FAQ
Sicherheitsventile und Armaturen
Hier finden Sie Antworten auf Fragen zu Sicherheitsventilen und Armaturen, die uns besonders häufig gestellt werden.
Sollten Sie eine spezielle Frage haben, kontaktieren Sie uns bitte. Wir helfen Ihnen gerne weiter und beraten Sie.
Was ist ein Sicherheitsventil?
Ein Sicherheitsventil dient einem einzigen Nutzen: Dem Schutz vor unzulässigem Überdruck in Anlagen bzw. Anlagenteilen, der ein Bersten des Systems zur Folge hätte. Ein Sicherheitsventil ist eine mechanische Absicherung, die anspricht, wenn alle anderen Regel-, Steuer- und Überwaschungseinrichtungen versagen und es zu einem unzulässigen hohen Druck in einem Behälter, in einem Lagertank, einer Rohrleitung oder Ähnlichen kommt. Diese können beispielsweise durch Ausfallen der Kühlung, falsche Dosierung oder eine blockierte Abflussleitung auftreten. Steigt der Druck in einem durch ein Sicherheitsventil abgesicherten Behälter über einen zulässigen Wert, öffnet das Ventil und ermöglicht dadurch einen Teil des unter Druck stehenden Mediums aus dem Behälter zu entweichen. Dadurch sinkt der Druck wieder. Ist der Druck weit genug abgesunken, schließt das Sicherheitsventil. Aufgrund dessen entweicht bei einem Sicherheitsventil nicht der gesamte Behälterinhalt, sondern nur so viel wie nötig ist, um den Druck wieder auf einen zulässigen Wert abzusenken.
Aufbau / Funktion
Ein federbelastetes Sicherheitsventil ist ein mechanisches Bauteil bestehend aus folgenden Hauptbestandteilen: Sitz, Kegel, Hubring, Feder, Spindel und einer Druckschraube zur Einstellung der Federvorspannung. Eingebaut sind diese Komponenten in einem Gehäuse mit Anschlüssen für die Zu- und Ableitung und einer Federhaube.
Über die Zuleitung tritt das Fluid senkrecht von unten in das Sicherheitsventil ein. Im normalen Betrieb sitzt der Ventilteller auf den Ventilsitz auf und verschließt die Öffnung. Due nötige Kraft dazu wird von der Feder aufgebracht, die zwischen einem oberen feststehenden und dem unteren beweglichen Ventilteller eingespannt ist. Über die Druckschraube, die die Position des oberen Ventiltellers vorgibt, kann die Kontraktion der Feder, die die Vorspannung de Feder zur Folge hat, und damit der Ansprechdruck eingestellt werden. Die Spindel dient als Führung des Kegels und überträgt die Kraft der Feder über den Federteller. Der Sitz hat einen definierten Innendurchmesser, worüber unter Berücksichtigung des Durchflusskoeffizienten der maximale Massenstrom, den das Ventil abführen kann, bestimmt wird.
Im geschlossenen Zustand überwiegt die Federkraft F1 die Mediumskraft F2. Steigt der Druck im System und damit die Kraft F2 kann die Federkraft F1 ab einem gewissen Druck das Ventil nicht mehr vollständig geschlossen halten. Ein leises Zischen aus dem Ventil ist zu hören. Das ist der Ansprechpunkt des Sicherheitsventils (Ansprechpunkt = niedrigster Druck, bei dem das Sicherheitsventil hörbar undicht ist). Bei weiterem Druckanstieg öffnet das Sicherheitsventil vollständig und das Medium kann ausströmen.
Es wird zwischen Sicherheitsventilen mit unterschiedlichen Öffnungscharakteristiken unterschieden. Das Öffnungsverhalten eines Ventils lässt sich am anschaulichsten in einem Hub-Druck-Diagramm (Abbildung 4) als sogenannte Hysteresekurve zeigen. Darin ist der Hub über dem Druck aufgetragen. Der reguläre maximale Betriebsdruck beträgt rund 85% des Ansprechdrucks des Ventils. Wird der Ansprechdruck (1) erreicht, öffnet das Sicherheitsventil. Zunächst proportional zum Druckanstieg, am „Pop-Punkt“ (2) schlagartig auf seinen maximalen Hub. Konstruktiv wird dies durch eine Vergrößerung der Druckangriffsfläche erreicht. Bei geschlossenem Ventil wirkt der Druck nur auf den Kegel. Ist das Sicherheitsventil geöffnet, wird auch der Hubring mit Druck beaufschlagt. Dies vergrößert schlagartig die Kraft und das Sicherheitsventil reißt auf. Der Druck, bei dem das Sicherheitsventil seine volle Öffnung erreicht, ist der Öffnungsdruck (3) des Sicherheitsventils. Die Druckdifferenz zwischen Ansprechdruck und Öffnungsdruck wird als Öffnungsdruckdifferenz bezeichnet.
