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Aller guten Dinge sind drei

Dicht schließende Armaturenlösungen für anspruchs- volle Anwendungen
Aller guten Dinge sind drei

Auf der diesjährigen Achema präsentiert Gefa Processtechnik erstmals seine neueste Entwicklung, die dreifach exzentrische Absperrklappe HGT. Sie vereint eine hohe Dichtheit bei hohen Temperaturen mit der wirtschaftlichen Bauform einer Absperrklappe. Wie alle 90°-Armaturen ist die HGT leicht zu automatisieren und einfach einzubauen.

Neben zentrisch gelagerten Absperrklappen und Doppelexzenterklappen bietet Gefa Processtechnik nun auch eine dreifach exzentrische Ausführung an. Entwickelt wurde die Absperrklappe HGT, um eine dicht schließende Armaturenlösung für Absperrprozesse anbieten zu können, die mit hohen Drücken und Temperaturen arbeiten.

Zentrische Absperrklappen
Bei den zentrisch gelagerten Absperrklappen sind die Dichtfläche der Klappenscheibe und der Sitz im Gehäuse konzentrisch zum Wellendrehpunkt angeordnet.
Diese Bauform wird bei Gefa seit 35 Jahren als elastisch ausgekleidete Absperr- und Regelklappe in den Nennweiten DN 25 bis DN 1200 / PN10-16 hergestellt. Dabei ist der Sitzring (das Elastomer) als Gehäuseauskleidung das entscheidende „Herzstück“ der Armatur. Die Optimierung der unterschiedlich zur Verfügung stehenden Gummirezepturen hinsichtlich Medieneigenschaften und dem bleibenden Druckverformungsrest garantiert eine lange Lebensdauer bei sicher dicht schließender Funktion.
Die Ausführung und Konstruktion dieses wichtigen Dichtelementes/Sitzringes ist dabei mit entscheidend. Der kantenfreie gerundete Übergang zur Schwalbenschwanzführung (Einspannzone zu den Flanschen) und die stabile, dickwandige Dimensionierung im Dichtbereich und zu den Flanken ergeben eine sichere Arretierung des Sitzringes im Gehäuse mit hoher Reißfestigkeit.
Hohe Strömungsgeschwindigkeiten, Krustenbildungen, schleißende Medien werden optimal beherrscht. Gerade bei extremen Beanspruchungen zeigen sich die Vorteile dieser durchdachten Konstruktion.
Als Ausführungsvariante baut die PTFE- ausgekleidete Absperrklappe in den Nennweiten DN 50 bis DN 800 / PN10 ebenfalls auf dem zentrischen Prinzip auf. Die interne Konstruktion ist jedoch aufgrund der Werkstoffeigenschaften des Plastomers PTFE komplett unterschiedlich zu den elastisch ausgekleideten Absperrklappen. Hierbei werden die grundsätzlichen Forderungen der Chemie erfüllt. Die PTFE-Auskleidung im Gehäuse ist mindestens 3 mm dick und wird an den Wellendurchgängen über Edelstahldruckstücke Primärdichtung und Tellerfedern permanent und definiert zur Primärabdichtung der Klappenscheibe angepresst. Dabei wird direkt an der Primärabdichtung die TA-Luft-Dichtfunktion auf Basis der VDI 2440 als Zweifach-Dichtsystem mit zusätzlicher Gassperre als dritte Abdichtung über den gesamten Temperatureinsatzbereich bis +180 °C erfüllt. Die Welle wird nicht medienberührt. Auf eine dahinter angeordnete Abdichtung im nicht mehr chemisch resistenten Materialbereich kann hierbei bewusst verzichtet werden.
Doppelexzenterklappen
Das Doppelexzenterprinzip erklärt sich durch die zweifache Verlagerung der Dichtfläche an der Klappenscheibe und den Sitz im Gehäuse zum Drehpunkt der Welle. Die Dichtfläche an der Klappenscheibe ist zum Drehpunkt der Welle nach vorn verlagert und zusätzlich aus der Rohrachse seitlich versetzt.
Die doppelexzentrisch gelagerten Hochleistungsklappen werden bereits seit ca. 15 Jahren als eigene konstruktive Weiterentwicklung in dem Nennweitenbereich DN 50 bis DN 1200 / PN 10 bis PN 40 gefertigt. Hierbei standen in erster Linie die Möglichkeiten zur erweiterten Anwendung von Absperrklappen gegenüber hochpreisigen, schwergewichtigen und lang bauenden Schiebern und Ventilen im Vordergrund. Auch Kugelhähne können mit dieser Hochleistungsklappe ersetzt werden.
Die eindeutigen Vorteile gegenüber konventionellen Armaturen werden mit steigender Nennweite immer deutlicher. Der Einbau des Sitzringes im Gehäuse schützt den Sitzring bei Anströmung in der empfohlenen Druckrichtung vor direkter Anströmung und somit vor Verschleiß durch abrasive Feststoffe in dem Medium.
Der Sitzring wird in dieser Strömungs- und Druckrichtung durch den Differenzdruck in der geschlossenen Schaltstellung Sitzringe proportional steigend zur Dichtfläche der Klappenscheibe gepresst. Die Klappenscheibe hebt beim Öffnen frühzeitig aus dem Sitz ab und entlastet den Sitzring am vollen Umfang. Dies sichert die absolut gasdichte Funktion (Sitzringe aus PTFE-Compounds) bei geringen Drehmomenten für den Schaltvorgang. Die metallisch dichtende Ausführung (Sitzring aus 1.4571) wird zusätzlich auf beiden Seiten der Paarung, also die Dichtfläche der Klappenscheibe und der metallische Sitzring, in einem erprobten Verfahren oberflächengehärtet, sodass die Reibpaarung der metallischen Flächen eine langlebige und verschleißfreie Funktion erreicht. Obwohl die Hochleistungsklappen mit metallischem Sitz durchweg als dicht schließende Armaturen das Werk verlassen, werden sie in dieser Ausführung gemäß DIN EN 12266 -1 in die Dichtheitsgruppe B eingestuft, da nur dies als seriös gelten kann.
Dreifach exzentrische Klappen
Die dreifach exzentrischen Absperr- und Regelklappen stellen die Weiterentwicklung der Doppelexzentertechnik dar. Zusätzlich zu der beschriebenen zweifachen Verlagerungen der Dichtfläche aus dem Wellendrehpunkt wird die dritte Exzentrizität durch die Verlagerung der Achssymmetrie der Dichtflächen (die Sitzachse wird aus der Rohrachse verlagert) erreicht. Als kubischer Körper ist der Kegel der Ausgangspunkt der Funktion. Der Kegel wird nicht in der geraden zentrischen Ebene geschnitten, sondern z. B. rechtwinklig zu einer äußeren Körperlinie. Durch diesen Anschnitt wird die Klappenscheibe erst im letzten Moment in den Sitz geschaltet.
Die Berührung der beiden Dichtflächen erfolgt reibungs- und klemmfrei. Ein niedriges Schaltmoment bei Beherrschung hoher Drücke und Temperaturen wird durch dieses Bauprinzip gewährleistet.
Gefa hat sich bei der Entwicklung dieser Klappentechnologie viel Zeit zur Optimierung und Erprobung genommen. Nach eingehender Testphase wird die dreifach exzentrische Absperrklappe HGT auf der Achema 2009 erstmals vorgestellt und ist auch zu diesem Zeitpunkt lieferbar.
Vorteile im Einzelnen
Bei der Entwicklung der Absperrklappe HGT lag die konsequente Umsetzung des Bauprinzips Dreifachexzenter mit kinematischer Untersuchung der Wirkmechanismen zugrunde. Ein dichter Abschluss in beiden Druckrichtungen ist gewährleistet. Die Schaltung in den Sitz erfolgt reibungsfrei. Die klemmfreie Funktion wird durch Festlegung des Versatzwinkels zu den Dichtflächen garantiert. Weitere Vorteile sind
  • Dichtring/Sitzring bestehend aus Lamellenpaarung Edelstahl/Graphit
  • Einbau des Sitzringes im Gehäuse – nicht auf der Scheibe
  • Der Lamellensitz wird bei Einbau in der empfohlenen Strömungsrichtung vor direkter Anströmung geschützt. Dadurch verschleißt die Lamellendichtung nicht einseitig, wie bei Anordnung auf der Scheibe.
  • Die flexible metallische Lamellendichtung wird von dem vorgelagerten Klemmring fixiert, jedoch nicht kraftschlüssig verbunden
  • Die Lamellendichtung ist schwimmend, selbstzentrierend im Gehäuse eingespannt
  • Über das Schließmoment der Klappenscheibe wird die Lamellendichtung radial zur Scheibe hin zentriert
Die radiale elastische Verformung erzeugt eine am Umfang umfassende Kontak- tierung zum Lamellenpaket. Somit wird die absolute Dichtheit gemäß DIN EN 122661-Teil1, Leckrate A bei gleichzeitig geringen Schaltmomenten ohne Klemmwirkung erzielt.
Tragfähige Lagerungen der Welle nehmen die Druckkräfte sicher auf. Eine durchgehende stabile Wellenführung über den gesamten Bereich der einteilig eingesetzten Welle aus hochfestem Material ist gewährleistet.
Aufgrund der Sitzkonstruktion werden die dreifach exzentrischen Klappen wegabhängig in den Sitz geschaltet. Das Antriebsmoment wird dabei permanent zur Anpressung der Sitzflächen aufgebracht, was die Voraussetzung für eine zuverlässige Abdichtung im Abschluss ist.
Achema: Halle 8.0, Stand G15-G19
Online-Info www.cav.de/0409467

