Ganz schön exzentrisch

Die Möglichkeit, nach dem 3-fach-exzent-rischen Konstruktionsprinzip eine metallisch dichtende Armatur herzustellen, die z. B. gegenüber einem Kugelhahn nur wenig Verschleiß oder Abnutzung zeigt, wird mit einigen Nachteilen erkauft: Die Dichtfläche hat eine elliptische Grundfläche und die Bauteile, die die Dichtung tragen, müssen ebenfalls elliptisch geformt sein, was mit hohem Aufwand bei der Herstellung verbunden ist. Die Bearbeitung der empfindlichen Dichtflächen ist sehr aufwendig und mit einem unterbrochenen Schnitt behaftet. Ein weiterer Nachteil: Nur sog. Lamellendichtungen sind möglich, der Einsatz anderer Dichtungsarten ist praktisch ausgeschlossen. Und: Die Konstruktion des Kegels ist nicht variabel. Der schief geschnittene Kegel diktiert die elliptische Eingangsöffnung der Klappe und begrenzt z. B. den Kv-Wert. Mit der von Müller co-ax zum Patent angemeldeten 4-fach-exzentrischen Konstruktion der Baureihe Quadax entfallen all diese Zwänge.

Die bisherigen, marktüblichen Konstruktionen besitzen, wie der Name schon sagt, drei Exzentrizitäten (Asymmetrien):

Bei der vierfach exzentrischen Klappe Quadax ist die Dichtfläche nicht durch die Mantelfläche eines Drehkegels (also eines rotationssymmetrischen Kegels) darge-stellt, sondern wird von einem nicht rotationssymmetrischen Körper, wie z. B. einem Kegel mit elliptischer Grundfläche, oder durch andere Geometrien wie Hyperboloide oder Paraboloide oder Freiformflächen beschrieben.

Durch diese Veränderung ist es möglich, etliche Vorteile für den Einsatzfall zu erreichen: So ist die Quadax eine reibungsfreie Klappe, obwohl sie einen kleineren Spindelversatz und damit ein kleineres Drehmoment besitzt als herkömmliche 3-fach-exzentrische Konstruktionen. Die Eingangsöffnung kann wesentlich größer gestaltet werden, als in den bisher üblichen Konstruktionen, was den Kv-Wert der Armatur verbessert. Zusätzlich ist der Durchgang gerade im Spindelbereich größer, was eine dort sonst übliche Ablagerung von Fremdpartikeln minimiert oder sogar ausschließt. Durch die freie Wahl der Dichtungsform können Dichtungen symme-trisch gewählt werden, was ungleichmäßiges Schrumpfen bei Temperaturschwankungen oder Cryogen-Anwendungen minimiert oder völlig ausschließt.

Ein weiterer Vorteil ist die Fertigungsweise des Produkts. Müller co-ax stellt die Bauteile auf 5-Achs-Zentren her, im Gegensatz zu der bisher gebräuchlichen Drehbearbeitung auf konventionellen Maschinen mit unterbrochenem Schnitt. Die hohe Fertigungsgüte der Dichtungsflächen ermöglicht optimale Dichtigkeit. Die Fertigung der Bauteile in einer Aufspannung ermöglicht engste Toleranzen, perfekte Wiederholgenauigkeit und gewährleistet die Austauschbarkeit der Teile auch beim Kunden.

Die Bearbeitung auf 5-Achs-Maschinen ermöglicht den Einsatz einer breiten Palette von Standarddichtungen anstatt der bisher ausschließlich verwendeten Lamellendichtungen. So ist es z. B. möglich, bei Tief- temperaturanwendungen handelsübliche PTFE-O-Ringe einzusetzen. Ebenfalls sind rein metallisch dichtende Armaturen möglich, ohne Grafit-Lamellendichtungen und ohne Grafit-Abschlussdichtung. Diese Fertigungsweise erlaubt es jetzt auch, komplett metallisch dichtende, reibungsfreie Absperrklappen herzustellen. Auf elastische Werkstoffe wie Grafit kann gänzlich verzichtet werden, was insbesondere bei Hochdruck-, Hochtemperatur- und Sauerstoffanwendungen wichtig ist. Die Verwendung rein metallischer Dichtungen ermöglicht es auch, BAM-konforme Armaturen aus Edelstahl herzustellen, ohne auf extrem teure Werkstoffe wie Monel oder ähnliches angewiesen zu sein. Wenn nichtmetallische Dichtungen verwendet werden, sind Monel-Sitzflächen vorgeschrieben.

Die Quadax-Klappen verfügen darüber hinaus über totraumfreie Lager, die das Eindringen von Fremdpartikeln in den Lagerbereich ausschließen. Dabei ist die Anzahl der Dichtungen gegenüber heute üblichen Konstruktionen halbiert und damit die Gefahr von Leckagen nahezu ausgeschlossen.

Die Klappe ist für extremste Einsatzbedingungen ausgelegt. Die schwimmende Lagerung der Scheibe macht die Konstruk- tion gegen Temperaturschwankungen unempfindlich.

Durch die sehr steife Auslegung der Scheibe ist die Welle nur noch auf Scherung und nicht wie sonst üblich auf Biegung belastet. Die Konstruktion der Scheibe, ohne sonst übliche Aussparungen, eliminiert die Durchbiegung der Welle und macht die Armatur beidseitig dicht bis zu höchsten Druckbelastungen. Die Scheibe ist trotz der höheren Steifigkeit flacher und damit strömungsgünstiger, was zu geringeren Druckverlusten führt.

Bei Tieftemperaturanwendungen sind heute Leckraten nach BS 6364 üblich. Es werden Leckagen spezifiziert, die mit einem Durchflussmesser gemessen werden müssen. Je nach Nennweite sind es hunderte Liter/min. Mit Quadax ist es erstmals gelungen, auch in großen Nennweiten die Leckrate A gemäß der DIN EN 12 266 zu erreichen und zwar bei -196 °C in Flüssigstickstoff mit Helium. Damit ist die Klappe mit einer rein metallisch dichtenden Ausführung quasi leckagefrei.

Die Quadax-Baureihe soll im ersten Schritt Nennweiten von 50 bis 1000 mm abdecken, in verschiedenen Baulängen und Gehäuseausführungen. Druckstufen von PN 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, als auch ANSI 150, 300, 600, 900 werden angeboten. Eine breite Palette von Antrieben kann auf der Armatur montiert werden. Der standardmäßige ISO-Flansch macht den Anbau von genormten Brücken sowie Antrieben besonders einfach. Sämtliche notwendigen Abnahmen wie PED, Atex, BAM, etc. sind vorhanden.

Halle 8.0, Stand H44

Online-Info www.cav.de/0509407