Regelventile gibt es in einem großem Bereich von Nennweiten und Durchflusskapazitäten, von Drosselklappen mit einem Durchflusskoeffizienten K_vs von mehr als 50.000 m³/h (genug um ein Olympia-Schwimmbecken innerhalb von 3 Minuten zu füllen) bis hinunter zu Kleinstmengenregelventilen mit einem Nenn-Durchflusskoeffizienten von weniger als 10-5 m³/h. Solch ein Mikro-Stellventil würde dann mehr als 20 Stunden zum Befüllen eines Wasserglases benötigen.
Normalerweise werden für diese kleinen K_Vs-Werte Durchgangsventile in den Nennweiten 6 – 25 mit einem Sitz-Durchmesser von 2 mm oder weniger eingesetzt, wobei der Kegel entweder ein Parabolkegel (eher eine Nadel) oder ein Zylinder mit V-Nut ist. Das Stellverhältnis und das Regelverhalten eines solchen Ventils werden im Wesentlichen durch die Toleranzen zwischen Kegel und Sitzring bestimmt.
Bei einem Durchflusskoeffizienten K_Vs von 10-5 m³/h und einem Stellverhältnis von 20:1 (und unter Berücksichtigung der Faustformel, dass ein K_V von 1 m³/h in etwa einem Regelquerschnitt von 28 mm² entspricht) ergibt sich eine Maximaltoleranz zwischen Kegel und Sitzring von weniger als 3 µm. Abgesehen von der Herausforderung, die mit der Fertigung von solchen Präzisionsteilen verbunden ist, können solche Garnituren nur bei sehr sauberen Fluiden eingesetzt werden. Darüber hinaus ist auch der Temperatureinsatzbereich dieser Ventile aufgrund der thermischen Ausdehnung begrenzt.
Das neue (zum Patent angemeldete) System von ARCA Regler beruht auf einen Drehschieber, bei dem zwei Scheiben mit geläppter Oberfläche innerhalb des Ventils eingebaut und mit einer Feder sowie durch den Differenzdruck aufeinander gedrückt werden. Das garantiert eine absolute Dichtheit, da bei diesem System Fertigungstoleranzen und auch die Wärmeausdehnung keine Rolle mehr spielen. Wie bei einem Gleitschieber hat jede der Scheiben eine oder mehrere Bohrungen. Normalerweise öffnet sich das Ventil, sobald diese Bohrungen sich überschneiden. Jedoch ergibt sich damit eher eine Auf/Zu -Kennlinie, d.h. der Weg von Geschlossenstellung zur Offenstellung des Ventils entspricht einem sehr kleinen Hub bzw. Drehwinkel. Dies gilt speziell bei kleinen K_Vs-Werten, die ja auch sehr kleine Bohrungen erfordern.
Bei der neuen Lösung wird in die feststehende Scheibe ein tangential verlaufender Durchflusskanal eingebracht, der (mit steigenden Querschnitt) in die Durchflussbohrung dieser Scheibe mündet. Damit erreicht man eine Streckung des Regelbereiches auf einen für die Regelung ausreichenden Drehwinkel von mindestens 60 Grad. Die Scheiben können aus jedem Material gefertigt werden (bis hin zu Keramik) und sind damit auch für schwierige Fluide geeignet. Obwohl es sich hierbei um eine Schwenkarmatur handelt, wird das Gehäuse eines normalen Hubventils benutzt. Dies spart Kosten und ermöglicht die Austauschbarkeit mit Standard-Regelventilen; sogar der Umbau eines vorhandenen Ventils der Baureihe 8C oder 6H ist möglich.
Die ersten Messungen der Dichtheit, der Kennlinie und des für das Kavitationsverhalten maßgeblichen Faktors FL bei Druckdifferenzen bis 150 bar, haben das Potenzial dieses Systems voll bewiesen. Das 6H/8C Drehschieberventil ist erhältlich in den Nennweiten 15 – 25 (ANSI ½“ bis 1“) in den Nenndruckstufen PN16 – PN 250 (ANSI Class 150 – 1500).
ACHEMA 2018: Halle 8.0, Stand H93