Sinkt der Druck unter den Ansprechdruck (4), schließt das Sicherheitsventil zunächst langsam, dann wieder schlagartig. Die Druckdifferenz zwischen Schließdruck (5) und Ansprechdruck wird als Schließdruckdifferenz bezeichnet. Sie wird durch den Impulsstrom des strömenden Fluids und die Vergrößerung der Druckangriffsfläche durch den Hubring des Sicherheitsventils verursacht. Das Sicherheitsventil muss je nach Art (Normalventil oder Vollhubventil) und Medium (kompressibel oder inkompressibel) gewisse Öffnungs- bzw. Schließdruckdifferenten einhalten (nach DIN EN ISO 4126-1 und AD2000-A2):
Öffnungsdruckdifferenz:
• 10% bei Normal- und Proportional-Sicherheitsventilen (alle Medien)
• 5% bei Vollhub-Sicherheitsventilen (alle Medien)
Schließdruckdifferenz:
• 10% bei kompressiblen Medien (beide Arten)
• 20% bei nicht-kompressiblen Medien (beide Arten)
Bei Vollhubventilen besteht die zusätzliche Anforderung, dass der Anteil des Hubes bis zum schlagartigen Öffnen (Proportional-Sicherheitsventile nach AD2000-A2) nicht mehr als 20% des Gesamthubes betragen darf.
Bei der dritten Sicherheitsventilart, dem Proportional-Sicherheitsventil, steigt bzw. sinkt der Hub des Sicherheitsventils nahezu stetig mit steigendem bzw. sinkendem Druck. Ein plötzliches Öffnen ohne Drucksteigerung über einen Bereich von mehr als 10% des Hubes tritt nicht auf. Diese Sicherheitsventile erreichen nach dem Ansprechen innerhalb eines Druckanstiegs von maximal 10% den für den abzuführenden Massestrom erforderlichen Hub (DIN EN ISO 4126-1 und AD2000-A2).
Varianten
Zur individuellen Anpassung des Sicherheitsventils an die Bedingungen in der Anlage stehen verschiedene Ausführungen einzelner Komponenten des Ventils zur Verfügung.
Anlüftung
Zum manuellen Öffnen, Anlüften des Sicherheitsventils gibt es die Möglichkeit einer Ausführung mit Drehanlüftung oder Hebelanlüfung.
Bei einer Drehanlüftung wird durch Drehen an einer Rändelmutter auf der Federhaube des Sicherheitsventils die Spindel angehoben. Diese zieht den an der Spindel befindlichen Kegel mit hoch. Damit entsteht ein Spalt zwischen Sitz und Kegel und Fluid kann durch das Sicherheitsventil strömen. Eine Drehanlüftung wird in der Regel bei Gewindeventilen bis 2‘‘ und bei einer Anwendung für Luft und Wasser eingesetzt.
Bei der Hebelanlüftung bewirkt das Ziehen an einem Hebel das Abheben von Spindel und Kegel vom Sitz. Eine Hebelanlüftung wird meist bei Flanschsicherheitsventilen und Dampfventilen verwendet. Bei letzteren ist der Einbau einer Hebelanlüftung vorgeschrieben. Eine Ausführung ohne Anlüftung ist ebenfalls erhältlich.
Blockierschraube (Option A01)
Soll im System das Sicherheitsventil über seinen Ansprechdruck hinaus zu und dicht sein, beispielsweise für eine Druckprüfung, kommt eine Blockierschraube zum Einsatz. Diese wird in eine dafür vorgesehene Gewindebohrung in der Kappe des Ventils von oben bis auf die Spindel geschraubt. Damit wird das Öffnen des Sicherheitsventils verhindert. Nach der Druckprüfung ist die Druckschraube unbedingt wieder zu entfernen, da sonst das Sicherheitsventil auch im Ernstfall nicht öffnen kann. Die Gewindebohrung in der Kappe ist durch eine kurze Schraube mit Dichtfunktion wieder zu verschließen.
