Kugelsegmenthahn mit aufblasbarer Dichtung

Das innen kugelförmige, das heißt ecken- und kantenfreie Gehäuse des Heinkel-Kugelsegmenthahns erfüllt die Anforderungen an eine GMP-gerechte Bauweise und lässt dem Kugelsegment ausreichend Raum, vollständig darin einzuschwenken. Auf diese Weise kann der Produktstrom die Armatur ungehindert passieren. Die beiden seitlichen Lagerstellen des schwenkbaren Kugelsegments sind ebenfalls so konzipiert, dass sie den Produktfluss nicht behindern. In der horizontalen Position des Kugelsegments ist die Armatur vollständig geöffnet, sodass das einmal fließende Produkt ungehindert die Armatur passieren kann. 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 Kugelsegmenthahns können die im Behälter rotierenden Mischorgane oder Werkzeuge millimetergenau, also totraumarm, an das Kugelsegment angepasst werden. In der Gestaltung der Anschlussflansche stehen neben der Standardausführung auch Sonderlösungen zur Verfügung, die das Nachrüsten auch älterer Prozessbehälter mit dieser Armatur ermöglichen.

Seinen Einsatz findet der Kugelsegmenthahn vor allem bei der Herstellung von Pharmazeutika, Chemikalien, Feinchemikalien, API und weiteren Einzelanwendungen. Die Armatur eignet sich für Schüttgüter mit unterschiedlichen Schüttdichten, lösemittelfeuchte oder fließfähige Schüttgüter, kristalline und abrasive Partikel mit einem breiten Spektrum an Partikelgrößen sowie harte und weiche Granulate.

Das Herzstück des Kugelsegmenthahns ist die großzügig bemessene aufblasbare Dichtung. Wird diese mit Druck beaufschlagt, schließt sie den schmalen Spalt von 0,5 mm zwischen Kugelsegment und Abstreifflansch am Gehäuse. Von Beginn an halten sich Ablagerungen im Bereich der Dichtung gering. Krustenförmige Anhaftungen am Kugelsegment werden vor dem Passieren entlang der Dichtung am Abstreifflansch gebrochen und abgestreift. Dieser hält auch größere Partikel zurück. Die kammförmigen Lippen der aufblasbaren Dichtung, die auf dem Kugelsegment angedrückt werden, umschließen kleinere Produktpartikel und gewährleisten so eine Dichtheit vom Vollvakuum bis hin zu mehr als 6 bar Überdruck. Aufgrund der speziellen Anordnung in der Armatur ist die druckentlastete aufblasbare Dichtung während des Ein- und Austrags vor mechanischem Verschleiß durch Produktberührung geschützt. Sie ist nahezu keinen Scher- und Querkräften ausgesetzt und erzielt dadurch äußerst lange Standzeiten.

Die Dichtung sowie alle produktberührten Teile des Kugelsegmenthahns sind aus FDA-zugelassenen Materialien gefertigt. Verschiedene Dichtungsmaterialien wie EPDM, Viton oder auch Perfluorelastomere decken die häufigsten Anforderungen ab. Durch die beiden verschlossenen seitlichen Lagerstellen ist der Kugelsegmenthahn auch als Einlaufarmatur oberhalb von Reaktoren oder Trocknern geeignet.

Nachdem das Kugelsegment um 90° in die vertikale „Geschlossen-Position“ geschwenkt wurde, erfolgt die Druckbeaufschlagung der Hauptdichtung. Das elastische Material der aufblasbaren Dichtung bläht sich innerhalb von Sekunden auf und dichtet so das Gehäuse zum Kugelsegment hin ab. Eventuell eingeschlossene Produktpartikel zwischen Hauptdichtung und Kugelsegment werden von den Dichtlippen fest umschlossen, wodurch die Druck- und Vakuumdichtheit während des Prozesses gesichert ist. Jetzt kann der Prozessbehälter beschickt werden. Nach Ablauf des Prozesses wird der Prozessbehälter entlüftet. Vor dem Öffnen des Kugelsegmenthahns wird die aufblasbare Dichtung vom Druck entlastet. Binnen weniger Sekunden entspannt sie sich und zieht sich in die geschützte Einbaulage hinter dem Abstreifflansch zurück. Erst danach schwenkt das Kugelsegment berührungsfrei um 90° in das Armaturgehäuse. Dabei werden eventuelle Anhaftungen auf dem Segment durch den Abstreifflansch abgeschabt. Das Produkt kann nun frei aus der Armatur herausfließen.

Zur Reinigung muss die GMP-gerechte Konstruktion nicht zerlegt werden. Im geschlossenen Zustand wird die obere, konvexe Seite des Kugelsegments bei der Behälterreinigung mit gereinigt und kann im geöffneten Zustand per Schauglas inspiziert werden. Durch Umspülen mit einer Waschlösung wird der Bereich im Gehäuseinneren gereinigt. Nach der Reinigung wird die Waschlösung vollständig abgelassen. Optional kann der Kugelsegmenthahn mit zusätzlichen Reinigungsdüsen und Reinigungslanzen ausgestattet werden.

Die Kugelsegmenthähne von Heinkel sind nach Atex und PED hergestellt und verfügen über eine Vielzahl optionaler Zusatzausstattungen. Dazu gehören beispielsweise eine innere und äußere Elektropolitur, PFE- oder PFA-Beschichtungen, Sondermaterialien wie Hastelloy oder Titan, ein integrierter Bedüsungsflansch für Schleppgas- oder Dampfeintrag, ein Reserveflansch mit Blinddeckel zur Verwendung als Wartungsöffnung, Schaudeckel oder zur Montage einer CIP-Düse beziehungsweise Reinigungslanze. Zudem ist das Kugelsegment bei Bedarf beheizbar, um Kältebrücken und Kondensation sowie daraus resultierende Produktverklebungen oder Anbackungen zu vermeiden. Auch ist der Kugelsegmenthahn in der Bauform als Seitenaustragsarmatur erhältlich. Für Prozesse, bei denen mit besonders starken Produktverklebungen und -anbackungen zu rechnen ist, bietet Heinkel einen speziellen Kugelsegmenthahn an. Dank seines pneumatisch absenkbaren Kugelsegments kann die Armatur auch in kritischen Fällen geöffnet werden, sodass sie nicht demontiert werden muss. Die Kugelsegmenthähne sind in den Baugrößen DN 150 bis DN 450 ausgeführt.

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Sales Manager, Heinkel Process Technology