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Sichereitsventile Mit realen Tests Ventilflattern ausschließen

Redakteur: M.A. Manja Wühr

Schützt die 3 %-Regel sicher vor Ventilflattern? In der API 520 wird eingeräumt, dass die 3 % in einigen Fällen nicht ausreichen. Wie also lässt sich Ventilflattern zuverlässig ausschließen, um einen dauerhaft sicheren Betrieb zu gewährleisten?

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Typisches Chattering im Verlauf als Ventilhub über die Zeit
Typisches Chattering im Verlauf als Ventilhub über die Zeit
(Bild: CSE)

Ventilflattern führt zu einem reduzierten Massendurchfluss, wodurch die Gefahr eines Überdrucks vor dem Ventil besteht. Es können jedoch auch gravierende mechanische Probleme auftreten: Die ständige Berührung zwischen Teller und Ventil verursacht Verschleiß, der zum Bruch oder zur Blockierung der Spindel führen kann. Die massiven hochfrequenten Schwingungen können sogar zu einem Abriss der Rohrleitungen mit entsprechenden Leckagen führen. Doch wie lässt sich dies vermeiden? CFD-Simulationen sind eine wertvolle Hilfe, um die Schwellenwerte anzunähern. Zudem bietet CSE-Engineering an, mit einem Versuchskreislauf Ventile unter realen Bedingungen zu testen.

Nach der API 520 können Schwingungen innerhalb eines Sicherheitsventils auf mindestens drei Arten stattfinden. Wenn das Sicherheitsventil mit einer niedrigen Frequenz öffnet und schließt, haben wir den Fall von zynklischem Öffnen und Schließen – „einige Schwingungen pro Sekunde“. In der ISO 4126-10 werden diese niederfrequenten Ventilbewegungen auch als „Pumpen“ bezeichnet.

Weitaus gefährlicher können hochfrequente Schwingungen des Sicherheitsventils werden, das so genannte Ventilflattern. Hierbei muss zwischen zwei Varianten unterschieden werden: Wenn die Hubglocke weder mit dem Sitz noch mit dem oberen Anschlag des Ventils in Berührung kommt, haben wir die erste Art des Flatterns, die im Englischen analog als fluttering bezeichnet wird. Schlägt die Hubglocke jedoch gegen Sitz und Gehäuse des Ventils, spricht man von „chattering“ – also Klappern oder Schlagen des Ventils. Hierbei werden schon bei vergleichsweise niedrigen Drücken von wenigen bar enorme Kräfte frei und können unmittelbare Auswirkungen auf die Funktion des Sicherheitsventils entwickeln.

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