Hubsensor (Option S62)
Zur Überwachung des Ansprechens eines Sicherheitsventils wird ein Hubsensor angeboten. Dieser wird wie die Blockierschraube von oben in die Kappe geschraubt. Er schlägt an, wenn das Sicherheitsventil seinen vollen Hub erreicht. Somit bekommt die Leitstelle der Anlage, in der das Sicherheitsventil verbaut ist, direkt mit, dass das Sicherheitsventil abgeblasen hat. Bei manchen Baureihen ist auch ein seitlicher Einbau des Sensors möglich.
Gasdicht / Offen
Bei manchen Medien kann es nötig sein, auch beim Ansprechen des Sicherheitsventils die Umgebung vor den Einflüssen des Mediums zu schützen. Dafür bietet Goetze Sicherheitsventile in einer gasdichten Ausführung an. Sollte das Medium jedoch keine Gefahr für die Umwelt darstellen, kann eine offene oder nicht gasdichte Ausführung gewählt werden.
Faltenbalg / Membran
Muss im Ansprechfall auch der Federraum vor dem Medium geschützt werden, empfiehlt sich die Verwendung eines Faltenbalges. Dieser bietet eine gasdichte Verbindung zwischen Austrittsgehäuse und Federraum, so dass das Medium nicht durch die Spindelführung in den Federraum gelangen kann. Somit unterbindet er auch das Verschmutzen oder Verkleben der gleitenden Teile und gewährleistet auch bei klebrigen oder dickflüssigen Medien eine einwandfreie Funktion des Ventils Zudem wirkt der metallische Faltenbalg gegendruckkompensierend. Unabhängig davon, ob es sich um Fremdgegendruck oder Eigengegendruck handelt, der Ansprechdruck des Ventils bleibt gleich. Der Eigengegenduck kann sich im Abblasefall abhängig von der Dimensionierung und Ausführung der installierten Abblaseleitung am Austritt des Sicherheitsventils aufbauen.
Ist eine Kompensation des Gegendruckes nicht nötig und das Medium neutral, kann anstelle eines metallischen Faltenbalges, je nach Ventiltyp, eine Elastomermembran oder ein Elastomerbalg das Eindringen des Mediums in den Federraum verhindern.
Gegenüberstellung
Es gibt unterschiedliche Arten von Ventilen, die in Anlagen verschiedene Aufgaben erfüllen und entsprechende Zulassungen und Prüfungen brauchen.
Sicherheitsventile sind gemäß der Richtlinie 2014/68/EU, Druckgeräterichtlinie, Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion. Sicherheitsventile verhindern als letztes Glied, in einer Reihe von Sicherheitsmaßnahmen, ein Bersten des Anlagenteils auf Grund eines unzulässig hohen Druckes. Sie werden auf den gewünschten Ansprechdruck eingestellt, entsprechend gekennzeichnet und verplombt. Eine spätere Veränderung des Einstelldrucks ist nur in erfahrenen Werkstätten möglich. Vor Auslieferung wird bei allen Sicherheitsventilen der Einstelldruck überprüft, auf Wunsch auch in Anwesenheit einer Abnahmegesellschaft. Bevor ein Sicherheitsventil überhaupt in Serie verkauft werden darf, muss es eine EU-Baumusterprüfung und ggf. eine TÜV-Bauteilprüfung bestehen.
Druckbegrenzungsventile erfüllen im Prinzip die gleiche Aufgabe wie Sicherheitsventile. Jedoch haben sie keine sicherheitsrelevante Funktion und werden daher nicht als Ausrüstungsteil mit Sicherheitsfunktion, sondern nur als druckhaltendes Ausrüstungsteil, nach der Druckgeräterichtlinie eingestuft. Es ist keine besondere Prüfung notwendig. Sie weisen in der Regel eine proportionale Öffnungscharakteristik auf. Druckbegrenzungsventile erreichen nicht die Leistungen von Sicherheitsventilen und können eingestellt, gekennzeichnet und verplombt ausgeliefert werden, müssen jedoch nicht.
