Abrasive Medien im Griff

Dr.-Ing. Dirk A. Lindenbeck

Armaturen in der Prozessindustrie müssen harten Bedingungen widerstehen: Korrosion, mechanischer Verschleiß, Druck, Druckwellen, Temperaturen, Veränderung der Temperaturen und so weiter machen ihnen das Leben schwer. Weniger häufig, aber oft kritischer ist der Effekt von Ablagerungen und Kristallisation auf Bauteilen der Armaturen. Ein weiteres Problem sind klebrige Substanzen, die durch die Armaturen geregelt werden. Diese beiden Effekte führen dann zu geringer Leistung der Armaturen und bedeuten ein Sicherheitsrisiko für die Mitarbeiter. Beschädigung der Sitze, wenn die Armaturen betätigt werden, erzeugen Leckagen und ergeben Prozessunregelmäßigkeiten, Energieverluste und höhere Produktionskosten.

Die kritischste Folge von Ablagerungen ist die Blockade der Armatur. Dies kann zu ungleichmäßiger Qualität der erzeugten Produkte führen, zu Verlust von größeren Mengen von Produkten und im schlimmsten Fall zu Gefährdung von Mitarbeitern, wenn die Armatur Sicherheitsfunktion hat. In allen Fällen müssen die Armatur-Anwendungen analysiert und Lösungen gefunden werden, um die negativen Effekte von Ablagerungen oder klebrigen Substanzen zu reduzieren.

Bild 1 zeigt den Körper der Armatur, bestehend aus den Seitenplatten 1 (hellblau) und 2 (dunkelblau) und dem Blatt (gelb), und die verschiedenen Dichtungselemente. Oft werden Stargate-O-Port-Armaturen mit normalen Schiebern verwechselt. Tatsächlich ist die Funktion einer Star- gate-O-Port-Armatur einem Kugelhahn ähnlicher als einem Standardschieber. Ein wesentlicher Unterschied ist die Tatsache, dass das Blatt durch beide Enden des Körpers reicht. An beiden Enden des Armaturenkörpers gibt es die Stopfbuchsen, in die die Blattführungselemente eingefügt sind. Sie sind oft aus glasgefülltem Teflon hergestellt. Ihre Funktion ist, das Blatt in der richtigen Position zu halten und das Blatt gegen die Druckkräfte zu unterstützen, die sich aus dem Druckunterschied zwischen Ober- und Unterdruckseite der Armatur ergeben. Auf diese Weise werden Führung und Dichtung voneinander getrennt; das Packungsmaterial hat so nur die Aufgabe zu dichten. Dieses ist sehr wichtig für eine lange Lebensdauer der Armatur. Die Trennung zwischen Führung und Dichtung garantiert, dass das Packungsmaterial durch den Druckunterschied nicht auf der einen Seite axial zusammengedrückt wird und sich auf der anderen Seite eine Lücke für Leckage ergibt. Die Doppelsitze dichten gegen einen Fluss in beide Richtungen. Dadurch haben die Stargate-O-Port-Armaturen keine Vorzugsfließrichtung.

Die dunkelbraunen Teile werden Puscher genannt. Sie drücken das Packungsmaterial zusammen, das dadurch senkrecht dazu expandiert und um das Blatt herum abdichtet. Die Packungsmaterialien benötigen hierzu eine gewisse Elastizität, damit sie die Verformungen des Armaturenkörpers unter Betriebsdruckschwankungen ausgleichen.

Bild 2 zeigt eine Stargate-O-Port-Armatur DN200 PN6. Die Baulänge ist die eines entsprechenden Schiebers. Das Blatt hat eine Bohrung in der Mitte, die entweder koaxial zu den Anschlussrohren ist oder in den Armaturenkörper verschoben wird. Die Armatur hat federbelastete Doppelsitze, die für eine leckagefreie Dichtung der Armatur unabhängig von der Druckdifferenz sorgen.

Für die Blätter der AS-Stargate-O-Port-Armaturen stehen unterschiedliche Beschichtungen zur Verfügung. Die High-Build-Modelle besitzen eine PTFE-Schicht, die eine Barriere zwischen dem Fließmaterial und dem Blatt bildet. Die Schicht hat eine gute Haftung am Blatt, jedoch haften die Fließmaterialien bzw. Feststoffe nicht auf der High-Build-Beschichtung. Dies ermöglicht den Sitzen, das Blatt sauber zu wischen, wenn es von der geschlossenen in die offene Position bewegt wird.

Für Anwendungen mit höheren Temperaturen werden meistens nickelbasierte Beschichtungen verwendet. Hier ist wie- derum der niedrige Reibkoeffizient zwischen dem Fließmaterial und der Beschichtung wichtig.

Ein besonderer Vorteil der Armatur ist, dass sie immer betätigt werden kann, da kein Material in den Unterteil der Armatur gedrückt werden kann. Die Stargate-O-Port-Armaturen haben eine Abdichtung der Klasse VI, unabhängig von der Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterdruckseite. Sie benötigen keine Schmierung, da es keine Metall-zu-Metall-Kontakte gibt. Die Armaturen eignen sich als Absperrmittel, zur Mengenregelung und als Blindflansche. Standardschieber oder Klappen sind nicht als Blindflansche einsetzbar, da der Differenzdruck immer eine Kraftkomponente hat, die das Absperrmittel öffnen kann. Bei Kugelhähnen kann zwar der Indikator anzeigen, dass der Hahn geschlossen ist, da man aber nicht die wirkliche Position der Kugel von außen sehen kann, ist sie vielleicht völlig anders. Ein gebrochener Schaft, eine Verwindung im Schaft oder zu viel Spiel zwischen Schaft und Kugel können einen falschen Eindruck erwecken.

Selbst in einer teilweise offenen Position der Stargate-O-Port-Armatur ist der Fluss des Materials geradlinig, während in einem partiell geöffneten Kugelhahn der Materialfluss zweimal umgelenkt wird. Darüber hinaus sind die Sitze der Armaturen nicht im Fluss; beim teilweise geöffneten Kugelhahn trifft der Materialfluss die Sitze zweimal direkt und verursacht frühzeitigen Verschleiß

Die Baulänge dieser Armatur beträgt einen Bruchteil der Baulänge eines Kugelhahns. Dafür benötigt die Armatur mehr Platz in der Richtung senkrecht zum Fluss.

Die Stargate-O-Port-Armaturen sind resistent gegen Schockwellen, chemisch aggressive und mechanisch abrasive Medien. Sie lassen sich in horizontale und vertikale Rohrleitungen einbauen.

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