Rückschlagventile sind Zweiwegeventile, d. h. sie haben zwei Öffnungen im Ventilkörper, eine für den Flüssigkeitseintritt und die andere für den Flüssigkeitsaustritt. Es gibt verschiedene Arten von Rückschlagventilen, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Rückschlagventile sind normalerweise Teil gängiger Haushaltsgegenstände. Obwohl sie in verschiedenen Größen und Preisklassen erhältlich sind, sind Rückschlagventile oft sehr klein, einfach oder kostengünstig. Rückschlagventile arbeiten automatisch und die meisten von ihnen werden nicht von Menschen oder einer externen Steuerung gesteuert; daher haben die meisten keine Ventilgriffe oder -spindeln. Der Körper (das Gehäuse) der meisten Rückschlagventile besteht aus Kunststoff oder Metall. Ein wichtiges Konzept für ein Rückschlagventil ist der Öffnungsdruck, der der minimale Differenzdruck vor dem Ventil zwischen Einlass und Auslass ist, wenn das Ventil in Betrieb ist. Normalerweise werden Rückschlagventile so konstruiert, dass sie einen bestimmten Öffnungsdruck angeben können.
Die Art des Rückschlagventils
Kugelrückschlagventil
Ein Kugelrückschlagventil ist ein Rückschlagventil, bei dem das Absperrstück, der bewegliche Teil, der den Durchfluss blockiert, eine Kugel ist. Bei einigen Kugelrückschlagventilen ist die Kugel federbelastet, um sie geschlossen zu halten. Bei Konstruktionen ohne Feder ist ein Rückfluss erforderlich, um die Kugel in Richtung Sitz zu bewegen und eine Abdichtung zu erzeugen. Die Innenfläche des Hauptsitzes des Kugelrückschlagventils ist mehr oder weniger konisch, um die Kugel in den Sitz zu leiten und eine positive Abdichtung zu erzeugen, wenn der Rückfluss gestoppt wird. Kugelrückschlagventile sind normalerweise sehr klein, einfach und kostengünstig. Sie werden häufig in Mikropumpenspendern für Flüssigkeiten oder Gele, Sprühgeräten, einigen Gummibällen zum Pumpen von Luft usw., manuellen Luftpumpen und einigen anderen Pumpen sowie nachfüllbaren Dosierspritzen verwendet. Während Kugeln normalerweise aus Metall bestehen, können sie auch aus anderen Materialien bestehen; in einigen besonderen Fällen bestehen sie aus hochbeständigen oder inerten Materialien wie Saphiren. Hochdruck-HPLC-Pumpen und ähnliche Anwendungen verwenden typischerweise kleine kugelförmige Einlass- und Auslassrückschlagventile mit Sitzen aus (künstlichen) Rubinkugeln und Saphiren [6] oder Kugeln und Rubinsitzen [7], Härte und chemischer Beständigkeit. Nach längerem Gebrauch wird dieses Rückschlagventil schließlich verschleißen oder der Sitz wird reißen und muss ersetzt werden. Infolgedessen kann das Ventil ersetzt werden, manchmal in einem kleinen Kunststoffkörper, der fest in eine Metallarmatur passt, die hohem Druck standhält und in den Pumpenkopf geschraubt werden kann. Es gibt ähnliche Rückschlagventile, bei denen die Scheibe keine Kugel, sondern eine andere Form hat, wie z. B. ein Tellerventil, das durch eine Feder betätigt wird. Ein Kugelrückschlagventil sollte nicht mit einem Kugelventil verwechselt werden, einem anderen Ventiltyp, bei dem die Kugel als steuerbarer Rotor fungiert, um den Durchfluss zu stoppen oder zu lenken.
