Der elektrische oder pneumatische Antrieb einer Regel- bzw. Stellarmatur fällt unter die Atex-Richtlinie. Wie aber sieht es mit der Armatur selbst aus? Hier-über besteht nach wie vor allgemeine Unsicherheit. Im Sinne des Anwenders hat sich Crane Flow dafür entschieden, eine Reihe wichtiger Absperr- und Rückschlagklappen mit einer Konformitätsbescheinigung auszuliefern. Darunter befinden sich weich- und metallisch-dichtende Absperrklappen ebenso wie weich- oder metallisch-dichtende Rückschlagklappen.
Ob weich-dichtende Center-line-Absperrklappen Serie RS (rechts) oder metallisch-dichtende Flowseal-Absperrklappen Serie MS (links): Beide werden mit Konformitätserklärungen gemäß Atex 100a geliefert
Montage, einstellen und testen eines Gesamtpakets: Centerline-Absperrklappe Serie RS, Revo-Antrieb und Stellungsregler ? jede Komponente wird einzeln getestet und zusammen mit allen Konformitätsbescheinigungen ausgeliefert.
Schnittbild einer metallisch-dichtenden Flowseal-Absperrklappe der Serie MS. Das besondere Design ermöglicht ein klemm- und reibungsfreies Ausschwenken der Scheibe aus dem Gehäusesitz.
Der elektrische oder pneumatische Antrieb einer Regel- bzw. Stellarmatur fällt unter die Atex-Richtlinie. Wie aber sieht es mit der Armatur selbst aus? Hier-über besteht nach wie vor allgemeine Unsicherheit. Im Sinne des Anwenders hat sich Crane Flow dafür entschieden, eine Reihe wichtiger Absperr- und Rückschlagklappen mit einer Konformitätsbescheinigung auszuliefern. Darunter befinden sich weich- und metallisch-dichtende Absperrklappen ebenso wie weich- oder metallisch-dichtende Rückschlagklappen.
Nach dem aktuellen Stand der Diskussionen im Armaturen- und Anlagenbau ist grundsätzlich festzustellen, dass der weitaus überwiegende Teil der mechanischen Armaturen der Atex 100a-Richtlinie nicht unterliegt, da diese keine potenziellen Zündquellen aufweisen. Während der Fachverband Armaturen im VDMA über die Details und Spezialfälle derzeit intensiv nachdenkt, hat sich Crane Flow dafür entschieden, folgende Armaturen mit einer entsprechenden Konformitätserklärung auszustatten:
- Centerline-Absperrklappen Serie 200
- Centerline-Absperrklappen Serie RS
- Flowseal-Absperrklappen Serie MS
- Single-Chek-I-Rückschlagklappen Serie CV
Die Konformitätserklärung gilt für folgende Werkstoffe: Gehäuse aus Grauguss (GG und GGG), Stahlguss und Edelstahl; Sitz aus EPDM (elektrisch leitfähig), NBR (Buna-N, elektrisch leitfähig); Klappenscheibe aus Edelstahl, Aluminiumbronze und Stahl vernickelt. Die beigestellten Antriebe verfügen über eine vom Zulieferer ausgestellte Konformitätserklärung. Dies gilt auch für angebaute elektrische Bauteile.
Weich kontra hart
Die Atex-Konformitätsbescheinigung ist unter Sicherheitsaspekten fraglos sehr wichtig; sie sagt aber nichts aus hinsichtlich der Eignung oder auch Nicht-Eignung einer Armatur für spezifische Aufgabenstellungen in der chemischen Verfahrenstechnik. Hier gibt es je nach Temperatur, Druck, Zusammensetzung des Mediums und nicht zuletzt durch die Dichtheitsanforderungen Einsatzgrenzen für weich- bzw. metallisch-dichtende Absperrklappen. Der Schließvorgang bei einer Absperrklappe erfolgt durch Drehen einer Scheibe quer zur Durchflussrichtung. Bei einer weichdichtenden Absperrklappe wird bei diesem Drehvorgang eine in die Sitzfläche eingebrachte Elastomer- oder Gummi-Dichtung verformt. Im Gegensatz dazu wird bei einer metallisch-dichtenden Absperrklappe das Abdichten durch reines Anpressen (ohne Verformung) einer stabilen Metalldichtung gegen den metallischen Sitz erreicht.
Der richtige Sitz
Der lose eingelegte Sitz hat den Vorteil, leicht austauschbar zu sein. Erkauft wird das aber mit dem Problem, dass der Sitz beim Einbau der Klappe in die Rohrleitung durch die Flansche herausgedrückt werden kann. Zudem sind lose Sitze bei hohen Fließgeschwindigkeiten bzw. unter Vakuum nur eingeschränkt einsetzbar. Auch kann das Elastomer beim Einpressen der Scheibe in den Sitz überdehnt werden. Dieses Walken bzw. Überdehnen beansprucht das Elastomer stark und führt zum schnelleren Ausfall (kurze Standzeit).
