Direkt oder im Bypass

Autor Thorsten Kasper Vertriebsleiter, AZ-Armaturen

Regelmäßige Probenahmen sind für die Steuerung von Produktionsprozessen über den ganzen Herstellungsprozess unerlässlich. Da die Proben direkt aus dem Produktionsstrom entnommen werden müssen, bedeutet dies einen Eingriff in ein oft geschlossenes System. Kontaminationen der Produktionsanlage oder eine Freisetzung von toxischen oder aggressiven Stoffen in die Atmosphäre sind dabei latente Gefahrenquellen. Es gibt aber auch Gefahren für das Bedienpersonal durch hohe bzw. sehr tiefe Prozesstemperaturen oder Anlagendrücke. Bedienfehler bzw. unerlaubte Schaltzustände sollten daher unbedingt schon von der Konstruktionsseite ausgeschlossen werden. Auf den Anlagenbau kommen damit ganz unterschiedliche Anforderungen zu und müssen auf vielfache Weise berücksichtigt werden. Reicht bei einer Produktionsstätte bereits ein Schieber mit einem handelsüblichen Gefäß für die Probennahme, erfordern andere Anlagen beheizbare Hochdruckarmaturen mit Spül- und Schutzvorrichtungen.

Bei Probenahmearmaturen und -systemen auf Basis der Kükenhahnkonstruktion erfolgt beispielsweise bei flüssigen Medien die Probenahme drucklos und das Probevolumen ist immer identisch. Die Probenehmer bieten alle bekannten und bewährten Vorteile des Kükenhahn-Prinzips. Diese Armaturen sind grundsätzlich totraumfrei, da eine PTFE-Dichtbuchse das ganze Küken umschließt. Restmengen können sich damit auch nicht in Toträumen festsetzen und die Produktion kontaminieren oder die nächste Probe verfälschen. Auch wenn Medien zum Auskristallisieren neigen, hat dies keinen Einfluss auf die Betriebsbereitschaft. Zudem lassen sich auch komplett molchbare Hähne realisieren. Die kompakte Bauweise erlaubt eine platzsparende Anlagenplanung und konstruktionsbedingt den Einsatz in vertikaler oder horizontaler Lage. Bauformen nach DIN EN und ASME können standardmäßig bis PN 40/class 300 und teilweise auch für höhere Druckstufen angefertigt werden.

Die breitflächige PTFE-Dichtbuchse gewährleistet einen robusten Dauerbetrieb und benötigt wegen dem selbstschmierenden Effekt des PTFE-Materials keine Wartung der Armatur. Das einfache Betätigungsprinzip erlaubt eine Ausrüstung mit pneumatischen oder elektrischen Standard-Schwenkantrieben. Sollte das Medium eine Temperierung verlangen, können die Systeme mit Heizmänteln ausgestattet werden.

Alle auf Kükenhähnen basierenden Probenahmesysteme für nicht gasförmige Medien arbeiten mit positiver Überdeckung, d. h. beim Umschalten wird die Probe vom Systemdruck zunächst abgekoppelt und erst anschließend zum Probegefäß geöffnet. Aufgrund dieses Funktionsprinzips ist der Einsatz von Federschlusseinheiten (Totmann-Hebel) nicht notwendig.

Konstruktiv können Probenahmesysteme direkt in den Produktionsfluss eingebaut werden, ohne diesen bei Betätigung zu unterbrechen. Als weitere Möglichkeit stehen Bypass-Systeme zur Verfügung. Auch der Aggregatzustand des Mediums und die Frage einer separaten Entlüftung der Probeflaschen haben Einfluss auf die Wahl der Konstruktion.

Ein Beispiel sind die Contiflow-Probenahmesysteme von AZ-Armaturen für Flüssigkeiten und Feststoffe. Sie sind für den direkten Einbau in den Produktionsstrom ausgelegt. Durch Drehung des Bedienhebels wird das Küken mit aktuellem Produktionsmedium befüllt. Bei der Entnahme wird das Medium im einseitig offenen Küken zunächst eingeschlossen, danach fließt die Probe in die aufgeschraubte Laborflasche, ohne dabei den Produktionsstrom zu unterbrechen. Das repräsentative Probevolumen wird durch die Kükengröße definiert und ist bei jeder Entnahme gleich.

Bei toxischen und aggressiven Flüssigkeiten wird die Probeflasche oftmals mit einer Membrane/Septum ausgestattet. Dies erfordert von dem Probenahmesystem eine interne Entlüftung mit Nadelsystem, wie sie das Sampling-System von AZ-Armaturen bietet. Das Funktionsprinzip mit positiver Überdeckung und das vordefinierte Probevolumen bleiben erhalten. Die Proben können damit sicher und tropffrei gezogen werden.

Sollten größere oder exakt zu definierende Probemengen entnommen werden, so ist ein integrierter Probenahmebehälter zwischen zwei Muffenhähnen eine gängige Lösung. Auf die oben beschriebenen konstruktiven Vorteile des Kükenhahns muss deshalb nicht verzichtet werden.

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