Seit 45 Jahren liefert die Gefa Processtechnik GmbH hochwertige Industriearmaturen. Das Unternehmen war eines der ersten im deutschen Markt, das dreiteilige Kugelhähne, weich dichtende Absperrklappen und pneumatische Schwenkantriebe führte. Heute werden Absperrklappen, Kugelhähne, Rückschlagventile und Flachschieber im Stammhaus in Dortmund entwickelt, konstruiert und gefertigt.
Alle Absperrklappen von Gefa passen wie in einem Baukasten zusammen und haben wichtige Gemeinsamkeiten, die dem Anwender zu einer rationellen Anlagenausrüstung verhelfen und deren Instandhaltung erleichtern. Die wichtigsten gemeinsamen Vorteile sind:
  • Alle Baureihen beginnen mit der Kurzbaulänge EN 558-1, Reihe 20 (DIN 3230, K1)
  • Gefa ist Originalhersteller aller angebotenen Absperrklappen, die auf eigene Konstruktionen und langjährige Anwendungserfahrungen aufbauen
  • Der Produktionsstandort ist Dortmund mit eigenem Prüffeld und permanenter Qualitätsüberwachung
  • Alle Absperrklappen sind mit dem rationellen und sicheren Multitop-Automationssystem ausgerüstet
Neben der Armaturentechnik gibt es bei Gefa zwei weitere Geschäftsbereiche: den Bereich Filtrationstechnik mit Lösungen zur Filtration von Feststoffen aus Flüssigkeiten sowie eine Abteilung für hochwertige Lösungen aus dem Bereich der Mess- und Regeltechnik. Auf der diesjährigen Achema wird Gefa mit zwei Ständen (Armaturen Halle 8 Stand G15-G19 und Filter Halle 6 Stand J12) vertreten sein.
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