Wird der Sitz zumindest auf das Gehäuse aufvulkanisiert, kann man ein Herausdrücken beim Einbau in die Rohrleitung genauso ausschließen wie ein Überdehnen des Elastomers beim Einpressen der Scheibe. Das Design ist also vakuumfest und erlaubt höhere Fließgeschwindigkeiten. Der klare Nachteil: Der Sitz ist nicht austauschbar. Optimal gelöst wird die Aufgabe erst durch den auf einem festen Stützring aufvulkanisierten Sitz:
- der Stützring ist zusammen mit dem Sitz austauschbar und bildet eine Einheit
- es ist weder ein Herausdrücken beim Einbau in die Rohrleitung zu befürchten noch ein Strecken des Elastomers beim Einpressen der Scheibe ? was bei herkömmlichen Konstruktionen eine häufige Ursache für Undichtigkeiten an der Spindel, einen erhöhten Verschleiß und ein hohes Drehmoment ist
- diese Lösung ist vakuumfest und widersteht hohen Fließgeschwindigkeiten
- die Klappe ist insgesamt einfach zu demontieren/montieren
- das Design gewährleistet eine gleich bleibend präzise Produktion
- Mit diesem aufvulkanisierten Sitz sind alle weichdichtenden Armaturen von Crane Flow ausgerüstet, beginnend mit den Centerline-Absperrklappen Serie 200: Es handelt sich hierbei um Prozessarmaturen für industrielle sowie kommunale Flüssigkeitsleitungen. Crane Flow liefert diese Absperrklappen in einer Ringgehäuse-Variante (Grauguss) und in einer Anflanschgehäuse-Ausführung (Sphäroguss). Als Gehäuseauskleidung stehen EPDM und NBR zur Verfügung, die Klappenscheibe ist aus Edelstahl oder Aluminiumbronze gefertigt. Betätigt wird die Armatur wahlweise manuell per Handhebel, über ein Getriebe oder mit Hilfe eines Revo-Schwenkantriebs. Aber auch elektrische sowie hydraulische Antriebe können auf dem genormten ISO-Kopfflansch aufgebaut werden.
Weichdichtende Absperrklappen
Die Centerline-Absperrklappen der Serie RS zeichnen sich durch weitere konstruktive Details aus. Beispielsweise ist die Verbindung Scheibe/Welle nicht wie häufig durch eine Schraube oder einen Pin gelöst. Die Klappen sind hierzu mit einem Vierkant versehen: Die Korrosionsgefahr ist ebenso wie die Bruchgefahr gebannt, die Demontage ist einfach, die Scheibe zentriert sich selbst.
Auch die Form der Scheibe bietet Unterscheidungsmerkmale: Die gleichmäßig runde Scheibe hat den klaren Vorteil der geringeren Bearbeitungskosten. Der Anwender erkauft sich jedoch eine Reihe von Nachteilen: ungleichmäßige Einpressung, Überbeanspruchung, erhöhter Verschleiß, Undichtigkeit. Die oben/unten abgeflachte Scheibe der Serie RS vermeidet dies und bietet eine gleichmäßige Einpressung ohne Überbeanspruchung. Dies verhindert u. a. auch eine erhöhte elektrostatische Aufladung, was im Sinne der Atex 100a ist.
Metallisch-dichtende Absperrklappen
Harte Betriebsbedingungen vertragen die Kunststoffdichtungen jedoch nur schlecht. Extreme Temperaturen und hoher Druck, aber auch teilweise abrasive, chemisch aggressive oder zum Auskristallisieren neigende Medien können schnell zum Versagen weichdichtender Absperrklappen führen. Abhilfe schaffen hier metallische Dichtsysteme.
Die dreifach-exzentrische Bauweise der metallisch-dichtenden Flowseal-Absperrklappen der Serie MS ermöglicht ein klemm- und reibungsfreies Ausschwenken der Scheibe aus dem Gehäusesitz. Die Dichtung schwingt unmittelbar aus dem Sitz heraus ? denn der Bewegungswinkel ist so groß, dass keine Probleme wie Verklemmen, Reiben oder gar ein Blockieren zu befürchten sind.
Die Klappen haben sich bei allen Einsätzen mit Flüssigkeiten und Gasen bewährt. Besonders positiv ist die beidseitige, bis zum vollen Betriebsdruck reichende Gasdichtigkeit: Hauptgrund dafür sind die innerhalb der Klappe realisierten kurzen Hebelarme, die ein Durchbiegen der Welle verhindern. Gleichgültig, auf welcher Seite Druck anliegt, verändert sich dadurch die innere Geometrie der Klappe nicht. Ergebnis ist Dichtigkeit auch in der nicht bevorzugten Richtung (scheibenseitiger Druck). Selbst Medien wie Sauerstoff können dauerhaft dicht abgesperrt werden. Für Anlagen, die mit brennbaren Medien arbeiten, verfügt die Klappe standardmäßig über die Fire-Safe-Prüfung nach API 607 4th Edition. Die Wellendichtung erfüllt die Vorgaben der TA-Luft.
Rückschlagklappen
Die Single-Chek-I-Rückschlagklappe der Serie CV ist eine Armatur mit seitlich aufgehängter einteiliger Scheibe. Zwei Federn halten die Armatur solange geschlossen, bis sich eine Druckdifferenz von ca. 30 mbar aufgebaut hat. Mit anwachsendem Durchfluss schwenkt die Scheibe in die Offenstellung; durch die günstige Kennlinie der verwendeten Torsionsfedern erfolgt dies bereits bei geringer Druckerhöhung. Ein Anschlag am Gehäuse verhindert das Anlegen an die Innenseite der Rohrleitung. Kommt die Strömung zur Ruhe, drücken die beiden Federn die Scheibe wieder auf den Sitz zurück. Um ein gleichmäßiges Auflegen zu erreichen, ist die Scheibe vollständig geführt. Die Scheibenführung garantiert auch ein paralleles Abheben vom Sitz, ohne Reiben der Scheibe auf der Sitzfläche.
Der Einsatz federbelasteter, selbstzentrierender Scheiben in Verbindung mit Weichdichtungen bewirkt einen gasdichten Abschluss ohne Flattern. Für höhere Temperaturen sind auch metallisch-dichtende Varianten verfügbar.
Weitere Informationen
Centerline-Absperrklappen 200 cav 433
Centerline-Absperrklappen RS cav 434
Flowseal-Absperrklappen MS cav 435
Single-Chek-I-Rückschlagklappen CV cav 436
Dipl.-Ing. Werner Kremer
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