Einfluss der Ventilschließcharakteristik

Oft wird zur Vereinfachung angenommen, dass das Schließen eines Ventils ein schlagartiger, unendlich schneller Vorgang ist. In der Realität ist jedoch eine gewisse Schließzeit notwendig, um eine Armatur zu schließen. Dabei muss unterschieden werden zwischen der mechanischen und der hydraulischen Schließzeit. Der mechanische Schließvorgang umfasst die Zeit des vollständigen Ventilhubs/Klappenwegs einer Armatur. Die hydraulische Schließzeit hingegen kennzeichnet den Zeitraum, in welchem der Durchfluss merklich reduziert wird und sich der Druckstoß ausbildet. Am Beispiel eines Schiebers soll diese Unterscheidung deutlich gemacht werden. In der Regel führen die ersten 70 - 80% des Schließweges nur zu einer Erhöhung des Druckverlustes, eine Reduzierung des Durchflusses findet kaum statt. Der hydraulische Schließvorgang beschränkt sich daher auf die letzten 20 - 30% des Schließweges. Innerhalb dieses Zeitraums nimmt der Durchsatz stark ab und der Druck erhöht sich entsprechend. Der letzte Abschnitt des mechanischen Schließweges hat wiederum keinen Einfluss auf die Druckstoßentstehung. Hier ist praktisch kein Durchfluss mehr feststellbar, lediglich eine geringe Leckage tritt noch auf, die je nach Ventiltyp auf ein technisch akzeptables Maß reduziert wird.

Unterscheidung zwischen mechanischer und hydraulischer Schließzeit

Für Druckstoßuntersuchungen ist daher nur die hydraulische Schließzeit entscheidend. Während des hydraulischen Schließvorgangs baut sich der Druckstoß auf und die Anstiegsflanke der Druckwelle läuft zeitgleich mit der Wellenausbreitungsgeschwindigkeit durch das System. Damit entsteht kein sprunghafter Druckanstieg, sondern eine Druckrampe, die dem Druckplateau voraus läuft.

Druckstoßentstehung bei einem realen Schließvorgang mit linearer Kennlinie und einem idealen, unendlich schnellen Schließvorgang