Aufklappbares Rückschlagventil
Ein Rückschlagventil mit Schwenkscheibe oder Kippscheibenrückschlagventil ist ein Rückschlagventil, bei dem der bewegliche Teil den Durchfluss blockiert, wenn die Scheibe bewegt wird, und das Scharnier oder der Drehpunkt an der Schwenkscheibe entweder den Rückfluss am Sitz blockiert oder den Sitz verlässt, um einen Vorwärtsfluss zu ermöglichen. Der Querschnitt der Sitzöffnung kann senkrecht zur Mittellinie zwischen den beiden Öffnungen oder in einem Winkel verlaufen. Während Schwenkrückschlagventile in verschiedenen Größen erhältlich sind, sind große Rückschlagventile normalerweise Schwenkrückschlagventile. Das häufige Problem, das durch Schwenkrückschlagventile verursacht wird, ist der sogenannte Wasserschlag. Dieser tritt auf, wenn das Schwenkrückschlagventil ausgeschaltet wird und der Durchfluss plötzlich stoppt, was zu Druckschwankungen führt, die Hochgeschwindigkeitsstoßwellen auf Rohre und Ventile ausüben und viel Druck auf die Metalle und Vibrationen im System ausüben. Unentdeckte Wasserschläge können Pumpen, Ventile und Rohre im System beschädigen. Das Prallventil im Spülmechanismus einer Toilette ist ein Beispiel für diese Art von Ventil. Der Druck des Tanks, der es geschlossen hielt, wurde durch manuelles Anheben des Prallventils überwunden. Es bleibt dann geöffnet, bis der Tank leer ist und die Blende aufgrund der Schwerkraft nach unten fällt. Eine andere Variante des Mechanismus ist die Ventilscheibe, die in Anwendungen wie Brandschutz- und Feuersicherheitssystemen verwendet wird. Die Gelenktür bleibt nur in Zuflussrichtung geöffnet. Die Scheibe hat normalerweise auch eine Feder, die das Tor geschlossen hält, wenn kein Vorwärtsdruck vorhanden ist. Ein weiteres Beispiel ist ein Rückschlagventil (in einem Abwassersystem verwendet), um Überschwemmungen durch den Rückfluss von Abwasser zu verhindern. Dieses Risiko tritt am häufigsten in Abwassersystemen auf, die an Mischwasserkanäle und Regenwasserabflusssysteme angeschlossen sind. Dies kann durch starken Regen, Schmelzwasser oder Überschwemmungen verursacht werden.
Hubrückschlagventil
Ein Hubrückschlagventil ist ein Rückschlagventil, bei dem die Scheibe, manchmal auch als Aufzug bezeichnet, durch einen höheren Druck der Einlass- oder vorgeschalteten Flüssigkeit aus ihrem Sitz gehoben werden kann, um einen Durchfluss zur Auslass- oder nachgeschalteten Seite zu ermöglichen. Die Führung hält die Scheibe in der vertikalen Linie in Bewegung, sodass das Ventil zu einem späteren Zeitpunkt ordnungsgemäß wieder eingebaut werden kann. Wenn der Druck nicht mehr hoch ist, bewirkt die Schwerkraft oder ein höherer nachgeschalteter Druck, dass die Scheibe auf ihren Sitz absinkt und das Ventil schließt, um den Rückfluss zu stoppen. Ein Inline-Rückschlagventil ist ein Rückschlagventil ähnlich einem Hubrückschlagventil. Das Ventil hat jedoch normalerweise eine Feder, die „aufsteigt“, wenn auf der vorgeschalteten Seite des Ventils Druck herrscht. Der Druck, der auf der vorgeschalteten Seite des Ventils erforderlich ist, um die Federspannung zu überwinden, wird als „Öffnungsdruck“ bezeichnet. Wenn der durch das Ventil strömende Druck niedriger als der Öffnungsdruck ist, schließt die Feder das Ventil, um einen Rückfluss im Prozess zu verhindern.
Anwendungsgebiete
Rückschlagventile werden in vielen Flüssigkeitssystemen verwendet, beispielsweise in Chemie- und Kraftwerken, sowie in vielen anderen industriellen Prozessen. Typische Anwendungen in der Nuklearindustrie sind Speisewasser-Kontrollsysteme, Ablassleitungen, Zusatzwasser, verschiedene Handhabungssysteme, N2-Systeme sowie Überwachungs- und Probenahmesysteme. Im Luft- und Raumfahrtsektor werden Rückschlagventile dort verwendet, wo starke Vibrationen, große Temperaturextreme und korrosive Flüssigkeiten auftreten. Beispielsweise bei der Treibstoffsteuerung für Raumfahrzeuge und Trägerraketen, für Reaktionskontrollsysteme (RCS) und Lageregelungssysteme (ACS) sowie für die Flugzeughydraulik. Rückschlagventile werden auch häufig verwendet, wenn mehrere Gase zu einem einzigen Strom gemischt werden. An jedem einzelnen Gasstrom wird ein Rückschlagventil installiert, um eine Gasmischung mit dem ursprünglichen Gas zu verhindern. Wenn beispielsweise Kraftstoff und Oxidationsmittel gemischt werden sollen, wird häufig ein Rückschlagventil an der Kraftstoff- und Oxidationsmittelquelle verwendet, um sicherzustellen, dass der ursprüngliche Zylinder rein und daher nicht entflammbar bleibt. Im Jahr 2010 modifizierte das Jet Propulsion Laboratory der NASA leicht die Konstruktion eines einfachen Rückschlagventils, das dazu dient, Flüssigkeitsproben, die auf die Lebensdauer des Mars schließen lassen, ohne Angst vor Kreuzkontamination in verschiedenen Behältern des Geräts zu speichern.