Absperrschieber für Wasserleitungen: Aufbau, Arten & Funktion

Ein Absperrschieber (engl. „gate valve“) dient dazu, den Durchfluss in einer Rohrleitung komplett zu öffnen oder zu stoppen. Damit können bestimmte Bereiche des Leitungsnetzes für Installations-, Wartungs- und Reparaturarbeiten isoliert oder der Wasserfluss umgeleitet werden. Absperrschieber sind die gängigsten Absperrarmaturen und stellen heute den Standard in der Trinkwasser- und Gasversorgung dar.

Ein Absperrschieber hat eine einfache Konstruktion und kann in vielen Anwendungen mit vernachlässigbarem Druckverlust eingesetzt werden. Schieber sind als Volldurchgangsarmaturen ausgeführt. Das bedeutet, dass der Schieberanschluss fast die gleiche Größe wie der Innendurchmesser des Anschlussrohrs hat. Schieber mit vollem Durchgang leiten die Flüssigkeit ohne Strömungshindernisse weiter und verursachen keinen Druckabfall in der Rohrleitung. Dies ermöglicht es auch, die Rohrleitung mit einem Molch zu reinigen.

Ein weichdichtender Absperrschieber mit elastischem Sitz und nicht steigender Spindel besteht aus folgenden Teilen:

• Keil
• Gehäuse
• Keildichtbereich / Ventilsitz
• Spindel
• Oberteil
• Spindelabdichtung

Das Gehäuse ist das größte Element des Absperrschiebers. Da die Spindel während der Betätigung im Schiebergehäuse verbleibt, ermöglicht sie eine kostengünstige Oberteilkonstruktion. Die Ventilhaube selbst ist mit Schrauben mit dem Gehäuse verbunden, was eine Reinigung und Wartung erlaubt. Wenn der Schieber schließt, bewegt sich der Keil nach unten, bis er auf den Ventilsitz drückt, was eine vollständige Absperrung bedeuten würde. Während des Öffnens gleitet der Keil in Richtung des Oberteils.

In den letzten 100 Jahren hat sich die Konstruktion des Keilschiebers kaum verändert. Im Gegensatz dazu hat sich die Bauweise einiger Elemente des Keilflachschieber wesentlich weiterentwickelt. Die meisten Änderungen haben dazu beigetragen, die Lebensdauer des Schiebers zu erhöhen und seine Dichtungseigenschaften zu verbessern. Im Laufe der Zeit kamen hochwertigere Materialien und Epoxidbeschichtungen für einen besseren Korrosionsschutz zum Einsatz. Gleichzeitig verfügt der moderne Schieberkörper über ein kompaktes, schlankes Design, das es ermöglicht, den Absperrschieber selbst bei begrenzten Raumbedingungen einzubauen. In den letzten 70 Jahren wurden sieben Generationen von Hawle-Schiebermodellen entwickelt.

Schieber für Wasserleitungssysteme lassen sich nach ihrer Konstruktion einteilen. Man unterscheidet zwischen folgenden Typen:

• nach Keil: Parallelschieber und Keilschieber,
• nach Sitz: metallisch dichtende oder weichdichtende Schieber,
• nach Spindel: mit steigender oder nicht steigender Spindel.

Ein Parallelschieber beinhaltet ein flaches, plattenartiges Schließelement, das zwischen zwei parallele Sitze passt. Der sogenannte Plattenschieber ist eine Art von Parallelschieber.

Wie der Name schon sagt, beinhaltet der Keilschieber ein keilförmiges Absperrelement. Der Keil ist auf beiden Seiten mit einer Keilführung versehen und wird durch die im Schiebergehäuse befindlichen Vertiefungen lose geführt. Die Keilführungen dienen einerseits dazu, die durch das Medium verursachten, in der Rohrleitung vorherrschenden Axialkräfte auf das Schiebergehäuse zu übertragen, sowie eine reibungsarme Bewegung des Keils in Radialrichtung zu gewährleisten  und andererseits als Verdrehsicherung. Dadurch wird eine Drehung des Keils bei der Bewegung zwischen offener und geschlossener Schieberposition verhindert. Die meisten Schieber, die in Wasserversorgungsanlagen verwendet werden, sind Keilschieber.

Keilschieber können metallische oder elastische, weichdichtende Sitze haben. Bei Absperrschiebern mit Metallsitz gleitet ein Keil auf einen Hohlraum am Boden des Schiebergehäuses zu, in dem häufig in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffe eingeschlossen werden. Aus diesem Grund bieten weichdichtende Absperrschieber eine bessere Abdichtung und werden in Wasserverteilungssystemen bevorzugt.

