Ein Kippscheiben-Rückschlagventil verhindert Rückfluss mithilfe einer Scheibe, die sich um einen Drehpunkt oberhalb der Ventilbohrungsmitte dreht. Diese Drehposition unterscheidet es von einem herkömmlichen Schwenk-Rückschlagventil. Die Scheibe schwenkt nicht an einem oberen Scharnier, sondern kippt. Durch diese Kippbewegung verkürzt sich der Öffnungs- und Schließweg der Scheibe. Daher schließt dieses Ventil in den meisten Betriebsbedingungen schneller, mit weniger Wasserschlag und geringerem Druckverlust als herkömmliche Schwenk-Rückschlagventile.
Was ist ein Kippscheiben-Rückschlagventil?
Ein Kippscheiben-Rückschlagventil ist ein selbsttätiges Einwegventil, bei dem sich eine Scheibe um eine Achse dreht, die etwas oberhalb und vor dem Schwerpunkt der Scheibe angeordnet ist. Durch diese versetzte Drehpunktgeometrie befindet sich die Scheibe stets in einem leicht unausgewogenen Zustand. Bei Vorwärtsströmung öffnet sie sich leicht. Reduzierte Strömung oder Rückwärtsströmung bewirken, dass das Gewicht der Scheibe und der Gegendruck sie schnell wieder in Richtung Ventilsitz kippen.
Das Gehäuse ist typischerweise volldurchgangsfest und in Wafer-, Lug- oder Flanschausführung erhältlich. Kippscheiben-Rückschlagventile bieten die gleichen Installationsmöglichkeiten wie Schwenk-Rückschlagventile, jedoch mit kompakteren Baugrößen. Das Scheibenprofil ist so gestaltet, dass es im geöffneten Zustand dem Rohrdurchgang eng folgt und so Strömungsbehinderungen und die dadurch entstehenden Turbulenzen, die zu Druckverlusten führen, minimiert.
Funktionsweise des Kippscheibenmechanismus
Die Drehachse befindet sich oberhalb der Ventilmittellinie und etwas stromaufwärts des Schwerpunkts der Scheibe. Im geschlossenen Zustand liegt die Scheibe flach auf dem Ventilsitz auf. Der Strömungsdruck erzeugt ein Drehmoment um die Drehachse, das die Vorderkante der Scheibe stromabwärts kippt und sie so öffnet. Die Scheibe nimmt eine nahezu parallele Position zur Strömungsrichtung bei vollständig geöffnetem Ventil ein und bietet der Strömung einen minimalen Querschnitt.
Bei abnehmender Strömungsgeschwindigkeit zieht das Moment um den Drehpunkt die Scheibe zurück zum Sitz, noch bevor der Durchfluss vollständig zum Erliegen kommt. Die Scheibe schließt sich nicht erst durch den Gegendruck der Strömung. Das Schließen durch Schwerkraft und Impuls beginnt bereits in der Verzögerungsphase des Strömungszyklus. Dieser zeitliche Vorteil reduziert den Wasserschlag im Vergleich zu herkömmlichen Schwingrückschlagventilen, bei denen die Scheibe so lange geöffnet bleibt, bis die Rückströmung sie physisch schließt.
Die Schließgeschwindigkeit hängt von der Geometrie der Scheibe, dem Schwenkpunktabstand und der Strömungsverzögerung ab. In Systemen mit schnellem Pumpenabschalten oder hoher Strömungsgeschwindigkeit ermöglicht die Kippscheibengeometrie ein schnelleres Schließen als eine Schwenkrückschlagscheibe mit gleichem Bohrungsdurchmesser.
Vorteile gegenüber Schwenkrückschlagventilen: Kippscheiben-Rückschlagventil vs. Schwenkrückschlagventil
Der Vergleich zwischen Kippscheiben- und Schwenkrückschlagventilen ist ein häufig diskutiertes Thema in den Bereichen Energieerzeugung, Öl und Gas sowie bei Spezifikationen für Großrohrleitungen. Die Unterschiede sind real und beeinflussen die Systemleistung messbar.
