsquelle besteht darin, die Leistung des elektrischen oder pneumatischen Motors in eine hydraulische Kraft umzuwandeln, die zur Steuerung von Flüssigkeiten verwendet wird. Der Steuerungsbereich besteht aus Steuerventilen wie Drucksteuerventilen, Durchflusssteuerventilen, Richtungssteuerventilen sowie einem elektrischen Steuerungssystem. Es gibt zwei Arten von Antriebsmechanismen: Der eine ist der Zylindrantrieb, der eine hin- und hergehende, lineare Bewegung ermöglicht ； Eine andere Variante ist der Ölmotor-Antrieb, der eine Drehbewegung ermöglicht. Vorteile und Nachteile der hydraulischen Antriebe
**Vorteile:**
a. Einfache, kompakte Konstruktion mit geringem Volumen.
b. Hohe Leistung bei gleichzeitig stabiler und zuverlässiger Kraftübertragung.
c. Einfache Regulierung der Geschwindigkeit – sowohl in niedrigen als auch in hohen Geschwindigkeitsbereichen.
d. Mögliche Fernsteuerung.
e. Durch die Viskosität des Hydrauliköls wird die Effizienz erhöht; zudem besitzt das Öl selbstschmierende Eigenschaften sowie rostschützende Wirkung.

**Nachteile:**
a. Die Temperatur des Öls kann seine Viskosität verändern.
b. Hydraulische Komponenten und Leitungen können undichten.
c. Die Verrohrung sowie die Wartung sind schwierig.
d. Nicht geeignet für verschiedene Berechnungen mit Signalen.

**Fünftens: Verbundantriebe**
Hydraulische Antriebe können in Kombination mit elektrischen oder pneumatischen Antrieben eingesetzt werden, um elektrisch-hydraulische oder pneumatisch-hydraulische Systeme zu erstellen. Abbildung 9 zeigt die pneumatisch-flüssigkeitsgesteuerte Notabschaltventil für das Rohrleitungssperrsystem. Vorteile und Nachteile der elektrohydraulischen Antriebsvorrichtungen
Vorteile:
a. Hohe Leistungskraft
b. Schnelle Öffnungs- und Schließvorgänge der Ventile

Nachteile:
a. Hoher Preis
b. Komplexe Konstruktion

Vorteile und Nachteile der pneumo-hydraulischen Antriebsvorrichtungen
Vorteile:
a. Kompakte Konstruktion, gleichmäßige Übertragung der Kraft – es kann ein hoher Drehmomentwert erzielt werden.
b. Es ist möglich, je nach Einsatzbedingungen die wirtschaftlichste Antriebsquelle auszuwählen.
c. Durch den Druckregelventil kann das maximale Drehmoment präzise eingestellt werden.
d. Die Geschwindigkeit lässt sich leicht regulieren; außerdem ist eine stufenlose Regulierung möglich.
e. Die Antriebsvorrichtung kann an die Anforderungen verschiedener Automatisierungssysteme angepasst werden.
f. In den Ventilantriebssystemen können Speicher verwendet werden.

Nachteile:
a. Hoher Preis
b. Komplexe Konstruktion, geringere Zuverlässigkeit