Bei Überström–/ Regelventilen kann der Einstelldruck innerhalb des Federbereiches vom Anlagenbetreiber nach Bedarf selbst eingestellt werden. Sie erfüllen in der Anlage eine „Druckregelaufgabe“. Da dies keine sicherheitsrelevante Funktion ist, sind Überström-/ Regelventile nur als druckhaltendes Ausrüstungsteil nach der Druckgeräterichtlinie eingestuft. Es ist keine besondere Prüfung notwendig. Um Druckstöße in der Anlage zu vermeiden, weisen diese Ventile eine proportionale Öffnungscharakteristik auf. Überströmventile müssen immer gasdicht ausgeführt sein.
Druckminderventile benötigen, wenn Sie in der Trinkwasseristallation eingesetzt werden, eine Bauteilzulassung für Gebäudetechnik. Ihre Aufgabe besteht in einer Reduzierung des Druckes in einem Anlagenteil. Während bei den Druckbegrenzungsventilen das Anstehen eines zu hohen Druckes auf der Eintrittsseite und damit ein Durchströmen des Ventils der Ausnahme angehört, ist bei Druckminderventilen ein höherer anliegender Druck auf der Einströmseite der Regelfall. Sie werden dauerhaft durchströmt und sorgen für einen gleichmäßigen Fluidstrom mit konstantem, reduzierten Druck auf der Austrittsseite auch bei schwankendem Druck auf der Eintrittsseite (z.B. nach einer Pumpe).
Zulassungen
Um ein Sicherheitsventil verkaufen zu dürfen, muss dieses eine EU-Baumusterprüfung und ggf. eine TÜVBauteilprüfung bestehen. Grundsätzlich besteht eine Zulassungsprüfung aus vier Teilen:
- Die Prüfung über die ausreichende Dimensionierung der Bauteile sowie der Eignung der verwendeten Werkstoffe.
- Der Sicherstellung, dass die spezifischen konstruktiven Anforderungen, die aufgrund der Anwendung nötig sind, eingehalten wurden.
- Der Zertifizierung der Leistungen (Ausflussziffern) mit den Medien Luft und Wasser.
- Die Einhaltung der Funktionscharakteristik (Öffnungs- und Schließdruckdifferenzen) mit den Medien Luft und Wasser zum Nachweis der Eignung für:
- Luft:
- Luft, Gase und technische Dämpfe
- Wasserdampf
- Heizwasser (bis 120 °C)
- Solaranlagen
- Wasser:
- Flüssigkeiten
- Warmwasser (bis 95 °C)
- Luft:
Diese Prüfungen sind ausführlich im VdTÜV-Merkblatt „Sicherheitsventil 100“ und den mitgeltenden Dokumenten beschrieben.
EU-Baumusterprüfung
Eine EU-Baumusterprüfung ist eine Typenzulassung durch eine unabhängige und nach Druckgeräterichtlinie 2014/68/ EU „notifizierte Stelle“. Sie überprüft, ob die Mindestanforderungen an ein Sicherheitsventil, wie sie im Anhang 1 der DGR und in der harmonisierten Norm ISO 4126-1 gefordert sind, erfüllt werden.
Bei einer Baumusterprüfung können die Ventile für die folgenden Medien zugelassen werden:
- L für Flüssigkeiten (liquids)
- S/G für Dämpfe/Gase (steam/gas)
Der Hersteller ist verpflichtet zu dem Ventil auch eine Montage- und Betriebsanleitung inklusive Konformitätserklärung nach DGR 2014/68/EU mitzuliefern. Die Gültigkeit dieser Prüfbescheinigungen besteht über einen Zeitraum von 10 Jahren.