Die folgende Tabelle vergleicht beide Typen hinsichtlich der Faktoren, die die Entscheidungen bei der Auswahl von Ingenieuren beeinflussen.
| Faktor | Kippscheiben-Rückschlagventil | Schwingrückschlagventil |
| Verschlussmechanismus | Schwerkraft und Trägheit, proaktiv | Rückflussabhängig, reaktiv |
| Risiko durch Wasserschlag | Niedriger, schließt sich während der Verzögerung | Höher, schließt nach Beginn der Umkehr. |
| Druckabfall | Niedrigere, nahezu parallel zur Strömung verlaufende Scheibe | Weiter oben blockiert die Scheibe teilweise die Bohrung |
| Gesichts-zu-Gesicht-Länge | Kürzer als gleichwertige Schwungprüfung | Längerer Körper erforderlich |
| Strömungsgeschwindigkeitsbereich | Geeignet für Hochgeschwindigkeitsverkehr | Besser geeignet für niedrigere Geschwindigkeiten |
| Installation | Horizontal oder vertikal mit aufwärts gerichteter Strömung | Horizontal bevorzugt |
Druckklasse: KLASSE 150-KLASSE 2500 (PN10-PN420)
Der Druckverlust ist ein wesentlicher Vorteil bei Anwendungen mit hohem Durchfluss. Die Kippscheibe ist in geöffneter Position nahezu parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet. Die Schwenkrückschlagklappe weist selbst bei vollständig geöffnetem Zustand eine teilweise die Bohrung verdeckende Fläche auf. Dieser geometrische Unterschied führt direkt zu geringeren Energieverlusten durch die Kippscheibenkonstruktion im Hochgeschwindigkeitsbereich.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Vermeidung von Wasserschlag. Druckstöße beim Abschalten der Pumpe verursachen die größten Schäden an Rückschlagventilen. Die Kippscheibe beginnt sich zu schließen, sobald der Durchfluss nachlässt. Die Schwenkscheibe bleibt geöffnet, bis die Strömungsrichtung umkehrt. Diese unterschiedlichen Schließzeiten führen zu messbar unterschiedlichen Druckstößen in der nachgeschalteten Rohrleitung.
Was ist der Hauptvorteil eines Kippscheiben-Rückschlagventils gegenüber einem Schwenk-Rückschlagventil im Hochgeschwindigkeitsbereich?
Geringerer Druckverlust und schnellere Schließzeit. Die Kippscheibe richtet sich im geöffneten Zustand nahezu parallel zur Strömung aus, wodurch der Strömungswiderstand im Vergleich zur Schwenkrückschlagscheibe, die die Bohrung teilweise blockiert, reduziert wird. Zudem beginnt die Scheibe bereits bei Strömungsverlangsamung zu schließen, anstatt auf die Strömungsumkehr zu warten. Dies verringert den Druckstoß beim Pumpenabschalten.
Typische Anwendungsgebiete: Energieerzeugung und Öl und Gas
Kippscheiben-Rückschlagventile kommen regelmäßig in Anwendungen zum Einsatz, bei denen hohe Durchflussgeschwindigkeit, häufiges Pumpentakten und Schutz vor Wasserschlägen gleichzeitig erforderlich sind.
Die Energieerzeugung ist der Hauptanwendungsbereich. Die Speisewasserpumpen-Druckleitungen von Kesseln weisen hohe Durchflussgeschwindigkeiten auf und schalten sich bei Laständerungen häufig ein. Kippscheiben-Rückschlagventile eignen sich sowohl für den Betrieb mit hohen Durchflussgeschwindigkeiten bei geringem Druckverlust als auch für die häufigen Schaltvorgänge und schließen schneller als Schwingrückschlagventile. In Kühlwassersystemen von Kraftwerken werden sie an Pumpendruckverteilern mit großem Durchmesser eingesetzt, wo die Kombination aus großem Durchmesser, hohem Durchfluss und Empfindlichkeit gegenüber Wasserschlägen die Kippscheiben-Bauweise zur Standardlösung macht.
