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Es gibt zwei Haupttypen von Sicherheitsventilen: Federbelastete Sicherheitsventile und pilotgesteuerte Sicherheitsventile. Zudem relevant sind sogenannte Wechselventile, die eine durchgängige Anlagenverfügbarkeit gewährleisten.
Federbelastete Sicherheitsventile sind einer der Haupttypen von Sicherheitsventilen, bei welchen die Schließkraft oder Federkraft durch eine spiralförmige Feder aufgebracht wird.
In einem federbelasteten Sicherheitsventil wird die Schließkraft oder Federkraft durch eine spiralförmige Feder aufgebracht, die durch eine Einstellschraube zusammengedrückt wird.
Geschlossenes Ventil
Im normalen Betriebszustand wird der Systemdruck am Hauptventileintritt abgenommen und zum Dom geleitet (s. Abbildung).
Da die Domfläche größer ist als die Hauptventil-Sitzfläche, ist die Schließkraft größer als die Öffnungskraft. Dies gewährleistet die sichere Zuhaltung des Hauptventils.
Öffnendes Ventil
Im Falle einer Störung öffnet das Ventil bei einem festgelegten Ansprechdruck. Die Federkraft Fs wirkt in Schließrichtung und Fp, die Kraft, die durch den Druck am Eintritt des Sicherheitsventils entsteht, wirkt in Öffnungsrichtung. Beim Ansprechdruck sind die Kräfte Fs und Fp ausgeglichen. Es gibt keine resultierende Kraft um den Teller unten auf dem Sitz zu halten. Das Sicherheitsventil wird sichtlich oder hörbar öffnen (erstes hörbares Geräusch).
Der Druck unter dem Ventil muss über den Ansprechdruck steigen, bevor das Ventil einen erkennbaren Hub erreicht. Als Ergebnis der Beschränkung des Stroms zwischen dem Teller und dem Einstellring baut sich in der Druckkammer Druck auf. Der Druck wirkt nun auf einen vergrößerten Tellerbereich. Dies steigert die Kraft Fp, so dass die zusätzliche Federkraft, die benötigt wird um die Feder weiter zusammen zu drücken, überwunden wird. Das Ventil öffnet dann schnell mit einem "pop", in den meisten Fällen mit vollem Hub.
Überdruck ist der Druckanstieg über den Ansprechdruck, der für das Sicherheitsventil notwendig ist, um vollen Hub und volle Leistung zu erreichen. Der Überdruck wird gewöhnlich als Prozentsatz des Ansprechdrucks ausgedrückt. Richtlinien und Normen schreiben Grenzen für den maximalen Überdruck vor. Ein typischer Wert ist 10%. Der Wert bewegt sich zwischen 3% und 21%, je nach Norm und Anwendung.
Wieder schließendes Ventil
Bei den meisten Anwendungen vermindert ein richtig ausgelegtes Ventil den Druck im Behälter, wenn Medium abgelassen wird. Der Druck im Behälter wird folglich sinken und damit reduziert sich auch die Kraft Fp. Beim Ansprechdruck jedoch wirkt der Strom noch auf die vergrößerte Tellerfläche, was dazu führt, dass das Ventil geöffnet bleibt. Es wird eine weitere Reduzierung des Drucks benötigt, bis die Federkraft Fs wieder größer ist als Fp und das Sicherheitsventil beginnt wieder zu schließen. Beim Schließdruck berührt der Teller die Sitzbuchse wieder und das Sicherheitsventil ist wieder geschlossen.
Die Druckabsenkung ist der Unterschied zwischen Ansprechdruck und Schließdruck eines Sicherheitsventils und wird als Prozentsatz vom Ansprechdruck ausgedrückt. Der Wert bewegt sich von -4% bis -20%, je nach Regelwerk und Anwendung (Dampf, Gas, Flüssigkeit).
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Das Diagramm zeigt eine typische Funktionskurve eines federbelasteten Sicherheitsventils. Es ist wichtig zu verstehen, dass der Betriebsdruck der zu schützenden Ausrüstung unter dem Schließdruck des Ventils liegen muss. Die meisten Hersteller sowie die Regelwerke empfehlen einen Unterschied von 3 – 5% zwischen Schließdruck und Betriebsdruck, um ein sauberes Schließen des Ventils zu gewährleisten und wieder eine gute Sitzdichtheit zu erhalten.
Wie funktioniert ein federbelastetes Sicherheitsventil?
Sicherheitsventile sind dazu bestimmt zu öffnen und Überdruck von Behältern oder Ausrüstung abzulassen und dann wieder zu schließen. Federbelastete Sicherheitsventile sind einer der Haupttypen von Sicherheitsventilen, bei welchen die Schließkraft oder Federkraft durch eine spiralförmige Feder aufgebracht wird.
Bei welchem Druck öffnen federbelastete Sicherheitsventile?
Die Federkraft (Fs) wird über die Spindel auf den Teller übertragen. Der Teller schließt gegen die Sitzbuchse, solange die Federkraft größer ist als die Kraft, die durch den Druck am Eintritt des Ventils entsteht (Fp). Ist. Sind die Kräfte Fs und Fp ausgeglichen, liegt der Ansprechdruck vor. Das Ventil öffnet und der Druck reduziert sich. Ist die Federkraft Fs wieder größer als Fp beginnt das Sicherheitsventil sich wieder zu schließen.
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