TÜV – Bauteilprüfung
Zum Bestehen einer TÜV Bauteilprüfung müssen zusätzlich die Anforderungen der folgenden Normen erfüllt werden:
- VdTÜV-Merkblatt SV 100
- AD2000-Merkblatt A2
Dies erlaubt eine zusätzliche anwendungsspezifischere Kennzeichnung der Ventile:
- D/G/H für Heißwasser mit zulässigen Vorlauftemperaturen bis 120 °C (Heizungsanlagen gemäß DIN EN 12828)
- H für Heißwasser von 2,5 bar und 3 bar mit einer zulässigen Vorlauftemperatur bis 120 °C und einer zulässigen Wärmeleistung bis 2700 kW (Wasserheizungsanlagen nach DIN EN 12828)
- SOL für geschlossene eigensichere Sonnenheizungsanlagen mit Wasser oder Wassergemischen als Wärmeträger nach DIN EN 12976-1
- W für Wassererwärmungsanlagen nach DIN EN 12897 bis 10 bar
- F/K/S für ortsfeste Druckbehälter und Fahrzeugbehälter für flüssige, körnige und staubförmige Güter nach TRB 801 Nr. 22 und 23
Weitere Zulassungen
Die Sicherheitsventile von Goetze erfüllen zudem die Kriterien für diverse Zulassungen. Eine Übersicht, welche Zulassungen bzw. Zertifikate bei welcher Baureihe gültig sind, finden Sie hier.
Definition, Normen und Regelwerke
National:
- TRD 421: Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung
Für Sicherheitsventile für Dampfkessel der Gruppen I, III und IV - TRD 721: Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung
Für Sicherheitsventile für Dampfkessel der Gruppe II - DIN 4751: Wasserheizungsanlagen
Für geschlossene, thermostatisch abgesicherte Wärmeerzeugungsanlagen mit Vorlauftemperaturen bis 120°C als sicherheitstechnische Ausrüstung - DIN 4753: Trinkwassererwärmer, Trinkwassererwärmungsanlagen und Speicher-Trinkwassererwärmer
- DIN 4747: Fernwärmeanlagen
Als sicherheitstechnische Ausrüstung von Unterstationen, Hausstationen und Hausanlagen zum Anschluss an Heizwasser-Fernwärmenetze - AD 2000 A2: Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung
Allgemein für Sicherheitsventile
Europäisch/International:
- DIN EN ISO 4126 Reihe: Sicherheitseinrichtungen gegen unzulässigen Überdruck
vor allem Teil 1: Sicherheitsventile und Teil 7: Allgemeine Daten - RL 2014/68/EU: Europäische Druckgeräterichtlinie
Richtlinie für Druckgeräte mit einem maximal zulässigen Druck (PS) von mehr als 0,5 bar - DIN EN 12828: Heizungssysteme in Gebäuden
Für die Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen - DIN EN 12952: Wasserrohrkessel und Anlagenkomponenten
Vor allem Teil 10: Anforderungen an Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung - DIN EN 12953: Großwasserraumkessel
Vor allem Teil 8: Anforderungen an Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung
Weitere anwendungsspezifische Normen:
- DIN EN 764-7: Sicherheitseinrichtungen für unbefeuerte Druckgeräte
- DIN EN 13648: Sicherheitsventile für den Kryo-Betrieb
- DIN SPEC 4683: Flüssighelium-Kryostate - Sicherheitseinrichtungen gegen Drucküberschreitung
Was ist der Unterschied zwischen einem Sicherheitsventil und einem Druckbegrenzungsventil?
Sicherheitsventil
- Zugelassene Ventile mit TÜV und/oder EG Baumusterprüfung
- Normalhub- bzw. Vollhuböffnungs-/Schließcharakteristik
- Höhere Abblaseleistungen als Druckbegrenzungsventile
Druckbegrenzungsventil
- Ventile ohne Zulassung (keine Sicherheitsfunktion nach DGR)
- Proportionale Öffnungs-/Schließcharakteristik
- Niedrigere Leistungen als Sicherheitsventile
Wann verwende ich ein Druckbegrenzungsventil bzw. ein Sicherheitsventil?
Ob man als Anwender ein Druckbegrenzungsventil einsetzen darf oder ein zugelassenes Sicherheitsventil einsetzen muss, hängt in erster Linie von der Art der Anwendung bzw. der Anlage ab. Beide Ventiltypen dienen zur Absicherung eines Systems als letzte Sicherheitsinstanz. Bei abnahmepflichtigen Anlagen bzw. Anlagen, die unter die europäische Druckgeräterichtlinie fallen, muss das Ventil mit entsprechenden Zulassungen und Zertifikaten ausgestattet sein.
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Unsere Checkliste zur Auswahl von Sicherheits- / Überström- und Druckbegrenzungsventilen
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