In Öl- und Gaspipelines werden Kippscheiben-Rückschlagventile an den Auslassleitungen von Kompressorstationen und den Auslassverteilern von Pumpstationen eingesetzt. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit von Gasen oder Flüssigkeiten ist optimal auf die geringen Druckverluste dieser Bauart abgestimmt. Das schnelle Schließen beim Abschalten des Kompressors oder der Pumpe reduziert Druckstöße im nachgelagerten Rohrleitungsabschnitt.
Bei Wassertransportleitungen werden Kippscheibenventile an Pumpenabflussleitungen mit großem Durchmesser eingesetzt, wo herkömmliche Schwingrückschlagventile bei Pumpenausfällen zu unzulässigen Wasserschlägen führen würden.
CTGV fertigt Rückschlagventile mit vollem Durchgang und Rückschlagventile mit Hub aus Edelstahl, die für folgende Zwecke gebaut sind: API 6D, API 594 und ASME B16.34 Für Druckklassen von Klasse 150 bis 4500. Ingenieure, die zwischen Kippscheiben- und Schwenkrückschlagventilen für Anwendungen in der Energie-, Öl- und Gas- oder Wasserversorgung wählen, erhalten von CTGV innerhalb von 2 Stunden technische Empfehlungen. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Leitungsbedingungen zu besprechen und eine Empfehlung für die Ventilspezifikation zu erhalten.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Kippscheiben-Rückschlagventil?
Ein selbsttätiges Rückschlagventil, bei dem eine Scheibe um eine Welle oberhalb der Ventilachse schwenkt. Bei Vorwärtsströmung öffnet sich die Scheibe. Reduzierte Strömung ermöglicht das Schließen durch Schwerkraft und Scheibenträgheit, bevor die Öffnung vollständig umkehrt. Es bietet einen geringeren Druckverlust und ein schnelleres Schließen als herkömmliche Schwenkrückschlagventile.
Was ist das Funktionsprinzip eines Scheibenventils?
Eine Scheibe bewegt sich, um den Durchflussweg in Abhängigkeit von Druckdifferenzen oder Durchflussbedingungen zu öffnen oder zu schließen. Bei einem Rückschlagventil öffnet der Vorwärtsdruck die Scheibe. Rückwärtsdruck oder ein reduzierter Vorwärtsdruck schließen sie. Die Geometrie der Scheibe und ihre Drehposition bestimmen die Schließgeschwindigkeit und die Druckverlustcharakteristik.
Wie funktioniert ein Rückschlagventil?
Ein Rückschlagventil öffnet sich automatisch bei Vorwärtsströmungsdruck und schließt sich, wenn die Strömung stoppt oder sich umkehrt. Eine manuelle oder motorische Steuerung ist nicht erforderlich. Der Leitungsdruck übernimmt die Schließung. Der Schließmechanismus variiert je nach Bauart: Schwingscheibe durch Schwerkraft, Kippscheibe durch Schwerkraft und Trägheit, federbelastete Scheibe durch Federkraft.
Worin besteht der Unterschied zwischen einem Schwingrückschlagventil und einem Kippscheiben-Rückschlagventil?
Schwingrückschlagventile verwenden eine oben angeschlagene Scheibe, die durch Schwerkraft und Gegendruck geschlossen wird. Kipprückschlagventile hingegen nutzen eine versetzte Drehscheibe, die sich durch Schwerkraft während der Strömungsverlangsamung vor Beginn der Strömungsumkehr schließt. Kipprückschlagventile zeichnen sich durch einen geringeren Druckverlust, ein schnelleres Schließen und eine bessere Dämpfung von Wasserschlägen bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten aus.
