Kugelsegmenthahn als Ein- und Austragsarmatur

Robert Coldewey

Ermöglicht wird dieser Vorgang durch die geometrischen Eigenschaften der Armatur. Das innen kugelförmige Gehäuse lässt dem Kugelsegment ausreichend Raum, vollständig darin einzuschwenken, so dass es außerhalb des Produktstroms liegt und diesen nicht behindert. Auch die beiden seitlichen Drehlagerungen, die in dem kugelförmigen Innenraum ausreichend Platz haben, sind so konstruiert, dass sie den Produktstrom nicht behindern. Der sich nach unten erweiternde Querschnitt des hohlkugeligen Gehäuses wirkt beim Entleeren einer Brückenbildung entgegen, unerwünschte Ablagerungen in Toträumen sind im Kugelsegmenthahn nicht zu finden.

Unabhängig vom Einsatz des KSH, können die im Behälter rotierenden Mischorgane oder Werkzeuge millimetergenau, also tot-raumarm, an die Kugelkalotte angepasst werden. In der Gestaltung der Ausführung des oberen und unteren Flansches ist der Anwender weitgehendst frei, so dass auch ältere Apparate mit den Armaturen nachgerüstet werden können.

Die großzügig dimensionierte, aufblasbare Hauptdichtung ist bei einem Kugelsegmenthahn das Herzstück. Zum Dichten überbrückt sie einen schmalen Spalt von 200 bis 400 µm zwischen Kalotte und Gehäuse. Durch diesen Spalt wird ein Eindringen kleinster Partikel bzw. Ablagerungen im Bereich der aufblasbaren Dichtung von Beginn an gering gehalten; mögliche Anbackungen an der Kalotte werden vor dem Passieren der Hauptdichtung gebrochen und beschädigen diese nicht. Kleine Partikel dürfen in diesen Spalt eindringen, sie werden von den 6 bis 10 kammförmigen Lippen, die auf die Kalotte angedrückt werden, eingeschlossen. Auf diese Weise ist eine Dichtheit vom Vollvakuum bis hin zu 6 bar Überdruck gewährleistet, auch wenn die Kalotte gegen den Produktstrom schließen muss.

Während des Ein- oder Austrags unterliegt die Hauptdichtung keinem mechanischen Verschleiß durch den Produktstrom, da ihre Anordnung in der Armatur geschützt ist. Sie liegt quasi im Windschatten des Produktstroms. Allein schon durch diese konstruktive Maßnahme werden lange Standzeiten erreicht.

Die Hauptdichtung ist, wie alle produktberührten Teile des KSH, aus FDA-zugelassenen Materialien gefertigt. Dichtungsmaterialien wie EPDM, Viton, aber auch Perfluorelastomere gehören zum Lieferumfang und decken die häufigsten Anforderungen ab.

Durch die verschlossenen Seitendichtungen ist der Kugelsegmenthahn auch als Einlaufarmatur oberhalb von Reaktoren oder Trockner geeignet. Das Gehäuse ist dicht gegen Vakuum wie auch Druck bis zu 6 bar.

Nach dem Schwenken des Kugelsegments um 90° in die vertikale Position wird Luft oder Stickstoff mit einem Versorgungsdruck von 3 bis 6 bar auf die aufblasbare Dichtung gegeben. Das elastische Material bläht sich auf und dichtet somit das Gehäuse zur Kalotte hin ab. Eventuell eingeschlossene Partikel zwischen Dichtring und Kalotte werden von den Dichtlippen fest umschlossen. Somit ist die Druck- und Vakuumdichtheit während des Prozesses gewährleistet. Vor dem Öffnen des KSH wird zunächst die Dichtung vom Druck entlastet. Eine kurze Zeitverzögerung im Sekundenbereich erlaubt der elastischen Dichtung, sich selbstständig in Ruheposition zurückzuziehen. Erst danach schwenkt das Kugelsegment berührungsfrei wieder um 90° in das Gehäuse zurück und gibt den Durchgang für das Produkt frei.

Die GMP-gerechte Konstruktion ermöglicht eine sichere, zuverlässige Reinigung; die Armatur muss für die Reinigung nicht zerlegt werden. Die obere, konvexe Seite der Kalotte, an der je nach Produkt Verkrustungen möglich sein könnten, wird im geschlossenen Zustand bei der Behälterreinigung mit gereinigt und kann im geöffneten Zustand über ein Schauglas inspiziert werden. Der Bereich im Gehäuseinneren, an dem nur unwesentliche, lose Anhaftungen zu erwarten sind, wird durch Umspülen mit der Waschlösung gereinigt.

Auf Wunsch kann die Armatur auch mit zusätzlichen Reinigungsdüsen und Reinigungslanzen ausgestattet werden. Um die Waschlösung auch bei geschlossener Armatur restlos entleeren zu können, sind konstruktive Lösungen vorhanden. Der Kugelsegmenthahn ist auch sterilisierbar.

Sowohl Bediener und Umwelt, wie auch die zumeist teuren aber oft toxischen Produkte werden gleichermaßen voreinander geschützt. Bolz-Summix produziert die Kugelsegmenthähne nach Atex und PED und stellt auch die zugekauften Komponenten wie Endlagenschalter und Ventile mit den nötigen Standards und Dokumenten bei.

Zum Schließen bzw. Öffnen werden handelsübliche pneumatische oder elektrische Drehantriebe, ggf. auch mit Stellungsregelung zur geregelten Produktentnahme, eingesetzt. Je nach Anforderung auch mit Ex-geschützten Ventilen oder Endschaltern zur Endlagenanzeige, mit Druckspeicher oder automatischer Rückstellung im Falle von Energieverlust oder Störung.

Für jeden kundenspezifischen Einsatzfall stehen vielfältige Optionen zur Verfügung, wie beispielsweise:

Beheiztes Kugelsegment, um eine Kondensation oder Produktanbackung zu vermeiden, meist kombiniert mit einer Isolierung für das gesamte Armaturengehäuse, CIP-Düsen, beschichtete oder elektropolierte Oberflächen, Auswahl an Sondermaterialien wie Hastelloy, Zubehör wie etwa ein obenliegender Bedüsungsflansch zur Auflockerung des Austrages oder Verhinderung einer Kalottenbelegung durch Fluidisierung. Der Kugelsegmenthahn ist in den Nennweiten DN 100 bis DN 450 lieferbar.

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