Bei weichdichtenden Absperrschiebern ist ein, zumeist aus duktilem Gusseisen bestehender, Keil mit in elastischem Material (Elastomer) ummantelt und sorgt so für eine feste Abdichtung. Der Dichtsitz erfolgt zwischen dem Rand des Keils und dem Ventilkörper. Dadurch wird die Bildung einer Tasche am Boden des Schiebers vermieden. Daher können weichdichtende Schieber um kleine Feststoffe herum abdichten, die im Wasserstrom eingeschlossen sind. Alle Hawle-Absperrschieber sind weichdichtend, wobei der Schieber mit hochwertigem Elastomer vulkanisiert und für den Einsatz in der Trinkwasserversorgung geeignet ist. Beim neuesten Hawle-Absperrschieber Modell E3 zum Beispiel sind sowohl Keil als auch Mutter vollständig mit Elastomer beschichtet, was ein Höchstmaß an Korrosionsschutz ermöglicht.

Der Unterschied zwischen steigenden und nichtsteigenden Spindeln besteht darin, dass sie entweder fest (steigende Spindel) oder mit Gewinde (nichtsteigende Spindel) am Schieber befestigt sein können. Bei Absperrschiebern mit steigender Spindel steigt die rotierende Spindel beim Öffnen des Schiebers nach oben. Nachteile einer steigenden Spindel sind:

• Aufgrund ihrer sperrigen Bauweise benötigen sie beim Öffnen einen größeren Raum oberhalb des Schiebers.
• Sie sind nicht für unterirdische oder erdverlegte Installationen geeignet.

Wie funktioniert ein nichtsteigender Spindelschieber?

Bei diesen Schiebertypen verbleibt die Spindel innerhalb des Schiebergehäuses. Nichtsteigende Spindelschieber haben einen Vorteil bei Installationen, bei denen der Platz begrenzt ist, z. B. in Pumpstationen oder bei erdverlegten Schiebern. Die Gesamthöhe des Schiebers bleibt immer konstant. Alle Hawle-Absperrschieber haben eine nichtsteigende Spindel und sind daher für den Erdeinbau geeignet.

Schieber werden normalerweise durch ein Handrad, einen Schieberschlüssel oder einen Stellantrieb betätigt. Das Rad ist an einer Armaturenspindel angebracht und überträgt Rotationsenergie auf diese. Beim Öffnen des Schiebers werden durch die Drehung des Handrads die Gewindegänge der Schieberspindel in den Keil eingedreht und vice versa beim Schließen. Diese Energie bewegt den Schieberkeil nach unten oder oben. Bei unterirdischen Schieberinstallationen wird die Schieberspindel mittels einer Einbaugarnitur verlängert, und somit eine Betätigung ohne direkten Zugang zum Schieber selbst ermöglicht.

Im Allgemeinen werden Absperrschieber in den Abschnitten einer Rohrleitung installiert, in denen sie länger offen oder geschlossen bleiben, da sie in der Regel etwas Zeit zum Umschalten zwischen diesen beiden Positionen benötigen. Wenn der Schieber jedoch recht häufig oder sogar aus der Ferne betätigt werden muss, werden motorbetriebene Schieber verwendet. Das bedeutet, dass die Absperrschieber mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet werden.

Bei Absperrschiebern mit steigender Spindel gibt die Spindelposition Aufschluss darüber, ob ein Schieber offen (außerhalb des Schiebergehäuses) oder geschlossen ist. Bei Schiebern mit nicht steigender Spindel ist es auf den ersten Blick nicht leicht, festzustellen, ob das Ventil vollständig geöffnet, geschlossen oder irgendwo dazwischen ist. Eine Markierung der Schließrichtung auf dem Schieber kann dabei aber Abhilfe verschaffen. Eine Stellanzeige ist eine spezielle Vorrichtung, die auf der Spindel des Absperrschiebers montiert wird und dem Benutzer hilft, schnell die Stellung des Absperrschiebers zu erkennen.

Die meisten Schieber sind rechtsschließend, in einigen Ländern verwenden Wasserversorgungsunternehmen jedoch auch linksschließende Schieber. Hawle produziert beide Versionen von Absperrschiebern, wodurch lokale Standards von Ländern wie Australien oder Neuseeland erfüllt werden können.

Da es sich bei Schiebern um Absperrventile handelt, müssen sie in der Position "vollständig geöffnet" oder "vollständig geschlossen" betrieben werden. Sie werden nicht zur Regulierung des Wasserflusses verwendet. Der Grund dafür: Beim Drosseln eines Absperrschiebers können turbulente Strömungsgeschwindigkeiten durch das Schiebergehäuse Vibrationen und Kavitation verursachen, die den Keil und den Sitz beschädigen, was schließlich zu Leckagen und schlechteren Dichtungseigenschaften führt.