In industriellen Anwendungen werden verschiedene Arten von handbetätigten Ventilen eingesetzt. Der folgende Artikel beschreibt den Aufbau und die Funktionsweise der in Dampfsystemen am häufigsten verwendeten Absperrarmaturen wie Kugelhähne, Absperrklappen, Absperrventile, Absperrschieber und Membranventile.

Unter einem Ventil versteht man im technischen Sprachgebrauch:

Ein Bauteil, in dem der Strömungsweg eines Fluids mit Hilfe eines beweglichen Elements* ganz oder teilweise verschlossen werden kann, um damit den Durchfluss abzusperren oder zu regeln.

*Das bewegliche Element ist der 'Absperrkörper'.

Kugelhähne bieten sehr gute Absperreigenschaften. Mit nur einer Vierteldrehung (90°) kann das Ventil vollständig geöffnet und geschlossen werden. Dadurch wird die Stellzeit minimiert und die Gefahr von Leckagen, z.B. durch Verschleiß einer Stopfbuchse, verringert.

Es gibt zwei Arten von Kugelhähnen: Kugelhähne mit reduziertem Durchgang und Kugelhähne mit vollem Durchgang. Bei Kugelhähnen mit reduziertem Durchgang ist die Ventilöffnung kleiner als der Leitungsquerschnitt, bei Kugelhähnen mit vollem Durchgang ist die Ventilöffnung gleich groß wie der Leitungsquerschnitt. Letztere werden in der Regel bevorzugt, da sie einen geringeren Druckverlust aufweisen.

Kugelhähne dürfen nur in vollständig geöffnetem oder vollständig geschlossenem Zustand verwendet werden. Sie eignen sich nicht zur Regelung des Durchflusses in Drosselstellung, da sie einen ringförmigen, weichdichtenden Ventilsitz haben. Bei teilweise geöffnetem Kugelhahn wirkt der Druck nur auf einen Teil des Ventilsitzes, der sich dadurch verformen kann. Dadurch verliert er seine Dichtigkeit und es kommt zu einer Leckage.

Bei Absperrklappen wird der Durchfluss durch eine im Strömungsweg drehbare Scheibe geregelt, die auf einer mittigen Achse sitzt. Wie bei den Kugelhähnen ist die Stellzeit kurz, da auch hier eine Vierteldrehung (90°) ausreicht, um die Armatur vollständig zu öffnen und zu schließen.

Absperrklappen zeichnen sich durch ihre einfache Konstruktion, ihr geringes Gewicht und ihre kompakte Bauweise aus. Ihre Einbaumaße sind oft extrem kurz, so dass sie im Vergleich zu Absperrventilen (siehe unten) einen wesentlich geringeren Druckverlust aufweisen. Die verwendeten Werkstoffe für Klappenscheibe und Dichtung können den Einsatzbereich bei höheren Temperaturen und bestimmten Medien einschränken. Absperrklappen werden häufig für Wasser und Luft sowie in Anwendungen mit großen Leitungsquerschnitten eingesetzt.

Absperrventile haben einen weiten Anwendungsbereich und können je nach Bauart sowohl zum Absperren als auch zum Regeln eingesetzt werden.

Bei diesem Ventiltyp wird der Durchfluss nicht nur durch den Öffnungsquerschnitt des Ventilsitzes, sondern vor allem durch den Ventilhub (Abstand zwischen Kegel und Ventilsitz) bestimmt. Ein Vorteil von Absperrventilen gegenüber anderen Absperrarmaturen ist, dass auch bei teilweise geöffnetem Ventil eine geringere Gefahr der Beschädigung von Ventilsitz und Absperrkörper besteht. Unter den verschiedenen Arten von Absperrventilen eignen sich Nadelventile besonders gut zur Durchflussregelung.

Andererseits haben Absperrventile im Vergleich zu anderen Absperrarmaturen einen höheren Druckverlust, da der Strömungsweg durch das Ventil S-förmig verläuft. Auch die Stellzeit ist wesentlich länger, da die Ventilspindel mehrmals gedreht werden muss, um das Ventil zu öffnen und zu schließen. Dies kann mit der Zeit zu Verschleiß und Undichtigkeiten an der Stopfbuchse führen. Außerdem darf das Ventil nicht zu fest geschlossen werden, da sonst die Gefahr besteht, dass die Oberfläche des Ventilsitzes beschädigt wird.

Ein Absperrschieber ist ähnlich aufgebaut wie ein Schleusentor: Der Durchfluss wird beeinflusst, indem der Absperrkörper mehr oder weniger weit von oben senkrecht in den Strömungsweg geschoben wird. Es gibt drei Ausführungen des Absperrkörpers: massiv (glatt), flexibel und segmentiert. Die letzten beiden Varianten schützen unter bestimmten Betriebsbedingungen vor Verformungen.

Wie Kugelhähne dürfen auch Absperrschieber nicht zur Regulierung des Durchflusses verwendet werden, da der Absperrkörper bei teilweise geöffnetem Ventil beschädigt werden kann. Bei vollständig geöffnetem Ventil haben auch sie einen geringen Druckverlust. Es sind jedoch viele Umdrehungen des Handrads erforderlich, um das Ventil ganz zu öffnen oder zu schließen, so dass die Stellzeit von allen hier genannten Absperrarmaturen am längsten ist.

Bei Membranventilen wird zur Absperrung eine flexible Membran auf den Ventilsitz gepresst. Es gibt zwei Ausführungen: Die Stegausführung und die Tiefsitzausführung. Die Stegausführung ist die gebräuchlichste, da bei der Tiefsitzausführung die Membran stärker gedehnt werden muss und somit eine kürzere Lebensdauer hat.

Der Hauptvorteil von Membranventilen liegt darin, dass die Ventilkomponenten vollständig vom Medium getrennt bleiben. Außerdem wird bei dieser Bauart die Möglichkeit einer Leckage durch die Stopfbuchse vermieden, wie sie bei anderen Ventilen auftreten kann. Andererseits kann die Membran bei häufiger Betätigung des Ventils schneller verschleißen, so dass der Wartungsaufwand höher ist. Membranventile sind im Allgemeinen nicht für höhere Temperaturen geeignet und werden hauptsächlich für flüssige Medien verwendet.